2023-2024学年粤教版选择性必修3第三章《热力学定律》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年 粤教版 选择性必修3 第三章《热力学定律》单元测试A卷
试卷后附解析
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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评卷人得分
一、单选题
1．恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．气泡内的气体对外界做功
B．气泡内的气体内能增加
C．气泡内的气体与外界没有热传递
D．气泡内气体分子的平均动能减小
2．下列哪个过程具有方向性（　　）
①热传导过程　②机械能向内能的转化过程　③气体的扩散过程　④气体向真空中的膨胀
A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④
3．以下说法中正确的是（　　）
A．系统在吸收热量时内能一定增加
B．悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5粒子，气温越低，运动越剧烈
C．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍
D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力
4．“百脉寒泉珍珠滚”为章丘八大景之一。假如泉水深5m，底部温度为17℃，一个体积为5.8×10-7m3的气泡从底部缓慢上升，到达泉水表面时温度为27℃，气泡内气体的内能增加了2×10-2J。不计气体分子间的相互作用，g取10m/s2，外界大气压强取1.0×105Pa，水的密度取1×103kg/m3。下列说法正确的是（　　）
A．气泡内所有分子动能都增大
B．气泡上升过程中对外做功，放出热量
C．气泡到达泉水表面时的体积为9×10-7m3
D．上升过程中气泡吸收热量大于6.8×10-2J
5．一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到原状态，其体积随热力学温度变化的图象如图所示，其中、均垂直于横轴，，的延长线均过原点O。下列表述不正确的是（　　）
A．在过程中气体从外界吸收热量
B．在过程中在单位时间单位面积上碰摘容器壁的气体分子数减小
C．在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功
D．经历一次循环，气体从外界吸收热量
6．氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压。假设氧焊时，氧气从管口缓慢流出时，瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用不计。则在氧焊过程中瓶内氧气(　　)
A．分子总数减少，内能不变
B．密度减小，分子平均动能增大
C．吸收热量，对外做功
D．单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数增加
7．如图所示，水平放置的密闭绝热汽缸，被绝热隔板K分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，此时a、b的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb，则下列正确的是（　　）
A．Va=Vb，Ta=Tb B．VaVb，Ta=Tb
C．VaVb，TaTb D．Va=Vb，TaTb
评卷人得分
二、多选题
8．下述做法不能改善空气质量的是(　 　)
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
E．大量使用核能发电、风力发电和水力发电
9．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．在孤立系统中，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进行
C．热量只能从高温物体传到低温物体，而不能从低温物体传到高温物体
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
10．以下说法正确的是：___________
A．扫地时，在阳光照耀下看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动
B．清晨荷叶上的露珠呈现球形是水的表面张力的结果
C．压缩气体体积越小越困难是因为气体体积越小气体分子间斥力越大的缘故
D．热力学第一定律实际上是从某一个方面阐述能量守恒定律的
E．功变成热的实际宏观过程是不可逆的
11．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．若气体的温度降低，则每个气体分子的运动速率一定减小
B．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的
C．体积不变，压强增大的过程，气体一定吸收热量，内能增大
D．若气体内能增加，则一定从外界吸收热量
第II卷（非选择题）
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三、实验题
12．“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验，某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：①内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1平方米；②盛水塑料袋一个；③温度计一个；③玻璃板一块（约1平方米），如图所示：
