第十二章 热力学定律（单元自测）物理沪科版选择性必修第三册

**基本信息** 本卷为高中物理第十二章单元自测卷，以礼花喷射器、氢能方案等真实情境及热力学史为载体，覆盖内能、热力学定律、永动机、分子势能等核心知识，适配新授课单元检测，注重物理观念与科学思维的培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题/36分|分子动能比较、热力学定律辨析、永动机可行性|如第3题结合礼花喷射器情境考气体内能变化，体现科学情境真实性| |填空题|5题/23分|气泡内能变化、气体压强温度分析、能量耗散解释|如第14题以“全自动”手表设问，培养质疑创新能力| |计算题|4题/41分|理想气体状态变化、热力学循环过程、分子势能图像分析|如第21题结合E_p-r图像分析分子运动范围，突出模型建构与科学推理|

2025-2026学年物理单元自测卷 第十二章 （考试时间：60分钟 满分：100分） 一、内能（27分） 从微观角度看，内能是分子规则运动的能量之和的统计平均值。无外加条件下，分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间的相互作用势能和分子内运动的能量。 1．（3分）质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则（　　） A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大 C．两者内能相等 D．氢气的分子平均动能较大 2．（3分）在一个密闭容器内有一滴15℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15℃，下列说法正确的是（　　） A．分子势能减小 B．分子平均动能减小 C．内能一定增加 D．分子的速率都减小 3．（3分）礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．内能减少 B．分子热运动加剧 C．由于来不及发生热传递，故温度保持不变 D．礼花喷射器宜在高温干燥环境保存 4． （8分）气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中体积增大。假设湖水温度保持不变，气泡内气体可视为理想气体。 （1）气泡上升过程中气泡内气体的平均动能　 　 ，内能 　 　 。（填“增加”“减少”或“保持不变”） （2）若气泡上升过程中，对湖水做功0.3J，则该过程中的气泡 　 　 （填“吸收”或“放出”）的热量为 　 　J。 5．（10分）如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中： （1）（4分）如果环境保持恒温，下列说法正确的是　 　 ． A．每个气体分子的速率都不变 B．气体分子平均动能不变 C．水平外力F逐渐变大 D．气体内能减少 E．气体放热 F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现 G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律 （2）（4分）如果环境保持恒温，分别用P、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列图象表示的是　 　 （3）（2分）如果在上述过程中，环境温度变化，气体对外界做功8×104J，吸收热量1.2×105J，求内能的变化量为　 J． 二、热力学第一定律的形成史（23分） 热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。1842年，德国物理学家、医生迈尔发表了论文《论无机界的力》表述了物理、化学过程中各种力（能）的转化和守恒的思想。迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热工当量的人。 6．（3分）下列现象可以用热力学第一定律解释的是（　　） A．两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体 B．蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能 C．叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高 D．利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象 7．（3分）下列说法正确的是（　　） A．对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小 B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小 C．物体对外做功，同时放热，物体的内能一定减小 D．物体对外做功，同时吸热，物体的内能一定减小 8．（3分）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强p和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（　　） A．从外界吸热 B．体积保持不变 C．外界对其做正功 D．内能减少 9．（4分）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同，气球内部压强大于外部压强。气球缓慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将 　 　 （“增大”“减小”或“不变”）；温度将 　 　 （填“升高”“降低”或“不变”）。 