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

真题体验 第三 黑题 高考真题练 考点1用热力学定律分析热现象 1.(2023·天津高考)如图是爬山所带氧气瓶， 氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中， 温度减小，则气体 A.对外做功 B.内能减小 C.吸收热量 D.压强不变 2.(2023·全国乙卷)（多选）对于一定量的理想 气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末 状态的内能可能相等的是 A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩 C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 3.(2021·天津高考)（多选）列车运行的平稳性 与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空 气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞 汽缸及内封的一定质量的气体构成.上下乘客 及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时 汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有 充分的热交换：剧烈颠簸时汽缸内气体的体 积变化较快，气体与外界来不及热交换若汽 缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中 () A.上下乘客时，气体的内能不变 B.上下乘客时，气体从外界吸热 C.剧烈颠簸时，外界对气体做功 D.剧烈颠簸时，气体的温度不变 第三章月 热力学定律 限时：40min 4.(2022·湖南高考)（多选）利用“涡流效应” 可实现冷热气体的分离.如图，一冷热气体分 离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和 冷热两端管等构成.高压氮气由喷嘴切向流入 涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右 旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子 将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速 率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位. 气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分 离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气 流从B端流出.下列说法正确的是() !喷嘴 B端 A端 C 涡流室环形管分离挡板 A.A端为冷端，B端为热端 B.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 C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定 律，但违背了热力学第二定律 E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定 律，也满足热力学第二定律 5.（2022·山东高考)如图所示，内壁光滑的绝热 汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初 始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将 汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体 A.内能增加，外界对气体 做正功 B.内能减小，所有分子热 运动速率都减小 C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比 例减少 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比 例增加 黑白题47 6.(2023·山东高考)（多选）一定质量的理想气 体，初始温度为300K,压强为1×105Pa.经等 容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升 100K;若经等压过程，需要吸收600J的热量 才能使气体温度上升100K.下列说法正确的是 ( A.初始状态下，气体的体积为6L B.等压过程中，气体对外做功400J C.等压过程中，气体体积增加了原体积的} D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J 7.（2023·新课标卷)（多选）如图，一封闭着理 想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹 簧连接的两绝热活塞将汽缸分为∫g、h三 部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦初始时弹簧 处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强 均相等.现通过电阻丝对∫中的气体缓慢加 热，停止加热并达到稳定后 g A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等 C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等 考点2用热力学定律解决图像问题 8.(2022·全国甲卷)（多选）一定量的理想气体 从状态a变化到状态b,其过程如p-T图上从 a到b的线段所示.在此过程中 A.气体一直对外做功 B.气体的内能一直增加 C.气体一直从外界吸热 D.气体吸收的热量等于其对外做的功 E.气体吸收的热量等于其内能的增加量 选择性必修第三册·JK 9.（2022·全国乙卷)（多选）一定量的理想气体 从状态a经状态b变化到状态c,其过程如 T-V图上的两条线段所示，则气体在() A.状态a处的压强大于状 态c处的压强 B.由a变化到b的过程中， 气体对外做功 C.由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D.由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E.由a变化到b的过程中，从外界吸收的热 量等于其增加的内能 10.(2023·广东高考)在驻波声场作用下，水中 小气泡周围液体的压强会发生周期性变化， 使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可 视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过 程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气 体先从压强为Po、体积为V。、温度为T。的状 态A等温膨胀到体积为5V。、压强为P的状 态B,然后从状态B绝热收缩到体积为V。、 压强为1.9po、温度为Tc的状态C,B到C过 程中外界对气体做功为W.