第三章 热力学定律 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

第三章 热力学定律 单元测试 一、单选题 1．如图，1mol某理想气体经两个不同的过程（a→b→c和a→c）由状态a变到状态c。已知理想气体遵循气体定律，气体内能的变化量与温度的关系为（R为大于0的已知常量，、分别为气体始末状态的温度）。初始状态a的温度为。则（    ） A．两过程内能增量相同均为 B．a→c过程单位时间撞击器壁单位面积的分子数增加 C．a→b→c过程内能逐渐增大 D．两过程从外界吸收热量之比为 2．如图所示为南南同学在晚自习前购买的一杯加冰奶茶，未开封静置在桌上一段时间后，奶茶上方与密封膜之间的气体温度不变，但体积增大，密封气体可视为理想气体且无漏气，关于密封气体的说法正确的是（　　） A．分子热运动越来越剧烈 B．与外界没有热交换 C．对密封膜单位面积作用力减小 D．压强增大 3．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B的过程中，其体积V随温度T变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．气体向外放出的热量等于外界对气体做的功 B．气体压强保持不变 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内，与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小 4．永动机是不可能制成的，这是因为（ ） A．不符合机械能守恒定律 B．做功产生的热量不符合热功当量 C．违背了热力学第一定律 D．找不到合适的材料和合理的设计方案 5．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在气值中，气缸和活塞的绝热性、密封性良好。初始时，气体的压强、温度与外界大气相同。现接通电热丝加热气体，活塞缓慢向右移动，不计活塞与气缸间的摩擦，外界大气压强保持不变，则该过程中（　　）    A．气体压强增大 B．气体分子的平均动能不变 C．气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功 D．气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数增加 6．下列说法正确的是（　　） A．气体吸收了热量，其温度一定升高 B．第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律 C．对于确定的液体和确定材质的毛细管，管的内径越细，毛细现象越不明显 D．晶体均有规则的几何形状 7．利用所学知识判断下列图片及相应描述正确的是（　　） A．太空授课失重环境下的“液桥”现象（图a）说明表面张力方向与液体表面垂直 B．铌包头矿是富含的硅酸盐矿物（图b），由微观结构可知该物质有固定的熔点 C．悬浮在液体中的微粒越大（图c），单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 D．“饮水小鸭”（图d）“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能够持续工作下去 二、多选题 8．如题图甲所示，一个上端开口内壁光滑的导热汽缸静止在地面上，一定质量的理想气体被厚度不计的轻质活塞封闭在汽缸内，气体的初始压强为p0，温度为T0，汽缸顶端两侧各有一个卡口，活塞到达顶端不会离开汽缸。现用电热丝缓慢对气体加热，气体的压强随温度的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．当气体温度达到2T0时，活塞到达汽缸顶端 B．当气体温度达到3T0时，气体压强p1=1.5p0 C．T0~2T0过程中，外界对气体做功，气体内能增大 D．2T0~3T0过程中，由于温度升高所有分子动能都增大 9．如图所示，气缸放置在水平地面上，质量为m的光滑活塞将气缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有理想气体。气缸、活塞是绝热的且不漏气。开始时活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气室内气体内能的变化量为，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是（　　） A． B．甲气室内气体温度升高，乙气室内气体温度降低 C．乙气室内气体内能的减少量等于甲气室内气体内能的增加量 D．乙气室内气体内能的减少量小于甲气室内气体内能的增加量 10．某种理想气体的内能公式可表示为，其中为物质的量，为理想气体常数，为热力学温度。如图所示，一个容器被隔板均分为、两部分，其中充满质量相等的理想气体，它们的压强分别为、，温度分别为、。抽取隔板后，如果容器与外界没有能量交换，经过足够长的时间，稳定后容器内的气体压强为，温度为。则以下说法正确的是（　　） A．、两部分气体体积膨胀，对外做功，气体的总内能减少 B．抽取隔板前、两部分气体压强和温度满足 C．稳定后容器内气体的温度 D．由于气体分子运动的无规则性，抽取隔板后到稳定的过程自发可逆 三、实验题 11．在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积和压强的测量值，并通过计算机拟舍得到如图（b）所示两组图线。 (1)实验过程中为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可作 图线（选填：“”、“”）。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 (2)两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是______。 