《2025年5年高考3年模拟高中物理选择性必修第三册人教版江苏专版》

1.(2025北京延庆期末)如图所示,一绝热容器被隔板$K$隔开成$A、B$两部分。已知$A$内有一定量的稀薄气体,$B$内为真空。抽开隔板$K$后,$A$内气体进入$B$,最终达到平衡态,对于该过程,下列说法正确的是(C)


A.气体对外做功,内能逐渐减小
B.气体体积增大,分子势能总量增加
C.气体自由膨胀,内能保持不变
D.气体分子对左侧器壁的作用力保持不变

答案： 1.C绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递,$Q = 0$,稀薄气体向真空扩散没有对外做功，$W = 0$，根据热力学第一定律$\Delta U = Q + W$,可知$\Delta U = 0$,内能不变,故A错误,C正确;稀薄气体可视为理想气体,所以气体的分子势能总量不变，气体体积增大,压强必然减小,气体分子对左侧器壁的作用力减小,故B、D 错误。

2.(2025江苏南京统考)如图所示为充满了一定质量理想气体的密封气柱袋,主要用于保护易碎、易损坏的物品。当气柱袋受到快速挤压时,过程中与外界无热量交换,关于快速挤压过程中气柱袋内的气体,下列说法正确的是(D)


A.内能不变
B.压强不变
C.对外做功
D.分子热运动的平均动能增大

答案： 2.D气柱袋受到快速挤压时,气柱袋内气体的体积减小,外界对气柱袋内气体做功,气柱袋内气体与外界无热量交换,根据热力学第一定律可知,气柱袋内气体的内能增大,故A错误;气柱袋内气体的体积变小，内能增大,则温度升高,根据理想气体的状态方程$\frac{pV}{T} = C$可知,气柱袋内气体的压强增大,故B错误;气柱袋内气体的体积减小,外界对气柱袋内气体做功，故C错误;气柱袋内气体的内能增大,温度升高,分子热运动的平均动能增大,D正确。

3.(2025河北邯郸期末)空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置,其基本结构原理如图所示,在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体,若外界温度保持不变,缓慢增大重物的质量,下列说法正确的是(D)


A.汽缸内气体的压强始终等于外界大气压
B.汽缸内气体的内能一定变大
C.汽缸内气体一定从外界吸热
D.汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多

答案： 3.D设活塞的质量为$M$,根据平衡条件可得$pS = p_0S + (M + m)g$,可知汽缸内气体的压强大于外界大气压,故A错误;由于汽缸导热良好,外界温度保持不变,则汽缸内气体的温度保持不变,汽缸内气体的内能不变,即$\Delta U = 0$,缓慢增大重物的质量,汽缸内气体的压强增大,根据$pV = C$,可知气体体积减小,外界对气体做功,即$W ＞ 0$,根据热力学第一定律$\Delta U = W + Q$,可知$Q ＜ 0$,即汽缸内气体向外界放热,故B、C错误;由于汽缸内气体的温度保持不变，气体分子平均动能不变，而汽缸内气体的压强增大,根据气体压强的微观解释可知,汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多,故D正确。

4.(2025安徽淮北期末改编)济南趵突泉是中国著名的风景名胜之一,泉水一年四季恒定在$18℃$左右。严冬,水面上水气袅袅,像一层薄薄的烟雾,一边是泉池幽深,波光粼粼,一边是楼阁彩绘,雕梁画栋,构成了一幅奇妙的人间仙境画面。在水底有很多小孔冒出微小气泡,可以看到气泡在缓慢上升过程中体积逐渐变大且没有破裂。假设初始时小气泡(里面的气体可视为理想气体)体积$V_1=5.0×10^{-7}m^3$,气泡上升过程中内外压强相同。已知泉水水深$h_0=2m$,大气压强$p_0=1.0×10^5Pa$,水的密度$ρ=1.0×10^3kg/m^3$,重力加速度$g$取$10m/s^2$。
(1)求气泡到达水面时的体积$V_2$;
(2)已知气泡上升过程中对外界做功$1.07×10^{-2}J$,判断气泡是吸热还是放热,并求出热量的数值。

答案：
4.答案　
(1)$6.0 × 10^{-7} m^3$　
(2)吸热　$1.07 × 10^{-2} J$
解析　
(1)气泡在$h_0$深度时,压强为$p_1 = \rho gh_0 + p_0$
解得$p_1 = 1.2 × 10^{5} Pa$
水温不变,根据玻意耳定律有$p_1V_1 = p_0V_2$
解得$V_2 = 6.0 × 10^{-7} m^3$
(2)温度不变,内能不变,$\Delta U = 0$
体积变大,气泡上升过程中对外界做功,则有$W = -1.07 × 10^{-2} J$
根据热力学第一定律$\Delta U = W + Q$
解得气泡从外界吸收热量$Q = 1.07 × 10^{-2} J$
方法技巧
流程法解决热力学第一定律相关问题

5.(2025黑龙江哈尔滨期末)如图,某密闭容器中一定质量的理想气体从状态$A$依次经过状态$B、C、D$后再回到状态$A$。其中,$A→B$和$C→D$为等温过程,$B→C$和$D→A$为绝热过程,这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是(C)


A.$B→C$过程中,气体温度升高
B.$C→D$过程中,气体从外界吸收热量
C.气体处于$B$状态比处于$D$状态时分子的平均动能大
D.$A→B$过程气体对外界做的功比$D→A$过程外界对气体做功少

答案： 5.B→C为绝热过程,由图像可知,气体体积增大,则气体对外界做功,根据热力学第一定律可知,气体内能减小,气体温度降低,故A错误;C→D为等温过程,气体内能不变,由图像可知,气体体积减小,则外界对气体做功,根据$\Delta U = W + Q$,其中$\Delta U = 0$,$W ＞ 0$,可知$Q ＜ 0$,即气体向外界放热,故B错误;由于B→C过程气体温度降低,C→D为等温过程,则B状态温度高于D 状态温度,气体处于B状态比处于D状态时分子的平均动能大,故C正确;根据$p - V$图线与横轴围成的面积表示做功的大小，由题图可知,A→B过程气体对外界做的功比D→A过程外界对气体做功多，故D错误。