专题08 热学（期中真题汇编）（全国通用）高二物理下学期

专题08 热学 3大高频考点概览 考点01 分子动理论基本内容与内能 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 地 城 考点01 分子动理论基本内容与内能 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）若以表示水的摩尔质量，表示在一定条件下水蒸气的摩尔体积，表示在标准状况下水蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，、分别表示每个水分子的质量和体积，下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．根据密度的定义可得 同时 所以 由于气体分子间有大量空隙，所以 则，故A错误； B．表示一个水分子运动占据的空间的体积，不是一个水分子的体积，故B错误； C．表示水蒸气的摩尔质量，除以一个水分子的质量即为阿伏加德罗常数，即表达式，故C正确； D．由于水分子间距的存在，不等于水的摩尔体积，则密度表达式不成立，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二下·江苏南通·期中）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能不一定比冷水的大 B．当温度等于0℃时，分子动能为零 C．绝热密闭容器突然减速停止，容器里的气体内能不会发生改变 D．温度相等的水和冰，它们的内能一定相等 【答案】A 【详解】A．内能由温度、质量、体积共同决定，若热水质量远小于冷水，则总内能可能更小，故A正确； B．温度是分子平均动能的标志，0℃时分子动能不为零（绝对零度时分子动能才趋近于零），故B错误； C．绝热容器减速时，气体因惯性碰撞容器壁，机械能转化为内能（做功改变内能），内能增加，故C错误； D．水和冰的分子势能不同，且内能还与质量有关，温度相同但内能不一定相等，故D错误。 故选A。 3．（24-25高二下·江苏连云港·期中）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅为空气密度的，设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是（　　） A．a千克气凝胶所含分子数为 B．气凝胶的摩尔体积为 C．每个气凝胶分子平均占据空间为 D．每两个相邻气凝胶分子平均间距为 【答案】D 【详解】A．a千克气凝胶的物质的量为，分子数为，故A正确，不符合题意； B．摩尔体积等于摩尔质量与密度之比，则有，故B正确，不符合题意； C．每个气凝胶分子平均占据空间，故C正确，不符合题意； D．每个气凝胶分子平均占据空间 结合上述有 解得每两个相邻气凝胶分子平均间距，故D错误，符合题意。 故选D。 4．（24-25高二下·陕西西安·期中）某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度，出现了大范围的雾霜。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（　　） A．细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动 B．9：00时的空气分子平均速率比10：00时的小 C．图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线 D．单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，12：00时比14：00时多 【答案】C 【详解】A．细颗粒物在大气中的漂移是气流的作用，不是布朗运动， 布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，平均速率越大；由图甲可知9：00时的温度比10：00时的温度高，所以9：00时的空气分子平均速率比10：00时的大，故B错误； C．温度越高，分子热运动越剧烈，平均动能越大，平均速率越大，速率大的分子所占比例越大；14：00时的温度比11：00时的温度高，则图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线 ，故C正确； D．温度越高，分子平均速率越大，单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数越多；12：00时的温度比14：00时的温度低，所以单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，12：00时比14：00时少，故D错误。 故选C。 5．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期中）分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系图线如图所示，纵坐标未知。已知甲图与横坐标交点为，乙图最低点对应的横坐标为，取无穷远处分子势能。下列说法正确的是（　　） A．乙图像为分子力与分子间距离的关系图像 B．当分子间距离从增大到的过程中，分子力先变大再变小 C．当分子间距离从增大到的过程中，分子力先做负功再做正功 D．当分子间距离从增大到的过程中，分子势能先变小再变大 【答案】D 【详解】A．根据图像可知，为平衡位置时分子之间的间距，在此位置，分子力为0，分子势能最小，可知，甲图像为分子力与分子间距离的关系图像，故A错误； B．结合上述可知，甲图像为分子力与分子间距离的关系图像，根据图像可知，当分子间距离从增大到的过程中，分子力先变小再变大之后变小，故B错误； C．结合上述可知，甲图像为分子力与分子间距离的关系图像，根据图像可知，当分子间距离从增大到的过程中，分子力先表现为斥力，后表现为引力，则分子力先做正功再做负功，故C错误； D．结合上述可知，乙图像为分子势能与分子间距离的关系图线，势能的正负表示大小，则当分子间距离从增大到的过程中，分子势能先变小再变大，故D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中）将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．分子Q由A运动到C的过程中先加速再减速 B．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小 C．分子Q在C点时加速度大小为零 D．该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律 【答案】C 【详解】A．C点为分子斥力和引力相等的位置，C点的右侧分子力表现为引力，C点的左侧分子力表现为斥力，因此分子Q由A运动到C的过程中，一直做加速运动，故A错误； B．分子Q由A点释放后运动到C点右侧的过程中，分子力表现为引力，先增大后减小，然后到C点左侧后，分子力表现为斥力，逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，故B错误； C．C点为分子引力等于分子斥力的位置，即分子力为零，则分子Q在C点的加速度大小为零，故C正确； D．气体分子间距较大，分子作用力很小，不能用题图表示气体分子间作用力的变化规律，但可表示液体和固体分子间作用力的变化规律，故D错误。 故选C。 7．（24-25高二下·湖北·期中）铜的摩尔质量为M，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为（题中物理量的单位均为国际单位制），下列说法正确的是（　　） A．1 kg铜所含原子数为 B．铜所含原子数为 C．一个铜原子的质量为 D．铜原子的直径为 【答案】B 【详解】A．1 kg铜所含原子数，故A错误； B．铜所含原子数，故B正确； C．一个铜原子的质量，故C错误； D．设铜原子直径为d，则有 则 故D错误。 故选B。 8．（24-25高二下·山东日照·期中）导热性良好的玻璃瓶内封闭一定质量的气体，从10℃的湖底缓慢移动至温度为14℃的湖面的过程中，下列说法正确的是（　　） A．所有气体分子速率均增大 B．气体分子对玻璃瓶壁碰撞的平均撞击力增大 C．单位时间内与单位面积玻璃瓶壁碰撞的分子数不变 D．气体分子间的作用力增大 【答案】B 【详解】A．从10℃的湖底缓慢移动至温度为14℃的湖面的过程中，所有气体分子的平均动能增大，气体分子的平均速率增大，并不是所有气体分子速率均增大，故A错误； B．环境温度缓慢升高，气体分子的平均动能增大，气体分子对玻璃瓶壁碰撞的平均撞击力增大，故B正确； C．由于分子数密度不变，气体分子的平均速率增大，单位时间内与单位面积玻璃瓶壁碰撞的分子数增多，故C错误； D．由于分子数密度不变，气体分子间的距离不变，作用力不变，故D错误。 故选B。 9．（24-25高二下·河北石家庄·期中）关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象与外界作用有关，是化学反应的结果 B．某固体气凝胶密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA，则每两个相邻气凝胶分子的平均间距为 C．俗话说破镜难重圆，说明玻璃分子间只有斥力没有引力 D．气体压强是由分子间作用力引起的 【答案】B 【详解】A．扩散现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是物质分子无规则运动产生的迁移现象，故A错误； B．气凝胶体积为 气凝胶包含个分子，每个气凝胶分子平均占据空间体积为 分子体积 则每两个相邻气凝胶分子的平均间距为 故B正确； C．破镜难重圆，是因为破损处玻璃分子间距离不能达到小于分子直径10倍程度，超出了分子力作用范围，无法产生引力，玻璃内部分子间仍存在着引力和斥力，故C错误； D．气体分子间距离较大，超出分子力作用的距离，分子力为零，气体压强是由大量气体分子运动对容器的撞击引起的，故D错误。 故选B。 10．（24-25高二下·重庆·期中）两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则（　　） A．分子之间的引力和斥力都减小 B．分子力先做负功再做正功 C．在时，分子势能最小，动能最大 D．在时，随的减小，分子势能变小 【答案】C 【详解】A．两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近过程，分子之间的引力和斥力都增大，故A错误； B．分子间距大于时，分子力为引力，分子间距小于时，分子力为斥力，故分子力先做正功再做负功，故B错误； C．在时，分子力做正功最多，动能最大，分子势能最小，故C正确； D．在时，随的减小，分子势能变大，故D错误。 故选C。 二、多选题 11．（24-25高二下·浙江·期中）如图是容器内某理想气体分子运动示意图，有关该气体分子运动的说法正确的是（　　） A．容器内各种速率的分子分布有“中间多，两头少”的特征 B．占总分子比例极大值的速率会随温度的升高而增大 C．容器内所有分子的动能均随温度的升高而增大 D．因分子无规则运动，分子间距不断改变，分子力的大小也不断变化 【答案】AB 【详解】A．根据气体分子速率分布曲线与温度的关系，容器内各种速率的分子分布是“中间多，两头少”，故A正确； B．温度升高，分子平均速率增大，占总分子比例极大值的速率会随温度的升高而增大，故B正确； C．分子运动是统计规律，单个分子的动能随温度变化没有规律，而分子的平均动能随温度升高而增大，故C错； D．理想气体分子间除碰撞外无相互作用力，即分子间不存在分子力，所以D错误。 故选AB。 12．（24-25高二下·山东威海·期中）中国某大学制备出了一种超轻气凝胶，这种固态材料在弹性和吸油能力方面令人惊喜，被称为“全碳气凝胶”。设该气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏伽德罗常量为NA，则下列说法正确的是（　　） A．a克气凝胶所含的分子数 B．气凝胶的摩尔体积 C．每个气凝胶分子平均占据空间 D．每两个相邻气凝胶分子平均间距 【答案】BC 【详解】A． a克气凝胶所含的分子数，故A错误； B．气凝胶的摩尔体积，故B正确； C．1mol气凝胶中包含NA个分子，则每个气凝胶分子平均占据空间，故C正确； D．设每两个相邻气凝胶分子平均间距为d，则 解得，故D错误。 故选BC。 13．（24-25高二下·贵州黔东南·期中）在贵州马岭河峡谷风景区，科研团队研究峡谷空气的热力学性质。已知标准状况下，1mol气体的体积为22.4L，含有6.02×1023个分子。关于分子平均动能、温标和阿伏加德罗常数的应用，哪些说法是正确的（    ） A．温度升高时，所有气体分子的动能都增大 B．摄氏温标和热力学温标的温差数值不同 C．在相同温度下，氮气（N2）和氧气（O2）分子的平均动能相等 D．若某种气体分子质量为，则其摩尔质量约为28.9g/mol 【答案】CD 【详解】A．温度升高仅意味着分子平均动能增大，个别分子动能可能减小，故A错误； B．摄氏温标和热力学温标的温差数值相同，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，分子平均动能只取决于温度，与分子种类无关，故C正确； D．某种气体的摩尔质量约为，故D正确。 故选CD。 14．（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示，实线1为氧气分子在T1温度下的分子速率分布规律图像，实线2为氧气分子在T2温度下的分子速率分布规律图像。下列说法正确的是（　　） A．由图像可以知道温度T1小于温度T2 B．在T1、T2两个温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C．将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 【答案】AB 【详解】A．温度升高，大速率分子所占总分子数的百分比增大，小速率分子所占总分子数的百分比减小，根据图示可知，温度T1小于温度T2，故A正确； B．图示两图像有交点，表明在T1、T2两个温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同，故B正确； C．利用微元法，可知，图像与横轴所围结合图形的面积表示百分比，即对应的分子速率分布规律曲线下方的面积等于1，可知，将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积与曲线1和曲线2下方的面积均等于1，故C错误； D．结合上述可知，温度T1小于温度T2，将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，达到热平衡后，气体的温度大于T1，小于T2，则将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线介入实线1、2之间，不可能是图中虚线位置，故D错误。 故选AB。 15．