第三章 热力学定律（单元自测·基础卷）物理粤教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·基础通关 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D D C B C D A CD AD ABD 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．（6分）【答案】增多； 放热 ； <；（每空2分） 【详解】（1）[1]注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，根据，因此压强变大，而温度不变，分子平均动能不变，由压强的微观决定因素可知单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多。 [2]根据热力学第一定律可知，气体温度不变则内能不变，体积减小说明外界对气体做功，则可知气体放热。 （2）[3]结合图像可知由a到b过程，压缩气体过程中p与V的乘积增大，根据理想气体的状态方程，可分析出气体的温度升高了，即 12．（10分）【答案】（1）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；（每空1分） （2） 升高； 放热； ； （每空2分） （3） D；（1分） 【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，导致水银柱液面上升，内能降低，为负值，液面升高，外界对气体做正功，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。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（12分）【答案】(1)；(2)吸热；3J 【详解】(1)．对汽缸受力分析（2分） 解得（1分） 设汽缸稳定后活塞与汽缸底部的距离为，对缸内气体，据玻意耳定律可得（2分） 代入数据得（1分） (2)．对汽缸由动能定理可得（2分） 解得（1分） 对气体，据热力学第一定律可得（2分） 代入数据得（1分） 故气体吸热3J 。 14．（12分）【答案】(1) ；(2)6750J 【详解】（1）等温变化过程有 （2分） 解得 （2分） （2）等容变化过程有 （2分） 其中 解得 （1分） 内能增加 （2分） 等容变化过程外界对气体做的功 由热力学第一定律 （1分） 解得 （2分） 15．（14分）【答案】（1）；（2）从外界吸收热量。 【详解】（1）A、C两状态体积相等，根据查理定律（3分） 解得（3分） （2）由理想气体状态方程（3分） 得（3分） 由此可知A、B两状态温度相同，故A、B两状态内能相等；而该过程体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律知，气体是从外界吸收热量。（2分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集，加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　） A．能量耗散说明能量守恒定律不正确 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性 2．如图所示，固定汽缸内由轻质活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热过程中，活塞向上缓慢移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。以下说法正确的是（　　） A．气体的温度保持不变 B．外界对气体做正功 C．气体的压强大于外界气体压强 D．气体的内能增加 3．宋朝开庆年间，宋军发明的管状火器——突火枪（如图甲），是世界上第一种发射子弹的步枪。突火枪以厚竹筒为枪管，内部装填火药与子弹，点燃引线引爆火药后，瞬间完成燃烧，子弹开始加速运动，至子弹出枪管前可认为枪管中的气体质量不变，该过程中气体压强p与体积V的关系图像如图乙所示，S1、S2为ABC和BCED区域的面积，忽略子弹与枪管之间的摩擦力，则子弹射出枪管时的动能大小可表示为（　　） A．S1 B．S2 C． D． 4．家用自行车轮胎需要每隔一段时间打气，以保持合适的轮胎气压便于骑行，又延长轮胎的使用寿命。用打气筒对车胎打气，打气过程中车胎体积为1.8升保持不变，打气前胎内气压为，温度为室温，每次打入的气体体积为0.1升、温度为、压强为，打气18次后胎内气体温度升高到。打气筒和轮胎内的气体均视为理想气体，则下列判断正确的是（　　） A．打气过程，外界气温无变化，故打气过程无热传递 B．打气后，胎内气体单位体积内的分子数一定增大 C．打气后，胎内气体温度升高，每个气体分子的运动速率都增大 D．用打气筒打气18次后，胎内压强为 5．在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 6．能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 7．关于下列几幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．如图丁所示，“饮水小鸭”“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 8．下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机虽然不违背能量守恒定律，但不可能制成 B．对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进行 C．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是可能的 D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律 9．