10．（10分）如图所示，理想气体作图示的循环，其中2→3过程是绝热过程，3→1过程是等温过程，若2→3过程中气体对外界做功150J，3→1过程中外界对气体做功100J，试问： ①全过程气体对外做功为多少？ ②1→2过程中气体吸收的热量为多少？ 三、永动机（23分） 在历史上，永动机一直被人们讨论和研究，但是很多人并不清楚这背后到底有什么意义。在人们的想象中，永动机是一种机械装置，它可以不停的自动运行。早在13世纪就有人试图制造这种机械装置，但是直到21世纪也没有人能真正制造出来。 11．（3分）下列说法正确的是（　　） A．气体吸收热量时温度一定升高 B．外界对气体做功时气体的内能一定增加 C．因为能量是守恒的，所以能源是无限的资源 D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成 12．（3分）关于热力学第二定律的表述，以下说法中，不正确的是（　　） A．开尔文表述为，不可能从单一热源取热，使之完全转化为有用功 B．热力学第二定律共有两种表述方式，它们是克劳修斯表述和开尔文表述 C．克劳修斯表述是关于热传导方向性的表述 D．开尔文表述是关于功热转换不可逆性的表述 13．（3分）如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是（　　） A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．叶片在热水中吸收的热量大于在空气中释放的热量 D．因为转动的叶片不断搅动热水，所以水温最终会升高 14．（4分）有一种所谓“全自动“机械手表，既不需要给手表上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是一种新的永动机吗？为什么？ 15．（4分）情境：氢气是一种清洁能源，它燃烧后只生成水，对环境无污染，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图是它的示意图，请你判断这一方案的可行性，并说明理由。 判断：　 　 （选填“可行”或“不可行”）； 理由：　 　 。 16．（6分）空调制冷工作过程（热量从室内温度较低的空气中传递到室外温度较高的空气中）是否违反热传递过程的单向性，请说明理由　 　 ；若在与外界无热传递的封闭房间里.打开冰箱门，让冰箱内的冷气不断流出，经过一段时间后能否起到和空调一样让室内降温的效果，请说明理由　 　 。 4、 势能（27分） 自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动的规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种便是势能。 17．（4分）因为分子之间存在分子力，具有与其相对位置有关的能量称为 　 　 ；分子力做正功，该能量会 　 　 。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 18．（3分）一定质量0°C的冰在熔化过程中，下列关于其产生的冰水混合物说法正确的是（　　） A．分子的平均动能变大，内能变大 B．分子的平均动能不变，内能不变 C．分子势能变大，内能变大 D．分子势能不变，内能不变 19．（3分）下列分子势能一定减小的情况是（　　） A．分子间距离减小时 B．分子间表现为斥力且分子间距离增大时 C．分子动能增大时 D．分子间作用力做负功时 20．（3分）如图，r0为两分子间平衡位置，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 21．（14分）如图1所示，a、b为某种物质的两个分子，以a所在位置为原点，沿两分子连线建立r轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则两个分子之间的势能EP与它们之间距离r的Ep﹣r关系图线如图2所示。假设分子a固定不动，分子b只在a、b间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0＜Ep0）。 （1）求a、b分子间的最大势能Epm； （2）利用图2，结合画图说明分子b在r轴上的运动范围； （3）若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图2所示的Ep﹣r关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年物理单元自测卷 第十二章 （考试时间：60分钟 满分：100分） 一、内能（27分） 从微观角度看，内能是分子规则运动的能量之和的统计平均值。无外加条件下，分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间的相互作用势能和分子内运动的能量。 1．（3分）质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则（　　） A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大 C．两者内能相等 D．氢气的分子平均动能较大 【答案】B 【详解】解：ABCD、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。故A错误，B正确，C错误，D错误。 2．（3分）在一个密闭容器内有一滴15℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15℃，下列说法正确的是（　　） A．分子势能减小 B．分子平均动能减小 C．内能一定增加 D．分子的速率都减小 【答案】C 【解答】解：C.