第3章 热力学定律 A卷 基础达标卷-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂单元双测卷（人教版）

物 新高考 第 理 同步单元双测卷 A (时间：90分钟 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24 分.每小题只有一个选项符合题目要求 1.下列说法正确的是 A.第二类永动机违背了能量守恒定律 整 B.第二类永动机违背了热力学第二定律 C.根据能量守恒定律，经过不断地技术改造，热 机的效率有可能达到100% D.电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传 到高温热源，违背了热力学第二定律 如 2.一物体先后经过几个不同的物理过程，其温度 均从T,升高到T2,则在这些过程中 A.物体一定从外界吸收热量 B.物体与外界交换的热量都相等 C.外界对物体所做的功均相等 D.物体内所有分子动能的平均值增加量都相等 3.如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞.用 手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开. 管塞被冲开前 紫铜管 管塞 A.外界对管内气体做功，气体内能增大 毁 B.管内气体对外界做功，气体内能减小 C.管内气体内能不变，压强变大 D.管内气体内能增加，压强变大 4.一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压 或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种 茵 现象称为压电效应.一种燃气打火机，就是应用 了该元件的压电效应制成的.只要用大拇指压 一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV~20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可 燃气体.上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转 化是 ( A.化学能转化为电能 B.内能转化为电能 C.光能转化为电能 D.机械能转化为电能 三章热力学定律 卷·基础达标卷 满分：100分) 5.一定质量的理想气体从状 态A经B至C的P己图 像如图所示，则在此过程中 A A.气体的内能改变 B.气体的体积增大 C.气体向外界放热 D.气体对外界做功 6.如图所示，两个完全相同的金属球A和B,其中 A球放在不导热的水平面上，B球用不导热的 细线悬挂起来，现供给两球相同的热量，它们的 温度分别升高了△tA、△t,则 () 4 BO A.△tA>△tB B.△tA<△tB C.△tA=△tB D.△tA、△tB无法比较 7.对热力学第二定律的理解，下列说法正确的是 () A.热量不能由低温物体传给到高温物体 B.外界对物体做功，物体的内能必定增加 C.永动机不可能制成，是因为违反了热力学第 二定律 D.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来 做功，而不引起其他变化 8.A、B两装置，均由一支一端 封闭、一端开口且带有玻璃 泡的管状容器和水银槽组 成，除玻璃泡在管上的位置 不同外，其他条件都相同。 将两管抽成真空后，开口向 B 下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进人 管内)，水银柱上升至图示位置停止。假设这一 过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确 的是 () A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能 增量 B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C.A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D.A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16 分.每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分. 9.关于热力学第二定律，下列说法正确的是() A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体 B.不可能使热量从低温物体传向高温物体 C.从单一热库吸收热量，可以使之完全变成功 D.气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程 10.对非理想气体，下列说法正确的是 () A.气体分子的重力势能是气体内能的一部分 B.气体分子热运动的动能是气体内能的一 部分 C.分子之间相互作用的势能是气体内能的一 部分 D.气体体积变化时，其内能可能不变 11.某同学设计的喷水装置如图所示，内部装有 2I水，上部密封1atm的空气0.5L,保持阀 门关闭，再充人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 打气筒一 空气 阀门 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 12.