2026年人教版高中物理选择性必修第三册第3章检测试卷及答案

这是一份2026年人教版高中物理选择性必修第三册第3章检测试卷及答案，共15页。
第三章检测卷(时间:90分钟　满分:100分)一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.关于一定质量的理想气体的内能,下列说法正确的是(　　)A.气体在压缩的过程中,内能一定增大B.气体在放热的过程中,内能一定减小C.气体在等温压缩过程中,内能一定增大D.气体在等压膨胀过程中,内能一定增大2.根据热学中的有关知识,下列说法正确的是(　　)A.一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B.空调的工作过程表明,热量可以自发地由低温物体向高温物体传递C.第二类永动机不违背能量守恒定律,当人类科技水平足够先进时,第二类永动机可以被制造出来D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性3.(2023·河北沧州期末)用塑料瓶装半瓶水密封后放置在室外,经测量,室外早晨的温度为10 ℃,中午的温度为38 ℃,下列说法正确的是(　　)A.从早晨到中午,瓶内每个气体分子的动能都逐渐增大B.从早晨到中午,气体对外界做功大于气体吸收的热量C.从早晨到中午,瓶内的水从外界吸收热量,所以瓶内水的内能增加了D.从早晨到中午,速率大的水分子数占总水分子数的比例逐渐减少4.如图所示,上细下粗圆柱形导热汽缸竖直放置,用有质量的“工”字形活塞密封一定质量的理想气体,外界大气压强恒定不变,不计活塞与汽缸内壁间摩擦。下列说法正确的是(　　)A.当环境温度缓慢升高时,活塞会向上移动B.当环境温度缓慢升高时,两活塞间的轻质连杆上的力将变大C.当环境温度缓慢升高时,气体从外界吸收热量,并对外界做功D.若环境温度不变,在小活塞上面放一小物块,静止时,汽缸内压强增大5.潜水钟是一种水下作业工具。将潜水钟的大铁罩倒扣在水面后使之下沉,潜水钟缓慢下沉的示意图如图所示,不计下沉过程中水温的变化,关于潜水钟内被封闭的气体,下列说法正确的是(　　)A.气体向外界放出热量B.钟壁单位面积上单位时间内分子碰撞的次数不变C.运动速率大的分子占比减小D.气体的体积不变6.健身球是一种有趣的体育健身器材。如图所示,健身者正在挤压健身球,健身球内的气体视为理想气体且在挤压过程中温度不变,下列说法正确的是(　　)A.健身球内的气体向外界释放热量B.健身球内的气体对外界做正功C.健身球内的气体内能变大D.健身球内的气体单位时间、单位面积撞击球壁的分子数不变7.已知飞船在航天员出舱前先要“减压”,在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”。因此将飞船此设施专门做成了一个舱,叫“气闸舱”,其原理如图所示,相通的舱A、B之间装有阀门K,指令舱A中充满气体(视为理想气体),气闸舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,A中的气体进入B中,最终达到平衡,则(　　)A.舱内气体对外做功,内能减小B.舱内气体分子势能增大,内能增大C.舱内气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将增多D.舱内气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少8.一定质量的理想气体,由温度为T1的状态1经等容变化到温度为T2的状态2,再经过等压变化到状态3,最后变回到初态1,其变化过程如图所示,则(　　)A.从1到2过程中,气体对外做功,内能减小B.从2到3过程中,气体对外做功,内能减小C.从1到2到3再回到1的过程中,气体一定从外界吸热D.从3到1过程中,气体分子数密度变大,内能增加9.(2023·广东广州期末)如图所示,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,右侧与绝热活塞之间是真空的。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸,待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。整个过程不漏气,则下列说法正确的是(　　)A.气体被压缩过程中内能增大B.气体自发扩散过程中内能减小C.气体自发扩散过程中,气体分子的平均速率增大D.气体被压缩过程中,温度升高,所有分子的速率都增大10.冬天烧炭取暖容易引发一氧化碳中毒事故,吸入的一氧化碳与血红蛋白结合,影响了运送氧气的能力,造成人体缺氧,高压氧舱是治疗一氧化碳中毒的有效措施。