第十五章 热学 单元测试 -2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 本卷为高中物理热学单元复习卷，聚焦分子动理论、气体实验定律等核心知识，融入航天员“液桥”实验、天问1号探测等真实情境，通过基础辨析、实验探究与综合计算，考查物理观念与科学思维，适配单元知识巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题（约40分）|分子力、表面张力、气体状态方程、毛细现象|结合2026年模拟题，以“挤毛巾”“液桥”等实验情境考查物质观念| |实验题|2题（约20分）|油膜法估分子大小、探究气体压强与体积关系|注重科学探究，如误差分析、实验操作规范考查| |计算题|3题（约40分）|玻璃管加热、火星大气压强计算、气球体积测量|综合应用理想气体状态方程，体现模型建构与科学推理|

第十五章 热学 综合测试 (满分：100分) 一、选择题:(本题共10小题) 1.(2026江苏南京模拟)关于分子力,下列对自然中的现象解释合理的是(　　) A.拉长一根橡皮筋,能感觉到橡皮筋的拉力,是因为分子间的距离变大,相邻分子间只有引力 B.水很难被压缩,是因为压缩时,分子间距离变小,相邻分子间只有斥力,没有引力 C.空中的小雨滴一般呈球形,主要是因为表面张力使水分子聚集成球体 D.注射器中封闭一段气体,堵住出口,压缩气体感觉比较费力,因为压缩气体时相邻分子间的作用力表现为斥力 2．(2026·重庆市北碚区高三上月考)某大型客机在空中飞行时，机外温度为－23 ℃，气压为0．4p0。引气系统每秒从机外吸入7．5 m3空气，注入压强为0．8p0、温度为27 ℃的客舱中。将空气视为理想气体，T＝t＋273 K，则(　　) A．空气进入客舱后内能变小 B．空气进入客舱后内能不变 C．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为4．4 m3 D．为维持客舱内气体状态稳定，每秒应排出的客舱内空气的体积为4．5 m3 3．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m、厚度不计的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为l，现使汽缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度ω，当汽缸转动的角速度为ω1时，气柱长度为2l，当汽缸转动的角速度为ω2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则ω1与ω2的比为(　　) A．3∶2 B．2∶3 C．2∶3 D．3∶2 4．“挤毛巾”和“液桥”都是我国航天员在空间站展示的有趣实验。“挤毛巾”实验中，航天员先将干毛巾一端沾水后使得整个毛巾完全浸湿，然后再用双手试图拧干，只见毛巾被挤出的水像一层果冻一样紧紧地吸附在毛巾的外表面，航天员的手也粘有一层厚厚的水。2022年3月23日，我国航天员王亚平在空间站做了“液桥”实验，如图所示。关于这两个实验的描述不正确的是(　　) A．在地球上能将湿毛巾拧干是因为水不能浸润毛巾 B．干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象 C．水对航天员的手和液桥板都是浸润的 D．“液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用 5.(2025山东潍坊模拟)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,蜡熔化区域呈现圆形,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 6．汽车行驶时，TPMS(胎压监测系统)显示某一轮胎内的气体温度为27 ℃，压强为240 kPa，已知该轮胎的容积为30 L，阿伏加德罗常数为NA＝6．0×1023 mol－1，0 ℃、1 atm下1 mol任何气体的体积均为22．4 L，1 atm＝100 kPa。则该轮胎内气体的分子数约为(　　) A．1．8×1023 B．1．8×1024 C．8．0×1023 D．8．0×1024 7.(多选)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气的平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面处大气压强为p0,重力加速度大小为g。由此可估算得(　　) A.地球大气层空气分子总数为 B.地球大气层空气分子总数为 C.空气分子之间的平均距离为 D.空气分子之间的平均距离为 8.(多选)(2026辽宁锦州检测)下列说法正确的是(　　) A.封闭气体的压强是由封闭气体的重力产生的 B.荷叶上的露珠是椭球形,说明水与荷叶是不浸润的 C.某种物质在受热时表现出各向同性,该物质也可能是单晶体 D.布朗运动的剧烈程度只与温度有关系 9.