2024年高中物理新教材同步學(xué)案 選擇性必修第三冊(cè) 第3章 章末檢測(cè)試卷(三)（含解析）

章末檢測(cè)試卷(三)(滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．(2022·南充市高二期末改編)關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是()A．濃度為75%的醫(yī)用酒精長(zhǎng)時(shí)間靜置，可以自然分離為水和純酒精B．空調(diào)既能制熱也能制冷，說(shuō)明熱量能夠從低溫物體傳到高溫物體C．若不產(chǎn)生其他影響，可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)對(duì)外做功D．理想熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%答案B解析濃度為75%的醫(yī)用酒精長(zhǎng)時(shí)間靜置，不會(huì)自然分離為水和純酒精，違反熱力學(xué)第二定律，故A錯(cuò)誤；空調(diào)既能制熱也能制冷，說(shuō)明通過(guò)壓縮機(jī)做功熱量能夠從低溫物體傳到高溫物體，故B正確；熱力學(xué)第二定律可表述為：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化，故C錯(cuò)誤；由C中分析可知，理想熱機(jī)的效率不可以達(dá)到100%，故D錯(cuò)誤。2.景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端黏著艾絨，猛推推桿，封閉的氣體被迅速壓縮，即可點(diǎn)燃艾絨。在此過(guò)程中()A．氣體溫度升高，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大B．氣體溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D．氣體壓強(qiáng)不變，內(nèi)能減少答案C解析封閉的氣體被推桿壓縮過(guò)程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，猛推推桿，對(duì)氣體做功，則W>0，又因?yàn)闀r(shí)間很短，可認(rèn)為Q＝0，所以氣體內(nèi)能增加，則溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。3.如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體的體積V與溫度T關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)等溫過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)等容過(guò)程到狀態(tài)C。則下列說(shuō)法中正確的是()A．在A、B、C三個(gè)狀態(tài)中B對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)最大B．在A、B、C三個(gè)狀態(tài)中C對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)最大C．AB過(guò)程中外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加D．BC過(guò)程中氣體吸收熱量，內(nèi)能不變答案B解析由題圖圖像知，狀態(tài)C的溫度最高、體積最小，則由eq\f(pV,T)＝C知，狀態(tài)C對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)最大，A錯(cuò)誤，B正確；AB過(guò)程中，體積減小，外界對(duì)氣體做功，溫度不變，故內(nèi)能不變，C錯(cuò)誤；BC過(guò)程中，體積不變，外界對(duì)氣體不做功，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量，D錯(cuò)誤。4.(2022·南京市高二期中)如圖所示汽缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸和活塞是絕熱的，汽缸固定不動(dòng)，一條細(xì)線(xiàn)左端連接在活塞上，另一端跨過(guò)定滑輪后吊著一個(gè)裝沙的小桶，開(kāi)始時(shí)活塞靜止，某時(shí)刻開(kāi)始小桶中的沙緩慢漏出，不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦，則下列說(shuō)法正確的是()A．汽缸內(nèi)的活塞向右運(yùn)動(dòng)B．汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能變小C．汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小D．汽缸內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能變大答案D解析設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p，以活塞為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件得pS＋FT＝p0S，細(xì)沙不斷流出時(shí)細(xì)線(xiàn)拉力FT變小，而p0不變，則汽缸內(nèi)的活塞向左運(yùn)動(dòng)，氣體體積減小，氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，由于汽缸和活塞是絕熱的，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w的內(nèi)能變大，溫度升高，則汽缸內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能變大，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知p變大，則選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。5．(2022·廣州市高二期末)如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的球，分別浸沒(méi)在水和水銀的同一深度內(nèi)，A、B兩球用同一種材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大，如果開(kāi)始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，仍浸沒(méi)在液體中，深度相同，則()A．A球吸收的熱量較多B．B球吸收的熱量較多C．兩球吸收的熱量一樣多D．兩球?qū)ν庾龅墓σ粯佣啻鸢窧解析水和水銀的初溫相同(兩球的初溫相同)，當(dāng)兩液體溫度同時(shí)緩緩地升高同一值，二者的末溫相同，所以?xún)?nèi)能變化相同，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，吸收的熱量除了使內(nèi)能增加相同的量外還要克服液體的壓力做功，由于水銀的密度比水的密度大，所以B球吸收的熱量較多，故選B。6.(2022·南京市高二期中)如圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。離開(kāi)熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C．葉片在熱水中吸收的熱量大于在空氣中釋放的熱量D．