某物理兴趣小组通过放在水平地面上的汽缸来研究高压氧舱内的环境,如图所示,导热汽缸内的活塞离汽缸底部的高度为h,活塞的横截面积为S,环境温度保持不变。汽缸内气体的压强为1.2p0,该小组分别通过向汽缸内充气和向下压活塞的方式使汽缸内气体的压强增大到2p0。已知大气压强为p0,汽缸内气体可视为理想气体,活塞与汽缸密封良好,不计活塞与汽缸间的摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)A.活塞的质量为6p0S5gB.仅将体积为0.5Sh、压强为1.6p0的气体充入汽缸,可使汽缸内气体的压强增至2p0C.仅将活塞缓慢下移35h,可以将汽缸内气体的压强增至2p0D.在C选项的操作中,气体向外界放出的热量为1825p0Sh二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)11.下列说法正确的是(　　)A.堆煤的墙角,一段时间后墙角变黑,说明分子在不停地运动B.分子间距离越大,分子势能越小C.理想气体在等温变化过程中,内能不会发生改变D.第一类永动机违背了热力学第二定律12.一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b,b→c,c→a三个过程后回到初始状态a,其p-1V图像如图所示。下列说法正确的是(　　)A.在a→b过程中,单位时间、单位面积与器壁碰撞的分子数减少B.在b→c过程中,气体增加的内能等于从外界吸收的热量C.在c→a过程中,气体既不吸热也不放热D.气体由a→b放出的热量大于由b→c气体吸收的热量13.如图所示的封闭汽缸导热性能良好,汽缸容积为V,正中间有一固定卡环,缸内活塞将气体分成A、B两部分,两部分气体的体积之比为3∶1,活塞的横截面积为S,汽缸左侧有一阀门K处于关闭状态。大气压强为p0,缸内气体压强为3p0,现打开阀门,让气体缓慢放出,已知外界温度恒定,活塞与汽缸内壁无摩擦且密封性良好,不计活塞的厚度及卡环的大小,则下列说法正确的是(　　)A.当活塞刚要与卡环接触时,缸内B部分气体的压强为1.5p0B.当活塞刚要与卡环接触时,缸内B部分气体的压强为1.2p0C.直至最终过程,B部分气体对外放热D.最终卡环对活塞的压力大小为12p0S三、非选择题(本题共7小题,共58分)14.(6分)制作爆米花时,玉米在铁质的密闭容器内被加热,封闭气体被加热成高温高压气体,当打开容器盖后,“嘭”的一声,气体迅速膨胀,压强急剧减小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1=27 ℃,大气压为p0。已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0。(1)将封闭容器内的气体看成理想气体,打开盖前容器内气体的温度为　　　　 ℃。 (2)假定在一次打开的过程中,容器内的气体膨胀对外界做功15 kJ,并向外释放了20 kJ的热量,则容器内原有气体的内能　　　　(选填“增加”或“减少”)了　　　　 kJ。 15.(6分)小明同学设计了一种测温装置,用于测量室内的气温(室内的气压为标准大气压,相当于76 cm高汞柱产生的压强),结构如图所示,大玻璃泡A内有一定量的气体,与A相连的B管插在水银槽中,管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度,即环境温度,将这个简易温度计放入冰箱,静置一段时间后。(1)玻璃泡内的气体分子平均动能减小,气体压强　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),请用分子动理论的观点从微观角度解释气体压强变化的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)温度计放入冰箱后,B管内水银柱液面会　　　　(选填“升高”“降低”或“不变”)。设玻璃泡内气体内能变化的绝对值为ΔU,气体做功的绝对值为W,则气体在这个过程中　　　　(选填“吸热”或“放热”),变化的热量大小为　　　　。 (3)冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气,这说明　　　　。 A.热量能自发地从低温物体传到高温物体B.热量不可以从低温物体传到高温物体C.热量的传递过程不具有方向性D.热量从低温物体传到高温物体,必然引起其他变化16.(8分)把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱,将一定质量的空气密封在容器内,被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化,利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。(1)关于瓶内气体,下列说法正确的有　　　　。 A.温度升高时,瓶内气体体积增大,压强不变B.温度升高时,瓶内气体分子的动能都增大C.温度升高,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多D.温度不太低,压强不太大时,可视为理想气体(2)改变烧瓶内气体的温度,测出几组体积V与对应温度T的值,作出V-T图像如图所示。已知大气压强p0=1×105 Pa,则由状态a到状态b的过程中,气体对外做的功为　　　　 J。若此过程中气体吸收热量60 J,则气体的内能增加了　　　　 J。 (3)已知1 mol任何气体在压强p0=1×105 Pa,温度t0=0 ℃时,体积约为V0=22.4 L。瓶内空气的平均摩尔质量M=29 g/mol,体积V1=2.24 L,温度为t1=17 ℃。试估算瓶内空气的质量为　　　　。 17.(8分)图甲中的空气炸锅是一种新型的烹饪工具,图乙为某型号空气炸锅的简化模型图。空气炸锅中有一气密性良好的内胆,内胆内的气体可视为质量不变的理想气体,已知胆内初始气体压强为p0=1.0×105 Pa,温度为T0=300 K,现启动加热模式使气体温度升高到T=450 K,此过程中气体吸收的热量为Q=8.0×103 J,内胆中气体的体积不变。(1)求此时内胆中气体的压强p。(2)求此过程内胆中气体的内能增加量ΔU。18.(8分)如图甲所示,导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口向上放置,其上端口装有固定卡环。质量m=0.5 kg、横截面积S=4 cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。现缓慢升高环境温度,气体从状态A变化到状态C,其对应的V-T图像如图乙所示,已知大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。(1)求状态C时气体的压强。(2)气体从A到C的过程中吸收的热量为3×104 J,求此过程气体内能的变化量。19.(10分)用导热性能良好的材料制成的气体实验装置如图所示,开始时封闭的气柱长度为22 cm,现用竖直向下的外力F压缩气体,使封闭的气柱长度变为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p0=1×105 Pa,不计活塞的重力。(活塞的横截面积S=1 cm2)(1)若用足够长的时间缓慢压缩,压缩后气体的压强多大?(2)若以适当的速度压缩气体,向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?20.(12分)如图甲所示,两个厚度不计的导热活塞A、B将两部分理想气体封闭在圆柱形导热汽缸内,圆柱形汽缸内壁光滑。已知活塞静止时,下面气体的压强是上面气体压强的2倍,两部分气柱的高度均为h。现在活塞A上放置一物体,最终稳定时活塞A下降了Δh(未知),如图乙所示。若外界温度和大气压强均保持不变,活塞A的质量忽略不计,活塞B的质量为m,放在活塞A上物体的质量为m0=0.5m。(1)求Δh的值。(2)活塞在汽缸内移动的过程中,气体吸热还是放热?并说明理由。标准答案一、单选题1.答案:D解析:如果气体做等压变化,气体被压缩的过程中,温度降低,气体内能减小,选项A错误。气体在放热的过程中,若外界对气体做功,则气体内能可能增大,选项B错误。气体在等温压缩过程中,内能一定不变,选项C错误。由盖-吕萨克定律可知,理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高,气体内能增大,选项D正确。2.答案:D解析:热运动的宏观过程会有一定的方向性,符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生,根据热力学第二定律,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,选项A错误,D正确。空调的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递,但要引起其他变化,选项B错误。第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来,选项C错误。3.答案:C解析:由题意可知,从早晨到中午,瓶内的水温度升高,水分子的平均动能增大,按照统计规律,并不是每个气体分子的动能都增大,选项A错误;从早晨到中午,由于气体温度升高,内能增大,根据热力学第一定律ΔU=Q+W>0,所以Q>-W,故气体对外界做功小于气体吸收的热量,选项B错误;从早晨到中午,瓶内的水温度升高,水分子的平均动能增大,水的质量不变,所以瓶内水的内能会增加,选项C正确;水的温度升高后,速率大的水分子数占总水分子数的比例增大,选项D错误。4.答案:C解析:对活塞受力分析,设外界大气压强为p0,气体压强为p,活塞上表面的面积为S1,活塞下表面的面积为S2,有mg+p0S1+pS2=p0S2+pS1,解得p=p0-mgS2-S1,由于大气压不变,活塞质量不变,所以气体是等压变化,轻质杆上的力不发生变化,选项B错误。由之前的分析可知,当环境温度缓慢升高时,气体发生的是等压变化,根据V1T1=V2T2,可知,其气体的体积增加,所以活塞应该下降,选项A错误。由于是理想气体,所以温度升高,气体的内能增加,即ΔU>0,由热力学第一定律有ΔU=W+Q,由之前的分析可知,气体的体积增加,即气体对外界做功,所以有W0,即气体从外界吸收热量,选项C正确。设小物块的质量为m1,此时气体的压强为p',有(m+m1)g+p0S1+p'S2=p0S2+p'S1,解得p'=p0-(m+m1)gS2-S1,可知,气体的压强变小,选项D错误。5.答案:A解析:下潜过程中,随着深度的增加,钟内气体体积减小,则单位体积内分子数增大,不计下沉过程中水温的变化,气体体积减小,该过程外界对气体做功,向外界放出热量,选项A正确,D错误。根据pVT=C,钟内气体体积减小,不计下沉过程中水温的变化,故压强增大,故钟壁单位面积上单位时间内分子碰撞的次数发生变化,选项B错误。不计下沉过程中水温的变化,则温度不变,故气体分子速率分布规律不变,选项C错误。6.答案:A解析:健身者正在挤压健身球,即外界对气体做正功,选项B错误。健身球内的气体视为理想气体,其内能只有分子动能,则内能由温度决定,而温度不变,则健身球内的气体内能不变,选项C错误。因外界对气体做正功W>0,气体内能不变ΔU=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可得Qp1V1,由pVT=C可知T3>T1,气体温度降低,气体内能减小,选项D错误。9.答案:A解析:由热力学第一定律得ΔU=Q+W,气体被压缩过程中,外界对气体做功,W为正值,汽缸为绝热汽缸,气体与外界没有传热,Q为零,则ΔU为正值,气体内能增大,选项A正确;气体自发扩散过程中,与外界没有传热,Q为零,气体对外界做功为零,则ΔU为零,气体内能不变,选项B错误;气体自发扩散过程中,气体内能不变,分子平均速率不变,选项C错误;气体被压缩过程中,气体内能增大,则气体温度升高,分子的平均速率增大,但不是每一个分子的速率都增大,选项D错误。10.答案:B解析:对活塞受力分析,由平衡条件可得mg+p0S=p1S,可得活塞的质量为m=p0S5g,选项A错误。对体积为0.5Sh、压强为1.6p0的气体,由玻意耳定律有1.6p0×0.5Sh=1.2p0·ΔV,对封闭气体,由玻意耳定律得1.2p0·Sh+1.2p0·ΔV=p·Sh,联立解得缸内气体的压强变为p=2p0,选项B正确。对封闭气体由玻意耳定律得1.2p0·Sh=p'·Sh-35h,解得缸内气体压强变为p'=3p0,选项C错误。由于环境温度不变且汽缸是导热的,所以在活塞下移的过程中气体做等温变化,气体的内能不变,由热力学第一定律ΔU=Q+W,如果气体压强不变,则外界对气体做功为W=1.2p0S×35h=1825p0Sh,且ΔU=0,解得Q=-1825p0Sh,由于将活塞缓慢下移过程中压强增大,所以气体向外界放出的热量大于1825p0Sh,选项D错误。二、多选题11.答案:AC解析:煤放在墙角一段时间,发现墙变黑了,是煤炭的分子运动到了墙里面,这种现象叫作扩散现象,这种现象说明物质的分子在不停地做无规则运动,选项A正确。分子势能曲线如图所示,可知随着分子间距离增大,分子势能先减小后增大,选项B错误。理想气体的内能仅仅与温度有关,理想气体在等温变化过程中,温度不变,内能不会发生改变,选项C正确。第一类永动机是不可能制成的,因为它违背了能量守恒定律,选项D错误。12.答案:BD解析:在a→b过程中,气体压强不变,根据理想气体状态方程有pVT=C,体积减小,则温度降低,则分子的平均动能减小,即平均撞击力减小,故单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增多,选项A错误。在b→c过程中,气体做等容变化,体积不变,压强增大,根据理想气体状态方程可知,温度升高,气体内能增大,由热力学第一定律有ΔU=W+Q,由于气体体积不变,做功为0,可知,气体增加的内能等于从外界吸收的热量,选项B正确。根据理想气体状态方程可知p=CT·1V,c→a过程为过原点的倾斜直线,故在c→a过程中气体做等温变化,气体温度不变,气体内能不变,气体体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,选项C错误。