章末卷15 热学-【高考领航】2025年高考物理总复习四测通关卷

章末卷15　热学 (满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求) 1.下列说法正确的是(　　) A.已知阿伏加德罗常数为NA，气体的摩尔体积为V摩尔，则分子的体积V＝ B.相同温度下的氢气和氧气，它们的分子平均动能一定相等 C.气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现 D.1 g 100 ℃的水的内能等于1 g 100 ℃的水蒸气的内能 2.北方室内供暖后，室、内外温差会很大，正所谓“窗外寒风刺骨，屋内温暖如春”。现将一导热性能良好的敞口空瓶在室外静置一段时间，等充分热交换后，盖紧塞子，把瓶子拿回室内。设盖好瓶塞后瓶子密闭良好，瓶内气体可视为理想气体。在室内充分热交换后，瓶内气体(　　) A.与室内空气达到热平衡，其标志是与室内气体的压强相等 B.温度升高，所有分子热运动的速率都增大，气体对瓶子内壁和瓶塞做正功 C.压强增大，分子对瓶和塞内侧单位面积上的压力增大 D.内能减小，气体分子因活跃运动而减少了内能 3.将一个分子固定在坐标原点O，另一个分子从无穷远处沿r轴逐渐向坐标原点O靠近，两分子之间的分子力F随分子间距r的变化关系如图所示。若规定两分子相距无穷远时，它们间的分子势能为零，下列说法正确的是(　　) A.分子间距为r2时，两分子间的势能最小 B.分子间距在O～r1之间，分子之间只存在斥力 C.分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的引力一直在增大 D.分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的势能先减小后增大 4.潜水员在水中呼出的CO2气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的CO2气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法不正确的是(　　) A.CO2分子的平均动能保持不变 B.单位时间内与气泡壁碰撞的CO2分子数减少 C.气泡内CO2分子的密度减小 D.CO2气体对外做功，压强减小 5.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C。两条虚线分别表示状态A和C的等温线。下列说法正确的是(　　) A.气体在状态A的内能最大 B.气体在状态C的分子平均速率最大 C.AB过程中，气体对外界做功，吸收热量 D.BC过程中，外界对气体做功，内能减小 6.一圆柱形绝热汽缸水平固定，开口向右，底部透明，横截面积为S。汽缸内的两隔板a、b将汽缸分成Ⅰ、Ⅱ两室，其中隔板a绝热，隔板b导热，隔板可在汽缸内无摩擦地移动。b的右侧与水平弹簧相连。初始时，弹簧处于拉伸状态，两室内均封闭有体积为V0、温度为T0的理想气体。现用红外线对Ⅰ室底部进行照射，隔板缓慢移动。稳定后，b隔板向右移动了。已知大气压强为p0，环境温度保持不变，照射前、后弹簧的弹力大小均为，弹簧始终处在弹性限度内。则a隔板向右移动的距离Δx为(　　) A.　　　　　　 B. C. D. 7.一定量的理想气体经过一系列的热力学过程，其压强p随热力学温度T的变化如图所示。则下列说法正确的是(　　) A.A→B过程中，气体体积减小 B.C→A过程中，气体体积增大 C.B→C过程中，气体放出热量 D.C→A过程中，气体吸收热量 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.物理教育家朱正元教授曾说过“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。同学们用生活中的常见的道具设计了形形色色的小实验，下列关于实验的原理说法正确的有(　　) 图(a)　　　　　　　　　　图(b) 图(c)　　　　　　　　　图(d) A.如图(a)所示，甲同学制作的“花藤”，书页之间交错放置，不需要胶水，而下方的书并未因为自身重力而脱离，是因为书本之间具有静摩擦力 B.如图(b)所示，乙同学用吸墨纸制作的“纸蛇”，当他在蛇的褶皱上滴一滴水之后，纸蛇渐渐向前动了起来。这是因为纸纤维的毛细作用使得水发生布朗运动现象，从而让纸蛇的褶皱也随之扩展开来 C.如图(c)所示，丙同学制作的“彩虹糖旋风”，在玻璃容器里放置少量水，色素逐渐溶于水，呈现出图片中的状态，这是分子运动引起的扩散现象导致的 D.如图(d)所示，辉光球在其周围形成了一不均匀的电场，丁同学利用辉光球“点亮”了日光灯灯管，这是感应起电现象 9.下列说法中，正确的是(　　) A.水乃“生命之源”，已知水的摩尔质量为18 g/mol，密度为103 kg/m3，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，则1毫升水中所含水分子的个数约为3.3×1022 B.