2025高考物理 人教版选择性必修第3册专项复习第3章　2　3含答案

2025高考物理人教版选择性必修第3册专项复习第三章1.2.基础达标练1．(2024·广东佛山二模)如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团)。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出)，竹筒中被密封的气体(A)A．压强增大B．温度不变C．内能不变D．每个分子的动能都变大答案：A解析：迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，W>0，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则Q＝0，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，ΔU>0，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。故A正确。2．(多选)下列关于第一类永动机的说法，正确的是(A)A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律答案：AD解析：第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这是它不能制成的原因。3.如图所示是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体。用外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，则缸内气体的(A)A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J答案：A解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600J>0，故温度升高，A选项正确。4．(2024·河北邯郸高二期中)如图所示为一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A的p－V图像，其中，A→B和C→D图线为双曲线的一部分，D→A为绝热过程。下列说法正确的是(D)A．A→B过程中，气体可能向外界放出热量B．B→C过程中，气体一定向外界放出热量C．C→D和D→A过程中，气体压强都增大的微观机制完全相同D．整个过程中气体从外界吸收热量答案：D解析：根据题意可知，A→B过程中，气体温度不变，气体内能不变，由图像可知，气体体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A错误；由题意可知，C→D过程气体温度不变，则有TC＝TD，D→A为绝热过程，气体体积减小，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，温度升高，则有TA＝TB>TC＝TD，则B→C过程中，气体温度降低，气体内能减小，气体体积变大，外界对气体做负功，所以无法确定气体向外界放出热量还是从外界吸收热量，故B错误；C→D过程气体温度不变，气体分子平均动能不变，气体体积减小，气体分子的数密度增大，所以气体压强增大；D→A过程气体体积减小，气体分子的数密度增大，且气体温度升高，气体分子平均动能增大，所以气体压强增大；可知C→D和D→A过程中，气体压强都增大的微观机制并不完全相同，故C错误；根据p－V图像的面积意义可知，整个过程中，外界对气体做负功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确。5.如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此过程(D)A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能答案：D解析：当绳子突然断开时，活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F′共同作用，如图所示，其合力向上，经多次往复运动后活塞静止时，活塞处于三力平衡状态，气体体积必减小，外力对气体做正功，由于绝热，气体的内能增加，而活塞最终的静止位置比初始位置高，其重力势能增加，最终弹力与另外两个力的合力平衡，弹簧仍有形变。设最终弹簧的弹性势能为Ep′，由能量守恒定律得Ep＝Ep′＋活塞增加的重力势能＋气体增加的内能，所以D选项正确。6．(2024·北京朝阳一模)关于质量一定的理想气体，下列说法正确的是(D)A．气体温度降低，其压强一定减小B．气体体积减小，其压强一定增大C．气体不断被压缩的过程中，其温度一定升高D．气体与外界不发生热量交换的过程中，其内能也可能改变答案：D解析：根据题意，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，若气体温度降低，体积也减小，其压强可能增大，可能不变，可能减小，故A、B错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体不断被压缩的过程中，外界对气体做正功，如果气体同时向外界放热，气体的内能可能不会增加，气体温度不一定升高，在气体与外界不发生热量交换的过程中，如果外界对气体做功，气体内能发生变化，故C错误，D正确。7．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经过状态B变化到状态C，图中AB是平行于横轴的直线，BC是平行于纵轴的直线，整个过程中气体对外界做功为________J，如果整个过程气体吸收热量1500J，则气体内能的变化量为________J。答案：1000500解析：由图可知，理想气体从状态A变化到状态B，压强不变，体积变大，气体对外界做功为W＝pΔV＝1.0×105×(15－5)×10－3J＝1000J，理想气体从状态B变化到状态C，体积不变，气体不对外界做功，则整个过程中气体对外界做功为1000J。根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，代入数据解得ΔU＝500J。8．一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。问：(1)已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少？(2)试判断气体在状态B、C的温度是否相同；如果知道气体在状态C时的温度TC＝300K，则气体在状态A时的温度为多少？答案：(1)1200J(2)1200K解析：(1)从A到B，外界对气体做功W＝pΔV＝15×104×eq\b\lc\(\rc\)(eq\a\vs4\al\co1(8－2))×10－3J＝900J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q解得Q＝－1200J，即气体放热1200J。(2)由图可知pBVB＝pCVC，则知TB＝TC；据理想气体状态方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，解得TA＝1200K。能力提升练9．(多选)某种理想气体内能公式可表示为E＝eq\f(5nRT,2)，其状态参量满足pV＝nRT，n表示物质的量，R为理想气体常数(R＝8.3J·mol－1·K－1)，T为热力学温度。现有一绝热汽缸，用一个横截面积S＝400cm2、质量M＝15kg的绝热活塞封闭物质的量n＝0.5mol的该种理想气体，汽缸底部有电阻丝可以对气体进行加热。现对电阻丝通电一段时间后断开电源，稳定后发现汽缸内气体温度升高了ΔT＝50K。已知外界大气压强为p0＝1×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，不计活塞与汽缸之间的摩擦。从对气体加热到活塞停止上升的整个过程中，关于缸内气体的判断正确的是(A)A．稳定后压强为103750PaB．活塞上升的高度为5cmC．对外界做功为202.5JD．吸收的热量为726.25J答案：ABD解析：由平衡条件知pS＝p0S＋Mg，稳定后压强为p＝p0＋eq\f(Mg,S)＝103750Pa，故A正确；气体做等压变化，有eq\f(V0,T0)＝eq\f(ΔV,ΔT)＝eq\f(SΔh,ΔT)，又pV0＝nRT0，解得Δh＝eq\f(nRΔT,pS)，代入数据得活塞上升的高度为Δh＝5cm，故B正确；对外界做功为W＝pSΔh＝207.5J，故C错误；由题干知气体增加的内能为ΔU＝eq\f(5nRΔT,2)＝518.75J，根据热力学第一定律有ΔU＝－W＋Q，解得Q＝726.25J，故气体吸收的热量为726.25J，故D正确。10．(2024·北京海淀一模)将一只踩扁的乒乓球放到热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形的过程中，球内气体(B)A．吸收的热量等于其增加的内能B．压强变大，分子平均动能变大C．吸收的热量小于其增加的内能D．对外做的功大于其吸收的热量答案：B解析：将踩扁的乒乓球放入热水中，一段时间后，乒乓球恢复为球形，说明压强变大，是因为乒乓球中的气体吸收热量，温度升高，气体内能增大，分子平均动能变大；由于气体压强变大，体积膨胀，所以气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU>0，Q>0，W<0，则Q>ΔU，Q>|W|，即气体吸收的热量一部分转化为气体的内能，一部分用来对外做功，因此气体吸收的热量大于其增加的内能，也大于气体对外做的功，故B正确。11．(2024·高二江苏南通阶段练习)一定质量的理想气体的体积V与温度t的关系如图所示，该理想气体从状态A依次经过A→B→C→D→A的变化过程，其中CD段与t轴平行，DA的延长线过原点O，AB的反向延长线与t轴的交点坐标为(－273.15，0)。则(C)A．气体在A→B的过程中压强增大B．气体在D→A的过程中压强不变C．气体在D→A的过程中向外界放出热量，内能减少D．气体在B→C的过程中从外界吸收热量，内能增加答案：C解析：由A→B的V－t图像反向延长线与轴的交点坐标为(－273.15，0)可知，气体由状态A到状态B为等压变化，故A错误；根据eq\f(pV,273.15＋t)＝C，结合DA的延长线过原点O可知，由状态D到状态A压强变大，故B错误；气体在D→A的过程中，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故C正确；由图可知，气体从状态B到状态C，温度不变，体积变大，可知，气体的内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体在B→C的过程中从外界吸收热量，故D错误。12.(2024·高三下江西阶段练习)如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，质量为eq\f(3p0S,g)(p0为大气压强，g为重力加速度大小)，活塞与汽缸底部相距为L。汽缸和活塞绝热性能良好，初始时气体的温度与外界大气温度均为T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动0.5L后停止，整个过程中气体吸收的热量为4p0SL。忽略活塞与汽缸间的摩擦，则该过程中理想气体(D)A．压强逐渐减小B．压强逐渐增大C．内能的增加量为6p0SLD．内能的增加量为2p0SL答案：D解析：活塞缓慢移动，所以受力平衡，设气体压强为p1，则根据平衡条件和已知条件得p1S＝p0S＋mg，m＝eq\f(3p0S,g)，由此可知理想气体的压强不变，故A、B错误；气体对外界做的功W＝0.5p1SL＝2p0SL，根据热力学第一定律得ΔU＝Q－W，解得ΔU＝2p0SL，故C错误，D正确。13.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与汽缸壁的接触面是光滑的。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，则下列关系式正确的是(C)A．Va＝Vb，Ta＝Tb B．Va>Vb，Ta＝TbC．Va>Vb，Ta>Tb D．Va＝Vb，Ta>Tb答案：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与汽缸壁的接触面是光滑的，绝热隔板K将向b气体移动，Va>Vb。汽缸是绝热的，a、b为质量相同的同种气体，再次达到稳定状态时eq\f(Va,Ta)＝eq\f(Vb,Tb)，所以Ta>Tb。故C正确。14．(2024·四川成都二模)如图，水平固定不动的绝热汽缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞横截面积为S，汽缸底部有一电热丝，其阻值为R，一轻绳左端连接活塞，另一端跨过定滑轮后与质量为m的空小桶相连。开始时小桶静止，外界大气压强为p0，活塞距离汽缸底部的距离为L0，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为g。(1)若将电热丝通以大小为I的恒定电流，缓慢加热气体，经时间t后，活塞缓慢向右移动的距离为L1，求该过程气体内能的增量；(2)若在小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加热功率，保持汽缸内气体温度不变，当加入质量为m的细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离L2。答案：(1)I2Rt－(p0S－mg)L1(2)eq\f(mgL0,p0S－2mg)解析：(1)电热丝产生的热量为Q＝I2Rt气体对外做功为W＝－pL1S又pS＋mg＝p0S根据热力学第一定律，得该过程气体内能的增量为ΔU＝Q＋W得ΔU＝I2Rt－(p0S－mg)L1。(2)气体温度不变，根据等温变化pL0S＝p′(L0＋L2)S又p′S＋2mg＝p0S得L2＝eq\f(mgL0,p0S－2mg)。第三章4.基础达标练1．(多选)关于自然过程的方向性，下列说法正确的是(C)A．摩擦生热的过程是可逆的B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的C．实际的宏观自发过程都具有“单向性”或“不可逆性”D．气体的自由膨胀是不可逆过程答案：CD解析：机械能和内能的转化过程具有方向性，所以摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；实际的宏观自发过程都符合能量守恒定律，具有“单向性”或“不可逆性”，故B错误，C正确；气体自由膨胀的过程具有方向性，是不可逆过程，故D正确。2．根据热力学定律，下列判断正确的是(B)A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行答案：B解析：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错误；由热力学第二定律可知，B正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化，C错误；只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的，D错误。3．下列说法中正确的是(C)A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到－274℃C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化答案：C解析：在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高，故A错误；－274℃低于绝对零度，是不可能达到的，故B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性，故C正确；机械能可以自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响，故D错误。4．(多选)(2024·辽宁葫芦岛高二期中)下列对能量耗散理解正确的是(A)A．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量可以凭空消失D．能量耗散说明能量在不断减少答案：AB解析：能量耗散遵守能量守恒定律，能量既不能凭空消失，也不能减少，而是以不同形式存在。能量耗散是指在能量转化的过程中，其他形式的能最终转化为热能，流散到周围环境中，无法利用，使能量的可利用率越来越低，反映了能量流动的方向性，故A、B正确。5．(多选)(2024·广东惠州一模)压缩空气储能系统(CAES)能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是()A．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变B．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对外做功，压强减小答案：BD解析：压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体内能增大，温度升高，组成空气的气体分子平均动能增大，故A错误，B正确；由热力学第二定律可知，该方式不能够将压缩空气储能的效率提升到100%，故C错误；压缩的空气在推动发电机工作的过程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功，由eq\f(pV,T)＝C可知压强减小，故D正确。6．(2024·江苏南通高二阶段练习)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面。下列说法中正确的是(C)A．这种渗透过程是自发可逆的B．这种渗透过程是外界作用引起的C．温度越高越容易掺杂D．温度升高后，掺杂源物质所有分子的热运动速率都增加答案：C解析：掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A、B错误；温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故C正确，D错误。7.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；其二是：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。第一种表述方式可以用右图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是(B)答案：B解析：由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着制冷机的做功，即不是自发的过程，对于第二种表述，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要传递给低温物体，故选项B正确，A、C、D错误。8.如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液态制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程________(选填“违背”或“不违背”)热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，做的功W________(选填“大于”“小于”或“等于”)零；分子的势能将________(选填“增大”“不变”或“减小”)。答案：不违背小于增大解析：热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功，W小于零。膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增大。能力提升练9．下列说法中正确的是(B)①单晶体和多晶体都有规则的几何外形②熵是物体内分子运动无序程度的量度③热传导的过程是具有方向性的④对人们生活产生影响的主要是相对湿度⑤液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性A．①③④⑤ B．②③④⑤C．④⑤ D．①②③④⑤答案：B解析：①单晶体有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外形，该说法错误；②熵是系统内分子运动无序性的量度，在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大，该说法正确；③根据热力学第二定律可知，热传导的过程是具有方向性的，该说法正确；④对人们生活产生影响的主要是相对湿度，该说法正确；⑤液晶具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，该说法正确，故B正确。10．下列说法正确的是(D)A．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气时，其内能不变B．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体分子间斥力越来越大C．干旱天气里不宜锄松土壤，因为蓬松的土壤有利于水分蒸发，会使得土地更加干旱D．初速度v0的物块在地面上滑动，最终停下来，产生的热量为Q。如果不计摩擦力及一切损耗，给物块相同的热量Q，物块获得的速度小于v0答案：D解析：一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气时，发生汽化现象，要吸热，内能增加，故A错误；用打气筒给自行车打气时，越下压越费力这是气体压强作用的缘故，与分子力无关，故B错误；土壤里有很多毛细管，将地面的土壤锄松后破坏了土壤里的毛细管，不再发生毛细现象，水分保留在土壤内部，故C错误；根据热力学第二定律，由有序性较高的能量向内能转化具有方向性，由有序性较低的能量到有序性较高的能量转化需要条件且不能全额发生，故D正确。11．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是(A)A．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，这一过程不遵守热力学第二定律C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机D．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%答案：AD解析：热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，故A正确；空调机在制冷过程中，空气压缩机做功消耗电能，制冷过程不是自发进行的，这一过程遵守热力学第二定律，故B错误；不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误；根据