（24-25高二下·湖南·期中）假设两个分子相距无限远，规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无限远处逐渐靠近分子A，则分子间作用力和分子势能随分子间距r的图像分别如图1、2所示，下列说法正确的是（　　） A．两分子间距为时，两分子既受到引力也受到斥力，但引力和斥力等大反向，合力为0 B．两分子相距无限远，分子势能最小 C．B从无限远处向A靠近，分子力对B一直做正功 D．当B受到的分子间作用力为0时，分子势能最小 【答案】AD 【详解】A．两分子间距为时，两分子既受到引力也受到斥力，但引力和斥力等大反向，合力为0，故A正确； BD．由图2可知，两分子间距为时，此时B受到的分子间作用力为0，分子势能最小；两分子相距无限远，分子势能为零，不是最小，故B错误，D正确； C．在r＞r0阶段，分子力F表现为引力，相互靠近时，F做正功；在r＜r0阶段，分子力F表现为斥力，F做负功，故C错误。 故选AD。 三、实验题 16．（24-25高二下·河北衡水·期中）在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中： (1)该实验过程中，体现的物理思想方法是________。 A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)若实验时痱子粉撒得太厚，会导致所测的分子直径________（选填“偏大”或“偏小”）； (3)若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数________（用题中给出的物理量符号表示）。 【答案】(1)A(2)偏大(3) 【详解】（1）用“油膜法”估测分子大小的实验中，是将油酸分子近似看成球形，并且油膜呈单分子分布的、分子间没有空隙。以上思路是将油膜想象成一种理想模型，故体现的物理思想是理想模型法。 故选A。 （2）若实验时痱子粉撒得太厚，油酸分子无法充分展开，测得油膜面积会偏小，根据，则会导致所测的分子直径偏大。 （3）一个油酸分子的质量为 则阿伏加德罗常数为 四、解答题 17．（24-25高二下·江苏南京·期中）我国某大学教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它在弹性和吸油能力方面令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA。求： (1)质量为m的气凝胶所含的分子数； (2)相邻气凝胶分子平均间距（类似固体分子的直径）。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）m千克气凝胶物质的量： m千克气凝胶所含的分子数： （2）气凝胶的摩尔体积： 每个气凝胶平均占据空间： 相邻气凝胶分子平均间距：或 解得： 18．（24-25高二下·河北张家口·期中）轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊内有3.4mol的氮气，气囊中氮气的密度ρ=1.7kg/m3，已知氮气的摩尔质量M=28g/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1.请估算： (1)安全气囊的容积； (2)气囊中氮气分子间的平均距离r。（结果保留一位有效数字） 【答案】(1)56L(2)m 【详解】（1）设安全气囊的容积，则有 （2）气囊中氮气分子的总个数为 气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为的立方体，则有 代入数据解得 19．（24-25高二下·山东枣庄·期中）钻石是自然界中最坚硬的物质，钻石是由可看作球形的碳原子以网状结构紧密地堆在一起，密度是；钻石的质量用克拉来计量，1克拉。已知碳元素的相对分子质量为12，阿伏加德罗常数。已知：，。（结果均保留三位有效数字）求： (1)图片中的钻石有2.5克拉，该钻石含有的碳原子个数； (2)碳原子的直径。 【答案】(1)个(2)m 【详解】（1）2.5克拉钻石的物质的量 碳原子的个数 解得个 （2）设钻石的摩尔体积为，则 碳原子的体积 联立方程解得： 20．（24-25高二下·河南·期中）吸烟有害健康，拒绝烟草是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300cm3，若一位吸烟者一根烟大约吸10次，一次吸入气体的体积约为450cm3，在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10-3m3/mol，可认为吸入烟的体积等于呼出烟的体积，阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023mol-1。 (1)估算标准状况下吸烟者每吸一根烟被污染的空气分子数（结果保留两位有效数字）； (2)一位不吸烟者与一位吸烟者共处28m3的密闭空间，标准状况下吸烟者吸完一根烟，不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子（假设呼出的烟均匀分布，结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)1.2×1023个(2)1.3×1018个 【详解】（1）吸烟者一根烟吸入的总气体体积为 含有空气分子数为 （2）密闭空间单位体积内含有的被污染空气分子数为 每个污染空气分子所占的空间体积为 不吸烟者一次呼吸吸入的被污染过的空气分子个数为 21．（24-25高二下·河北石家庄·期中）计算机的CPU是使用硅材料制成的，其核心部分的面积，厚度，含有各种晶体管个。已知硅的摩尔质量，密度，阿伏加德罗常数。求：（结果保留1位有效数字） (1)硅原子的体积。 (2)每个晶体管平均含有的硅原子数。 【答案】(1)(2)个 【详解】（1）硅原子的体积 （2）由 解得个 地 城 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）在甲、乙两种固体薄片的上表面涂一层很薄的石蜡，用烧热的钢针接触固体薄片的下表面，石蜡熔化的范围分别如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲不可能是单晶体 B．甲一定是非晶体 C．甲一定是多晶体 D．乙可能是多晶体 【答案】A 【详解】ABC．甲表现为各向同性，则甲一定不是单晶体，可能是多晶体或者非晶体，选项BC错误，A正确； D．乙表现为各项异性，则一定是单晶体，不可能是多晶体，选项D错误。 故选A。 2．（24-25高二下·江苏连云港·期中）关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是（　　） A．图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质 B．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂 C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关 D．图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体 【答案】D 【详解】A．图甲晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确，不符合题意； B．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂，B正确，不符合题意； C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确，不符合题意； D．图丁为雪花的微观结构，雪花有规则的几何形状，所以是晶体，当雪化成水后，具有流动性，是液体不再是固体，水不是晶体，D错误，符合题意。 故选D。 3．（24-25高二下·陕西榆林·期中）如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断错误的是（　　） A．A→B过程温度升高，压强不变 B．B→C过程体积不变，压强变小 C．B→C过程体积不变，压强不变 D．C→D过程体积变小，压强变大 【答案】C 【详解】A．由图示图像可知，一定质量的理想气体，A→B过程气体温度升高，气体的体积V与热力学温度T成正比，由理想气体状态方程可知，该过程气体压强保持不变，故A正确； BC．由图示图像可知，B→C过程气体体积不变而温度降低，由理想气体状态方程可知，气体压强减小，故B正确，C错误； D．由图示图像可知，C→D过程气体温度不变而体积减小，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故D正确。 本题选择错误的，故选C。 4．（24-25高二下·江苏南京·期中）喷水壶在家庭园艺中广泛使用，如图所示为容积的喷水壶，壶中装有3L的水，壶中封闭气体的压强为1.5atm。现拧紧壶口，向壶中打气，每次能打入1atm的气体50mL，忽略壶内气体温度的变化，要使壶内气体压强达到3atm，需至少打气的次数为（　　） A．50次 B．60次 C．120次 D．130次 【答案】B 【详解】根据玻意耳定律可知 即 解得n=60次 故选B。 5．（24-25高二下·湖南长沙·期中）如图所示，在水平地面上固定一个U形汽缸，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁摩擦不计，外界大气压为，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则图中能反映汽缸内气体的压强随热力学温度变化的图像的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意分析可知，最初活塞紧压着两个挡板，故活塞受到外部大气施加的向下的压力、内部大气施加的向上的支持力以及挡板施加的向上的支持力的作用处于平衡状态，随着汽缸内温度的升高，内部气体压强增大，内部大气对活塞施加的向上的支持力增大，而挡板施加的向上的支持力减小，故此过程为等容变化过程，在这个过程中，是一个定值，即在这个过程中，图像应该是一条过原点的倾斜直线；直到挡板施加的向上的支持力减为0后，汽缸内的气体压强等于外界大气压强，之后随着温度的升高，活塞会被向上慢慢顶起，这个过程是一个等压膨胀过程，即是一个定值，故随着温度的升高，汽缸内封闭气体的体积变大，在图像中是一条平行于轴的直线，D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强则（　　） A．铋块熔化过程中温度不断升高 B．液态铋表面分子间作用力表现为引力 C．铋片中的分子呈无规则排列 D．铋片中的分子在做布朗运动 【答案】B 【详解】A．金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，故A错误； B．液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因。液态铋表面分子间作用力为引力符合物理规律，故B正确； C．金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，题目中铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序（如单层晶体结构），而非无规则排列，故C错误； D．布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，故D错误。 故选B。 7．（24-25高二下·山东潍坊·期中）下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是（　　） A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象 B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体 C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力 D．丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大 【答案】A 【详解】A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确； B．图乙说明固体在传导热量上具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明该固体可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误； C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子不停地做无规则的热运动，故C错误； D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。 故选A。 8．（24-25高二下·河北邢台·期中）如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分理想气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度缓慢升高，无水银溢出，则下列说法正确的是（　　） A．a部分气体的体积不变 B．b部分气体的体积不变 C．a部分气体的压强变大 D．b部分气体的压强变大 【答案】A 【详解】由于b部分气体压强为，水银柱高度不变，所以ab两部分气体压强均不变，因为a部分气体温度保持不变，使b部分气体温度缓慢升高，根据理想气体状态方程可知，a部分体积也不变，b部分体积变大，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．（24-25高二下·江苏南京·期中）如图所示，竖直玻璃管内用水银封闭了一段空气柱，水银与玻璃管的质量相等。现将玻璃管由静止释放，忽略水银与玻璃管间的摩擦，不计空气阻力影响，重力加速度为g，则（　　） A．释放前，封闭气体的压强小于外界大气压 B．释放瞬间，玻璃管的加速度为2g C．释放后，封闭气体的压强会一直减小直到不变 D．释放后过一段时间，水银柱相对玻璃管静止，此时封闭气体压强等于大气压 【答案】B 【详解】A ．释放前对水银有 得 大于外界大气压，A错误； B．释放瞬间被封闭气体的压强来不及变化则，对玻璃管，根据牛顿第二定律有 对水银，有 联立解得 B正确； CD．释放后，因水银柱和玻璃管均处于完全失重状态，当内外压强相等时，水银柱下降速度比玻璃管的速度小，故封闭气体的体积继续增大，  水银柱加速度增大，玻璃管加速度减小，直到两者速度相等，然后又压缩气体，两者加速度继续改变， 水银柱与玻璃管之间一直有相对运动，故CD错误。 故选B。 10．（24-25高二下·浙江·期中）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量 B．