它的内能增加，由于水滴蒸发变成了水蒸气过程，需要吸收热量，由热力学第一定律有ΔU＝W+Q，在密闭容器内不考虑外界做功W＝0，Q＞0，故它的内能增加了，故C正确； ABD，温度一样的水蒸气的分子势能大于水的分子势能，温度一样，分子平均动能不变，分子的速率不可能都减小，内能是所有分子势能和分子动能的总和，故分子势能增大，故ABD错误。 3．（3分）礼花喷射器原理如图。通过扭动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（　　） A．内能减少 B．分子热运动加剧 C．由于来不及发生热传递，故温度保持不变 D．礼花喷射器宜在高温干燥环境保存 【答案】A 【解答】解：在喷出礼花彩条的过程中，罐内的压缩空气对礼花彩条做功，空气内能转化为礼花彩条的机械能；罐内气体内能减少，温度降低，分子热运动速度减慢，通过做功的形式改变自身内能；故BCD错误，A正确。 4． （8分）气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中体积增大。假设湖水温度保持不变，气泡内气体可视为理想气体。 （1）气泡上升过程中气泡内气体的平均动能　 　 ，内能 　 　 。（填“增加”“减少”或“保持不变”） （2）若气泡上升过程中，对湖水做功0.3J，则该过程中的气泡 　 　 （填“吸收”或“放出”）的热量为 　 　J。 【答案】（1）保持不变，保持不变。 （2）吸收，0.3。 【解答】解：气泡内气体可视为理想气体，气泡上升过程中，气体温度保持不变，则气泡内气体的内能保持不变；气泡上升过程中，气泡内气体体积增大，可知外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。 5．（10分）如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中： （1）（4分）如果环境保持恒温，下列说法正确的是　 　 ． A．每个气体分子的速率都不变 B．气体分子平均动能不变 C．水平外力F逐渐变大 D．气体内能减少 E．气体放热 F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现 G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律 （2）（4分）如果环境保持恒温，分别用P、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列图象表示的是　 　 （3）（2分）如果在上述过程中，环境温度变化，气体对外界做功8×104J，吸收热量1.2×105J，求内能的变化量为　 J． 【答案】（1）BCG （2）AD （3）4×104 【解答】解：（1）A、B、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，不是每个分子动能都不变，故A错误，B正确； C、气体等温膨胀，根据玻意耳定律PV＝C，可知气压不断减小，故内外压力差变大，向左，故F逐渐变大，故C正确； D、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，气体分子势能不计，故内能不变，故D错误； E、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，内能不变，气体膨胀，对外做功，即W＜0，故Q＞0，吸热，故E错误； F、内能不变，气体膨胀，对外做功，吸热，仍满足热力学第一定律ΔU＝Q+W，故F错误； G、封闭气体从大气热源吸热，封闭气体与大气是两个有温度差的热源，故G错误； （2）A：双曲线的方程：PV＝恒量，故A正确，B错误； C：①到②的过程体积减小，与题意相悖，故C错误； D：①到②的过程温度不变，压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积增大，故D正确． （3）对①到②过程根据热力学第一定律公式ΔE＝Q+W，求解得：ΔE＝Q+W＝﹣8×104+1.2×105（J）＝4×104J 二、热力学第一定律的形成史（23分） 热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。1842年，德国物理学家、医生迈尔发表了论文《论无机界的力》表述了物理、化学过程中各种力（能）的转化和守恒的思想。迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热工当量的人。 6．（3分）下列现象可以用热力学第一定律解释的是（　　） A．两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体 B．蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能 C．叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高 D．利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象 【答案】C 【解答】解：ABD、热力学第二定律的内容为：热量不可能自发地从低温物体到高温物体以及从单一热源吸收的热量不可能全部用来做功而不引起任何变化，故ABD选项的解释均为热力学第二定律，故ABD错误； C、热力学第一定律的内容为：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所做的功的总和，表达式为ΔU＝Q+W，故叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高是因为通过做功改变了水的内能，从而引起了温度升高，故C正确； 7．（3分）下列说法正确的是（　　） A．