某种物质的导热性具有各向同性的特点，这说明该物质一定是非晶体 C.我们常常能看到，油滴会漂浮于水面之上，这说明油不浸润水 D.由气体压强的微观解释可知，气体压强不仅仅取决于分子与容器壁碰撞时冲击力大小而且与碰撞频率密切相关，所以气体温度升高时压强未必增大 10.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是(　　) A.A→B过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B.B→C过程中气体的压强减小，气体分子的数密度也减小 C.C→A过程中分子的平均动能不变 D.A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11.(7分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下： a.将1 mL油酸配制成1000 mL油酸酒精溶液； b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1 mL时一共滴入50滴； c.向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上； d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液； e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。 (1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　mL。 (2)已知每一小方格的边长为1 cm，则油膜面积为　　　　cm2。 (3)根据上述数据得出油酸分子的直径是　　　m。(保留一位有效数字) 12.(9分)图(a)是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。 图(a) (1)实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出的p­ 图像可能为　　　　。 (2)用第(1)问中获得的数据绘制­V图像，如图(b)所示，则连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为　　　　。 图(b)　　　　　　　　　　图(c) (3)若用天平测出若干粒大米的质量为m，然后将这些米粒装入上述装置中的注射器内，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出图(c)所示的图像。则可求出大米的密度为　　　　　　　　(用m、V1、V2表示)。 (4)第(3)问中，若读出注射器上的体积刻度为V3之后，用手握住注射器左侧的大部分位置，向外拉动活塞，其余操作无误，继续采集若干数据，请在图(c)中大致画出大于V3部分的图线。 13.(10分)如图所示，内径均匀的U形管两端等高，左端封闭，右端与大气相通。左管中A、B部分封有理想气体，图中L1＝10 cm，L2＝35 cm，L3＝15 cm，L4＝10 cm，大气压强p0＝75 cmHg。 (1)分别求A、B气柱的压强； (2)若向右端管中注入水银，保持气体温度不变，则注入的水银在右端管中多长时B气柱的长度会是A气柱长度的2倍？ 14.(13分)如图所示，活塞将左侧导热汽缸分成容积均为V的A、B两部分，汽缸A部分通过带有阀门的细管与容积为、导热性良好的汽缸C相连。开始时阀门关闭，A、B两部分气体的压强分别为p0和1.5p0。现将阀门打开，当活塞稳定时，B的体积变为，然后再将阀门关闭。已知A、B、C内为同种理想气体，细管及活塞的体积均可忽略，外界温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计。求： (1)阀门打开后活塞稳定时，A部分气体的压强pA； (2)活塞稳定后，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比。 15.(15分)如图所示，“凸”形汽缸上、下部分高度均为 h，上、下底面导热良好，其余部分绝热。上部分横截面积为S，下部分横截面积为2S。汽缸被总重力G＝2p0S，中间用轻杆相连的a、b两绝热活塞(密封性良好)分成A、B、C三部分，活塞稳定时 A、B、C三个部分内的气体温度均为T， A、C部分气体压强为p0，A、B部分高均为，C部分高为h。现保持A、B温度不变，使C中的气体温度缓慢变化至某温度，最终稳定后两活塞缓慢下降了，不计所有摩擦。求： (1)C温度变化前，B中气体的压强； (2)C温度变化后，A、B中气体的压强； (3)C中气体最终温度为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 章末卷15　热学 1.B　对气体而言是气体分子占有的空间体积，不是分子的体积，故A错误；温度是分子平均动能的标志，相同温度下的氢气和氧气，它们的分子平均动能一定相等，故B正确；气体分子之间的距离很大，分子力为引力但近似为零，气体很容易充满容器，是由于分子无规则热运动的结果，故C错误；在1 g 100 ℃的水变成水蒸气时，分子间距增大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，温度不变，分子平均动能不变，所以1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，D错误。 2.C　在室内充分热交换后，瓶内气体吸收热量与室内空气达到热平衡，根据热平衡定律，温度相等是达到热平衡的标志，A错误；根据热力学第一定律，瓶内气体体积不变，不参与做功，吸收热量，内能增大，温度升高，分子热运动的平均速率增大，并不是所有分子热运动的速率都增大，不同时刻，每个气体分子的速率也在变化，BD错误；根据查理定律，瓶内气体体积不变，温度升高，压强增大，根据压强的微观意义可知，分子对单位面积上的压力增大，C正确。 3.C　在两分子间距减小到r1的过程中，分子体现引力，分子力做正功，分子势能减小，则分子间距为r2时，两分子间的势能不是最小，故AD错误；分子间距在O～r1之间，分子之间同时存在斥力和引力，故B错误；分子间距离大于平衡距离r1时，分子间的引力大于斥力，故分子间的作用力表现为引力，分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的引力一直在增大，故C正确。 4.A　CO2气体与外界未实现热交换，则Q＝0，上升过程压强减小，则体积变大，气体对外做功W<0，则气体内能减小，温度降低，则气体分子的平均动能减小，选项A错误，符合题意，选项D正确，不符合题意；气体体积变大，压强减小，气体温度降低，分子平均速率减小，气体密度减小，则单位时间内与气泡壁碰撞的CO2分子数减少，选项BC正确，不符合题意。 5.C　根据图像可知，气体从状态A到状态B发生等压变化，且体积增大，根据＝C可知，气体从状态A到状态B温度升高，因此气体在状态B的温度大于在状态A的温度，而对于一定量的气体而言，温度越高其内能越大，则可知气体在状态A的内能不是最大，故A错误；气体从B到C发生等容变化，压强减小，则可知其温度降低，内能减小，而等温线离原点越远表示温度越高，因此可知，状态C的温度最低，气体分子的平均速率最小，故B错误；AB过程中，气体发生等压变化，且体积变大，则可知气体对外做功，但B状态的温度高于A状态的温度，即B状态的内能大于A状态的内能，从A到B内能增加，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体从外界吸收热量，故C正确；BC过程中，气体体积不变，气体既不对外做功，外界也不对气体做功，但该过程气体的温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故D错误。 6.D　由平衡条件知Ⅰ、Ⅱ两室气体压强始终相等，设加热前后两室气体的压强分别为p1、p2。由于加热前后弹簧弹力大小相等，设弹簧弹力为F，加热前，有p1S＋F＝p0S，加热后，有p2S＝p0S＋F，a隔板向右移动的距离Δx＝，Ⅱ室气体体积V2＝V0＋(V0－V1)＋，Ⅱ室气体发生等温变化，由玻意耳定律，有p1V0＝p2V2，联立解得Δx＝，故选D。 7.C　由图可知A→B过程中，气体的压强不变，温度升高了，根据盖­吕萨克定律可知，气体的体积增大，故A错误；由图可知C→A过程中，气体的温度降低，压强减小了，且压强与温度成正比，根据查理定律可知，气体的体积不变，气体没有向外界做功，而是放出热量，故B、D错误；由图可知B→C过程中，气体的压强增大了，但温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的体积减小了，则外界对气体做了功，但气体的内能没有变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出了热量，故C正确。 8.AC　书页之间交错放置，相互挤压，并产生静摩擦力，从而阻碍下方的书掉落，故A正确；纸是由纤维构成的，纤维之间的缝隙很小，形成了大量的毛细管，当纸与水接触后，水通过毛细作用迅速浸润到纸的纤维缝隙中，改变纸的张力，从而让纸蛇的褶皱也随之扩展开来，而布朗运动是指悬浮在液体或气体中的布朗微粒的无规则运动，故B错误；在玻璃容器里放置少量水，色素逐渐溶于水，这是分子无规则运动引起的扩散现象导致的，故C正确；辉光球周围存在强电场，当日光灯靠近辉光球时，在日光灯两端产生高压，使日光灯中的稀有气体电离，从而发光，这种现象和静电感应无关，故D错误。 9.AD　1毫升水中所含水分子的个数约为N＝·NA＝×6.02×1023≈3.3×1022，故A正确；某种物质的导热性具有各向同性的特点，该物质可能是非晶体，也可能是晶体，因为晶体并不是所有物理性质都具有各向异性，故B错误；我们常常能看到，油滴会漂浮于水面之上，这说明油比水的密度小，故C错误；由气体压强的微观解释可知，气体压强不仅仅取决于分子与容器壁碰撞时冲击力大小而且与碰撞频率密切相关，所以气体温度升高时压强未必增大，故D正确。 10.CD　A→B过程中气体温度升高，气体分子的平均动能增加，分子对器壁的平均撞击力增大，A→B在V­T图像中为过坐标原点的直线，为等压变化，所以单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，故A错误；B→C过程中气体做等容变化，温度降低，根据＝C可知，压强减小，由于体积不变，故气体分子的数密度不变，故B错误；C→A过程中气体做等温变化，内能不变，则分子的平均动能不变，故C正确；A→B过程中气体体积变化等于C→A过程中气体体积变化，C→A过程中气体平均压强小于A→B过程中的平均压强，根据W＝pΔV可知，A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D正确。 11.解析：(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝× mL＝2×10－5 mL。 (2)由图示可知，由于每格边长为1 cm，则每一格就是1 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，共计61格。则油酸薄膜面积S＝61×1 cm2＝61 cm2。 (3)油酸分子的直径d＝＝3×10－9 m。 答案：(1)2×10－5　(2)61　(3)3×10－9 12.解析：(1)由于连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略，当压强增加后，连接部分软管内的气体体积也减小，但连接部分体积未变，则注射器中有气体进入连接部分，相当于注射器漏气，当V减小时，增大， p随之增加的程度不是线性关系，当V越小时，压强越大，进入软管内的气体越多，压强增加程度越小，斜率越小，故绘出的p­图像可能为C。故选C。 (2)设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为V0 ，根据玻意耳定律p(V＋V0)＝C，则有＝(V＋V0)，当为0时，V＝－V1，代入上式得V0＝V1。 (3)设大米的体积为V米，以注射器内及软管内封闭的气体为研究对象，由玻意耳定律p(V＋V0－V米)＝C，则有＝(V＋V0－V米)，当为0时，V＝V2，代入上式得V米＝V2＋V0＝V2＋V1，则可求出大米的密度为ρ＝＝。 (4)用手握住注射器左侧的大部分位置，向外拉动活塞时，气体的温度会增加，由理想气体状态方程V＝C，知随着体积增加，­V图像的斜率减小，故图像如图所示。 答案：(1)C　(2)V1　(3)　(4)见解析 13.解析：(1)由平衡条件可得 p0＝pB＋ρgL4 pB＝pA＋ρgL2 代入数据解得pB＝65 cmHg，pA＝30 cmHg。 (2)设注入水银后A、B部分气体的压强分别为p1、p3，气柱的长度分别为L1′、L3′，根据玻意耳定律有 pASL1＝p1SL1′ pBSL3＝p3SL3′ 根据题中条件有 p3＝ρgL2＋p1 L3′＝2L1′ 联立解得 p1＝56 cmHg，p3＝91 cmHg L1′＝5.36 cm，L3′＝10.71 cm 设注入水银后右侧液面比B气柱底端高h，则有 p3＝p0＋ρgh 解得h＝16 cm B部分气柱总缩短的距离为x＝L1－L1′＋L3－L3′＝8.93 cm 可得注入水银的长度为s＝2x＋L4＋h＝43.86 cm。 答案：(1)30 cmHg　65 cmHg　(2)43.86 cm 14.解析：(1)初始时对活塞有p0S＋mg＝1.5p0S 得到mg＝0.5p0S 打开阀门后，活塞稳定时，对B气体有 1.5p0·V＝pB· 对活塞有pAS＋mg＝pBS 所以得到pA＝2.5p0。 (2)设未打开阀门前，C气体的压强为pC0， 对A、C两气体整体有 p0·V＋pC0·＝pA·(＋) 得到pC0＝p0 所以，C中剩余气体的质量M2与最初C中气体质量M0之比 ＝＝。 答案：(1)2.5p0　(2) 15.解析：(1)对活塞受力分析可知 2p0S＋p0S＋p0·2S＝pB·2S＋p0S 解得pB＝2p0。 (2)A中气体，初状态pA1＝p0，VA1＝S，TA1＝T 末状态VA2＝S(＋)，TA2＝T 由玻意耳定律有pA1VA1＝pA2VA2 解得pA2＝p0 B中气体，初状态pB1＝2p0，VB1＝2S，TB1＝T 末状态VB2＝2S(－)，TB2＝T 由玻意耳定律有pB1VB1＝pB2VB2 解得pB2＝4p0。 (3)对C中气体，初状态 pC＝p0，VC＝S＋2S，TC＝T 末状态VC′＝S(－)＋2S(＋) 对活塞有2p0S＋pA2S＋pC′·2S＝pB2·2S＋pC′·S 解得pC′＝p0 由理想气体状态方程有＝ 解得TC′＝T。 答案：(1)2p0　(2)pA2＝p0　pB2＝4p0　(3)T 学科网（北京）股份有限公司 $$