图乙中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有扩张的趋势 C．图丙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．图丁中，在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力 【答案】D 【详解】A．图甲中，设题中气体的摩尔体积为V，摩尔质量为M和阿伏加德罗常数为，根据 可以估算出气体分子的质量；但由于气体分子间距离较大，根据V和能估算出气体分子所占据的空间体积，不能估算出气体分子的体积，故A 错误； B．图乙中用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有收缩的趋势，而不是扩张的趋势，故B 错误； C．图丙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，所以该固体是单晶体，故C 错误； D．图丁中，当玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力时，水银在玻璃表面表现为不浸润，故D 正确。 故选D。 11．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期中）活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】第1次抽气过程，根据玻意耳定律可得 同理，第2次抽气过程，有 第3次抽气过程，有 第4次抽气过程，有 根据 每次被抽出的气体的体积、温度都相同，则第1次抽气过程中被抽出的气体质量与第4次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为 故选C。 12．（24-25高二下·山东济南·期中）某人驾驶汽车，从哈尔滨到广州，出发时哈尔滨的环境温度为，到达广州时的环境温度为。假设汽车轮胎内的气体可视为理想气体，其体积不变且没有漏气，为使轮胎内部气体的压强恢复到出发时的压强，需将气体放出一部分，则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设在哈尔滨气体的压强为，在广州气体的压强为，从哈尔滨到广州过程，气体发生等容变化，则有 其中， 可得 设汽车轮胎内的体积为，根据玻意耳定律可得 解得 则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为 故选C。 二、多选题 13．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm。现将开关K打开，从U形管中缓慢放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0cmHg。下列说法正确的是（　　） A．放出部分水银后K关闭时，A侧空气柱变长 B．初始状态，A侧气体压强为72cmHg C．放出部分水银后K关闭时，A侧气体压强为65cmHg D．开关K打开时，放出的水银在管内的长度为17cm 【答案】ACD 【详解】B．初始状态对右侧水银柱分析有，，即A侧气体压强为78cmHg，故B错误； A．开关K打开时，随着两侧的水银往下流出，A侧的空气柱要变长，故A正确； C．开关K打开后放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面的压强随着空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止，有，故C正确； D．缓慢放出部分水银的过程，对A气体发生了等温膨胀的过程，有，可得 则A侧放出的水银在管内的长度为 B侧放出的水银在管内的长度为 即放出的水银在管内的长度为，故D正确。 故选ACD。 14．（24-25高二下·辽宁·期中）利用毛细现象可判断现象中的液体与固体是属于“浸润”或者“不浸润”关系。如图所示，为某次观察毛细现象实验得到的实验情景，管内液面与管外液面的高度差为h，大气压强为p0，液体密度为ρ，当地重力加速度为g，液柱中O点与管外液面在同一个水平面上。关于该实验，下列叙述正确的是（　　） A．O点压强大小为 B．毛细管内径越细毛细现象越明显 C．液体与固体是属于“不浸润”关系 D．管壁处液体表面张力形成向上拉力，使管中液体向上运动 【答案】BD 【详解】A．根据同一液面压强相等可知，O点压强大小为，故A错误； B．毛细现象是指液体在细管中上升或下降的现象，其显著程度与管径有关。管径越小，毛细现象越明显，故B正确； C．从图中可以看出，管内的液面高于管外的液面，这是浸润现象的典型表现，故C错误； D．当液体浸润固体时，附着层内部分子间距小，使附着层有扩张的趋势，而表面层中的表面张力使表面层有收缩趋势，对液体产生向上的拉力，使管中液体向上运动，故D正确。 故选BD。 15．（24-25高二下·山东日照·期中）如图所示装置为卡车空气刹车系统，K1，K2，K3是电子阀门，刹车时K2打开，其它关闭。排气时K1打开，其它关闭。往储气罐加气时K3打开，其它关闭。制动室的初始体积，内部气体的压强为1atm。刹车时活塞从A位置到B位置，制动室体积变为，气体的压强达到8atm，此时时立即关闭K2，刹停后打开K1排气，活塞回到A位置，完成一次刹停过程。已知储气罐的容积，压缩机工作时每分钟能将160L压强为1atm的气体注入储气罐。忽略管道内气体体积，所有过程气体均视为理想气体且温度不变，以下正确的是（　　） A．若要保证能实施一次刹停，刹车前储气罐内气体压强最少为10atm B．若储气罐内气体压强为10atm，实施一次刹停，储气罐内气体减少20％ C．压缩机失效后，若要保证连续实施3次刹停，储气罐内气体初始压强至少为12atm D．若储气罐内气体的压强为8atm，压缩机需要工作2分钟，可使压强恢复到16atm 【答案】ABD 【详解】A．设刹车前储气罐内气体压强为p2，根据玻意耳定律得 解得 ，A正确； B．根据玻意耳定律得 解得 储气罐内气体减少百分比 B正确； C．若储气罐内气体初始压强为12atm，第1次刹车，根据波意耳定律 解得 第2次刹车，根据波意耳定律 解得 若不考虑弹簧长度变化，第2次刹车失效。若考虑弹簧长度变化，第2次刹车的压强小于7.66atm，第2次刹车失效，C错误； D．根据波意耳定律 解得 ，D正确。 故选ABD。 16．（24-25高二下·河北沧州·期中）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500L，初始时罐内的存水量为200L，气室内的气体压强为0.15MPa，环境和气体的温度均为15℃。当气室内的气体压强小于0.15MPa时，外部控制系统就会启动水泵给罐补水，当罐内压强增大到0.3MPa时，水泵停止补水。气室内气体可视为理想气体，气室内的气体温度可视为始终与环境温度相等，下列说法正确的是（　　） A．若环境温度始终为15℃，则水泵工作一次注入的水的最少体积为100L B．若环境温度始终为15℃，则该压力罐的最大储水量为350L C．若环境温度变为10℃，则水泵启动时罐内的存水量小于200L D．若环境温度变为10℃，则压力罐中的最大储水量增加 【答案】BD 【详解】AB．若环境温度为15℃且保持不变，设该压力罐的最大蓄水量为V。以气室内的气体为研究对象，初状态：p1=0.15Mpa；V1=500L-200L=300L 末状态：p2=0.3Mpa；V2=（500-V）L 根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 解得：V=350L 水泵工作一次注入的水的最少体积为150L，故A错误，B正确； CD．若环境温度变为10℃，当水泵启动时压强仍为0.15MPa，则根据 可得V3=205.2L 则水泵启动时罐内的存水量大于200L； 压强一定时，根据盖—吕萨克定律得，可知，温度越低，气体体积越小，而罐中的最大储水量越大，故C错误，D正确。 故选BD。 17．（24-25高二下·重庆·期中）如题图1所示，粗细均匀的玻璃管长度为85cm，用长为15cm的水银柱密封了一定质量的空气。初始时，玻璃管水平放置，水银柱右端离管口5cm，然后将玻璃管顺时针缓慢转动90°直至开口竖直向下，稳定后如题图2所示。最后再竖直插入水银槽，直至稳定时内外液面高度差刚好为零，如题图3所示。整个过程中管内空气温度始终保持不变，且可视为理想气体，大气压强。则（　　） A．题图2所示的玻璃管内的水银柱长度 B．题图2所示的玻璃管内的水银柱长度 C．竖直插入水银槽后有5cm长的水银柱进入玻璃管 D．竖直插入水银槽后有10cm长的水银柱进入玻璃管 【答案】BD 【详解】AB．玻璃管水平时 开口竖直向下时 根据玻意耳得 解得 A错误，B正确； CD．竖直插入水银槽时 根据玻意耳定律得 解得 C错误，D正确。 故选BD。 18．（24-25高二下·湖北宜昌·期中）如图所示，竖直放置的直玻璃管中用水银柱密封一段空气柱，空气柱和水银柱的长度均为，现将玻璃管以某一初速度沿足够长斜面上滑或下滑，斜面倾角为，玻璃管与斜面间的动摩擦因数为0.5，标准大气压强，重力加速度，sin，设气体温度不变，下列说法正确的是（　　） A．玻璃管上滑时空气柱压强为 B．玻璃管上滑时空气柱长度约为 C．玻璃管下滑时空气柱压强为 D．玻璃管下滑时空气柱长度约为 【答案】BCD 【详解】A．初状态 当玻璃管上滑时其加速度 选水银柱为研究对象，由牛顿第二定律有 其中 解得 A错误； B．由玻意耳定律有 代入数据解得 B正确； C．当玻璃管下滑时其加速度 选水银柱为研究对象，由牛顿第二定律有 代入数据解得 C正确； D．由玻意耳定律有 代入数据解得 正确。 故选BCD。 三、实验题 19．（24-25高二下·江苏南京·期中）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．实验过程中，若橡胶套脱落，应立即装上继续进行本次实验 C．在注射器柱塞上涂抹润滑油的主要目的是防止封闭气体泄露 D．实验过程中，为了使空气柱体积变化尽可能的慢些，应用手握住注射器进行操作 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p−V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T2________T1（选填“<”、“=”或“>”）。 (3)如果密封性不好，操作时有气体泄漏，则pV的乘积________（填“增大”、“不变”或“减小”）； (4)作出的图像可以直观地反映出p与V的关系，在操作正常的情况下，由于天气的影响，使得环境的温度骤然下降，则下列图像正确的是（　　）（填字母）。 A．B．C．D． (5)另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是________。 【答案】(1)C(2)<(3)减小(4)D(5)连接压力表的橡胶塞和注射器前端接口之间有气体 【详解】（1）A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误； B．实验过程中，若橡胶套脱落，封闭气体的质量会发生改变，应重新进行实验，不能装上继续进行本次实验，故B错误； C．在注射器柱塞上涂抹润滑油的主要目的是防止封闭气体泄露，故C正确； D．实验过程中，在进行等温变化实验时，应该缓慢改变气体体积，且不能用手握住注射器进行操作，故D错误。 故选C。 （2）在p−V图像中，根据 即 可知离坐标原点越远的等温线温度越高，故T2<T1。 （3）如果密封性不好，操作时有气体泄漏，气体质量减小，气体的摩尔数n减小，根据pV=nRT，则pV的乘积减小。 （4）根据 可得 作出的图像可以直观地反映出p与V的关系，在操作正常的情况下，由于天气的影响，使得环境的温度骤然下降，可知图线斜率减小，图像将向下弯曲。 故选D。 （5）图线不过原点的原因可能是实验测量的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，实验时连接压力表的橡胶塞和注射器前端接口之间有气体。 四、解答题 20．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）两位同学参与游乐场中的“充气碰碰球”游戏。碰碰球用完全封闭的PVC薄膜充气膨胀成型，人钻入中空的洞中进行碰撞游戏。假设碰碰球内充入的气体为理想气体，某个碰碰球的内部体积为，初始内部气体压强，温度。随着碰撞和太阳照射，气体温度升高到，近似认为整个过程碰碰球体积不变。求： (1)此时碰碰球内气体的压强； (2)若要让碰碰球内气体压强恢复到，且保持温度不变，需要从充气口放出气体的质量与原有气体的质量比。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）由题可知，整个过程可以看成等容变化，根据查理定律可得 代入数据解得 （2）由题可知，此过程可以看成等温变化，根据玻意耳定律可得 其中 解得 需要放出气体的体积 放出气体的质量与原有气体的质量比 21．（24-25高二下·山东济南·期中）如图所示，小淑同学将内径粗细均匀的导热U形管竖直放置在温度恒定不变的环境中，底部水平管道长为，左侧管足够长且上端开口，并用的水银柱A封闭有长为的理想气体，气体下端到管底长度，右侧管上端封闭，并用水银柱封闭一段长为的理想气体，左右两管内水银面高度差，大气压强恒为，不计一切摩擦，U形管内径远小于L。 (1)求初始状态右端封闭气体的压强大小（用cmHg表示）； (2)若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，待稳定后，求水银柱A移动的距离。 【答案】(1)(2)1.3cm 【详解】（1）初始状态右端封闭气体的压强大小 （2）若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，则两部分气体的压强均为，对右边气体 解得 对左边气体 解得 水银柱移动的距离 22．（24-25高二下·辽宁·期中）如图，一玻璃管长，开口向上竖直放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，重力加速度。 (1)若保持气体温度不变，将玻璃管沿竖直方向做匀加速直线运动，稳定后空气柱长度变为，求玻璃管的加速度大小及方向； (2)玻璃管保持竖直状态静止，缓慢对气体加热，气体温度上升到多少时，水银柱刚好开始外溢（即水银柱上表面与玻璃管口平齐）？ (3)在问题（2）中，为了让水银柱全部溢出（即水银柱下表面与玻璃管口平齐），至少需要将气体加热到多少？ 【答案】(1)，方向竖直向下(2)(3) 【详解】（1）静止时封闭气体压强为 体积为 匀加速直线运动时，封闭气体体积为 封闭气体等温变化，由玻意耳定律得 解得 对液柱，由牛顿第二定律得 解得 方向竖直向下。 （2）加温后，直到水银柱外溢之前，气体做等压变化；初态：， 末态： 由盖—吕萨克定律可得 即 解得 可知当温度升到时水银开始外溢。 （3）持续加温，设温度为时，管内剩余水银柱为长；初态：，， 末态：， 由理想气体状态方程可得 即 由于 为定值，则当时，即时，之积最大，则有 而当水银柱全部溢出时，， 由理想气体状态方程： 即 解得 而 因此，当温度持续加热到后，气体等温膨胀可以将水银柱全部排出。 