第三章 热力学定律 测评卷 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第三章 热力学定律 测评卷 (时间：75分钟　满分：100分) 一、选择题 1.在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化(　　) A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定 2.对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是(　　) A.气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B.气体吸热，温度降低，内能不变 C.气体放热，压强增大，内能增大 D.气体放热，温度不变，内能不变 3.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，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.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(　　) A.压强变大 B.对外界做功 C.对外界放热 D.分子平均动能变大 5.如图所示的p－V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1 atm＝1.01×105 Pa，则以下说法正确的是(　　) A.气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度保持不变 B.由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功 C.由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202 J的功 D.由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功 6.一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C两个过程变化到状态C，其p－V图像如图所示。已知气体在状态A时温度为27 ℃ ，以下判断正确的是(　　) A.气体在A→B过程中对外界做的功为2.0×104J B.气体在B→C过程中可能吸热 C.气体在状态B时温度为900 ℃ D.气体在A→C过程中吸收热量 7. (多选) 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　　) A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D.达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低 8. (多选) 夏天，　从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂(如图所示)。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看做理想气体。则上升过程中，以下说法正确的是(　　) A.气泡内气体对外界做功 B.气泡内气体分子平均动能增大 C.气泡内气体温度升高导致放热 D.气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力增大 9. (多选)如图，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分。已知a内有一定质量的稀薄气体，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，温度不变 D.容器中的气体在足够长的时间内，还能全部自动回到a部分 10. (多选)如图所示，一导热性能良好的金属汽缸放置在水平面上，汽缸内封闭了一定质量的理想气体，现缓慢地在活塞上堆放一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，在此过程中(　　) A.气体的内能增大 B.气体吸热 C.单位时间内撞击汽缸壁单位面积的分子数增多 D.若汽缸和活塞换成绝热材料，汽缸内气体分子平均动能增大 二、填空题： 11.一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)，从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，则： (1)气体的内能________(选填“增加”或“减少”)，其变化量的大小为________ J。 (2)气体的分子势能________(选填“增加”或“减少”)。 (3)分子平均动能如何变化？ ____________________________________________。 12.把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。 (1)关于瓶内气体，下列说法中正确的有________。 A.温度升高时，瓶内气体体积增大，压强不变 B.温度升高时，瓶内气体分子的动能都增大 C.温度升高，瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多 D.温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体 (2)改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积V与对应温度T的值，作出V－T图像如图所示，已知大气压强p0＝1×105 Pa，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为________ J。若此过程中气体吸收热量60 J，则气体的内能增加了________J。 (3)已知1 mol任何气体在压强p0＝1×105 Pa，温度t0＝0 ℃时，体积约为V0＝22.4 L。瓶内空气的平均摩尔质量M＝29 g/mol，体积V1＝2.24 L，温度为t1＝25 ℃。可估算出瓶内空气的质量为________。 三、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 13.如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，现倒入热水，封闭活塞a，其与液面间封闭一定质量的理想气体，此时瓶内气体温度为T1，压强为p0，经过一段时间温度降为T2，忽略这一过程中气体体积的变化。 (1)求温度降为T2时瓶内气体的压强p； (2)封闭气体温度由T1降为T2过程中，其传递的热量为Q，则气体的内能如何变化，求变化量的大小ΔU。 14.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D。已知在状态A时，气体温度tA＝327 ℃。 (1)求气体在状态B时的温度； (2)已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明原因。 15.某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。 (1)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量。锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？ (2)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数a＞0。结合气体实验定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同。 16.如图所示，用一个横截面积为20 cm2的轻质活塞(厚度不计)，在汽缸内密封了一定质量的理想气体，初始时活塞距离汽缸底部20 cm，环境温度为27 ℃。已知汽缸导热性能良好，汽缸壁与活塞间摩擦不计，且活塞不会脱出汽缸；外界大气压p0＝1.0×105 Pa，g取g＝10 m/s2，求： (1)若在活塞上轻放一个质量为m＝4 kg的砝码，并对气体进行缓慢加热，使其温度升高到177 ℃，求平衡后活塞距离汽缸底部的高度； (2)若在上述过程中，气体吸收的热量为20 J，则气体的内能增加量。 参考答案: 1.答案　B解析　冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看成一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部无法使系统总能量发生变化。但系统消耗电能增加了系统的总能量，根据能量守恒定律，系统增加的能量转化为内能使房间的温度升高。故选项B正确。2.答案　B解析　理想气体的内能只与温度有关，气体膨胀对外做功，若吸收热量，其温度可能升高，内能增加，可能发生，故A正确；气体吸热，若同时气体可以膨胀对外做功，温度可以降低，但是内能一定减小，不可能发生，故B错误；气体放热，若同时外界可以对气体做功，体积减小，其温度可能升高，内能增大，根据＝C可知，温度升高，体积减小，则压强增大，可能发生，故C正确；气体放热，若同时外界可以对气体做功，温度可能不变，则内能也不变，可以发生，故D正确。 3.答案　B解析　气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误；海水压强随深度增加而增加，而容器内外的压强平衡，气体压强增大，故B正确；温度降低，所以气体分子的平均动能减小，故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，故D错误。 4.答案　B解析　在水向外不断喷出的过程中，罐内气体体积增大，根据玻意耳定律可知，罐内气体的压强减小，选项A错误；由于罐内气体温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项B正确，C错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，温度不变，分子平均动能不变，选项D错误。 5.答案　C解析　因为pAVA＝pBVB，所以气体在A、B两状态时的温度相等。由图像可知，由状态A到状态B的过程中，气体温度先升高后降低，A错误；因为气体在A、B两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，B错误；由状态B到状态C的过程中，外界对气体做的功为W＝pΔV＝1.01×105×(3－1)×10－3 J＝202 J，C正确；由状态C到状态A的过程中，压强增大，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加量，D错误。 6.答案　D解析　气体在A→B过程中压强不变体积增大，气体对外界做功W＝pA(VB－VA)＝1.5×105×(0.3－0.1) J＝3.0×104 J，A错误；气体在B→C过程中体积不变，压强减小，温度降低内能减小，由热力学第一定律可知气体一定放热，B错误；气体在A→B过程，由＝，可得气体在状态B时温度为TB＝900 K＝627 ℃，C错误；气体在A→C的过程，由理想气体状态方程可知＝，解得TA＝TC，故A和C两状态温度相等，气体内能相同，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体对外界做功并且吸收热量，D正确。 7.答案　AC解析　热平衡条件是温度相等，传热的方向是从温度高的物体传向温度低的物体；不和外界交换热量，在传热过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。 8.答案　AB解析　气泡内气体压强p＝p0＋ρgh，气泡升高过程中，其压强减小， 学科网（北京）股份有限公司 $