对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小 B．对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小 C．物体对外做功，同时放热，物体的内能一定减小 D．物体对外做功，同时吸热，物体的内能一定减小 【答案】C 【解答】解：A、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，对物体做功，即W＞0，同时物体放热，即Q＜0，若对物体做功大于物体放出的热量，则ΔU＞0，即物体的内能增加，若对物体做功小于物体放出的热量，则ΔU＜0，即物体的内能减小，若对物体做功等于物体放出的热量，则ΔU＝0，即物体的不变，故A错误； B、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，对物体做功，即W＞0，同时物体吸热，即Q＞0，可得ΔU＞0，物体的内能一定增大，故B错误； C、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，物体对外做功，即W＜0，同时放热，即Q＜0，可得ΔU＜0，物体的内能一定减小，故C正确； D、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，物体对外做功，即W＜0，同时物体吸热，即Q＞0，若物体对外做功大于物体吸收的热量，则ΔU＜0，即物体的内能减小，若物体对外做功小于物体吸收的热量，则ΔU＞0，即物体的内能增加，若物体对外做功等于物体吸收的热量，则ΔU＝0，即物体的内能不变，故D错误。 8．（3分）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强p和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（　　） A．从外界吸热 B．体积保持不变 C．外界对其做正功 D．内能减少 【答案】A 【解答】解：BC、根据一定质量的理想气体状态方程的公式结合图像可知，p﹣T图像上的点与原点的连线的斜率表示体积的倒数，从状态a变化到状态b的过程中，此连线的斜率不断减小，体积不断变大，所以外界对气体做负功，故BC错误； D、温度增加，所以内能增加，故D错误； A、结合热力学第一定律ΔU＝W+Q，温度升高内能增大，气体对外界做功，W为负值，所以Q为正值，代表从外界吸热，故A正确； 9．（4分）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同，气球内部压强大于外部压强。气球缓慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将 　 　 （“增大”“减小”或“不变”）；温度将 　 　 （填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】增大；升高。 【解答】解：气球缓慢漏气后，容器中气球外部气体单位体积内分子数密度增大，其的压强将增大； 气球缓慢漏气过程气球内外气体温度始终相等，气球的体积逐渐减小，气球的弹性势能逐渐减小，容器内系统能量守恒，气球的弹性势能转化为内能，容器内系统温度升高。 10．（10分）如图所示，理想气体作图示的循环，其中2→3过程是绝热过程，3→1过程是等温过程，若2→3过程中气体对外界做功150J，3→1过程中外界对气体做功100J，试问： ①全过程气体对外做功为多少？ ②1→2过程中气体吸收的热量为多少？ 【答案】①全过程气体对外做功为﹣50J； ②1→2过程中气体吸收的热量为150J。 【解答】解：①①2→3过程中气体对外界做功150J，3→1过程中外界对气体做功100J，1→2过程中气体不做功，所以全过程气体对外做功为 W＝W23+W31+W12＝150J﹣100J+0＝50J 外界对气体做功﹣50J ②对全过程，有ΔU＝0 由ΔU＝W+Q得：Q＝﹣W＝50J 3→1过程中外界对气体做功100J，由ΔU＝W+Q＝0，知 Q31＝﹣W31＝﹣100J 根据Q＝Q31+Q12得 Q12＝Q﹣Q31＝50J﹣（﹣100J）＝150J 三、永动机（23分） 在历史上，永动机一直被人们讨论和研究，但是很多人并不清楚这背后到底有什么意义。在人们的想象中，永动机是一种机械装置，它可以不停的自动运行。早在13世纪就有人试图制造这种机械装置，但是直到21世纪也没有人能真正制造出来。 11．（3分）下列说法正确的是（　　） A．气体吸收热量时温度一定升高 B．外界对气体做功时气体的内能一定增加 C．因为能量是守恒的，所以能源是无限的资源 D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成 【答案】D 【解答】解：A.根据热力学第一定律，气体吸收热量，若对外做功，则气体的温度不一定升高，故A错误； B.根据热力学第一定律外界对气体做功时，若气体放热，则气体的内能不一定增加，故B错误； C.能量是守恒的，但是能量的转移或转化具有方向性，散失的能量不会自动聚集起来供我们再次利用，所以能源不是“取之不尽，用之不竭”的，即能源不是无限的资源，故C错误； D.第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成，故D正确。 12．（3分）关于热力学第二定律的表述，以下说法中，不正确的是（　　） A．开尔文表述为，不可能从单一热源取热，使之完全转化为有用功 B．热力学第二定律共有两种表述方式，它们是克劳修斯表述和开尔文表述 C．克劳修斯表述是关于热传导方向性的表述 D．开尔文表述是关于功热转换不可逆性的表述 【答案】A 【解答】解：A、开尔文表述为，不可能从单一热源取热，使之完全转化为有用功，而不引起其它变化，故A错误； BCD、热力学第二定律共有两种表述方式，它们是克劳修斯表述和开尔文表述。 