23．（24-25高二下·山东潍坊·期中）图甲为常见的气压式升降椅，可通过活塞上下运动来改变座椅的升降。其简化结构如图乙所示，内部横截面积的圆柱形气缸与底座一起固定，其上端有一卡环可卡住活塞上端，初始时，气缸内部气体柱长度，大气压，气缸内部气体压强，室内温度。活塞、连接杆、椅子面总质量，取。气缸气密性、导热性良好，气体视为理想气体，不计一切摩擦，忽略卡环大小，则： (1)椅子上不放任何东西，求活塞对卡环作用力的大小； (2)质量的同学，缓慢坐上椅面后，再将两脚轻抬悬空，求静止后椅面下降的距离； (3)若经长期使用后，该座椅气缸出现了气密性问题。在温度的室温下，椅子上不放任何东西，活塞对卡环作用力大小与（未漏气状态）时相同。求气缸漏出的气体与缸内剩余气体的质量之比。 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）活塞处于平衡状态，有         得         由牛顿第三定律得，活塞对卡环作用力 （2）根据玻意耳定律有         活塞静止不动处于平衡状态，有     解得         稳定后椅面下降的距离 （3）对原封闭良好的气体，由盖一吕萨克定律         得         漏出的气体与缸内剩余气体的质量之比 24．（24-25高二下·浙江·期中）天宫课堂中的毛细效应实验，在空间站微重力环境下展示了流体现象的天地差异。将横截面半径为，上端封口、长度足够且导热良好的玻璃管内部抽成真空，迅速倒扣在液面上，管口恰好与液面接触，液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动，当向上的拉力与液柱的重力及大气压力平衡后，稳定的液面如图乙所示。已知空间站内气压为一个标准大气压，毛细现象产生的向上拉力与周长成正比，单位长度上产生的力大小为，方向与管壁成角斜向上且保持不变，液体的密度为，玻璃管足够长且长度为， (1)该液体是否浸润管内壁？若将该液体换成水银，水银能不能上升形成水银柱； (2)如果微重力加速度为，求最终稳定时液体的高度； (3)如果微重力可以忽略不计，抽真空时遗留了少数气体在玻璃管内，抽完后遗留气体压强为，求最终稳定时液体的高度；若液体上升过程对玻璃管内气体做了的正功，近似认为气体温度不变，判断气体吸热还是放热，并给出吸放热的具体数值。 【答案】(1)是；能(2)(3)；放热； 【详解】（1）该液体浸润管内壁，管内为真空，若将该液体换成水银，水银能上升形成水银柱； （2）对稳定水柱进行受力分析， 解得 （3）对稳定水柱进行受力分析 解得 对遗留气体做等温变化分析 解得 由于气体内能不变，根据热力学第一定律，气体放热。 25．（24-25高二下·辽宁·期中）如图所示，粗细均匀的形玻璃管竖直放置，左管口封闭，左、右两管的横截面积分别为、，左管内封闭有长度为、温度为的理想气体，左、右两管的水银面高度相同，大气压强为，求： (1)若气体的温度为1.2T时，向管内添加多少体积的水银，气体的体积不变； (2)若右管水银面下降的高度为，则气体的温度为多少？ 【答案】(1)(2) 【详解】（1）初状态气体的压强和体积分别为， 若气体的温度为1.2T时，设向管内添加体积为的水银，气体的体积保持不变；则气体的压强为 气体发生等容变化，则有 联立解得 （2）若右管水银面下降的高度为，由水银柱的体积守恒可得，左侧水银柱上身的高度为，左侧水银柱比右侧高；气体的压强为 气体的体积为 由理想气体状态方程可得 联立解得 26．（24-25高二下·江西萍乡·期中）气动升降平台广泛应用于各种工业场合，其工作原理是通过气压差实现平台的升降，主要由空气压缩机、调压阀、汽缸、活塞、支撑杆和平台等部分组成。如图为气动升降平台简化原理图，支撑杆（含活塞）和平台的总质量，圆柱形汽缸内的活塞底面积为，某时刻活塞底与汽缸底部的距离为，活塞下方空气的压强。已知活塞上方与大气连通，大气压强，重力加速度大小取，汽缸导热性能良好，忽略活塞受到的摩擦力及汽缸内气体温度变化。 (1)求此时平台上重物的质量； (2)若重物的质量增加到，要使活塞位置保持不变，应向汽缸内充入压强为的气体体积为多少？ 【答案】(1)(2) 【详解】（1）对支撑杆（含活塞）和平台以及重物受力分析可得 解得 （2）若重物的质量增加到，要使活塞位置保持不变，设此时汽缸内压强为，对整体由平衡条件可得 解得 假设应向汽缸内充入气体体积为，则 解得 五、填空题 27．（24-25高二下·上海徐汇·期中）某同学在实验室自制了一个简易测温装置。如图所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体（可视为理想气体）被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内水银面等高。现对烧瓶缓慢加热，并上下移动C管。实验过程中B、C管内始终有液柱，则若保证气体压强不变，C管应该________移动（选涂A“向上”或B“向下”），B管上的温度刻度值________（选涂A“上小下大”或B“上大下小”）且随高度________（选涂A“均匀分布”或B“不均匀分布”）。 【答案】 B A A 【详解】[1][2]若保证气体压强不变，则需满足BC液面始终平齐，升高温度，根据盖—吕萨克定律可知，气体体积增大，B端液面下降，则C端液面也需下降，故C管需下移；因此若选择B端标注测温线，由于升温使液面下移，则示数上小下大；若选择C端标注测温线，升温使C端液面相对管上移，故示数上大下小。 [3]由V=CT可知，B管内气体体积随温度均匀变化，而B管横截面积均匀，所以B管上的温度刻度值上大下小，且随高度均匀分布。 地 城 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）一定质量的理想气体由状态a开始，经历、、三个过程回到状态a，其图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法错误的是（　　） A．过程中气体从外界吸收热量，大小为Q B．过程中气体内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值 C．a、c状态下气体的内能相等 D．整个过程中气体对外界做功，大小为 【答案】A 【详解】A．过程是等容变化， 则 A错误； B．过程中，外界对气体做功，气体放热，内能变化 因温度降低， 内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值，B正确； C．理想气体内能只与温度有关，a、c温度相同，故内能相等，C正确； D．图像中，图像与轴围成的面积表示气体做功，体积增大时气体对外做功（面积为正），体积减小时外界对气体做功（面积为负）。 根据理想气体状态方程，可知 化简可得 则 整个过程中气体对外界做功为 D正确。 本题选错误的，故选A。 2．（24-25高二下·四川遂宁·期中）一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的、、、四个过程，其中是双曲线的一支，与纵轴平行，与横轴平行，则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体内能增大 B．过程中气体内能减小 C．过程中分子平均速率变大 D．过程中气体分子数密度减小 【答案】C 【详解】A．ab是双曲线的一支，根据P-V图中等温线的特点，可知Ta=Tb，理想气体的内能只与温度相关，则过程中气体内能不变，故A错误； B．根据已知条件，无法判断c点和d点的温度高低，故无法判断气体内能变化，或者虽然cd过程体积减小，外界对气体做功，但没有已知与外界热量交换过程，也无法利用热力学第一定律判断，故B错误； C．bc过程中温度上升，故分子平均速率变大，故C正确； D．da过程中体积减小，质量不变，故气体分子数密度增加，故D错误。 故选C 。 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A．热平衡定律 B．热力学第一定律 C．热力学第二定律 D．机械能守恒定律 【答案】C 【详解】‌“覆水难收”蕴含的物理规律是熵增加原理‌，即热力学第二定律。 故选C。 4．（24-25高二下·山东济南·期中）如图所示，爆米花机内气体的初始温度为27℃、压强为1atm，将玉米粒装入手摇爆米花机中，对爆米花机密封加热，当气体压强达到为4atm时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，机内气体视为理想气体，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。已知加热过程中气体吸热4200J，则下列说法正确的是（　　） A．开盖前瞬间，气体的温度为108℃ B．加热过程中，机内气体的熵可能在减少 C．加热过程中，机内气体的分子数密度增大 D．加热过程中，气体的内能增加4200J 【答案】D 【详解】A．机内的气体发生等容变化，根据查理定律有 其中，，代入上式，解得 根据 解得 故A错误； B．从微观角度看，气体分子热运动加剧，无序程度增加，熵在增加，故B错误； C．因为不计玉米粒在加热过程中的体积变化和不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化，整个过程气体体积不变，分子总数不变，故机内气体的分子数密度不变，故C错误； D．已知加热过程中气体吸热4200J，加热过程中气体体积不变，则外界不对气体做功，即 根据热力学第一定律有 故内能增加4200J，故D正确。 故选D。 5．（24-25高二下·重庆·期中）题图为小开同学利用汽缸设计的汽车加速度传感器示意图，开口向后的汽缸内壁光滑且水平固定在汽车上，缸内用活塞密闭一定质量的理想气体。通过活塞的移动可判断汽车的运动状态，当汽车匀速运动时活塞位于图示位置。若汽缸和活塞均绝热，在汽车匀减速前进且活塞再次稳定时，缸内气体（　　） A．体积变大 B．压强不变 C．分子的平均动能变小 D．单位时间内分子撞击活塞的次数增多 【答案】D 【详解】在汽车匀减速前进时，加速度向左，活塞受合外力向左，则活塞相对汽缸向右运动，缸内气体体积减小，压强变大，外界对气体做正功，因活塞和缸体绝热，可知气体内能增加，温度升高，则气体分子平均动能增加，气体数密度增加，可知单位时间内分子撞击活塞的次数增多。 故选D。 6．（24-25高二下·广东广州·期中）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；缓慢松开后，小瓶缓慢上浮过程中，小瓶内气体（　　） A．对外界做正功 B．分子平均动能减少 C．内能减少 D．增加的内能等于吸收的热量 【答案】A 【详解】A．小瓶上浮过程中，小瓶中气体温度增加，气体压强减小，根据理想气体状态方程 可知小瓶内气体体积增大，则气体对外界做正功，A正确； BC．根据题意，上浮过程中，小瓶内的气体温度上升，小瓶内气体分子平均动能增加，气体内能增加，B错误，C错误； D．根据 可知增加的动能等于吸收的热量减去气体对外界做的功，D错误。 故选A。 7．（24-25高二下·江苏南通·期中）一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到初状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中 ab、cd均垂直于横轴，ad，bc的延长线均过原点。下列表述正确的是（　　） A．过程单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 B．状态a的压强大于状态c的压强 C．一次循环过程中气体放热 D．过程气体分子的平均动能增加 【答案】C 【详解】A．过程中温度不变，体积减小，则分子的平均动能不变，分子数密度增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增加，故A错误； B．过程中温度不变，体积减小，根据玻意耳定律可知，气体压强增大，由于ad、bc的延长线过原点，所以ad、bc均为等压线，则状态a的压强小于状态c的压强，故B错误; C．将该图像转换为图像，如图所示 过程 和过程 体积减小，外界对气体做功，过程 和过程 体积增大，气体对外界做功，而图像与横轴所包围的面积表示功，由图可知， 一次循环外界对气体做的功大于气体对外界做的功，即 而内能不变，即 根据可知， 气体向外界放出热量，故C正确； D．在过程中 ，温度不变，气体分子的平均动能不变，故D错误。 故选C。 8．（24-25高二下·天津南开·期中）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　） A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大 B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用 D．温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热 【答案】D 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，分子动能遵循统计规律，存在动能大小的分布，故A错误； B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，扩散现象是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，所以这不是布朗运动现象，故B错误； C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律（p是压强，T是温度，C是常量 ） 可知温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误； D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小，即，体积不变，（气体不对外做功，外界也不对气体做功 ），根据热力学第一定律 可得 即气体对外界放热，故D正确。 故选D。 9．（24-25高二下·江苏南京·期中）一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p − V图中a → c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（　　） A．a → b是等温过程 B．a → b过程中气体放热 C．a → c过程中状态b的温度最低 D．a → c过程中外界对气体做负功 【答案】D 【详解】A．a → b过程中pV乘积增加，可知温度升高，不是等温过程，选项A错误； B．a → b过程中体积变大，气体对外做功，W < 0；温度升高，内能增加，则∆U > 0，由热力学第一定律可知，Q > 0，即气体吸热，选项B错误； C．a → c过程状态b的pV乘积最大，可知状态b的温度最高，选项C错误； D．a → c过程中气体体积变大，则外界对气体做负功，选项D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·山东青岛·期中）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B．