一定质量的理想气体经历了a→b→c→a的循环过程，该循环过程的p-V图像如图所示，其中a→b为绝热过程， bc平行V轴， ca垂直V轴。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态 b时的内能大于在状态a时的内能 B．b→c过程，气体吸收的热量等于增加的内能 C．c→a过程，气体分子的平均动能增大 D．在a→b→c→a的全过程中，气体对外界做正功 10．一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．维持转轮能较长时间转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．如图所示，利用特制的注射器做“探究气体等温变化时压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱（可认为是理想气体）相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明，实验时保持气体不漏出。 （1）某同学缓慢推动柱塞，注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，则此过程单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 （选填“增多”“不变”“减少”），注射器内空气热传递情况为： （选填“吸热”“放热”“没有热传递”）； （2）另一同学多次缓慢推动柱塞，注射器内空气体积逐渐减小，根据测量结果描绘的图像如图所示的虚线，实线为一条双曲线，a为实线与虚线的交点，b为虚线上的一点。虚线与玻意耳定律不够吻合，若是温度改变引起的，则可以判断 。（选填“>”“<”）； 12．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 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．如图所示，一质量M=3kg，底面积的导热汽缸内由活塞将一定质量的理想气体封闭在其中，活塞通过一不可伸长的轻绳竖直悬挂在固定的天花板上，活塞和汽缸内壁间光滑无摩擦。初始时用手托住汽缸，汽缸内、外气体压强均为大气压强，活塞与汽缸底部的距离为，将汽缸由静止释放，经过足够长的时间后汽缸最终静止，此时活塞仍将气体封闭，整个过程中不漏气。取重力加速度。周围环境温度保持不变。 (1).求汽缸最终静止时活塞与汽缸底部的距离； (2).整个过程中，缸内气体是从外界吸收热量还是向外界放出热量？数值为多少？ 14．如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内气体（可视为理想气体）的压强、体积、温度分别为Pa、和K。首先缓慢挤压轮胎（轮胎内气体的温度视为不变），使其压强达到Pa，然后保持轮胎内气体的体积不变，缓慢升高气体的温度，使其压强变为Pa。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J，求： (1)压强为时该轮胎内气体的体积； (2)升温过程中轮胎内气体吸收的热量Q。 15．如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再从状态变化到状态，已知气体在状态时的温度为。 （1）求气体在状态时的温度。 （2）从状态变化到状态的过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量? 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集，加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　） A．能量耗散说明能量守恒定律不正确 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性 2．如图所示，固定汽缸内由轻质活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热过程中，活塞向上缓慢移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。以下说法正确的是（　　） A．气体的温度保持不变 B．外界对气体做正功 C．气体的压强大于外界气体压强 D．气体的内能增加 3．宋朝开庆年间，宋军发明的管状火器——突火枪（如图甲），是世界上第一种发射子弹的步枪。突火枪以厚竹筒为枪管，内部装填火药与子弹，点燃引线引爆火药后，瞬间完成燃烧，子弹开始加速运动，至子弹出枪管前可认为枪管中的气体质量不变，该过程中气体压强p与体积V的关系图像如图乙所示，S1、S2为ABC和BCED区域的面积，忽略子弹与枪管之间的摩擦力，则子弹射出枪管时的动能大小可表示为（　　） A．S1 B．S2 C． D． 4．家用自行车轮胎需要每隔一段时间打气，以保持合适的轮胎气压便于骑行，又延长轮胎的使用寿命。用打气筒对车胎打气，打气过程中车胎体积为1.8升保持不变，打气前胎内气压为，温度为室温，每次打入的气体体积为0.1升、温度为、压强为，打气18次后胎内气体温度升高到。打气筒和轮胎内的气体均视为理想气体，则下列判断正确的是（　　） A．打气过程，外界气温无变化，故打气过程无热传递 B．打气后，胎内气体单位体积内的分子数一定增大 C．打气后，胎内气体温度升高，每个气体分子的运动速率都增大 D．用打气筒打气18次后，胎内压强为 5．在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 6．能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 7．关于下列几幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．如图丁所示，“饮水小鸭”“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 8．