专题05 热学（期末复习专项训练）高二物理下学期沪科版

**基本信息** 以热学知识递进为逻辑主线，通过基础概念辨析到综合定律应用的题型设计，系统培养物质观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |分子动理论、固体和液体|5题|概念辨析（分子力/势能、晶体性质）|从微观分子作用到宏观物质特性，构建物质观念| |气体的等温变化|5题|图像分析与实验应用（玻意耳定律）|单一过程规律，培养状态量分析的科学思维| |气体的等容、等压变化|5题|查理定律与盖-吕萨克定律的图像/计算|拓展气体实验定律，强化科学推理能力| |理想气体状态方程|5题|多状态参量关联（pVT综合计算）|整合实验定律，提升模型建构能力| |气体实验定律和热力学定律综合|5题|多过程分析与能量转化（计算题）|综合规律应用，体现能量观念与科学论证|

专题05 热学（专项训练） 题型1分子动理论、固体和液体 题型2气体的等温变化 题型3气体的等容变化、等压变化 题型4理想气体状态方程 题型5气体实验定律和热力学定律的综合应用 题型1. 分子动理论、固体和液体 1．如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示斥力，表示引力，、、、为轴上四个特定的位置，乙分子仅在分子力作用下依次经过、、、，规定两分子相距无穷远时分子势能为0，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．乙分子的速度一直增大 B．乙分子的加速度先增大，后减小，再增大 C．乙分子在位置时的势能最小 D．乙分子受的分子力先增大后减小 【答案】B 【详解】ABD．因在AC之间时分子力为引力，C位置时分子力为零，CD之间时分子力为斥力，则甲分子对乙分子先做正功后做负功，则乙分子速度先增加后减小；乙分子所受的分子力先增大，后减小，再反向增大，则乙分子的加速度先增加后减小到零，再反向增大，AD错误，B正确； C．从A到C分子力做正功，分子势能减小；从C到D分子力做负功，分子势能增大，可知在C位置分子势能最小，C错误。 故选B。 2．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（　　） A．克拉钻石所含有的原子数为 B．克拉钻石所含有的原子数为 C．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） D．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） 【答案】A 【详解】AB．克拉钻石物质的量（摩尔数）为，所含原子数为，A正确，B错误； CD．钻石的摩尔体积（单位为） 每个钻石原子体积为 设钻石原子直径为，则 联立解得（单位为m），CD错误。 故选A。 3．如图甲所示为光在方解石中呈现的双折射现象，图乙为两端开口的玻璃管插入水槽中形成的现象，下列说法正确的是（　　） A．由图甲的信息可以推断方解石具有规则的几何外形 B．由图乙可知玻璃对水分子的吸引力小于水分子之间的吸引力 C．换用更粗的玻璃管，图乙中内外的液面差会变大 D．若将玻璃管插入水银中可能形成图丙所示的情形 【答案】A 【详解】A．图甲中光通过方解石发生双折射，说明方解石是各向异性的单晶体，因此可以推断方解石具有规则几何外形，A正确； B．图乙是水浸润玻璃的毛细现象，浸润的成因是：固体对液体分子的吸引力（附着力）大于液体分子之间的吸引力（内聚力），因此玻璃对水分子的吸引力大于水分子间的吸引力，B错误； C．毛细现象中，换用更粗的玻璃管，内外的液面差会变小，C错误； D．水银不浸润玻璃，将玻璃管插入水银中时，管内水银面会低于管外液面，只形成凸形弯月面 图丙中管内液面高于管外，不符合实际，D错误。 故选A。 4．下列关于四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图用“油膜法估测分子的大小”，若计算出的分子直径偏小，可能原因是痱子粉撒太多，从而导致油膜未能充分展开 B．乙图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 C．丙图分子间作用力与分子间距离的关系，分子间距为时，分子势能最小 D．丁图水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃 【答案】C 【详解】A．油膜法估测分子直径的计算公式为，如果痱子粉撒得太多，导致油膜未能充分展开，那么测量得到的油膜面积就会偏小，计算得出的分子直径会偏大。，故A错误； B．乙图中的食盐晶体属于单晶体，单晶体内部的微粒按一定规律在空间周期性排列，这种规则的结构导致单晶体在不同的方向上物理性质存在差异，即表现出各向异性，故B错误； C．