章末卷15 热学-【高考领航】2026年高考物理总复习四测通关卷

章末卷15　热学 1．C　布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，A错误；分子间距离增大，分子势能不一定减小，当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子势能随分子间距离的增大而减小，当分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，分子势能随分子间距离的增大而增大，B错误；从微观的角度看，气体分子的平均速率越大、单位体积内的气体分子数越多，则气体对器壁的压强就越大，即气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关，C正确；液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为引力，D错误。 2．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。 3．C　车体会突然下沉挤压气囊，外界对气体做的功等于气体内能的增加，故A错误；气体温度升高，气体的平均动能增大，但是不一定每一个气体分子的动能都增大，故B错误；由于温度升高，分子平均速率增大，体积减小，分子密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大，故C正确；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，气体压强由气体分子数的密度和平均动能决定，故D错误。 4．D　上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误；气泡内气体压强p＝p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；由玻意耳定律pV＝C知，气体的体积变大，故C错误；上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体从水中吸热，故D正确。 5．B　根据理想气体的状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线Ⅰ和曲线Ⅱ均为等温变化，故可得a、b两点的温度相同，A错误；状态a和状态c压强都为p0，由盖-吕萨克定律有，B正确；从c到d为等温变化，由玻意耳定律有，由题图可知pa＝pc，故，C错误；由玻意耳定律，有＝3，故＝2，D错误。 6．B　由状态1到状态2气体内能增加，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动平均速率增大，不是每个分子的运动速率都增大，故A错误；状态2相比状态1压强不变，温度升高，分子平均动能增大，体积增大，分子数密度减小，由压强的微观解释可知，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少，故B正确；由状态1到状态2，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量减去气体对外做的功，故C错误；设大气压强为p0，活塞的横截面积为S，气体压强为p，由平衡方程p0S＝mg＋pS，得pS＝p0S－mg，活塞向右移动L过程中，对外做功W＝pS＝(p0S－mg)L，由热力学第一定律得ΔU＝Q－W，得气体吸收的热量即电热丝释放的热量Q＝ΔU＋(p0S－mg)L，故D错误。 7．C　完成一次循环，气体的内能不变，a→b过程，气体体积增大，气体对外界做功，b→c过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于a→b过程气体的压强大于b→c过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功，c→a过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误；b→c过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确；a→b过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。 8．ACD　活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左<V右，又活塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错误；气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。 9．BD　根据查理定律得，单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为t＝627 ℃，A错误，B正确；排气后气窑内气体压强保持3p0不变，根据等压变化有，由于密度相同，则本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为m′∶m＝V′∶(V＋V′)，得m′∶m＝2∶5，C错误，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V-T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 左管中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)压力罐的最大容积为V0＝400 L，以罐内的气体为研究对象，初状态压强p0，启动水泵补水后压强p1＝4p0，气体体积为V 根据玻意耳定律p0V0＝p1V 解得V＝100 L 则注入的水的体积V1＝V0－V 解得V1＝300 L。 (2)当用户水龙头没有水流出时罐内压强 p2＝ρgh＋p0＝2p0 罐内气体体积为V′， 由玻意耳定律可得p0V0＝p2V′ 解得V′＝200 L 水泵正常工作一次可给用户输送水的体积 V2＝V1－(V0－V′)＝100 L。 答案：(1)300 L　(2)100 L 15．解析：(1)根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又容器与活塞均绝热，即没有发生热传递，所以由热力学第一定律可知气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。 (2)气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1 解得状态2时气体的压强为 p2＝＝1.02×105 Pa 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为研究对象，根据力的平衡条件可得 p2S＝p0S＋F 代入数据解得F＝10 N。 (3)当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T3＝350 K的状态3，可知气体发生等压变化，则有 解得状态3时气体的体积为V3＝1750 cm3 该过程外界对气体做的功为 W＝－p2ΔV＝－p2(V3－2V1)＝－25.5 J 根据热力学第一定律可得 ΔU＝Q＋W 解得气体吸收的热量，即电阻丝放出的热量Q＝89.3 J。 答案：(1)不可逆　不变　(2)10 N　(3)89.3 J 学科网（北京）股份有限公司 $ 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．有关物质结构和分子动理论的认识，下列说法正确的是(　　) A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．分子间距离增大，分子势能一定减小 C．从微观角度看，气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关 D．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为斥力 2．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 3．如图为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是(　　) A．外界对气体做的功小于气体内能的增加 B．气体温度升高，每个分子的动能都增大 C．气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大 D．气体压强增大的唯一原因是气体分子运动变得剧烈 4．(2024·北京卷)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体(　　) A．内能变大　　　 B．压强变大 C．体积不变 D．从水中吸热 5．一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强—体积(p-V)图上的曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态a和b的压强分别为pa、pb，温度分别为Ta、Tb。c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别为pc、pd，温度分别为Tc、Td。下列关系式正确的是(　　) A． B． C． D． 6．如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体，轻绳左端连接活塞，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞向右移动L后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能增加量为ΔU。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是(　　) A．状态2相比状态1，每个分子的速率都增大 B．状态2相比状态1，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少 C．由状态1到状态2，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量 D．电热丝释放的热量为ΔU－mgL 7．如图所示，一定质量的理想气体，经历a→b→c→a过程，其中a→b是等温过程，b→a是等压过程，c→a是等容过程。下列说法正确的是(　　) A．完成一次循环，气体向外界放热 B．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C．b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D．a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 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．(2024·河北卷)如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后(　　) A．弹簧恢复至自然长度 B．活塞两侧气体质量相等 C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 9．瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是古人智慧的结晶。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为p0，温度为27 ℃，当窑内气压达到3p0时，气窑上方的单向排气阀开始排气，使气窑内气体压强保持3p0不变，窑内气体温度逐渐升高至1227 ℃后保持不变，连续烧制8～10小时。下列说法正确的是(　　) A．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为91 ℃ B．单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为627 ℃ C．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶3 D．本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比2∶5 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 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)家用储水式压力罐常被用于二次供水，其简要结构如图所示。该压力罐的总容积为400 L，初始工作时罐内无水，水龙头处于关闭状态，水管容积可忽略不计，且罐内气体压强为p0。此时接通电源，启动水泵给罐补水，当罐内压强增大到4p0时水泵自动断开电源，停止补水。罐内气体可视为理想气体，用此压力罐给位于h＝10 m高用户供水，压力罐密闭性、导热性能均良好，环境温度不变，已知10 m高水柱产生的压强为p0，一次供水完毕后罐内所剩水的高度相对10 m高度可忽略不计。 (1)求水泵正常工作一次注入的水的体积V1； (2)求水泵正常工作一次可给用户输送水的体积V2。 15．(15分)(2024·浙江卷)如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。 (1)气体从状态1到状态2是________(选填“可逆”或“不可逆”)过程，分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)； (2)求水平恒力F的大小； (3)求电阻丝C放出的热量Q。 学科网（北京）股份有限公司 $