b→c过程，气体对外做功，内能增加 C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 【答案】C 【详解】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知 即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误； B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即 由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。 方法二：过程为等温过程，所以 结合分析可知 所以b到c过程气体的内能减少。故B错误； C．过程为等温过程，可知 根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确； D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得 故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。 故选C。 11．（24-25高二下·北京房山·期中）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 【答案】D 【详解】A．上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误； B．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； C．由玻意耳定律pV = C知，气体的体积变大，故C错误； D．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。 故选D。 12．（24-25高二下·山东滨州·期中）一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体的体积不变 B．从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c、d两状态的体积之比为2:3 D．从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 【答案】D 【详解】A．根据得 可知图像的斜率与气体体积有关，从a到b，图线的斜率增大，则气体的体积减小。故A错误； B．从b到c，压强不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少。故B错误； C．d到a等容过程有 c到d等温过程有 联立解得 故C错误； D．由，联立解得 bcd过程的图如下 由图可知，b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功，显然 b到c，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律得 c到d，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得 联立可得 故D正确。 故选D。 二、多选题 13．（24-25高二下·福建厦门·期中）超市中有一种“强力吸盘挂钩”，其工作原理如下：如甲图所示，使用时按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘内封闭的理想气体的体积为，压强为。然后再把锁扣扳下，吸盘向外拉出，使吸盘内封闭气体的体积变为，如乙图所示，安装过程中封闭气体的质量和温度保持不变。已知吸盘与墙面的有效面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的最大静摩擦力是压力的倍，外界大气压强为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．安装过程中，吸盘内气体向外界放出热量 B．安装完毕后，吸盘内气体的压强变为 C．安装完毕后，挂钩对墙面的压力为 D．安装完毕后，挂质量为的物体，挂钩会脱落 【答案】CD 【详解】A．吸盘内的气体温度不变，内能不变，但体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故A错误； B．吸盘内封闭的气体发生等温变化，由玻意耳定律可知 解得，故B错误； C．安装完毕后，挂钩对墙面的压力为，故C正确； D．由物体的平衡条件可知 解得最大质量 所以挂质量超过的物体，挂钩会脱落，故D正确。 故选CD。 14．（24-25高二下·安徽合肥·期中）下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 【答案】AC 【详解】AD．改变物体内能的两种方式是热传递和做功，在绝热条件下压缩气体，对气体做正功，气体与外界没有热交换，气体的内能一定增加，若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能不一定变化，故A正确，D错误； B．布朗运动的悬浮在液体中固体微粒的运动，不是液体分子的热运动，固体微粒运动的无规则性，反应了液体分子运动的无规则性，故B错误； C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了物理过程的方向性，所以制造不出来，故C正确； 故选AC 。 15．（24-25高二下·河北邯郸·期中）气压式电脑升降桌通过汽缸的上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图甲所示，可自由移动的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，在气体从状态A→B→C→D的过程中，封闭气体图像如图乙所示，其中BA和CD的延长线均经过原点，AD和BC均与横轴平行，下列说法中正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积减小 D．从C到D的过程中，气体分子数密度增大 【答案】AC 【详解】AB．从A到B的过程中，气体从状态A→B的图线过原点，气体等温压缩，压强增大，体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体会对外放热，A正确，B错误； C．从B到C的过程中，气体压强不变，体积减小，则温度降低，C正确； D．从C到D的过程中，气体等温膨胀，压强减小，体积增大，分子数密度减小，D错误。 故选AC。 16．（24-25高二下·山东烟台·期中）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等温过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→d过程是等温过程，d→a过程中气体与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体吸收热量，内能不变 B．b→c过程，气体对外做功，温度不变 C．c→d→a过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功 D．a→b过程，气体从外界吸收的热量小于c→d过程放出的热量 【答案】AC 【详解】A．a→b过程，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，故吸收热量，故A正确； B．b→c过程，气体对外做功，且，则内能减小，温度降低，故B错误； C．c→d过程，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功等于气体放出的热量，d→a过程绝热，外界对气体做功，内能增大，故c→d→a过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功，故C正确； D．由前分析知，a→b过程，气体从外界吸收的热量等于该过程气体对外界做的功，c→d过程放出的热量等于该过程外界对气体做的功，由图像知，a→b过程气体对外界做的功大于c→d过程外界对气体做的功，则a→b过程，气体从外界吸收的热量大于c→d过程放出的热量，故D错误。 故选AC。 17．（24-25高二下·贵州黔南·期中）如图所示，一定质量的理想气体经状态完成循环过程，、为两个等容过程，、为两个绝热过程。过程中气体对外做功300J，，，，。则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体对外做功为零 B．过程气体分子平均动能减小 C．过程中气体内能的变化量 D．C状态气体的温度为 【答案】CD 【详解】A．、过程中气体对外做功为零，过程中气体压强的平均值大于过程中气体压强的平均值，所以过程中气体对外做功大于过程中外界对气体做功，所以过程中气体对外做功不为零，故A错误； B．过程中，由得，温度T变大，所以理想气体分子平均动能增大，故B错误； C．过程为绝热过程，所以 得，故C正确； D．由 解得，故D正确。 故选CD。 三、实验题 18．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）使用注射器和压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。下表为小明和小曹同学对同一空气样本测得的实验数据，操作序号1~5为小明完成，操作序号5~9为小曹完成。 操作序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 185.1 131.6 102.4 84.2 71.1 88.9 114.5 164.6 244.5       体积 5 7 9 11 13 11 9 7 5 pV乘积 925.5 921.2 921.6 926.2 924.3 977.9 1030.5 1152.2 1222.5 将表格数据绘制成右侧图像，曲线①对应小明的操作，曲线②对应小曹的操作，在曲线上找到气体的三个状态、、，其对应坐标如图所示。 (1)在的过程中_____ A．活塞对密封气体做正功 B．分子平均动能几乎不变 C．气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力增大 (2)气体处于、状态时温度分别为和，则可知_____。（图中字母表示） (3)在的过程中，密封气体从外界吸收了热量_____（选填小于/等于/大于）气体对活塞做的功W。 【答案】(1)B(2)(3)大于 【详解】（1）A．在的过程中气体体积增大，活塞对密封气体做负功，故A错误； B．在的过程中是等温变化，温度不变，分子平均动能几乎不变，故B正确； C．在的过程中，气体压强减小，气体体积增大，分子数密度减小，温度不变，气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力减小，故C错误。 故选B。 （2）由图可知，a、c状态压强相等，根据盖吕—萨克定律有 解得 （3）在的过程中，最终体积增大，温度升高，可知气体对活塞做功，即；气体的内能增大，即；根据热力学第一定律 可知吸收的热量大于气体对活塞做的功W。 四、解答题 19．（24-25高二下·浙江·期中）在图甲所示的密闭汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点，气体在A点的压强为，已知气体内能变化与温度变化关系：、（n为气体的物质的量；R为理想气体常数），求： (1)从A变到B状态后，气缸内壁单位面积、单位时间内气体分子撞击器壁的次数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)气体在状态B的体积VB； (3)从A到B过程中气体吸热还是放热？过程中传递的热量Q是多少？ 【答案】(1)减小(2)(3)吸热，吸收的热量为 【详解】（1）从A变到B状态，由图像可知，气体压强保持不变，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，气缸内壁单位面积、单位时间内气体分子撞击器壁的次数减小。 （2）从A变到B状态，有 可得气体在状态B的体积 （3）从A到B过程中，气体等压膨胀，外界对气体做功为 在A状态有 可得 则从A到B过程中，气体内能变化为 根据热力学第一定律可得 可得 可知从A到B过程中气体吸热，吸收的热量为。 20．（24-25高二下·重庆·期中）某种玩具气枪利用枪管内的封闭气体推动塑料子弹射出，南开创新实验小组猜测子弹不是在出射时恰好达到最大速度。为验证该猜测，实验小组把枪管水平放置，枪管一端封闭，一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为1cm²，其简化结构如题图1所示。通过测量，实验小组绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。已知子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为15cm，此时封闭气体温度为300K，压强为1.5×10⁵Pa。塑料子弹质量为2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为1.0×10⁵Pa。 (1)子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ (2)已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足U=βT，式中β=1.8×10-²J/K，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度vm； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得vm=12m/s，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 【答案】(1)，(2)①；②吸热， 【详解】（1）当子弹速度达到最大时，封闭气体压强与外界大气压强相等，则有  其中 解得 此过程子弹克服外界大气做的功 （2）①对封闭气体，若忽略封闭气体与外界热交换，则有 对子弹，由动能定理得 ②对子弹，由动能定理得 对封闭气体，由①得 即封闭气体吸收0.044J的热量。 21．（24-25高二下·湖北·期中）如图，内壁光滑的导热汽缸固定在水平面上，用横截面积为的活塞密封一段长度为，温度为的理想气体，开始时活塞处于静止状态。现缓慢升高环境温度，当活塞缓慢向右移动后再次平衡。已知该过程气体从外界吸收热量，外界大气压强恒为，重力加速度大小为，求 (1)活塞再次平衡时密封气体的温度； (2)该过程气体内能的变化量。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）由等压变化规律可得         解得 （2）由热力学第一定律得         由题意可知         解得 22．