第三章 热力学定律 单元能力提升综合检测训练（B卷）-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 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．热传递的实质是（    ） A．内能多的物体把热量传递给内能少的物体 B．热量多的物体把热量传递给热量少的物体 C．高温物体把热量传递给低温物体 D．质量大的物体把热量传递给质量小的物体 2．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（    ） A．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体 B．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故 C．木船浮在水面上是由于表面张力 D．外界对物体做功，物体的内能一定增加 3．在一间隔热非常好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，室内空气温度将（　　） A．升高 B．不变 C．降低 D．无法确定 4．下列说法正确的是（　　） A．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大 B．机械能转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程 C．在大气中水蒸发成同质量水蒸气的过程中，吸收的热量小于内能的增加量 D．质量、温度、体积都相等的物体内能一定相等 5．关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是(    ). A．温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大 B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C．1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能 D．做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 6．一池塘，从水面往下越深水温越低，一水底的鱼吐出一气泡，气泡在缓慢上浮的过程中（接近水面时气泡内的温度高于在水底的温度），关于气泡内的气体（可看作理想气体），下列说法正确的是（　　） A．气体的内能减小 B．气体对外做正功 C．气体的压强增大 D．气体吸收的热量小于内能增加量 7．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站.三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100m，用于发电的水流量约为.如果通过水轮机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有90%转化为电能，按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大数量级最接近 A．1010W B．108W C．107W D．105W 8．下列说法中正确的有 A．物体吸收热量后温度一定升高 B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 C．第一类永动机不违反能量守恒定律 D．两类永动机都不违反热力学第二定律 9．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A．从r=r2到r=r0分子力先减小后增大 B．从r=r2到r=r1分子力先减小后增大 C．从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 D．从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 10．一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，已知状态A的气体温度为，下列说法正确的是（    ）    A．状态B的气体温度为800℃ B．在B→C过程中，单位时间内单位面积上气体对器壁的碰撞次数减少 C．在C→A过程中，气体内能一直在减小 D．在A→B→C→A一个循环过程中，气体向外界释放热量450J 二、多选题 11．子弹射入静止于光滑水平地面上的木头，则（　　） A．做功使木块的内能增大 B．热传递使木块的内能增大 C．子弹损失的机械能大于木块增加的内能 D．子弹损失的机械能等于木块增加的动能 12．下列说法正确的是（　　） A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动 B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程 C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程 D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 13．分子力实际是分子间存在的引力和斥力共同作用体现的结果，如图所示，横轴r表示两分子间的距离，纵轴F表示两分子间引力、斥力的大小，图中ab、cd两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点。下列说法正确的是（    ） A．当r=r0时，分子势能最大 B．若两分子间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得更快 C．若r=r0，则分子间没有引力和斥力 D．分子间距离从r0开始增大时，分子势能一定增大 14．如图，一定质量的理想气体从状态1等温变化到状态2，再从状态2绝热变化到状态3，此后，从状态3等温变化到状态4，最后从状态4绝热变化回到状态1。这种循环称为卡诺循环。下列说法正确的是（　　） A．从1到2的过程中气体吸收热量 B．从2到3的过程中气体对外界做功 C．一次卡诺循环中，气体对外界做的总功大于气体从外界吸收的总热量 D．一次卡诺循环中气体向外界释放的热量小于吸收的热量 15．下列说法中正确的是（　　） A．物体吸收热量后，温度一定升高 B．物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变 C．当分子间的距离变小时，分子间作用力有可能减小 D．第一类永动机无法制成是因为其违背了能量守恒定律 16．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱M与气闸舱N之间装有阀门K，座舱M中充满空气，气闸舱N内为真空。航天员从太空返回气闸舱N后，打开阀门K，M中的气体进入N中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．气体对外不做功，气体内能不变 B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小 C．气体温度降低，体积增大，压强减小 D．N中气体不能自发地全部退回到M中 三、填空题 17．