下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机虽然不违背能量守恒定律，但不可能制成 B．对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进行 C．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是可能的 D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律 9．一定质量的理想气体经历了a→b→c→a的循环过程，该循环过程的p-V图像如图所示，其中a→b为绝热过程， bc平行V轴， ca垂直V轴。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态 b时的内能大于在状态a时的内能 B．b→c过程，气体吸收的热量等于增加的内能 C．c→a过程，气体分子的平均动能增大 D．在a→b→c→a的全过程中，气体对外界做正功 10．一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．维持转轮能较长时间转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．如图所示，利用特制的注射器做“探究气体等温变化时压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱（可认为是理想气体）相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明，实验时保持气体不漏出。 （1）某同学缓慢推动柱塞，注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，则此过程单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 （选填“增多”“不变”“减少”），注射器内空气热传递情况为： （选填“吸热”“放热”“没有热传递”）； （2）另一同学多次缓慢推动柱塞，注射器内空气体积逐渐减小，根据测量结果描绘的图像如图所示的虚线，实线为一条双曲线，a为实线与虚线的交点，b为虚线上的一点。虚线与玻意耳定律不够吻合，若是温度改变引起的，则可以判断 。（选填“>”“<”）； 12．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 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．如图所示，一质量M=3kg，底面积的导热汽缸内由活塞将一定质量的理想气体封闭在其中，活塞通过一不可伸长的轻绳竖直悬挂在固定的天花板上，活塞和汽缸内壁间光滑无摩擦。初始时用手托住汽缸，汽缸内、外气体压强均为大气压强，活塞与汽缸底部的距离为，将汽缸由静止释放，经过足够长的时间后汽缸最终静止，此时活塞仍将气体封闭，整个过程中不漏气。取重力加速度。周围环境温度保持不变。 (1).求汽缸最终静止时活塞与汽缸底部的距离； (2).整个过程中，缸内气体是从外界吸收热量还是向外界放出热量？数值为多少？ 14．如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内气体（可视为理想气体）的压强、体积、温度分别为Pa、和K。首先缓慢挤压轮胎（轮胎内气体的温度视为不变），使其压强达到Pa，然后保持轮胎内气体的体积不变，缓慢升高气体的温度，使其压强变为Pa。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J，求： (1)压强为时该轮胎内气体的体积； (2)升温过程中轮胎内气体吸收的热量Q。 15．如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再从状态变化到状态，已知气体在状态时的温度为。 （1）求气体在状态时的温度。 （2）从状态变化到状态的过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量? 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集，加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　） A．能量耗散说明能量守恒定律不正确 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量不守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性 【答案】D 【详解】A．能量守恒定律指出能量总量不变，能量耗散仅说明能量可利用性降低，并未违背守恒，A错误； B．热力学第二定律指出宏观过程的方向性，能量耗散正体现了这一点，B错误； C．能量耗散过程中能量仍守恒，只是品质下降，故C错误； D．能量耗散表明能量转化具有方向性，符合热力学第二定律对宏观过程的描述，故D正确。 故选D。 2．如图所示，固定汽缸内由轻质活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热过程中，活塞向上缓慢移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。以下说法正确的是（　　） A．气体的温度保持不变 B．外界对气体做正功 C．气体的压强大于外界气体压强 D．气体的内能增加 【答案】D 【详解】A．用电热丝对气体加热，且气体与外界环境没有热交换，气体温度升高，A错误； B．活塞向上缓慢移动，气体体积增大，外界对气体做负功，B错误； C．活塞向上缓慢移动，可近似认为活塞受力平衡，气体的压强等于外界气体压强，C错误； D．气体温度升高，内能增加，D正确。 故选D。 3．宋朝开庆年间，宋军发明的管状火器——突火枪（如图甲），是世界上第一种发射子弹的步枪。