丙图是分子间作用力随距离变化的图像，当时，分子力表现为引力，若分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为斥力，若分子间距离增大，分子力做正功，分子势能同样减小，因此在处，分子的势能达到最小值，故C正确； D．水银在玻璃板上收缩成“圆珠状”，说明了水银内部的内聚力大于水银与玻璃之间的附着力，这属于不浸润现象，故D错误。 故选C。 5．南京一高校实验室首次发现激光沿黑磷晶体不同方向入射时，产生的三次谐波强度呈现如图所示双叶分布。据此可判断黑磷（　　） A．具有光学性质各向同性 B．有规则的几何外形 C．没有确定的熔点 D．是多晶体 【答案】B 【详解】AB．激光沿黑磷晶体不同方向入射时，产生的三次谐波强度不同，可知黑磷具有光学性质各向异性，是晶体，具有规则的几何外形，故A错误，B正确； C．黑磷是晶体，有确定的熔点，故C错误； D．多晶体由大量取向杂乱的单晶体组成，宏观上表现为各向同性，而黑磷表现出明显的各向异性，因此它是单晶体，不是多晶体，故D错误。 故选B。 题型2. 气体的等温变化 6．为了将氧气装入氧气瓶内，需将氧气等温压缩，如果氧气可视为理想气体，压缩过程氧气质量不变。下列图像能正确表示该过程中氧气的压强和体积关系的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由玻意耳定律 可知 图像应为过原点的直线。 故选D。 7．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为52cm（忽略此时洗衣缸内水位的高度），大气压强，水的密度，重力加速度g=10m/s2。当空气柱被压缩到50cm长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，则此时洗衣缸内水位高度为（设整个过程中细管内气体可看作理想气体且温度保持不变）（　　） A．42cm B．44cm C．46cm D．48cm 【答案】A 【详解】设洗衣缸内水位高度为h，刚进水时细管中被封闭空气柱长度为，压力传感器关闭时空气柱长度为，则压力传感器关闭洗衣机进水阀门时管内气体的压强为 则由玻意耳定律可知 解得 故选A。 8．一个篮球的容积是，用打气筒给篮球打气时，每次把压强为的空气打进去。如果在打气前篮球内的空气压强也是，假设打气前后气体温度相同，那么打气20次以后篮球内的空气压强为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】篮球容积 ，初始气体压强 ，每次打入空气体积 ，打气次数 初态：所有气体压强都是 ，总体积 末态：所有气体都压缩在篮球内，体积 ，压强 根据玻意耳定律 代入数据得 故选A。 9．如图，导热良好、开口向上的气缸固定在水平地面上，用一轻质活塞密封一定质量的理想气体。现在活塞上施加竖直向上的拉力使活塞缓慢上移（活塞始终未脱离气缸），设大气压强和环境温度均保持不变，不计气缸与活塞间的摩擦，则拉力的大小随活塞上移的距离变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设气缸横截面积为S，初始气柱高度为h，大气压强为。活塞轻质，初始平衡时封闭气体压强 体积 活塞上移距离后，气体体积 气体温度不变，由玻意耳定律得 解得 对活塞受力分析得 整理得 随增大增大。求导可得图像斜率为 随增大图像斜率减小。 故选A。 10．如图中正确表示一定质量理想气体的等温变化过程的图线是图（  ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据 可知 因为在本题中为常量 所以图像为选项B 故选B。 题型3. 气体的等容变化、等压变化 11．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为7℃，B中气体温度为63℃，现将A的温度降低10℃，为使液柱不移动，则需将B气体温度怎样改变（　　） A．将B气体温度降低15℃ B．将B气体温度降低12℃ C．将B气体温度降低10℃ D．将B气体温度升高15℃ 【答案】B 【详解】液柱不移动，对A、B两容器中的气体都为等容变化，且初、末状态分别对应压强相等，对A容器中的气体，温度降低由 则气体压强减小，为使液柱不移动，B容器中的气体压强也要减小，温度也要降低 对A容器中的气体 对B容器中的气体 联立解得 故将B气体温度降低 故选B。 12．如图所示，圆柱形导热容器内充有一定质量的空气，容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。如果容器处于环境温度的空气中时，两管中水银面等高。现将此导热容器浸入摄氏温度为的热水中，左管中水银将下降；然后缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差。已知大气压强，热力学温度与摄氏温度的关系，该热水的温度约为（     ） A．50 ℃ B．56 ℃ C．57 ℃ D．