（1）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的___________，温度___________，体积___________。 （2）若只对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5K。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K，那么气体吸收___________J的热量。如果对该气体做了2000J的功，使其温度升高了5K，表明在该过程中，气体还___________（选填“吸收”或“放出”）___________J的热量。 18．一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图中段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分，从A到B过程中，单位时间内单位面积上气体分子碰撞器壁的个数___________（填“增大”或“减小”或“不变”）．从B到C过程中，气体分子的平均动能___________（填“增大”或“减小”或“不变”）．从A经过B、C、D又回到A的过程中，气体___________（填“从外界吸热”或“向外界放热”）． 19．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________（填“能”或“不能”）。 20．由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边为真空。若把隔板撤去，气体将进行自由膨胀，达到平衡后气体的温度______（填“升高”或“降低”或“不变” ）；气体的熵______（填“增加”或“减小”或“不变” ） 四、解答题 21．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。这个实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况？ 22．风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到h的高度，效率为80%，求单位时间内最多可提升的水的质量m。 23．某校科技实验小组的同学为研究太阳辐射，他们把一个横截面积是的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水。让阳光垂直圆筒口照射后，水的温度升高了。已知日地平均距离，水的比热容，假设到达地球的太阳辐射能量有能穿透大气层到达地面，请由此估算太阳向外辐射的功率（结果保留一位有效数字）。 24．如下图所示，导热性能良好的汽缸开口向上，质量为的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸中，开始时活塞距汽缸底高度，此时气体的温度。已知活塞面积，大气压强，不计活塞与汽缸之间的摩擦，现在活塞上放一个质量为的物块，。求： （1）稳定时活塞距汽缸低的高度h2； （2）若再缓慢给气体加热，活塞上升到距汽缸底时，气体的温度T3； （3）已知该气体的内能满足（T单位取K），求在（2）给气体缓慢加热的过程中气体吸收的热量Q。    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 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B A B C B A B D D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AC CD BD ABD CD AD 1．C 【详解】热传递的实质是高温物体把热量传递给低温物体，故C正确，ABD错误； 故选C。 2．B 【详解】A．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属属于多晶体，故A错误； B．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故，故B正确； C．木船浮在水面上时，船的一部分已经浸入水面以下，是由于受到水的浮力的缘故，与表面张力无关，故C错误； D．根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，故D错误。 故选B。 3．A 【详解】根据能量守恒定律，冰箱门打开，电冰箱的压缩机将一直工作下去，消耗的电能全部变成内能散失在室内，因此室内空气温度将升高。 故选A。 4．B 【详解】A．晶体熔化时吸收热量，但温度不变，分子平均动能不变，选项A错误； B．与热运动有关的宏观过程具有方向性，机械能转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程，选项B正确； C．水蒸发成同质量水蒸气的过程中，体积变大要对外做功，则吸收的热量大于内能的增加量，选项C错误； D．物体的内能与物质的量、温度、体积有关，质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等，内能不一定相等，选项D错误。 故选B。 5．C 【详解】试题分析：内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，做功和热传递是改变内能的两种方式．并且做功和热传递对改变内能是等效的．温度是物体的分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大． 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高分子的平均动能增加，则不是每一个分子的动能都增大，A错误；质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大，B错误；水变成水蒸气要吸热，则同质量水的内能小于水蒸气的内能，C正确；做功和热传递对改变物体内能是等效的，但实质不同，做功是其他能和内能的转化，热传递是内能的转移，D错误； 6．B 【详解】A．气泡上升过程中，气泡内气体温度越来越高，内能增加，故A错误； C．根据液体内部的压强公式 可知气泡上升，气体压强越来越小，故C错误； B．由于气泡温度升高、压强减小，根据 可知气体体积一定变大，气体对外做功，故B正确； D．由于气体内能增加，且对外做功，根据热力学第一定律，可知气体吸收的热量大于内能增加量，故D错误。 故选B。 7．A 【分析】本题考查能量转化及功率的相关计算。 【详解】平均水位落差约为100m，单位时间内到达水轮机处水流的机械能为 机械能有90%转化为电能，所以发电功率 所以A正确，BCD错误； 故选A。 8．B 【详解】A．改变内能的方式有做功和热传递，物体吸收热量后温度不一定升高，如吸收热量的同时对外做功．故A错误； B．据热力学第二定律可知：不可能从单一热源 吸收热量并把它全部用来 做功，而不引起其他变化．故B正确； C．第一类永动机违反了能量守恒定律．故C错误； D．第一类永动机不违反热力学第二定律，第二类永动机违反了热力学第二定律．故D错误． 故选B。 9．D 【详解】A．由图知，从r=r2到r=r0，分子力先增大后减小，故A错误； B．由图可知，在r=r0处分子力为零，故从r=r2到r=r1，分子力先增大后减小再增大，故B错误； C．从r=r2到r=r0，分子力一直做正功，分子势能一直在减小，故C错误； D．