《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河北,2)某同学将一充气皮球遗忘在操场上,找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气,则皮球内封闭气体 (A)

A.对外做功
B.向外界传递热量
C.分子的数密度增大
D.每个分子的速率都增大

答案： 1.A 皮球温度升高、体积变大过程中，皮球内封闭气体温度升高，所以分子热运动的平均速率变大，但不代表每个分子的速率都增大，D 错误。皮球体积增大，即皮球内封闭气体体积变大，分子总数一定，所以分子的数密度变小，C 错误。皮球体积变大，所以皮球内封闭气体对外做功，W＜0，A 正确。皮球内封闭气体温度升高，ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU = W+Q 可得 Q＞0，所以气体从外界吸收热量，B 错误。

2(2025北京,1)我国古代发明的一种点火器如图所示,推杆插入套筒封闭空气,推杆前端粘着易燃艾绒,猛推推杆压缩筒内气体,艾绒即可点燃⁰,在压缩过程中,筒内气体 (D)


A.压强变小
B.对外界不做功
C.内能保持不变
D.分子平均动能增大
①教材回溯㉘此处与教材P46“问题”类似。

答案：
2.D
考教衔接：
本题由教材 P46“问题”栏目演变而来，题目中的情境是猛推点火器的推杆压缩筒内气体，点燃艾绒，教材中的情境是迅速压下筒中的活塞，点燃硝化棉。本题主要考查了做功与内能变化的关系、理想气体的状态方程、热力学第一定律。

猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外界发生热交换，Q=0，气体被压缩，体积减小，则外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU = Q+W 可知，气体内能增大，故 C 错误；气体内能增大，故其温度升高，又因为气体体积减小，根据理想气体的状态方程$\frac{pV}{T}=C$，可知气体压强增大，故 A 错误；气体被压缩，体积减小，则外界对气体做功，故 B 错误；气体温度升高，则气体分子平均动能增大，故 D 正确。
归纳总结
理想气体相关量ΔU、W 的分析思路
(1)内能变化量ΔU
①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU＞0；温度降低，内能减少，ΔU＜0。
②由公式ΔU = W+Q 分析内能变化。
(2)做功情况 W
由体积变化分析气体做功情况。气体膨胀，体积增大，气体对外界做功，W＜0；气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，W＞0。

3.(2025江苏,6)如图所示,取装有少量水的烧瓶、用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口,并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时,瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后,瓶内气体 (D)


A.内能迅速增大
B.温度迅速升高
C.压强迅速增大
D.体积迅速膨胀

答案： 3.D 向瓶内打气，瓶内气体增多，体积不变，压强增大；橡胶塞跳出时，瓶内气体迅速膨胀，对外做功，W＜0，此过程时间极短，可认为是绝热过程，Q=0，由热力学第一定律ΔU = Q+W 得ΔU＜0，内能减少，因为一定质量的气体内能与温度成正比，可知瓶内气体温度降低，由$\frac{pV}{T}=C$可得气体压强减小，故 A、B、C 错误，D 正确。
教材溯源
本题考查做功与内能的改变的知识，题目呈现的实验情境与教材 P48“做一做”栏目中的实验非常相似，根据教材中对“做一做”栏目中实验的讲解可解答本题。

4.(2025陕晋青宁,13)某种卡车轮胎的标准胎压范围为$2.8×10^{5} Pa∼3.5×10^{5} Pa$。卡车行驶过程中,一般胎内气体的温度会升高,体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强$p$随体积$V$线性变化如图所示,温度$T_1$为$300 K$时,体积$V_1$和压强$p_1$分别为$0.528 m^3$、$3.0×10^{5} Pa$;当胎内气体温度升高到$T_2$为$350 K$时,体积增大到$V_2$为$0.560 m^3$,气体可视为理想气体。
(1)求此时胎内气体的压强$p_2$;
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量$Q$为$7.608×10^{4} J$,求胎内气体的内能增加量$\Delta U$。

答案： 4.答案
(1)$3.3 × 10^{5}Pa$
(2)$6.6 × 10^{4}J$
解析
(1)胎内气体视为理想气体，根据理想气体状态方程$\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_2V_2}{T_2}$，代入数据解得$p_2 = 3.3 × 10^{5}Pa$。
(2)根据 p-V 图线与横轴所围的面积表示胎内气体对外界做功的绝对值，可得外界对胎内气体做功$W =-\frac{p_1 + p_2}{2}\Delta V$(点拨：因为 p 与 V 成线性关系，此方法可以理解为平均值法，注意热力学第一定律中的 W 为外界对气体做的功)，代入数据解得$W = -10080J$，又因为此过程胎内气体吸收的热量$Q = 7.608 × 10^{4}J$，根据热力学第一定律得ΔU = W+Q，代入数据解得$\Delta U = 6.6 × 10^{4}J$。
方法技巧
热力学第一定律中外界对气体做功 W 的求解方法
(1)若气体发生等压变化，可直接应用$W = Fl\cos\theta$，即$W = -p\Delta V$。
(2)若气体的压强变化，W 的绝对值可根据 p-V 图线与横轴所围面积来求解，若气体为单一变化过程，气体体积 V 增大，W 为负值；气体体积 V 减小，W 为正值。若气体变化为一个循环过程，p-V 图线所围的面积表示 W 的绝对值，若循环过程沿顺时针方向则 W 为负值，若循环过程沿逆时针方向则 W 为正值。
注：若题给图像不是 p-V 图像，可先将图像转换为 p-V 图像再求解。

5 多选题[2022湖南,15(1)]利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中¹,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是
(ABE)


A.A 端为冷端,B 端为热端
B.A 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于 B 端流出的
C.A 端流出的气体内能一定大于 B 端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律
①言之有物㉘外界对氮气做功,使氮气进入涡流室,这个过程不是自发进行的。

答案： 5.ABE 关键点拨
分子热运动速率较小的气体分子聚集到环形管中心部位，与分离挡板碰撞后从 A 端流出，A 端为冷端，分子热运动速率较大的气体分子聚集到环形管边缘部位，从 B 端流出，B 端为热端。
依题意，中心部位为热运动速率较小的气体，与挡板相作用后反弹，从 A 端流出，而边缘部位热运动速率较大的气体从 B 端流出，同种气体分子热运动平均速率较大，其对应的温度也就较高，所以 A 端为冷端，B 端为热端，故 A 正确；A 端流出的气体分子热运动速率较小，B 端流出的气体分子热运动速率较大，所以从 A 端流出的气体分子热运动平均速率小于从 B 端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从 A 端流出的气体内能一定大于从 B 端流出的气体内能，故 C 错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即该过程是通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律，温度较低的气体从 A 端流出，温度较高的气体从 B 端流出，也符合能量守恒定律，故 D 错误，E 正确。