67 ℃ 【答案】D 【详解】由题意及题图可知，初状态时，容器内气体温度 压强 末状态时，左管水银面回到原来高度，说明气体体积不变，发生等容变化。此时右管比左管高，则末状态压强 根据查理定律 代入数据解得 则热水的温度 故选D。 13．空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，现启动加热模式使气体温度升高，此过程中气体吸收的热量为Q，内胆中气体体积不变，则（    ） A．升温后内胆中每一个气体分子的动能都增大 B．内胆内气体压强增大 C．此过程内胆中气体的内能增加量大于Q D．此过程内胆中气体分子单位时间内撞击单位面积内壁的次数不变 【答案】B 【详解】A．升温后内胆中气体分子的平均动能增大，但不是每一个气体分子的动能都增大，故A错误； B．内胆中气体体积不变，温度升高，根据查理定律，可知内胆内气体压强增大，故B正确； C．内胆中气体体积不变，外界对气体做功为0，根据热力学第一定律可知，此过程内胆中气体的内能增加量等于Q，故C错误； D．内胆中气体体积不变，单位体积中的气体分子数不变，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，内胆中气体分子单位时间内撞击单位面积内壁的次数增大，故D错误。 故选B。 14．如图所示，一定质量的理想气体可经两个不同的过程从状态A变化到状态C，则（     ） A．气体在状态A和在状态C时，气体分子热运动的平均动能相同 B．A→B→C过程，气体的温度先降低后升高 C．A→B→C和A→D→C过程，气体吸收的热量相同 D．状态A和状态B，气体分子在单位时间内撞击单位面积的平均次数相同 【答案】A 【详解】AC．对A和C状态分析，可得A和C状态下体积与压强的乘积均为，根据理想气体状态方程 可知对于一定质量的理想气体，状态A和C的温度相同，气体分子热运动的平均动能相同，气体的内能相同， 根据热力学第一定律 可知A→B→C与A→D→C过程，所围成的面积不相同，故气体对外界做功不相同，故气体吸收的热量不相同，故A正确， C错误； B．A→B过程，由等压变化 可知气体体积增大，温度升高；B→C过程，由等容变化 可知压强变小，温度降低，则A→B→C过程，气体的温度先升高后降低，故B错误； D．A→B过程，气体体积增大，气体分子数密度减小，在单位时间内撞击单位面积的平均次数减少，故D错误。 故选A。 15．如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，气体从状态A→状态B→状态C→状态A完成一次循环，其状态变化过程的图像如图乙所示。已知该气体在状态A时的温度为600K，下列说法正确的是（     ） A．气体在状态B时的温度为300K B．气体在状态C时的温度为600K C．气体从状态A→B过程中，气体从外界吸收热量 D．气体从状态A→B→C的过程中，气体对外做的功为 【答案】B 【详解】A．对于理想气体：过程，由查理定律有 得，故A错误； B．过程，由盖—吕萨克定律有 得，故B正确； C．气体从状态过程中，温度降低，内能减小，体积不变，不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误； D．状态气体体积不变，不对外做功，过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故D错误。 故选B。 题型4. 理想气体状态方程 16．“蛟龙”号载人潜水器在中国南海完成首次装备试验任务如图甲。已知海平面的温度为，大气压强为。如图乙，一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的汽缸中，汽缸在海平面时，气体体积为。在某次深潜汽缸缓慢下降的过程中，探测到汽缸所在处的海水温度为，压强为，汽缸内气体体积为。不计活塞的质量和摩擦，则（　　） A．，在下潜过程中气体对外放热 B．，在下潜过程中气体从外界吸热 C．，在下潜过程中气体对外放热 D．，在下潜过程中气体从外界吸热 【答案】C 【详解】由理想气体状态方程 解得 汽缸缓慢下潜的过程中，温度降低，则，气体体积减小，则；根据热力学第一定律，可得，即在此过程中气体放热。 故选C。 17．宜春温汤因其温泉水高硒可饮而闻名，被誉为“华夏第一汤”，出水温度常年保持在67℃左右。假设泉水深，一个体积为的气泡，从底部缓慢上升（气泡始终未破裂）到达泉水表面。其内能减少了，泉水表面温度为61°C。g取，外界大气压强取，水的密度取，将气泡里的气体看成理想气体。下列说法正确的是（　　） A．气泡内所有分子动能都减小 B．气泡上升过程中对外做功，吸收热量 C．上升过程气体对外做功等于 D．气泡到达水面的体积约为 【答案】B 【详解】A．温度降低则气体分子的平均动能减小，并不是所有分子动能都减小，故A错误； D．由理想气体的状态方程 其中，，， 代入数据可求得气泡到达水面的体积为，故D错误； C．