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

第三章 热力学定律 单元综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1．下列说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．食盐受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体 C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上 2．下列关于能量守恒定律的认识，不正确的是（　　） A．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了 B．对物体做功，物体的内能可能减小 C．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 D．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 3．同学们将物理知识应用到实际生产生活中时，可以透过现象看清事物的本质。下列对物理现象的说法正确的是（　　） A．蒸汽机可以把蒸汽的内能全部转化成机械能 B．池塘中的水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用 C．旱季不宜锄松土壤，因为蓬松的土壤有利于水分蒸发，会使土地更加干旱 D．利用高温条件在半导体材料中掺入其他元素，是因为温度越高，分子热运动越剧烈 4．根据热力学定律，下列说法正确的是（     ） A．电冰箱的工作原理表明，热量可以自发从低温物体向高温物体传递 B．空调机在制冷过程中，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，这一过程不遵守热力学第二定律 C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机 D．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100% 5．下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（　　）    A．图甲为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性表现的越明显 B．图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力 C．图丙中A是浸润现象，B是不浸润现象 D．图丁为热机能流图，随着机械制造工艺，机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率能达到100% 6．如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（    ） A．气体体积膨胀，内能减少 B．气体分子势能减少，内能增加 C．气体分子动能增加，内能不变 D．Q中气体不可能自发的全部退回到P中去 7．1mol的气体温度变化时，若其吸收或放出的热量为Q，则该气体的摩尔热容为，与气体经历的变化过程有关，常用的有定压摩尔热容和定容摩尔热容两种。如图所示，截面积为S的密封良好的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，稳定时气体压强与大气压强相同，均为，此时活塞到汽缸底部距离为L，活塞右侧L处有一固定卡环，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现使汽缸内气体温度缓慢升高为初始的2倍，这个过程气体内能升高了，之后再使气体温度升高为初始的3倍。已知理想气体内能与温度成正比，则该气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容之比为（    ） A． B． C． D． 8．砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法不正确的是（　　） A．电池可创造能量 B．太阳能是不可再生能源 C．此电池的光电转化率虽然不到100%，但能量守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 9．如图所示，某种洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设封闭空气温度不变，若洗衣缸内水位升高，则细管内被封闭的空气（　　）    A．压强增大 B．分子运动的平均动能增大 C．单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数增多 D．外界一直对气体做正功 10．如图所示，一定质量的理想气体置于密闭容器中，经历A→B→C→A过程，其中A→B是绝热变化。CA的延长线过原点，BC连线平行于纵轴。下列说法正确的是（　　） A．TA=TB B．B→C过程气体吸收热量 C．状态B到状态C，单位时间内气体对器壁单位面积的碰撞次数不变 D．经历A→B→C→A过程完成一次循环的过程中，气体向外释放热量 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 二、非选择题（本题共6小题，共57分） 11．（7分）小丽利用如图1所示的甲、乙和丙三套装置完成热学实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)同时点燃三套装置的燃料，对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度，直至燃料全部烧完。小丽根据记录的数据绘制出对应装置中液体升高温度与时间关系图线，如图2所示（设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，同种燃料燃烧情况完全相同）。 ①通过图1中______（选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较燃料A和B的热值，燃料完全燃烧放出的热量，是通过______（选填“温度计上升的示数”或“加热时间”）来反映； ②通过图1中的______（选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较液体1和液体2的比热容； ③图2中图线c表示的是燃料______（选填“A”或“B”）对液体加热的过程； ④若液体1的比热容大于液体2的比热容，则乙装置对应的图线是图2中的______（选填“a”“b”或“c”）。 (2)若图1甲烧杯中为500g水，用10g酒精完全燃烧，放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，水的比热容为J/（kg·℃），则酒精的热值是______J/kg，实际由于酒精未完全燃烧及热量散失，这种方法测出的燃料热值比实际值______（选填“大”或“小”）。 12．（8分）在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环。它由两个等压过程和两个绝热过程组成。图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程（A→B→C→D→A），已知某些状态的部分参数如图所示（见图中所标数据）。试解决下列问题： （1）从状态C→D过程气体分子的密度 ，分子的平均动能会 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）已知状态A的温度TA=250K，求状态C的温度TC= K； （3）若已知A→B过程放热Q=80J，则A→B过程中内能的变化量△UAB= J，B→C过程外界对气体做的功WBC= J。 13．（8分）如图所示，绝热封闭汽缸内有一厚度不计的绝热活塞，将缸内的理想气体分成了体积相等的A、B两部分。初始时两部分气体的温度均为、压强均为、体积均为，活塞与汽缸内壁间无摩擦且不漏气。现通过电热丝对A部分气体缓慢加热，停止加热且稳定后B部分气体体积变为原来的四分之三，此时B部分气体的温度为，已知A、B两部分气体的内能与温度的关系均为（k为已知常量），求： （1）升温后，A部分气体的压强为多大； （2）此过程电热丝放出的热量为多少。 14．（8分）如图所示在绝热汽缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃，封闭气柱长为9 cm，活塞横截面积S=100cm2.现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热37 J，稳定后气体温度变为127 ℃。已知大气压强等于105 Pa，活塞与汽缸间无摩擦，不计活塞重力。求： （1）加热后活塞到汽缸底部的距离； （2）此过程中气体内能改变了多少。    15．（12分）一定量的理想气体从状态A开始，经历A、B、C三个状态变化，其压强p与体积V的关系图像如图所示。已知状态A的温度为。 （1）求状态C的温度； （2）类比直线运动中根据速度一时间图像求位移的方法，求过程，气体对外界做的功W； （3）求过程中，气体从外界吸收的热量Q。       16．（14分）如图所示，上端开口、下端封闭的足够长光滑气缸（右侧带有足够长且上端开口的细玻璃管）竖直固定在调温装置内。气缸导热性能良好，用活塞封闭一定质量理想气体。现用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1=300K时，活塞刚开始向上运动且细玻璃管内水面与气缸内水面的高度差h=1m，此时缸内气体的体积V1=2×10⁻3m3；继续缓慢加热至温度T2=330K，活塞移动至某一位置后静止不动；保持温度不变，锁定活塞，再缓慢地从细玻璃管中抽出部分水直至细玻璃管内的水面与缸内的水面相平，达到最终状态。已知从T1到最终状态，气体吸收的热量为Q=116.6J；从T2到最终状态，气体对外做功为W1=19.4J，大气压强p0=1×105pa，水的密度ρ=1×103kg/m3。求： (1)气体在最终状态时的体积； (2)从T1到最终状态气体内能的变化量。 第三章 热力学定律 单元综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D D C D A AB ACD BD 1．C【详解】A．永动机违背热力学第一定律（能量守恒）或第二定律（熵增原理），无论科技如何发展都不可能制成，故A错误。 B．食盐是晶体，其本质由内部结构决定，受潮后形状不规则并不改变其晶体属性，故B错误。 C．“马儿跑”需要能量，而“不吃草”意味着无能量输入，违背能量守恒定律，故C正确。 D．液体表面层分子间作用力表现为引力，表面张力由此产生，使水黾能浮在水面，故D错误。故选C。 2．A【详解】A．根据能量守恒定律可知，石子从空中落下，最后停止在地面上，石子的能量并没有消失，石子的机械能转化成了内能，故A错误； B．做功与热传递可以改变物体的内能，对物体做功的同时，如果物体向外释放热，则物体的内能可能减小，故B正确； C．根据能量守恒定律可知，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，故C正确； D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，故D正确。本题选不正确的，故选A。 3．D【详解】A．由热力学第二定律可知蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化成机械能。故A错误； B．池塘中的水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力作用。故B错误； C．土壤里有很多毛细管，将地面的土壤锄松后破坏了土壤里的毛细管，不再发生毛细现象，水分保留在土壤内部。故C错误； D．利用高温条件在半导体材料中掺入其他元素，是因为温度越高，分子热运动越剧烈。故D正确。故选D。 4．D【详解】A.热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，故A错误； B.空调机在制冷过程中，空气压缩机做功消耗电能，制冷过程不是自发进行的，这一过程遵守热力学第二定律，故B错误； C.不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误； D.根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到100%，故D正确。故选D。 5．C【详解】A．