第三章 热力学定律（单元自测）物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 2025-2026学年高二年级选修三物理第三章单元检测卷，以真实情境和核心素养为导向，覆盖热力学定律、理想气体状态方程等核心知识，通过敦煌熔盐发电站、乒乓球恢复原状等实例设计，适配单元复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/46分|热力学第一定律（1题）、理想气体状态变化（2题）、热力学第二定律（4题）等|结合敦煌熔盐发电站（3题）体现科技前沿，考查能量观念与科学态度| |实验题|2题/18分|玻意耳定律探究（11题）、气体测温装置（12题）|通过实验操作与图像分析（11题（3）），培养科学探究与模型建构能力| |计算题|3题/36分|气体压强计算（13题）、理想气体状态方程（14题）、热力学第一定律（15题）|以压水井（13题）、乒乓球恢复（14题）为情境，综合考查科学推理与问题解决能力|

………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第三章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题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，有选错或不答得0分。） 1．下列说法中正确的是（　　） A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的 B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的 C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 2．气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，气球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。气球在上升过程中，关于其内部气体说法正确的是（    ） A．内能增加 B．对外界做正功 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对气球内壁单位面积的平均作用力增大 3．如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 4．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 5．某大型客机在空中飞行时，机外温度为-23℃，气压为。引气系统每秒从机外吸入7.5m³空气，注入压强为0.8p0，温度为27℃的客舱中。将空气视为理想气体，T=t+273K，则（　　） A．空气进入客舱后内能变小 B．空气进入客舱后内能不变 C．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 D．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 6．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 7．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　） A．大米和小米混合后小米能填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．汽车热机的效率不会达到100% 8．向袋装薯片包装袋内充入氮气，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输途中的冲击。袋装薯片中的密封氮气（视为理想气体）从状态a开始经a→b→c→a这一循环回到原状态，该过程中氮气的图像如图所示。已知ab反向延长线过O点，bc平行于p轴，ca平行于V轴，氮气在状态a、b的压强分别为、，氮气在状态a的体积为。对于袋内氮气，下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中氮气分子的平均动能保持不变 B．b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量 C．c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加 D．完成a→b→c→a过程，氮气对外界释放热量 9．洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆口用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．F大小逐渐增大 B．气体压强与体积成反比 C．封闭气体分子的无规则运动更加剧烈 D．气体内能保持不变 10．关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能 B．物体沿光滑斜面下滑时速度增大，是利用做功来使物体内能增大 C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能 D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共18分。 11．某实验小组用如图所示的实验装置探究“玻意耳定律”。 (1)实验操作的过程中，需要保持不变的是气体的_______。 A．压强 B．体积 C．温度 D．质量 (2)下列改变空气柱体积的操作正确的是_________。 A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 (3)如下图所示，缓慢拉升柱塞，使其从状态A到达状态B（体积为V1）。若此时突然拉动柱塞，使其快速到达体积V2，则此时V2对应图中的状态_______（填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点） (4)在实验要求符合、规范操作的情况下，多次精确测量，绘制的图像可能是_________，理由是_____________。 12．有组同学设计了一个如图所示的测温装置，C为测温泡，（内装有理想气体）用玻璃管将C与水银气压计相连，气压计A、B两管内的水银面在同一水平面上，气压计A、B两管的下端通过软管相连且充满水银（图中涂黑部分）。在A管上画上刻度。测温时调节B管的高度使A管中的液面位置保持在a处，此时根据A、B两管水银面的高度差就能知道测温泡所处环境的温度。假设该测温装置在制定刻度时候的大气压为76cmHg，测温泡所处环境的温度为。 (1)当测温泡放入较低温度的液体中，即测温泡中气体温度降低时，为使水银气压计A管中的液面位置保持在a处，则水银气压计的B管应向______（填“上”或“下”）移动； (2)上述过程稳定后C内的理想气体内能______（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将______（填“吸热”或“放热”）。 (3)该温度计的刻度是均匀的，则______。（填“温度上高下低”或“温度上低下高”） 三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．一种能汲取地下水的装置压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为p0和V0。现缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的瞬间，下单向阀门到水面距离为h（h＜p0/ρg），如图所示。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，下单向阀门质量为m，（阀门的重力不可忽略）横截面积为S，重力加速度为g。 (1)简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热； (2)求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。 14．2026年2月8日，我国乒乓球运动员王楚钦在亚乒赛中夺得男单冠军。乒乓球运动中，若乒乓球被轻微踩瘪且无裂缝．可将其放入热水中使其恢复原状。某次踩瘪后乒乓球的容积，内部压强，球内气体温度与室温相同为；将踩瘪的乒乓球放入水中缓慢加热，乒乓球导热性能良好，当水温升至时，乒乓球“咔哒”一声瞬间恢复原状（该过程时间极短，可视为绝热过程）。恢复原状前乒乓球容积变化可忽略，已知标准乒乓球的容积，球内气体质量不变且可视为理想气体。 (1)求乒乓球恢复原状前的瞬间其内部气体压强； (2)乒乓球内气体内能满足（为气体温度），乒乓球恢复原状后的瞬间内部压强降为，求恢复原状过程中，外界对乒乓球内气体做的功。 15．如图所示，内部高h=30.0cm的圆柱形金属腔体竖直放置，内部用不计厚度的活塞将腔体分隔为上、下两部分，上部通过小孔与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20.0cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=330K时，活塞缓慢上移，下部封闭气体从外界吸收热量Q=37.5J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5.0kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞与腔壁无摩擦，气体温度始终与环境温度相同。求： (1)初始时下部封闭气体的压强p1； (2)当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； (3)环境温度从T1升高至T2的过程中，下部封闭气体内能的增加量∆U。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8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学年高二年级选修三物理单元检测卷 第三章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题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，有选错或不答得0分。） 1．下列说法中正确的是（　　） A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的 B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的 C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 【答案】C 【详解】A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但做功是能量的转化，热传递是能量的转移，故A错误； B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，所以不可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的，故B错误； C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现，故C正确； D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但是人在出汗散热时，不可以通过对外做功来代替出汗改变内能，故D错误。 故选C。 2．气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，气球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。气球在上升过程中，关于其内部气体说法正确的是（    ） A．内能增加 B．对外界做正功 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对气球内壁单位面积的平均作用力增大 【答案】B 【详解】A．一定质量的理想气体内能仅与温度有关，温度降低，内能减小，A错误； B．气体体积增大，气体对外界做正功，B正确； C．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，C错误； D．单位时间内气体分子对器壁单位面积的平均作用力就是气体压强，内部气体压强减小，因此该平均作用力减小，D错误。 选B。 3．如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 【答案】B 【详解】A．该发电站的年发电量 ，A错误； B．该发电站的年发电量换算为 每 可减排的质量为 故总减排 ，B正确； C．远距离输电采用高压输电是为了减小线路电流，降低电阻的热损耗，感抗、容抗是交流输电线路固有损耗，高压交流输电无法降低该损耗，C错误； D．根据光的反射定律，不同方位的定日镜，要将阳光反射到同一吸热塔顶部，入射阳光方向相同，反射光线方向因定日镜位置不同而不同，因此镜面与地面夹角不同，D错误。 故选B。 4．