第3章 单元过关检测(二)热力学定律（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

该高中物理单元复习课件系统涵盖热学核心内容，包括固体液体性质（晶体、非晶体、表面张力）、理想气体状态方程、热力学定律及应用，通过知识框架图将物质状态、热现象规律与实验应用串联，构建“现象-规律-应用”的逻辑脉络。 其亮点在于以“情境问题-模型建构-科学推理”为主线，如通过水黾浮于水面、空气炸锅加热等生活情境，引导学生运用分子动理论和热力学第一定律分析问题，培养科学思维。实验题设计从基础验证（能量守恒实验）到综合应用（气体状态变化计算），实现分层训练，助力学生巩固知识，也为教师提供精准复习抓手。

单元过关检测(二) 1 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求) 1．关于下列几幅图的说法正确的是(　　)  A．图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体 B．图乙中冰雪融化的过程中，其温度不变，内能增加 C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明石蜡是单晶体 D．图丁中水黾静止在水面上，是浮力作用的结果 √ 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 单元过关检测 解析：题图甲中盐是晶体，将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是晶体，故A错误； 题图乙中冰雪融化的过程中，其温度不变，分子动能不变，分子势能增大，内能增加，故B正确； 题图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体不同方向的导热性能不同，具有各向异性，该固体是单晶体，而石蜡是非晶体，故C错误； 题图丁中水黾静止在水面上，是液体表面张力作用的结果，故D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 单元过关检测 2．下列关于固体、液体的说法正确的是(　　) A．毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管 B．航天员在太空中会因为毛笔无法吸墨而写不成毛笔字 C．晶体沿不同方向的导热性质一定不同 D．液体的表面张力方向总是与液面相切 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，都属于毛细现象，故A错误； 毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部，而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，在太空中，毛细现象仍然可以发生，故B错误； 单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向的导热性质不相同，有些单晶体沿不同方向的导电性能不相同，但导热性能可能是相同的，多晶体在各个方向上的物理性质几乎相同，表现为各向同性，故C错误； 表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 3.如图所示，开口向下粗细均匀的玻璃管内用水银封闭了一定质量的理想气体。现将玻璃管缓慢旋转直至水平，在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变。下列说法正确的是(　　)   A．气体体积增大 B．气体压强减小 C．气体的内能增加 D．气体向外界释放热量 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 在旋转过程中封闭气体的温度不变，则气体内能不变，又气体体积变小，所以外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体必然向外界释放热量，故C错误，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 4．关于下列各图说法正确的是(　　)     A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体 B．图乙中液体和管壁表现为不浸润 C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图 D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：题图甲中，实验现象表明材料具有各向同性，则说明薄板材料可能是多晶体，也有可能是非晶体，故A错误； 题图乙中液体在毛细管内上升，可知液体和管壁表现为浸润，故B错误； 题图丙中，当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大，可知T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图，故C正确； 题图丁中，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越不明显，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 5．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体(　　)  A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，内能增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做负功，内能减小 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：气体膨胀对外做正功，而缸内气体与外界无热交换，由热力学第一定律知，其内能一定减小，温度降低，故分子的平均动能减小，A正确，B、C、D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 √ 6.如图，一绝热气缸中理想气体被轻弹簧连接的绝热活塞分成a、b两部分，活塞与缸壁间密封良好且没有摩擦。初始时活塞静止，缓慢倒置气缸后(　　) A．a的压强减小 B．b的温度降低 C．b的所有分子速率均减小 D．弹簧的弹力一定增大 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：初始时活塞静止，缓慢倒置气缸后，a部分气体体积减小，b部分气体体积增大，故a的压强增大，b的压强减小，由于是绝热气缸和绝热活塞，则Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W，可得ΔUa＞0，ΔUb＜0，则a的温度升高，b的温度降低，b的气体分子的平均速率减小，并不是所有分子速率均减小，故A、C错误，B正确； 由于不知初始状态，a、b两部分气体的压强以及弹簧处于哪种状态，所以无法判断倒置气缸后弹簧的弹力的变化，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 7．一定质量理想气体经历了如下的循环过程：1→2和3→4为绝热过程，2→3为等压过程，4→1为等容过程，其p－V图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A．1→2过程中，外界对气体做功，气体内能增加 B．2→3过程中，气体对外界做功，气体内能减小 C．3→4过程中，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 D．4→1过程中，气体内能增加 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：1→2过程中，气体体积减小，则外界对气体做功，即W>0，而该过程绝热，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，即气体内能增加，故A正确； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 3→4过程中，气体体积增大，气体对外做功，即W<0，而该过程绝热，即Q＝0，根据ΔU＝W＋Q，可知ΔU<0，即气体内能减小，温度降低，气体分子平均速率减小，但不是所有分子的运动速率都减小，故C错误； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 8．关于热学知识，下列说法正确的是(　　) A．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 B．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 C．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 D．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 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点，A错误； 给车胎打气越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大，并不是由于分子间存在斥力，B错误； 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，C正确； 荷叶上小水珠呈球形是由于水的表面张力，使水珠表面有收缩趋势，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 √ 9．