图甲为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性表现的越不明显，A错误； B．图乙水黾可以在水面自由活动，是因为液体的表面张力作用，B错误； C．细管内的液面高于管外液面，管内液面呈现凹形属于浸润现象，故图丙中A是浸润现象，相反，细管内液面低于管外，管内液面呈现凸性属于不浸润现象，故B是不浸润现象，C正确； D．图丁为热机能流图，随着机械制造工艺，机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率不断提高，但是根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，所以热机的效率不可能达到100%，D错误。故选C。 6．D【详解】ABC．打开阀门K后，P中气体进入Q中，由于Q内为真空，气体体积增大时并没有对外做功，分子势能不变，又因为系统没有热交换，由热力学第一定律可知，其内能不变，温度不变，则气体分子动能不变，选项ABC错误； D．由热力学第二定律可知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，则Q中气体不可能自发的全部退回到P中去，选项D正确。故选D。 7．A【详解】第一步：分析定压变化过程中气体吸收的热量 因活塞与缸壁间无摩擦，则活塞运动到卡环前，缸内气体压强始终为，刚开始升温时，气体做等压变化，设温度达到时，活塞恰与卡环接触，有 解得 该过程外界对气体做功 由 可知该过程气体吸收的热量为 设该气体有，根据题意有 第二步：分析等容变化过程中气体吸收的热量 气体温度从升到的过程中，气体发生等容变化，在等压变化过程、等容变化过程中，气体温度变化量相同，则气体内能变化量相同，则有 联立以上解得 故选A。 8．AB【详解】 A．根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，故A错误；B．太阳能源于太阳核聚变，可再生，故B错误；C．转化率低是因能量散失（如热能），总能量守恒未被破坏，故C正确；D．非静电力（如半导体内部电场）驱动电荷分离，将光能转化为电能，故D正确。故选AB。 9．ACD【详解】AC．设封闭空气温度不变，若洗衣缸内水位升高，洗衣缸与细管内水面的高度差增大，细管内气体的压强增大，根据玻意耳定律可知细管内被封闭的空气体积减小，单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数增多，故AC正确； B．封闭空气温度不变，分子运动的平均动能不变，故B错误； D．洗衣缸内水位升高，气体体积减小，外界一直对气体做正功，故D正确。故选ACD。 10．BD【详解】A．由于A→B是绝热变化，所以Q=0，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，系统内能减少，所以理想气体的温度降低TA>TB，故A错误； B．BC连线平行于纵轴，所以B→C体积不变，由理想气体状态方程可知，压强增大，温度升高，理想气体的内能增大。再根据热力学第一定律 ΔU=W+Q 可知，W=0时，若内能增大需要吸收热量，故B正确； C．状态B到状态C，体积不变，分子数密度不变。由理想气体状态方程可知，压强增大，温度升高。温度升高，分子热运动更剧烈，单位时间内气体对器壁单位面积的碰撞次数增加，故C错误； D．B到状态C，体积不变，不做功；由图中可知A→B气体对外做功小于C→A外界对气体做功的数值，所以经历A→B→C→A完成一次循环的过程外界对气体做功，始末内能相等，气体向外释放热量，故D正确。故选BD。 11．(1) 甲丙 温度计上升的示数 甲乙 B b (2) J/kg 小 【详解】（1）①[1]比较燃料A和B的热值，应控制被加热液体相同，燃料不同，选甲、丙。 [2]燃料完全燃烧放出的热量通过温度计上升的示数反映（液体吸热越多，升温越高）。 ②[3]比较液体1和2的比热容，应控制燃料相同，液体不同，选甲、乙。 ③[4]燃料A、B质量相同，A燃烧放热快（甲装置升温快），丙用燃料B，燃烧时间长，图线c对应燃料B。 ④[5]液体1比热容大于液体2，则对同一种燃料而言，液体1升高的温度较小、液体2升温快，乙对应图线b。 （2）[1]水吸收热量 代入数据得 酒精热值 [2]因热量损失，且实际燃烧也可能不够完全，，测出的热值比实际小。 12．【答案】变小 变大 250 -20 20 【详解】[1] 从状态C→D过程，气体体积变大，气体质量不变，气体分子的密度变小； [2] 从状态C→D过程，压强不变，由盖吕萨克定律得，气体的体积变大，温度升高，则气体分子的平均动能会变大； [3] 根据理想气体状态方程，有：    代入数据 得TC＝250K [4] [5]A→B过程外界对气体做功W=p∆V=105×(1.2-0.6)×10-3J=60J 气体放热Q=80J 则A→B过程中内能的变化量UAB=W-Q=-20J 从A到C气体的内能不变，从B到C为绝热过程，则从B→C过程外界对气体做的功 WBC=80J-60J=20J 13．（1）；（2） 【知识点】热力学第一定律的应用 【详解】（1）升温后、部分气体压强相同，设为，对部分气体研究，根据理想气体状态方程 代入得 则升温后，A部分气体的压强为 （2）设升温后部分气体温度为，则 代入得 根据能量守恒，电热丝放出的热量 14．（1）12cm；（2）7J 【详解】（1）取被封闭的气体为研究的对象，开始时气体的体积为L1S，温度为 T1=273+27=300K 末状态的体积为：L2S，温度为 T2=273+127=400K 气体做等压变化，则有 解得 L2=12cm （2）在该过程中，气体对外做功 由热力学第一定律 15．【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）A→C，由理想气体状态方程有 得 （2）由图像，，气体体积膨胀，气体对外做功气体对外做功 得 （3）由可得 即A、B两个状态温度相等，内能相等，由热力学第一定律有 可得，中，气体从外界吸收的热量为 16．(1)2.42×10-3m3 (2) 【知识点】“玻璃管液封”模型、盖吕萨克定理的理解及初步应用、热力学第一定律的应用、理想气体的状态方程的理解及初步应用 【详解】（1）从到最终状态，根据理想气体状态方程 其中，， 解得 （2）从缓慢加热至，气体状态变化为等压变化 气体对外做功为 解得 根据热力学第一定律 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $