2026年北师大版高中物理选修3-2第7章热学练习题

2026年北师大版高中物理选修3-2第7章热学练习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在理想气体等温压缩过程中，下列说法正确的是（）A.气体分子平均动能减小，内能增加B.气体分子平均动能不变，内能不变C.气体分子平均动能减小，内能减小D.气体分子平均动能不变，内能增加参考答案：B解析：理想气体的内能仅与温度有关，等温过程中温度不变，分子平均动能不变，内能也不变。气体被压缩时外界对气体做功，但系统同时对外放热，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU=0，故Q=-W，即系统放热。选项B正确。2.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，下列说法正确的是（）A.气体分子平均间距减小，分子数密度减小B.气体分子平均间距增大，分子数密度增大C.气体分子平均间距增大，分子数密度减小D.气体分子平均间距减小，分子数密度增大参考答案：C解析：等压膨胀过程中，气体体积增大，分子平均间距增大。根据理想气体状态方程PV=nRT，压强P不变，温度T升高，则气体的摩尔数n增加，但气体体积V也增大，分子数密度n/V减小。选项C正确。3.下列关于热力学第二定律的表述中，正确的是（）A.热量可以自发地从低温物体传到高温物体B.热机效率可以达到100%C.不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化D.热传导过程是不可逆的参考答案：D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”，故A错误；热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热，故B错误；不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化，这是热力学第二定律的开尔文表述，故C错误；热传导过程是不可逆的，这是热力学第二定律的微观解释之一，故D正确。4.在绝热过程中，理想气体的内能变化量等于（）A.气体对外做的功B.外界对气体做的功C.气体吸收的热量D.气体放出的热量参考答案：B解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W，气体的内能变化量等于外界对气体做的功。若气体膨胀对外做功，内能减小；若气体被压缩，外界对气体做功，内能增加。选项B正确。5.一定质量的理想气体经历等温压缩和绝热压缩两个过程，初始状态相同，末状态体积相同，则（）A.等温压缩过程中气体放热更多B.绝热压缩过程中气体放热更多C.两个过程中气体对外做功相同D.两个过程中气体内能变化量相同参考答案：A解析：等温压缩过程中，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU=0，气体对外放热Q=-W。绝热压缩过程中，气体不与外界交换热量Q=0，内能增加ΔU=W。由于末状态体积相同，两个过程中外界对气体做的功W相同，但等温压缩过程中气体放热更多，绝热压缩过程中内能增加更多。选项A正确。6.下列关于液晶的性质，错误的是（）A.液晶具有液体的流动性B.液晶具有晶体的各向异性C.液晶的光学性质随温度变化而变化D.液晶的分子排列是长程有序的参考答案：D解析：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，具有液体的流动性，但分子排列具有晶体的各向异性，且光学性质随温度变化而变化。液晶的分子排列是短程有序、长程无序的，故D错误。7.下列关于布朗运动的说法，正确的是（）A.布朗运动是液体分子的运动B.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动C.布朗运动的剧烈程度与温度无关D.布朗运动是分子运动的直接体现参考答案：B解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，而是液体分子无规则运动的宏观表现。布朗运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，布朗运动越剧烈。布朗运动不是分子运动的直接体现，而是分子运动的间接证明。选项B正确。8.一定质量的理想气体经历等温压缩和等压压缩两个过程，初始状态相同，末状态体积相同，则（）A.等温压缩过程中气体放热更多B.等压压缩过程中气体放热更多C.两个过程中气体对外做功相同D.两个过程中气体内能变化量相同参考答案：B解析：等温压缩过程中，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU=0，气体对外放热Q=-W。等压压缩过程中，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，W<0，Q<0，气体放热更多。由于末状态体积相同，两个过程中外界对气体做的功W相同，但等压压缩过程中气体放热更多。选项B正确。9.下列关于热传递的方式，错误的是（）A.热传递有三种方式：传导、对流和辐射B.传导是热量沿物体内部传播的过程C.对流是热量随流体流动而传播的过程D.辐射是热量以电磁波形式传播的过程参考答案：无解析：题目要求选出错误的说法，但A、B、C、D均为热传递的正确描述，故无正确答案。10.一定质量的理想气体经历等温膨胀和等压膨胀两个过程，初始状态相同，末状态温度相同，则（）A.等温膨胀过程中气体对外做功更多B.等压膨胀过程中气体对外做功更多C.两个过程中气体对外做功相同D.两个过程中气体内能变化量相同参考答案：B解析：等温膨胀过程中，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU=0，气体对外做功W=-Q。等压膨胀过程中，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，W>0，Q>0，气体对外做功更多。由于末状态温度相同，两个过程中气体内能变化量相同，但等压膨胀过程中气体对外做功更多。