第一章 分子动理论 第二章 气体、液体和固体 第三章 热力学定律 单元复习检测 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

热学单元检测题 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，只有一项是符合题目要求的) 1．下列说法正确的是(　　) A．晶体内部原子按照一定的规则排列，其他分子不能扩散进去 B．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 C．若氢气的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则1 m3的氢气所含原子数为2 D．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的玻璃片背面，熔化的蜂蜡呈圆形，说明蜂蜡具有各向同性 2.甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图所示。现把乙分子从r3处由静止释放，则(　　) A．乙分子从r3到r1先减速后加速 B．乙分子从r3到r2过程中，两分子间的作用力表现为引力，从r2到r1过程中两分子间的作用力表现为斥力 C．乙分子从r3到r1过程中，分子间的作用力先增大后减小 D．乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的作用力先减小后增大 3．一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 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.如图所示，U形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列图中能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是(　　) 5．如图所示，两端封闭的导热U形管竖直放置在水平面上，其中的空气被水银隔成①、②两部分空气柱，以下说法正确的是(　　) A．若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，使其倾斜，则空气柱①长度不变 B．若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，使其倾斜，则空气柱①变短 C．若周围环境温度升高，则空气柱①长度不变 D．若周围环境温度升高，则空气柱①长度变大 6．(2023·山东潍坊市模拟)如图所示，圆柱形汽缸水平放置，活塞将汽缸等分为左右两个气室，两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口K向左侧气室内再充入一定质量的氮气，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为3∶1。汽缸导热良好，外界温度不变，活塞与汽缸间无摩擦，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为(　　) A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．3∶1 7．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p－V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V0,2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0,2p0)。以下判断正确的是(　　) A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功 B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量 C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量 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，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8．如图所示，一定质量的理想气体在状态a时的体积为1.0×10－3 m3，经历a→b→c→a过程。下列说法正确的是(　　) A．a→b过程外界对气体做功 B．b→c过程气体的内能一直增加 C．c→a过程外界对气体做的功为200 J D．c→a过程气体从外界吸收了热量 9.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，其状态变化如图所示。气体开始处于状态A，由过程A→B到达状态B，其内能减小了E，后又经过程B→C到达状态C。设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和TA。在状态B时的体积为VB，状态C时的温度为TC。则下列说法正确的是(　　) A．气体在状态B时的温度TB＝ B．气体在状态B时的温度TB＝ C．A→B过程中，气体放出的热量Q＝pA(VA－VB)＋E D．A→B过程中，气体放出的热量Q＝pA(VB－VA)－E 10.一定质量的理想气体，经历如图所示的循环，图线由两条绝热线和两条等容线组成，其中，a→b和c→d为绝热过程，b→c和d→a为等容过程。下列说法正确的是(　　) A．a→b过程中，气体分子的平均动能不变 B．b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多 C．c→d过程中，单位体积内气体分子数减少 D．d→a过程中，气体从外界吸收热量 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．(7分) (1)如图甲反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)； (2)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求： ①油酸膜的面积是________ cm2； ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________； ③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________ m。(结果保留两位有效数字) (3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ，则下列说法正确的是________。 A．1 kg油酸所含有分子数为ρNA B．1 m3油酸所含分子数为 C．