从r=r2到r=r1，分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D正确。 故选D。 10．D 【详解】 A．状态A→B变化为等容变化，有 带入数据解得 故A错误； B．从B→C，气体做等压变化，体积减小，温度降低，气体平均分子动能减小，压强不变，则单位时间内单位面积上气体对器壁的碰撞次数增多，故B错误； C．根据 可得 可知pV的等温曲线是反比例函数图像，如图所示 根据数学知识可知，在C→A过程中，气体温度线先增大后减小，内能先增大后减小，故C错误； D．在A→B→C→A一个循环过程中，温度不变，内能 A→B过程，气体体积不变，做功为零；B→C过程，外界对气体做功为 C→A过程，气体对外界做的功等于图线与横坐标围成的面积 根据热力学第一定律 表达式中的W表示外界对气体做的功，故 则 气体向外界释放热量450J，故D正确。 故选D。 11．AC 【详解】AB．子弹射入木块时，子弹对木块做功，所以是靠做功改变木块的内能，故B错误，A正确； CD．根据能量守恒定律知，子弹损失的动能一部分转化为木块的动能，还有一部分转化为子弹和木块的内能，故D错误，C正确。 故选AC。 12．CD 【详解】A．大量分子无规则的热运动不能够自动转变为有序运动，故A错误； BC．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，故B错误，C正确； D．根据热力学第二定律可知，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确。 故选CD。 13．BD 【详解】A．由图可知，r=r0是平衡位置，分子势能最小，故Ａ错误； B．当两分子间的距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快，故B正确； C．当r=r0时，分子间引力和分子间斥力大小相等，其合力为零，故C错误； D．当分子间距离从r0开始增大时，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。 故选BD。 14．ABD 【详解】A．一定质量的理想气体从状态1等温到状态2，内能不变，则有 气体体积增加，气体对外界做功，则有 根据热力学第一定律可知吸收热量，故A正确； B．从状态2到状态3的过程中，气体体积增大，气体对外界做功，故B正确； C．一次卡诺循环，内能增量为0，根据热力学第一定律知气体对外界做的总功等于气体从外界吸收的总热量，故C错误； D．一次卡诺循环，气体对外界做功，气体从外界吸热，所以气体向外界释放的热量小于吸收的热量，故D正确； 故选ABD。 15．CD 【详解】A．根据热力学第一定律有 可知，物体吸收热量后如果同时对外做功，且所做的功大于吸收的热量时，则物体的温度将降低，故A错误； B．温度是物体分子平均动能的标志，温度越高分子的平均动能就越大，因此物体温度改变时，物体分子的平均动能一定改变，故B错误； C．当分子间的距离变小时，分子间作用力有可能增大，也有可能减小，故C正确； D．第一类永动机无法制成是因为其违背了能量守恒定律，故D正确。 故选CD。 16．AD 【详解】AB．M中的气体自由扩散膨胀，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律 可知，气体内能不变，选项A正确、B错误； C．因气体内能不变，故温度不变，根据玻意耳定律等于定值可知，扩散后气体的体积V增大，压强p减小，选项C错误； D．根据热力学第二定律可知，一切宏观热现象均具有方向性，故N中气体不能自发地全部退回到M中，选项D正确。 故选AD。 17． 热量 升高 增大 1500 放出 500 【详解】（1）[1][2][3]依题意，气球逐渐膨胀起来是因为烧瓶内的气体要从热水中吸收热量，从而温度升高，体积增大。 （2）[4]做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的。若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K，那么气体需要吸收1500J的热量。 [5]如果对该气体做了2000J的功，使其温度升高了5K，表明在该过程中，气体还放出了500J的热量。 18． 减小 不变 从外界吸热 【详解】[1] [2] [3]从A到B过程中，压强不变，体积增大，可知温度升高，分子运动剧烈，单位时间内单位面积上气体分子碰撞器壁的个数减小．从B到C过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变．从A经过B、C、D又回到A的过程中，内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热． 19． 内能 不能 【详解】[1][2]饮水鸟的结构如图所示，其大致原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发吸热使得头部气压小于肚子的气压，从而使肚子中的部分液体被压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳开始倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟身体再回到开始时的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复刚才的过程。综上所述，饮水鸟上下运动的能量来源是周围空气的内能，当水杯中的水干了之后，由于不能造成头部和肚子的压强差，小鸟显然不能再上下运动了。 20． 不变 增加 【详解】[1][2]自由膨胀过程外界不对气体做功，又处于绝热状态，则 所以气体内能不变，内能不变，则温度不变。又由于 解得 所以气体熵增加。 21．不违反　热水温度降低，冷水温度升高，热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%。 【详解】温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，导致热水温度降低，冷水温度升高，转化效率低于100%，此过程并不违反热力学第二定律。 22． 【详解】设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m0，则 m0 = πd2·vt·ρ 风的动能 Ek = m0v2 = πd2v3tρ 根据题意 πd2v3tρ × 50% × 80% = mgh 则 = 23． 【详解】太阳能量辐射的过程可以简化为以下模型：太阳每秒向外辐射的能量，均匀地分布在以太阳为中心，以地球公转半径为半径的球面上。的矮圆筒的横截面即这个球面的一小部分。能量到达地面后被水吸收升温。因此根据水的吸热情况就可以推导出每一秒太阳辐射在整个大球面上的能量，即太阳向外辐射的功率。 故有， 代入数据可得 24．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）以汽缸内封闭气体为研究对象，气体发生等温变化。 初状态 末状态 根据玻意耳定律得 代入数据得 （2）以汽缸内封闭气体为研究对象，气体发生等压变化。 初状态 末状态 根据盖・吕萨克定律得 代入数据得 （3）汽缸内封闭气体的压强为 外界对气体做功 气体内能增加量为 根据热力学第一定律得 代入数据得 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 $