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 【答案】D 【详解】①摩擦生热是其他能量转化为内能，可以达到百分百，而内能转化为其他能量是有损失的，该过程具有单向性； ②弹簧振子的振动是简谐运动，简谐运动是理想化的模型，动能势能可相互转化，机械能是守恒的，没有损失，该过程不具有单向性； ③热量不可能自发地从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故热传递具有单向性； ④气体自由膨胀后，要恢复为原来的状态，必须要对气体做功，所以气体自由膨胀具有单向性。 故选D。 5．某大型客机在空中飞行时，机外温度为-23℃，气压为。引气系统每秒从机外吸入7.5m³空气，注入压强为0.8p0，温度为27℃的客舱中。将空气视为理想气体，T=t+273K，则（　　） A．空气进入客舱后内能变小 B．空气进入客舱后内能不变 C．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 D．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 【答案】D 【详解】AB．理想气体内能由温度决定，空气进入客舱前温度 进入客舱后温度 温度升高，内能增大，A错误，B错误； CD．为维持客舱状态稳定，每秒注入的空气质量等于每秒排出的空气质量，即物质的量相等。由理想气体状态方程，在质量不变时为定值，则 代入数据解得 C错误，D正确； 故选D。 6．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 【答案】A 【详解】AB．玻璃管导热，则管内外气体的温度总相等，则气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体压强减小，体积变大，气体分子数密度减小，可知分子碰撞器壁频率降低，A正确，B错误； C．气体体积变大，则分子间平均距离增大，但分子间引力作用可认为为零，不变，C错误； D．气体体积变大，则气体对外做功，因气体温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，而气体内能是指大量气体分子的总动能和分子势能之和，单个气体分子内能没有意义可言，D错误。 故选A。 7．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　） A．大米和小米混合后小米能填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．汽车热机的效率不会达到100% 【答案】A 【详解】A．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中与热现象无关，所以不能用热力学第二定律解释。故A符合题意； B．热力学第二定律的内容可以表述为：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性；将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，墨水的扩散是分子热运动导致的不可逆过程，是这一规律的体现。经过一段时间，墨水和清水不会自动分开。故B不符合题意； C．根据热力学第二定律，内能无法自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。因此放在室外的物体不会自发地将内能转化为机械能而动起来，该现象可以用热力学第二定律解释，故C不符合题意； D．热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率100%）是不可能制成的。故D不符合题意。 故选A。 8．向袋装薯片包装袋内充入氮气，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输途中的冲击。袋装薯片中的密封氮气（视为理想气体）从状态a开始经a→b→c→a这一循环回到原状态，该过程中氮气的图像如图所示。已知ab反向延长线过O点，bc平行于p轴，ca平行于V轴，氮气在状态a、b的压强分别为、，氮气在状态a的体积为。对于袋内氮气，下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中氮气分子的平均动能保持不变 B．b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量 C．c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加 D．完成a→b→c→a过程，氮气对外界释放热量 【答案】BC 【详解】A．a→b过程中的乘积变大，根据可得气体温度升高，可知氮气分子的平均动能变大，故A错误； B．b→c过程为等容变化，根据可知温度降低，内能减小，但是体积不变，可知外界对气体不做功，根据热力学第一定律可得氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量，故B正确； C．c→a过程为等压变化，根据可知体积减小时，温度降低，平均动能变小，则氮气分子撞击器壁的作用力减小，但是压强不变，分子数密度变大，可知单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加，故C正确； D．完成a→b→c→a过程，回到初态，内能变化。a→b过程中，气体体积变大，气体对外做功，做功的大小是图像与坐标轴围成的面积；b→c过程为等容变化，气体对外界不做功；c→a过程气体体积减小，外界对气体做功，做功的大小是图像与坐标轴围成的面积，显然该面积较小，即对全程来讲，气体对外界做功，有，根据可知，即氮气从外界吸收热量，故D错误。 故选BC。 9．洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆口用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．F大小逐渐增大 B．气体压强与体积成反比 C．封闭气体分子的无规则运动更加剧烈 D．气体内能保持不变 【答案】AC 【详解】A．将盆用力向下迅速竖直压入水面，对盆进行受力分析，即 解得 因为下压过程为绝热压缩，气体体积减小、温度升高，压强增大，所以F逐渐增大，故A正确； B．气体经历的是绝热压缩过程，不是等温过程，不满足玻意耳定律，故B错误； CD．由于竖直向下压盆过程中，外界对气体做功，忽略此过程中封闭气体与外界的热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，气体分子的无规则运动更加剧烈，故C正确，D错误。 故选AC 。 10．关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能 B．