第3章 热力学定律 本章达标检测-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

本章达 白题单元达标测 一、选择题 1.（2022·河北邢台质检)下列说法正确的是 ( A.热量不能由低温物体传递到高温物体 B.外界对物体做功，物体的内能必定增加 C.效率为100%的热机不可能制成，是因为违 反了能量守恒定律 D.不可能从单一热源吸收热量使之完全变成 功，而不产生其他影响 2.（2022·江苏南通模拟)山地自行车前轮有气 压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示. 当路面不平时，活塞上下振动，在汽缸内封闭 气体的作用下，起到延缓振动的目的.当活塞 迅速下压过程中 上接车把 活塞 汽缸 下接车轮 A.汽缸内的气体分子的平均动能不变 B.汽缸内所有分子的速率增大 C.汽缸内的气体压强可能不变 D.单位时间内撞到汽缸内壁单位面积上的气 体分子数增多 3.(2023·河北保定三模)一定 质量的理想气体从状态A经 过状态B变化到状态C再回 到状态A,其V-T图像如图 0 所示.O、C、B三点在同一直线上，AB与纵轴平 行，则下列说法不正确的是 A.A→B过程中，单位时间内打到容器壁上单 位面积的分子数增多 B.A→B过程中，气体吸收热量 第三章 标检测 限时：25min C.B→C过程中，气体放出的热量比外界对气 体做的功多 D.C→A过程中，速率大的分子数增多 4.(2022·广东广州期末)如图所示，A、B是两 个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同 一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温 度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开 始水和水银的温度相同，且两液体温度同时 缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，仍 浸没在液体中，深度相同.则 A.A球吸收的热量 较多 B.B球吸收的热量 ® 较多 C.两球吸收的热量一样多 D.两球对外做的功一样多 5.（2023·江苏海门中学期中)如图所示为斯特 林发动机玩具，汽缸在酒精灯加热情况下，汽 缸内的活塞往复运动，通过传动轴带动飞轮 持续转动，则 A.活塞压缩气体 传动轴 活塞 时，气体的压强 汽缸 飞轮 与体积成反比 酒精灯 B.气体膨胀时，气 体的体积与热力学温度成正比 C.发动机工作时，气体吸收的热量大于对外 做功 D.气体能从单一热源吸热并全部用来对外做 功而不引起其他变化 6.(2023·山东青岛期中)一定质量理想气体从 a状态经历四个过程ab、bc、cd、da回到a状 态，其p-V图像恰好是圆形，如图所示.下列判 黑白题45 断正确的是 A.da过程是一个等温变 化过程 B.bc过程气体分子撞击 内壁的平均作用力 Vo 2V。3V。 直变大 C.cd过程气体温度一直降低，从外界吸收 热量 D.完成全过程，气体需要从外界吸收热量 二、非选择题 7.一定量的理想气体从状态A开始，经历A、B、C 三个状态变化完成循环，其压强p与体积V的 关系图像如图所示.已知A(Vo,2po),B(2V。, Po),C(3V,2po),状态A的温度为To (1)求状态C的温度Tc; (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B→C中，气体对外界 做的功W; (3)求过程A→B中，气体从外界吸收的热 量Q. 选择性必修第三册·JK黑： (2023·河北邯郸调研)如图所示，带有加热 装置（图中未画出）的绝热汽缸用轻杆固定在 天花板上.现用一个质量为m=1kg,面积 为S=100cm的绝热活塞将一定质量的理想 气体封闭在汽缸内.初始时缸内温度为300K, 活塞处于平衡状态，此时缸内气体处于状态 A,体积为V.=600cm3.现竖直向上缓慢将活 塞推动1cm,此时缸内气体处于状态B.然后 将活塞固定，同时启动汽缸内的加热装置，气 体达到状态C,此时压强pc=1.6×10Pa.已知 气体从状态A到状态C,内能增加25J,从状 态B到状态C吸收的热量为12J.已知大气 压po=1.01×10Pa,不计活塞与汽缸之间的 摩擦。 (1)求气体处于状态A时的压强； (2)求气体在状态C的温度Tc; (3)求气体从状态A到状态B过程中外界对 气体做的功. 白题46借助外部的帮助，即会引起其他变化，A正确，B错误； CD.热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传 给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要 引起其他变化（外界对系统做功），C错误，D正确.故选AD. 2.D解析：A.由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低 温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，可知热量 不能够自发地从冰箱内传到冰箱外，故A错误；B.电冰箱把 热量从低温物体传到高温物体，需要压缩机的帮助并消耗了 电能，即该过程不是自发进行，而是有外界的影响，可知电冰 箱的工作原理不违反热力学第二定律，故B错误；C.制冷剂 遇冷放热然后液化，制冷剂向外放热，Q小于零，制冷剂在液 态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功，W也小于零，根 据热力学第一定律有△U=W+Q,可知，内能一定减小，故 C错误：D.根据上述，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱 内的热量传到外界，即该过程不是自发进行，而是有外界的 影响，即是因为其消耗了电能，故D正确故选D 3.D解析：能量耗散的过程中能量向品质低的能量转变，但 是总的能量是守恒的，能量的数量并未减少，能量耗散符合 热力学第二定律.故D正确. 4.B解析：液态的水比冰的无序程度大，但熵增加原理适用 于孤立系统，而不是个别不孤立的系统.一盆水在寒冷的天 气中并不是孤立系统，因为水与外界大气有能量交换，所以 结冰的过程并不违反嫡增加原理，故选项B正确，选项 ACD错误. 5.D解析：A.打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中 为真空，所以A中的气体不会做功，故A错误；BC.气体分子 间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为 系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不 变，故BC错误：D.