已知Po、V。、T。和 W求： (1)Pg的表达式； (2)T。的表达式； (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了 多少？ 1.9p 绝热 等温 B 0 黑白题48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 平衡条件可知，弹簧弹力变大，则弹簧被压缩，与此同时弹簧 对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞 对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可 知，h中的气体内能增加，A正确：B.未加热前，三部分中气 体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡， 可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析pS=F弹+pS,则 P>Pg,分别对∫g内的气体分析，根据理想气体状态方程有 _,_,由题意可知，因弹簧被压缩，则 T。T’T。 T V>V,联立可得T>T,B错误；C.在达到稳定过程中h中的 气体体积变小，压强变大，∫中的气体体积变大，由于稳定时 弹簧保持平衡状态，故稳定时∫h中的气体压强相等，根据 理想气体状态方程对h气体分析可知，联立可得 T>T6,C错误；D.对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分 析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确.故 选AD. 8.BCE解析：A根据一定质量的理想气体状态方程=C可 得：p=S7,从。到b为过坐标原点的倾斜直线，故气体做等 容变化，气体不做功，故A错误：B.从α到b,气体的温度逐 第四章 第1节电子的发现 白题基础过关练 1.CD解析：AC.阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出 的高速电子流，选项A错误，C正确.BD.只有当两极间有高 电压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的 库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，选项B错误，D正确. 故选CD. 2.C解析：要使电子向下偏转，则电子受到向下的洛伦兹力， 故根据左手定则可施加一个方向垂直纸面向里的磁场.故 选C. 3.D解析：AB.汤姆孙是第一个测出阴极射线比荷的人，但是 没有测出阴极射线的质量，故AB错误；C.汤姆孙发现，用不 同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是相同 的，故C错误：D.汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷 是氢离子比荷的近两千倍，故D正确.故选D 2dhvg 4. 解析：由于电子进入电场中做类平抛运动，沿电场线 ur 方向做初速度为零的匀加速直线运动，有h= 2at2 .0 2m（to2dm ,则有e=2dh好 m U2 5.ACD解析：ABC.密立根的油滴实验测出了电子的电荷量 为1.6×10-19C,并提出了电荷量子化的观点，故AC正确， B错误；D.任何带电物体所带的电荷量都是e的整数倍，故 D正确.故选ACD. 6.D解析：题图为密立根油滴实验的示意图，密立根通过油 选择性必修第三册·JK 渐升高，分子的平均动能逐渐增大，故内能一直增加，故 B正确；CDE.由于气体从a到b不做功W=0,且内能逐渐增 大，根据热力学第一定律△U=W+Q可知，气体一直从外界 吸热，且吸收的热量等于其内能的增加量，故CE正确，D错 误；故选BCE. 9.ABD解析：AC.根据理想气体状态方程可知T=卫·V,即 nR T-v图像的斜率为，R,故有A.=,>p,故A正确，C错误： B.理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对 外做功，故B正确；DE.理想气体由a变化到b的过程中，温 度升高，则内能增大，由热力学第一定律有△U=Q+W,而 △U>0,W<0,则有△U=Q-W,可得Q>0,Q>△U,即气体从 外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正 确，E错误；故选ABD. 10.(1)5P0(2)1.97,(3)w 解析：(I)由题可知，根据玻意耳定律可得p4V=PV,解得 =5P-(2)根据理想气体状态方程可知-，解得 Tc=1.9T。.(3)根据热力学第一定律可知△U=W+Q,其中 Q=0,故气体内能增加△U=W. 原子结构 滴实验直接测定了油滴的电荷量.通过多次实验测量，发现 油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整 数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷.故选D. 第2节原子的核式结构模型 白题基础过关练 1.D解析：A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从 而揭示了原子是可以再分的，A错误：B.原子的核式结构是 卢瑟福通过α粒子的散射实验才提出的，B错误：C.电子的 电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；D.电子电荷 的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现 的，D正确.故选D. 2.A解析：根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管 处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由左 向右，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向上， 所以向上偏转，故A正确，BCD错误.故选A. 3.A解析：当α粒子穿过原子时，电子对小粒子影响很小，影 响α粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑 斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与核十分接近 时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它 的机会就很少，故只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基 本按直线方向前进，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原 子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和 几乎全部质量都集中在原子核里.故选A. 4.A解析：α离子散射实验现象是绝大多数粒子直接穿过，少 数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A符合事实， BCD不符合事实，故A正确，BCD错误 5.(1)原子核(2)B(3)C 黑白题18