《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 江苏南通三模) 如图所示, 内壁光滑的绝热汽缸竖直放置在水平桌面上, 汽缸内封闭一定质量的理想气体。在外力作用下, 活塞从 $A$ 处缓慢运动到 $B$ 处, 该过程中 (A)


A.气体的内能减小
B.气体分子的数密度变大
C.气体分子的平均动能增加
D.单位时间内气体分子对单位面积缸壁的作用力增大

答案： 1.A 汽缸绝热，汽缸内封闭的气体与外界没有热交换，活塞从A处缓慢运动到B处，气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体的内能减小，故A正确；活塞从A处缓慢运动到B处，气体体积变大，故气体分子的数密度变小，故B错误；气体的内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故C错误；活塞从A处缓慢运动到B处，气体体积增大，温度降低，气体的压强减小，由气体压强微观解释可知，单位时间内气体分子对单位面积缸壁的作用力减小，故D错误。

2.(2025 辽宁沈阳二模) 冬天烧煤取暖容易引发一氧化碳中毒事故, 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, 导热汽缸内的活塞与汽缸底部的距离为 $h$, 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 $1.2 p_{0}$, 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 $2 p_{0}$。已知大气压强为 $p_{0}$, 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 $g$。下列说法中不正确的是 (B)


A.活塞的质量为 $\frac{p_{0} S}{5 g}$
B.若活塞不动, 仅将外部环境中体积为 $0.5 S h$ 、压强为 $1.8 p_{0}$ 的气体缓慢充入汽缸, 可使汽缸内气体的压强增至 $2 p_{0}$
C.仅将活塞缓慢下移 $\frac{2 h}{5}$, 可以将汽缸内气体的压强增至 $2 p_{0}$
D.仅将活塞缓慢下移 $\frac{2 h}{5}$ 的过程中, 气体向外界放出的热量大于 $\frac{12}{25} p_{0} S h$

答案： 2.B 对活塞，根据平衡条件得$mg + p_0S = 1.2p_0S$，可知活塞的质量$m = \frac{p_0S}{5g}$，A正确；若活塞不动，仅将外部环境中体积为$0.5Sh$、压强为$1.8p_0$的气体缓慢充入汽缸，气体温度保持不变，则有$1.8p_0 × 0.5Sh + 1.2p_0Sh = p_1Sh$，可得汽缸内气体的压强为$p_1 = 2.1p_0$，B错误；仅将活塞缓慢下移$\frac{2h}{5}$，气体发生等温变化，则有$1.2p_0Sh = p_2S × (h - \frac{2h}{5})$，解得汽缸内气体的压强$p_2 = 2p_0$，C正确；活塞向下移动的过程中，假设气体压强不变，始终为$1.2p_0$，则外界对气体做功$W_0 = 1.2p_0S × \frac{2}{5}h = \frac{12}{25}p_0Sh$，而实际活塞向下移动的过程中，气体压强增大，外界对气体做功大于$W_0$，气体温度保持不变，内能不变，根据热力学第一定律可知放出的热量大于$\frac{12}{25}p_0Sh$，D正确。

3.(2025 江苏泰州期中) 如图甲所示, 一个上端开口、内壁光滑的导热汽缸静止在地面上, 一定质量的理想气体被厚度不计的轻质活塞封闭在汽缸内, 气体的初始压强为 $p_{0}$, 温度为 $T_{0}$, 汽缸顶端两侧各有一个卡口, 活塞到达顶端不会离开汽缸。现用电热丝缓慢对气体加热, 气体的压强随温度的变化如图乙所示, 下列说法正确的是 (B)


A.当气体温度达到 $3 T_{0}$ 时, 活塞到达汽缸顶端
B.当气体温度达到 $3 T_{0}$ 时, 气体压强 $p_{1}=1.5 p_{0}$
C.$T_{0} \sim 2 T_{0}$ 过程中, 外界对气体做功, 气体内能增大
D.$2 T_{0} \sim 3 T_{0}$ 过程中, 由于温度升高所有分子的动能都增大

答案： 3.B $T_0 \sim 2T_0$过程中，汽缸中气体发生等压变化，当温度达到$2T_0$以后随着温度的升高气体的压强变大，可知当温度达到$2T_0$时，活塞到达汽缸顶部，故A错误；$2T_0 \sim 3T_0$过程中，汽缸中气体发生等容变化，由查理定律可知$\frac{p_0}{2T_0} = \frac{p_1}{3T_0}$，解得$p_1 = 1.5p_0$，故B正确；$T_0 \sim 2T_0$过程中，汽缸中气体发生等压变化，随着温度的升高，气体的体积变大，则气体对外界做功，故C错误；$2T_0 \sim 3T_0$过程中，温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故D错误。

4.(2025 山西太原期中) 如图甲所示, 用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形汽缸内, 气体从状态 $A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow A$ 完成一次循环, 其状态变化过程的 $p-V$ 图像如图乙所示。已知该气体在 $A$ 状态时的温度为 $600 \mathrm{~K}$。

(1) 求气体在状态 $B$ 和状态 $C$ 时的温度;
(2) 求气体从状态 $A$ 到 $C$ 的过程中, 气体对外做的功;
(3) 已知气体从状态 $C$ 到 $A$ 的过程中, 外界对气体做功 $1.4 × 10^{6} \mathrm{~J}$, 试说明全过程中气体是吸

答案： 4.答案
(1)$200\ K$ $600\ K$
(2)$8 × 10^5\ J$
(3)见解析
解析
(1)$A \to B$过程气体发生等容变化，由查理定律有$\frac{p_A}{T_A} = \frac{p_B}{T_B}$
解得$T_B = 200\ K$
$B \to C$过程气体发生等压变化，由盖 - 吕萨克定律有$\frac{V_B}{T_B} = \frac{V_C}{T_C}$
解得$T_C = 600\ K$
(2)$A \to B$过程，气体体积不变，气体对外不做功；$B \to C$过程，气体体积增大，气体对外做功，从状态$A$到状态$C$气体对外做的功为
$W_{AC} = p_B · \Delta V_{BC} = 2 × 10^5 × 4\ J = 8 × 10^5\ J$
(3)全过程气体完成一个循环，内能不变，即$\Delta U = 0$，外界对气体做的功为
$W = -W_{AC} + W_{CA} = -8 × 10^5\ J + 1.4 × 10^6\ J = 6 × 10^5\ J$
由热力学第一定律$\Delta U = W + Q$
解得$Q = -6 × 10^5\ J$，即气体放热$6 × 10^5\ J$