因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，所以水溫最終會(huì)升高答案C解析要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)需要外力做功，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量不能由轉(zhuǎn)輪自己提供，靠的是記憶合金在熱水中吸收熱量發(fā)生形變而運(yùn)轉(zhuǎn)然后在空氣中釋放熱量恢復(fù)形變進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)熱水的溫度達(dá)不到記憶合金的“變態(tài)溫度”需要給水升溫，因此消耗能量，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來(lái)對(duì)外做功而不引起其他變化，故葉片從熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，其吸收的熱量用于轉(zhuǎn)輪動(dòng)能的增加、空氣中的放熱和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦損耗，故C正確；轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水的過(guò)程記憶合金吸熱發(fā)生形變，轉(zhuǎn)出熱水需要將能量釋放，然后再進(jìn)入熱水吸熱，故水溫降低，故D錯(cuò)誤。7.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過(guò)程中氣體內(nèi)能增加了120J，已知狀態(tài)A氣體的溫度為150℃。下列說(shuō)法正確的是()A．氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度為300℃B．氣體在此過(guò)程中吸收了200J的熱量C．狀態(tài)B氣體中每個(gè)分子動(dòng)能與狀態(tài)A相比較或多或少都有所增加D．狀態(tài)B時(shí)氣體單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁單位面積上碰撞的分子數(shù)為狀態(tài)A時(shí)的一半答案B解析從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，發(fā)生等壓變化，則eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，由題意知VA＝2.0×10－3m3，VB＝4.0×10－3m3，TA＝273K＋150℃＝423K，可得TB＝2TA＝846K＝573℃，故A錯(cuò)誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體膨脹，氣體對(duì)外界做功，則W＝－0.4×105×(4.0－2.0)×10－3J＝－80J，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過(guò)程中氣體內(nèi)能增加了120J，則ΔU＝120J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＝200J，故B正確；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，并不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，故C錯(cuò)誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，體積加倍，壓強(qiáng)不變，分子對(duì)器壁的平均撞擊力增大；根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義可知，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上碰撞器壁的氣體分子數(shù)一定減少，但不一定減半，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)8.(2022·海南高二期末)用于消毒的噴壺示意圖如圖所示。閉合閥門(mén)K，向下按壓壓桿A可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充氣，多次充氣后停止充氣，按下按柄B打開(kāi)閥門(mén)K，消毒液會(huì)經(jīng)導(dǎo)管自動(dòng)從噴嘴處噴出，直到停噴。儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，噴液過(guò)程中忽略氣體與外界的熱交換，則在噴液過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A．儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大B．儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體溫度降低C．儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體內(nèi)能減小D．消毒液停噴瞬間，儲(chǔ)氣室氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)答案BC解析在噴液過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體絕熱膨脹，對(duì)外界做功，吸收的熱量為零，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能減小，溫度降低，故B、C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知?dú)怏w壓強(qiáng)減小，故A錯(cuò)誤；消毒液停噴瞬間，設(shè)導(dǎo)管中液面比噴壺內(nèi)液面高h(yuǎn)，消毒液密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，根據(jù)平衡條件可知儲(chǔ)氣室氣體壓強(qiáng)為p＝ρgh＋p0>p0，故D錯(cuò)誤。9.如圖所示，水平放置的密封汽缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。汽缸壁和隔板均絕熱。初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電流。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比()A．左邊氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的次數(shù)增加B．左右兩邊氣體溫度都升高C．左邊氣體壓強(qiáng)增大D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案ABC解析當(dāng)電熱絲通電后，右側(cè)的氣體吸收電熱絲放出的熱量，溫度升高，同時(shí)絕熱膨脹，向左推動(dòng)活塞，從而對(duì)左邊氣體做功，由題意并根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，左邊氣體內(nèi)能增加，溫度升高；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知左邊氣體壓強(qiáng)增大，分子數(shù)密度增大，左邊氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的次數(shù)增加，故A、B、C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，兩邊氣體內(nèi)能的總增加量等于電熱絲放出的熱量，故D錯(cuò)誤。10．(2022·中山市高二期末)如圖所示，電冰箱由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器四個(gè)部分組成一個(gè)密閉的連通系統(tǒng)，制冷劑在連通系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流經(jīng)這四個(gè)部分。各部分的溫度和壓強(qiáng)如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是()A．冷凝器向環(huán)境散失的熱量一定大于蒸發(fā)器從冰箱內(nèi)吸收的熱量B．該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞C．制冷劑在蒸發(fā)器中的狀態(tài)可以看成理想氣體D．