突火枪以厚竹筒为枪管，内部装填火药与子弹，点燃引线引爆火药后，瞬间完成燃烧，子弹开始加速运动，至子弹出枪管前可认为枪管中的气体质量不变，该过程中气体压强p与体积V的关系图像如图乙所示，S1、S2为ABC和BCED区域的面积，忽略子弹与枪管之间的摩擦力，则子弹射出枪管时的动能大小可表示为（　　） A．S1 B．S2 C． D． 【答案】C 【详解】由题意，气体的图像中，图线与坐标轴所围成图形的面积表示气体对外做的功，由动能定理，有 则子弹射出枪管时的动能大小可表示为 故选C。 4．家用自行车轮胎需要每隔一段时间打气，以保持合适的轮胎气压便于骑行，又延长轮胎的使用寿命。用打气筒对车胎打气，打气过程中车胎体积为1.8升保持不变，打气前胎内气压为，温度为室温，每次打入的气体体积为0.1升、温度为、压强为，打气18次后胎内气体温度升高到。打气筒和轮胎内的气体均视为理想气体，则下列判断正确的是（　　） A．打气过程，外界气温无变化，故打气过程无热传递 B．打气后，胎内气体单位体积内的分子数一定增大 C．打气后，胎内气体温度升高，每个气体分子的运动速率都增大 D．用打气筒打气18次后，胎内压强为 【答案】B 【详解】A．打气过程中，外界气温无变化，但打气时活塞压缩气体做功，气体内能增加，温度升高。根据热力学第一定律，系统可能通过热传递与外界交换热量，故A错误。 B．单位体积内的分子数取决于气体总分子数和体积。轮胎体积不变，打气18次后气体总分子数增加，故分子数密度一定增大，故B正确。 C．温度升高，气体分子平均运动速率增大，但分子运动速率分布遵循统计规律，并非每个分子的速率都增大。故C错误。 D．根据理想气体状态方程 其中， 解得打气筒打气18次后，胎内压强为，故D错误。 故选B。 5．在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 【答案】C 【详解】AD．当高压氧气迅速喷出时，还来不及与外界发生热交换，即 气体体积膨胀对外做功，外界对气体做负功，即 根据热力学第一定律 可知 则内能减少，温度降低，该过程是内能转化为机械能，故AD错误； B．气体扩散后无法自发全部返回，违背热力学第二定律的熵增原理，故B错误； C．内能变化由气体做功引起（绝热条件下仅做功导致），故C正确。 故选C。 6．能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】D 【详解】A．第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故甲的观点错误，故A不符合题意； B．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，即使科技再先进，也无法实现，因热力学第二定律是自然界的普适规律，故乙的观点错误，故B不符合题意； C．即使消除摩擦、漏气等损耗，第二类永动机仍无法将单一热源热量完全转化为功而不引起其他变化，故丙的观点错误，故C不符合题意； D．热力学第二定律指出内能与机械能的转化具有方向性，这正是第二类永动机不可行的根本原因，故丁的观点正确，故D符合题意。 故选D。 7．关于下列几幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．如图丁所示，“饮水小鸭”“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 【答案】A 【详解】A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确； B．图乙为布朗运动产生原因的示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越不明显，故B错误； C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体，故C错误； D．如图丁所示，“饮水小鸭”“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，根据能量守恒可知，“饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，故D错误。 故选A。 8．下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机虽然不违背能量守恒定律，但不可能制成 B．对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进行 C．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是可能的 D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律 【答案】CD 【详解】A．第一类永动机违背能量守恒定律，故A错误； B．对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向增加的方向进行，故B错误； C．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是可能的，只是会引起外界变化，故C正确； D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律，故D正确。 故选CD。 9．一定质量的理想气体经历了a→b→c→a的循环过程，该循环过程的p-V图像如图所示，其中a→b为绝热过程， bc平行V轴， ca垂直V轴。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态 b时的内能大于在状态a时的内能 B．b→c过程，气体吸收的热量等于增加的内能 C．c→a过程，气体分子的平均动能增大 D．在a→b→c→a的全过程中，气体对外界做正功 【答案】AD 【详解】A．由题知，a→b为绝热过程，则Q＝0，气体体积减小，故外界对气体做正功，即W＞0，根据热力学第一定律，可知，因此气体在状态b时的内能大于在状态a时的内能，故A正确； B．由图可知，b→c为等压膨胀过程，气体体积增大，温度升高，则气体对外界做正功，即W＜0，气体内能增大，即，根据热力学第一定律。 可知气体吸收的热量大于增加的内能，故B错误； C．