A．某组实验中活塞移动太快 B．两组封闭气体的质量不同 C．某组器材的气密性不佳 (3)某小组进行实验时缓慢推活塞压缩气体得到了数据图像，验证了玻意耳定律。在这个过程中，理想气体 （选填“吸热”、“放热”或“无热交换”）。 12．一定质量的理想气体经历的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的体积变化如图所示，图中的曲线I和II都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从的过程中 （填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数 （填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的；的过程中气体对外界做的功 （填“大于”“小于”或“等于”“无法比较”）的过程中外界对气体做的功。 13．“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验，某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方米），如图所示： 假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在图中 ； 如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△间的关系是，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、外，还应测量的物理量是 ，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因： 。 14．小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，将这个简易温度计放入冰箱，静置一段时间后 （1）玻璃泡内的气体分子平均动能 ，气体压强 （填“变大”、“变小”或“不变”），请用分子动理论的观点从微观角度解释气体压强变化的原因： （2）温度计放入冰箱后，B管内水银柱液面会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。设玻璃泡内气体内能变化的绝对值为，气体做功的绝对值为，则气体在这个过程中 （选填“吸热”或“放热”），变化的热量大小为 （3）冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明( ) A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．热量不可以从低温物体传到高温物体 C．热量的传递过程不具有方向性 D．热量从低温物体传到高温物体，必然引起其他变化 《第三章 热力学定律 单元测试》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B C C B B AB BD BC 1．D 【详解】A．由可知，c状态温度为。两过程内能增加量相同，为 A错误； B．a→c过程压强不变，温度升高，分子撞击器壁作用力增大，故单位时间撞击器壁单位面积的分子数减少，B错误； C．a、b状态温度相同，内能相同，故C错误； D．由图线与V轴围成面积可求两过程外界对气体做功， 由热力学第一定律 可得， 所以二者比值为，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．奶茶上方与密封膜之间的气体温度不变，则分子热运动不变，故A错误； B．由于气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故B错误； CD．根据玻意耳定律可知，气体体积增大，压强减小，分子总数不变，单位体积的分子数变少，对密封膜单位面积作用力减小，故C正确，D错误。 故选C。 3．B 【详解】根据 可知由状态A变化到状态B的过程中，气体压强保持不变，温度降低，则气体分子平均动能减小，气体体积减小，气体分子数密度增加，可知单位时间内，与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加；外界对气体做功，内能减小，根据 可知气体向外放热，则气体向外放出的热量大于外界对气体做的功。 故选B。 4．C 【详解】第一类永动机是指不需要消耗任何能量就能对外做功的机器，因此第一类永动机不可能制成不是因为找不到合适的材料和合理的设计方案，而是因为它违背了热力学第一定律。 故选C。 5．C 【详解】A．活塞向右运动，不计活塞与气缸间的摩擦，外界大气压强保持不变，则整个过程属于等压变化，气体压强与外界大气压强大小相等，保持不变，故A错误； B．由于气体温度升高，气体内能升高，则气体分子的平均动能升高，故B错误； C．活塞向右移动，气体对外做功，根据热力学第一定律 气体内能升高可知气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故C正确； D．气体压强取决于气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数和每次撞击活塞的平均作用力，气体分子的平均动能升高，即气体分子的速度增大，则每次撞击活塞的平均作用力增大，而气体压强不变，则气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数减少，故D错误； 故选C。 6．B 【详解】A．气体吸收了热量，可能同时对外做功，气体的温度不一定升高，故A错误； B．第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律，故B正确； C．对于确定的液体和确定材质的毛细管，管的内径越细，毛细现象越明显，故C错误； D．