1个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为 12．(7分)某同学通过图(a)所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 (1)图(a)中的A是________传感器。 (2)将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了______________________________________________ ________________________________________________________________________； 若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为________(选填“V、”或“p、V”)。 (4)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的函数图像如图(b)中直线所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗冰糖的体积为________。 13．(12分)为了监控高温锅炉外壁的温度变化，在锅炉的外壁上镶嵌一个导热性能良好的汽缸，汽缸内气体温度可视为与锅炉外壁温度相等。汽缸开口向上，用质量为m＝2 kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S＝20 cm2。当汽缸内温度为300 K时，活塞与汽缸底部间距离为L，活塞上部距活塞处有一用轻质绳悬挂的质量为M的重物。当绳上拉力为30 N时，警报器报警。已知室外空气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞与器壁之间摩擦可忽略。重力加速度大小g取10 m/s2。 (1)当活塞刚刚接触到重物时，锅炉外壁温度为多少？ (2)若锅炉外壁的最高安全温度为1 200 K，那么重物的质量至少应为多少？ 14．(14分)如图所示，横截面积为10 cm2上端开口的汽缸固定在水平面上，质量不计的轻活塞a下面封闭长度为30 cm的理想气体，上面通过轻绳与质量为2 kg的重物b相连，重物b放在压力传感器(未画出)上，汽缸和活塞a导热性能良好。开始时，外界温度为27 ℃，压力传感器显示16 N，现缓慢降低温度到－63 ℃。已知外界大气压强始终为p0＝1×105 Pa，重力加速度大小g取10 m/s2，求： (1)压力传感器示数为零时的温度； (2)整个过程中气体克服外界作用力所做的功。 15．(14分)如图，两个导热良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ的高度均为h、底面积相同，其顶部分别有阀门K1、K2，下端用带有阀门K3的细管(容积可忽略)连通，Ⅱ中有密封良好且可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)，初始时，三个阀门均打开，活塞在Ⅱ的底部。现关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使Ⅰ中气体的压强达到大气压强p0的1.5倍时关闭K1。已知环境温度为T0。 (1)保持K1关闭，同时打开K2、K3，求活塞稳定时所在的位置； (2)在(1)状态下，再缓慢使环境温度升高到1.6T0，求此时缸内气体的压强。 学科网（北京）股份有限公司 $ 热学单元检测题答案解析 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，只有一项是符合题目要求的) 1．答案　C 解析　晶体内部原子按照一定的规则排列，但原子间存在间隙，其他分子能够扩散进去，故A错误；内能与物体的温度、体积等因素有关，相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，但内能不一定相等，故B错误；当氢气的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则1 m3的氢气所含原子数为n＝2×NA＝2，故C正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的玻璃片背面，熔化的蜂蜡呈圆形，只能说明玻璃片具有各向同性，故D错误。 2.答案　C 解析　从r3到r1分子间作用力表现为引力，且分子间作用力先增大后减小，故乙分子做加速运动，故A、B错误，C正确；乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的作用力先增大后减小再增大，故D错误。 3．答案　B 解析　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，故A正确，不符合题意； 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，故B错误，符合题意； 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，且放出的热量比外界对气体做的功多，故C正确，不符合题意； C→A过程中，温度升高，速率大的分子数增多，故D正确，不符合题意。 4. 答案　B 解析　当缓慢升高汽缸内气体温度时，在活塞没有离开小挡板时，气体发生等容变化，根据查理定律可知，汽缸内气体的压强p与汽缸内气体的热力学温度T成正比，在p－T图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强始终等于外界的大气压强，气体发生等压膨胀，在p－T图像中，图线是平行于T轴的直线，故B正确。 5．答案　B 解析　未转动前，两空气柱的压强关系为p左＝p右－ρgh0，若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，由于倾斜，若要保持水银柱高度差达到稳定，则空气柱①变短，故A错误，B正确；由题图可知p左＝p右－ρgh0，若周围环境温度升高，假设气体体积不变，由查理定律得压强变化量Δp＝p′－p＝p，初状态时p左<p右，T相等，如果同时使两边空气柱升高相同的温度，则左边增大的压强小于右边增大的压强，水银柱向左流动，空气柱①长度变小，故C、D错误。 6．答案　A 解析　两次平衡状态时，左右两侧气室的压强平衡，即p左＝p右＝p，p左′＝p右′，对右边气体分析，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为3∶1，故右边气体的体积由原来汽缸总体积的减小到，根据玻意耳定律p右＝p右′，解得p右′＝2p右＝2p，故p左′＝2p右＝2p，对左边气体分析，假设充入左边的气体在一样的温度下，压强为p左时体积为，根据玻意耳定律得p左＝p左′，联立解得n＝2，从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为2∶1，故选A。 