克劳修斯表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，这是从热传导的方向性进行表述的； 开尔文表述为：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）．这是从功热转换不可逆性进行表述的，故BCD正确。 13．（3分）如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是（　　） A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．叶片在热水中吸收的热量大于在空气中释放的热量 D．因为转动的叶片不断搅动热水，所以水温最终会升高 【答案】C 【解答】解：A、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误； B、要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，故B错误； C、根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一部分转化为内能和机械能，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热。故C正确。 D、转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故D错误。 14．（4分）有一种所谓“全自动“机械手表，既不需要给手表上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是一种新的永动机吗？为什么？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：所谓“全自动”手表内部还是有能量转换装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停地摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动。 答：这不是新的永动机，因为机械手表有能量收集与转换装置，当人戴着手表活动时，通过摆锤收集能量补充给游丝弹簧，弹簧再释放弹性势能使手表走下去。 15．（4分）情境：氢气是一种清洁能源，它燃烧后只生成水，对环境无污染，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图是它的示意图，请你判断这一方案的可行性，并说明理由。 判断：　 　 （选填“可行”或“不可行”）； 理由：　 　 。 【答案】不可行；违反了能量守恒定律； 【解答】解：由图可知，利用电解水的方法来制取氢气，在利用氢氧燃料电池产生电能，此过程中，并不能实现能量的增加；此流程每个环节都消耗能量，因此不可能实现；这种流程类似永动机，是不可能的。 16．（6分）空调制冷工作过程（热量从室内温度较低的空气中传递到室外温度较高的空气中）是否违反热传递过程的单向性，请说明理由　 　 ；若在与外界无热传递的封闭房间里.打开冰箱门，让冰箱内的冷气不断流出，经过一段时间后能否起到和空调一样让室内降温的效果，请说明理由　 　 。 【答案】空调制冷工作过程是通过压缩做功来实现的，制冷机的工作不违反热传递过程的单向性； 不能起到和空调一样让室内降温的效果，是由于电冰箱工作较长时间后，为要消耗电能，房内气体内能增加，故房间内部的气温将升高。 【解答】解：空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，并不是自发进行的，而是通过压缩做功来实现的，制冷机的工作遵守热力学第二定律，不违反热传递过程的单向性； 在与外界无热传递的封闭房间里打开电冰箱，电冰箱工作较长时间后，为要消耗电能，故W＞0，与外界无热交换，故Q＝0，根据热力学第一定律公式ΔU＝W+Q，房内气体内能增加，故房间内部的气温将升高，所以不能起到和空调一样让室内降温的效果。 4、 势能（27分） 自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动的规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种便是势能。 17．（4分）因为分子之间存在分子力，具有与其相对位置有关的能量称为 　 　 ；分子力做正功，该能量会 　 　 。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】分子势能；减小 【解答】解：由于分子间存在相互作用力而具有的能量叫分子势能，它的大小由分子间的相对位置决定，即分子势能跟物体的体积有关；根据分子力做功与分子势能变化的关系，可知分子力做正功，分子势能减小。 18．（3分）一定质量0°C的冰在熔化过程中，下列关于其产生的冰水混合物说法正确的是（　　） A．分子的平均动能变大，内能变大 B．分子的平均动能不变，内能不变 C．分子势能变大，内能变大 D．分子势能不变，内能不变 【答案】C 【解答】解：物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，一定质量0°C的冰在熔化过程中，温度不变，所以其分子平均动能不变，要吸收热量，分子势能变大，内能变大，故C正确，ABD错误。 19．（3分）下列分子势能一定减小的情况是（　　） A．分子间距离减小时 B．分子间表现为斥力且分子间距离增大时 C．分子动能增大时 D．