气体体积膨胀对外做功，若压强保持大气压强不变时，上升过程气体做功为 由于上升过程中压强逐渐减小到大气压强，所以对外做功大于，故C错误； B．气体对外做功大于，内能减少 由热力学第一定律 可知气泡上升过程中气泡要吸收热量，故B正确。 故选B。 18．如图所示，一定质量的理想气体经完成循环过程，其中和均为等温过程。关于该循环过程，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体对外做功小于从外界吸收的热量 B．过程的温度高于过程的温度 C．过程中，单位时间单位面积气体分子撞击器壁的次数增大 D．从状态经一个循环又回到的全过程中，气体吸收的热量大于放出的热量 【答案】D 【详解】A．过程中，气体温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律有 可知，气体从外界吸收的热量等于对外做功，故A错误； B．根据理想气体状态方程 可知，体积为时，状态的压强高于状态的压强，因此温度高于，故B错误； C．过程中，气体温度不变，气体的平均速率不变，体积增大，分子数密度减小，压强减小，单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小，故C错误； D．从状态经一个循环又回到的全过程中，气体内能不变，整个过程气体对外做功大小等于图像围成的面积，则整个过程气体吸收总热量大于零，即气体吸收的热量大于放出的热量，故D正确。 故选D。 19．一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态到状态过程中气体体积不变，从状态到状态过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（     ） A．从状态到状态的过程，气体温度升高 B．从状态到状态的过程，分子平均动能增加 C．从状态到状态的过程，气体对外界做功 D．从状态经历状态、再次回到状态时，外界对气体做总功为零 【答案】B 【详解】A．由图可知，从状态A到状态B的过程中，气体的体积不变，为等容变化，根据查理定律 可知，从状态A到状态B的过程中，压强减小，温度降低，故A错误； B．由图可知，从状态B到状态C的过程中，气体的压强不变，为等压变化，根据盖-吕萨克定律 可知，从状态B到状态C的过程中，气体的体积增大，温度升高，分子的平均动能增大，故B正确； C．由图可知，从状态C到状态A的过程中，气体的体积减小，处于压缩过程，外界对气体做功，故C错误； D．图像中，图像与坐标轴围成的面积为变化过程所做的功，由于整个过程图像的面积不为零，因此外界对气体所做的总功不为零，故D错误。 故选B。 20．如图所示，一足够长的绝热气筒内固定有导热隔板，导热隔板将气筒分为A、B两部分，A、B两部分装有等量相同的理想气体，B上面的活塞绝热且质量不计，活塞与气筒无摩擦。初始时，两部分气体体积相等、温度均为。现通过电阻丝对内气体缓慢加热，使B内气体的体积变为原来的两倍。下列说法正确的是（　　 ） A．B的压强小于大气压 B．A的温度高于B的温度 C．最后A的温度是 D．A气体吸收的热量等于B气体对外做的功 【答案】C 【详解】A．B上面的活塞绝热且质量不计，活塞与气筒无摩擦，则B内气体的压强始终等于大气压，B内气体发生等压变化，故A错误； BC．B内气体发生等压变化，B内气体的体积变为原来的两倍，则 解得 由于A、B隔板间导热，所以最后A的温度等于B的温度，即600K，故B错误，C正确； D．A吸收的热量一部分用于增加A的内能，一部分传给B；B获得的热量一部分增加B的内能，一部分对外做功，所以A吸收的热量大于B对外做的功。 故选C。 题型5. 气体实验定律和热力学定律的综合应用 21．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸开口处有卡口，固定在倾角的斜面上，汽缸长度为。活塞a、b质量相等，活塞a为绝热活塞，活塞b导热性能良好，活塞厚度忽略不计，活塞a、b刚好将汽缸体积三等分，分别密封一定质量的理想气体A、B，活塞a被销钉阻挡，气体A、B初始温度均为、压强均为，外界温度保持不变，大气压强恒为，活塞a、b的横截面积均为，重力加速度为，不计电阻丝及销钉体积，现给电阻丝通电，缓慢加热气体A，求： (1)当气体A的温度为时，活塞b到汽缸顶部的距离； (2)当气体B的压强达到时，气体A的温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）初态时，对活塞受力分析得 则有 设温度为时活塞a刚好要向上移动，当活塞a刚好要移动时，将两活塞作为整体，受力分析得 解得 对气体A，由查理定律得 解得 当时，活塞a已经向上移动了一段距离，活塞b到达顶部之前，气体B的压强、温度都不变化，体积也不变。