7．答案　C 解析　气体在a→b过程中体积增大，气体对外做功，在b→c过程中体积增大，气体对外做功，根据p－V图像与横轴所围的面积表示做的功可知，在这两个过程中气体对外做的功相等，故A错误；气体在a→b过程中体积增大，气体对外做功，由理想气体状态方程可知，a、b两个状态温度相等，内能不变，由热力学第一定律可知吸收的热量等于气体对外做的功；气体在b→c过程中体积增大，气体对外做功，由理想气体状态方程可知，c状态的温度高于b状态的温度，内能增加，由热力学第一定律可知吸收的热量等于气体对外做的功与内能增加量之和，即气体在a→b过程中吸收的热量小于气体在b→c过程中吸收的热量，故B错误；气体在c→a的过程中，体积减小，温度降低，外界对气体做功，内能减小，根据热力学第一定律，外界对气体做的功小于气体放出的热量，故C正确；由理想气体状态方程可知，a、b两个状态温度相等，内能相等，所以气体在c→a的过程中内能的减少量等于气体在b→c过程中内能的增加量，故D错误。 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，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8．答案　BC 解析　a→b过程气体温度不变，压强减小，由V＝可知气体体积变大，气体对外界做功，故A错误；b→c过程气体的温度升高，则气体的内能一直增加，故B正确；c→a过程压强不变，根据盖—吕萨克定律有＝，解得Vc＝Tc＝×300 m3＝2.0×10－3 m3，c→a过程外界对气体做的功为W＝pΔV＝2.0×105×1.0×10－3 J＝200 J，故C正确；c→a过程气体体积减小，外界对气体做功，W>0，且温度降低，内能减小，ΔU<0，由ΔU＝Q＋W可知，Q<0，气体向外界放出了热量，故D错误。 9.答案　AC 解析　由题图知，A→B过程为等压变化，由盖—吕萨克定律有＝，解得TB＝，故A正确，B错误；A→B过程中，外界对气体做功W＝pA(VA－VB)，因其内能减小了E，根据热力学第一定律可知－E＝pA(VA－VB)－Q，解得－Q＝－E－pA(VA－VB)，即气体放出的热量为Q＝pA(VA－VB)＋E，故C正确，D错误。 10.答案　BC 解析　a→b过程为绝热过程，理想气体与外界没有热交换，Q＝0，体积变小，外界对气体做功，W>0，根据ΔU＝Q＋W可知，ΔU>0，故气体温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；b→c过程中，体积不变，由＝C可知，当压强变大时，温度升高，分子平均动能增大，在分子数密度没有改变的情况下，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多，故B正确；c→d过程为绝热过程，体积变大，单位体积内气体分子数减少，故C正确；d→a过程中，体积不变，压强减小，温度降低，可知ΔU<0，W＝0，由ΔU＝W＋Q，可知Q<0，气体放热，故D错误。 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．答案　(1)bcad　(2)①134　②8.0×10－12 m3③6.0×10－10　(3)B 解析　(1)用“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。 (2)①题图乙中油膜中大约有134个小方格，则油酸膜的面积为S＝134×12 cm2＝134 cm2 ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V0＝× m3＝8.0×10－12 m3 ③油酸分子的直径为d＝＝ m ≈6.0×10－10 m (3)1 kg油酸所含有分子数为n＝NA＝，故A错误；1 m3油酸所含分子数为n＝NA＝，故B正确；1个油酸分子的质量为m0＝，故C错误；设油酸分子的直径为d，则有π()3＝，解得d＝，故D错误。 12． 答案　(1)压强　(2)保持封闭气体的温度不变保持封闭气体的质量不变　(3)V、　(4)b＋V0 解析　(1)实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以由注射器上的刻度计算，A是压强传感器。 (2)实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持气体温度不变；若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持封闭气体质量不变。 (3)由玻意耳定律pV＝C可知V＝C 所以V正比于，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为V、。 (4)以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积V气＝V＋V0－V冰糖， 由玻意耳定律得pV气＝C，则V气＝C，则有V气＝V＋V0－V冰糖＝C，可得V＝C－V0＋V冰糖，当＝0时，V＝－V0＋V冰糖＝b，则冰糖的体积V冰糖＝b＋V0。 13．答案　(1)400 K(127 ℃)　(2)47 kg 解析　(1)活塞上升过程为等压变化 V1＝LS V2＝(L＋)S 根据盖—吕萨克定律有 ＝ 得T2＝400 K(127 ℃) (2)从活塞刚碰到重物到绳的拉力为30 N是等容过程，分别对活塞受力分析，有 p2S＝p0S＋mg p3S＝p0S＋(m＋M)g－FT 根据查理定律有 ＝ 联立解得M＝47 kg。 14．答案　(1)250 K(－23 ℃)　(2)3.84 J 解析　(1)开始时，根据平衡条件可得到轻绳拉力为F＝mg－FN＝4 N 则气体压强为p1＝p0－＝9.6×104 Pa 当压力传感器示数为零时， 轻绳拉力为F′＝mg＝20 N 气体压强p2＝p0－＝8×104 Pa 此过程中气体做等容变化，有＝，其中T1＝300 K，解得T2＝250 K，即t＝－23 ℃。 (2)气体从T2＝250 K到T3＝210 K过程，压力传感器示数始终为零，此过程中压强不变，气体做等压变化，有＝，解得L′＝25.2 cm，则气体克服外界作用力所做的功为W＝p2S(L－L′)＝3.84 J。 15．答案　(1)离底部距离为0.5h　(2)1.2p0 解析　(1)保持K1关闭，同时打开K2、K3，设活塞稳定时离底部距离为x，且还没到达顶部，气体发生等温变化，根据玻意耳定律可得1.5p0hS＝p0(h＋x)S，解得x＝0.5h 可知假设成立，则活塞稳定时离底部距离为0.5h。 (2)在(1)状态下，缓慢使环境温度升高，设活塞刚好到达顶部时，环境温度为T1，根据理想气体状态方程可得＝，解得T1＝T0<1.6T0可知缓慢使环境温度升高到1.6T0，活塞已经到达顶部，根据理想气体状态方程可得＝ 解得此时缸内气体的压强为p＝1.2p0。 学科网（北京）股份有限公司 $