(多选)(2026湖北黄冈模拟)一定质量的气体经历一系列状态变化,其p-图像如图所示,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab线段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　) A.d→a过程,气体放出的热量小于内能的减少量 B.b→c过程,气体对外做功,内能减小 C.c→d过程,温度降低,气体一定放出热量 D.a→b过程,温度不变,气体吸热 10.(多选)如图为被缆绳绑在水底厚度忽略不计的圆柱形无底潜水罩简图,中间用一根细绳悬挂一重物,空白部分为空气。罩的横截面积S=4 m2,里面空气的体积V=8 m3,压强p=1.5×105 Pa。现控制内部机关将罩里的重物拉出水面后,罩内空气压强增加了Δp=250 Pa,缆绳仍然处于拉伸状态。已知水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,罩内的空气可视为理想气体,忽略重物拉出水面后罩中液面的升降。则(　　) A.封闭空气一定从外界吸热 B.重物的体积V'=1.33×10-2 m3 C.细绳中拉力的变化ΔFT=133 N D.缆绳中拉力的变化ΔFT=133 N 二．实验题： 11．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用体积为A的纯油酸配制成体积为B的油酸酒精溶液，再用滴管取体积为C的油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。把1滴该溶液滴入盛水的、表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用油性笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，测得面积为S，如图。 (1)此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。 (2)估算出油酸分子的直径大小是________(用题中已给出的字母表示)。 (3)用油膜法估算出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。 A．质量 B．体积 C．摩尔质量 D．摩尔体积 (4)某同学计算出的油酸分子直径明显偏大，可能的原因是________。 A．油酸酒精溶液中含有大量酒精 B．爽身粉撒太多，油膜未能充分展开 C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留 D．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL油酸酒精溶液的滴数多记了10滴 12．使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。 (1)甲同学在实验中，测得的实验数据如表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是________。 序号 V(mL) p(×105 Pa) p·V(×105 Pa·mL) 1 20．0 1．0010 20．020 2 18．0 1．0952 19．714 3 16．0 1．2313 19．701 4 14．0 1．4030 19．642 5 12．0 1．6351 19．621 A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B．实验时环境温度升高了 C．实验时外界大气压强发生了变化 D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 (2)乙同学在实验中操作规范，读数正确，经描点连线得V­图像如图2所示，已知该图像为一条倾斜直线，但未过原点，其原因可能是_______________________。 三．计算题：(计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 13．(2026·湖南省怀化市高三上开学考试)如图所示，一根粗细均匀的玻璃管下端封闭，开口向上竖直放置，玻璃管总长度L＝85 cm，内部有h＝25 cm长的水银柱，将一段空气(视为理想气体)柱密封在下部，初始时玻璃管内封闭气体的长度L0＝50 cm，热力学温度T0＝300 K，外界大气压恒为p0＝75 cmHg，现对玻璃管缓慢加热，使水银柱向上移动。 (1)当水银面恰好与管口相平时，求封闭气体的热力学温度T； (2)要使玻璃管内的水银全部溢出，求封闭气体需要达到的最低热力学温度Tmin。 14．“天问1号”的发射开启了我国探测火星的征程。设想将图中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“U”形管带往火星表面。“U”形管分别在地球和火星表面某时某地竖直放置时的相关参数如表所示。 地球 火星 重力加速度 g 0．38g 环境温度 T地＝300 K T火＝280 K 大气压强 p地＝76．0 cmHg p火 封闭气柱长度 l地＝19．0 cm l火＝56．0 cm 水银柱高度差 h地＝73．0 cm h火 求：(结果保留两位有效数字) (1)火星表面高1 m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。已知ρ水银＝13．6×103 kg/m3，ρ水＝1．