选项B正确。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.理想气体的状态方程为__________，其中P表示压强，V表示体积，T表示温度，n表示物质的量，R为气体常数。参考答案：PV=nRT解析：理想气体状态方程描述了理想气体在平衡状态下的压强、体积和温度之间的关系，是热力学的基础方程之一。2.热力学第一定律的数学表达式为__________，其中Q表示热量，W表示功，ΔU表示内能的变化量。参考答案：ΔU=Q+W解析：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现，表示系统内能的变化量等于系统吸收的热量与外界对系统做的功之和。3.热力学第二定律的开尔文表述为__________。参考答案：不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化解析：热力学第二定律的开尔文表述揭示了热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热。4.绝热过程中，理想气体的内能变化量等于__________。参考答案：外界对气体做的功解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W，气体的内能变化量等于外界对气体做的功。5.液晶的光学性质随__________变化而变化。参考答案：温度解析：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，其分子排列具有各向异性，且光学性质随温度变化而变化。6.布朗运动是悬浮在液体或气体中的__________的无规则运动。参考答案：固体小颗粒解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观表现。7.热传递的三种方式为__________、__________和__________。参考答案：传导、对流、辐射解析：热传递的三种方式为传导、对流和辐射，分别对应热量沿物体内部传播、热量随流体流动而传播和热量以电磁波形式传播。8.理想气体的分子平均动能与__________成正比。参考答案：温度解析：理想气体的分子平均动能仅与温度有关，分子平均动能E_k=3kT/2，其中k为玻尔兹曼常数。9.液晶的分子排列具有__________。参考答案：各向异性解析：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，其分子排列具有各向异性，即在不同方向上具有不同的物理性质。10.热机效率的定义为__________。参考答案：有用功与输入热量的比值解析：热机效率η=W/Q_H，其中W为有用功，Q_H为从高温热源吸收的热量。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.理想气体的内能与气体分子的数量有关。（）参考答案：正确解析：理想气体的内能仅与温度有关，与气体分子的数量无关。但一定质量的理想气体，分子数量越多，内能越大。2.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”。（）参考答案：正确解析：热力学第二定律的克劳修斯表述揭示了热量传递的方向性，即热量不能自发地从低温物体传到高温物体。3.绝热过程中，理想气体的内能不变。（）参考答案：错误解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W，气体的内能变化量等于外界对气体做的功，内能可能增加或减小。4.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性。（）参考答案：正确解析：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，具有液体的流动性和晶体的各向异性。5.布朗运动是液体分子的运动。（）参考答案：错误解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动。6.热传递的三种方式为传导、对流和辐射。（）参考答案：正确解析：热传递的三种方式为传导、对流和辐射，分别对应热量沿物体内部传播、热量随流体流动而传播和热量以电磁波形式传播。7.理想气体的分子平均动能与温度成正比。（）参考答案：正确解析：理想气体的分子平均动能仅与温度有关，分子平均动能E_k=3kT/2，其中k为玻尔兹曼常数。8.液晶的分子排列是长程有序的。（）参考答案：错误解析：液晶的分子排列是短程有序、长程无序的，即分子在局部区域内排列有序，但整体上没有长程有序性。9.热机效率可以达到100%。（）参考答案：错误解析：根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热。10.热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现。（）参考答案：正确解析：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现，表示系统内能的变化量等于系统吸收的热量与外界对系统做的功之和。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。参考答案：理想气体状态方程PV=nRT描述了理想气体在平衡状态下的压强、体积和温度之间的关系，揭示了理想气体的压强、体积和温度是相互关联的。当其中两个状态参量确定时，第三个状态参量也随之确定。解析：理想气体状态方程是热力学的基础方程之一，它将理想气体的压强、体积和温度联系起来，反映了理想气体的宏观性质。该方程在热力学中有广泛的应用，可以用来描述理想气体的状态变化过程。2.简述热力学第一定律的物理意义。参考答案：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现，表示系统内能的变化量等于系统吸收的热量与外界对系统做的功之和。它揭示了能量在热力学过程中的守恒性。解析：热力学第一定律是热力学的基础定律之一，它指出能量在热力学过程中是守恒的，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。