第十五单元 热学 能力提升卷-2026届高考物理一轮复习

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第十五单元　热学 能力提升卷 满分100分,限时75分钟 考点1 分子动理论　　考点2 气体实验定律　　考点3 热力学定律 考点4 实验:用油膜法估测油酸分子的大小　　考点5 实验:探究气体等温变化的规律 一、选择题(本题共10小题,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1—7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8—10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.分子间作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。下列说法正确的是 (　　) 　 A.甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线 B.当r>r0时,随分子间距离增大,分子间作用力做正功 C.当r>r0时,分子间作用力表现为引力 D.随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远,分子间作用力先减小后增大 2.关于固体、液体,下列说法正确的是 (　　) A.单晶体所有的物理性质一定都表现为各向异性 B.固体的原子(或者分子、离子)是静止不动的,液体的原子(或者分子、离子)可以移动 C.如果要保存地下的水分,就要保持土壤里的毛细管,而且还要使它们变得更细,这时就要用磙子压紧土壤 D.一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系 3.某同学制作了一个小型喷泉装置,如图甲所示。两个瓶子均用瓶塞密闭,两瓶用弯管连通,左瓶插有两端开口的直管。左瓶装满水,右瓶充满空气。用沸水浇右瓶时,左瓶直管有水喷出,如图乙所示。水喷出的过程中,装置内的气体 (　　) 　　 A.内能比浇水前大 B.压强与浇水前相等 C.所有分子的动能都比浇水前大 D.对水做的功等于水重力势能的增量 4.如图所示,如果热水瓶中的热水未灌满就盖紧瓶塞,而瓶塞与瓶口的密封程度很好,经过一段时间后,要拔出瓶塞会变得很吃力。假设开始时瓶内水温为87 ℃,经过一段时间,温度降到47 ℃,热水瓶口的截面积为10 cm2,手指与瓶塞间的动摩擦因数为0.15。已知瓶内气体可视为理想气体,大气压强p0=1.0×105 Pa,不考虑瓶塞的重力及瓶塞与瓶口间的摩擦力,则两手指至少要用多大的压力作用在瓶塞上才能拔出瓶塞 (　　) A.74 N　　　　B.37 N　　　　C.3.7 N　　　　D.7.4 N 5.如图所示,国际空间站核心舱内航天员要到外太空行走,需经过气闸舱,开始时气闸舱内气压为p0,用抽气机多次抽取气闸舱中的气体,当气压降到一定程度后才能打开气闸门B,已知每次从气闸舱抽取的气体体积都是气闸舱容积的,若抽气过程中温度保持不变,则抽气2次后,气闸舱内气压为 (　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 6.一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C,其p-T图像如图所示。已知气体在状态C时的体积为0.6 m3。下列说法正确的是　 (　　) A.气体在状态A时的温度为300 K,体积为0.45 m3 B.从状态A到状态B的过程中,单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数可能不变 C.从状态B到状态C的过程中,分子数密度减小,单个分子对器壁的平均撞击力不变 D.从状态A到状态C的过程中,气体从外界吸收的热量大于45 000 J 7.水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一个水银气压计。发射的火箭舱密封,起飞前舱内温度T0=300 K,水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压p0。当火箭以加速度大小a=g竖直向上起飞时,舱内水银气压计示数稳定在0.6p0,已知水银气压计的示数与液柱高度成正比,如图所示。起飞时重力加速度可视为恒为g,则起飞时舱内气体的温度是 (　　) A.250 K　　　　B.300 K　　　　C.360 K　　　　D.400 K 8.如图所示的A、B管内封有空气,C管敞口竖直向上,K为阀门。开始时A、B、C内水银面等高,B管中封闭气体长度大于A管中封闭气体长度,A、B、C管横截面积依次减小。若在C管中沿管壁注入少许水银,三管液面上升高度分别为hA、hB、hC。若不注入水银而是打开K,使少许水银流出(A、B、C管中水银面不会降到管口下方),三管液面下降高度分别为h'A、h'B、h'C。假设以上过程中气体温度不变,以下说法正确的是 (　　) A.hA>hB>hC　　　　　　 B.hA<hB<hC C.h'A<h'B<h'C　　　　　　D.h'A>h'B>h'C 9.一个体积为1 cm3的气泡从深为25 m的湖底部缓慢上浮到湖面,气泡内的气体对湖水做功0.3 J,气体可视为理想气体,湖底温度为7 ℃,湖面温度为27 ℃。已知湖水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,大气压强为1.0×105 Pa。下列说法中正确的是 (　　) A.气泡在湖底时,气泡内的气体压强为3.5×105 Pa B.气泡上升过程中,气泡内每个气体分子的平均速度都变大 C.气泡上升过程中,气体从湖水中吸收的热量等于气体对湖水做的功 D.上升到接近湖面时,气泡的体积变为3.75 cm3 10.液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线,张力的作用表现在分界线两边液面以一定的拉力F相互作用,F的大小与分界线的长度l成正比,即F=σl(σ为液体的表面张力系数),F的方向总是与液面相切,并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图甲所示,间距为L的U形细框上放置一细杆MN,两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置,会形成一水平膜(忽略膜受到的重力),甲、乙分别为俯视图和正视图,由于表面张力,膜的上、下表面会对MN产生水平向左的力。小明用一测力计水平向右拉住MN使其保持静止,测力计示数为F0,接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡,如图丙所示。当肥皂泡大小稳定时,测得其球形半径为R。下列说法正确的是 (　　) 　　 A.表面张力系数σ的单位是kg·s-1 B.测得肥皂水的表面张力系数为 C.肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强 D.肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 二、非选择题(本题共5小题,共60分) 11.(6分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将体积为V1的纯油酸配制成总体积为V2的油酸酒精溶液,用注射器取体积为V0的上述溶液,再把它一滴一滴地全部滴入烧杯,滴数为N。 (1)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中,待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a,可估算出油酸分子的直径为　　　　。  A.　　　　　　B. C.　　　　　　D. (2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用,实验得到的油酸分子直径数据　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。  12.(9分)某同学用图1所示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定,由于没有压强传感器,于是他把活塞和压力传感器相连,可测出移动活塞时,传感器对活塞的压力F,然后把注射器活塞移动到体积最大的位置,并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值,假设活塞受到的摩擦可忽略不计。 　　 (1)甲同学想通过作出p-的图像探究气体等温变化的规律,则还需要测量的物理量有　　　　。  A.气体的温度　　　　　　B.注射器的内径 C.大气压强　　　　　　D.被封闭气体的质量 (2)乙同学根据实验数据作出F-的图像如图2,已知图像的斜率为k,图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b,假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律,若细管内气体体积可忽略,则气体刚被封闭时的体积为　　　　(用k和b表示);若细管内气体体积不可忽略,则随着的增大,F-图像的斜率　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  13.(12分)如图所示,在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体,活塞横截面积为S,能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为T0,气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后,活塞缓慢上升h再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为ΔU=CΔT,C为已知常数,大气压强恒为p0,重力加速度大小为g,所有温度为热力学温度。求: (1)再次平衡时容器内气体的温度; (2)此过程中容器内气体吸收的热量。 14.(15分)今年八九月份,我省大部分地区持续35 ℃以上高温天气,如果在车内放置液体打火机,它极易受热爆裂。已知某打火机内均为气体(可视为理想气体)且气体质量为m,大气压强为p0。(答案可用分式表示) (1)长时间暴晒后,汽车内的温度由35 ℃上升到70 ℃,求打火机内气体压强变成原来的多少倍? (2)当打火机内气体压强增大到12p0时,打火机恰好破裂漏气,求漏气完毕后打火机内剩余气体的质量。(不考虑漏气时气体温度的变化) 15.(18分)如图所示为某喷水壶的原理图,壶中气筒内壁的横截面积S=3.2×10-4 m2,活塞的最大行程为l=20 cm,壶内气体压强大于p=1.2×105 Pa时,打开阀门后喷水壶可正常喷水。某次使用时,在室内往壶中装入一定量的水,此时壶内气体体积为V0=8.0×10-4 m3,压强与外界大气压相同,现用气筒向壶内充入压强为p0的空气15次,每次都将活塞从气筒最高处压到最底部。已知大气压强p0=1.0×105 Pa,室内温度为13 ℃,室外温度为27 ℃,求: (1)在室内充气完成后壶内气体的压强(忽略充气过程壶内气体温度的变化); (2)将充气后的喷水壶拿到室外,足够长时间后,打开阀门开始喷水,喷水壶正常喷水能喷出的水的最大体积(结果保留2位有效数字)。 答案 1.C　 2.D　 3.A　 4.B　 5.D　 6.D　 7.C　 8.BC　 9.AD　 10.BCD　 11.(1)B(3分)　(2)偏小(3分) 解　(1)轮廓包围方格约为68个,故油酸薄膜的面积为S=68a2,每滴溶液中含有纯油酸的体积为VN=×,油酸分子的直径为d==,故选B。 (2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用,由于酒精的挥发,因此油酸酒精溶液中油酸的浓度变大,而代入计算的浓度偏小,一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积V测量值偏小,根据d=可知计算得到的油酸分子直径将偏小。 12.(1)BC(3分)　(2)(3分)　变小(3分) 解　(1)设大气压强为p0,被封闭气体的横截面积为S,对活塞有pS=p0S+F,则封闭气体压强为p=p0+,可知,若要作p-的图像,还需要测量气柱的横截面积和大气压强,横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。故选B、C。 (2)设气体刚被封闭时,气体体积为V0,此时的压强为p0,细管内的气体体积忽略不计,由玻意耳定律得p0V0=V,整理得F=-p0S,对比F-图像的斜率和纵轴截距,则k=p0V0S,b=p0S,解得V0=;若细管内的气体体积不可忽略,设细管内的气体体积为ΔV,由玻意耳定律得(V+ΔV)=C(C为定值),整理得F=·-p0S,则增大时,图像斜率在变小。 13.(1)T0　(2)CT0+h(p0S+mg) 解析　(1)活塞缓慢上升h,气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律有= (1分) 即= (2分) 解得T1=T0 (1分) (2)此过程中气体内能增加ΔU=CΔT=CT0 (2分) 外界对气体做负功,W=-pSΔh=-h(p0S+mg) (2分) 根据热力学第一定律ΔU=W+Q (2分) 此过程中容器内气体吸收的热量 Q=ΔU-W=CT0+h(p0S+mg) (2分) 14.(1)　(2)m 解　(1)对打火机内气体分析,长时间暴晒后气体体积不变,由查理定律有= (2分) 即= (3分) 解得=(倍) (2分) (2)打火机内气体压强增大到12p0时破裂漏气,变成压强为p0的气体,设打火机的容积为V,漏掉的气体体积为V漏, 漏气过程,由玻意耳定律有12p0V=p0(V+V漏) (3分) 打火机内剩余气体的质量为m'=m (3分) 联立解得m'=m (2分) 15.(1)2.2×105 Pa　(2)7.4×10-4 m3 解　(1)向壶内充入压强为p0的空气15次,与壶内原有气体共同组成压强为p0,总体积为V=15lS+V0=17.6×10-4 m3的初态,末态压强为p1,体积为V0,由玻意耳定律可知p0V=p1V0 (3分) 可得在室内充气完成后壶内气体的压强p1≈2.2×105 Pa(3分) (2)拿到室外足够长时间,壶内气体发生等容变化,由查理定律有 = (3分) 可得p2== Pa=2.31×105 Pa(2分) 喷水壶正常喷水时,壶内气体发生等温变化,有pV'=p2V0 (3分) 可得V'==15.4×10-4 m3 (2分) 则喷水壶正常喷水能喷出的水的最大体积 ΔV=V'-V0=7.4×10-4 m3 (2分) $