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在图中 ；
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△间的关系是，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、外，还应测量的物理量是 ，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因： 。
13．2017年全国物理科学晚会上，一位老师用“吹气千斤顶”把四位高中生顶起来．他用一根带阀门的塑料管连在封闭的正方形塑料薄膜袋上，塑料薄膜袋平摊在教室地面上，如图所示.在塑料薄膜袋的上方平放一块与薄膜袋上表面面积相等的轻质塑料板，让四位学生同时站到与轻质塑料板中心对称的位置上，该老师通过塑料连接管向袋内吹气，直到把四位同学抬到一定高度，薄膜袋一直没有破裂．假设袋内气体可视为理想气体，温度保持不变．
(1)下列说法正确的是
A．薄膜袋内气体分子平均动能不变
B．薄膜袋内气体的压强是由于气体重力而产生的
C．薄膜袋内气体的体积是所有气体分子的体积之和
D．由于四位学生压迫薄膜袋，袋内气体分子间表现为斥力
(2)表演过程中，该老师对球内气体共做了200J的功，此过程中薄膜袋 (填“吸收”或“放出”)热量，若某时刻薄膜袋突然爆破，则薄膜袋内的气体内能 (填“增加”或“减少”)．
(3)已知薄膜袋气体的体积为V，密度为p，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，试求薄膜袋内气体的分子个数 及分子间的平均距离 ．
评卷人得分
四、解答题
14．化石能源包括哪些？为什么它们属于不可再生能源？
15．如图所示，竖直放置的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，最初的压强为。汽缸内壁光滑且缸壁导热性能良好。开始活塞被固定在A处，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B处，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g，若一定质量理想气体的内能仅由温度决定。求：
（1）活塞下降的高度h；
（2）整个过程中气体与外界交换的热量Q。
16．一定质量的理想气体，从状态到状态，再到状态，最后回到状态，如图所示，图中、均为已知量，气体在状态时的热力学温度为，求：
（1）气体在状态时的热力学温度；
（2）在的循环中，气体从外界吸收（或向外界放出）的热量。
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
解析：气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，因此分子平均动能不变，气体的内能不变，根据
可知，气体吸收热量，故A正确，BCD错误。
答案：A。
2．D
解析：这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性。故D正确，ABC错误。
答案：D。
3．C
解析：A．根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
系统在吸收热量，同时向外放热，则内能不一定增加，A错误；
B．当温度越高时，分子运动越激烈，导致布朗运动的颗粒也激烈，B错误；
C．由
可知，当温度不变，体积减半，则气体压强p加倍，即单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，C正确；
D．铁棒没有断，此时分子间同时存在引力与斥力，分子力体现为引力，D错误。
答案：C。
4．C
解析：A．由于不计气体分子间的相互作用，则气泡内的气体为理想气体，内能增大即气体分子的平均动能增大，不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；
B．上升过程中，气体内能增加，体积增大，对外做功，由
可知，上升过程中气体吸收热量，故B错误；
C．由理想气体的状态方程
代入数据
求得气泡到达泉水表面时的体积为
故C正确；
D．由气体对外做功的表达式
可得
当压强不变时，可求得气体对外做功等于4.8×10-2J，由于上升过程中气体压强减小，所以对外做功小于4.8×10-2J，由
可得上升过程中气泡吸收热量小于6.8×10-2J，故D错误。
答案：C。
5．D
解析：A．体积增大，气体对外做功，又因为温度升高，内能变大，所以气体从外接吸收热量，故A说法，不符合题意；
B．由于压强不变，体积变大，故相同时间内碰撞容器壁的气体分子数变少，故B说法正确，不符合题意；
C．从图像上可以看出从和从过程中温度变化是相等的，结合公式可知这两个过程中 也是相等的，即在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功，故C正确，不符合题意；
D．把此图形转化为 图像
由图可知，一个循环之后外界对气体做功，而内能不变，所以气体要放热，D说法错误，符合题意。
答案：D。
6．C
解析：AB．由于瓶内外温度始终相等，瓶内外氧气分子平均动能相等，但瓶内氧气分子数逐渐减少，密度减小，所以瓶内氧气内能减少，选项AB错误；
C．由于瓶内气体缓慢流出过程中氧气体积增大，氧气对外做功，而作为理想气体，温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知：氧气需要吸收热量，选项C正确；
D．由于瓶内氧气分子数密度减少，气体的压强减小，分子平均动能不变，则单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数减小，所以选项D错误。
答案：C。
7．C
