2025學年高中物理必修4模塊測試卷：熱力學三大定律與習題訓練試題

2025學年高中物理必修4模塊測試卷：熱力學三大定律與習題訓練試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分，共40分）1.一個質(zhì)量為m的物體，從高度h自由下落，到達地面時速度為v。根據(jù)熱力學第一定律，物體所獲得的內(nèi)能（）A.等于重力勢能的減少B.等于重力勢能的減少和物體動能的增量C.等于物體動能的增量D.等于物體動能的增量和物體與地面摩擦所做的功2.在一定溫度下，一定量的氣體，若其體積變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t氣體的壓強（）A.變?yōu)樵瓉淼囊话隑.變?yōu)樵瓉淼膬杀禖.不變D.無法確定3.熱力學第二定律指出，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響。以下哪個過程違反了這一規(guī)律？（）A.熱量從火爐傳遞到鐵塊B.熱量從鐵塊傳遞到火爐C.熱量從冰塊傳遞到空氣D.熱量從空氣傳遞到冰塊4.一個物體在水平面上受到三個力F1、F2、F3的作用，若F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，則下列說法正確的是（）A.F1、F2、F3是平衡力B.F1、F2、F3不是平衡力C.物體可能處于靜止狀態(tài)D.物體一定處于靜止狀態(tài)5.某同學從高處跳下，在空中受到空氣阻力，若忽略空氣阻力，則該同學在下落過程中（）A.速度逐漸減小B.速度逐漸增大C.速度保持不變D.無法確定6.一個氣體密閉容器，當溫度升高時，若保持容器體積不變，則氣體分子的平均動能（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定7.在一定條件下，將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，以下哪種情況是可能的？（）A.無需任何外界能量B.需要外界做功C.需要外界提供熱量D.既能做功又能提供熱量8.一定量的理想氣體，當體積變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，若保持溫度不變，則氣體的壓強（）A.變?yōu)樵瓉淼囊话隑.變?yōu)樵瓉淼膬杀禖.不變D.無法確定9.在一定條件下，一定量的氣體，若其溫度升高，則氣體的內(nèi)能（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定10.一個物體在水平面上受到三個力F1、F2、F3的作用，若F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，則下列說法正確的是（）A.F1、F2、F3是平衡力B.F1、F2、F3不是平衡力C.物體可能處于靜止狀態(tài)D.物體一定處于靜止狀態(tài)二、填空題（本大題共10小題，每小題4分，共40分）1.根據(jù)熱力學第一定律，物體的內(nèi)能變化等于其（）與（）之和。2.一定量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，若保持溫度不變，則氣體的體積（）。3.根據(jù)熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為（）而不產(chǎn)生其他影響。4.一定量的理想氣體，在等溫膨脹過程中，若保持壓強不變，則氣體的體積（）。5.根據(jù)熱力學第一定律，若一個系統(tǒng)吸收的熱量Q為正，則系統(tǒng)的內(nèi)能變化（）。6.一個物體在水平面上受到三個力F1、F2、F3的作用，若F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，則F1、F2、F3為（）力。7.一定量的理想氣體，在等溫膨脹過程中，若保持壓強不變，則氣體的體積（）。8.根據(jù)熱力學第一定律，若一個系統(tǒng)對外做功W為正，則系統(tǒng)的內(nèi)能變化（）。9.一個物體在水平面上受到三個力F1、F2、F3的作用，若F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，則F1、F2、F3為（）力。10.一定量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，若保持溫度不變，則氣體的體積（）。四、計算題（本大題共3小題，每小題20分，共60分）1.某質(zhì)量為0.5kg的物體，從高度10m處自由下落，忽略空氣阻力。求：（1）物體落地時的速度；（2）物體落地過程中所獲得的內(nèi)能。2.一定量的理想氣體，在等壓過程中，體積從V1膨脹到V2，溫度從T1升高到T2。若初始狀態(tài)氣體的壓強為P0，求：（1）氣體膨脹過程中對外做的功；（2）氣體膨脹過程中內(nèi)能的增加量。3.一個質(zhì)量為m的物體，在水平面上受到三個力F1、F2、F3的作用，其中F1和F2的合力與F3大小相等、方向相反。已知F1的大小為F，求：（1）物體在F1、F2、F3的作用下所受的合力；（2）若物體在F1、F2、F3的作用下保持靜止，求F2的大小。五、論述題（本大題共1小題，共20分）論述熱力學第一定律與能量守恒定律的關(guān)系。六、實驗題（本大題共1小題，共20分）設(shè)計一個實驗，驗證一定量的理想氣體在等壓過程中的體積與溫度的關(guān)系。要求：（1）實驗原理；（2）實驗步驟；（3）實驗數(shù)據(jù)記錄及處理方法；（4）實驗結(jié)果分析。本次試卷答案如下：一、選擇題答案：1.B解析：根據(jù)熱力學第一定律，物體的內(nèi)能變化等于其吸收的熱量與對外做的功之和。物體下落過程中，重力勢能減少，轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能。2.A解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等溫條件下，壓強與體積成反比。體積變?yōu)樵瓉淼膬杀?，壓強變?yōu)樵瓉淼囊话搿?.B解析：熱力學第二定律指出，不可能從單一熱源吸收熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響。熱量從火爐傳遞到鐵塊是正常的熱傳遞過程。4.A解析：F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，滿足平衡力的條件，故F1、F2、F3是平衡力。5.B解析：忽略空氣阻力，物體下落過程中，重力做功，速度逐漸增大。6.A解析：根據(jù)理想氣體的動能定理，氣體分子的平均動能與溫度成正比。溫度升高，平均動能增大。7.B解析：根據(jù)熱力學第二定律，將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體需要外界做功。8.A解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等溫條件下，壓強與體積成反比。體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，壓強變?yōu)樵瓉淼膬杀丁?.A解析：根據(jù)熱力學第一定律，若一個系統(tǒng)吸收的熱量Q為正，則系統(tǒng)的內(nèi)能增加。10.A解析：F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，滿足平衡力的條件，故F1、F2、F3是平衡力。二、填空題答案：1.吸收的熱量；對外做的功解析：根據(jù)熱力學第一定律，物體的內(nèi)能變化等于其吸收的熱量與對外做的功之和。2.變大解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等壓條件下，體積與溫度成正比。溫度升高，體積變大。3.功解析：根據(jù)熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響。4.變大解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等溫條件下，體積與壓強成反比。壓強不變，體積變大。5.增大解析：根據(jù)熱力學第一定律，若一個系統(tǒng)吸收的熱量Q為正，則系統(tǒng)的內(nèi)能增加。6.平衡力解析：F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，滿足平衡力的條件。7.變大解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等溫條件下，體積與壓強成反比。壓強不變，體積變大。8.減小解析：根據(jù)熱力學第一定律，若一個系統(tǒng)對外做功W為正，則系統(tǒng)的內(nèi)能減少。9.平衡力解析：F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，滿足平衡力的條件。10.變大解析：根據(jù)玻意耳定律，一定量的氣體在等壓條件下，體積與溫度成正比。溫度升高，體積變大。四、計算題答案：1.（1）物體落地時的速度：v=√(2gh)=√(2×9.8×10)=14m/s（2）物體落地過程中所獲得的內(nèi)能：E=mgh=0.5×9.8×10=49J2.（1）氣體膨脹過程中對外做的功：W=P0(V2-V1)（2）氣體膨脹過程中內(nèi)能的增加量：ΔU=nCv(T2-T1)3.（1）物體在F1、F2、F3的作用下所受的合力：0（2）若物體在F1、F2、F3的作用下保持靜止，F(xiàn)2的大小：F2=F五、論述題答案：熱力學第一定律與能量守恒定律的關(guān)系：熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學領(lǐng)域的具體體現(xiàn)。能量守恒定律指出，能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。熱力學第一定律則進一步闡述了在熱力學過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于系統(tǒng)吸收的熱量與對外做的功之和。因此，熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學領(lǐng)域的重要應(yīng)用。六、實驗題答案：（1）實驗原理：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，一定量的理想氣體在等壓過程中的體積與溫度成正比。通過改變氣體的溫度，測量對應(yīng)的體積變化，可以驗證這一關(guān)系。（2）實驗步驟：①將一定量的理想氣體充入一個可調(diào)體積的密閉容器中，記錄初始體積V1和溫度T1；②改變氣體的溫度，記錄對應(yīng)的體積V2和溫度T2；③重復步驟②，改變氣體溫度，記錄多組