第3章测评卷--2025粤教版高中物理选择性必修第三册同步练习题（有解析）

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2025粤教版高中物理选择性必修第三册
第三章测评卷
(时间:75分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　　)
A.放出热量,温度一定降低
B.温度升高,内能一定增大
C.气体对外做功,内能一定减少
D.分子无规则运动加剧时,压强一定增大
2.内燃机的示意图如图所示,其原理结构简化模型就是一个气缸活塞模型,活塞上部封闭一定质量的理想气体.如果活塞向上运动,关于内部气体(忽略与外界热交换)的说法正确的是(　　)
A.体积减小,压强不变,温度升高
B.外界对气体做功,内能增大
C.体积减小,压强增大,温度不变
D.气体对外界做功,内能增大
3.在热力学中,下列说法正确的是(　　)
A.当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大
B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈,每个分子的动能越大
C.一定质量的理想气体吸热后,温度一定升高
D.一定质量的理想气体,对外做功,压强一定减小
4.下列说法正确的是(　　)
A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同
B.凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生
C.当分子间距r>r0时,分子间的引力随着分子间距的增大而增大,分子间的斥力随着分子间距的增大而减小,所以分子力表现为引力
D.一定质量的理想气体在等温膨胀过程中,一定吸收热量
5.“百脉寒泉珍珠滚”为章丘八大景之一.泉水深5 m,底部温度为17 ℃,一个体积为5.8×10-7 m3的气泡从底部缓慢上升,到达泉水表面温度为27 ℃,其内能增加了2×10-2 J.g取10 m/s2,外界大气压强取1.0×105 Pa,水的密度取1×103 kg/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.气泡到达水面的体积为8.7×10-7 m3
D.上升过程中气泡吸收热量大于5.2×10-2 J
6.泉城济南,以泉闻名.小张同学在济南七十二名泉之一的珍珠泉游览时,发现清澈幽深的泉池底部,不断有气泡生成,上升至水面破裂.气泡在泉水中上升过程中温度不变,以下判断正确的是(　　)
A.气泡对泉水做正功,气泡吸收热量
B.气泡对泉水做正功,气泡放出热量
C.泉水对气泡做正功,气泡吸收热量
D.泉水对气泡做正功,气泡放出热量
7.一定质量的理想气体,按图示方向经历了ABCDA的循环,其中p-V图像如图所示.下列说法正确的是 (　　)
A.由A到B的过程中,气体放出热量
B.由B到C的过程中,气体吸收热量
C.由C到D的过程中,气体的内能减少
D.由D到A的过程中,气体对外做功
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.下列说法正确的是(　　)
A.用活塞压缩气缸里的气体,对气体做了200 J的功,若气体向外界放出50 J的热量,则气体内能增加了150 J
B.在标准大气压下,1 kg、100 ℃的水变成同温度的水蒸气的过程中,其内能不变
C.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第二定律
D.自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性
9.如图所示,绝热的容器内密闭一定质量的理想气体(不考虑分子间的作用力),用电阻丝缓慢对其加热时,绝热活塞无摩擦地上升,下列说法正确的是(　　)
A.单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B.电流对气体做功,气体对外做功,气体内能可能减少
C.电流对气体做功,气体又对外做功,其内能可能不变
D.电流对气体做的功一定大于气体对外做的功
10.一定质量的理想气体封闭在气缸内,从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A,其体积V与热力学温度T的关系如图所示.下列说法正确的是(　　)
A.从状态A到状态B的过程中,气体从外界吸收热量
B.从状态C到状态D的过程中,气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量
C.从状态B到状态C的过程中,气体分子在单位时间内对气缸壁单位面积的碰撞次数减少
D.从状态D到状态A与从状态A经B、C到状态D的过程中,气体对外界做功的数值相等
三、非选择题(本题共5小题,共54分.按题目要求作答.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(10分)(1)空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J,同时气体的内能增加了1.5×105 J.试问:此压缩过程中,气体放出的热量等于　　　　J.
(2)若一定质量的理想气体状态分别按下图所示的三种不同过程变化,其中表示等压变化的是　　　(选填“A”“B”或“C”),该过程中气体的内能　　　(选填“增加”或“减少”).