物体沿光滑斜面下滑时速度增大，是利用做功来使物体内能增大 C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能 D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能 【答案】AC 【详解】A、双手搓手克服摩擦做功，机械能会转化为手的内能，此过程是靠做功改变手的内能，所以A正确； B、物体沿光滑斜面下滑时速度增大，但是物体和斜面之间没有摩擦力，物体的内能不会改变，所以B错误； C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能，所以C正确； D、用打气筒打气，筒内气体变热，是通过做功来改变物体的内能，所以D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共18分。 11．某实验小组用如图所示的实验装置探究“玻意耳定律”。 (1)实验操作的过程中，需要保持不变的是气体的_______。 A．压强 B．体积 C．温度 D．质量 (2)下列改变空气柱体积的操作正确的是_________。 A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 (3)如下图所示，缓慢拉升柱塞，使其从状态A到达状态B（体积为V1）。若此时突然拉动柱塞，使其快速到达体积V2，则此时V2对应图中的状态_______（填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点） (4)在实验要求符合、规范操作的情况下，多次精确测量，绘制的图像可能是_________，理由是_____________。 【答案】(1)CD (2)BD (3)F (4) C 见解析（每空2分） 【详解】（1）本实验的目的是探究“玻意耳定律”，故在实验操作的过程中，需要保持不变的是气体的温度和质量。 故选CD。 （2）AB．把柱塞缓慢地向上拉，使气体与外界有充分的时间进行热交换，保证气体的温度不变，故A错误，B正确。 CD．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞，使气体与外界有充分的时间进行热交换，保证气体的温度不变，故C错误，D正确。 故选BD。 （3）若此时突然拉动柱塞，使其快速到达体积V2，气体体积增大，气体对外做功； 气体体积快速增大，气体来不及与外界进行热交换，既不吸收热量也不放出热量； 根据热力学第一定律，气体的内能减小，气体的温度降低； 在p−V图像中，等温线离坐标原点越近温度越低，所以此时V2对应图中的状态F； （4）[1]在实验要求符合、规范操作的情况下，多次精确测量，绘制的图像可能是C。 故选C。 [2]设注射器内气体体积为V，压强为p，橡胶套内气体体积为V0，根据玻意耳定律得 解得 图像的斜率为，随着增大，斜率k减小，图线向下弯曲。 12．有组同学设计了一个如图所示的测温装置，C为测温泡，（内装有理想气体）用玻璃管将C与水银气压计相连，气压计A、B两管内的水银面在同一水平面上，气压计A、B两管的下端通过软管相连且充满水银（图中涂黑部分）。在A管上画上刻度。测温时调节B管的高度使A管中的液面位置保持在a处，此时根据A、B两管水银面的高度差就能知道测温泡所处环境的温度。假设该测温装置在制定刻度时候的大气压为76cmHg，测温泡所处环境的温度为。 (1)当测温泡放入较低温度的液体中，即测温泡中气体温度降低时，为使水银气压计A管中的液面位置保持在a处，则水银气压计的B管应向______（填“上”或“下”）移动； (2)上述过程稳定后C内的理想气体内能______（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将______（填“吸热”或“放热”）。 (3)该温度计的刻度是均匀的，则______。（填“温度上高下低”或“温度上低下高”） 【答案】(1)下 (2) 减小 放热 (3)温度上高下低（每空2分） 【详解】（1）液面位置保持在a处，则测温泡中的气体等容变化，测温泡中气体温度降低时，压强减小，因此B管向下移动。 （2）[1][2]C内的理想气体温度降低则内能减小。气体不对外做功，根据热力学第一定律可知气体将放热。 （3）测温泡所处环境的温度为时，热力学温度为，液面高度差为0，当摄氏温度为t时，热力学温度为T，液面高度差为，可得 即 该温度计刻度均匀，温度降低，B管向下移动，因此温度上高下低。 三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．一种能汲取地下水的装置压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为p0和V0。现缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的瞬间，下单向阀门到水面距离为h（h＜p0/ρg），如图所示。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，下单向阀门质量为m，（阀门的重力不可忽略）横截面积为S，重力加速度为g。 (1)简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热； (2)求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。 【答案】(1)吸热 (2) 【详解】（1）下压手柄带动皮碗向上运动，气体体积变大对外做功。缓慢移动过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律，则气体应吸热。（2分） （2）设下阀门恰好要被顶开时，腔内气体压强为，体积为，则（2分） 根据玻意耳定律有（2分） 联立得。（2分） 14．2026年2月8日，我国乒乓球运动员王楚钦在亚乒赛中夺得男单冠军。乒乓球运动中，若乒乓球被轻微踩瘪且无裂缝．可将其放入热水中使其恢复原状。某次踩瘪后乒乓球的容积，内部压强，球内气体温度与室温相同为；将踩瘪的乒乓球放入水中缓慢加热，乒乓球导热性能良好，当水温升至时，乒乓球“咔哒”一声瞬间恢复原状（该过程时间极短，可视为绝热过程）。恢复原状前乒乓球容积变化可忽略，已知标准乒乓球的容积，球内气体质量不变且可视为理想气体。 (1)求乒乓球恢复原状前的瞬间其内部气体压强； (2)乒乓球内气体内能满足（为气体温度），乒乓球恢复原状后的瞬间内部压强降为，求恢复原状过程中，外界对乒乓球内气体做的功。 【答案】(1) (2)-0.855J 【详解】（1）乒乓球恢复原状前容积变化可忽略，气体发生等容变化。由查理定律（2分） 代入数据，， 解得（2分） （2）恢复原状后，气体体积变为，压强。对初末状态应用理想气体状态方程（3分） 代入数据解得。气体内能变化量（2分） 该过程视为绝热过程，，（1分）根据热力学第一定律（2分） 外界对气体做的功（2分） 15．