第三章热力学定律（B卷）单元测试 -2025-2026学年高二下学期物理教科选择性必修第三册

**基本信息** 本单元卷聚焦高中物理第三章热力学定律，通过古代点火器、伽利略测温装置等真实情境与梯度问题设计，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8/40|气体状态变化、热力学第一定律|结合古代点火器（文化传承）、伽利略测温装置（科学史）考查分子动能、压强分析| |多选题|4/20|热力学第二定律、循环过程|以海水温差能源（社会热点）、篮球打气（生活情境）设置选项，强化科学论证| |计算题|3/40|气体实验定律、热力学第一定律|设计太阳能集热汽缸（科技前沿）、玻璃管活塞（模型建构），综合考查能量转化与状态分析|

( 第三章 热力学定律 （B卷） ) 一、单选题（本题共8小题，每小题5分，共40分） 1．我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体(      ) A.压强变小 B.对外界不做功 C.内能保持不变 D.分子平均动能增大 2．一定质量的理想气体从状态a变化到状态b的过程中，压强p随体积V变化关系如图所示，气体在状态a时的热力学温度为200K。已知该气体的内能U与热力学温度T满足关系（系数），则该气体从状态a到状态b的整个过程，与外界热量交换情况为(      ) A.向外界放出热量320J B.向外界放出热量680J C.从外界吸收热量320J D.从外界吸收热量680J 3．如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气（可看作理想气体）。若玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的变化可能是(      ) A.温度降低，压强减小 B.温度升高，压强不变 C.温度升高，压强增大 D.温度不变，压强增大 4．如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程后回到状态A，以下说法正确的是(      ) A.对于过程，外界对气体做功 B.对于过程，外界对气体做功 C.整个循环过程中，外界对气体做功 D.整个循环过程中，气体吸收热量 5．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为（忽略此时洗衣缸内水位的高度），大气压强，水的密度，重力加速度。当空气柱被压缩到长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，则此时洗衣缸内水位高度为（设整个过程中细管内气体可看作理想气体且温度保持不变）(      ) A. B. C. D. 6．某同学利用喷水茶宠的原理，用容积为的封闭水瓶自制了一个喷水瓶，其装置简化为如下图所示：瓶身靠近底部开一个小孔，小孔与外界大气相通。先用热水淋在喷水瓶上，使喷水瓶内气体温度升高到，再将其迅速放入装有冷水的盆中，使喷水瓶内气体温度降低到，此时喷水瓶从盆中吸入的水，且水面超过小孔，瓶内压强为。然后取出喷水瓶，立刻再将热水淋在喷水瓶上就会出现神奇的喷水现象。已知喷水瓶初始内部压强与外界大气压均为1atm，瓶内气体可视为理想气体，则约为(      ) A.0.201atm B.0.997atm C.0.725atm D.1.025atm 7．如图所示，一支长试管中封闭了一定质量的理想气体，现将试管缓慢转到虚线位置，环境温度不变，说法正确的是(   ) A.气体体积变小 B.气体压强变小 C.气体对外做正功 D.气体分子平均间距增大 8．如图所示，一定质量的某种理想气体，沿图像中箭头所示方向，从状态a开始先后变化到状态b、c，再回到状态a。已知a状态气体温度为。则下列说法正确的是(      )（绝对零度取） A.气体在c状态时的温度为 B.从状态的过程中，气体对外界做功 C.气体在过程中放出热量 D.气体在过程中单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数增多 二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分） 9．地球上有很多的海水，它的总质量约为，如果这些海水的温度降低，将要放出的热量。有人曾设想利用海水放出的热量，使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因，下列说法不正确的是(      ) A.内能不能转化成机械能 B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律 D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 10．如图所示，一定质量的理想气体经历了的循环过程，其中、边平行于横轴，、边平行于纵轴。以下说法正确的是(      ) A.过程，气体对外界做功 B.过程，外界对气体做功 C.整个循环过程中，外界对气体做功 D.整个循环过程中，气体吸收热量 11．篮球是非常受欢迎的一项运动，打篮球前需要将篮球内部气压调至标准气压1.6atm才能让篮球发挥最佳性能。体育课上某同学用气压计测得一篮球内气体压强为1.2atm，现用简易打气筒给篮球打气（如图），每次能将0.1L、1.0atm的空气打入球内，若打气过多再放出部分气体。已知篮球内部容积为7L，忽略打气和放气（或抽气）过程中篮球的容积和球内气体温度的变化，且气体温度均为室温。则下列说法正确的是(      ) A.若想让篮球的性能最佳，需要打气28次 B.若想让篮球的性能最佳，则打入的气体质量与篮球内原气体的质量之比为 C.若因打气过多，篮球内气压达到了1.8atm，使用跟打气筒容积同为0.1L的抽气筒，抽气14次可以让篮球性能达到最佳 D.在C选项中，抽出的气体质量占篮球内原有气体质量的 12．一定质量的理想气体经历了的循环过程后回到状态A，其图像如图所示。完成一次循环，下列说法正确的是(      ) A.温度不变，内能不变 B.气体对外做正功，内能减小 C.外界对气体做正功，气体放热 D.气体对外做正功，气体吸热 三、计算题（共40分） 13. （12分）如图所示为竖直放置的上粗下细的封闭细管，水银柱将理想气体分隔为甲、乙两部分，甲、乙的初始温度均为，体积分别为。压强分别为，现让乙的温度缓慢增加，同时改变甲的温度，稳定后甲的压强为，乙的温度为，乙的压强仍为，粗、细管中始终都有水银，求： （1）乙对水银柱做的功； （2）稳定后甲的体积和温度。 14．（14分）如题图所示，为一密闭内壁光滑太阳能集热汽缸，下底面及侧面为可导热的集热材料，顶面为质量为m的透明玻璃活塞，已知活塞横截面积为S，外界大气压强为，缸内气体温度为.