0×103 kg/m3； (2)火星表面的大气压强p火。 15．一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示)； (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m＝8．66×10－3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p－p0)(V－VB0)＝C，其中p0＝1．0×105 Pa为大气压强，VB0＝0．5×10－3 m3为气球无张力时的最大容积，C＝18 J为常数。已知该气球自身质量为m0＝8．40×10－3 kg，外界空气密度为ρ0＝1．3 kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 参考答案: 1.答案：C解析：拉长一根橡皮筋,橡皮筋内部相邻分子间距离大于r0,分子间引力和斥力同时存在,引力大于斥力,分子力表现为引力,故A错误;水在被压缩时,分子间距离变小,相邻分子间既有引力又有斥力,斥力大于引力,分子力表现为斥力,故B错误;空中的小雨滴一般呈球形,主要是因为表面张力作用使小雨滴的表面积达到最小,体积一定时,球的表面积最小,空中的小雨滴一般呈球形,故C正确;压缩气体费力不是分子斥力造成的,而是压强造成的,故D错误。 2.答案：D解析：理想气体的内能由温度决定，空气进入客舱后温度升高，内能变大，A、B错误；为维持客舱内气体状态稳定，每秒注入的空气质量等于每秒排出的空气质量，设每秒排出的客舱内空气的体积为V2，则＝，代入数据解得V2＝＝ m3＝4．5 m3，C错误，D正确。 3.答案：A解析：以活塞为研究对象，当汽缸转动的角速度为ω1时，由题设有，p0S－p1S＝m·2lω，当汽缸转动的角速度为ω2时，有p0S－p2S＝m·3lω；以活塞封闭的气柱为研究对象，根据玻意耳定律有p0S·l＝p1S·2l＝p2S·3l，联立解得ω1与ω2的比为3∶2。故选A。 4.答案：A解析：在地球上能将湿毛巾拧干是因为水的重力大于毛巾对水的吸附力，A错误；干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象引起的，B正确；由水像果冻一样吸附在毛巾和手的表面，和题图实验现象可以看出，水对航天员的手和液桥板都是浸润的，C正确；“液桥”实验装置脱手后，由于水的表面张力作用，两液桥板最终合在一起，D正确。本题选描述不正确的，故选A。 5.答案：A解析：甲图中用粗棉线实现自动浇水,利用了毛细现象,故A正确;乙图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;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;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。 6.答案：B解析：设该轮胎内气体在100 kPa、0 ℃状态下的体积为V0，气体初态：p1＝2．40×105 Pa，V1＝30 L，T1＝27 ℃＋273 K＝300 K，气体末态：p0＝1．00×105 Pa，T0＝273 K，根据理想气体状态方程有＝，代入数据解得V0＝65．52 L，则该轮胎内气体分子数为N＝·NA，代入数据可得N＝1．8×1024个。故A、C、D错误，B正确。 7.答案：AD解析：大气压强由大气层空气的重力产生,即mg=p0S=p0·4πR2,则地球大气层空气分子总数为N=NA=,故A正确,B错误;大气层中空气的体积为V=4πR2h,则空气分子之间的平均距离为d=,故C错误,D正确。 8.答案：BC解析：封闭气体的压强是由大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的,并非由气体重力产生,故A错误;荷叶上的露珠呈椭球形,是因为水与荷叶不浸润,液体表面张力使露珠收缩成椭球形,故B正确;单晶体在某些物理性质上表现出各向异性,但如果是受热时,单晶体和多晶体都可能表现出各向同性,故C正确;布朗运动的剧烈程度不仅与温度有关,还与悬浮颗粒的大小有关,颗粒越小,布朗运动越剧烈,故D错误。 9..答案：CD解析：由题图可知,a→b过程,气体发生等温变化,气体压强减小而体积增大,所以气体对外做功,因为温度不变,所以内能不变,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体从外界吸热,故D正确;由理想气体状态方程=C可知p=CT,斜率k=CT,连接O、b的直线比连接O、c的直线的斜率小,所以b的温度低,b→c过程,气体温度升高,内能增大,故B错误;c→d过程,气体压强不变而体积变小,所以外界对气体做功,由理想气体状态方程=C可知,气体温度降低,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,因为W>0,ΔU<0,所以Q<0,即气体放热,故C正确;d→a过程,气体体积不变,压强变小,所以气体做功为零,由理想气体状态方程=C可知,气体温度降低,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体放出的热量等于内能的减少量,故A错误。 10.