（24-25高二下·甘肃白银·期中）一同学在水上乐园戏水时，用反扣的塑料盆提水。简化模型如下，质量未知的塑料盆近似看成底面积为S的圆柱形容器。刚开始时盆倒扣在水中，松手后盆底恰好与水面齐平，如图甲所示，盆内有高度为h的空气。现用拉力F缓慢向上提起盆，盆口一直没有脱离水面。忽略盆的厚度及形变，大气压强为，重力加速度为g，水的密度为，盆内空气可视为理想气体，不考虑温度的变化。 (1)求盆的质量以及刚开始时盆内空气的压强； (2)当在水面上方盆内有高度为H的水时，如图乙所示，求此时盆底离水面的高度； (3)向上提升盆的过程中，盆内空气是吸热还是放热，请说明理由。 【答案】(1)，(2)(3)吸热，理由见解析 【详解】（1）受力分析有 解得 联立解得，盆内空气的压强 （2）当盆内的水高度为H时，盆内空气的压强满足 缓慢拉升，充足时间热交换，发生等温变化，根据玻意耳定律有 联立解得 （3）等温过程，内能不变，，由第（2）问可知，提升过程中，盆内空气的压强减小，体积增大，气体对外做功，，根据热力学第一定律有 可知Q>0，故吸热。 五、填空题 23．（24-25高二下·福建莆田·期中）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0.9m3。气体在状态B时的体积为__________m3；从状态A到状态C的过程中气体__________（填“吸收”或“释放”）热量。 【答案】 0.6 吸收 【详解】[1]由题中图像可知，从状态B变为状态C为等压变化，则 解得m3 [2]从状态A到状态C温度增大，则内能增大，即，气体体积增大，则气体对外界做功，即0，则根据可知，从状态A到状态C，气体吸收热量。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 热学 参考答案 3大高频考点概览 考点01 分子动理论基本内容与内能 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 地 城 考点01 分子动理论基本内容与内能 一、单选题 1．【答案】C 2．【答案】A 3．【答案】D 4．【答案】C 5．【答案】D 6．【答案】C 7．【答案】B 8．【答案】B 9．【答案】B 10．【答案】C 二、多选题 11．【答案】AB 12．【答案】BC 13．【答案】CD 14．【答案】AB 15．【答案】AD 三、实验题 16．【答案】(1)A(2)偏大(3) 四、解答题 17．【答案】(1)(2) 18．【答案】(1)56L(2)m 19．【答案】(1)个(2)m 20．【答案】(1)1.2×1023个(2)1.3×1018个 21．【答案】(1)(2)个 地 城 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 一、单选题 1．【答案】A 2．【答案】D 3．【答案】C 4．【答案】B 5．【答案】D 6．【答案】B 7．【答案】A 8．【答案】A 9．【答案】B 10．【答案】D 11．【答案】C 12．【答案】C 二、多选题 13．【答案】ACD 14．【答案】BD 15．【答案】ABD 16．【答案】BD 17．【答案】BD 18．【答案】BCD 三、实验题 19．【答案】(1)C(2)<(3)减小(4)D(5)连接压力表的橡胶塞和注射器前端接口之间有气体 四、解答题 20．【答案】(1)(2) 21．【答案】(1)(2)1.3cm 22．【答案】(1)，方向竖直向下(2)(3) 23．【答案】(1)(2)(3) 24．【答案】(1)是；能(2)(3)；放热； 25．【答案】(1)(2) 26．【答案】(1)(2) 五、填空题 27．【答案】 B A A 地 城 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 一、单选题 1．【答案】A 2．【答案】C 3．【答案】C 4．【答案】D 5．【答案】D 6．【答案】A 7．【答案】C 8．【答案】D 9．【答案】D 10．【答案】C 11．【答案】D 12．【答案】D 二、多选题 13．【答案】CD 14．【答案】AC 15．【答案】AC 16．【答案】AC 17．【答案】CD 三、实验题 18．【答案】(1)B(2)(3)大于 四、解答题 19．【答案】(1)减小(2)(3)吸热，吸收的热量为 20．【答案】(1)，(2)①；②吸热， 21．【答案】(1)(2) 22．【答案】(1)，(2)(3)吸热，等温过程，内能不变，，由第（2）问可知，提升过程中，盆内空气的压强减小，体积增大，气体对外做功，，根据热力学第一定律有 可知Q>0，故吸热。 五、填空题 23．【答案】 0.6 吸收 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 热学 3大高频考点概览 考点01 分子动理论基本内容与内能 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 地 城 考点01 分子动理论基本内容与内能 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）若以表示水的摩尔质量，表示在一定条件下水蒸气的摩尔体积，表示在标准状况下水蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，、分别表示每个水分子的质量和体积，下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（24-25高二下·江苏南通·期中）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能不一定比冷水的大 B．当温度等于0℃时，分子动能为零 C．绝热密闭容器突然减速停止，容器里的气体内能不会发生改变 D．温度相等的水和冰，它们的内能一定相等 3．（24-25高二下·江苏连云港·期中）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅为空气密度的，设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是（　　） A．a千克气凝胶所含分子数为 B．气凝胶的摩尔体积为 C．每个气凝胶分子平均占据空间为 D．每两个相邻气凝胶分子平均间距为 4．（24-25高二下·陕西西安·期中）某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度，出现了大范围的雾霜。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（　　） A．细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动 B．9：00时的空气分子平均速率比10：00时的小 C．图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线 D．单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，12：00时比14：00时多 5．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期中）分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系图线如图所示，纵坐标未知。已知甲图与横坐标交点为，乙图最低点对应的横坐标为，取无穷远处分子势能。下列说法正确的是（　　） A．乙图像为分子力与分子间距离的关系图像 B．当分子间距离从增大到的过程中，分子力先变大再变小 C．当分子间距离从增大到的过程中，分子力先做负功再做正功 D．当分子间距离从增大到的过程中，分子势能先变小再变大 6．（24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中）将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．分子Q由A运动到C的过程中先加速再减速 B．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小 C．分子Q在C点时加速度大小为零 D．该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律 7．（24-25高二下·湖北·期中）铜的摩尔质量为M，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为（题中物理量的单位均为国际单位制），下列说法正确的是（　　） A．1 kg铜所含原子数为 B．铜所含原子数为 C．一个铜原子的质量为 D．铜原子的直径为 8．（24-25高二下·山东日照·期中）导热性良好的玻璃瓶内封闭一定质量的气体，从10℃的湖底缓慢移动至温度为14℃的湖面的过程中，下列说法正确的是（　　） A．所有气体分子速率均增大 B．气体分子对玻璃瓶壁碰撞的平均撞击力增大 C．单位时间内与单位面积玻璃瓶壁碰撞的分子数不变 D．气体分子间的作用力增大 9．（24-25高二下·河北石家庄·期中）关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象与外界作用有关，是化学反应的结果 B．某固体气凝胶密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA，则每两个相邻气凝胶分子的平均间距为 C．俗话说破镜难重圆，说明玻璃分子间只有斥力没有引力 D．气体压强是由分子间作用力引起的 10．（24-25高二下·重庆·期中）两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则（　　） A．分子之间的引力和斥力都减小 B．分子力先做负功再做正功 C．在时，分子势能最小，动能最大 D．在时，随的减小，分子势能变小 二、多选题 11．（24-25高二下·浙江·期中）如图是容器内某理想气体分子运动示意图，有关该气体分子运动的说法正确的是（　　） A．容器内各种速率的分子分布有“中间多，两头少”的特征 B．占总分子比例极大值的速率会随温度的升高而增大 C．容器内所有分子的动能均随温度的升高而增大 D．因分子无规则运动，分子间距不断改变，分子力的大小也不断变化 12．（24-25高二下·山东威海·期中）中国某大学制备出了一种超轻气凝胶，这种固态材料在弹性和吸油能力方面令人惊喜，被称为“全碳气凝胶”。设该气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏伽德罗常量为NA，则下列说法正确的是（　　） A．a克气凝胶所含的分子数 B．气凝胶的摩尔体积 C．每个气凝胶分子平均占据空间 D．每两个相邻气凝胶分子平均间距 13．（24-25高二下·贵州黔东南·期中）在贵州马岭河峡谷风景区，科研团队研究峡谷空气的热力学性质。已知标准状况下，1mol气体的体积为22.4L，含有6.02×1023个分子。关于分子平均动能、温标和阿伏加德罗常数的应用，哪些说法是正确的（    ） A．温度升高时，所有气体分子的动能都增大 B．摄氏温标和热力学温标的温差数值不同 C．在相同温度下，氮气（N2）和氧气（O2）分子的平均动能相等 D．若某种气体分子质量为，则其摩尔质量约为28.9g/mol 14．（24-25高二下·山东枣庄·期中）如图所示，实线1为氧气分子在T1温度下的分子速率分布规律图像，实线2为氧气分子在T2温度下的分子速率分布规律图像。下列说法正确的是（　　） A．由图像可以知道温度T1小于温度T2 B．在T1、T2两个温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C．将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 15．（24-25高二下·湖南·期中）假设两个分子相距无限远，规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无限远处逐渐靠近分子A，则分子间作用力和分子势能随分子间距r的图像分别如图1、2所示，下列说法正确的是（　　） A．两分子间距为时，两分子既受到引力也受到斥力，但引力和斥力等大反向，合力为0 B．两分子相距无限远，分子势能最小 C．B从无限远处向A靠近，分子力对B一直做正功 D．当B受到的分子间作用力为0时，分子势能最小 三、实验题 16．（24-25高二下·河北衡水·期中）在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中： (1)该实验过程中，体现的物理思想方法是________。 A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)若实验时痱子粉撒得太厚，会导致所测的分子直径________（选填“偏大”或“偏小”）； (3)若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数________（用题中给出的物理量符号表示）。 四、解答题 17．（24-25高二下·江苏南京·期中）我国某大学教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它在弹性和吸油能力方面令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA。求： (1)质量为m的气凝胶所含的分子数； (2)相邻气凝胶分子平均间距（类似固体分子的直径）。 18．（24-25高二下·河北张家口·期中）轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊内有3.4mol的氮气，气囊中氮气的密度ρ=1.7kg/m3，已知氮气的摩尔质量M=28g/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1.请估算： (1)安全气囊的容积； (2)气囊中氮气分子间的平均距离r。（结果保留一位有效数字） 19．（24-25高二下·山东枣庄·期中）钻石是自然界中最坚硬的物质，钻石是由可看作球形的碳原子以网状结构紧密地堆在一起，密度是；钻石的质量用克拉来计量，1克拉。已知碳元素的相对分子质量为12，阿伏加德罗常数。已知：，。（结果均保留三位有效数字）求： (1)图片中的钻石有2.5克拉，该钻石含有的碳原子个数； (2)碳原子的直径。 20．（24-25高二下·河南·期中）吸烟有害健康，拒绝烟草是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300cm3，若一位吸烟者一根烟大约吸10次，一次吸入气体的体积约为450cm3，在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10-3m3/mol，可认为吸入烟的体积等于呼出烟的体积，阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023mol-1。 (1)估算标准状况下吸烟者每吸一根烟被污染的空气分子数（结果保留两位有效数字）； (2)一位不吸烟者与一位吸烟者共处28m3的密闭空间，标准状况下吸烟者吸完一根烟，不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子（假设呼出的烟均匀分布，结果保留两位有效数字）。 21．（24-25高二下·河北石家庄·期中）计算机的CPU是使用硅材料制成的，其核心部分的面积，厚度，含有各种晶体管个。已知硅的摩尔质量，密度，阿伏加德罗常数。求：（结果保留1位有效数字） (1)硅原子的体积。 (2)每个晶体管平均含有的硅原子数。 地 城 考点02 理想气体实验定律与状态方程应用 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）在甲、乙两种固体薄片的上表面涂一层很薄的石蜡，用烧热的钢针接触固体薄片的下表面，石蜡熔化的范围分别如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲不可能是单晶体 B．甲一定是非晶体 C．甲一定是多晶体 D．乙可能是多晶体 2．（24-25高二下·江苏连云港·期中）关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是（　　） A．图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质 B．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂 C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关 D．图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体 3．（24-25高二下·陕西榆林·期中）如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断错误的是（　　） A．A→B过程温度升高，压强不变 B．B→C过程体积不变，压强变小 C．B→C过程体积不变，压强不变 D．C→D过程体积变小，压强变大 4．（24-25高二下·江苏南京·期中）喷水壶在家庭园艺中广泛使用，如图所示为容积的喷水壶，壶中装有3L的水，壶中封闭气体的压强为1.5atm。现拧紧壶口，向壶中打气，每次能打入1atm的气体50mL，忽略壶内气体温度的变化，要使壶内气体压强达到3atm，需至少打气的次数为（　　） A．50次 B．60次 C．120次 D．130次 5．（24-25高二下·湖南长沙·期中）如图所示，在水平地面上固定一个U形汽缸，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁摩擦不计，外界大气压为，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则图中能反映汽缸内气体的压强随热力学温度变化的图像的是（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强则（　　） A．铋块熔化过程中温度不断升高 B．液态铋表面分子间作用力表现为引力 C．铋片中的分子呈无规则排列 D．铋片中的分子在做布朗运动 7．（24-25高二下·山东潍坊·期中）下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是（　　） A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象 B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体 C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力 D．丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大 8．（24-25高二下·河北邢台·期中）如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分理想气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度缓慢升高，无水银溢出，则下列说法正确的是（　　） A．a部分气体的体积不变 B．b部分气体的体积不变 C．a部分气体的压强变大 D．b部分气体的压强变大 9．（24-25高二下·江苏南京·期中）如图所示，竖直玻璃管内用水银封闭了一段空气柱，水银与玻璃管的质量相等。现将玻璃管由静止释放，忽略水银与玻璃管间的摩擦，不计空气阻力影响，重力加速度为g，则（　　） A．释放前，封闭气体的压强小于外界大气压 B．释放瞬间，玻璃管的加速度为2g C．释放后，封闭气体的压强会一直减小直到不变 D．释放后过一段时间，水银柱相对玻璃管静止，此时封闭气体压强等于大气压 10．（24-25高二下·浙江·期中）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量 B．图乙中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有扩张的趋势 C．图丙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体 D．图丁中，在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力 11．（24-25高二下·重庆沙坪坝·期中）活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（　　） A． B． C． D． 12．（24-25高二下·山东济南·期中）某人驾驶汽车，从哈尔滨到广州，出发时哈尔滨的环境温度为，到达广州时的环境温度为。假设汽车轮胎内的气体可视为理想气体，其体积不变且没有漏气，为使轮胎内部气体的压强恢复到出发时的压强，需将气体放出一部分，则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 13．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm。现将开关K打开，从U形管中缓慢放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0cmHg。下列说法正确的是（　　） A．放出部分水银后K关闭时，A侧空气柱变长 B．初始状态，A侧气体压强为72cmHg C．放出部分水银后K关闭时，A侧气体压强为65cmHg D．开关K打开时，放出的水银在管内的长度为17cm 14．（24-25高二下·辽宁·期中）利用毛细现象可判断现象中的液体与固体是属于“浸润”或者“不浸润”关系。如图所示，为某次观察毛细现象实验得到的实验情景，管内液面与管外液面的高度差为h，大气压强为p0，液体密度为ρ，当地重力加速度为g，液柱中O点与管外液面在同一个水平面上。关于该实验，下列叙述正确的是（　　） A．O点压强大小为 B．毛细管内径越细毛细现象越明显 C．液体与固体是属于“不浸润”关系 D．管壁处液体表面张力形成向上拉力，使管中液体向上运动 15．（24-25高二下·山东日照·期中）如图所示装置为卡车空气刹车系统，K1，K2，K3是电子阀门，刹车时K2打开，其它关闭。排气时K1打开，其它关闭。往储气罐加气时K3打开，其它关闭。制动室的初始体积，内部气体的压强为1atm。刹车时活塞从A位置到B位置，制动室体积变为，气体的压强达到8atm，此时时立即关闭K2，刹停后打开K1排气，活塞回到A位置，完成一次刹停过程。已知储气罐的容积，压缩机工作时每分钟能将160L压强为1atm的气体注入储气罐。忽略管道内气体体积，所有过程气体均视为理想气体且温度不变，以下正确的是（　　） A．若要保证能实施一次刹停，刹车前储气罐内气体压强最少为10atm B．若储气罐内气体压强为10atm，实施一次刹停，储气罐内气体减少20％ C．压缩机失效后，若要保证连续实施3次刹停，储气罐内气体初始压强至少为12atm D．若储气罐内气体的压强为8atm，压缩机需要工作2分钟，可使压强恢复到16atm 16．（24-25高二下·河北沧州·期中）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500L，初始时罐内的存水量为200L，气室内的气体压强为0.15MPa，环境和气体的温度均为15℃。当气室内的气体压强小于0.15MPa时，外部控制系统就会启动水泵给罐补水，当罐内压强增大到0.3MPa时，水泵停止补水。气室内气体可视为理想气体，气室内的气体温度可视为始终与环境温度相等，下列说法正确的是（　　） A．若环境温度始终为15℃，则水泵工作一次注入的水的最少体积为100L B．若环境温度始终为15℃，则该压力罐的最大储水量为350L C．若环境温度变为10℃，则水泵启动时罐内的存水量小于200L D．若环境温度变为10℃，则压力罐中的最大储水量增加 17．（24-25高二下·重庆·期中）如题图1所示，粗细均匀的玻璃管长度为85cm，用长为15cm的水银柱密封了一定质量的空气。初始时，玻璃管水平放置，水银柱右端离管口5cm，然后将玻璃管顺时针缓慢转动90°直至开口竖直向下，稳定后如题图2所示。最后再竖直插入水银槽，直至稳定时内外液面高度差刚好为零，如题图3所示。整个过程中管内空气温度始终保持不变，且可视为理想气体，大气压强。则（　　） A．题图2所示的玻璃管内的水银柱长度 B．题图2所示的玻璃管内的水银柱长度 C．竖直插入水银槽后有5cm长的水银柱进入玻璃管 D．竖直插入水银槽后有10cm长的水银柱进入玻璃管 18．（24-25高二下·湖北宜昌·期中）如图所示，竖直放置的直玻璃管中用水银柱密封一段空气柱，空气柱和水银柱的长度均为，现将玻璃管以某一初速度沿足够长斜面上滑或下滑，斜面倾角为，玻璃管与斜面间的动摩擦因数为0.5，标准大气压强，重力加速度，sin，设气体温度不变，下列说法正确的是（　　） A．玻璃管上滑时空气柱压强为 B．玻璃管上滑时空气柱长度约为 C．玻璃管下滑时空气柱压强为 D．玻璃管下滑时空气柱长度约为 三、实验题 19．（24-25高二下·江苏南京·期中）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．实验过程中，若橡胶套脱落，应立即装上继续进行本次实验 C．在注射器柱塞上涂抹润滑油的主要目的是防止封闭气体泄露 D．实验过程中，为了使空气柱体积变化尽可能的慢些，应用手握住注射器进行操作 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p−V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T2________T1（选填“<”、“=”或“>”）。 (3)如果密封性不好，操作时有气体泄漏，则pV的乘积________（填“增大”、“不变”或“减小”）； (4)作出的图像可以直观地反映出p与V的关系，在操作正常的情况下，由于天气的影响，使得环境的温度骤然下降，则下列图像正确的是（　　）（填字母）。 A．B．C．D． (5)另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是________。 四、解答题 20．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期中）两位同学参与游乐场中的“充气碰碰球”游戏。碰碰球用完全封闭的PVC薄膜充气膨胀成型，人钻入中空的洞中进行碰撞游戏。假设碰碰球内充入的气体为理想气体，某个碰碰球的内部体积为，初始内部气体压强，温度。随着碰撞和太阳照射，气体温度升高到，近似认为整个过程碰碰球体积不变。求： (1)此时碰碰球内气体的压强； (2)若要让碰碰球内气体压强恢复到，且保持温度不变，需要从充气口放出气体的质量与原有气体的质量比。 21．（24-25高二下·山东济南·期中）如图所示，小淑同学将内径粗细均匀的导热U形管竖直放置在温度恒定不变的环境中，底部水平管道长为，左侧管足够长且上端开口，并用的水银柱A封闭有长为的理想气体，气体下端到管底长度，右侧管上端封闭，并用水银柱封闭一段长为的理想气体，左右两管内水银面高度差，大气压强恒为，不计一切摩擦，U形管内径远小于L。 (1)求初始状态右端封闭气体的压强大小（用cmHg表示）； (2)若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，待稳定后，求水银柱A移动的距离。 22．（24-25高二下·辽宁·期中）如图，一玻璃管长，开口向上竖直放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为，环境温度为，重力加速度。 (1)若保持气体温度不变，将玻璃管沿竖直方向做匀加速直线运动，稳定后空气柱长度变为，求玻璃管的加速度大小及方向； (2)玻璃管保持竖直状态静止，缓慢对气体加热，气体温度上升到多少时，水银柱刚好开始外溢（即水银柱上表面与玻璃管口平齐）？ (3)在问题（2）中，为了让水银柱全部溢出（即水银柱下表面与玻璃管口平齐），至少需要将气体加热到多少？ 23．（24-25高二下·山东潍坊·期中）图甲为常见的气压式升降椅，可通过活塞上下运动来改变座椅的升降。其简化结构如图乙所示，内部横截面积的圆柱形气缸与底座一起固定，其上端有一卡环可卡住活塞上端，初始时，气缸内部气体柱长度，大气压，气缸内部气体压强，室内温度。活塞、连接杆、椅子面总质量，取。气缸气密性、导热性良好，气体视为理想气体，不计一切摩擦，忽略卡环大小，则： (1)椅子上不放任何东西，求活塞对卡环作用力的大小； (2)质量的同学，缓慢坐上椅面后，再将两脚轻抬悬空，求静止后椅面下降的距离； (3)若经长期使用后，该座椅气缸出现了气密性问题。在温度的室温下，椅子上不放任何东西，活塞对卡环作用力大小与（未漏气状态）时相同。求气缸漏出的气体与缸内剩余气体的质量之比。 24．（24-25高二下·浙江·期中）天宫课堂中的毛细效应实验，在空间站微重力环境下展示了流体现象的天地差异。将横截面半径为，上端封口、长度足够且导热良好的玻璃管内部抽成真空，迅速倒扣在液面上，管口恰好与液面接触，液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动，当向上的拉力与液柱的重力及大气压力平衡后，稳定的液面如图乙所示。已知空间站内气压为一个标准大气压，毛细现象产生的向上拉力与周长成正比，单位长度上产生的力大小为，方向与管壁成角斜向上且保持不变，液体的密度为，玻璃管足够长且长度为， (1)该液体是否浸润管内壁？若将该液体换成水银，水银能不能上升形成水银柱； (2)如果微重力加速度为，求最终稳定时液体的高度； (3)如果微重力可以忽略不计，抽真空时遗留了少数气体在玻璃管内，抽完后遗留气体压强为，求最终稳定时液体的高度；若液体上升过程对玻璃管内气体做了的正功，近似认为气体温度不变，判断气体吸热还是放热，并给出吸放热的具体数值。 25．