解析：当电热丝对气体a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与汽缸壁的接触是光滑的，绝热隔板K将向b气体移动
依题意，a、b可视作相同的理想气体，一方面据热力学第一定律，a对b做功，又无热交换，故b内能增加，b气体温度升高，另一方面，a气体压强等于b气体压强，但a气体体积大于b气体体积，则a的内能大于b的内能，亦即
故ABD错误，C正确。
答案：C。
8．ACD
解析：以煤等燃料作为主要生活燃料时会产生大量空气污染物；私人汽车代替公交车会使汽油消耗量增加，带来的空气污染物增多；限制使用电动车对改善空气质量无影响；太阳能、核能、风能和氢能等属于清洁能源，可以减少污染物排放．
答案：ACD．
9．AD
解析：A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，选项A正确；
B．根据熵原理，在孤立系统中，一个自发的过程中熵总是向增加的方向进行，选项B错误；
C．热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，选项C错误；
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，选项D正确。
答案：AD。
10．BDE
解析：布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒受到液体分子的作用而做的无规则运动，这种微粒一般是很小的，而尘埃的颗粒较大，是在空气气流作用下的宏观运动，故A错误．液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，清晨荷叶上的露珠呈现球形是水的表面张力的结果，故B正确．压缩气体体积越小越困难是因为气体体积越小，容器内外的压强差越大的原因，与气体分子间斥力无关，故C错误．热力学第一定律实际上是从某一个方面阐述能量守恒定律的，故D正确．根据热力学第二定律可知，功变成热的实际宏观过程是不可逆的，故E正确．
11．BC
解析：A．气体温度降低，分子的平均动能减小，则分子的平均速率减小，但并不是每个分子的速率都减小，A错误；
B．从微观角度看，封闭气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的，B正确；
C．气体体积不变，根据查理定律，压强与热力学温度成正比，压强增大，则温度升高，内能增大，因为体积不变，外界对气体做功W=0，根据热力学第一定律，可知，气体吸收热量，C正确；
D．若气体内能增加，则，根据热力学第一定律，可能是外界对气体做功不吸热，或者气体向外界放热小于外界对气体做的功，并不一定从外界吸收热量，D错误。
答案：BC。
12． 见解析 时间T 太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能有一部分损失等）
解析：[1]这是测定夏季中午太阳能的研究性实验。告诉了实验器材、实验环境（斜坡草地）、实验原理，根据研究性要求设计实验，并明确测量物理量，指出实验中产生误差的主要原因，实验图示如图所示
[2]需要测定单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了测量水的质量、温度升高的高度，还需测量太阳照射的时间T。
[3]产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收，或水吸收的太阳能还有一部分损失等。
13． （1）A （2）放出 减小 （3）
思路：（1）知道分子间表现的实际作用力为引力，知道被封闭气体压强产生的原理．温度是分子平均动能变化的标志；
（2）根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W进行有关判断；
（3）求出气体的质量，已知平均摩尔质量再求出摩尔数，最后求出分子数，然后求出分子的平均距离．
解析：（1）A、温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，A错误；
B、薄膜袋内气体的压强是由于气体不断频繁撞击膜内表面产生的，B错误；
C、气体分子间空隙很大，所以气球内气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，C错误；
D、四位同学压迫薄膜袋，气体分子间距离仍然较大，气体分子间的作用力几乎为零，D错误．
故本小题选A；
（2）表演过程中，膜内气体温度不变，则气体的内能不变，，该老师对膜内气体做了200J的功，，根据热力学第一定律，则，所有气体要向外界放热；若某时刻薄膜袋突然爆破，气体对外做功，瞬间无热传递，则该气球内的气体内能减少；
（3）由题意可知，气体的摩尔数为，所有气体内气体分子的总个数为：，气体分子之间的距离．
点拨：热学中很多知识点要需要记忆，注意平时的积累，对于热力学第一定律△U=W+Q，要明确公式中各个物理量的含义．
14．见解析
解析：化石能源包括“煤、石油、天然气”。因为化石能源来自于远古时期的动物和植物它们的形成需要几亿年的时间，短时间内不能再形成新的化石能源，所以化石能源是消耗性的是逐渐减少的，短期内不可能从自然界得到补充。
15．（1） ；（2）
解析：（1）设活塞在B处时封闭气体的压强为p，活塞处于平衡状态
解得
由玻意耳定律得
解得
从活塞下落至活塞重新平衡的过程，活塞下降的高度为
（2）外界对气体做功
气体温度相同，内能不变，由热力学第一定律可知
联立解得
16．（1）；（2）向外界放出热量为
解析：（1）根据理想气体状态方程有
解得
（2）气体从状态A到状态B，外界对气体做功为
气体从状态B到状态C，气体对外界做功为
气体从状态C到状态A，外界对气体做功为零。在的循环中，气体内能变化量为零，设气体向外界放出的热量为Q，根据热力学第一定律可知
解得
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