由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具 有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退 回到A中，故D正确.故选D. 黑题应用提优练 1.C解析：AC.能量耗散的过程是能量向品质低的大气内能 转变的过程，但总的能量是守恒的，只是能量的转化有方向 性，故A错，C对；B.根据热力学第二定律知，内能不可能全 部转化为其他形式的能而不发生其他改变，故B错：D.这类 机器违背了热力学第二定律，不可能制成，故D错.故选C 2.C解析：A.城市上空的气温比周围要高，形成了所谓的“热 岛效应”，利用这个热源进行发电，理论上是可行的，故A正 确；B发明一种装置，设计在繁华的马路上，使行人行走时的 一部分能量转化为电能，根据热力学第二定律知道，在不产 生其他影响时，内能不能全部转化为机械能，一部分能量转 化为电能，理论上讲可行，故B正确；C.分散在环境中的内能 不管数量有多么巨大，却再也不能驱动机器做功了，这是 “能量耗散”的过程，故C错误：D利用太阳能最有前途的领 域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故 D正确.故选C. 3.D解析：A第二类永动机不违反热力学第一定律，违反热力 学第二定律，故A错误：B.第一类永动机不可能制成是因为违 反了热力学第一定律，故B错误：C.改变内能的方式有做功和 热传递，二者在内能的改变上是一样的，根据△U=W+Q可知， 若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，故C错误；D.由 热力学第二定律可知，如果引起其他变化，热量从低温物体传 到高温物体是可能的，例如电冰箱，故D正确.故选D. 4.B解析：A.空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开 选择性必修第三册·JK 尔文表述，A错误：B.空调的工作原理反映了热传导的方向 性，热量不能自发地从低温物体传导给高温物体，但在其他 能力干预下，可以从低温物体传导给高温物体，B正确：C.此 原理图中的Q1=Q2+W,C错误；D.此原理图说明在外界干 预下，热量能从低温物体传到高温物体，D错误故选B. 压轴挑战 5.B解析：根据热力学第二定律，不可能从单一热库吸收热 量使之全部用来做功，而不产生其他影响：所以从热水中吸 收的热量Q,应该大于电流做的功W,即Q>W.根据能量守 恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化或转移 变成了三部分，一部分是电能W,一部分是散失的热量，另一 部分是冷水吸收的热量Q2,故选B. 本章达标检测 白题单元达标测 1.D解析：A.根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温 物体传到高温物体，在发生其他变化的前提下，热量可以由 低温物体传到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消 耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高 温物体，故A错误；B.外界对物体做功的同时，物体可能放 热，物体的内能不一定增加，故B错误；C热机的效率为 100%,并不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定 律，因此它不可能制成，故C错误；D.不可能从单一热源吸收 热量使之完全变成功，而不产生其他影响，是热力学第二定 律的一种表述形式，故D正确.故选D. 2.D解析：当活塞迅速向下压时，活塞对气体做功，气体来不 及散热，则由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升 高，汽缸内的气体分子的平均动能增大，故A错误：汽缸内 的气体分子的平均动能增大，则分子的平均速率增大，而不 是汽缸内所有分子的速率增大，故B错误；当活塞继续下压 时，汽缸内的气体的体积减小，由理想气体的状态方程”= T C可知，气体压强增大，则单位时间内撞到汽缸内壁单位面 积上的气体分子数增多，故C错误，D正确；故选D. 3.B解析：A.A→B过程中，气体体积减小，温度不变，压强增 大，单位时间内打到容器壁上单位面积的分子数增多 A项正确；B.A→B过程中，温度不变，内能不变，外界对气体 做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，B项错误， 符合题意：C.B→C过程中，气体压强不变，体积减小，温度 降低，内能减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气 体放出热量，且放出热量比外界对气体做的功多，C项正确； D.C→A过程中，温度升高，速率大的分子数增多，D项正确 故选B. 4.B解析：水和水银的初温相同（两球的初温相同），当两液 体温度同时缓缓地升高同一值，二者的末温相同，所以内能 变化相同，根据热力学第一定律△U=O+W,吸收的热量除了 使内能增加相同的量外还要克服液体的压力做功，由于水银 的密度比水的密度大，所以B球吸收的热量较多，故选B. 5.C解析：A.可把汽缸内的气体看成理想气体，当活塞压缩 气体时，气体温度要发生变化，根据=C可知，只有当气体 的温度不变时，气体的压强才与体积成反比，故A错误： B气体影胀时，气体压强要发生变化，根据=C可知，只 有当气体的压强不变时，气体的体积才与热力学温度成正 黑白题16 比，故B错误；C.发动机工作时，气体从外界吸收热量温度 升高，内能增加，且气体同时对外做功，根据热力学第一定律 △U=Q+W,可知吸收的热量大于对外做的功，故C正确； D.根据热力学第二定律可知，气体不可能从单一热源吸热 并全部用来对外做功而不引起其他变化，故D错误.故选C. 6.D解析：A.若da过程是一个等温变化过程，则p与V成反 比，P-V图线为反比例图线，不可能是题图中圆形曲线， 故A错误；B.bc过程，由图像可知气体压强逐渐减小，则气 体分子撞击内壁的平均作用力一直变小，故B错误；C.cd过 程，由图像可知，p与V均逐渐减小，则pV乘积逐渐减小，根 据理想气体状态方程可知，气体温度一直降低，气体内能减 少，由于气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一 定律可知，气体向外界放热，故C错误；D.完成全过程，气体 内能变化为0，根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大 小，由图像可知全过程外界对气体做负功，根据热力学第一 定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确故选D. 1.