现将汽缸静置于阳光下，气体体积由增大到，该过程中气体吸收的热量为，之后保持体积不变，已知气体内能U与温度T的关系为，求： (1)停止加热时缸内气体的温度； (2)该过程中气体吸收或者放出的热量。 15．（14分）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求： (1)时，气柱高度； (2)从状态到状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。 参考答案 1．答案：D 解析：C.猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外界发生热交换，气体被压缩，体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，故C错误； A.气体内能增大，故其温度增大，又体积减小，根据理想气体状态方程，则气体压强增大，故A错误； B.气体被压缩，体积减小，则气体对外界做负功，故B错误； D.气体温度增大，则分子平均动能增大，故D正确。 故选D。 2．答案：D 解析：根据理想气体状态方程可知 解得 气体温度升高，内能变大，则 气体从状态a到状态b，体积变大，外界对气体做功 根据热力学第一定律可知，气体从状态a到状态b，气体从外界吸收的热量为 故选D。 3．答案：A 解析：设玻璃泡内压强和大气压强分别为p、，水柱与液面高度差为h，则有 化简得 玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的体积减小，玻璃泡内压强减小。 根据，可知温度降低。 故选A。 4．答案：C 解析：A.图像面积代表做功可知，过程，气体体积增大，对外做功，A错误； B.过程体积不变，不做功，B错误； C.图像面积代表做功可知，整个循环过程中，外界对气体做功，C正确； D.整个循环过程，初状态内能等于末状态内能，由热力学第一定律结合C选项分析知，气体放出的热量，D错误。 故选C。 5．答案：B 解析：设洗衣缸内水位高度为h，刚进水时细管中被封闭空气柱长度为，压力传感器关闭时空气柱长度为，则压力传感器关闭洗衣机进水阀门时管内气体的压强为 则由玻意耳定律可知 解得 故选B。 6．答案：B 解析：研究对象为瓶内一定质量的理想气体： 初始状态（升温后，小孔通大气）：压强，体积，热力学温度 吸入水后气体体积 热力学温度 根据理想气体状态方程有 解得 故选B。 7．答案：A 解析：试管转到虚线位置后，液柱上下液面高度差减小，外界大气压不变，，理想气体压强增大，环境温度不变，所以理想气体体积变小，分子平均间距减小，外界对气体做功。 8．答案：C 解析：A.根据理想气体状态方程 对a、c两状态结合图像，可求得气体在c状态时的温度为 故A错误； B.理想气体在过程中，气体体积增大，则气体对外界做功，外界对气体做的功为 所以气体对外界做功为400J，故B错误； C.气体在过程中，则外界对气体做的功 根据热力学第一定律 可得 所以放出热量为100J，故C正确； D.气体在过程中，气体压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能增大，则单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数变少，故D错误。 9．答案：AB 解析：A.内能可以转化成机械能，如热机，故A错误，符合题意； B.内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，也可以说符合能量守恒定律，故B错误，符合题意； CD.根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CD正确，不符合题意。 故选AB。 10．答案：AC 解析：A.图线与坐标轴围成的面积等于气体做功，则过程，气体体积增加，对外做功；过程体积不变，不做功，则过程，气体对外做功，A正确； B.过程，气体体积减小，外界对气体做功，过程体积不变，不做功，过程，外界对气体做功，B错误； C.整个循环过程中，外界对气体做功，C正确； D.整个循环过程，气体内能不变，根据热力学第一定律，气体放出热量，D错误。 故选AC。 11．答案：AD 解析：A.由题意可知，打气过程中温度不变，由玻意耳定律可得 解得，故A正确。 B.对打入的气体 得 由，故B错误。 C.根据，，……， 则抽气n次后， ，，计算得n大约为8次，故C错误。 D.以篮球内空气为研究对象，设放出的气体体积为，由玻意耳定律可得、 联立解得，故D正确。 故选AD。 12．答案：AD 解析：A.完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的内能不变，故A正确； BCD.图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从的过程气体的体积增大是气体对外界做功的过程，从的过程气体的体积减小，是外界对气体做功的过程，且从的过程图像与坐标轴所围的面积小于从的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律，可知因则，所以气体从外界吸收热量，故BC错误，D正确。 故选AD。 13．答案：（1）；（2）； 解析：（1）依题意，乙气体为等压变化，可得 解得 乙对水银柱做的功为 （2）因为封闭细管的总容积不变，所以甲的体积 对甲由理想气体状态方程可得 解得 14．答案：（1）；（2） 解析：(1)加热过程中气体等压膨胀，由 ＝ 得： (2)过程中，封闭气体内能增加，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功，， 由热力学第一定律知：可得： Q1＝αT2－αT1＋(p0＋)(V2－V1) 15．答案：(1) (2) 解析：（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡 可得封闭的理想气体压强 升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律 解得 （2）升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功 降温过程中，等容变化，外界对气体做功 活塞受力平衡有 解得封闭的理想气体压强 降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律 解得 外界对气体做功 全程中外界对气体做功 因为，故封闭的理想气体总内能变化 利用热力学第一定律 解得 故封闭气体吸收的净热量。 学科网（北京）股份有限公司 $