如图所示，内部高h=30.0cm的圆柱形金属腔体竖直放置，内部用不计厚度的活塞将腔体分隔为上、下两部分，上部通过小孔与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20.0cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=330K时，活塞缓慢上移，下部封闭气体从外界吸收热量Q=37.5J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5.0kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞与腔壁无摩擦，气体温度始终与环境温度相同。求： (1)初始时下部封闭气体的压强p1； (2)当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； (3)环境温度从T1升高至T2的过程中，下部封闭气体内能的增加量∆U。 【答案】(1)1.1×105Pa (2)2cm (3)26.5J 【详解】（1）对活塞，根据平衡条件可得（2分） 解得下部气体的压强为（2分） （2）假设升温过程中活塞未上升到腔体顶部，则气体做等压膨胀，根据盖吕萨克定律得（2分） 解得（2分） 故假设成立； （3）活塞上升过程中，外界对封闭气体做功为（2分） 解得（2分） 根据热力学第一定律可得（2分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $命学科网·上好课 www zxxk.com 上好每一堂课 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第三章 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每 小题4分，8~10题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，有选错或不答得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C B B D D A A BC AC AC 二、实验题：本题共2小题，共18分。 11(1)CD (2)BD (3)F (4 见解析（每空2分） 12.(1)下 (2) 减小 放热 (3)温度上高下低（每空2分） 三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最 后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13.(1)下压手柄带动皮碗向上运动，气体体积变大对外做功。缓慢移动过程中，气体内能不变，根据 热力学第一定律，则气体应吸热。(2分) (2)设下阔门拾好要发顶开时，腔内气体压强为A,体积为K,则A,=A+学-Pg助(2分) 根据玻意耳定律有P'。=pV,(2分) 1/3 命学科网·上好课 www zxxk.com 上好每一堂课 联立得V= PoVoS P,S-mg+PghS。(2分) 14.(1)乒乓球恢复原状前容积变化可忽略，气体发生等容变化。由查理定律=严(2分) “T工 代入数据p1=1.25×103Pa,T=300K,T2=360K 解得p2=1.5×10Pa(2分) (2)恢复原状后，气体体积变为'，=V。=34cm3,压强P,=1.1×10Pa。对初末状态应用理想气体状态方 程学学8分 代入数据解得T=330K。气体内能变化量△U=0.0285(T-T,)=-0.855J(2分) 该过程视为绝热过程，Q=0,(1分)根据热力学第一定律△U=W+Q(2分) 外界对气体做的功W=△U=-0.855J(2分) 15.(1)对活塞，根据平衡条件可得p,S=PS+mg(2分) 解得下部气体的压强为P,=1.1×10Pa(2分) S-h+AhS（2 (2)假设升温过程中活塞未上升到腔体顶部，则气体做等压膨胀，根据盖吕萨克定律得行万 分) 解得△h=2cm<h-h,=10cm(2分) 故假设成立： 2/3 命学科网·上好课 www zxxk.com 上好每一堂课 (3)活塞上升过程中，外界对封闭气体做功为W=-PS·△h(2分) 解得W=-11J(2分) 根据热力学第一定律可得△U=W+Q=26.5J(2分) 313 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第三章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题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，有选错或不答得0分。） 1．下列说法中正确的是（　　） A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的 B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的 C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 2．气球在空中缓慢上升，其体积逐渐变大。已知环境温度随高度增加而降低，气球内气体可视为理想气体，且气球不漏气。气球在上升过程中，关于其内部气体说法正确的是（    ） A．内能增加 B．对外界做正功 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对气球内壁单位面积的平均作用力增大 3．如图为甘肃敦煌熔盐塔式发电站，主要由一个中心吸热塔和周边1.2万面角度可调的定日镜组成。借助定日镜可保证把阳光反射至吸热塔顶部，并通过能量转化系统将太阳能转化为熔盐内能储存后再发电，其发电功率，年发电时间为3900h，每生产1kWh电能排放，则（　　） A．该发电站的年发电量为 B．与火电站（每生产1kWh电能排放）相比，每年可减排约35万吨 C．远距离输电时需采用高压交流输电以降低因线路的感抗、容抗引起的电能损失 D．为把阳光射向吸热塔顶部，离塔相同距离的所有定日镜镜面与地面夹角应相同 4．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 5．某大型客机在空中飞行时，机外温度为-23℃，气压为。引气系统每秒从机外吸入7.5m³空气，注入压强为0.8p0，温度为27℃的客舱中。将空气视为理想气体，T=t+273K，则（　　） A．空气进入客舱后内能变小 B．空气进入客舱后内能不变 C．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 D．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为 6．