某同学做了如下实验：先把 空烧瓶放人冰箱冷冻，取出 烧瓶 后迅速用一个气球紧套在烧 瓶颈上，再将烧瓶放进盛满 烧杯 热水的烧杯里，气球膨胀起 来，如图所示，与烧瓶放进热水前相比，放进热 水后密闭气体的 A.内能减小 B.分子平均动能增大 C.分子对烧瓶底的平均作用力变大 D.体积是所有气体分子的体积之和 题号 123456789101112 答案 三、非选择题：本题共6小题，共60分. 13.(6分)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器 和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体. 初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大 于外界.现使活塞缓慢移动，直至容器中的空 气压强与外界相同.此时，容器中空气的温度 (选填“高于”“低于”或“等于”)外界 温度，容器中空气的密度 (选填“大 于”“小于”或“等于”)外界空气的密度 14.(10分)如图所示，一定质量理想气体经历A→ B的等压过程，B→C的绝热过程（气体与外界 无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J.求A→B→C过程中气体对外界做的总功. p/(105 Pa) 6.4B 023V/10-3m) 15.(10分)如图所示，在竖直放 :: 置的圆柱形容器内，用质量 为m的活塞密封一部分气 h 体，活塞可与容器壁间无摩 擦滑动，容器的横截面积为S,将整个装置放在 大气压恒为。的空气中.开始时气体的温度 为T。,活塞与容器底的距离为。，当气体从外 界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平 衡，（已知重力加速度为g)问： (1)外界空气的温度是多少？ (2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多 少？ 23 16.（12分)某同学利用废旧物品制作了一个简易 气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开 口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水 银柱，瓶口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图 所示.已知该酒瓶容积为480cm3,玻璃管内部 横截面积为0.4cm,瓶口外的有效长度为48 cm.当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位 置 (1)求该气温计能够测量的最高气温； (2)假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的 过程中，密封气体从外界吸收了3J热量，则在 这一过程中该气体的内能变化了多少？（已知 大气压强p,=1.0×105Pa) 17.(10分)汽缸内封闭了一定质量、压强力=1.0 ×10Pa、体积V=2.0m3的理想气体.现使气 体保持压强不变，体积缓慢压缩至V=1.0 m3,此过程气体向外界释放了Q=1.2×10J 的热量，则： (1)压缩过程外界对气体做了多少功？ (2)气体内能变化了多少？ 18.(12分)如图所示，导热材料制成的横截面积相 等、长度均为L=45cm的汽缸A、B,通过带有 阀门的管道连接.初始时阀门关闭，厚度不计 的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压 强pA=2.8×105Pa的理想气体，B内充满压 强=1.4×10Pa的理想气体，忽略连接汽 缸的管道体积，室温不变，现打开阀门. (1)计算平衡后活塞向右移动的距离x和B中 气体的压强p: (2)自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是 放热，请简要说明理由. 24物理·选择忄 16.解析：整个过程中水箱内温度保持不变，设放水结束 后水箱内气体的压强为p2,体积为V2,出水管中超 出水箱内水面的水柱高度为米，根据题意可知 p1=10mH20 V1=2.4m3 p2=(10+h)mH2O V2=hS 由玻意耳定律可得p1V1=p2V2 水箱内剩余水的体积V=5一hS 解得V=3m3 答案：3m3 17.解析：(1)吸管中的气体初始压强为p0=1.00×105 Pa,初始体积为V0=LoS, 吸管中的气体末态压强为p=1.05×105Pa,设末态 体积为V=LS, 由玻意耳定律可得pV。=pV 解得L=40cm (2)设洗衣机缸与细管中的水面差为△h,细管中气体 的压强为p=g△十p0 故洗衣机的水位乃=△十(L0一L) 解得h=52cm 答案：(1)40cm;(2)52cm 18.解析：(1)碰撞游戏时，气体从初始到压缩量最大的 过程中，经历等温变化，由玻意耳定律可得 P1V1=P2V2 其中p1=1.5×105Pa,V1=0.8m3, V2=(0.8-0.08)m3=0.72m3 代入数据解得p2≈1.67X105Pa (2)从早晨充好气，到中午碰撞游戏前，气体经历等 家或化·由安理定律有器片月 其中T2=(17+273)K=290K, T3=(37+273)K=310K 中午碰撞游戏时，气体从初始状态到压缩量最大的 过程中，气体经历等温变化，由玻意耳定律有3V1 =p4V2 联立并代入数据解得p4≈1.78×10Pa>1.75×105Pa 所以不能安全地在中午37℃的环境下进行碰撞游 戏 答案：(1)1.67×105Pa:(2)不能安全地在中午37℃的 环境下进行碰撞游戏. 