12. (6分)如图所示,用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住,向瓶内迅速打气,在瓶塞弹出前,外界对气体做功15 J,橡皮塞的质量为20 g,橡皮塞被弹出的速度为10 m/s.若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%,瓶内的气体可视为理想气体,则瓶内气体的内能变化量为　　　　 J,瓶内气体的温度　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”).
13.(10分)某气压式柱形保温瓶的结构示意简图如图所示,现倒入热水,封闭活塞a,其与液面间封闭一定质量的理想气体,此时瓶内气体温度为T1,压强为p0,经过一段时间温度降为T2,忽略这一过程中气体体积的变化.
(1)求温度降为T2时瓶内气体的压强p.
(2)封闭气体温度由T1降为T2的过程中,其传递的热量为Q,则气体的内能如何变化,求变化量的大小ΔU.
14.(12分)一只瓶盖拧紧不漏气的空矿泉水瓶置于室外,内部气体质量为m.夜间气温为T1,瓶子瘪了一部分,体积为V.中午太阳暴晒时,气温升至T2,矿泉水瓶恢复原状.矿泉水瓶瘪了一部分时,内外压强可视为相等,瓶体恢复原状后,体积为V0且不会再增大.瓶内气体可以视为理想气体,其内能与热力学温度的关系为U=αmT,外界大气压强为p0.
(1)求气温为T2时,瓶内的压强p.
(2)求上述过程中瓶内气体吸收的热量Q.
15.(16分)一定质量的理想气体从状态A经由一系列变化,最终回到原来状态A,其状态变化过程的V-T图像如图所示,已知气体在状态A时的压强为3.0×105 Pa.
(1)求气体在状态B时的压强.
(2)已知气体从状态A到状态B的过程中对外界做功120 J,求整个过程中气体对外界放出的热量.
参考答案
第三章测评卷
1.B　一定质量的理想气体,放出热量,温度不一定降低,因为若此时对气体做功,温度可能升高或不变,A错误;由于一定质量的理想气体,分子势能不考虑,那么决定内能的就只有平均动能,而只有温度影响平均动能,温度越高,平均动能越大,即内能越大,B正确;气体做功的同时,可能吸收外界高温热源的热量,内能有可能增加,C错误;分子无规则运动加剧,温度升高,可能分子数密度减小,单位时间单位面积撞击次数减少,压强减小,D错误.
2.B　活塞向上运动,封闭气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律,ΔU=W+Q,Q=0,所以内能增大,气体温度升高,根据理想气体状态方程,有=C,可知气体压强增大,故选B.
3.A　当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大,所以A正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但是并不是每个分子动能都增大,所以B错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,一定质量的理想气体吸热后,内能不一定增大,则温度不一定升高,所以C错误;一定质量的理想气体,对外做功,体积增大,但是如果同时吸收热量时,内能可能增大,温度升高,其压强不一定减小,所以D错误.
4.D　质量和温度都相同的气体,分子平均动能相同,如果不是同种气体,则气体的摩尔数不相同,所以气体的内能不相等,故A错误;根据热力学第二定律,热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,但不能自发地从低温物体传递到高温物体,故B错误;分子间的引力和斥力都随着距离的增加而减小,随着距离的减小而增加,只是斥力变化的比引力快,当分子间距r>r0时,分子力表现为引力,故C错误;一定质量的理想气体等温膨胀,温度不变,内能不变,根据热力学第一定律可知,气体对外做功,一定吸收热量,故D正确.
5.D　内能增大是气体分子的平均动能增大,故A错误;由ΔU=W+Q可知上升过程中,气体分子内能增加,体积增大,对外做功,所以是吸收热量,故B错误;由理想气体的状态方程,代入数据可求得到达水面的体积为9.0×10-7 m3,故C错误;由对外做功的表达式W=p0ΔV可知,当压强不变时,气体对外做功等于3.2×10-2 J,由于上升过程中压强减小,所以对外做功大于3.2×10-2 J,由ΔU=W+Q可得上升过程中气泡吸收热量大于5.2×10-2 J,故D正确.
6.A　气泡上升的过程中,外部的压强逐渐减小,气泡膨胀对外做功,气泡在上升过程中温度不变,内能不变,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知,气泡内能不变,同时对外做功,所以必须从外界吸收热量,且吸收的热量等于对外界所做的功,故选A.
7.C　由A到B的过程中,气体体积增大,温度升高,可知气体对外做功,内能增加,根据热力学第一定律,气体要吸热,A错误;由B到C的过程中,气体体积不变,温度降低,可知气体对外不做功,内能减少,根据热力学第一定律,气体放热,B错误;由C到D的过程中,气体温度降低,内能减少,C正确;由D到A的过程中,气体体积不变,所以气体对外不做功,D错误.
8.ACD　根据热力学第一定律ΔU=W+Q,得ΔU=(200-50)J=150 J,A正确;在标准大气压下,1 kg、100 ℃的水变成同温度的水蒸气要吸收热量,其内能增加,故B错误;第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第二定律,因此不可能制成,故C正确;由热力学第二定律知,一切与热现象有关的宏观自然过程都是具有方向性的,故D正确.
9.AD　由气体压强的微观解释知,温度升高,气体分子平均动能增大,对活塞的作用力增大,而压强不变,因此单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减少,A正确.气体压强不变,活塞上升,气体体积增大,由理想气体状态方程知,气体温度升高,气体内能增加,由热力学第一定律可知,电流对气体做的功一定大于气体对外做的功,B、C错误,D正确.
10.AB　从状态A到状态B的过程中,气体发生等容变化,温度升高,气体内能增加,气体从外界吸收热量,故A正确;从状态C到状态D,气体体积减小,外界对气体做功,温度降低,内能减小,根据ΔU=W+Q可知气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量,故B正确;从状态B到状态C的过程中,气体发生的是等温变化,温度不变,分子平均速率不变,体积减小,气体的分子数密度变大,压强变大,则气体分子在单位时间内对气缸壁单位面积的碰撞次数增大,选项C错误;从状态D到状态A,气体发生等压变化,设压强为p,则WDA=pΔV,从A到B为等容变化WAB=0,从B到C体积减小压强变大且始终大于p,则外界对气体做功WBC>pΔV1,从C到D体积减小压强变大且始终大于p,则外界对气体做功WCD>pΔV2,则WAD=WAB+WBC+WCD>WDA,故D错误.
11.答案 (1)5×104　(2)C　增加
解析 (1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q,其中W=2.0×105 J,ΔU=1.5×105 J
代入解得Q=-5×104 J
故气体放出的热量等于5×104 J.
(2)从1到2的过程压强在减小,A错误;从1到2的过程压强在增大,B错误;由=C,可得V=·T,对比图线可知,斜率恒定,压强不变,C正确.该过程中气体的温度升高,故内能增加.
12.答案 5　升高
解析 由题意可知,气体对外做功W外= J=10 J,由题意可知,向瓶内迅速打气,在整个过程中,气体与外界没有热交换,即Q=0,则气体内能的变化量ΔU=W+Q=(15-10+0)J=5 J,气体内能增加,温度升高.
13.答案 (1)p0
(2)内能减少　Q
解析 (1)由查理定律得
解得p=p0.
(2)温度由T1下降到T2过程为等容过程,W=0,温度降低,内能减少,由W-Q=ΔU
得|ΔU|=Q.
14.答案 (1)　(2)αm(T2-T1)+p0(V0-V)
解析 (1)由理想气体方程可知
解得p=.
(2)由热力学第一定律ΔU=W+Q
其中ΔU=αm(T2-T1)
W=-p0(V0-V)
解得Q=αm(T2-T1)+p0(V0-V).
15.答案 (1)1.0×105 Pa　(2)480 J
解析 (1)A→B过程是等温变化,从图可知VA=1×10-3 m3,VB=3×10-3 m3
已知pA=3.0×105 Pa,根据玻意耳定律可得pAVA=pBVB
解得pB=1.0×105 Pa.
(2)B→C过程为等容变化,气体不做功,C→A过程为等压变化,体积减小,外界对气体做功WCA=pA(VC-VA)=600 J
已知WAB=-120 J,整个过程中,外界对气体做功W=WAB+WCA=480 J
热力学第一定律ΔU=Q+W
其中ΔU=0,解得Q=-480 J
即气体对外界放出的热量为480 J.
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