设稳定后活塞a到汽缸底部的距离为，对气体A，由理想气体状态方程得 解得 所以活塞b到顶部的距离 解得 （2）当气体B的压强达到时，对气体B由玻意耳定律得 设此时气体A的压强为，对活塞a受力分析，由平衡条件得 对气体A，根据理想气体状态方程得 解得此时气体A的温度 22．如图所示，竖直放置的U形玻璃管由截面积为和截面积为的两段玻璃管连接而成，其左管上端封闭，右管上端开口，管内有一段水银柱，左右两管中液面高度差为，右管中水银液面恰好到粗玻璃管下端，左管中封闭的理想气体气柱长为，环境温度为，大气压强为，现缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平，右管足够长，求： (1)缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平时左侧液面下降的高度； (2)升高后的温度； (3)若温度升高后保持不变，再往右管中缓慢倒入水银，使左管中气柱的长变为，求倒入的水银体积。 【答案】(1)3cm (2)450K (3) 【详解】（1）设左管中水银面下降，右管中水银面上升，由于水银体积不变，有 联立解得， （2）初态时，左管封闭气体的压强 体积 当左右两管液面相平时，左管中封闭气体的压强 此时左管封闭气体的体积 根据理想气体状态方程 解得 （3）温度升高后保持不变，再往右管中倒入水银，此过程为等温过程，此时左管封闭气体的体积 根据玻意耳定律，左管空气压强满足 解得 倒入水银后，左管中水银面上升 在右管不计入倒入水银时，右管下降 由于，所以右管倒入的水银都在截面S2的玻璃管中，设倒入的水银柱长度为，则有 解得 倒入水银的体积 23．2026年我国空间站常态化开展舱外出舱任务，舱外航天服需在太空真空环境下稳定工作，气密性是重要的检测指标。现有一件舱外航天服，航天服内为真空状态。给航天服充入体积、压强为的氧气后，航天服内部压强达到。充气过程中温度保持恒定。 (1)求充气后航天服的容积； (2)把充好气的航天服放入检测室，将检测室抽成真空后密封，如图所示。48小时后，测出检测室内的压强为。已知检测室内能容纳气体的空间体积（除去航天服所占体积）为且不变，检测过程中系统的温度和航天服容积不变。若经过48小时后，航天服内气体压强不小于原来压强的97%，则航天服的气密性合格。通过计算，分析该航天服气密性是否合格。 【答案】(1) (2)合格 【详解】（1）由玻意耳定律可得 解得 （2）设经过48小时后，航天服内气体压强为，由玻意耳定律可得 解得 由于，故航天服气密性合格。 24．如图所示，某实验小组将带刻度的导热容器放在可控温度实验室的水平地面上，用质量的活塞（厚度忽略不计）密封一部分理想气体，活塞能无摩擦滑动，这样就改装成一个“温度计”。当活塞静止在距容器底时，气体的温度为300K。已知容器的横截面积为，高度为2h，大气压强，重力加速度g取。求： (1)该温度计能测量的最高温度； (2)当气体从外界吸收热量80J后，活塞由h位置缓慢上升到容器最高点的过程中，气体内能的变化量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）首先对活塞受力分析，活塞平衡时封闭气体的压强保持不变，过程为等压变化。由受力平衡得封闭气体压强 即 初始状态，体积 温度 当活塞上升到容器最高点时，体积 对应最高温度。 根据盖-吕萨克定律 代入得 即 （2）活塞上升过程中，气体膨胀对外做功，外界对气体做功为 体积变化 已知，， 因此 即气体对外做功，外界对气体做功 根据热力学第一定律 已知气体吸热，代入得 即气体内能增加了 25．如图所示，上端带有卡口的横截面积为、高为的导热性能良好的汽缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A。汽缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能与热力学温度的关系为，其中为已知常数，活塞B的质量为，重力加速度为，大气压强为，水银的密度为，环境热力学温度为时，活塞离缸底的距离为。求： (1)环境温度为时，U形气压计两侧水银面的高度差； (2)环境温度由缓慢升高至过程中，气体从外界吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设稳定后汽缸内气体的压强为，对活塞，根据平衡条件得 对水银柱，有 解得 （2）缓慢升高环境温度，活塞B上升，气体发生等压变化，U形导管内侧水银面的高度差不变，设活塞B刚好到达容器口时，温度为，由盖—吕萨克定律得 解得 之后，气体温度由升高到，气体发生等容变化。整个过程，外界对气体做的功为 由热力学第一定律得 解得气体从外界吸收的热量为 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 热学（专项训练） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A A C B D A A A B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B D B A B C B D B C 21．