高中物理选修3步步高同步讲义第三章 章末检测试卷(三)

(满分：100分)ZHANGMOJIANCESHIJUAN(SAN)章末检测试卷(三)第三章一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分.每题只有一个选项最符合题意.1.(2021·淮安市高二月考)关于热力学定律，下列说法正确的是A.一定质量的气体吸收热量，其内能一定增大B.一定质量的气体吸收热量，其内能不一定增大C.不可能使热量由低温物体传递到高温物体D.第二类永动机不仅违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律123456789101112131415√123456789101112131415做功与传热是改变物体内能的两种方式，一定质量的气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，故A错误，B正确；不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体，但在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，故C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，故D错误.2.(2021·淮安市高二期中)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减小1.3×105J，则此过程A.气体从外界吸收热量2.0×105JB.气体向外界释放热量2.0×105JC.气体从外界吸收热量6.0×104JD.气体向外界释放热量6.0×104J123456789101112131415√由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得到Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105J，即气体向外界释放2.0×105J的热量，故选B.3.(2022·江苏沭阳县修远中学高二月考)如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空.现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中A.气体不做功，温度不变，内能不变B.气体不做功，温度不变，内能减少C.气体对外界做功，温度降低，内能减少D.气体对外界做功，温度不变，内能减少123456789101112131415√绝热容器没有与外界交换热量，气体在真空中自由膨胀，对外不做功，根据ΔU＝Q＋W，所以内能不变，故选A.1234567891011121314154.在寒冷的冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢.假设水温恒定，则温泉中正在缓慢上升的气泡(气泡内气体可看作理想气体)A.压强增大，体积减小，吸收热量B.压强增大，体积减小，放出热量C.压强减小，体积增大，吸收热量D.压强减小，体积增大，放出热量123456789101112131415√123456789101112131415温泉中正在缓慢上升的气泡，压强减小，由

＝C知，温度不变、压强减小时体积增大；一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，故内能不变，体积增大时，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体应吸收热量，故C正确，A、B、D错误.5.(2021·南京市高二期末)一定质量的理想气体的压强p随摄氏温度t变化的关系如图所示，气体从状态a变化到状态b的过程中，下列说法正确的是A.体积不变B.体积增大C.外界对气体做功D.一定从外界吸收热量123456789101112131415√123456789101112131415由于题图图像是过坐标原点的直线，设斜率为k，因此表达式为p＝kt因此随着温度t的升高，气体的体积减小，外界对气体做功，气体的内能增加，根据热力学第一定律，无法判断是吸热还是放热，故选C.6.为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂(装一定配比的84消毒液)对教室进行全面喷洒.如图是某喷水壶示意图.未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出.储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则A.充气过程中，储气室内气体内能不变B.充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C.喷水过程中，储气室内气体吸热D.喷水过程中，储气室内气体压强不变123456789101112131415√123456789101112131415充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，但气体内能增大，故A、B错误；喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变ΔU＝0，根据ΔU＝W＋Q可知，储气室内气体吸热，故C正确；1234567891011121314157.(2022·江苏南京市第一中学高二期中)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动.离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的

热量D.转动的叶片不断搅动热水，所以水温升高√123456789101112131415形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、D错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放到空气中，故C正确.8.(2021·南通市高二期末)用图甲所示的装置探究注射器内封闭气体的压强与体积的关系，根据测得的实验数据作出p－

图像如图乙所示，线段AB的延长线经过坐标原点O，BC段为曲线，环境温度保持不变.则下列说法中正确的是A.A→B过程，气体的内能增加B.A→B过程，气体吸收热量C.B→C过程，气体对外做正功D.B→C过程，可能出现了漏气123456789101112131415√123456789101112131415因AB是过原点的直线，可知A→B过程温度不变，气体的内能不变，即ΔU＝0；A→B过程体积减小，外界对气体做功，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，可知Q＜O，故气体放出热量，选项A、B错误；B→C过程体积减小，则外界对气体做功，选项C错误；B→C过程中pV乘积减小，则可能出现了漏气，选项D正确.9.(2021·连云港市高二期末)一定质量的理想气体，由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化.已知状态A的温度与状态C的温度相同，下列说法正确的是A.A→B过程气体温度升高，密度减小B.A→B过程外界对气体做功，气体温度降低C.A→B→C过程气体与外界的热交换为零D.A→B过程气体吸收的热量小于B→C过程气体放出的热量123456789101112131415√根据盖—吕萨克定律