第三章热力学定律(A卷) 1.B[第二类永动机没有违背能量守恒定律，但违背了 热力学第二定律，A错误，B正确：热机的效率永远小 于100%，因为要向低温热源散热，C错误；电冰箱和 空调机工作时，是通过压缩机做功，来实现热量从低 温热源到高温热源的传递，所以并没有违背热力学第 二定律，D错误.门 2.D[不管物体经历了怎样的物理过程，由于初温度 T1和末温度T2是确定的，物体内所有分子动能的平 均值的增加量是相同的，D正确：物体内能的增加可 能是外界对物体做功造成的，也可能是物体从外界吸 收热量造成的，还可能是以上两种因素共同影响的结 果，故选项A、B、C错误.」 生必修第三册 3.D[人克服绳与紫铜管间的摩擦做功，使管壁内能增 加，温度升高.通过传热，乙醚的内能增大，温度升高， 直至沸腾，管寒会被冲开.管塞被冲开前管内气体内 能增加，压强变大，故D正确，门 4.D[转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以 为机械能转化为电能，D正确.] 5.C「由题图可以看出，图像延长线过原点，所以A→B· C的变化过程为等温过程，气体的内能不变.因为在此 过程中气体体积是变小的，所以，外界对气体做功，又 因为气体内能不变，由热力学第一定律可知气体向外 界放热.故C正确，A、B、D错误. 6.B[两球受热后体积都要增大，A球因为放在不导热 的水平面上，受热膨胀后，重心升高，重力做负功，根 据能量守恒定律可知，A球吸收的热量一部分转化成 自身的内能，使温度升高，另一部分需要克服重力做 功，使重力势能增加：对于B球，同样要受热膨胀，膨 胀时重心下降，重力做正功，同样由能量守恒定律可 知，B球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的 内能，从而使温度升高，由以上分析可知，B球增加的 内能要比A球多，B球的温度升高得多，所以有△tA <△tB,B正确.] 7.D「根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物 体传给高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温 物体传给高温物体，例如电冰箱的工作过程，选项 A错误：根据热力学第一定律，物体内能的变化取决 于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，选项B 错误：永动机违反能量守恒定律，选项C错误：选项D 是热力学第二定律的表述形式之一，选项D正确.门 8.B[大气压对水银槽内的水银做相同的功，因为玻璃 管内吸进的水银一样多，由于A管重心高于B管， A管内水银重力势能大于B管的，根据能量的转化和 守恒可知A管内的内能增加得少，B管内的内能增加 得多，B正确.] 9.ACD[根据热力学第二定律可知，热量能够自发地 从高温物体传到低温物体，故A正确.在外界的影响 下，能使热量从低温物体传向高温物体，如空调，故B 错误.根据热力学第二定律（不可能从单一热库吸收 热量，使之完全变成功，而不产生其他影响)，可知在 外界的作用下，从单一热库吸收热量，可以使之完全 变成功，故C正确.所有涉及热现象的宏观过程都有 方向性，则知气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过 程，故D正确.」 10.BCD[气体的内能包括，气体所有分子势能和分子 动能之和，其中分子势能是由分子间的相对位置和 相互作用决定的能量，与重力势能无关，分子动能是 分子热运动的动能，故A错误，B、C正确：气体的体 积发生变化，如果同时也同外界产生热交换，根据热 力学第一定律，气体的内能可能不变，故D正确.] 11.AC「温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体 的质量增大，温度、体积基本不变，气体的压强增大，选 项A正确、B错误：打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封 气体对水做正功，选项C正确：如果水全排出气体压强 为p3,有p3(2L十0.5I)=p1(0.5L+0.1L),得p3= 0.24p1<p1,故不再充气不能把水喷光，选项D错误.] 参考 12.BC[由于热水的温度较高，将烧瓶放进盛满热水的 烧杯里，烧瓶和气球内气体吸收热量，温度升高，内 能增大，A错误；由于温度升高，所以分子的平均动 能增大，B正确：由于外界压强不变，气球膨胀，内部 气体对气球膜的压力增大，内部气体压强增大，分子 对烧瓶底的平均作用力增大，C正确：气体分子体积 很小，对应的气体体积不是分子体积之和，D错误.] 13.解析：由于初始时容器中的空气压强大于外界，活塞 光滑、容器绝热，容器内空气推动活塞对外做功，由 △U=W十Q知，气体内能减少，温度降低. 气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由 于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则 容器中空气的密度大于外界空气的密度， 答案：低于大于 14.解析：A到B过程中，W1=-p(VB-VA)=-6× 105×1×10-3J=-600J, B到C的过程中，没有吸放热，Q=0,则△U=W2, 解得W2=-900J, 所以W=W1+W2=-600-900J=-1500J,可知 气体对外界做功1500J. 答案：1500J 15.解析：(1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为 等压变化，由盖吕萨克定律有六=兄 ho+d To. 得外界温度T=立T。二k。」 (2)活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞 的重力做功，所以外界对气体做的功 W=-(mg+PoS)d, 根据热力学第一定律得，密闭气体增加的内能 △U=Q+W=Q-(mg十poS)d. 答案：(1)十d ho -To (2)Q-(mg+poS)d 16.解析：(1)封闭气体发生等压变化， 中8永 480cm3+0.4×48cm3 T2 解得：T2=291.2K=18.2℃. (2)根据热力学第一定律△U=Q十W, 外界对气体做功W=-p。·△V=一1.92J, 解得△U=1.08J. 答案：(1)18.2℃(2)增加了1.08J 17.解析：(1)封闭气体做等压变化，则外界对气体做功 W=bS·△h=b·△V 解得W=1×105J. (2)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化 △U=Q+W=(-1.2×105+1×105)J=-2×104J 故气体内能减少了2×104J. 答案：(1)1×105J(2)减少了2×104J 18.解析：(1)活塞向右运动后，对A内气体，有 PALS=P(L+x)S 对B内气体，有pBlS=p(L一x)S 解得x=15cm p=2.1×105Pa. (2)活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等 温变化，内能不变，由热力学第一定律可知B内气体 放热. 答案：(1)15cm2.1×105Pa(2)放热，理由见解析 答案 第三章热力学定律(B卷) 1.A[物体的内能与温度有关，同一物体温度越高，内 能越大，A正确.做功和热传递在改变物体内能上是 等效的，使物体内能增加既可以通过吸收热量也可以 通过对物体做功来实现，B、C错误.物体内能是分子 动能与分子势能的总和，内能增加可能只是分子势能 的增加，分子平均动能可能不变，即温度可能不变， D错误. 2.B[由于房间是未密封的，室内、外连通，且加热过程 缓慢，室内空气的压强、密度与室外的是相等的，A、C 错误：由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而 温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均 动能比室外的大，B正确：室内的空气会向室外膨胀， 所以室内的空气对室外空气做正功，D错误.] 3.C[根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向 性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进 行，故A错误；热传递存在方向性是说热量只能自发 地从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是热量 从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压 缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行 的，都消耗了电能，故B错误；由空调制冷过程的分析 可知，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生 其他变化，故C正确：根据能量守恒定律可知，自然界 中能量的总量保持不变，但根据热力学第二定律可 知，能量转化具有方向性，能量耗散使能量的可利用 性在逐步降低，故D错误.] 4.D[化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体，形成 酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，选项 A错误：能量是守恒的，但能量品质会下降，故要节约 能源，选项B、C均错误，D正确.] 5.C[活塞移动过程中，汽缸内气体对外界做功W=Fs =Sh=10J 根据热力学第一定律有△UJ=Q+(一W)=60J一10J =50J,故C正确.] 6.B[气体体积增大100cm3,所以气体对外界做功 W=pV=1.0×105×100×10-6=10J,而气体内能 增加了50J,根据△U=W+Q,可知气体吸收热量 Q=60J,故B正确；A、C、D错误] 7.C「热力学第二定律有实际热现象总结而来，故任何 宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错 误；吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热 力学第一定律，故B错误.在实验过程中，热水内能减 少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热 水一定会降温，冷水一定会升温，故C正确.能量守恒 定律是普遍定律，在实验过程中，热水的内能部分转 化成电能，有电阻的位置都会产生热能，符合能量守 恒定律，故D错误.」 8.C[由分子动理论知，气体分子的热运动是永不停息 的无规则运动，故选项A错误；由能量守恒定律知，气 体膨胀前后内能不变，又因一定质量理想气体的内能 只与温度有关，所以气体的温度不变，故选项C正确： 由兴=C知，气体压强交小，故选项B错误；由热力学