结合上述可知Ta=Tc,则气体从a→b过程内能的减小量等于从b→c过程内能的增加量,由于a→b过程气体体积减小,外界对气体做功,而b→c过程外界对气体做功为0,根据热力学第一定律可知,气体由a→b放出的热量大于从b→c过程气体吸收的热量,选项D正确。13.答案:AD解析:设缸内气体压强为p1,对B部分气体研究有3p0·14V=p1·12V,解得p1=1.5p0,选项A正确,B错误。最终A部分气体压强变为p0,由热力学第一定律ΔU=Q+W,B部分气体的温度不变,内能不变,对外做功,从外界吸热,选项C错误。设最终卡环对活塞的压力大小为F,则F=(p1-p0)S=12p0S,选项D正确。三、非选择题14.答案:(1)927　(2)减少　35解析:(1)根据查理定律p1T1=p2T2p1=p0,T1=300 K,p2=4p0解得T2=1 200 K,t2=927 ℃。(2)由热力学第一定律ΔU=Q+W得ΔU=-20 kJ-15 kJ=-35 kJ,故容器内原有气体的内能减少了35 kJ。15.答案:(1)变小　当气体体积不变时,温度降低,分子热运动程度降低,可知分子与容器碰撞的次数减少,故压强降低　(2)升高　放热　W+ΔU　(3)D解析:(1)当气体体积不变时,温度降低,分子热运动程度降低,可知分子与容器碰撞的次数减少,故压强变小。(2)温度降低,水银柱液面会上升。温度降低,内能降低,液面升高,外界对气体做正功,气体放热,根据-ΔU=W-Q,则Q=W+ΔU。(3)由热力学第二定律可知,传热具有方向性,热量自发地从高温物体传到低温物体,但可以在外界的影响下使得热量从低温物体传到高温物体,外界的影响引起了其他变化,选项D正确。16.答案:(1)AD　(2)50　10　(3)2.73 g解析:(1)温度升高时,由于气压等于外界大气压,压强不变,故瓶内气体体积增大,选项A正确。温度升高时,瓶内气体分子的热运动的平均动能增大,但不是每个分子的动能均增大,选项B错误。气体压强是分子对容器壁的频繁碰撞产生的;温度升高,分子热运动的平均动能增加,而压强不变,根据压强微观意义可知瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少,选项C错误。温度不太低,压强不太大时,实际气体均可视为理想气体,选项D正确。(2)由状态a到状态b的过程中,气体对外做的功为W=p·ΔV=1.0×105×(2.5×10-3-2×10-3) J=50 J若此过程中气体吸收热量60 J,根据热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-50 J+60 J=10 J可知气体的内能增加了10 J。(3)瓶内空气体积为V1=2.24 L,温度为T1=(17+273) K=290 K,转化为标准状态,有V1T1=V2T0,解得V2=V1T0T1=2.24×273290 L=2.11 L,物质的量为n=2.1122.4 mol=0.094 mol,故瓶内空气的质量为m=nM=0.094×29 g=2.73 g。17.解：(1)根据题意可知,气体体积不变,气体为等容变化,根据查理定律可得p0T0=pT解得p=1.5×105 Pa。(2)根据热力学第一定律有ΔU=W+Q由于气体的体积不变,所以W=0所以ΔU=8.0×103 J。18.解：(1)A状态气体压强为pA=p0+mgS由B变化到C,由等容变化得pBTB=pCTC又pA=pB联立得pC=1.5×105 Pa。(2)气体从A到B过程中对外做功为W=pA(VB-VA)从A到C的过程,根据热力学第一定律得ΔU=Q-W联立得ΔU=7.5×103 J即此过程中内能增加7.5×103 J。19.解：(1)设压缩后气体的压强为p,l0=22 cm,l=2 cm,V0=l0S,V=lS,缓慢压缩,气体温度不变,由玻意耳定律得p0V0=pV解得p=1.1×106 Pa。(2)大气压力对活塞做功W1=p0S(l0-l)=2 J人对活塞做功W2=100 J由热力学第一定律得ΔU=W1+W2+Q由于Q=-20 J解得ΔU=82 J。20.解：(1)设大气压强为p0,汽缸的横截面积为S,活塞A没有放物体前,上面气体的压强为p1,下面气体的压强为p2;在活塞A上放物体后,上面气体的压强为p1',高度为h1,下面气体的压强为p2',高度为h2。对活塞A有p1=p0,p1'=p0+m0gS对活塞B有p2=p1+mgS,p2'=p1'+mgS又p2=2p1求得p0S=mg根据玻意耳定律,对上面气体有p1hS=p1'h1S对下面气体有p2hS=p2'h2S又Δh+h1+h2=2h联立m0=0.5m及以上各式,解得Δh=815h。(2)活塞在汽缸内移动的过程中,气体温度不变,内能不变,则ΔU=0由于体积减小,外界对气体做功,则W>0根据热力学第一定律ΔU=W+Q得Q