分子间作用力做负功时 【答案】B 【解答】解：A、分子距离在大于平衡距离且分子间距离减小时，分子势能减小；分子距离在小于平衡距离且分子间距离减小时，分子势能增加，故A错误； B、分子间表现为斥力时，分子距离在小于平衡距离，分子间距离增大，分子势能减小，故B正确； C、分子动能增大时，可能是由于其余分子的碰撞，故C错误； D、分子间作用力做负功时，分子势能一定增加，故D错误； 20．（3分）如图，r0为两分子间平衡位置，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 【答案】C 【解答】解：A、随着距离的增大，分子引力和斥力都减小，但斥力减小快，当分子间距离r＞r0，分子力表现为引力，故A错误； BCD、分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，则在r0处分子势能最小。故BD错误，C正确。 21．（14分）如图1所示，a、b为某种物质的两个分子，以a所在位置为原点，沿两分子连线建立r轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则两个分子之间的势能EP与它们之间距离r的Ep﹣r关系图线如图2所示。假设分子a固定不动，分子b只在a、b间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0＜Ep0）。 （1）求a、b分子间的最大势能Epm； （2）利用图2，结合画图说明分子b在r轴上的运动范围； （3）若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图2所示的Ep﹣r关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。 【答案】（1）a、b分子间的最大势能为Ek0﹣Ep0； （2）分子b在r轴上的运动范围为Δr＝r2﹣r1； （3）当温度升高时，分子在r0时的平均动能增大，分子的运动范围Δr将增大，由Ep﹣r图线可以看出曲线两边不对称，当r＜r0时，曲线较陡，当r＞r0时，曲线较平缓，导致分子的运动范围主要相r＞r0方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。 【解答】解：（1）由功能关系可知，当b分子的速度为0时，此时两分子的势能最大，由能量守恒定律可知：Epm＝Ek0﹣Ep0； （2）由Ep﹣r图线可知，当两分子间的分子势能为Epm时，b分子对应r1和r2两个位置坐标，b分子的活动范围为：Δr＝r2﹣r1，如图所示： ； （3）当温度升高时，分子在r0时的平均动能增大，分子的运动范围Δr将增大，由Ep﹣r图线可以看出曲线两边不对称，当r＜r0时，曲线较陡，当r＞r0时，曲线较平缓，导致分子的运动范围主要相r＞r0方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年物理单元自测卷 第十二章 （考试时间：60分钟 满分：100分） 一、内能（27分） 1．（3分） 【答案】B 2．（3分） 【答案】C 3．（3分） 【答案】A 4.（8分） 【答案】（1）保持不变，保持不变。 （2）吸收，0.3。 5．（10分） （1）（4分）BCG （2）（4分）AD （3）（2分）4×104 二、热力学第一定律的形成史（23分） 6．（3分）下 【答案】C 7．（3分） 【答案】C 8．（3分） 【答案】A 9．（4分） 【答案】增大；升高。 10．（10分） 【答案】①全过程气体对外做功为﹣50J； ②1→2过程中气体吸收的热量为150J。 【详解】解：①①2→3过程中气体对外界做功150J，3→1过程中外界对气体做功100J，1→2过程中气体不做功，所以全过程气体对外做功为 W＝W23+W31+W12＝150J﹣100J+0＝50J 外界对气体做功﹣50J ②对全过程，有ΔU＝0 由ΔU＝W+Q得：Q＝﹣W＝50J 3→1过程中外界对气体做功100J，由ΔU＝W+Q＝0，知 Q31＝﹣W31＝﹣100J 根据Q＝Q31+Q12得 Q12＝Q﹣Q31＝50J﹣（﹣100J）＝150J 三、永动机（23分） 11．（3分） 【答案】D 12．（3分） 【答案】A 13．（3分） 【答案】C 14．（4分） 【详解】解：所谓“全自动”手表内部还是有能量转换装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停地摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动。 答：这不是新的永动机，因为机械手表有能量收集与转换装置，当人戴着手表活动时，通过摆锤收集能量补充给游丝弹簧，弹簧再释放弹性势能使手表走下去。 15．（4分） 【答案】不可行；违反了能量守恒定律； 16．（6分） 【答案】空调制冷工作过程是通过压缩做功来实现的，制冷机的工作不违反热传递过程的单向性； 不能起到和空调一样让室内降温的效果，是由于电冰箱工作较长时间后，为要消耗电能，房内气体内能增加，故房间内部的气温将升高。 4、 势能（27分） 17．（4分） 【答案】分子势能；减小 18．（3分） 【答案】C 19．（3分） 【答案】B 20．（3分） 【答案】C 21．（14分） 【答案】（1）a、b分子间的最大势能为Ek0﹣Ep0； （2）分子b在r轴上的运动范围为Δr＝r2﹣r1； （3）当温度升高时，分子在r0时的平均动能增大，分子的运动范围Δr将增大，由Ep﹣r图线可以看出曲线两边不对称，当r＜r0时，曲线较陡，当r＞r0时，曲线较平缓，导致分子的运动范围主要相r＞r0方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。 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 学科网（北京）股份有限公司 $