制冷劑在通過(guò)冷凝器的過(guò)程中分子勢(shì)能和分子動(dòng)能都降低答案ABD解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律，Q1(從低溫物體吸收的熱量)＋W(壓縮機(jī)對(duì)系統(tǒng)做功)＝Q2(向高溫物體釋放的熱量)，A正確；這一過(guò)程不是自發(fā)完成的，蒸發(fā)器和冷凝器兩處的熱交換方向都是從高溫物體向低溫物體，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，符合熱力學(xué)第二定律，B正確；制冷劑在蒸發(fā)器中雖然是氣體狀態(tài)，但是不滿(mǎn)足遠(yuǎn)離液化的狀態(tài)，不能看成理想氣體，C錯(cuò)誤；在冷凝器中制冷劑溫度降低，分子平均動(dòng)能降低，制冷劑從氣體過(guò)渡到液體，分子勢(shì)能降低，D正確。三、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(6分)在熱力學(xué)中有一種循環(huán)過(guò)程叫作焦耳循環(huán)。它由兩個(gè)等壓過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成。圖示為一定質(zhì)量的理想氣體的焦耳循環(huán)過(guò)程(A→B→C→D→A)，已知某些狀態(tài)的部分參數(shù)如圖所示(見(jiàn)圖中所標(biāo)數(shù)據(jù))。試解決下列問(wèn)題：(1)從狀態(tài)C→D過(guò)程氣體分子的密度________，分子的平均動(dòng)能會(huì)________；(均選填“變大”“變小”或“不變”)(2)已知狀態(tài)A的溫度TA＝250K，則狀態(tài)C的溫度TC＝____________K；(3)若已知A→B過(guò)程放熱Q＝80J，則A→B過(guò)程中內(nèi)能的變化量ΔUAB＝____________J，B→C過(guò)程外界對(duì)氣體做的功WBC＝____________J。答案(1)變小變大(每空1分)(2)250(2分)(3)－2020(每空1分)解析(1)從狀態(tài)C→D過(guò)程，氣體體積變大，氣體質(zhì)量不變，氣體分子的密度變??；從狀態(tài)C→D過(guò)程，壓強(qiáng)不變，由蓋—呂薩克定律得，氣體的體積變大，溫度升高，則氣體分子的平均動(dòng)能會(huì)變大；(2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，代入數(shù)據(jù)解得TC＝250K；(3)A→B過(guò)程外界對(duì)氣體做功W＝pΔV＝1×105×(1.2－0.6)×10－3J＝60J氣體放熱Q＝80J則A→B過(guò)程中內(nèi)能的變化量ΔUAB＝W－Q＝－20J；從A到C氣體的內(nèi)能不變，從B到C為絕熱過(guò)程，則從B→C過(guò)程外界對(duì)氣體做的功WBC＝80J－60J＝20J。12.(8分)(2022·菏澤市高二月考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的p－T圖像如圖所示，已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的體積為2×10－3m3，溫度為T(mén)0，氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝aT(a為常數(shù))。求：(1)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體內(nèi)能的變化量ΔU＝____________；(2)該氣體在狀態(tài)C時(shí)的體積為_(kāi)___________m3；(3)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B再到狀態(tài)C的過(guò)程中，氣體從外界吸收的熱量為_(kāi)___________J。答案(1)－eq\f(2,3)aT0(2分)(2)6×10－3(3分)(3)400(3分)解析(1)從A到B發(fā)生等容變化：eq\f(pA,T0)＝eq\f(pB,TB)，可得TB＝eq\f(1,3)T0，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體內(nèi)能的變化量ΔU＝UB－UA＝－eq\f(2,3)aT0(2)因?yàn)閂B＝VA，從B到C發(fā)生等壓變化eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，由題圖知TC＝TA＝T0，所以VC＝6×10－3m3(3)從A到B再到C的過(guò)程中ΔU＝0，WAB＝0，WBC＝－pBΔV＝－105×4×10－3J＝－400J根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得Q＝400J，即氣體從外界吸收熱量400J。13.(12分)如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，汽缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為p0和T0?，F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開(kāi)，活塞緩慢向右移動(dòng)距離L后停止，活塞與汽缸間的滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱量為Q，求該過(guò)程中：(1)內(nèi)能的增加量ΔU；(2)最終溫度T。答案(1)Q－(p0S＋Ff)L(2)eq\f(2p0S＋Ff,p0S)t0解析(1)活塞移動(dòng)時(shí)受力平衡p1S＝p0S＋Ff，(2分)氣體對(duì)外界做功W＝－p1SL，(2分)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W解得ΔU＝Q－(p0S＋Ff)L(2分)(2)活塞發(fā)生移動(dòng)前，等容過(guò)程：eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)(2分)活塞向右移動(dòng)了L，等壓過(guò)程：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T)，(2分)且V2＝2V1，解得T＝eq\f(2p0S＋Ff,p0S)T0。(2分)14．(14分)(2022·重慶新高考適應(yīng)性測(cè)試)如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T(mén)0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開(kāi)活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。(1)若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)若密閉氣體的內(nèi)能增量與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在(1)所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。答案(1)eq\f(1,2)p0(2)0.6p00.2kT0解析(1)容器內(nèi)的理想氣體從打開(kāi)C到再次平衡時(shí)，發(fā)生等溫變化根據(jù)玻意耳定律得p0V0＝p·2V0(2分)解得此時(shí)氣體壓強(qiáng)p＝eq\f(1,2)p0。(2分)(2)升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)(2分)解得壓強(qiáng)為p′＝1.2p＝0.6p0(2分)溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界既不對(duì)理想氣體做功，理想氣體也不對(duì)外界做功，所以W＝0；(2分)升高溫度，內(nèi)能增量為ΔU＝k(1.2T0－T0)＝0.2kT0，(2分)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸收的熱量為Q＝ΔU＝0.2kT0。(2分)15.(14分)(2022·西安市高二