(1) (2) 【详解】（1）初态时，对活塞受力分析得 则有 设温度为时活塞a刚好要向上移动，当活塞a刚好要移动时，将两活塞作为整体，受力分析得 解得 对气体A，由查理定律得 解得 当时，活塞a已经向上移动了一段距离，活塞b到达顶部之前，气体B的压强、温度都不变化，体积也不变。设稳定后活塞a到汽缸底部的距离为，对气体A，由理想气体状态方程得 解得 所以活塞b到顶部的距离 解得 （2）当气体B的压强达到时，对气体B由玻意耳定律得 设此时气体A的压强为，对活塞a受力分析，由平衡条件得 对气体A，根据理想气体状态方程得 解得此时气体A的温度 22．(1)3cm (2)450K (3) 【详解】（1）设左管中水银面下降，右管中水银面上升，由于水银体积不变，有 联立解得， （2）初态时，左管封闭气体的压强 体积 当左右两管液面相平时，左管中封闭气体的压强 此时左管封闭气体的体积 根据理想气体状态方程 解得 （3）温度升高后保持不变，再往右管中倒入水银，此过程为等温过程，此时左管封闭气体的体积 根据玻意耳定律，左管空气压强满足 解得 倒入水银后，左管中水银面上升 在右管不计入倒入水银时，右管下降 由于，所以右管倒入的水银都在截面S2的玻璃管中，设倒入的水银柱长度为，则有 解得 倒入水银的体积 23．(1) (2)合格 【详解】（1）由玻意耳定律可得 解得 （2）设经过48小时后，航天服内气体压强为，由玻意耳定律可得 解得 由于，故航天服气密性合格。 24．(1) (2) 【详解】（1）首先对活塞受力分析，活塞平衡时封闭气体的压强保持不变，过程为等压变化。由受力平衡得封闭气体压强 即 初始状态，体积 温度 当活塞上升到容器最高点时，体积 对应最高温度。 根据盖-吕萨克定律 代入得 即 （2）活塞上升过程中，气体膨胀对外做功，外界对气体做功为 体积变化 已知，， 因此 即气体对外做功，外界对气体做功 根据热力学第一定律 已知气体吸热，代入得 即气体内能增加了 25．(1) (2) 【详解】（1）设稳定后汽缸内气体的压强为，对活塞，根据平衡条件得 对水银柱，有 解得 （2）缓慢升高环境温度，活塞B上升，气体发生等压变化，U形导管内侧水银面的高度差不变，设活塞B刚好到达容器口时，温度为，由盖—吕萨克定律得 解得 之后，气体温度由升高到，气体发生等容变化。整个过程，外界对气体做的功为 由热力学第一定律得 解得气体从外界吸收的热量为 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 热学（专项训练） 题型1分子动理论、固体和液体 题型2气体的等温变化 题型3气体的等容变化、等压变化 题型4理想气体状态方程 题型5气体实验定律和热力学定律的综合应用 题型1. 分子动理论、固体和液体 1．如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示斥力，表示引力，、、、为轴上四个特定的位置，乙分子仅在分子力作用下依次经过、、、，规定两分子相距无穷远时分子势能为0，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．乙分子的速度一直增大 B．乙分子的加速度先增大，后减小，再增大 C．乙分子在位置时的势能最小 D．乙分子受的分子力先增大后减小 2．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（　　） A．克拉钻石所含有的原子数为 B．克拉钻石所含有的原子数为 C．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） D．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） 3．如图甲所示为光在方解石中呈现的双折射现象，图乙为两端开口的玻璃管插入水槽中形成的现象，下列说法正确的是（　　） A．由图甲的信息可以推断方解石具有规则的几何外形 B．由图乙可知玻璃对水分子的吸引力小于水分子之间的吸引力 C．换用更粗的玻璃管，图乙中内外的液面差会变大 D．若将玻璃管插入水银中可能形成图丙所示的情形 4．下列关于四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图用“油膜法估测分子的大小”，若计算出的分子直径偏小，可能原因是痱子粉撒太多，从而导致油膜未能充分展开 B．乙图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 C．丙图分子间作用力与分子间距离的关系，分子间距为时，分子势能最小 D．丁图水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃 5．南京一高校实验室首次发现激光沿黑磷晶体不同方向入射时，产生的三次谐波强度呈现如图所示双叶分布。