【步步高】(新课标)高中物理 模块综合检测(二)新人教版选修3-3

10.1-10.2 功和内能热和内能每课一练1（人教版选修3-3）题组一功和内能1．金属制成的汽缸中装有柴油和空气的混合物，有可能使柴油达到燃点的过程是()A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞答案 A解析要使汽缸中的柴油达到燃点，即要让封闭气体温度升高，内能增加，故要对气体做功，向里推活塞，若动作缓慢，由于有热传递达不到理想温度，故要迅速向里推活塞，选项A正确．2．一个铁块沿斜面匀速下滑，关于铁块的机械能和内能的变化(忽略热传递)，下列判断中正确的是()A．铁块的机械能和内能都不变B．铁块的机械能减小，内能不变C．铁块的机械能增大，内能增大D．铁块的机械能减小，内能增大答案 D解析铁块沿斜面匀速下滑时，动能不变，势能减小，所以铁块的机械能一定减小．铁块沿斜面匀速滑下，说明此斜面一定是不光滑的，铁块下滑时克服摩擦力做功，铁块损失的机械能转化为铁块和斜面的内能，因此铁块的温度会略有升高，内能增大．图13.如图1所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明()A．做功可以增加物体的热量B．做功一定可以升高物体的温度C．做功可以改变物体的内能D．做功一定可以增加物体的内能答案 C解析迅速向下压活塞，实际上是对玻璃气筒内的气体做功，由于是迅速向下压筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程(即Q＝0)．乙醚达到燃点而燃烧表明气体温度升高，内能增大，这说明做功可以改变物体的内能．4．如图2所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图2A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．题组二热和内能5．下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的()A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C．陨石在大气层中下落，温度升高D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高答案BD解析A选项是电流做功改变内能，C选项是摩擦力做功改变内能，只有B、D选项是通过热传递的方式改变物体内能的，故选B、D.6．关于热传递，下列说法正确的是()A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体B．两个物体之间发生热传递的条件是它们之间有温度差C．在热传递中，热量一定从内能多的物体传向内能少的物体D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递答案BD解析热量的概念只有在涉及能量的传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，故A错；物体间发生热传递的必要条件是存在温度差，故B对；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C错，D对．故正确答案为B、D.7．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则()A．从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C．达到热平衡时，铜块的温度T＝T1＋T22D．达到热平衡时，两者的温度相等答案AD解析一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止．而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A、D正确，选项B错误．设c铁、c铜分别为铁、铜的比热容，根据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝c铜T1＋c铁T2c铜＋c铁，由此可知选项C错误．题组三内能与相关概念的辨析8．关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．温度相同的同种气体它们的内能一定相等B．体积相同的同种气体它们的内能一定相等C．机械能越大的物体内能也越大D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系答案 D解析决定内能的因素有温度、体积及物质的量，D正确，A、B错误；内能与机械能无直接关系，C错误．9．关于物体的内能，下列说法正确的是()A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能B．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体的内能增加C．阳光照射衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能答案AC10．下列说法中正确的是()A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变答案BC解析内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物体机械能为零，但内能永不为零，A错误，B正确；绝热容器停止运动，内部气体的机械能转化为内能，温度升高，C正确，D错误．。

第4节温度和温标1．由大量分子组成的____________叫热力学系统，描述热力学系统的状态参量有________、________、________等．无外界影响下，________________________时，系统处于平衡态．2．当两个相互接触的热力学系统的参量____________时，这两个系统就达到____________；当两个系统在接触时，若它们的________________________，则这两个系统处于热平衡；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定______________；一切互为热平衡的系统都具有相同的________．3．热力学温标表示的温度叫做________________．它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号____表示，单位是__________，简称开，符号为K.摄氏温度t与热力学温度T的关系是：T＝t＋________K.4．甲、乙两物体接触时，甲向乙传递热量的原因是()A．甲的质量比乙大B．甲的比热容比乙大C．甲的热量比乙大D．甲的温度比乙高5．下列说法正确的是()A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理6．某同学取出一支示数为39.6℃的体温计，没有将水银甩回玻璃泡而直接测量自已的体温，若他的实际体温是36.6℃，则测出来的体温是()A．36.6℃B．39.6℃C．3℃D．76.2℃【概念规律练】知识点一平衡态1．描述系统的各状态参量中温度不断发生变化，就说系统处于非平衡态，对吗？2．下列状态中处于热平衡态的是()A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间B．冰水混合物处于0℃环境中C．突然被压缩的气体D．开空调2分钟内教室内的气体知识点二热平衡3．有关热平衡的说法正确的是()A．如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态B．热平衡定律只能研究三个系统的问题C．如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态D．两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小差别4．关于热平衡，下列说法中正确的是()A．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值B．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡C．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态知识点三热力学温标与摄氏温标5．关于热力学温标的正确说法是()A．热力学温标是一种更为科学的温标B．热力学温标的零度为－273.15℃，叫绝对零度C．气体温度趋近于绝对零度时其体积为零D．在绝对零度附近气体已液化，所以它的压强不会为零6．关于热力学温度，下列说法中正确的是()A．－33℃＝240KB．温度变化1℃，也就是温度变化1KC．摄氏温度与热力学温度都可能取负值D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273K＋t【方法技巧练】热力学温标与摄氏温标关系的判定方法7．关于热力学温度和摄氏温度，以下说法不正确的是()A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位B．温度升高了1℃就是升高了273.15KC．1℃就是273.15KD．0℃的摄氏温度可用热力学温度粗略地表示为273K8．关于热力学温标和摄氏温标，下列说法正确的是()A．热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等B．热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃C．热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃D．某物体摄氏温度为10℃，即热力学温度为10K1．关于温度的物理意义，下列说法中正确的是()A．温度是物体冷热程度的客观反映B．人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个物体的温度很低C．热量会自发地从含热量多的物体传向含热量少的物体D．热量会自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体2．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是() A．用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中提出，读出示数B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水中，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数3.图1温度计是生活、生产中常用的测量装置．如图1所示为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体．当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化．已知A、D间的测量范围为20℃～80℃，A、D间刻度均匀分布．由图可知，A、D及有色水柱下端所示温度分别为()A．20℃、80℃、64℃B．20℃、80℃、68℃C．80℃、20℃、32℃D．80℃、20℃、34℃4.图2小丽测量烧杯中热水的温度时，将热水倒入另一烧杯中很少一部分，然后如图2中那样去测量和读数，她这样做被小宁发现了，小宁指出她的错误如下，你认为小宁找得对的是() A．不应倒入另一烧杯中，这会使温度降低B．水倒得太少，温度计的玻璃泡不能完全浸没C．读数时，视线应该与刻度线相平，而不应斜视D．应该将温度计取出读数，而不应该放在水里读5．实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80℃.下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数，其中正确的是()A．41℃、60℃B．21℃、40℃C．35℃、56℃D．35℃、36℃6．气体的温度升高了30℃，则在热力学温标中，气体温度升高了()7.水银温度计的制造原理是____________________，测温度时水银柱的高度与温度是_______关系．8．达到热平衡的两个物体，其“共同性质”是____________．9．1kg100℃的沸水和10kg100℃的水蒸气温度________(填“相同”或“不同”)，二者接触____(填“有”或“无”)热交换．10．2008年春节前夕，我国南方遭遇了几十年一遇的特大雪灾，很多地方交通阻断，电力遭到严重破坏，大雪中，电力工人冒着严寒抢修电路，某工人在扛铁棒和木头时，感觉到铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于是这位工人得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？11．家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度，摄氏温度是把冰点的温度定为0℃，水沸点的温度定为100℃，两温度之间分为100等份，每一份为1℃；而华氏温度把冰点定为，把水的沸点定为，中间分为180等分，每一等份为．(1)1℃等于多少？(2)人的正常体温若取37℃，为多少华氏度？第4节温度和温标课前预习练1．研究对象体积压强温度系统内各状态参量稳定2．不再变化热平衡状态参量不发生变化处于热平衡温度3．热力学温度T开尔文273.154．D[热传递发生的原因是两物体的温度不同，本质是热量从高温物体传到低温物体，故D项正确．]5．BCD[热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确．]6．B课堂探究练1．正确[在系统的各状态参量都不再变化时，系统处于平衡态，当存在任一状态参量变化时，系统都处于非平衡态，故上述说法正确．]方法总结正确理解系统处于平衡态的条件是：温度、压强、体积都达到稳定状态．2．AB[系统处于热平衡态时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在0℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，是平衡状态，故A、B对；突然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不是平衡状态，C错；开空调2分钟内教室内的气体温度、体积均要变化，故其不是平衡状态，D错．]方法总结本题易错选D项，原因是不能正确理解平衡态的定义，必须是一段时间后，气体的温度、压强变得一样，显然2分钟太短，以后解决此类问题要注意必须达到系统所有性质都不随时间变化，才达到了平衡状态．3．C[如果两个系统彼此接触而状态参量不再变化，此时我们说两个系统达到热平衡，A 错误，C正确；热平衡定律可以研究多个系统，B错误；两个系统处于热平衡时，它们的温度相同，D错误．]4．ACD[两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，所以A、C、D对，B错．]方法总结互为热平衡的系统都具有相同的温度，热平衡定律是解决热平衡问题的依据．5．ABD[热力学温标在科学计算中特别体现在热力学方程中，使方程更简单，更科学，故A对；B是热力学温标的常识，正确；气体趋近于绝对零度时，已液化，但有体积，故其压强不为零，C错，D对．]方法总结热力学温标中的绝对零度是低温极限，在接近0K时，所有物体都被液化或凝固．6．AB[本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系．T＝273 K＋t，由此可知：－33℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为273 K＋2t，温度变化t，故D错；对于摄氏温度，可取负值的范围为0～－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错．]方法总结(1)熟练应用T＝t＋273K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础．(2)就一个分度来说，1℃和1K相等，即ΔT＝Δt.(3)对于同一个温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同．7．BC[热力学温度的单位K是国际单位制的七个基本单位之一，A项正确；热力学温度和摄氏温度表示的温度的变化量是相等的，B项错；1℃＝274.15 K，C项错；0℃的摄氏温度可用热力学温度粗略地表示为273 K，D项正确；故选B、C.]8．AC[热力学温标和摄氏温标尽管是不同标准下的计数方式，但仅是起点不同，热力学温标中变化1 K与摄氏温标中变化1℃是相同的，故A、C对，B错；摄氏温度为10℃的物体，热力学温度为283 K，D错．]方法点拨热力学温度T与摄氏温度t的关系式为T＝t＋273.15K，热力学温标中变化1K，摄氏温标就变化1℃，即ΔT＝Δt.方法总结热力学温标和摄氏温标是温度的两种不同的表示方法，对同一温度来说，用不同的温标表示数值不同，这是因为它们零值的选取不同，但两种温标表示的温差一定相同．课后巩固练1．AD[温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A 正确，B错误；热传递的方向是热量自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体含有热量，C错误，D正确．]2．C[要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡态下的温度，所以A 的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也破坏了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了．] 3．C[由热胀冷缩原理可知A点为80°C，D点为20°C，由题意可知，每小格表示4°C，则有色水柱下端表示32°C.]4．ABC[题中将少量水倒入另一烧杯，测量有两处错误：其一，少量水不能浸没温度计玻璃泡，达到热平衡时测量的不是水的温度；其二，少量水倒入另一烧杯，这少量水与另一烧杯又达到一个热平衡，温度已改变，再用温度计测量时，测出的是这个热平衡状态的温度，而不是待测水的温度了．题中C 选项读数小宁找得对，但是小宁在D 选项中要把温度计取出来读数就不对了．当把温度计取出来时，在空气中它与空气间存在温度差，有热交换，会破坏原来的热平衡，示数变化．]5．C [此温度计每一刻度表示的实际温度为10080－20℃＝53℃，当它的示数为41℃时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×53℃＝35℃；同理，当实际温度为60℃时，此温度计应从20开始上升格数6053＝36(格)，它的示数应为36＋20＝56℃，所以C 正确．]6．A7．水银的热胀冷缩 线性 8．温度相同 9．相同 无解析 二个系统温度相同，故接触时处于热平衡，无热交换． 10．见解析解析 不对．由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡，故它们的温度是一样的．之所以感觉到铁棒特别凉，是因为这位工人在单位时间内传递给铁棒的热量比较多的缘故，所以他的结论不对． 11．解析 (1)1℃＝100＝＋＝。

期末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是()A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C．知道某物质的摩尔质量和密度就可求出阿伏加德罗常数D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同2．分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法中正确的是()A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D．分子间的吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小3．缝衣针能静止于水面上，是因为()A．针的重力可忽略B．针的重力与浮力平衡C．针的重力与表面张力平衡D．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对针产生一个向上的支持力4．下更说法错误的是()A．同一种物质能够生成几种不同的晶体B．同种物质晶体的形状可以不相同C．晶体在各方向上的物理性质是相同的D．晶体在一定条件下可转化成非晶体5．对一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积是所有气体分子的体积之和B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少图16．如图1所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)．将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是()A．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体压强一定减小B．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小C．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则需加一定的力，说明气体分子间有引力7.图2一定质量的理想气体自状态A经状态B变化到状态C，这一过程在V—T图中表示如图2所示，则下述结论错误的是()A．在过程AB中，气体压强不断变大B．在过程BC中，气体密度不断变大C．在过程AB中，气体对外界做功D．在过程BC中，外界对气体做功8．下列说法中正确的是()A．任何物体的内能都是组成该物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行9．使一些小水银滴迅速合成一个较大的水银滴时，水银的温度将()A．升高B．降低C．不变D．无法判断10.图3图3中活塞将汽缸分成两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且汽缸不漏气，以U甲、U乙表示两气体的内能，则在用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．U甲不变，U乙不变B．U甲减小，U乙增大C．U甲与U乙总量不变D．U甲与U乙总量增加二、填空题(本题共2小题，共18分)11．(9分)用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒的体积为V＝0.1×10－9 m3，碳的密度是ρ＝2.25×103 kg/m3，摩尔质量为M＝12 g/mol，阿伏加德罗常数为NA ＝6.0×1023 mol－1，则小炭粒所含分子数为________个(保留1位有效数字)．由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动．12．(9分)如图4所示是医院里给病人输液的示意图，假设药液瓶挂在高处的位置不变，则在输液过程中a、b两处气体的压强的变化是：a处气体的压强________，b处气体的压强________，药液进入人体的速度________．(填“变小”“变大”或“不变”)图4三、计算题(本题共4小题，共42分)13．(8分)已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol.阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)14.图5(10分)如图5所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p－V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J．求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？15.(10分)图6如图6所示，一个高为H的导热汽缸，原来开口，将其开口向上竖直放置．在气温为27℃、气压为760 mmHg、相对湿度为75%时，用一质量可不计的光滑活塞将开口端封闭．求将活塞下压多大距离时，将开始有水珠出现？16．(14分)图7如图7所示，圆筒固定不动，内壁光滑，横截面积为S，轻质活塞系于劲度系数为k的轻质弹簧下端，弹簧上端固定，开始时在活塞下的空气柱高为h0，温度为T0，压强与外界大气压强p0相同，若使气柱的温度缓慢增加，使：(1)压强增大一倍；(2)体积增大一倍时，问气柱的温度T各为多少？(设气体为理想气体，活塞移动的距离不超过弹簧的弹性限度)期末检测1．D [布朗运动是悬浮在液体中的颗粒的运动，是液体分子的无规则运动的反映，但不是颗粒的分子运动的反映，A 错．根据热力学第二定律可知机械能可以全部转化为内能，但是内能不可以全部转化为机械能，而不引起其他变化，B 错．知道物质的摩尔质量和密度可以求出摩尔体积，但不可求出阿伏加德罗常数，C 错．内能不同的物体温度可能相同，分子平均动能可能相同，D 对．]2．C [物体分子之间同时存在分子斥力和引力，这两个力都随着分子间距的增大而减小，因此选项C 对、D 错．固体分子在一般情况下分子引力与斥力平衡，选项A 错．气体充满容器是由于气体分子热运动造成的，选项B 错．] 3．D 4.C5．BC [气体体积是气体分子和分子间空隙体积之和，A 错；温度是气体分子热运动剧烈程度的标志，B 对．C 选项为气体压强的微观解释，C 对；气体分子间分子力为引力，膨胀时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增加，D 错．] 6．B7．C [过程AB 为等容过程，有pT ＝C ，当T 升高时，p 增大，故A 说法正确．过程BC 为等温过程，有pV ＝C ，当V 减小时，ρ＝mV ，故ρ增大，B 说法正确．AB 过程为等容过程，和外界不存在做功关系，故C 说法错误．BC 过程体积减小，故外界对气体做功，D 说法正确．]8．C [物体的内能是指所有分子运动的动能和分子势能之和，A 错；B 选项违背了热力学第二定律，B 错；自然界中，满足能量守恒定律的过程并不是都能自发地进行，而是有方向性的，D 错；由热力学第一定律可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，但方式是不同的，做功是其它形式能与内能的转化，而热传递是内能的转移．]9．A [因为表面层里分子要比液体内部稀疏些，所以表面层分子势能较液体内部大一些．小水银滴合并成较大的水银滴时表面积减小，表面层的分子数随之减小；可见合并过程中有些分子从表面层进入液体内部，导致水银的分子势能减小；因总的内能不变，故水银分子的平均动能增大，水银的温度升高，选项A 正确．]10．BD [用力缓慢地将拉杆向外拉的过程中，由于各部分均绝热，所以由甲气体体积增加，乙气体体积减小可得：U 甲减小，U 乙增大，A 错误，B 正确；又因为整个过程是外界对气体做正功，所以气体的总内能应增加，所以C 错，D 对．] 11．12.5×1010 不是解析 长度放大600倍的显微镜可以把小颗粒的体积放大n ＝6003＝2.16×108倍，故小颗粒的实际体积为V0＝V n ，小颗粒的质量为m ＝ρV0,1 mol 小颗粒中含有的分子数为NA ，由以上各式可得N ＝NAρVnM ，代入数据得：N ＝5×1010个．可见每一个小碳粒都含有大量的分子，由此可知，布朗运动不是分子的运动． 12．变大 不变 不变解析 选A 管下端液面为研究对象，在大气压强p0(向上)、液柱h1的压强ρgh1(向下)和液柱h1上方液面处压强pa(向下)作用下平衡．因为p0＝pa ＋ρgh1，则有pa ＝p0－ρgh1，因为输液过程中h1不断减小，所以pa 不断增大．再对b 处气体上方液面进行受力分析，B 管中与A 管最低液面在同一水平面处的压强也为p0，则有pb ＝p0＋ρgh2，因为在输液过程中p0，h2不变，所以pb 不变，则药液进入人体的速度也不变． 13．1×10－4(9×10－5～2×10－4都对)解析 设气体体积为V0，液体体积为V1 气体分子数n ＝ρV0Mmol NA ，V1＝n πd36(或V1＝nd3) 则V1V0＝ρ6Mmol πd3NA(或V1V0＝ρMmold3NA) 解得V1V0＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都对)14．(1)251 J (2)放热 293 J解析 (1)沿a→c→b 过程，ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335) J ＝209 J 沿a→d→b 过程，ΔU ＝W′＋Q′Q′＝ΔU －W′＝[209－(－42)] J ＝251 J 即有251 J 的热量传入系统． (2)由a→b ，ΔU ＝209 J ；由b→a ，ΔU′＝－ΔU ＝－209 J 根据热力学第一定律有 ΔU′＝W″＋Q″＝84 J ＋Q″ Q″＝(－209－84) J ＝－293 J负号说明系统放出热量，热量传递为293 J. 15.H 4解析 对水蒸气研究：①⎩⎪⎨⎪⎧ p1＝75%ps ，V1＝V. ②⎩⎪⎨⎪⎧p2＝ps ，V2＝？由p1V1＝p2V2得V2＝p1V1p2＝75%·ps·V ps ＝0.75V ，所以下压距离h ＝H4时开始有水珠出现．16．(1)2T0＋2p0S kh0T0 (2)2T0＋2kh0p0ST0解析 (1)以未升温时气体的状态为初状态，则p1＝p0，T1＝T0，V1＝h0S.压强增大一倍时气体的状态为末状态，则p2＝2p0，V2＝(h0＋l)S ＝(h0＋p0Sk )S.由状态方程，得p0h0ST0＝＋p0S k T2，所以T2＝2T0＋2p0Skh0T0.(2)当体积增大一倍时，由于体积增大，则弹簧被压缩而使气体的压强增大，其初、末状态的状态参量分别为：p1＝p0，T1＝T0，V1＝h0S ， p3＝p0＋kh0S，V3＝2h0S.由状态方程，得p0h0ST0＝＋kh0S T3，所以T3＝2T0＋2kh0p0S T0.。

10.4 热力学第二定律[学习目标定位]1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因.2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题．1．气体膨胀对外界做功．2．不同物质能够彼此进入对方的现象叫扩散．3．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．一、自然过程的方向性凡是实际的过程，只要涉及热现象，如物体间的传热、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性．这些过程可以自发地朝某个方向进行，例如热由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行．这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．二、热力学第二定律的克劳修斯表述德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．三、热力学第二定律的开尔文表述1．热机(1)热机工作的两个阶段第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．(2)热机的效率：热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值，用公式表示为η＝W Q.2．开尔文表述：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．3．热力学第二定律的其他表述(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的.一、热力学第二定律[问题设计]两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这一过程可逆吗？答案不可逆[要点提炼]1．两种常见表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(阐述的是热传递的方向性)(2)开尔文表述：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．(阐述的是机械能与内能转化的方向性)2．热力学第二定律的理解(1)克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的．(2)开尔文表述中的“单一热库”指温度恒定且均匀的热库．“不产生其他影响”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物质实质揭示了热变功过程是不可逆的．(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的方向性．进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．[延伸思考]热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．二、两个热力学定律的比较与应用[问题设计]地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？答案这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功．[要点提炼]1．两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)．2．两类永动机的比较：第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)．第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)．3．第一类永动机和第二类永动机都不可能制成第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象有关的宏观过程具有方向性的自然规律．一、热力学第二定律的基本考查例1关于热力学第二定律，下列说法正确的是()A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D．热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义解析热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的．它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．答案 B例2如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()图1A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对解析由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生．答案 C二、热力学第一定律和热力学第二定律例3关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确．答案 B例4第二类永动机不可能制成是因为()A．违背了能量守恒定律B．违背了热力学第二定律C．机械能不能全部转变为内能D．内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响答案BD1．(热力学第二定律)下列说法中正确的是()A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发，这也就说明了这些过程中的一些，其逆过程在某些条件下是可以发生的，但也有的是不可能发生的．2．(热力学第二定律)热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定是否具有方向性答案 A解析自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．3．(热力学定律的应用)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了0.5×105 J答案 D4．(热力学定律的应用)下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等效的答案ACD解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故选项A正确，选项B错误；热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D正确．。

物理步步高分层训练与测评答案选修3_3本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试时间90分钟.第I卷（选释题共40分）一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈C.气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的D.当气体膨胀时，气体分子的势能减小，因而气体的内能一定减少[答案]BC[解析]气体分子间空隙较大，不能忽略，选项A错误；气体膨胀时，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增加，并且改变内能有两种方式，气体膨胀，对外做功，但该过程吸、放热情况不知，内能不一定减少，故选项D错误2.(2011深圳模拟)下列叙述中，正确的是( )A.物体温度越高，每个分子的动能也越大B.布朗运动就是液体分子的运动C.一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变D.热量不可能从低温物体传递给高温物体[答案]C[解析]温度高低反映了分子平均动能的大小，选项A错误；布朗运动是微小颗粒在液体分子撞击下做的无规则运动，而不是液体分子的运动，选项B错误；物体内能改变方式有做功和热传递两种，吸收热量的同时对外做功，其内能可能不变，选项C正确：由热力学第二定律可知，在不引起其他变化的前提下，热量不可能从低温物体传递给高温物体，选项D错误。

3.以下说法中正确的是( )A.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B.在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C.布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动D.水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系[答案】BD[解析]一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项A错误；布朗运动是在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，选项C错误，4.下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是( )A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小[答案]C[解析]当分子力表现为引力时，说明分子间距离大于平衡距离，随着分子间距离的增大分子力先增大后减小，但分子力一直做负功，分子势能增大，A、B错误；当分子力表现为斥力时，说明分子间距离小于平衡距离，随着分子间距离的减小分子力增大，且分子力一直做负功，分子势能增大，只有C正确.5.(2011西安模拟)一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是( )A.温度升高后，气体分子的平均速率变大B.温度升高后，气体分子的平均动能变大C.温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大D.温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了[答案]ABC[解析]温度升高后，气体分子的平均速率、平均动能变大，撞击器壁的平均撞击力增大，压强增大，A、B、C对；分子总数目不变，体积不变，则单位体积内的分子数不变，D错.6.(2011·抚顺模拟)下列说法中正确的是( )A.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点D.当两分子间距离大于平衡位置的间距。

章末检测卷(七)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．以下说法正确的是()A．一般分子直径的数量级为10－10 mB．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在分子引力和分子斥力D．扩散现象说明分子做无规则运动答案ACD解析由分子动理论可知选项C、D正确；一般分子直径的数量级为10－10 m，选项A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，但布朗运动间接反映了液体或气体分子在永不停息地做无规则运动，B选项错误．故正确答案为A、C、D.2．关于布朗运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映C．随着时间的推移，布朗运动逐渐变慢，最终停止D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动答案 B解析布朗运动是宏观粒子的运动，其运动规律同样遵循牛顿运动定律，选项A错误；布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，选项B正确；布朗运动永不停息，选项C错误；热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，选项D错误．3．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧排放的烟尘是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是()A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．PM2.5的运动轨迹是由气流的运动决定的D．PM2.5必然有内能答案 D解析PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C错误；PM2.5内部的热运动不可能停止，故PM2.5必然有内能，D正确．4．雨滴下落，温度逐渐升高，在这个过程中，下列说法中正确的是()A．雨滴内分子的势能都在减小，动能在增大B．雨滴内每个分子的动能都在不断增大C．雨滴内水分子的平均动能不断增大D．雨滴内水分子的势能在不断增大答案 C解析根据题目只可以确定分子的平均动能在增大．5．关于机械能和内能，下列说法中正确的是()A．机械能大的物体，其内能一定很大B．物体的机械能损失时，内能却可以增加C．物体的内能损失时，机械能必然减少D．物体的内能可以为0，机械能不可以为0答案 B解析内能和机械能是两种不同形式的能量，两者无必然联系．只有在系统的能量转化只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故选项A、C错误，B正确；因为物体的分子总在不停地做无规则运动，故内能不可能为0，选项D错误．6．下列说法正确的是()A．温度计测温的原理是热平衡定律B．温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数C．温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统热平衡时，这一示数也是被测系统的温度D．温度计读出的示数总是被测系统的温度，无论是否达到热平衡答案AC解析温度计能测出被测物体的温度的原理就是热平衡定律，即温度计与被测物体达到热平衡时温度相同，其示数也就是被测物体的温度，故A、C正确，D错误．温度计与被测系统的温度不相同时，仍有示数，B错．7．当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是()A．两种气体的分子平均动能相等B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体分子热运动的平均速率相等答案AB解析因为温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确．因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek ＝m v22可得，分子质量大的平均速率小，故选项B正确，D错误．虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，故选项C错误．8．N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B．2 g氢气所含原子数目为N AC．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N AD．17 g氨气所含质子数目为10N A答案 D解析由于构成单质分子的原子数目不一定相同，所以同温同压下相同体积气体单质所含原子数目不一定相同，A错.2 g氢气所含原子数目为2NA，B错．在常温常压下，11.2 L氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C错.17 g 氨气即1 mol氨气，其所含质子数为(7＋3) mol，即10NA，D对．9．两个分子从靠得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上．这一过程中，关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是()A．分子间的引力和斥力都在增大B．分子间的斥力在减小，引力在增大C．分子间的相互作用力的合力在逐渐减小D．分子间的相互作用力的合力，先减小后增大，再减小到零答案 D解析由分子力随距离的变化关系得，分子距离由靠得不能再靠近变化到大于分子直径10倍以上时，引力和斥力都在减小，故A、B错．相互作用的合力的变化如图所示，应为先减小再增大，再减小到零，C错，D 对．图110.甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图1中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加答案BC解析乙分子从a到b再到c的过程中，分子间的作用力一直表现为引力(F<0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，此时分子的动能最大、分子势能最小；乙分子再从c到d的过程中，分子力表现为斥力，由于分子力的作用会使乙分子做减速运动，直至速度减为零，该过程分子力做负功、分子势能增加、分子动能减少．二、实验题(本题共2小题，共16分)11．(4分)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若用直径为0.5 m的浅圆盘盛水，让油酸在水面上形成单分子薄膜，那么油酸滴的体积不能大于____________ m3(保留一位有效数字)．答案2×10－11解析由于油酸膜面积最大为圆盘面积，则油酸的最大体积为V＝πR2d＝3.14×(0.52)2×10－10m3≈2×10－11 m3.12．(12分)在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：①取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm 的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．(1)这种估测方法是将每个分子视为________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________．(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为__________m 3，油膜面积为__________m 2，求得的油膜分子直径为____________m ．(结果全部取2位有效数字)答案 (1)球形 单分子油膜 直径(2)4.0×10－12 8.1×10－3 4.9×10－10解析 (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V ＝1100×0.1250mL ＝4.0×10－6 mL ＝4.0×10－12 m 3 形成油膜的面积S ＝1.0×(67＋14) cm 2＝8.1×10－3 m 2油酸分子的直径d ＝V S≈4.9×10－10 m. 三、计算题(本题共4小题，44分)13．(8分)设想将1 g 水均匀分布在地球表面上．估算1 cm 2的表面上有多少个水分子．(已知1 mol 水的质量为18 g ，地球的表面积约为5×1014 m 2，结果保留一位有效数字)答案 7×103个解析 1 g 水的分子数N ＝m M N A,1 cm 2的分子数N ′＝N S S 地≈7×103个 14．(10分)已知汞的摩尔质量为M ＝200.5 g /mol ，密度为ρ＝13.6×103 kg/m 3，求一个汞原子的质量和体积分别是多少？(结果保留两位有效数字)答案 3.3×10－22 g 2.4×10－29 m 3解析 由原子质量＝摩尔质量阿伏加德罗常数得： m ＝200.56.02×1023 g ≈3.3×10－22 g 由原子体积＝摩尔体积阿伏加德罗常数得： V ＝200.5×10－313.6×103×6.02×1023 m 3≈2.4×10－29 m 3.图215. (12分)将甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲、乙分子间作用力与距离间的关系图象如图2所示．若质量为m＝1×10－26kg的乙分子从r3(无穷远)处以v＝100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大？答案5×10－23 J解析在乙分子靠近甲分子的过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大．动能和势能之和不变．当速度为零时，分子势能最大．E pm＝ΔE k减＝12m v2＝12×1×10－26×1002 J＝5×10－23 J16．(14分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6×1023 mol－1.试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离．(结果保留1位有效数字)答案(1)3×1024个(2)3×10－9 m解析(1)设N2的物质的量为n，则n＝ρV M ，氮气的分子总数N＝ρVM N A，代入数据得N＝3×1024个．(2)每个分子所占的空间为V0＝V N ，设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝3V＝3VN，代入数据得a≈3×10－9 m.。

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-3综合测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题洪10小题,每小题4.0分，共40分）1.下列各现象中解释正确的是（）A •用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有间隙B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸，这是食盐分子的扩散现象C.把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，这是两种金属分别做布朗运动的结果D .把碳素墨水滴入清水中，稀释后，借助显微镜能够观察到布朗运动现象，这是由碳分子的无规则运动引起的2.—定质量的理想气体，经历一膨胀过程，此过程可以用图中的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为（）A . T B=T A=T CB.T A>T B>T CC.T B>T A=T CD.T B<T A=T C3.某物质的密度为p摩尔质量为□，阿伏加德罗常数为N A,则单位体积中所含分子个数为（）4•关于物体的内能，下列说法中正确的是（）A .机械能可以为零，但内能永远不为零B .温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高，物体的内能越大D . 0 C的冰的内能与等质量的0 C的水的内能相等5•关于熔化及熔化热，下列说法正确的是（）A .熔化热在数值上等于熔化单位质量晶体所需的能量B .熔化过程吸收的热量等于该物质凝固过程放出的热量C.熔化时，物质的分子动能一定保持不变D .熔化时，物质的分子势能一定保持不变6•如图所示，D^A T B T C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（）A.D T A是一个等温过程B. A T B是一个等温过程C. A与B的状态参量相同D . B T C体积减小，压强减小，温度不变7•在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是因为（）A .两物体没有接触B .两物体的温度相同C.真空容器不能发生热对流D .两物体具有相同的内能8•温度为27 C的一定质量的气体保持压强不变，把体积减为原来的一半时，其温度变为（）A.127 KB.150 KC.13. 5 CD . 23. 5 C9.下列说法中正确的是（）A .当分子间引力大于斥力时，随着分子间距离的增大，分子间作用力的合力一定减小B .单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中C.液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性D .密闭容器中水的饱和汽压随温度和体积的变化而变化10.液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在（）A .液体不浸润固体的附着层B .表面张力较大的液体的附着层C.所有液体的附着层D .液体浸润固体的附着层二、多选题（共4小题,每小题5.0分，共20分）11.（多选）两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是（）A .分子间的引力和斥力都在减小B .分子间的斥力在减小，引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D .分子间相互作用的合力先减小后增大，再减小到零12.（多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是（）A .热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的B .热力学温度的零度等于—273.15 CC.热力学温度的零度是不可能达到的D .气体温度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零13.（多选）如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞.容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a,空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c,水面下方木块的高度为d.现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F,使活塞下降一小段距离（未碰及玻璃管和木块），下列说法中正确的是（）A . d和b者E不变B .只有b减小C.只有a减小D.a和c都减小14.（多选）关于液晶分子的排列，下列说法正确的是（）A .液晶分子在特定方向排列整齐B .液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化C.液晶分子的排列整齐而稳定D .液晶的物理性质稳定三、实验题洪1小题,每小题10.0分，共10分）15.在用油膜法估测分子的大小”实验中，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm，该油酸膜的面积是___________ m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4X10_6mL,则油酸分子的直径是_____________ m .（上述结果均保留1位有效数字）四、计算题（共3小题每小题10.0分，共30分）16.如图表示一个氯化钠（NaCI）晶体的晶胞，其形状是一个立方体，其空间结构是每个立方体的8个角上分别排有一个离子，钠离子和氯离子是交错排列的•图中以•表示钠离子，以O表示氯离子.若已知氯化钠的摩尔质量为M = 5. 85X10 2kg/mol，密度为p= 2 . 22 xi03kg/m3,试估算相邻最近的两个钠离子间的距离.17.如图所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S,在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为W，其内能增加了AU,已知照射到集热板上太阳光的能量的50%被箱内气体吸收，求：(1)这段时间内集热箱内的气体共吸收的热量;(2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率18.如图所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 C，求：(1)气体在状态B的温度TB；⑵气体从A T C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.答案解析1.【答案】B【解析】手捏面包，面包体积变小，是说明面包颗粒之间有间隙，而不是分子间有间隙，故 A错.B 、C 都是扩散现象.D 中做布朗运动的是碳颗粒（即多个碳分子的集结体）而不是碳分子3. 【答案】D4. 【答案】A【解析】机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在 永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零， A 项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关， B 、C 、D 三项错误，故选 A .5. 【答案】A【解析】只有晶体熔化过程吸收的热量等于凝固过程放出的热量，并且温度保持不变，分子动能 不变.熔化吸热，对于晶体而言，只增加分子势能.对非晶体上述关系都不成立.6. 【答案】A【解析】D T A 是一个等温过程，A 正确；A 、B 两状态温度不同，A T B 是一个等容过程（体积不变）, B 、C 错误；B T C 是一个等温过程，V 增大，p 减小，D 错误.7. 【答案】B【解析】发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触及周围的环境（是否真空）2.【答案】C【解析】由题图中各状态的压强和体积的P A V A = p c V c <p B V B,因为； =C,可知 T A = T X T B .【解析】已知物质的摩尔质量为卩，密度为 P,则物质的摩尔体积为 U-，则单位体积中所含分子的无关，故选项B 正确，A 、C 、D 错误.8. 【答案】B9. 【答案】C【解析】 当分子间引力大于斥力时，分子间距离 r>r o ，分子间作用力表现为引力，因此随着分子 间距离的增大，分子间作用力可能先增大后减小，故A 错误；单晶硅中原子排列成空间点阵结构，但分子之间仍然存在间隙，其他物质分子能扩散到单晶硅中，故 B 错误；液晶是一种特殊的物质, 液晶像液体一样具有流动性，其光学性质具有各向异性，故 C 正确；水的饱和汽压仅与温度有关，与体积无关，故D 错误。

2025高考物理步步高同步练习选修3第三章热力学定律4热力学第二定律[学习目标] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.4.认识能量耗散，知道能源是有限的．一、热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．2．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(该表述阐述的是传热的方向性)3．热力学第二定律的开尔文表述：(1)热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．②热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q.(2)热力学第二定律的开尔文表述：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．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)4．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价(选填“等价”或“不等价”)的．二、能源是有限的1．能源：具有高品质的容易利用的储能物质．2．能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”．3．能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了，能源减少了．1．判断下列说法的正误．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．(√)(2)机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能．(×)(3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．(√)(4)只要对内燃机不断地改进，内燃机得到的内能可以全部转化为机械能．(×)(5)能量耗散会导致总能量减少，也会导致能量品质降低．(×)2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明传热过程具有________．冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这________(填“违反”或“不违反”)热力学第二定律．答案方向性不违反一、对热力学第二定律的理解导学探究1．传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能．2．如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？答案(1)不是(2)不能知识深化1．自然过程的方向性(1)热传导具有方向性两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．(2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．(3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空．2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义(1)“自发地”是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下层温度不同来发电．(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除．特别提醒(1)热力学第二定律的两种表述是等价的．(2)热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．例1下列过程中可能发生的是()A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开答案 C解析根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，故D项错误．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是()A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．如果没有摩擦漏气，热机效率可以达到100%答案 A解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，C选项错误；热机效率无法达到100%，D选项错误．1．一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过程不一定均能实现．2．热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件，就都是有可能的．例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响．二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较1．两定律的比较热力学第一定律热力学第二定律区别是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机联系两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础2.两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去)将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化)不可能制违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律成的原因例3对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是()A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J 热量，则它的内能增加20 J B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加，物体对外界做功，其内能一定减少C．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律D．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体答案 A解析根据热力学第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，不能制成是因为它违背了热力学第二定律，故C错误；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误．例4(2020·全国卷)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有____．(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内答案B C解析A项符合热力学第一、第二定律．冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律．C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律．三、能源与能量耗散导学探究1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能．2．如图所示是两幅宣传节约能源的图片．请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？答案能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量．知识深化能量与能源的区别1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少．2．能源是具有高品质的容易利用的储能物质．3．能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源．例5(2021·河北巨鹿中学高二期中)关于能量和能源，下列说法正确的是()A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质提升了答案 C解析根据能量守恒定律，能量是不能被创造的，选项A错误；在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，选项B错误；根据热力学第二定律可知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项C正确；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质降低了，选项D错误．考点一对热力学第二定律的理解1．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是()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．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性”D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性答案 C2．把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明() A．扩散现象没有方向B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性答案 B解析由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此，可以证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误．3．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法中正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律D．电冰箱的工作原理违背了热力学第一定律答案 B4．(2022·南通市高二开学考试)小华为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列4个设想方案，从理论上讲可行的是()A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响B．将屋顶盖上太阳能板，可用太阳能来解决照明和热水问题C．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝答案 B解析根据热力学第二定律知，在不产生其他影响时，内能不能全部转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响是不可能实现的，故A错误；利用太阳能最有前途的领域是通过太阳能电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，解决照明和热水问题，故B正确；绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故C错误；根据热力学第二定律可知，汽车尾气中各类有害气体不能自发分离，要在排气管上安装催化转化器，故D错误．5．(2021·盐城实验高中高二期中)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的答案 D解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确．考点二能源与能量耗散6．(2022·江苏省高二学业考试)关于能量和能源，下列说法中正确的是()A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源答案 D解析能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，但品质降低了，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源，选项D正确．7．(2021·江苏宜兴市张渚高级中学高二期中)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散使能量的总量减少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答案 D解析能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来，满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误，D正确．8.如图所示，汽缸内装有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，汽缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气．现将活塞与杆连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，所以此过程违反了热力学第二定律B．气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对答案 C解析此过程虽然是气体从单一热库吸热，全部用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故选C.9.如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是()A ．这一过程违反了热力学第二定律B ．这一过程违反了热力学第一定律C ．热水和冷水的温度将发生变化D ．这一过程违反了能量守恒定律答案 C解析 任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A 错误；吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B 错误；在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，热水一定会降温，冷水一定会升温，故C 正确；能量守恒定律是普适定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，电能也部分转化成冷水的内能，符合能量守恒定律，故D 错误．本章知识网络构建⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 内能⎩⎨⎧ 功与内能：在绝热情况下，功是内能变化的量度热与内能：只发生传热时，热量是内能变化的量度做功和传热在改变内能上是等价的热力学第一定律⎩⎨⎧ 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所 做的功的和表达式：ΔU ＝W ＋Q 能量守恒定律⎩⎨⎧ 能量守恒定律第一类永动机不能制成的原因：违背能量守恒定律热力学第二定律⎩⎪⎨⎪⎧ 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体开尔文表述：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 影响第二类永动机不能制成的原因：违背了热力学第二定律能源是有限的热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.(2021·江苏东台创新高级中学高二月考)为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作．给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷洒出来．若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体( )A ．内能不断减小B ．压强不断减小C ．外界对气体做功D ．气体对外放热答案 B解析 由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A 错误；随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B 正确；气体的体积增大，气体对外做功，而气体的内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，C 、D 错误．2．(2021·江苏南京市第十三中学高二期末)如图所示，一定质量理想气体的体积V 与温度T 关系图像，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C .则下列说法中正确的是( )A ．在A 、B 、C 三个状态中B 对应的压强最大B ．在A 、B 、C 三个状态中C 对应的压强最大C ．AB 过程中外界对气体做功，内能增加D ．BC 过程中气体吸收热量，内能不变答案 B解析 由题图图像知，状态C 的温度最高、体积最小，则由pV T＝C 知，状态C 对应的压强最大，A 错误，B 正确；AB 过程中，体积减小，外界对气体做功，温度不变，故内能不变，C 错误；BC 过程中，体积不变，外界对气体不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，D 错误．3．(2021·盐城市高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A 开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B 和C .两条虚线分别表示状态A 或C 的等温线．下列说法正确的是( )A ．气体在状态A 的内能最大B ．气体在状态C 的分子平均速率最大C ．AB 过程中，气体对外界做功，内能增加D ．BC 过程中，外界对气体做功，内能减小答案 C解析 由题图图像可知，气体在状态B 的温度最高，则气体在状态B 的内能最大，气体在状态B 的分子平均速率最大，选项A 、B 错误；AB 过程中，气体体积变大，气体对外界做功，温度升高，则内能增加，选项C 正确；BC 过程中，气体体积不变，则外界对气体不做功，气体温度降低，则内能减小，选项D 错误．4．(2021·南京市高二期末)一定质量的某种理想气体，从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图像如图所示. 已知气体处于状态A 时的温度为300 K ，则下列判断正确的是( )A ．气体处于状态C 时的温度是100 KB ．在A 、B 和C 三个状态中，状态B 的分子平均动能最大C ．从状态B 变化到状态C 过程中气体吸热D ．从状态A 变化到状态C 过程中气体内能先减小后增大答案 B解析 由题意可知T A ＝300 K ，由于A →B 的过程为等压变化，则由V A T A ＝V B T B，代入数据解得T B ＝900 K ，B →C 过程是等容变化，则由p B T B ＝p C T C，代入数据解得T C ＝300 K ，在A 、B 和C。

2025高考物理步步高同步练习选修3练透模块综合试卷模块综合试卷(满分：100分)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．(2022·江苏南通高二期末)下列关于近代物理学研究的说法，正确的是()A．普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子假说B．汤姆孙研究阴极射线，发现了电子并精确测定了电子的电荷量C．密立根通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型D．玛丽·居里最早发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线2．(2021·江苏盐城高二期末)对如图所示四幅图的有关说法中，不正确的是()A．图甲，分子间距离为r0时，分子势能最小B．图乙，估测油酸分子直径d时，可把油酸分子简化为球形处理C．图丙，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．图丁，猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功3．(2021·江苏无锡高二期末)有关下列四幅图片的说法不正确的是()A．图甲三种射线中的a射线为β射线(图中磁场方向为垂直纸面向里)B．图乙光电效应实验说明了光具有粒子性C．图丙电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．图丁α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内4．(2022·江苏如东县高二期末)人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是() A．空调风速越大，室内空气的分子平均动能也越大B．空调过滤器能够吸附肉眼看不见的PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．空调制热使得室内温度上升，则速度小的空气分子比例减小5．(2022·江苏南京市第一中学高二期中)“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制．“核电池”利用了238 94Pu的衰变，衰变方程为238 94Pu→234m X＋n2Y，光速为c，下列说法正确的是()A.234m X比238 94Pu的中子数少4个B.238 94Pu在月球上和在地球上半衰期相同C．一个238 94Pu衰变为234m X释放的核能为(m Pu－m X)c2D.238 94Pu发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤6．(2022·江苏南京航空航天大学苏州附属中学高二期中)某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T3、T4两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系．下列说法正确的是()A．图甲中T1>T2，图乙中T3＞T4B．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大D．图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关7．(2021·江苏扬州高二期末)如图所示，某容器装有一定质量的理想气体，气体经历了A→B→C→A的循环过程，其中A→B是等温过程，B→C是绝热过程，则()A．A→B过程，每个气体分子动能均保持不变B．B→C过程，气体温度升高C．B→C过程，单位时间内气体碰撞单位面积器壁的分子数减少D．整个循环过程中，气体放热8．(2021·江苏金陵中学高二期中)某汽缸内封闭有一定质量的理想气体，从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其V－T图像如图所示，则在该循环过程中，下列说法正确的是()A．从状态B到C，气体吸收热量B．从状态C到D，气体的压强增大C．从状态D到A，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少D．若气体从状态C到D，内能增加3 kJ，对外做功5 kJ，则气体向外界放出热量8 kJ 9．(2022·江苏南通市高二期末)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应实验，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是()A．a、b光的频率νa＜νbB．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能E k a＞E k bD．材料1、2的截止频率ν1＞ν210.(2021·江苏省苏州一中高二期中)如图所示为氢原子的能级图，下列说法不正确的是()A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会变大，电势能会减小B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3条光谱线D．用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定能使氢原子发生能级跃迁二、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)(2021·江苏省如皋中学高二月考)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；③先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1 cm.根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为______ m3；油膜面积为____________ m2；油酸分子直径为________ m；(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．12．(10分)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C.其V－T图像如图所示．(1)若气体分子总数为N，求气体在状态B时分子间的平均距离d；(2)若气体在状态A的压强为p，气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，内能的增加量为ΔU，求气体在该过程中吸收的热量Q.13．(12分)(2021·江苏苏州高二期中)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：①11H＋12 6C→13 7N②11H＋15 7N→12 6C＋X(1)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；(2)已知原子核11H、12 6C、13 7N的质量分别为m H＝1.007 8 u，m C＝12.000 0 u，m N＝13.005 7 u．1 u相当于931 MeV.试求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；(结果保留三位有效数字) (3)用上述辐射中产生的波长为λ＝4×10－7 m的单色光去照射逸出功为W＝3.0×10－19 J的金属材料铯时，通过计算判断能否以生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能．(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光在真空中的速度c＝3×108 m/s，结果保留三位有效数字)14．(12分)(2021·江苏泰州高二期末)如图所示，一绝热汽缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S.初始时，气体的温度为T0，活塞与汽缸底部的距离为L，通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体的温度变为 1.5T0.已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦．求：(1)气体温度为1.5T0时活塞与汽缸底部的距离；(2)加热过程中气体内能的增加量．15．(16分)(2020·山东卷)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病．常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门．使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上．抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强．某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K ，最终降到300 K ，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021.若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的2021，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同．罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化．求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值．。

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模块综合测试（时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一个选项符合题目要求，第6～8题有多个选项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）1。

以下说法正确的是（)A。

小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是液体的浮力在起作用B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果C。

缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D.喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果解析：仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中,其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样,因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样,故A、C选项错误;小木块浮于水面上时,木块的下部实际上已经陷入水中（排开一部分水)，受到水的浮力作用,是浮力与重力平衡的结果,而非表面张力在起作用,因此，B选项错误;喷泉喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作用，因而形成球状水珠（体积一定情况下以球形表面积为最小,表面张力的作用使液体表面有收缩的趋势),故D选项正确。

答案:D2.热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。