(1)37(2)(3)3 解析：(1)根据题意，由理想气体状态方程有。·业 To 2p0·3V ,解得Tc=3T。;(2)根据题意可知，p-V图像中图线 与横轴所围面积表示气体做功，过程B→C中，气体对外界 做的功为W= 2(+2p)(3,-2)=3 PoV;(3)根据题意 可知，过程A一B中，气体对外界做的功为W,=2(po+2po）· (2%-)=2P,,由理想气体状态方程有2·业 3 T。 ·2北，可得T,=,则气体的内能不变，由热力学第一定 TR 律△U=W+Q可得，气体从外界吸收的热量Q=W,=2PoVo 8.(1)1.00x10Pa(2)400K(3)13J 解析：(1)气体处于状态A时，对活塞进行分析有mg+P4S= poS,解得p4=1.00×103Pa.(2)根据题意可知Ve=Va=Va- △hS=600cm3-1×100cm3=500cm3.在A→C过程，根据理想 气体状态方程有-，解得7。=400K(3)由于 与活塞均为绝热，可知在A→B过程，与外界没有热交换，在 B→C过程，气体体积不变，该过程气体与外界没有做功，则 在A→C过程，根据热力学第一定律有△U=W+Q,其中 △U=25J,Q=12J,解得W=13J. 真题体验第三章 热力学定律 黑题 高考真题练 1.B解析：A.由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外 做功，故A错误；B.爬山过程中温度降低，则气体内能减小， 故B正确；C.根据热力学第一定律可知△U=W+Q,爬山过 程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故 C错误：D.爬山过程中氧气瓶里的气体体积、质量均不变！ 温度减小，根据理想气体状态方程有少=C,可知气体压强 减小，故D错误：故选B 2.ACD解析：A.对于一定质量的理想气体内能由温度决定， 参考答案与解析 故等温增压和等温膨张过程温度均保持不变，内能不变， 故A正确：B.根据理想气体状态方程=C可知等压膨胀 后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变， 故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误；C.根据理想 气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小：等压 膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相 等，内能相等，故C正确：D.根据理想气体状态方程可知等 容增压过程温度升高：等压压缩过程温度降低，末状态的温 度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确：E.根 据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀 过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错 误.故选ACD 3.AC解析：AB.上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热 交换，即发生等温变化，温度不变，故气体的内能不变，体积 变化缓慢，没有做功，故A正确，B错误；CD.剧烈颠簸时汽 缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气 体经历绝热过程，外界对气体做功，温度变化，故C正确， D错误.故选AC. 4.ABE解析：ABC.根据题目描述可知，A端为冷端，B端为热 端，因此A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B 端流出的，但气体的质量未知，所以无法确定气体内能的大 小关系，故AB正确，C错误；DE.该装置气体进出的过程既 满足能量守恒定律，冷热气体接触的部分会发生热传递，因 此也满足热力学第二定律，故D错误，E正确：故选ABE. 5.C解析：初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内 外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有(P1一 Po)S=mg,汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞 的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢地将 活塞往外推，最后汽缸放平，缸内气压等于大气压.AB.汽 缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽 缸内气体将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定 律△U=O+W得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降 低，分子热运动的平均速率减小，并不是有分子热运动的 速率都减小，AB错误；CD.气体内能减小，缸内理想气体的 温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数 占总分子数的比例减小，C正确，D错误.故选C. 6.AD解析：C.令理想气体的初始状态的压强、体积和温度分 别为p1=Ppo,V1=V,T1=300K,等容过程为状态二： P2=?,V2=V1=Vo,T2=400K,等压过程为状态三：P3= ,=?,3=400K由理想气体状态方程可得_P:业 TT2 学解得=有出=号体积特加了原米的宁C保 误；D.等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律△U= W+0=400J,两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因 此内能增加都为400J,D正确：AB.等压过程内能增加了 400J,吸收热量为600J,由热力学第一定律可知气体对外做 功为201，即做功的大小为W=,(行，-)=201，解 得V。=6L,A正确，B错误；故选AD. 7.AD解析：A.当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气 体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知∫中的 气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，对活塞受力分析，根据 黑白题17