可知，A→B过程气体体积增大，温度升高，密度减小，所以A正确；A、C状态气体的温度相同，气体的内能不变，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，由于气体膨胀对外界做功W<0，则气体从外界吸收热量，所以C错误；由于A→B→C过程气体从外界吸收热量，则A→B过程气体吸收的热量大于B→C过程气体放出的热量，所以D错误.A→B过程气体体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，所以B错误；12345678910111213141510.(2021·常州市高二期末)如图所示为一定质量理想气体在状态变化过程中压强随体积的变化图像，气体从状态A经绝热过程到达状态B，再经等容过程到达状态C，最后经等温过程返回到状态A，下列说法正确的是A.A到B过程气体温度保持不变B.B到C过程气体内能可能不变C.C到A过程气体吸收热量D.全过程气体放热大于吸热123456789101112131415√123456789101112131415由题图可知，从A到B过程气体体积增大，气体对外做功，W<0，该过程是绝热过程，Q＝0，由热力学第一定律可知，气体内能减小，ΔU<0，气体温度降低，故A错误；C到A过程气体温度不变而体积减小，外界对气体做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误；123456789101112131415p－V图线与横轴所围的“面积”表示气体做功的大小，图线AB、BC、CA所围的“面积”表示整个过程外界对气体做的功，由于整个过程气体内能不变，所以气体放出的热量大于吸收的热量，故D正确.二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.11.(10分)(2022·江苏南京航空航天大学苏州附属中学高二期中)在热力学中有一种循环过程叫作焦耳循环.它由两个等压过程和两个绝热过程组成.图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A)，已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据).试解决下列问题：123456789101112131415(1)从状态C→D过程气体分子的密度_____，分子的平均动能会_____；(均选填“变大”“变小”或“不变”)123456789101112131415变小变大从状态C→D过程，气体体积变大，气体质量不变，气体分子的密度变小；从状态C→D过程，压强不变，由盖－吕萨克定律得，气体的体积变大，温度升高，则气体分子的平均动能会变大；(2)已知状态A的温度TA＝250K，求状态C的温度TC＝_____K；123456789101112131415250(3)若已知A→B过程放热Q＝80J，则A→B过程中内能的变化量ΔUAB＝______J，B→C过程外界对气体做的功WBC＝_____J.123456789101112131415－2020123456789101112131415A→B过程外界对气体做功W＝pΔV＝1×105×(1.2－0.6)×10－3J＝60J气体放热Q＝80J则A→B过程中内能的变化量ΔUAB＝W－Q＝－20J；从A到C气体的内能不变，从B到C为绝热过程，则从B→C过程外界对气体做的功WBC＝80J－60J＝20J.12.(10分)(2022·南京市高二月考)如图甲所示，一横截面积S＝10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，不计活塞与汽缸间的摩擦.如图乙所示是气体从状态A缓慢变化到状态B的V－T图像.已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强为p＝1.5×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝900J，大气压强p0＝1.0×105

Pa，重力加速度g＝10m/s2.求：(1)活塞的质量m；答案5kg123456789101112131415123456789101112131415处于状态A时，对活塞受力分析得pS＝mg＋p0S (2分)代入数据解得m＝5kg (2分)(2)此过程中气体内能的增量ΔU.123456789101112131415答案600J123456789101112131415由题意知理想气体从状态A变化到状态B的过程中，得VB＝8.0×10－3

m3 (2分)则气体对外界做功，W＝－pΔV＝－300J

(2分)内能的增量ΔU＝W＋Q＝600J. (2分)13.(12分)(2021·盐城市高二期末)如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上，容积为2V0，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的某理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从汽缸中顶出.现活塞位于汽缸中央，此时该气体温度为T0、密度为ρ，已知该气体的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，大气压强为p0，汽缸密封良好.123456789101112131415(1)求汽缸内气体分子的总个数N；(2)现利用电阻丝对气体缓慢加热，使活塞缓慢上升，求气体温度升高到3T0时的压强p；答案1.5p0123456789101112131415活塞到达缸口固定卡环之前压强不变，联立可得p＝1.5p0 (1分)(3)该气体温度升高到3T0过程中，吸收的热量为Q，求此过程中气体内能的变化量ΔU.答案Q－p0V0123456789101112131415在该气体温度升高到3T0过程中，气体对外界做功为W＝－p0V0(2分)由热力学第一定律可得，此过程中气体内能的变化量为ΔU＝Q＋W＝Q－p0V0. (2分)14.(12分)(2021·徐州市高二期末)如图所示，下端开口的圆柱形容器(导热性能良好)竖立在水面上，其上部封闭有一定质量的理想气体.当环境温度为T1时，容器底部与水面间的高度差为h1，容器内外水面间的高度差为h2；当环境温度升高到T2(未知)时，容器上升的高度为h，此过程中气体从环境中吸收的热量为Q.容器的横截面积为S，已知大气压强始终保持p0不变，水的密度为ρ，当地的重力加速度为g.求：(1)初状态时容器内部气体压强p；答案p0＋ρgh2123456789101112131415对容器内水面分析可得p＝p0＋ρgh2 (2分)(2)环境温度T2；123456789101112131415对容器底部受力分析得mg＋p0S＝pS(2分)因大气压强p0、容器质量m均不变，可知容器内部气体压强p不变，即T1到T2过程为等压膨胀过程，(3)环境温度从T1升高到T2过程中，气体内能的变化量ΔU.答案Q－(p0＋ρgh2)Sh123456789101112131415该过程中气体对外界做功，W＝－p(V2－V1)＝－(p0＋ρgh2)Sh (2分)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝Q－(p0＋ρgh2)Sh (2分)12345678910111213141515.(16分)如图甲所示，竖直放置的汽缸高H＝18cm，距缸底h＝11cm的光滑内壁上安装有小支架，质量m＝1kg、横截面积S＝1×10