单晶体有规则的几何形状，多晶体没有规则的几何形状，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】A．表面张力的方向实际上是沿着液体表面的切线方向，而不是垂直于液体表面，A错误； B．硅酸盐矿物通常具有固定的熔点，因为它们是晶体结构，晶体物质有固定熔点，B正确； C．布朗运动的明显程度与微粒的大小和温度有关，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，C错误； D．“饮水小鸭”实际上是通过蒸发和冷凝的物理过程来工作的，虽然看似不需要外界能量，但实际上它依赖于环境中的温度变化和水的蒸发，D错误。 故选B。 8．AB 【详解】A．T0~2T0，气体发生等压变化，当温度达到2T0以后压强变大，可知则当温度达到2T0时，活塞到达汽缸顶部，故A正确； B．2T0~3T0，气体发生等容变化，由查理定律可知 解得 故B正确； C．T0~2T0，发生等压变化，气体体积变大，则气体对外界做功，故C错误； D．2T0~3T0，温度升高，分子平均动能增大，而不是所有分子动能都增大，故D错误。 故选AB。 9．BD 【详解】ACD．乙气室内气体对外做正功且乙气室绝热，则乙气室内气体的内能减小，活塞对甲气室内气体做正功，内能增加，对甲气室内气体、乙气室内气体以及活塞整个系统而言，总能量守恒，故乙气室内气体内能的减少量加上活塞重力势能的减少量等于甲气室内气体内能的增加量，故甲气室内气体内能的增加量大于活塞重力势能的减少量，即，乙气室内气体内能的减少量小于甲气室内气体内能的增加量，故AC错误，D正确； B．甲气室内气体内能增大，温度升高，乙气室内气体内能减小，温度降低，故B正确。 故选BD。 10．BC 【详解】A．对于容器中的气体，在隔板抽取前、后气体总体积没变，所以没有与外界做功过程，即W=0，由于容器与外界没有能量交换，即Q=0，根据热力学第一定律知，，即气体的总内能不变，故A错误； B．对于一定质量的理想气体,中为物质的量，为理想气体常数，，, 所以 故B正确； C．对容器中的气体有 则, 且 联立解得 故C正确； D．根据热力学第二定律知，抽取隔板K后到稳定的过程不能自发可逆，故D错误 故选BC。 11．(1) (2)B (3)放热 【详解】（1）为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可作，若图像为过原点的一条倾斜直线，则证明压强p与体积V成反比例关系。 （2）由理想气体状态方程可得 为与气体本身摩尔数有关的物理量。 A．若某组实验中活塞移动太快,则活塞中的气体的温度会发生变化，那么气体的压强p与体积V就不满足反比例关系，与题意不符。故A错； B．两组气体的质量不同时，对于单组数据当气体质量和温度不变时，则每组气体的压强p与体积V成反比例关系；因为两组实验气体质量不同，则两组数据的乘积不同。若在某组实验过程中器材的气密性不佳，实验过程中气体质量发生变化，则常数发生变化，体的压强p与体积V不成反比例关系。故B正确，C错误。 故选B。 （3）根据热力学第一定律公式，气体的温度不变，所以内能变化量为零，气体体积压缩，所以 即气体对外放热。 12． 放热 多于 等于 【详解】[1]由题意可知，理想气体D从A到的过程为等温变化，气体内能保持不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律 由于 ， 可得 故理想气体从的过程中气体向外界放热； [2]理想气体从A到B的过程为等压变化，气体体积增大，根据 可知气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，由于气体压强不变，根据压强微观意义可知气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数减少，即理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数多于在状态B时的。 [3]ABCDA循环过程中，过程气体压强不变，体积增大，可知气体对外做功；过程气体压强不变，体积减小，得外界对气体做正功，而图线与横轴围成的面积表示做功，由图可知 从A到B气体对外做功 同理从C到D外界对气体做功 因为 可知 即的过程中气体对外界做的功等于的过程中外界对气体做的功。 13． 见解析 时间T 太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有一部分损失等） 【详解】[1]这是测定夏季中午太阳能的研究性实验。告诉了实验器材、实验环境（斜坡草地）、实验原理，根据研究性要求设计实验，并明确测量物理量，指出实验中产生误差的主要原因，实验图示如图所示 [2]需要测定单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了测量水的质量、温度升高的高度，还需测量太阳照射的时间T。 [3]产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收，或水吸收的太阳能还有一部分损失等。 14． 减小 变小 当气体体积不变时，温度降低，分子热运动程度降低，可知分子与容器碰撞的次数减少，故压强降低 升高 放热 D 【详解】（1）[1][2][3]温度降低，可知分子平均动能减小，当气体体积不变时，温度降低，分子热运动程度降低，可知分子与容器碰撞的次数减少，故压强变小。 （2）[4][5][6]温度降低，水银柱液面会上升，温度降低，内能降低，为负值，液面升高，外接对气体做正功，气体放热，根据 则 （3）[7]考察热力学第二定律：热传递的方向性，热量自发的从高温传到低温物体，但可以在外界的影响使得热量从低温传到高温物体，由于外界的影响也即引起了其他变化。 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$