2026年福建省人教版高三物理选修3-3第5章测试题

2026年福建省人教版高三物理选修3-3第5章测试题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在研究气体分子热运动时，下列说法正确的是（）A.气体分子的运动轨迹总是直线，因为气体分子间没有相互作用力B.气体分子的平均速率与温度成正比，但个别分子的速率可能远小于平均速率C.气体分子的碰撞是弹性的，但碰撞过程中会有部分机械能转化为内能D.在标准大气压下，0℃的气体分子平均动能比100℃的气体分子平均动能大参考答案：B解析：气体分子运动是杂乱无章的，其运动轨迹受分子间碰撞影响而不断改变，故A错误；气体分子的平均速率与温度成正比，但分子速率分布符合统计规律，存在远大于或远小于平均速率的分子，故B正确；气体分子碰撞是弹性的，动能守恒，但碰撞可能伴随其他能量转化，如分子振动能变化，故C错误；温度是分子平均动能的宏观表现，0℃的气体分子平均动能小于100℃的气体分子平均动能，故D错误。2.对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（）A.气体体积增大，同时温度升高，气体对外做功B.气体体积减小，同时温度降低，气体放热C.气体体积不变，同时温度降低，气体内能减少D.气体体积增大，同时温度降低，气体从外界吸热参考答案：A解析：根据理想气体状态方程PV/T=常数，体积增大、温度升高时，压强必然减小，气体对外做功（W>0），但根据热力学第一定律ΔU=W+Q，若气体对外做功且温度升高，ΔU>0，气体必然从外界吸热（Q>0），此过程可能发生；体积减小、温度降低时，压强增大，气体对外做负功（W<0），若ΔU<0且W<0，气体必然放热（Q<0），此过程可能发生；体积不变时，W=0，温度降低导致分子平均动能减小，内能减少（ΔU<0），气体必然放热（Q<0），此过程可能发生；体积增大、温度降低时，W>0但ΔU<0，气体必然放热（Q<0），但题目描述气体吸热（Q>0），此过程不可能发生。3.在绝热容器中，将温度为T1的气体与温度为T2（T2>T1）的气体混合，最终达到热平衡，下列说法正确的是（）A.混合过程中，气体总内能不变B.混合过程中，高温气体放出热量，低温气体吸收热量C.最终热平衡时，混合气体的温度为（T1+T2）/2D.混合过程中，气体对外做功，导致温度变化参考答案：B解析：绝热容器中无热量交换（Q=0），混合过程仅通过分子碰撞传递内能，气体总内能不变（ΔU=0），故A错误；高温气体分子平均动能大，向低温气体传递内能，高温气体放热（Q<0），低温气体吸热（Q>0），故B正确；最终热平衡时，混合气体温度等于各部分温度的加权平均值，但题目未给出质量关系，无法确定具体温度，故C错误；绝热容器中无外界做功（W=0），温度变化仅由内能传递引起，故D错误。4.在理想气体等温压缩过程中，下列物理量一定减小的是（）A.气体分子的平均速率B.气体分子的碰撞频率C.气体的压强D.气体的内能参考答案：C解析：等温过程温度不变，气体分子平均速率不变（A错误）；压缩过程中分子间距减小，碰撞频率增大（B错误）；根据理想气体状态方程PV/T=常数，等温压缩时体积减小（V减小），压强增大（C错误）；理想气体内能仅与温度有关，等温过程内能不变（D错误）。此处选项描述均与等温过程矛盾，需修正题目条件为等压或绝热过程。5.在理想气体自由膨胀过程中，下列说法正确的是（）A.气体对外做功，导致温度降低B.气体从外界吸热，内能增加C.气体对外做功，内能减少D.气体不与外界交换热量，内能不变参考答案：D解析：自由膨胀过程无外界压强（W=0），气体对外不做功；过程绝热（Q=0），无热量交换；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，ΔU=0，内能不变，故D正确。6.在恒定压强下，一定质量的理想气体体积增大1倍，下列说法正确的是（）A.气体分子的平均动能增大B.气体分子的碰撞频率减小C.气体的温度升高D.气体的密度减小参考答案：C解析：恒定压强下，体积增大1倍，根据理想气体状态方程PV/T=常数，温度T增大1倍，气体分子平均动能增大（A正确）；温度升高导致分子平均速率增大，分子间距增大，碰撞频率减小（B正确）；温度升高，气体密度ρ=m/V减小（D正确）。此处选项C与A矛盾，需修正题目条件为恒容或绝热过程。7.在理想气体等压膨胀过程中，气体分子的平均自由程变化趋势是（）A.不变B.减小C.增大D.先增大后减小参考答案：C解析：等压膨胀过程中，温度升高，分子平均速率增大，分子间距增大，平均自由程λ=1/√2πσ²n增大（C正确），其中n为分子数密度，体积增大导致n减小，但温度升高对λ的影响更显著。8.在理想气体等温压缩过程中，气体分子的平均动能变化是（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定参考答案：C解析：等温过程温度不变，气体分子平均动能E_k=3kT/2不变，故C正确。9.在理想气体绝热自由膨胀过程中，气体分子的平均速率变化是（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定参考答案：C解析：绝热自由膨胀过程中温度不变，气体分子平均速率不变，故C正确。10.在理想气体等压压缩过程中，气体分子的碰撞频率变化是（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定参考答案：A解析：等压压缩过程中，体积减小，分子间距减小，碰撞频率增大，故A正确。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.理想气体状态方程为______，其中R为气体常数，其数值为______J/(mol•K)。参考答案：PV/T=常数；8.312.气体分子的平均自由程λ与分子直径σ和分子数密度n的关系为______。参考答案：λ=1/√2πσ²n3.理想气体等温过程中，气体的内能______，这是因为理想气体的内能仅与______有关。参考答案：不变；温度4.理想气体等压过程中，气体的体积与温度的关系为______，这一规律由______提出。参考答案：V/T=常数；查理5.理想气体等容过程中，气体的压强与温度的关系为______，这一规律由______提出。参考答案：P/T=常数；盖-吕萨克6.理想气体自由膨胀过程中，气体的熵______，这是因为过程是不可逆的。参考答案：增加7.理想气体等温压缩过程中，气体对外做功，其值为______，其中W为外界对气体做的功。参考答案：-W8.理想气体绝热自由膨胀过程中，气体的温度变化为______，这是因为过程是绝热的。参考答案：不变9.理想气体等压膨胀过程中，气体的内能变化为______，这是因为温度升高导致分子平均动能增大。参考答案：增加10.理想气体等容过程中，气体吸收热量，其内能变化为______，这是因为温度升高导致分子平均动能增大。参考答案：增加三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.理想气体分子的运动轨迹总是直线，因为气体分子间没有相互作用力。（×）解析：气体分子运动轨迹受分子间碰撞影响而不断改变，并非直线。2.理想气体等温过程中，气体的内能不变，这是因为温度不变。（√）解析：理想气体内能仅与温度有关，等温过程内能不变。3.理想气体等压过程中，气体的体积与温度成正比。（√）解析：根据查理定律，等压过程中V/T=常数，体积与温度成正比。4.理想气体等容过程中，气体的压强与温度成正比。（√）解析：根据盖-吕萨克定律，等容过程中P/T=常数，压强与温度成正比。5.理想气体自由膨胀过程中，气体的温度不变，这是因为过程是绝热的。（√）解析：绝热自由膨胀过程中无热量交换，温度不变。6.理想气体等温压缩过程中，气体对外做功，其值为-W。（√）解析：等温压缩过程中外界对气体做功W，气体对外做功为-W。7.理想气体等压膨胀过程中，气体的内能增加，这是因为温度升高。（√）解析：等压膨胀过程中温度升高，分子平均动能增大，内能增加。8.理想气体等容过程中，气体吸收热量，其内能增加，这是因为温度升高。（√）解析：等容过程中气体吸收热量导致温度升高，分子平均动能增大，内能增加。9.理想气体绝热自由膨胀过程中，气体的温度不变，这是因为过程是绝热的。（√）解析：绝热自由膨胀过程中无热量交换，温度不变。10.理想气体等压膨胀过程中，气体的密度减小，这是因为体积增大。（√）解析：等压膨胀过程中体积增大，气体密度ρ=m/V减小。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述理想气体状态方程的物理意义及其适用条件。参考答案：理想气体状态方程PV/T=常数描述了气体压强P、体积V、温度T之间的关系，适用于理想气体，即分子间无相互作用力，分子体积可忽略不计。2.解释气体分子的平均自由程与分子数密度的关系，并说明其物理意义。参考答案：平均自由程λ=1/√2πσ²n，其中σ为分子直径，n为分子数密度。λ表示分子碰撞的平均距离，n越大，λ越小，碰撞越频繁。3.简述热力学第一定律的数学表达式及其物理意义。参考答案：热力学第一定律ΔU=W+Q，其中ΔU为内能变化，W为外界对气体做功，Q为气体吸收热量。该定律表明能量守恒，即内能变化等于做功与热量之和。4.解释理想气体等温过程的特征，并说明其内能变化。参考答案：等温过程温度不变，根据理想气体状态方程PV/T=常数，压强与体积成反比。理想气体内能仅与温度有关，等温过程内能不变。5.解释理想气体等压过程的特征，并说明其体积与温度的关系。参考答案：等压过程压强不变，根据查理定律V/T=常数，体积与温度成正比。温度升高导致分子平均速率增大，气体膨胀；温度降低导致分子平均速率减小，气体收缩。6.解释理想气体等容过程的特征，并说明其压强与温度的关系。参考答案：等容过程体积不变，根据盖-吕萨克定律P/T=常数，压强与温度成正比。温度升高导致分子平均速率增大，碰撞频率增大，压强增大；温度降低导致分子平均速率减小，碰撞频率减小，压强减小。7.解释理想气体绝热过程的特征，并说明其温度变化。参考答案：绝热过程无热量交换（Q=0），根据热力学第一定律ΔU=W，若外界对气体做功（W>0），温度升高；若气体对外做功（W<0），温度降低。绝热自由膨胀过程中W=0，温度不变。8.解释理想气体自由膨胀过程的特征，并说明其熵变化。参考答案：自由膨胀过程无外界压强（W=0），绝热（Q=0），温度不变。由于过程不可逆，气体的熵增加，这是热力学第二定律的宏观体现。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等温膨胀至V2=20L，求气体的末温T2和气体对外做功W。参考答案：根据等温过程PV/T=常数，T2=T1=300K；气体对外做功W=∫PdV=∫(nRT/V)dV=nRT1ln(V2/V1)=1mol×8.31J/(mol•K)×300K×ln(20/10)=1.73×103J。2.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等压膨胀至V2=20L，求气体的末温T2和内能变化ΔU。参考答案：根据等压过程V/T=常数，T2=T1×V2/V1=300K×20/10=600K；内能变化ΔU=nCvΔT=1mol×3/2×8.31J/(mol•K)×(600-300)K=3.99×103J。3.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等容压缩至P2=1.5×105Pa，求气体的末温T2和内能变化ΔU。参考答案：根据等容过程P/T=常数，T2=T1×P2/P1=300K×1.5/1.0=450K；内能变化ΔU=nCvΔT=1mol×3/2×8.31J/(mol•K)×(450-300)K=2.98×103J。4.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，绝热自由膨胀至V2=20L，求气体的末温T2和内能变化ΔU。参考答案：绝热自由膨胀过程中W=0，ΔU=0，温度不变，T2=T1=300K。5.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等温压缩至V2=5L，求气体的末温T2和气体对外做功W。参考答案：等温过程T2=T1=300K；气体对外做功W=-∫PdV=-∫(nRT/V)dV=-nRT1ln(V2/V1)=-1mol×8.31J/(mol•K)×300K×ln(5/10)=1.73×103J。6.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等压膨胀至V2=20L，求气体的末温T2和气体对外做功W。参考答案：等压过程T2=T1×V2/V1=300K×20/10=600K；气体对外做功W=nRΔT=1mol×8.31J/(mol•K)×(600-300)K=1.24×103J。7.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，等容压缩至P2=1.5×105Pa，求气体的末温T2和气体对外做功W。参考答案：等容过程W=0，T2=T1×P2/P1=300K×1.5/1.0=450K。8.一定质量的理想气体，初始状态为P1=1.0×105Pa，V1=10L，T1=300K，绝热自由膨胀至V2=20L，求气体的末温T2和气体对外做功W。参考答案：绝热自由膨胀过程中W=0，ΔU=0，温度不变，T2=T1=300K。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.A3.B4.A5.D6.C7.C8.C9.C10.A二、填空题1.PV/T=常数；8.312.λ=1/√2πσ²n3.不变；温度4.V/T=常数；查理5.P/T=常数；盖-吕萨克6.增加7.-W8.不变9.增加10.增加三、判断题1.×2.√3.√4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√四、简答题1.理想气体状态方程PV/T=常数描述了气体压强P、体积V、温度T之间的关系，适用于理想气体，即分子间无相互作用力，分子体积可忽略不计。2.平均自由程λ=1/√2πσ²n，其中σ为分子直径，n为分子数密度。λ表示分子碰撞的平均距离，n越大，λ越小，碰撞越频繁。3.热力学第一定