该定律在热力学中有广泛的应用，可以用来分析热力学系统的状态变化过程。3.简述热力学第二定律的开尔文表述。参考答案：热力学第二定律的开尔文表述为“不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化”。它揭示了热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热。解析：热力学第二定律是热力学的基础定律之一，它揭示了热力学过程的方向性。开尔文表述指出，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即热机不可能将吸收的热量全部转化为功，必须向低温热源放热。该定律在热力学中有广泛的应用，可以用来分析热力学系统的状态变化过程。4.简述液晶的性质。参考答案：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，具有液体的流动性和晶体的各向异性。液晶的光学性质随温度变化而变化。解析：液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，其分子排列具有各向异性，即在不同方向上具有不同的物理性质。液晶的光学性质随温度变化而变化，因此可以用于制作显示器等电子设备。5.简述布朗运动的成因。参考答案：布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，是由液体或气体分子的无规则运动引起的。解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，是由液体或气体分子的无规则运动引起的。当固体小颗粒受到周围分子的碰撞时，由于分子运动的无规则性，固体小颗粒会做无规则运动。布朗运动是分子运动的宏观表现，可以用来证明分子运动的存在。6.简述热传递的三种方式。参考答案：热传递的三种方式为传导、对流和辐射。传导是热量沿物体内部传播的过程，对流是热量随流体流动而传播的过程，辐射是热量以电磁波形式传播的过程。解析：热传递的三种方式是传导、对流和辐射，分别对应热量沿物体内部传播、热量随流体流动而传播和热量以电磁波形式传播。这三种方式在不同条件下具有不同的传热效率。7.简述理想气体的分子平均动能。参考答案：理想气体的分子平均动能仅与温度有关，分子平均动能E_k=3kT/2，其中k为玻尔兹曼常数。解析：理想气体的分子平均动能仅与温度有关，与气体分子的数量无关。当温度升高时，气体分子的平均动能增加。8.简述热机效率的定义。参考答案：热机效率的定义为有用功与输入热量的比值，即η=W/Q_H，其中W为有用功，Q_H为从高温热源吸收的热量。解析：热机效率是衡量热机性能的重要指标，表示热机将输入的热量转化为有用功的效率。根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热。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经历等温压缩过程，初始状态压强为1.0×10^5Pa，体积为10L，末状态体积为5L，求气体对外放热多少焦耳？参考答案：气体对外放热2.5×10^3焦耳。解析：等温过程中ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，Q=-W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故Q=5×10^4J，气体对外放热2.5×10^3焦耳。2.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，初始状态温度为300K，体积为10L，末状态体积为20L，求气体吸收多少焦耳的热量？参考答案：气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。解析：等压过程中P不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，末状态温度T_2=T_1(V_2/V_1)=300K(20L/10L)=600K。内能变化量ΔU=nC_vΔT，对于理想气体C_v=3R/2，ΔU=n(3R/2)(600K-300K)=1.5nRΔT。根据理想气体状态方程n=PV/(RT_1)，ΔU=1.5(PV/(RT_1))RΔT=1.5PVΔT/(RT_1)=1.5(1.0×10^5Pa)(10L)(300K)/(300K)=1.5×10^5J，Q=ΔU+W=1.5×10^5J+1.0×10^5J=2.5×10^5J，气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。3.一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，初始状态压强为1.0×10^5Pa，体积为10L，末状态体积为5L，求气体内能变化量多少焦耳？参考答案：气体内能增加2.5×10^3焦耳。解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故ΔU=-5×10^4J，气体内能增加2.5×10^3焦耳。4.一定质量的理想气体经历等温压缩过程，初始状态压强为1.0×10^5Pa，体积为10L，末状态体积为5L，求气体对外放热多少焦耳？参考答案：气体对外放热2.5×10^3焦耳。解析：等温过程中ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，Q=-W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故Q=5×10^4J，气体对外放热2.5×10^3焦耳。5.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，初始状态温度为300K，体积为10L，末状态体积为20L，求气体吸收多少焦耳的热量？参考答案：气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。解析：等压过程中P不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，末状态温度T_2=T_1(V_2/V_1)=300K(20L/10L)=600K。内能变化量ΔU=nC_vΔT，对于理想气体C_v=3R/2，ΔU=n(3R/2)(600K-300K)=1.5nRΔT。根据理想气体状态方程n=PV/(RT_1)，ΔU=1.5PVΔT/(RT_1)=1.5(1.0×10^5Pa)(10L)(300K)/(300K)=1.5×10^5J，Q=ΔU+W=1.5×10^5J+1.0×10^5J=2.5×10^5J，气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。6.一定质量的理想气体经历绝热压缩过程，初始状态压强为1.0×10^5Pa，体积为10L，末状态体积为5L，求气体内能变化量多少焦耳？参考答案：气体内能增加2.5×10^3焦耳。解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故ΔU=-5×10^4J，气体内能增加2.5×10^3焦耳。7.一定质量的理想气体经历等温压缩过程，初始状态压强为1.0×10^5Pa，体积为10L，末状态体积为5L，求气体对外放热多少焦耳？参考答案：气体对外放热2.5×10^3焦耳。解析：等温过程中ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，Q=-W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故Q=5×10^4J，气体对外放热2.5×10^3焦耳。8.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，初始状态温度为300K，体积为10L，末状态体积为20L，求气体吸收多少焦耳的热量？参考答案：气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。解析：等压过程中P不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，末状态温度T_2=T_1(V_2/V_1)=300K(20L/10L)=600K。内能变化量ΔU=nC_vΔT，对于理想气体C_v=3R/2，ΔU=n(3R/2)(600K-300K)=1.5nRΔT。根据理想气体状态方程n=PV/(RT_1)，ΔU=1.5PVΔT/(RT_1)=1.5(1.0×10^5Pa)(10L)(300K)/(300K)=1.5×10^5J，Q=ΔU+W=1.5×10^5J+1.0×10^5J=2.5×10^5J，气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.C3.D4.B5.A6.D7.B8.B9.无10.B二、填空题1.PV=nRT2.ΔU=Q+W3.不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化4.外界对气体做的功5.温度6.固体小颗粒7.传导、对流、辐射8.温度9.各向异性10.有用功与输入热量的比值三、判断题1.正确2.正确3.错误4.正确5.错误6.正确7.正确8.错误9.错误10.正确四、简答题1.理想气体状态方程PV=nRT描述了理想气体在平衡状态下的压强、体积和温度之间的关系，揭示了理想气体的压强、体积和温度是相互关联的。当其中两个状态参量确定时，第三个状态参量也随之确定。2.热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现，表示系统内能的变化量等于系统吸收的热量与外界对系统做的功之和。它揭示了能量在热力学过程中的守恒性。3.热力学第二定律的开尔文表述为“不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化”。它揭示了热机效率不可能达到100%，因为必须向低温热源放热。4.液晶是介于液体和晶体之间的一种物质状态，具有液体的流动性和晶体的各向异性。液晶的光学性质随温度变化而变化。5.布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，是由液体或气体分子的无规则运动引起的。6.热传递的三种方式为传导、对流和辐射。传导是热量沿物体内部传播的过程，对流是热量随流体流动而传播的过程，辐射是热量以电磁波形式传播的过程。7.理想气体的分子平均动能仅与温度有关，分子平均动能E_k=3kT/2，其中k为玻尔兹曼常数。8.热机效率的定义为有用功与输入热量的比值，即η=W/Q_H，其中W为有用功，Q_H为从高温热源吸收的热量。五、应用题1.气体对外放热2.5×10^3焦耳。解析：等温过程中ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，Q=-W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故Q=5×10^4J，气体对外放热2.5×10^3焦耳。2.气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。解析：等压过程中P不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，末状态温度T_2=T_1(V_2/V_1)=300K(20L/10L)=600K。内能变化量ΔU=nC_vΔT，对于理想气体C_v=3R/2，ΔU=n(3R/2)(600K-300K)=1.5nRΔT。根据理想气体状态方程n=PV/(RT_1)，ΔU=1.5PVΔT/(RT_1)=1.5(1.0×10^5Pa)(10L)(300K)/(300K)=1.5×10^5J，Q=ΔU+W=1.5×10^5J+1.0×10^5J=2.5×10^5J，气体吸收3.4×10^3焦耳的热量。3.气体内能增加2.5×10^3焦耳。解析：绝热过程中Q=0，根据热力学第一定律ΔU=W。气体被压缩时外界对气体做功W=PΔV=(1.0×10^5Pa)(5L-10L)=-5×10^4J，故Δ