第三章 热力学定律 培优章末练习-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》培优章末练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（24-25高二下·四川·期末）根据热力学定律，判断下列说法正确的是（    ） A．自发的热传导是可逆的 B．气体向真空膨胀具有方向性 C．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响 D．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律 2．（25-26高二下·山东泰安·阶段练习）下列说法正确的是（　　） A．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大 B．在实验室中可以得到-273.15 ℃的低温 C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 D．热量一定是从内能大的物体传送到内能小的物体 3．（24-25高二下·山东泰安·期中）如图所示，一长度汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积。活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，A的质量为，物块与平台间的动摩擦因数。开始时活塞距缸底，缸内气体压强等于外界大气压强，温度。现对汽缸内的气体缓慢加热，，则（　　） A．物块A开始移动时，汽缸内的温度为 B．物块A开始移动时，汽缸内的温度为 C．活塞从图示位置到达汽缸口的过程中气体对外做功 D．活塞从图示位置到达汽缸口的过程中气体对外做功 4．（24-25高二下·江西南昌·期中）热力学第二定律表明（    ） A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 B．摩擦生热的过程是不可逆的 C．热不能全部转变为功 D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 5．（24-25高三上·山东·开学考试）如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，是双曲线的一支，为绝热过程。下列说法正确的是（    ） A．过程中，气体分子的平均动能减小 B．过程中，气体吸收的热量等于气体对外界做的功 C．过程中，气体的内能保持不变 D．该循环过程气体从外界吸热 6．（24-25高三上·北京房山·期末）下列与热现象有关的说法正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大 C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大 D．密闭容器内有一滴的水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变 7．（25-26高二下·吉林通化·阶段练习）关于一定量的气体，下列说法不正确的是（　　） A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和 B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低 C．气体在等压膨胀过程中温度一定升高 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 8．（25-26高二下·江苏淮安·阶段练习）某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（　　） A．在状态a和c时的内能可能相等 B．在a→b过程中，外界对其做的功不全用于增加内能 C．b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能 D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量 二、多选题 9．（24-25高二下·重庆渝中·期末）关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体传递到高温物体 B．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力 C．金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体 D．在给车胎打气的过程中会越压越吃力，这是由于分子间有斥力 10．（25-26高三上·陕西安康·阶段练习）汽缸内一定质量的理想气体从状态A开始经状态B、状态C，再回到状态A，变化过程中气体的压强p随体积的倒数的图像如图所示，图中CA与横轴平行，BC与纵轴平行，BA的延长线过原点。则下列说法正确的是（　　） A．从状态A到状态B的过程中，单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增加 B．从状态B到状态C的过程中，气体一定吸收热量 C．从状态C到状态A的过程中，气体一定吸收热量 D．气体在状态C时的温度高于在状态A时的温度 E．气体从状态A经状态B、C回到状态A过程，一定向外界放出热量 三、实验题 11．（2025·浙江金华·二模）“拔火罐”是一种中医的传统疗法，某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于铁架台平面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的阀门K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时关闭阀门K。一段时间后，当活塞下的细线绷紧，且重物对铁架台平面压力刚好为零，此时活塞距缸顶距离为L。汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距铁架台平面处。已知环境温度恒为，大气压强恒为，重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，活塞厚度忽略不计。 (1)闭合阀门K，重物缓慢升高过程，缸内气体所经历过程为______过程（选填“等温”、“等容”、“等压”），此过程中缸内气体分子平均动能______（选填“变大”、“变小”、“不变”）。 (2)求重物对铁架台平面压力刚好为零时，缸内气体的温度______。 (3)若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求该过程缸内气体内能的变化____________。 四、解答题 12．（2025·江苏连云港·一模）如图所示，将玉米粒装入手摇爆米花机中，机内气体的初始温度、压强，对爆米花机密封加热，当气体压强达到时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，气体视为理想气体。 (1)求开盖前瞬间气体的温度； (2)若加热过程中气体吸热，求该气体内能的变化量。 13．（25-26高三·河南郑州·期中）如图所示，一系统由状态沿到达状态的过程中，有热量传入系统，而系统做功。 （1）若沿时，系统做功，问有多少热量传入系统？ （2）若系统由状态沿曲线返回状态时，外界对系统做功为，试问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？ 14．（25-26高二下·广东深圳·阶段练习）如图使一定质量的理想气体的状态按图中箭头所示的顺序变化，图线BC是一段以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。 （1）已知气体在状态A的温度TA＝300K，问气体在状态B、C和D的温度各是多大？ （2）若气体从A状态出发经过B、C、D再沿直线DA回到A状态，全程需要吸热还是放热？设全程气体做功大小为W，求气体与外界交换的热量大小。 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 《第三章《热力学定律》培优章末练习-2025-2026学年高中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 B C D B D C D C AB ACE 1．