据此可判断黑磷（　　） A．具有光学性质各向同性 B．有规则的几何外形 C．没有确定的熔点 D．是多晶体 题型2. 气体的等温变化 6．为了将氧气装入氧气瓶内，需将氧气等温压缩，如果氧气可视为理想气体，压缩过程氧气质量不变。下列图像能正确表示该过程中氧气的压强和体积关系的是（     ） A． B． C． D． 7．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为52cm（忽略此时洗衣缸内水位的高度），大气压强，水的密度，重力加速度g=10m/s2。当空气柱被压缩到50cm长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，则此时洗衣缸内水位高度为（设整个过程中细管内气体可看作理想气体且温度保持不变）（　　） A．42cm B．44cm C．46cm D．48cm 8．一个篮球的容积是，用打气筒给篮球打气时，每次把压强为的空气打进去。如果在打气前篮球内的空气压强也是，假设打气前后气体温度相同，那么打气20次以后篮球内的空气压强为（　　） A． B． C． D． 9．如图，导热良好、开口向上的气缸固定在水平地面上，用一轻质活塞密封一定质量的理想气体。现在活塞上施加竖直向上的拉力使活塞缓慢上移（活塞始终未脱离气缸），设大气压强和环境温度均保持不变，不计气缸与活塞间的摩擦，则拉力的大小随活塞上移的距离变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 10．如图中正确表示一定质量理想气体的等温变化过程的图线是图（  ） A． B． C． D． 题型3. 气体的等容变化、等压变化 11．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为7℃，B中气体温度为63℃，现将A的温度降低10℃，为使液柱不移动，则需将B气体温度怎样改变（　　） A．将B气体温度降低15℃ B．将B气体温度降低12℃ C．将B气体温度降低10℃ D．将B气体温度升高15℃ 12．如图所示，圆柱形导热容器内充有一定质量的空气，容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。如果容器处于环境温度的空气中时，两管中水银面等高。现将此导热容器浸入摄氏温度为的热水中，左管中水银将下降；然后缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差。已知大气压强，热力学温度与摄氏温度的关系，该热水的温度约为（     ） A．50 ℃ B．56 ℃ C．57 ℃ D．67 ℃ 13．空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，现启动加热模式使气体温度升高，此过程中气体吸收的热量为Q，内胆中气体体积不变，则（    ） A．升温后内胆中每一个气体分子的动能都增大 B．内胆内气体压强增大 C．此过程内胆中气体的内能增加量大于Q D．此过程内胆中气体分子单位时间内撞击单位面积内壁的次数不变 14．如图所示，一定质量的理想气体可经两个不同的过程从状态A变化到状态C，则（     ） A．气体在状态A和在状态C时，气体分子热运动的平均动能相同 B．A→B→C过程，气体的温度先降低后升高 C．A→B→C和A→D→C过程，气体吸收的热量相同 D．状态A和状态B，气体分子在单位时间内撞击单位面积的平均次数相同 15．如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，气体从状态A→状态B→状态C→状态A完成一次循环，其状态变化过程的图像如图乙所示。已知该气体在状态A时的温度为600K，下列说法正确的是（     ） A．气体在状态B时的温度为300K B．气体在状态C时的温度为600K C．气体从状态A→B过程中，气体从外界吸收热量 D．气体从状态A→B→C的过程中，气体对外做的功为 题型4. 理想气体状态方程 16．“蛟龙”号载人潜水器在中国南海完成首次装备试验任务如图甲。已知海平面的温度为，大气压强为。如图乙，一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的汽缸中，汽缸在海平面时，气体体积为。在某次深潜汽缸缓慢下降的过程中，探测到汽缸所在处的海水温度为，压强为，汽缸内气体体积为。不计活塞的质量和摩擦，则（　　） A．，在下潜过程中气体对外放热 B．，在下潜过程中气体从外界吸热 C．，在下潜过程中气体对外放热 D．，在下潜过程中气体从外界吸热 17．宜春温汤因其温泉水高硒可饮而闻名，被誉为“华夏第一汤”，出水温度常年保持在67℃左右。假设泉水深，一个体积为的气泡，从底部缓慢上升（气泡始终未破裂）到达泉水表面。其内能减少了，泉水表面温度为61°C。g取，外界大气压强取，水的密度取，将气泡里的气体看成理想气体。下列说法正确的是（　　） A．气泡内所有分子动能都减小 B．气泡上升过程中对外做功，吸收热量 C．上升过程气体对外做功等于 D．气泡到达水面的体积约为 18．如图所示，一定质量的理想气体经完成循环过程，其中和均为等温过程。关于该循环过程，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体对外做功小于从外界吸收的热量 B．过程的温度高于过程的温度 C．过程中，单位时间单位面积气体分子撞击器壁的次数增大 D．从状态经一个循环又回到的全过程中，气体吸收的热量大于放出的热量 19．一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态到状态过程中气体体积不变，从状态到状态过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（     ） A．从状态到状态的过程，气体温度升高 B．从状态到状态的过程，分子平均动能增加 C．从状态到状态的过程，气体对外界做功 D．从状态经历状态、再次回到状态时，外界对气体做总功为零 20．如图所示，一足够长的绝热气筒内固定有导热隔板，导热隔板将气筒分为A、B两部分，A、B两部分装有等量相同的理想气体，B上面的活塞绝热且质量不计，活塞与气筒无摩擦。初始时，两部分气体体积相等、温度均为。现通过电阻丝对内气体缓慢加热，使B内气体的体积变为原来的两倍。下列说法正确的是（　　 ） A．B的压强小于大气压 B．A的温度高于B的温度 C．最后A的温度是 D．A气体吸收的热量等于B气体对外做的功 题型5. 气体实验定律和热力学定律的综合应用 21．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸开口处有卡口，固定在倾角的斜面上，汽缸长度为。活塞a、b质量相等，活塞a为绝热活塞，活塞b导热性能良好，活塞厚度忽略不计，活塞a、b刚好将汽缸体积三等分，分别密封一定质量的理想气体A、B，活塞a被销钉阻挡，气体A、B初始温度均为、压强均为，外界温度保持不变，大气压强恒为，活塞a、b的横截面积均为，重力加速度为，不计电阻丝及销钉体积，现给电阻丝通电，缓慢加热气体A，求： (1)当气体A的温度为时，活塞b到汽缸顶部的距离； (2)当气体B的压强达到时，气体A的温度。 22．如图所示，竖直放置的U形玻璃管由截面积为和截面积为的两段玻璃管连接而成，其左管上端封闭，右管上端开口，管内有一段水银柱，左右两管中液面高度差为，右管中水银液面恰好到粗玻璃管下端，左管中封闭的理想气体气柱长为，环境温度为，大气压强为，现缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平，右管足够长，求： (1)缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平时左侧液面下降的高度； (2)升高后的温度； (3)若温度升高后保持不变，再往右管中缓慢倒入水银，使左管中气柱的长变为，求倒入的水银体积。 23．2026年我国空间站常态化开展舱外出舱任务，舱外航天服需在太空真空环境下稳定工作，气密性是重要的检测指标。现有一件舱外航天服，航天服内为真空状态。给航天服充入体积、压强为的氧气后，航天服内部压强达到。充气过程中温度保持恒定。 (1)求充气后航天服的容积； (2)把充好气的航天服放入检测室，将检测室抽成真空后密封，如图所示。48小时后，测出检测室内的压强为。已知检测室内能容纳气体的空间体积（除去航天服所占体积）为且不变，检测过程中系统的温度和航天服容积不变。若经过48小时后，航天服内气体压强不小于原来压强的97%，则航天服的气密性合格。通过计算，分析该航天服气密性是否合格。 24．如图所示，某实验小组将带刻度的导热容器放在可控温度实验室的水平地面上，用质量的活塞（厚度忽略不计）密封一部分理想气体，活塞能无摩擦滑动，这样就改装成一个“温度计”。当活塞静止在距容器底时，气体的温度为300K。已知容器的横截面积为，高度为2h，大气压强，重力加速度g取。求： (1)该温度计能测量的最高温度； (2)当气体从外界吸收热量80J后，活塞由h位置缓慢上升到容器最高点的过程中，气体内能的变化量。 25．如图所示，上端带有卡口的横截面积为、高为的导热性能良好的汽缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A。汽缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能与热力学温度的关系为，其中为已知常数，活塞B的质量为，重力加速度为，大气压强为，水银的密度为，环境热力学温度为时，活塞离缸底的距离为。求： (1)环境温度为时，U形气压计两侧水银面的高度差； (2)环境温度由缓慢升高至过程中，气体从外界吸收的热量。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $