2020-2021学年第二学期人教版（2019）选择性必修第三册
第三章章末检测卷
考试时间：90分钟；试卷分数：100分；
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（共8题；共24分）
1.在寒冷的天气中将一盆水放在户外，经过一段时间后这盆水就会结冰，液态水的分子无序程度比冰的无序程度要大，那么下列说法正确的是（ ）
A. 结冰的过程违反熵增加原理
B. 结冰的过程不违反熵增加原理
C. 无法判断结冰的过程中是否违反熵增加原理
D. 结冰的过程是否违反熵增加原理，要看研究对象的选取
2.根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（ ）
A. 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功
B. 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
C. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的
D. 随着技术的进步，热机的效率可以达到100%
3.下面的例子中，通过热传递改变物体内能的是（ ）
A. 擦火柴，使火柴开始燃烧 B. 阳光照在湖面上，使湖水升温
C. 用锯条锯木头，使锯条变热 D. 搓搓手，会感觉暖和些
4.关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A. 布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动
B. 两个邻近分子间不可能同时存在斥力和引力
C. 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快
D. 温度是分子平均速率的标志
5.下列叙述正确的是（ ）
A. 拉伸橡皮筋时，分子间引力增大、斥力减小
B. 水很难被压缩，这是因为水分子间没有空隙
C. 0 ℃的冰与等质量的0 ℃的水的内能相等
D. 飞行的宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力作用的缘故
6.下列说法正确的是（ ）
A. 对一定质量的理想气体加热，其内能一定增大
B. 理想气体放出热量，其分子的平均动能一定减小
C. 可以从单一热源吸收热量，使之完全转变为功而不发生其他变化
D. 一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大
7.如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在自然长度时的弹性势能为零）。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（ ）
A. Ep全部转换为气体的内能
B. Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
C. Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D. Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能
8.一定质量的理想气体由状态A变化到状态B ， 气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程中（ ）
A. 气体的密度增大 B. 气体对外界做功 C. 气体从外界吸收了热量 D. 气体分子的平均动能增大
二、多选题（共4题；共16分）
9.如图所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略 假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变 若用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于地气缸内气体的下列结论，其中正确的是
A. 气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的压强不变 B. 气体做等温膨胀，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少
C. 因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全用来对外做功 D. 气体是从单一热原吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
10.下列说法正确的是（ ）
A. 分子间作用力表现为引力时，随着分子势能增大，分子间作用力可能先增大后减小
B. 相对湿度指的是同一温度时，水的饱和汽压与空气中水蒸气的压强之比，人们感觉天气干燥时，主要原因在于相对湿度小
C. 一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行，体现热力学第二定律的微观意义
D. 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体对外做功一定是吸热过程
E. 布朗运动不是液体分子运动，是悬浮微粒分子运动，温度越高，布朗运动越明显
11.在研究理想气体时，由于分子间作用力较小可忽略其分子势能。在研究实际气体时，如果考虑分子间的相互作用，对一定质量的某种气体进行分析，其内能的大小与气体体积和温度的关系是（ ）
A. 保持体积不变，升高温度，内能增大 B. 保持体积不变，升高温度，内能减少
C. 保持温度不变，体积增大，内能不变 D. 保持温度不变，体积增大，内能增大
12.下列说法正确的是（ ）
A. 热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立
B. 热力学第二定律揭示了一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
C. 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
D. 热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性
三、填空题（共2题；共18分）
13.如图所示，硬质透明塑料瓶内放少许水，用橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气直到瓶塞跳出，此时可观察到瓶中出现白雾．在瓶塞跳出的瞬间，瓶内气体内能________，水蒸气饱和汽压________．（两空都选填“增大”、“减小”或“不变”）
14.如果取分子间距离r=r0（r0=10﹣10m）时为分子势能的零势能点，则r＜r0时，分子势能为________值；r＞r0时，分子势能为________值．如果取r→∞远时为分子势能的零势能点，则r＞r0时，分子势能为________值；r＜r0时，分子势能可以为________值．（填“正”、“负”或“零”）
四、计算题（共2题；共22分）
15.某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图：
若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了多少？；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度是升高还是降低？
16.水从落差为75m高的瀑布顶端落下，如果开始时水的势能的20%用来使水的温度升高，则水落下后温度升高了多少摄氏度？[水的比热容为4×103J/（kg ℃），g取10m/s2]．
五、解答题（共1题；共10分）
17.一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置。活塞的质量m=20 kg，横截面积S=100cm2 ， 活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1=12cm，离汽缸口的距离L2=4cm。外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g=10 m/s2 ， 求：
①此时气体的温度为多少；
②在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q=390J的热量，则气体增加的内能ΔU多大.
六、综合题（共1题；共10分）
18.一定质量的理想气体在某一过程中内能增加了3×105J ．
（1）若吸收了2×105J的热量，则是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？
（2）若气体对外界做了4×105J的功，则是气体向外界放热，还是从外界吸热？放出或吸收多少焦耳的热量？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】液态的水比冰的无序程度大，但熵增加原理适用于孤立系统，而不是个别不孤立的系统。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水与外界大气有能量交换，所以结冰的过程并不违反熵增加原理， B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
2.【答案】 C
【解析】A．功可以全部转化为热，根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响，把热全部转换为功并不是不可能，只是需要产生其他影响而已，所以A不符合题意；
B．热可以从高温物体传到低温物体，根据热力学第二定律的克劳修斯表述，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，也就是说热量可以从低温物体传递到高温物体，只是需要产生其他影响，所以B不符合题意；
C．气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律，具有方向性，所以C符合题意；
D．热机的效率绝对不可能达到100%，一定会有能量损失，所以D不符合题意。
故答案为：C。
3.【答案】 B
【解析】ACD．擦火柴，用锯条锯木头，搓搓手，都是通过克服摩擦力做了功来改变物体内能，ACD不符合题意；
B．通过太阳辐射，也就是热传递使湖水温度升高，所以湖水内能增大，B符合题意。
故答案为：B。
4.【答案】 C
【解析】A．布朗运动就是液体或者气体中小颗粒的无规则运动，所以A不符合题意；
B．两个邻近分子间斥力和引力是同时存在的，所以B不符合题意；
C．在扩散现象中，温度越高，分子热运动越激烈，扩散得越快，所以C符合题意；
D．温度是分子平均动能的标志，所以D不符合题意；
故答案为：C。
5.【答案】 D
【解析】A．拉伸橡皮筋时，分子之间的距离增大，分子间引力减小，斥力减小，由于斥力减小快，所以分子间引力大于斥力，A不符合题意；
B．水很难被压缩，这是因为水分子间有斥力，而不是因为水分子间没有空隙，B不符合题意；
C．0 ℃的冰与等质量的0 ℃的水的温度相同，但状态不同，则内能不相等，C不符合题意；
D．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的的水滴处于完全失重状态，故水滴由于表面张力的原因而呈球形，D符合题意；
故答案为：D。
6.【答案】 D
【解析】A．对一定质量的理想气体加热时，气体可以通过热传递向外传热，使其温度降低，内能减小，A不符合题意。
B．一定质量的理想气体放出热量，如果外界对气体做功，则气体内能可能增加，温度升高，分子的平均动能增加，B不符合题意。
C．热力学第二定律可以表示为：不可能从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。C不符合题意；
D．一定质量的理想气体，当压强、体积都增大时，根据 ，气体的温度一定升高，则分子总动能一定增大；因理想气体分子势能不计，故气体内能一定增加；D符合题意；
故答案为：D。
7.【答案】 D
【解析】以活塞为研究对象，设气体压强为p1 ， 活塞质量为m，横截面积为S，末态时压强为p2 ， 初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，D符合题意ABC不符合题意。
故答案为：D
8.【答案】A
【解析】由图线可知，在从A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积变小，VB＜VA；
A、气体质量不变，体积变小，由密度公式可知气体密度变大，故A正确；
B、气体体积变小，外界对气体做功，故B错误；
C、气体温度不变，内能不变，△U=0，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律△U=Q+W可知：Q＜0，气体要放出热量，故C错误；
D、气体温度不变，分子平均动能不变，故D错误；
故选：A．
二、多选题
9.【答案】 B,C
【解析】因气缸导热，气体的温度不变，故气体的分子平均动能不变，内能不变；但由于气体压迫活塞，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知，气体应吸热，且吸收的热量等于对外做功；气体的体积增大，则单位体积内的分子数减小；因体积增大，温度不变，故气体的压强减小，AD均错误，BC符合题意；
故答案为：BC。
10.【答案】 A,C,D
【解析】A．分子间作用力为引力时，r > r0 ，随着分子势能增大，分子间距离 r 增大，分子间作用力可能先增大后减小，选项 A 正确；
B．相对湿度指的是同一温度时，空气中水蒸气的压强与水的饱和气压之比，选项 B 错误；
C．一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行，体现热力学第二定律的微观意义，选项 C 正确；
D．理想气体等压膨胀过程，体积增大，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律 U = W + Q 可知，气体一定吸热，选项 D 正确；
E．布朗运动是悬浮微粒运动，并非微粒分子运动，选项 E 错误。
故答案为：ACD。
11.【答案】 A,D
【解析】AB．当体积不变时，分子势能不变，温度升高，分子平均动能增加，因此气体内能增加，A符合题意，B不符合题意；
CD．温度不变，气体分子势能动能不变；由于气体分子间距离大于 ，分子间表现为引力，因此体积增大，分子引力做负功，分子势能增加，因此内能增大， C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
12.【答案】 A,C,D
【解析】热力学第二定律只在一个孤立系统内才成立，它揭示了一切自然过程总是自发的沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，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，热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性，ACD符合题意。
故答案为：ACD
三、填空题
13.【答案】 减小；减小
【解析】给瓶内打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低；水蒸气饱和汽压减小。
14.【答案】正；正；负；正
【解析】如果取分子间距离r=r0（r0=10﹣10m）时为分子势能的零势能点，则r＜r0时，克服分子斥力做功，分子势能增加为正值；r＞r0时，克服分子引力做功分子势能增加为正值．如果取r→∞远时为分子势能的零势能点，则r＞r0 时，克服分子引力做功，分子势能增加为负值；r＜r0 时，克服分子斥力做功，分子势能增加，所以为正值．
故答案为：正，正，负，正
四、计算题
15.【答案】 气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，根据热力学第一定律，有：
△U=W+Q=﹣0.6J+0.9J=0.3J；
若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，气压气体迅速碰撞，对外做功，内能减小，温度降低；
16.【答案】 解：设水落下后温度升高了t℃．
根据能量守恒定律得：
mgh×20%=cm△t
可得 ""=0.0375℃
答：水落下后温度升高了0.0375℃．
五、解答题
17.【答案】 解：①当气缸水平放置时， ， ,
当汽缸口向上，活塞到达气缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有
则 ,
由理想气体状态方程得 ,则
②当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得 ,则
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为
根据热力学第一定律 得
六、综合题
18.【答案】 （1）气体的内能增加了3×105J，吸收了2×105J的热量，由热力学第一定律可得：W=△U﹣Q=3×105J﹣2.0×105J=1×105J，所以外界对气体做功：1×105J；
（2）若气体对外界做了4×105J的功，由热力学第一定律可得：Q=△U﹣W=3×105J﹣（﹣4.0×104J）=7×105J，气体吸收热量为7×105J；
【解析】（1）气体的内能增加了3×105J ， 吸收了2×105J的热量，由热力学第一定律可得：W=△U﹣Q=3×105J﹣2.0×105J=1×105J ， 所以外界对气体做功：1×105J；（2）若气体对外界做了4×105J的功，由热力学第一定律可得：Q=△U﹣W=3×105J﹣（﹣4.0×104J）=7×105J ， 气体吸收热量为7×105J；
答：（1）气体外界对气体做功：1×105J；（2）吸收的热量为7×105J