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 7．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是（　　） A．大米和小米混合后小米能填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．汽车热机的效率不会达到100% 8．向袋装薯片包装袋内充入氮气，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输途中的冲击。袋装薯片中的密封氮气（视为理想气体）从状态a开始经a→b→c→a这一循环回到原状态，该过程中氮气的图像如图所示。已知ab反向延长线过O点，bc平行于p轴，ca平行于V轴，氮气在状态a、b的压强分别为、，氮气在状态a的体积为。对于袋内氮气，下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中氮气分子的平均动能保持不变 B．b→c过程中氮气对外界放出的热量等于氮气内能的减少量 C．c→a过程中单位时间内撞击单位面积包装袋的氮气分子个数增加 D．完成a→b→c→a过程，氮气对外界释放热量 9．洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆口用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．F大小逐渐增大 B．气体压强与体积成反比 C．封闭气体分子的无规则运动更加剧烈 D．气体内能保持不变 10．关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能 B．物体沿光滑斜面下滑时速度增大，是利用做功来使物体内能增大 C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能 D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共18分。 11．某实验小组用如图所示的实验装置探究“玻意耳定律”。 (1)实验操作的过程中，需要保持不变的是气体的_______。 A．压强 B．体积 C．温度 D．质量 (2)下列改变空气柱体积的操作正确的是_________。 A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 (3)如下图所示，缓慢拉升柱塞，使其从状态A到达状态B（体积为V1）。若此时突然拉动柱塞，使其快速到达体积V2，则此时V2对应图中的状态_______（填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点） (4)在实验要求符合、规范操作的情况下，多次精确测量，绘制的图像可能是_________，理由是_____________。 12．有组同学设计了一个如图所示的测温装置，C为测温泡，（内装有理想气体）用玻璃管将C与水银气压计相连，气压计A、B两管内的水银面在同一水平面上，气压计A、B两管的下端通过软管相连且充满水银（图中涂黑部分）。在A管上画上刻度。测温时调节B管的高度使A管中的液面位置保持在a处，此时根据A、B两管水银面的高度差就能知道测温泡所处环境的温度。假设该测温装置在制定刻度时候的大气压为76cmHg，测温泡所处环境的温度为。 (1)当测温泡放入较低温度的液体中，即测温泡中气体温度降低时，为使水银气压计A管中的液面位置保持在a处，则水银气压计的B管应向______（填“上”或“下”）移动； (2)上述过程稳定后C内的理想气体内能______（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将______（填“吸热”或“放热”）。 (3)该温度计的刻度是均匀的，则______。（填“温度上高下低”或“温度上低下高”） 三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．一种能汲取地下水的装置压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为p0和V0。现缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的瞬间，下单向阀门到水面距离为h（h＜p0/ρg），如图所示。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，下单向阀门质量为m，（阀门的重力不可忽略）横截面积为S，重力加速度为g。 (1)简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热； (2)求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。 14．2026年2月8日，我国乒乓球运动员王楚钦在亚乒赛中夺得男单冠军。乒乓球运动中，若乒乓球被轻微踩瘪且无裂缝．可将其放入热水中使其恢复原状。某次踩瘪后乒乓球的容积，内部压强，球内气体温度与室温相同为；将踩瘪的乒乓球放入水中缓慢加热，乒乓球导热性能良好，当水温升至时，乒乓球“咔哒”一声瞬间恢复原状（该过程时间极短，可视为绝热过程）。恢复原状前乒乓球容积变化可忽略，已知标准乒乓球的容积，球内气体质量不变且可视为理想气体。 (1)求乒乓球恢复原状前的瞬间其内部气体压强； (2)乒乓球内气体内能满足（为气体温度），乒乓球恢复原状后的瞬间内部压强降为，求恢复原状过程中，外界对乒乓球内气体做的功。 15．如图所示，内部高h=30.0cm的圆柱形金属腔体竖直放置，内部用不计厚度的活塞将腔体分隔为上、下两部分，上部通过小孔与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20.0cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=330K时，活塞缓慢上移，下部封闭气体从外界吸收热量Q=37.5J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5.0kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞与腔壁无摩擦，气体温度始终与环境温度相同。求： (1)初始时下部封闭气体的压强p1； (2)当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； (3)环境温度从T1升高至T2的过程中，下部封闭气体内能的增加量∆U。 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