在装满水的玻璃杯内，可以不断地轻轻投放一定数量的涂有油的大头针，大头针漂浮在水面上，水也不会流出。下列说法正确的是(　　) A．大头针填充了水内分子间的空隙 B．水分子进入了大头针内的空隙 C．水面凸起，水也不流出，是表面张力作用的结果 D．水的表面张力竖直向上的合力等于大头针所受的重力 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：水对涂有油的大头针是不浸润的，故水与大头针接触的表面具有收缩的趋势，随着水与大头针接触面积的增大，使得大头针附近的水面呈弯月形，大头针与水面的接触处受到弯曲水面的表面张力作用，如图所示，由于表面张力的竖直分量可与大头针所受的重力保持平衡，故大头针可漂浮在水面上，故D正确，A、B错误； 水面凸起，水也不会流出，是表面张力使水面收缩的结果，故C正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 10．如图，水平放置的密闭绝热气缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与气缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。气缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在气缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后(　　) A．弹簧恢复至自然长度 B．活塞两侧气体质量相等 C．与初始时相比，气缸内气体的内能增加 D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 √ √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 解析：初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态，因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出，左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确； 由题知活塞初始时静止在气缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量，故B错误； 密闭的气缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确； 初始时气体在左侧，最终气体充满整个气缸，则与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数应该减少，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．(6分)根据能量转化与守恒定律，在与外界没有传热的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水中增加的内能。以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 (1)为了完成此实验，除已提供质量的电子天平外，还需要的测量工具有_______________________。 解析：实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计测量水升高的温度。 (2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因_______________________________。 解析：在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小。 刻度尺、温度计　 滑轮存在摩擦、液体会散热　 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 (3)改进实验后，获得的数据如表所示，规律得到验证。 实验序号 重物质量(kg) 下降高度(m) 升高温度(℃) 1 20 5 0.5 2 20 10 1.0 3 20 15 1.5 4 10 10 0.5 5 30 10 1.5 6 40 10 2.0 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降________m。 解析：20 kg的重物高度下降5 m，水温升高0.5 ℃，即1 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.005 ℃，则有25 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.125 ℃，要使水温升高2.5 ℃，根据比例可知需要下降的高度为20 m。 20 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 12．(10分)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0，当活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量Q。求： 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 (1)外界空气的温度T；(4分) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 (2)此过程中气体内能的变化量ΔU。(6分) 解析：由热力学第一定律得ΔU＝W－Q，W＝p0dS，ΔU＝p0dS－Q。 答案：p0dS－Q 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 13 14 单元过关检测 13．(10分)图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝17 ℃，现启动加热模式使气体温度升高到t＝191 ℃，此过程中气体吸收的热量Q＝9.5×103 J，内胆中气体的体积不变，求： 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 单元过关检测 (1)此时内胆中气体的压强p；(4分) 答案：1.6×105 Pa　 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 单元过关检测 (2)此过程内胆中气体的内能增加量ΔU。(6分) 解析：根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q 由于气体的体积不变，气体做功W＝0 气体吸收的热量Q＝9.5×103 J 解得ΔU＝9.5×103 J。 答案：9.5×103 J 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 单元过关检测 14.(14分)如图所示，悬挂的活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，初始时气体压强为p0，体积为V0，热力学温度为T0，气缸悬在空中保持静止，此时气缸所受活塞的静摩擦力为F。缓慢加热气体，直至气体体积增大到2V0，整个过程中气体吸收的热量为Q。已知大气压为p0，活塞面积为S，活塞与气缸间的最大静摩擦力与滑动摩擦力均为2F。求： 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 (1)气缸所受重力的大小G；(4分) 解析：初始时对气缸受力分析有G＝F。 案：F　 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 (2)气缸开始下移时气体的热力学温度T1；(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 (3)整个过程中缸内气体内能的变化量ΔU。(6分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 15．(14分)卡诺热机是只有两个热源(一个高温热源和一个低温热源)的简单热机，其循环过程的p－V图像如图所示，它由两个等温过程(a→b和c→d)和两个绝热过程(b→c和d→a)组成。若热机的工作物质为理想气体，高温热源温度为T1，低温热源温度为0.8T1，p－V图像中a、b、c、d各状态的参量如图所示。 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 13 14 单元过关检测 (1)求气体处于状态c的压强pc。(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 13 14 单元过关检测 (2)求气体处于状态a的体积Va。(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 13 14 单元过关检测 (3)若过程a→b热机从高温热源吸热为Q1，过程c→d热机向低温热源放热为Q2，求热机完成一次循环对外做的功W。(6分) 解析：过程b→c和d→a为绝热过程，吸热Q＝0，热机完成一次循环内能不变，即ΔU＝0 根据热力学第一定律可得W＝Q1－Q2。 答案：Q1－Q2 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 13 14 单元过关检测 $