B 【详解】A．自发的热传导是不可逆的，热量一定从高温物体传递给低温物体，热量不可能自发的从低温物体传递给高温物体，故A错误； B．气体向真空膨胀具有方向性，气体的体积一定增大，不能减小，故B正确； C．给物体加热只能增加物体的内能，不能增加物体的机械能，所以不能使它运动起来，故C错误； D．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，消耗了电能，引起了外界变化，因此遵循热力学第二定律，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】A．当分子间作用力表现为斥力时，距离增大，则分子力做正功，分子势能减小，A选项错误； B．无论是自然界还是实验室的温度只能无限靠近-273.15℃但却不能达到这个温度，B选项错误； C．一定质量的理想气体经等温压缩后，根据理想气体方程得其压强一定增大，否则如果温度降低，压强不一定增大，C选项正确； D．发生热传递的条件是两物体有温度差，高温物体的内能转移到低温物体，使高温物体降温，低温物体升温，直到两者温度相同，热传递才停止。与两物体比热、体积、内能的大小均无关，D选项错误。 故选C。 3．D 【详解】AB．初态气体 温度 T1=300K 物块A开始移动时 根据查理定律可知 解得 T2=390K=117℃ 选项AB错误； CD．活塞从图示位置到达汽缸口的过程中气体对外做功 选项C错误，D正确。 故选D。 4．B 【详解】A．根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误； B．根据热力学第二定律可知，机械能转化为内能的过程具有方向性，是不可逆过程，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，热可以全部转变为功，但是会引起其他的变化，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功的话，可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱；故D错误。 故选B。 5．D 【详解】A．AB是双曲线的一支，根据知气体等温变化，则气体分子的平均动能不变，故A错误； B．过程中，气体压强不变，体积增大，则气体对外做功 根据可知，气体温度升高，内能增大 根据热力学第一定律，可知 且 即气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故B错误； C．过程中，气体绝热 气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能 即气体内能减小，故C错误； D．根据图线围成的面积表示气体对外做的功，可知该循环过程气体对外做功 由于，根据热力学第一定律可得 所以，该循环过程气体从外界吸热，故D正确。 故选D 。 6．C 【详解】A．布朗运动是微小颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B．物体的温度升高，物体内分子热运动的平均速率增大，而不是每个分子。故B错误； C．温度是物体内部分子平均动能大小的标志，物体的温度越高，其内部分子的平均动能就一定越大，故C正确； D．15℃的水滴蒸发成15℃的水蒸气后，温度不变，分子的平均动能不变，该物态变化是吸热过程，分子势能增大，即内能增大，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和，A正确； B．温度是分子运动剧烈程度的标志，所以只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，B正确； C．根据气体方程可知，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，C正确； D．改变内能的两种方式：做功和热传递，由于不清楚外界对气体的做功情况，所以内能无法判断，D错误。 本题选不正确的，故选D。 8．C 【详解】 A．从c到d为绝热膨胀，则 则 内能减小，即温度降低；从d到a，体积不变，压强减小，根据则温度降低，则状态c的温度高于a态温度，所以在状态a和c时的内能不可能相等，故A错误； D．根据p-V图像下面积即为气体做功大小，可知图像中abcd围成的图形的面积为整个过程气体对外做的功且大于零，而整个过程气体的温度不变，则内能不变，因此整个过程气体从外界吸热，因此在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，故D错误； C．因为该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成，因此只有两个等容过程与外界有热交换，根据以上分析可知，两个等容过程中由于与外界无做功，因此b→c过程中吸收的热量即增加的内能大于d→a过程中释放的热量即减少的内能，故C正确； B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功 则 即外界对其做的功全部用于增加内能，故B错误。 故选C。 9．AB 【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，符合电冰箱的工作原理，故A正确； B．荷叶上小水珠呈球形是水的表面张力，使水珠表面有收缩趋势，B正确； C．金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点。C错误； D．给车胎打气越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大的结果，并不是由于分子间存在斥力，D错误。 故选AB。 10．ACE 【详解】A．由 可得 则由图像可知，理想气体从A到B发生等温变化，体积变小、压强变大，则由气体压强的微观解释知，单位时间内撞击到汽缸壁单位面积上的分子数增加，故A正确； B．理想气体从B到C发生等容变化，压强减小，由 可知，温度降低，故内能减小，由于气体体积未变，则气体既不对外做功，外界也不对气体做功，由热力学第一定律 可知，气体一定放出热量，故B错误； C．理想气体从C到A过程发生等压变化，体积变大，由理想气体状态方程 可知，气体发生等压变化，则气体温度升高，因气体体积增大对外界做功，且温度升高内能增加，由热力学第一定律 可知，气体一定从外界吸收热量，故C正确，D错误； E．作出整个变化过程的p-V图像如图所示 可知经过一个循环，外界对气体做正功，而从A状态最终回到A状态，气体的内能不变，则根据热力学第一定律可知，气体一定向外界放出热量，故E正确。 故选ACE。 11．(1) 等压 变小 (2) (3) 【详解】（1）[1]由于重物升高过程中，对活塞受力分析有 由于大气压强和重物的重量不变，所以该过程中，封闭气体为等压变化。 [2]重物缓慢升高过程，气体发生等压变化，所以由 由于封闭气体的体积变小，所以气体的温度变小，所以气体分子的平均动能变小。 （2）重物开始升高时，体积为 重物升到最高时，体积为 由之前的分析可知，重物升高过程中为等压变化，所以有 解得 （3）闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，则 解得 外界对气体做功为 气体放出的热量为Q，根据 解得 12．(1) (2) 【详解】（1）等容变化，设后来温度为，根据查理定律有 解得 （2）根据热力学第一定律有 加热过程体积不变，即有W=0 解得 13．（1）；（2）放热， 【详解】（1）根据题意可知，由热力学第一定律可知，系统在态和态的内能差为 若沿时，系统做功，由热力学第一定律有 解得传入系统的热量为 （2）若系统由状态沿曲线返回状态时，内能减小，由热力学第一定律有 解得 系统放热。 14．（1），；（2）吸热， 【详解】（1）依题有A到B过程经历等压变化 代入数据得 TB=600KB到C为等温变化，则 TC=TB=600KC到D经历等压变化 代入数据得 TD=300K （2）由p-V图可知全程气体对外做功，即W<0，由从A回到A，温度不变，内能不变 由 得 即需要吸热。 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 $