第三章 热力学定律 情境题专项&感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 情境是 1.如图为某种椅子与其 升降部分的结构示意 图，M、N两筒间密闭 了一定质量的气体，M 可以在N的内壁上下 第1题图 滑动，设筒内气体不与外界发生热交换， 在M向下滑动的过程中() A.外界对气体做功，气体内能增大 B.外界对气体做功，气体内能减小 C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小 2.某汽车后备厢内安装 厢盖 气体 有撑起箱盖的装置， 活塞 它主要由汽缸和活塞 组成。开厢时，密闭 第2题图 于汽缸内的压缩气体 膨胀，将厢盖顶起，如图所示。在此过程 中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气 体分子间相互作用，则缸内气体() A.对外做正功，分子的平均动能减小 B.对外做正功，内能增大 C.对外做负功，分子的平均动能增大 D.对外做负功，内能减小 3.古代发明的一种点火 器如图所示，用牛角 第3题图 做套筒，木质推杆前端粘着艾绒，猛推推 杆，可点燃艾绒。当筒内封闭的气体被推 杆压缩过程中( A.气体温度升高，压强不变 (44练 题专项 B.气体温度升高，压强变大 C.气体对外界做正功，气体内能增加 D.外界对气体做正功，气体内能减少 4.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清 晨时的，且车胎体积增大。若这段时间胎 内气体质量不变且可视为理想气体，那么 () A.外界对胎内气体做功，气体内能减小 B.外界对胎内气体做功，气体内能增大 C.胎内气体对外界做功，内能减小 D.胎内气体对外界做功，内能增大 5.出租车常以天然气作为燃料，加气站储气 罐中天然气的温度随气温升高的过程中， 若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐 内气体（可视为理想气体）() A.压强增大，内能减小 B.压强减小，分子平均动能增大 C.吸收热量，内能增大 D.对外做功，分子平均动能减小 6.(多选)如图所示为某打气筒兄 同学设计的喷水装置， 回空气 内部装有2L水，上部 水 密封1atm的空气0.5L, 二-二阀门 保持阀门关闭，再充入 第6题图 1atm的空气0.1L,设在所有过程中空气 可看作理想气体，且温度不变，下列说法 正确的有（) A.充气后，密封气体压强增加 B.充气后，密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后，密封气体对外界做正功 D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光 7.(多选)如图为电冰箱的工作原理示意 图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内 外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂 汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制 冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法 正确的是( 箱体 干燥过滤器 蒸发器 冷凝器 压缩机 第7题图 A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱 内的热量传到外界，是因为其消耗了 电能 C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一 定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 8.在装有食品的包装袋中充入氨气，可以起 到保质作用，某厂家为检测包装袋的密封 性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后 密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓 慢地施加压力，将袋内的氮气视为理想气 体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位 面积上所受气体分子撞击的作用力 (填“增大”“减小”或“不变”)，包装 袋内氮气的内能 (填“增大” “减小”或“不变”)。 9.液压千斤顶是利用密闭容器内的液体能够 把液体所受到的压强向各个方向传递的原 理制成的。图为一小型千斤顶的结构示意 第三章热力学定律。 图。大活塞A的直径D=20cm,小活塞B 的直径D2=5cm,手柄的长度OC=50cm, 小活塞与手柄的连接点到转轴O的距离 D0=10cm。现用此千斤顶使质量m=4× 103kg的重物升高了h=10cm。g取10m/s2, 求： (1)若此千斤顶的效率为80%，在这一过 程中人做的功为多少？ (2)若此千斤顶的效率为100%，当重物 上升时，人对手柄的作用力。 第9题图 练(45 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 感知 1.(2023·全国卷)一定质 量的理想气体被活塞封闭 在汽缸中，p-V图中的 2。 0 a、b、c三点对应其三种 第1题图 状态，若a、b两状态体积相等，则气体 无论通过什么途径，() A.从状态a变化到c,内能一定增加 B.从状态b变化到c的过程中，气体始终 对外做功 C.从状态b变化到a的过程中，气体始终 对外做功 D.从状态a变化到b,吸收的热量一定大 于放出的热量 2.(2022·辽宁)一定质量的 理想气体，从状态a变化 到状态b,其体积V和热 力学温度T变化图像如 第2题图 图所示，此过程中该系 统（) A.对外界做正功 B.压强保持不变 C.向外界放热 D.内能减少 3.（多选)（2024·新课标 卷)如图所示，一定量理 想气体的循环由下面4个 过程组成：1→2为绝热 第3题图 过程（气体不与外界交换热量），2→3为 等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等 容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工 作循环的主要过程。下列说法正确的 (46)练 高考 是() A.1→2过程中，气体内能增加 B.2→3过程中，气体向外放热 C.3→4过程中，气体内能不变 D.4→1过程中，气体向外放热 4.(2024·湖北)如图所示，在竖直放置、开 口向上的圆柱形容器内用质量为m的活 塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为 S,能无摩擦地滑动。初始时容器内气体 的温度为T,气柱的高度为h。当容器内 气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上 升)k再次平衡。已知容器内气体内能变 化量△U与温度变化量△T的关系式为 △U=CAT,C为已知常数，大气压强恒为 Po,重力加速度大小为g,所有温度为热 力学温度。求： (1)再次平衡时容器内气体的温度。 (2)此过程中容器内气体吸收的热量。 Do m 第4题图浪费，减少污染物的排放，减少化石能源的使用，尽量 使用清洁能源，由此可知B、D正确。 提升练习 10.C【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象 有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为 内能，而内能转化成机械能是有条件的。 11.CD【解析】能量的转化具有方向性，不但要遵 循能量转化和守恒定律也要遵循热力学第二定律，故 A、B错误；热量只能自发地从高温物体传向低温物体； 从自然界直接取得的能源是一次能源，从自然界能源转 化而来的能源是二次能源：根据熵增加原理或者热力学 第二定律，可知C、D正确。 12.D【解析】根据热力学第二定律开尔文表述可 知：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而 不产生其他影响。因此从海水中吸收内能全部用来做功 而不产生其他影响是不可能实现的，故A错误；绝对零 度是不可能达到的，故B错误；根据熵增加原理可知， 混合气体不会自发分离变得有序，只能变得更无序更混 乱，故C错误；利用太阳能最有前景的领域是通过太阳能 电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。 >"情境题专项 1.A【解析】M向下滑动，压力与位移同方向，即 外界对气体做正功，同时筒内气体不与外界发生热交 换，根据能量守恒定律，气体内能一定增加。 2.A【解析】密闭于汽缸内的压缩气体膨胀对外做 正功，即外界对气体做负功，因而W<0,缸内气体与外 界无热交换说明Q-0,忽略气体分子间相互作用，说明 内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律△U= W+Q,可知内能增加量△U<0,故内能减小，分子平均 动能减小，温度降低。所以只有A正确。 3.B【解析】封闭的气体被推杆压缩过程中，由公 式U=W+Q知，在瞬间，Q-0,W>0,所以内能增加，则 温度升高，气体体积减小，压强增大，综上知B正确。 4.D【解析】根据理想气体的状态方程：D少=C可 知轮胎内的压强增大、体积增大，则温度一定升高。气 体的温度升高，内能一定增大。气体的体积增大的过程 中，对外做功。 5.C【解析】质量一定的气体，体积不变，当温度 升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：温度升 高，气体的平均动能增加；单位时间内撞击单位面积的 器壁的分子数增多，可知压强增大。由于温度升高，所 以分子平均动能增大，物体的内能变大：体积不变，对 内外都不做功，故内能增大只能是因为吸收了外界热 量，故A、B、D错误；C正确。 6.AC【解析】封闭气体中再充人1atm的空气0.1L 后，由于体积不变，所以气体物质的量变大，由理想 参考答案与解析。 气体状态方程：pV=nRT可知，当n变大，则压强p变 大，故A正确；温度是平均动能的标志，温度不变，所 以分子的平均动能不变，故B错误；由公式pV+pV= pV,可知封闭气体压强变为1.2atm,大于大气压强，所 以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；膨 胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水， 由p1V+pV=pV,得喷完容器中的水后，容器的气体压强 小于外界气体压强，所以水不能喷完，故D错误。 7.BC【解析】由热力学第二定律知，热量不能自 发地从低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和 帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要 压缩机的帮助并消耗电能，故A错误，B正确；而在这 一过程中，是消耗了电能，而使压缩机做功，故不违反 热力学第一定律，故C正确，D错误。 8.增大不变【解析】对包装袋缓慢地施加压力， 气体的体积减小，压强增大，包装袋内壁单位面积上所 受气体分子撞击的作用力增大。测试时，对包装袋缓慢 地施加压力，说明在实验的过程中，气体的温度不变， 所以实验气体的内能不变。 9.(1)人做的功为5000J(2)人对手柄的作用 力为500N 【解析】(1)根据能量守恒定律，人做的功乘效率 等于重物的重力势能的增加量，放=器-子×410x 10x0.1J=5000J。 (2)D点下降商度为1：本 -h=16h=1.6m; 1 放人手作用点移动距离为上8%=5H=8m: 人做的功等于物体重力势能的增加量，故W=mgh= 4×10×10x0.1J=4000J: 故推力为F-平=4000】=500N。 8 m 一“感知高考 1.A【解析】从状态a变化到c,气体压强增大、 体积增大，由理想气体状态方程少=C可知，气体温度 T 升高，则内能一定增加，故A正确；从状态b变化到c 的过程中，当气体按照从b到a再到c的途径变化状态 时，在从b到a状态过程中，气体体积不变，此过程气 体没有对外做功，故B错误：从状态b变化到a的过程 中，若气体从b状态直接变化到a状态，由于气体体积 不变，此过程气体没有对外做功，故C错误；从状态a 直接变化到b时，气体压强减小、体积不变，由理想气 体状态方程D=C可知，气体温度降低，内能减少，由 T 热力学第一定律△U=W+Q可知，△U<0,W=0,则Q<0。 57 高中物理选择性必修第三册（人教版） 当气体按照从a到c再到b的途径变化状态时，从a到 c,气体压强增大、体积增大，由理想气体状态方程D少 =C可知，气体温度升高，内能增加。由热力学第一定 律有△U=W+Q1,△U>0,W1<0,则Q>0,Q为吸热。 从c到b,气体压强减小、体积减小，由理想气体状态 方程DV=C可知，气体温度降低，内能减少。由热力学 第一定律有△U=W2+Q2,△U2<0,W>0,则Q2<0,Q为 放热。因为Q=Q+Q2,Q<0,所以Q2的绝对值大于Q1的 绝对值，即吸收的热量小于放出的热量，故D错误。 2.A【解析】根据图像可知，气体的体积变大，说 明气体对外界做正功，A正确；根据一定质量的理想气 体状态方程的公式=C1,结合图像可知，V-T图像 T 上的点与原点的连线的斜率表示压强的倒数，从状态a 变化到状态b的过程中，此连线的斜率不断减小，压强 不断变大，B错误；根据图像可知，气体的体积变大， 说明气体对外界做功，而因为温度升高，理想气体不考 虑分子势能，则气体的内能增大，根据热力学第一定律 △U=Q+W可知，这个过程中Q>0,即此过程中气体从外 界吸热，C、D错误。 3.AD【解析】1→2是绝热过程，体积减小，由热 力学第一定律正负号法则得Q=0,W>0,△U=W+Q,可 第四章 原子结 >"1.普朗克黑体辐射理论 基础练习 1.ACD【解析】由热辐射定义可知，A正确：一般 材料物体的热辐射除了与物体的温度有关外，还与材料 的种类、表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波 长的分布只与黑体的温度有关，所以B错误，C正确； 由黑体定义可知，D正确。 2.A【解析】本题考查的是读图能力，由图可得出 波长与辐射强度及温度之间的关系，黑体的辐射不仅与 温度有关，还与波长及频率有关。不同温度的物体向外 辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐 射的能量中，频率小的波越多，所以T>T2,故A正确， B错误：向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大， 故C错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐 射强度都会增加，同时最大辐射强度向左侧移动，即向 波长较短的方向移动，故D错误。 3.D【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越 高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射 强度的极大值向波长较短的方向移动，在同一温度下， 辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小 的，而是处在最大与最小波长之间，故A正确，D错 58 得△U>0,即气体内能增加，A正确；2→3为等压过程， 体积增大，W<0,根据等压变化规律可得气体温度升 高，理想气体内能增加（△U0),△U=W+Q,可得Q>0, 即气体吸热，B错误；3→4为绝热过程，气体体积增 大，则Q=0,W<0,△U=W+Q,可得△U<0,即内能减 小，C错误；4→1为等容过程(W=0),压强减小，根 据等容变化规律可得气体温度降低，气体内能减小 (△U<0),△U=W+Q,可得Q<0,即气体放热，D正确。 4.(I)9。(2)[T.C+h(po+mg] 【解析】(1)设被活塞封闭的理想气体初始时压强 为P,P印+"，当容器从外界吸收一定热量之后，被 封闭的理想气体发生等压变化，初态V=S,末态V= h+写A小S=号S,设木态温度为7，根据盖-吕萨克定 律有会片，代入数据解得I号。 To Ti (2)根据气体内能变化量△U=C△T=C(T-T)= (号TrC=TC,结合热力学第一定律有△U=W+0, 面W=ps,解得W=一写，Smg,所以容器内 气体从外界吸收的热量为Q=[T,C+h(p+mg)]。 构和波粒二象性 误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射 的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，辐射强度 最大的电磁波的波长越短，故B正确，C正确。 4.B【解析】根据黑体辐射的实验规律，随着温度的 升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面， 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克 提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B正确。 5.D【解析】解决本题的关键是知道带电微粒辐射 和吸收能量时的特点，注意是量子化的，不连续。根据 量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一 最小能量值的整数倍，故A、B正确；带电粒子辐射和吸 收的能量不是连续的，是量子化的，故C正确，D错误。 6.C【解析】普朗克引人能量子的概念，得出黑体 辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好， 并由此开创了物理学的新纪元，故C正确。 提升练习 7.C【解析】苹果的个数只能取正整数，不能取分数 或小数，因而是不连续的，是量子化的。其他三个物理量 的数值都可以取小数或分数，因而是连续的，非量子化的。 注意：量子化在高中要求较低，只需明确量子化的 定义，知道“量子化”指其物理量的数值会是一些特定 的数值即可。