由图可知，c→a为等容降压过程，压强减小，则温度降低，故气体分子的平均动能减小，故C错误； D．根据图像中图线与V轴所包围的面积表示做的功，可知在a→b→c→a的全过程中，气体对外界做正功，故D正确。 故选AD。 10．一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．维持转轮能较长时间转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 【答案】ABD 【详解】A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，选项A正确； B．该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，选项B正确； C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，选项C错误； D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，选项D正确。 故选ABD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．如图所示，利用特制的注射器做“探究气体等温变化时压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱（可认为是理想气体）相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明，实验时保持气体不漏出。 （1）某同学缓慢推动柱塞，注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小，则此过程单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 （选填“增多”“不变”“减少”），注射器内空气热传递情况为： （选填“吸热”“放热”“没有热传递”）； （2）另一同学多次缓慢推动柱塞，注射器内空气体积逐渐减小，根据测量结果描绘的图像如图所示的虚线，实线为一条双曲线，a为实线与虚线的交点，b为虚线上的一点。虚线与玻意耳定律不够吻合，若是温度改变引起的，则可以判断 。（选填“>”“<”）； 【答案】增多； 放热 ； <； 【详解】（1）[1]注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小根据 因此压强变大，而温度不变，分子平均动能不变，由压强的微观决定因素可知单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多。 [2]根据热力学第一定律可知，气体温度不变则内能不变，体积减小说明外界对气体做功，则可知气体放热。 （2）[3]结合图像可知由a到b过程，压缩气体过程中p与V的乘积增大，根据理想气体的状态方程，可分析出气体的温度升高了，即 12．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 【答案】（1）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； （2） 升高； 放热； ； （3） 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，导致水银柱液面上升，内能降低，为负值，液面升高，外界对气体做正功，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。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．如图所示，一质量M=3kg，底面积的导热汽缸内由活塞将一定质量的理想气体封闭在其中，活塞通过一不可伸长的轻绳竖直悬挂在固定的天花板上，活塞和汽缸内壁间光滑无摩擦。初始时用手托住汽缸，汽缸内、外气体压强均为大气压强，活塞与汽缸底部的距离为，将汽缸由静止释放，经过足够长的时间后汽缸最终静止，此时活塞仍将气体封闭，整个过程中不漏气。取重力加速度。周围环境温度保持不变。 (1).求汽缸最终静止时活塞与汽缸底部的距离； (2).整个过程中，缸内气体是从外界吸收热量还是向外界放出热量？数值为多少？ 【答案】(1)；(2)吸热；3J 【详解】(1)．对汽缸受力分析 解得 设汽缸稳定后活塞与汽缸底部的距离为，对缸内气体，据玻意耳定律可得 代入数据得 (2)．对汽缸由动能定理可得 解得 对气体，据热力学第一定律可得 代入数据得 故气体吸热3J 。 14．如图所示，某型号轮胎在出厂前需进行多项测试以确保安全。某次测试前，该轮胎内气体（可视为理想气体）的压强、体积、温度分别为Pa、和K。首先缓慢挤压轮胎（轮胎内气体的温度视为不变），使其压强达到Pa，然后保持轮胎内气体的体积不变，缓慢升高气体的温度，使其压强变为Pa。假设整个测试过程轮胎未漏气，已知轮胎内的气体温度每变化1K，内能变化135J，求： (1)压强为时该轮胎内气体的体积； (2)升温过程中轮胎内气体吸收的热量Q。 【答案】(1) ；(2)6750J 【详解】（1）等温变化过程有 解得 （2）等容变化过程有 其中 解得 内能增加 等容变化过程外界对气体做的功 由热力学第一定律 解得 15．如图所示，一定质量的理想气体从状态变化到状态，再从状态变化到状态，已知气体在状态时的温度为。 （1）求气体在状态时的温度。 （2）从状态变化到状态的过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量? 【答案】（1）；（2）从外界吸收热量。 【详解】（1）A、C两状态体积相等，根据查理定律 解得 （2）由理想气体状态方程 得 由此可知A、B两状态温度相同，故A、B两状态内能相等；而该过程体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律知，气体是从外界吸收热量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $