第三章 热力学定律 单元测试 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第三章综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 一、 单项选择题 1 下列关于内能的说法中，正确的是(　　) A. 不同的物体，若温度相等，则内能也相等 B. 物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大 C. 对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能 D. 冰熔化成水，温度不变，则内能也不变 2 (2025盐城阶段检测)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 (2024南通海门阶段测试)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低．此过程中(　　) A. 封闭的二氧化碳气体对外界做正功 B. 封闭的二氧化碳气体压强一定增大 C. 封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大 D. 封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量 4 (2025南通海门诊断)某个冬天的早晨，小红打开家里的制暖空调，为使制暖效果更佳，她关闭门窗，一段时间后房间内升高至25 ℃并保持恒温．房间内的气体可视为质量不变的理想气体，若将一杯装有花粉的10 ℃水置于该房间内，则下列说法正确的是(　　) A. 制暖空调机工作时，热量从低温物体传递给高温物体 B. 制暖空调机开始工作后，房间内气体的内能始终保持不变 C. 待空调稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 D. 花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动 5 (2025南通通州阶段检测)庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大．将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体(　　) A. 压强不变 B. 对外界做功 C. 内能变大 D. 放出热量 6 (2024泰州阶段测试)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图像如图所示．已知该气体在状态A时的热力学温度为450 K，关于图示热力学过程中，下列说法正确的是(　　) A. 该气体在状态B时的热力学温度为300 K B. 该气体在状态C时的热力学温度为300 K C. 该气体从状态A到状态C全程放出热量 D. 该气体从状态A到状态C与外界交换的热量是200 J 7 (2025苏州阶段检测)一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点(－273.15 ℃，0).下列判断正确的是(　　) A. 过程ab中气体体积不变 B. 过程ca中气体体积变大 C. 过程ca中气体吸收热量 D. 过程bc中气体吸收热量 8 如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中(　　) A. 气体对外界做功，内能减少 B. 气体不做功，内能不变 C. 气体压强变小，温度降低 D. 单位时间内和容器壁碰撞的分子数目不变 9 (2025南通海门模拟)如图所示，某密闭容器中一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程，这就是著名的“卡诺循环”．下列说法正确的是(　　) A. B→C过程中，气体温度升高 B. C→D过程中，气体从外界吸收热量 C. 气体处于B状态比处于D状态时分子的平均动能大 D. A→B过程气体对外界做的功比D→A过程外界对气体做功少 10 (2023常州专题练习)在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是(　　) A. 外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正 B. 物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负 C. 物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正 D. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负 二、 非选择题 11 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p-V图像如图所示．图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴．已知a状态的气体温度为T0，求： (1) 气体在状态c的温度Tc ； (2) 从a到b过程中气体对外做的功Wab. 12 (2025南通启东检测)某探究小组设计了一个汽缸如图甲所示，开口向上并竖直放置，其上端装有固定卡环，汽缸导热性能良好且内壁光滑．质量m＝0.8 kg，横截面积S＝2.5×10-4 m2的活塞将一定质量气体(可视为理想气体)封闭在汽缸内．现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的VT图像如图乙所示，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2.求： (1) 状态C时气体的压强； (2) 气体从A到C的过程中气体内能增加了72 J，则这一过程中气体吸收的热量是多少？ 甲 乙 13 (2025南通阶段测试)如图所示，一个导热性能良好的柱形汽缸竖直放置在冷柜中，柱形汽缸内通过横截面积为S＝4 cm2、质量m＝200 g的活塞封闭一定质量的理想气体．冷柜未通电时，环境温度为27 ℃，柱形汽缸内空气柱的长度为L1＝10 cm；现接通冷柜的电源并缓慢降低冷柜的温度，一段时间后空气柱长度变为L2＝9 cm.已知冷柜内的气体压强恒为p0＝1.0×105 Pa，热力学温度T＝273＋t(K)，重力加速度g取10 m/s2.求： (1) 此时封闭气体的热力学温度T2； (2) 气体长度变化过程中，气体对外做的功W. 14 (2025江苏多校联考)如图所示是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定．隔板A左右两部分体积均为V1＝750 cm3，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1.抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2.然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T2＝350 K的状态3，气体内能增加64.5 J．已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计．求： (1) 水平恒力F大小为多少？ (2) 电阻丝放出的热量大小为多少？ 1. C　内能包括分子动能和分子势能，与物质的量也有关系，A错误；物体热运动与物体的宏观运动无关，B错误；由热力学第一定律可得做功和热传递都可以改变物体的内能，C正确；冰熔化成水，温度不变体积减小，分子平均动能不变，分子势能增大，内能增大，D错误． 2. C　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；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；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． 3. B　气体体积减为原来的一半，则外界对气体做正功，A错误；容器可以自由压缩，则容器内外的压强相等，随着水深增加，水压增大，则封闭的二氧化碳气体压强一定增大，B正确；温度降低，温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能减小，C错误；温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，封闭气体向外界放出热量，D错误． 4. A　制暖空调机工作时，因为电机工作电流做功，热量从低温物体传到高温物体，故A正确；制暖空调机开始工作后，房间内气体温度升高，内能增大，故B错误；待空调稳定后，装花粉的水温度升高，花粉做布朗运动激烈程度会增加，故C错误；花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故D错误． 5. B　气体温度不变，体积变大，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，可知气体压强减小，故A错误；气体体积增大，则气体对外做功，故B正确；气体温度不变，则气体内能不变，故C错误；根据B、C选项分析可知，外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q>0，则气体吸收热量，故D错误． 6. D　气体从状态A到状态B做等容变化，由查理定律有 ＝，解得TB＝150 K，气体从状态B到状态C做等压变化，由盖吕萨克定律有 ＝，解得TC＝450 K，A、B错误；因为状态A和状态C温度相等，所以在这个过程中ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝－W，在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，因此W＝－pBΔV＝－200 J，即Q＝－W＝200 J，是正值，所以气体从状态A到状态C过程中吸收的热量Q＝200 J，C错误，D正确． 7. D　根据理想气体状态方程 ＝C，可知Vc＞Vb，ca的延长线过点(－273.15 ℃，0)，则Va＝Vc，所以Va＝Vc＞Vb，故A、B错误；过程ca中气体体积不变，W＝0，温度降低，内能减小，即ΔU<0，则由ΔU＝W＋Q，可知Q<0，气体放热，故C错误；过程bc中气体体积增大，气体对外界做功，W<0，温度升高，内能增大，即ΔU>0，根据ΔU＝W＋Q，可知气体吸收热量，故D正确． 8. B　由于b内为真空，当抽开隔板K后，气体扩散，不做功，且由于为绝热系统，考虑稀薄气体，可近似为理想气体，根据ΔU＝W＋Q＝0，内能不变，A错误，B正确；由于内能不变，因此温度不变，而气体体积变大，气体密度减小，单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减小，C、D错误． 9. C　B→C为绝热过程，由图像可知，气体体积增大，则外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度降低，故A错误；C→D为等温过程，气体内能不变，由图像可知，气体体积减小，则外界对气体做正功，根据ΔU＝W＋Q＝0，可知Q<0，即气体向外界放热，故B错误；由于B→C过程气体温度降低，C→D为等温过程，则B状态温度高于D状态温度，气体处于B状态比处于D状态时分子的平均动能大，故C正确；根据p-V图像与横轴围成的面积表示气体做功的大小，由图可知，A→B过程气体对外界做的功比D→A过程外界对气体做功多，故D错误． 10. C　外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负．故C正确． 11. (1) 根据理想气体状态方程有 ＝， 解得Tc＝4T0. (2) 从a到b过程中气体对外做的功等于图线与横轴围成的面积，有Wab＝p0(2V0－V0)， 解得Wab＝p0V0. 12. (1) 在A状态气体压强为pA＝p0＋， 气体由B状态变化到C状态，气体发生等容变化，则有 ＝， 又pA＝pB， 联立解得pC＝1.76×105 Pa. (2) 气体从A状态到B状态为等压过程，外界对气体做功为W＝－pA(VB－VA)， 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W， 联立解得Q＝98.4 J. 13. (1) 初态：T1＝300 K，V1＝SL1， 末态：T2，V2＝SL2， 气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律，有 ＝， 解得T2＝270 K. (2) 对活塞受力分析，有p0S＋mg＝pS， 解得p＝1.05×105 Pa， 降温过程中，气体对外做的功 W＝－pS·(L1－L2)， 解得W＝－0.42 J. 14. (1) 气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1， 解得状态2气体的压强为 p2＝＝1.02×105 Pa， 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得 p2S＝p0S＋F， 解得F＝(p2－p0)S＝(1.02×105－1.01×105)×100×10-4 N＝10 N. (2) 当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T2＝350 K的状态3，可知气体做等压变化，则有 ＝， 可得状态3气体的体积为 V3＝·2V1＝×2×750 cm3＝1 750 cm3， 该过程气体对外做功为W＝p2ΔV＝p2(V3－2V1)＝1.02×105×(1 750－2×750)×10-6 J＝25.5 J， 根据热力学第一定律可得ΔU＝－W＋Q′， 解得气体吸收的热量为 Q′＝ΔU＋W＝64.5 J＋25.5 J＝90 J， 可知电阻丝C放出的热量为Q＝Q′＝90 J. 学科网（北京）股份有限公司 $