答案：BD解析：将罩里的重物拉出水面后,空气压强增大,气体的温度不变,内能不变,则气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量,故A错误;对封闭气体,温度不变,由玻意耳定律可知pV=(p+Δp)(V-V'),代入数据解得V'=1.33×10-2 m3,故B正确;缆绳中的拉力减小了ΔF=ρgV'=133 N,故D正确;设潜水罩的质量为m0,潜水罩上部受到的压强为p',对潜水罩进行受力分析,刚开始根据平衡条件,有p'S+m0g+FT+F=pS,末状态p'S+m0 g+FT'+F'=(p+Δp)S,细绳中的拉力变化为ΔT=FT'-FT,联立解得ΔFT=1 133 N,即细绳中的拉力增大了1 133 N,故C错误。 11.答案：(1)单分子　直径　(2) (3)D　(4)B 解析：(1)此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (2)所配制油酸酒精溶液的体积分数为，体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝，1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V0＝，油酸分子的直径大小为d＝＝。 (3)用油膜法估算出油酸分子的直径后，可以根据球的体积公式估算出1个油酸分子的体积，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道NA个油酸分子的总体积，即油酸的摩尔体积，故选D。 (4)油酸酒精溶液中含有大量酒精，若一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积计算准确，油膜的面积测量正确，就不会造成实验结果明显偏大，故A错误；爽身粉撒太多，油膜未能充分展开，S测量值偏小，会造成d测量值偏大，故B正确；计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留，S测量值偏大，会造成d测量值偏小，故C错误；计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL油酸酒精溶液的滴数多记了10滴，则每一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏小，会造成d测量值偏小，故D错误。 12.答案：(1)D (2)连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入 解析：(1)实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气体的压强与体积的测量，A错误；实验时若环境温度升高了，则由气体压强的微观解释分析可知，“p·V”值将增大，B错误；实验时封闭气体压强与外界大气压强无关，C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，由气体压强的微观解释分析可知，“p·V”值减小，D正确。 (2)V­图像是一条倾斜直线，但未过原点，而是过(0，－V0)点，则p·(V＋V0)＝恒量，其原因可能是连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入。 13.答案：(1)360 K　(2)384 K 解析：(1)封闭气体经历等压变化过程，设玻璃管的横截面积为S， 根据盖—吕萨克定律，有＝ 解得T＝360 K。 (2)设水银密度为ρ，初始时，空气柱温度为T0＝300 K，压强为p1＝p0＋ρgh，体积为V0＝L0S；当水银溢出时，设剩余的水银柱长度为x，则空气柱的压强为p2＝p0＋ρgx，体积为V2＝(L－x)S，温度设为T2。 根据理想气体状态方程有＝ 解得T2＝ K(0≤x≤25 cm) 要使水银全部溢出，气体的温度需不小于T2的最大值，根据二次函数知识可知，当x＝5 cm时，T2有最大值384 K， 所以Tmin＝384 K。 14.答案：(1)5．2 m　(2)0．57 cmHg 解析：(1)根据液体压强公式p＝ρgh得 ρ水银×0．38g×h0＝ρ水gh 代入数据解得h≈5．2 m。 (2)设气柱横截面积为S，地球表面的大气压强相当于hp地高水银柱产生的压强，火星表面的大气压强相当于hp火高水银柱产生的压强，则封闭气柱在地表时，p1＝ρ水银g(hp地－h地)，V1＝l地S，T1＝300 K 封闭气柱在火星表面时，p2＝ρ水银×0．38g×[hp火－h地＋2(l火－l地)]，V2＝l火S，T2＝280 K 根据理想气体状态方程＝ 联立解得hp火＝1．5 cm 即火星表面的大气压强 p火＝ρ水银×0．38ghp火＝0．57 cmHg。 15.答案：(1)　(2)5×10－3 m3 解析：(1)气球内气体做等温变化，根据玻意耳定律有pV＝p0V0 解得V0＝。 (2)设气球内气体质量为m气，对气球进行受力分析如图所示 根据平衡条件有FN＋F浮＝m气g＋m0g 由电子天平示数可知，支持力FN＝mg 空气浮力F浮＝ρ0gV 根据理想气体的性质可知，气球内气体若等温膨胀至大气压强p0，则密度变为ρ0，则m气＝ρ0V0 且由题知，(p－p0)(V－VB0)＝C 联立各式并代入数据，解得V＝5×10－3 m3。 学科网（北京）股份有限公司 $