（24-25高二下·辽宁·期中）如图所示，粗细均匀的形玻璃管竖直放置，左管口封闭，左、右两管的横截面积分别为、，左管内封闭有长度为、温度为的理想气体，左、右两管的水银面高度相同，大气压强为，求： (1)若气体的温度为1.2T时，向管内添加多少体积的水银，气体的体积不变； (2)若右管水银面下降的高度为，则气体的温度为多少？ 26．（24-25高二下·江西萍乡·期中）气动升降平台广泛应用于各种工业场合，其工作原理是通过气压差实现平台的升降，主要由空气压缩机、调压阀、汽缸、活塞、支撑杆和平台等部分组成。如图为气动升降平台简化原理图，支撑杆（含活塞）和平台的总质量，圆柱形汽缸内的活塞底面积为，某时刻活塞底与汽缸底部的距离为，活塞下方空气的压强。已知活塞上方与大气连通，大气压强，重力加速度大小取，汽缸导热性能良好，忽略活塞受到的摩擦力及汽缸内气体温度变化。 (1)求此时平台上重物的质量； (2)若重物的质量增加到，要使活塞位置保持不变，应向汽缸内充入压强为的气体体积为多少？ 五、填空题 27．（24-25高二下·上海徐汇·期中）某同学在实验室自制了一个简易测温装置。如图所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体（可视为理想气体）被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内水银面等高。现对烧瓶缓慢加热，并上下移动C管。实验过程中B、C管内始终有液柱，则若保证气体压强不变，C管应该________移动（选涂A“向上”或B“向下”），B管上的温度刻度值________（选涂A“上小下大”或B“上大下小”）且随高度________（选涂A“均匀分布”或B“不均匀分布”）。 地 城 考点03 热力学第一定律 ΔU=Q+W 的应用 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）一定质量的理想气体由状态a开始，经历、、三个过程回到状态a，其图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法错误的是（　　） A．过程中气体从外界吸收热量，大小为Q B．过程中气体内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值 C．a、c状态下气体的内能相等 D．整个过程中气体对外界做功，大小为 2．（24-25高二下·四川遂宁·期中）一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的、、、四个过程，其中是双曲线的一支，与纵轴平行，与横轴平行，则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体内能增大 B．过程中气体内能减小 C．过程中分子平均速率变大 D．过程中气体分子数密度减小 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A．热平衡定律 B．热力学第一定律 C．热力学第二定律 D．机械能守恒定律 4．（24-25高二下·山东济南·期中）如图所示，爆米花机内气体的初始温度为27℃、压强为1atm，将玉米粒装入手摇爆米花机中，对爆米花机密封加热，当气体压强达到为4atm时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，机内气体视为理想气体，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。已知加热过程中气体吸热4200J，则下列说法正确的是（　　） A．开盖前瞬间，气体的温度为108℃ B．加热过程中，机内气体的熵可能在减少 C．加热过程中，机内气体的分子数密度增大 D．加热过程中，气体的内能增加4200J 5．（24-25高二下·重庆·期中）题图为小开同学利用汽缸设计的汽车加速度传感器示意图，开口向后的汽缸内壁光滑且水平固定在汽车上，缸内用活塞密闭一定质量的理想气体。通过活塞的移动可判断汽车的运动状态，当汽车匀速运动时活塞位于图示位置。若汽缸和活塞均绝热，在汽车匀减速前进且活塞再次稳定时，缸内气体（　　） A．体积变大 B．压强不变 C．分子的平均动能变小 D．单位时间内分子撞击活塞的次数增多 6．（24-25高二下·广东广州·期中）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；缓慢松开后，小瓶缓慢上浮过程中，小瓶内气体（　　） A．对外界做正功 B．分子平均动能减少 C．内能减少 D．增加的内能等于吸收的热量 7．（24-25高二下·江苏南通·期中）一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到初状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中 ab、cd均垂直于横轴，ad，bc的延长线均过原点。下列表述正确的是（　　） A．过程单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 B．状态a的压强大于状态c的压强 C．一次循环过程中气体放热 D．过程气体分子的平均动能增加 8．（24-25高二下·天津南开·期中）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　） A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大 B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用 D．温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热 9．（24-25高二下·江苏南京·期中）一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p − V图中a → c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（　　） A．a → b是等温过程 B．a → b过程中气体放热 C．a → c过程中状态b的温度最低 D．a → c过程中外界对气体做负功 10．（24-25高二下·山东青岛·期中）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B．b→c过程，气体对外做功，内能增加 C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 11．（24-25高二下·北京房山·期中）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 12．（24-25高二下·山东滨州·期中）一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体的体积不变 B．从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c、d两状态的体积之比为2:3 D．从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 二、多选题 13．（24-25高二下·福建厦门·期中）超市中有一种“强力吸盘挂钩”，其工作原理如下：如甲图所示，使用时按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘内封闭的理想气体的体积为，压强为。然后再把锁扣扳下，吸盘向外拉出，使吸盘内封闭气体的体积变为，如乙图所示，安装过程中封闭气体的质量和温度保持不变。已知吸盘与墙面的有效面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的最大静摩擦力是压力的倍，外界大气压强为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．安装过程中，吸盘内气体向外界放出热量 B．安装完毕后，吸盘内气体的压强变为 C．安装完毕后，挂钩对墙面的压力为 D．安装完毕后，挂质量为的物体，挂钩会脱落 14．（24-25高二下·安徽合肥·期中）下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 15．（24-25高二下·河北邯郸·期中）气压式电脑升降桌通过汽缸的上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图甲所示，可自由移动的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，在气体从状态A→B→C→D的过程中，封闭气体图像如图乙所示，其中BA和CD的延长线均经过原点，AD和BC均与横轴平行，下列说法中正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积减小 D．从C到D的过程中，气体分子数密度增大 16．（24-25高二下·山东烟台·期中）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等温过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→d过程是等温过程，d→a过程中气体与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，气体吸收热量，内能不变 B．b→c过程，气体对外做功，温度不变 C．c→d→a过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功 D．a→b过程，气体从外界吸收的热量小于c→d过程放出的热量 17．（24-25高二下·贵州黔南·期中）如图所示，一定质量的理想气体经状态完成循环过程，、为两个等容过程，、为两个绝热过程。过程中气体对外做功300J，，，，。则下列说法正确的是（　　） A．过程中气体对外做功为零 B．过程气体分子平均动能减小 C．过程中气体内能的变化量 D．C状态气体的温度为 三、实验题 18．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）使用注射器和压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。下表为小明和小曹同学对同一空气样本测得的实验数据，操作序号1~5为小明完成，操作序号5~9为小曹完成。 操作序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 185.1 131.6 102.4 84.2 71.1 88.9 114.5 164.6 244.5       体积 5 7 9 11 13 11 9 7 5 pV乘积 925.5 921.2 921.6 926.2 924.3 977.9 1030.5 1152.2 1222.5 将表格数据绘制成右侧图像，曲线①对应小明的操作，曲线②对应小曹的操作，在曲线上找到气体的三个状态、、，其对应坐标如图所示。 (1)在的过程中_____ A．活塞对密封气体做正功 B．分子平均动能几乎不变 C．气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力增大 (2)气体处于、状态时温度分别为和，则可知_____。（图中字母表示） (3)在的过程中，密封气体从外界吸收了热量_____（选填小于/等于/大于）气体对活塞做的功W。 四、解答题 19．（24-25高二下·浙江·期中）在图甲所示的密闭汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点，气体在A点的压强为，已知气体内能变化与温度变化关系：、（n为气体的物质的量；R为理想气体常数），求： (1)从A变到B状态后，气缸内壁单位面积、单位时间内气体分子撞击器壁的次数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)气体在状态B的体积VB； (3)从A到B过程中气体吸热还是放热？过程中传递的热量Q是多少？ 20．（24-25高二下·重庆·期中）某种玩具气枪利用枪管内的封闭气体推动塑料子弹射出，南开创新实验小组猜测子弹不是在出射时恰好达到最大速度。为验证该猜测，实验小组把枪管水平放置，枪管一端封闭，一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为1cm²，其简化结构如题图1所示。通过测量，实验小组绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。已知子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为15cm，此时封闭气体温度为300K，压强为1.5×10⁵Pa。塑料子弹质量为2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为1.0×10⁵Pa。 (1)子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ (2)已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足U=βT，式中β=1.8×10-²J/K，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度vm； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得vm=12m/s，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 21．（24-25高二下·湖北·期中）如图，内壁光滑的导热汽缸固定在水平面上，用横截面积为的活塞密封一段长度为，温度为的理想气体，开始时活塞处于静止状态。现缓慢升高环境温度，当活塞缓慢向右移动后再次平衡。已知该过程气体从外界吸收热量，外界大气压强恒为，重力加速度大小为，求 (1)活塞再次平衡时密封气体的温度； (2)该过程气体内能的变化量。 22．（24-25高二下·甘肃白银·期中）一同学在水上乐园戏水时，用反扣的塑料盆提水。简化模型如下，质量未知的塑料盆近似看成底面积为S的圆柱形容器。刚开始时盆倒扣在水中，松手后盆底恰好与水面齐平，如图甲所示，盆内有高度为h的空气。现用拉力F缓慢向上提起盆，盆口一直没有脱离水面。忽略盆的厚度及形变，大气压强为，重力加速度为g，水的密度为，盆内空气可视为理想气体，不考虑温度的变化。 (1)求盆的质量以及刚开始时盆内空气的压强； (2)当在水面上方盆内有高度为H的水时，如图乙所示，求此时盆底离水面的高度； (3)向上提升盆的过程中，盆内空气是吸热还是放热，请说明理由。 五、填空题 23．（24-25高二下·福建莆田·期中）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0.9m3。气体在状态B时的体积为__________m3；从状态A到状态C的过程中气体__________（填“吸收”或“释放”）热量。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $