第十五章 热学（综合训练）（安徽专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十五章 热学 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理选择性必修第三册第二章、第三章 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．下列有关热现象说法正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 B．图乙中，水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 C．丙图中，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 D．由丁图可知，T1代表的温度大于T2代表的温度 【答案】C 【详解】A．布朗运动的明显程度与微粒大小负相关。微粒越大，液体分子沿各方向对它的撞击越容易相互抵消，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，故A错误； B．水黾能停在水面不沉，是液体表面张力的作用，并非浮力，故B错误； C．分子势能曲线的最低点对应分子间距（平衡距离），丙图的分子势能曲线中，是分子势能最小的位置，对应分子力为0的平衡位置。小于，当分子间距从增大到时，分子力表现为斥力，位移方向与分子力方向一致，因此分子力做正功，分子势能减小。故C正确； D．麦克斯韦速率分布规律显示：温度越高，分子的平均速率越大，速率大的分子占比越高，分布曲线的峰值会向速率大的方向移动且峰值高度更低。对比丁图，的峰值位置更靠速率大的分子，因此，故D错误。 故选C。 2．下列关于分子动理论的说法正确的是（　　） A．一定质量的晶体在熔化的过程中分子的平均动能不变、分子势能增大 B．气体压强产生的原因是气体分子间有斥力 C．一定质量的气体在温度升高时各个速率区间的分子数均增加 D．质量一定的物体，其分子间作用力增大的过程，分子势能一定增大 【答案】A 【详解】A．晶体具有固定熔点，熔化过程温度保持不变，而温度是分子平均动能的宏观标志，因此分子平均动能不变；熔化过程吸收热量，内能增加，内能为分子平均动能与分子势能之和，因此分子势能增大，故A正确； B．气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续无规则碰撞，常温常压下气体分子间距远大于分子力平衡间距r0，分子间斥力可忽略，故B错误； C．气体分子速率遵循“中间多、两头少”的分布规律，温度升高时，速率较小的区间分子数减少，速率较大的区间分子数增加，并非所有速率区间分子数均增加，故C错误； D．当分子间距r>r0时，减小分子间距的过程中分子间作用力先增大后减小，此过程分子力做正功，分子势能减小；仅当r<r0时，减小间距分子斥力增大，分子势能才增大，因此分子间作用力增大的过程分子势能不一定增大，故D错误。 故选A。 3．图示是一定质量的理想气体经过一系列过程的图。其中是等温过程，是绝热过程，则（　　） A．温度不变 B．温度降低 C．放出热量 D．放出热量 【答案】D 【详解】A．A→B是等压膨胀过程 根据理想气体状态方程 压强不变、体积增大时，温度一定升高，故A错误； B．A→C过程 C点的体积与D点相同，但压强大于D点，由 可知 而 因此 温度升高，故B错误。 C．已知是绝热过程，该过程气体体积膨胀，气体对外做功，绝热过程，由热力学第一定律 可知，理想气体内能仅由温度决定，因此绝热膨胀后温度降低，F点温度低于A点， 对比：E点压强比F点大，体积与F点相同，因此 E点温度高于F点、低于A点，过程内能变化 同时气体膨胀对外做功 代入热力学第一定律 可得 即气体吸收热量而非放出热量，故C错误； D．对比：G点压强比F点小，体积与F点相同，因此 G点温度低于F点，远低于A点，过程内能变化 气体膨胀对外做功 且G过程的比绝热过程的F点更小，温度降低幅度比绝热过程更大，内能减少量比绝热过程更多，代入热力学第一定律可知 即气体放出热量，故D正确。 故选D 。 4．图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体（视为理想气体），与a相连的b管插在水银槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化，所以由b管上刻好的温度值可以直接读出环境温度。已知b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压p0=76cmHg下，当室内温度为27℃时，b管内水银面的高度为16cm，则在p0下（　　） A．b管上所刻的温度数值上高下低 B．若把这个装置移到高山上，测出的温度比实际偏低 C．水银槽中的水银少量挥发后，温度测量值偏低 D．管内水银面的高度为20cm时，室内的温度为7℃ 【答案】D 【详解】A．环境温度升高时，由于管的体积可忽略不计，假设封闭气体体积不变，根据查理定律可知气体压强增大，设以为压强单位，根据压强平衡有可知玻璃管内液面高度减小，即温度越高，液面越低，所以管上所刻的温度数值上低下高，故A错误； B．若把这个装置移到高山上，外界大气压变小，在相同环境温度下管内封闭气体压强不变，根据压强平衡有 可知管内液面高度变小，管内水银面相对玻璃管下降，由于温度刻度越靠下数值越大，故测出的温度比实际偏高，故B错误； C．水银槽中的水银少量挥发后，槽内水银面下降，若环境实际温度不变，管内封闭气体压强不变，管内外水银面高度差保持不变，则管内水银面相对玻璃管下降，故温度测量值偏高，故C错误； D．初态时管内水银面的高度为，则初态封闭气体压强为 代入数据解得 初态气体温度为，当管内水银面的高度为时，封闭气体压强为 代入数据解得 气体发生等容变化，根据查理定律有 代入数据解得 对应的摄氏温度为，故D正确。 故选D。 5．如图所示为某汽车车内仪表盘上显示四个轮胎的胎压数据，行驶一段时间后，显示左前胎的数据为“240”。轮胎内气体体积视为不变。在这段时间内，左前胎内的封闭气体（　　） A．压强不变 B．内能增大 C．对外界做功 D．分子平均动能不变 【答案】B 【详解】A．左前胎内的封闭气体由210kPa变为240kPa，压强增大，A错误； BD．胎内气体行驶过程中体积不变，根据查理定律，气体压强增大，温度升高，分子平均动能增大，内能增大，B正确，D错误； C．胎内气体体积不变，，C错误。 故选B。 6．如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（     ） A．温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．温度升高，单位时间内、单位面积上气体分子碰撞烧瓶次数变少 C．体积增大，压强减小 D．从外界吸收热量，分子数密度变大 【答案】B 【详解】A．水柱缓慢移动，说明气体压强在运动过程中近似保持不变；水柱向左移动使封闭气体占据的体积增大。用手捂住烧瓶，气体从外界吸热，温度升高。温度表示分子热运动的剧烈程度，温度升高只表示分子平均动能增大，不是每个分子的动能都增大，故A错误； B．在压强近似不变时，气体温度升高，分子平均速率增大。压强由单位时间、单位面积内分子碰撞器壁产生的总动量变化决定；平均每次碰撞的动量变化增大，为保持压强不变，单位时间、单位面积内的碰撞次数减少，故B正确； C．水柱向左移动，气体体积增大；水柱缓慢移动使气体与外界近似保持力学平衡，所以气体压强近似不变而非减小，故C错误； D．手捂烧瓶时气体从外界吸收热量；封闭气体的分子总数不变，而体积增大，分子数密度为，因此分子数密度减小，故D错误。 故选B。 7．某同学做“用DIS研究温度不变时气体压强跟体积的关系”实验示意图，实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。由于忘记涂润滑油导致漏气，则实验得到的图像应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据理想气体状态方程 可得 因此图像中，图线上某点与原点连线的斜率 实验过程中缓慢推动活塞，温度不变，若不漏气，斜率不变，图像应为过原点的直线。由于忘记涂润滑油导致漏气，随着活塞推动，体积减小，增大，压强增大，注射器内气体物质的量减小因此，随着的增大，斜率逐渐减小，图线应向下弯曲。 故选A。 8．如图所示，两端开口的弯玻璃管的左端插入水银槽中，右端开口向上，图中液体均为水银。现将水银槽稍向下移，玻璃管保持不动，则以下判断正确的是（　　） A．a液面下降的距离和b液面上升距离相等 B．h1和h2始终相等 C．封闭在弯管中的气体的压强增大 D．h1不变，h3增大 【答案】B 【详解】ACD．设大气压为，封闭气体压强为，则有 管中密闭气体在水银槽下移瞬间，则增大，管内、 之间空气段的压强减小 以 液面处为研究对象得 则增大，即 液面上升，由于气体温度不变，压强减小，根据玻意耳定律（常数） 可知气体体积增大，所以 液面下降的距离大于 液面上升的距离，两液面之差增大。故 A 错误，C错误，D错误； B．封闭气体左右两段水银柱分别受力平衡，可得 因此和始终相等，故B正确。 故选B。 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 【答案】BD 【详解】A．根据热力学第二定律的克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传向高温物体，冷水区温度低于温跃层热水区，热量无法自发传回热水区，故A错误； B．热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现，所有涉及内能的转化、转移过程都遵循该定律，海洋与大气的能量交换也不例外，故B正确； C．根据热力学第二定律的开尔文表述，热机工作时必然要向低温热源释放部分热量，无论如何优化结构，热机效率都不可能达到100%，故C错误； D．自发热传递具有方向性，热量只能自发从高温物体传向低温物体，表层高温海水温度高于上空大气，自发向大气传递热量符合热力学第二定律的规律，故D正确。 故选BD。 10．如图所示，水平固定的绝热汽缸被光滑的活塞A、B分隔为左、右两气室，活塞A绝热，活塞B导热。开始时左、右两气室中有体积、温度、压强均相同的同种理想气体a、b。环境温度不变。现用外力使活塞B缓慢向左移动一段距离后固定，当活塞A再次平衡时，下列说法正确的是（　　） A．气体a的温度大于环境温度 B．气体a的体积大于气体b的 C．气体a分子单位时间内撞击活塞A的冲量大于气体b的 D．整个过程气体b向外放热 【答案】ABD 【详解】A．活塞B向左移动后，气体压强增大并推动活塞A向左移动，气体被绝热压缩。外界对气体做正功，且，由热力学第一定律得 故气体的温度升高并大于环境温度，故A正确； B．活塞A再次平衡时两侧气体压强相等。两气体物质的量相等，由理想气体状态方程 得 由于，所以，故B正确； C．气体分子单位时间内撞击活塞A的冲量等于气体对活塞A的平均作用力。末态活塞A平衡，两侧气体压强相等，活塞两侧面积相等，故两气体对活塞A的平均作用力相等，单位时间内撞击活塞A的冲量相等，故C错误； D．气体在缓慢压缩过程中温度保持不变，理想气体的内能不变；外界对气体做正功，由热力学第一定律可知气体向外放热，故D正确。 故选ABD。 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（8分）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中： (1)小福同学进行如下实验操作，请排列出正确的实验顺序：BA________（填字母）； (2)某次实验中，滴下油酸溶液后，痱子粉散开形成如右图所示的“锯齿”边缘图样，出现该图样的可能原因是______________；（填字母） A．滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B．油酸酒精溶液的浓度太小 C．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 D．水槽太大，装的水量太多 (3)已知油酸酒精溶液的浓度（油酸体积占溶液总体积的百分比）为0.02%，用注射器吸取1mL油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入量筒，总共可以滴50滴，油膜所占坐标纸的格数为60个，坐标纸上每个格子的面积为，则可计算出油酸分子的直径约为________；（结果保留2位有效数字） (4)在该实验中，若在测量一滴溶液的体积时，向量筒中滴溶液时漏数了几滴，会使油酸分子直径的测量结果偏________（选填“大”或“小”）。 【答案】(1)ECD (2)C (3)0.67 (4)大 【详解】（1）原理：把油酸分子看成球形，油膜为单分子层，分子直径，V为纯油酸体积，S为油膜面积。 操作流程：B（用注射器测每滴溶液体积）→A（准备水槽）→E（水槽撒痱子粉）→C（滴入油酸酒精溶液）→D（描油膜轮廓） 故应填：ECD。 （2）A．注射器太低只会冲击水面，不会锯齿，故A错误； B．浓度小只会油膜面积大，故B错误； C．痱子粉撒太多、厚薄不均，油酸扩散时受痱子粉阻碍，边缘就会出现锯齿，故C正确； D．水量多少不影响边缘形状，故D错误。 故选C。 （3）已知：浓度，共50滴，一格，共60格。 一滴油酸酒精溶液体积 一滴里纯油酸体积    油膜面积 则分子直径 （4）漏数几滴导致统计滴数n偏小，根据，n偏小，则算出的一滴溶液体积偏大，纯油酸体积V偏大。由，V偏大，直径测量结果偏大。 12．（8分）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图所示，操作步骤如下： A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器，数据采集器和计算机； B．手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积； C．记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值； D．多测几组V、p数据，记录并作出相应图像，分析得出结论。 (1)该同学对器材操作错误的步骤是________； (2)在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，图中代表的物理含义是：________________________。 (3)B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图丙中________（选填：A．①    B．②）。 (4)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为，，且。在如图所示的四幅图中，能大致反映相关物理量之间关系的是________。 A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)初始状态下注射器与压强传感器连接部分（胶管）的气体体积 (3)B (4)AC 【详解】（1）本实验探究气体等温变化的规律，应保持气体温度不变。步骤B中用手握住注射器筒的空气柱部分，会使气体温度升高，不符合等温变化条件，故操作错误的步骤是B。 （2）设注射器与压强传感器连接部分的气体体积为，则封闭气体的实际体积为。根据玻意耳定律有 变形得 所以图线的纵轴截距为，即图中代表初始状态下注射器与压强传感器连接部分（胶管）的气体体积。 （3）根据理想气体状态方程有，可得 在图像中，图线的斜率为。压缩气体过程中注射器漏气，气体质量减少，减小，则斜率减小，图线应为斜率较小的②，故选B。 （4）根据理想气体状态方程有，可得 A．在图像中，等温线为双曲线，温度越高，相同体积下压强越大，即曲线离原点越远。因为，所以对应的曲线在上方，故A正确； B．图像中在上方，与矛盾，故B错误； C．在图像中，图线为过原点的直线，斜率，温度越高斜率越大。因为，所以对应的直线斜率较大，即在上方，故C正确； D．图像中在上方，与矛盾，故D错误。 故选AC。 13．（10分）化工生产中，常用差压阀来控制气体进行单向流动。如图，汽缸和储气罐通过差压阀连接，汽缸内轻质活塞（不计重力）上方和大气相通，储气罐体积不变。当汽缸内气体压强比储气罐气体压强高以上时，差压阀打开，其余情况则关闭。初始时，汽缸和储气罐均封闭一定质量的理想气体，环境温度为，汽缸内气体体积为，储气罐中气体压强为，不计活塞与汽缸间的摩擦及差压阀（含连接管）的气体体积，汽缸、储气罐均导热良好，大气压强。当环境温度下降到时，求： (1)通过计算判断差压阀是否打开； (2)稳定后，汽缸内气体的体积变为多少？ 【答案】(1)没有打开 (2)4×10-2m3 【详解】（1）活塞为轻质活塞，则汽缸内的气体压强 对储气罐，由查理定律有 其中，， 解得 则 可知没有压强差，因此差压阀没有打开。 （2）对汽缸，由盖-吕萨克定律有 其中 解得 14．（14分）如图，一心形硬壳装置内被导热柔性气囊分为内部和外部，内部通过充气口充有氦气（看作理想气体），外部通过液体阀门充有某种液体。初始时内部气体温度、压强，体积。外部液体不可压缩且始终处于充满状态。忽略温度变化对气囊的材料性质的影响，忽略该装置外壳的形变。 (1)若保持气体温度不变，打开液体阀门液体流出一部分，使内部气体压强变为后，关闭液体阀门。求上述过程中流出的液体体积； (2)若气体温度降低为，为保证压强不变，需要通过充气口向内部补充氦气，不考虑充气过程中温度的变化，求补充的氦气质量与内部原有氦气质量之比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）一定质量的理想气体温度不变时，根据玻意耳定律得 已知初状态，，末状态，解得变化后气体体积 由于硬壳总体积固定，外部液体不可压缩，气囊增加的体积等于流出液体的体积 （2）根据理想气体状态方程得 同温同压下，理想气体的质量（物质的量）与体积成正比。 我们可以将原有氦气单独做等压变化，即让初始状态的氦气在压强不变的条件下降温到，由盖-吕萨克定律得 可得这部分气体降温后的体积 要让压强保持不变、温度为时，气体体积回到初始的，需要补充的氦气在该状态下的体积为 同温同压下，质量比等于体积比 15．（18分）如图所示，两个内壁光滑的汽缸A、B固定在水平地面上，气缸内两个活塞分别和水平放置的轻质弹簧连接，两气缸中各封闭有一定量的理想气体，左右两个活塞面积分别为，，距缸底部距离分别为5x、3x，初始状态时，两气缸内气体的热力学温度均为，A中气体压强为，弹簧处于压缩状态，压缩量为x，A汽缸和活塞均绝热，B气缸导热，环境温度恒为，大气压强为。 (1)求弹簧的弹力和B中气体压强。 (2)通过电热丝给A中气体缓慢加热后，弹簧的压缩量变为2x，求此时： ①气缸B中气体的压强及B活塞移动的距离: ②气缸A中气体的温度， 【答案】(1)； (2)；； 【详解】（1）设弹簧初态弹力为。活塞平衡，有，解得 活塞平衡，有 解得 （2）设末态弹簧弹力为。弹簧压缩量变为，由胡克定律得 末态活塞平衡，有 解得 汽缸导热且加热过程缓慢，缸内气体温度保持为。设缸气体末态体积为，由玻意耳定律得 解得 缸气柱长度由变为，故活塞向右移动的距离 设活塞向右移动的距离为。弹簧压缩量增加，故 解得，缸气体初态体积 末态体积 末态活塞平衡，有 解得，缸中气体的物质的量不变，由理想气体状态方程得 代入、、 解得 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 热学 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理选择性必修第三册第二章、第三章 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．下列有关热现象说法正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 B．图乙中，水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 C．丙图中，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 D．由丁图可知，T1代表的温度大于T2代表的温度 2．下列关于分子动理论的说法正确的是（　　） A．一定质量的晶体在熔化的过程中分子的平均动能不变、分子势能增大 B．气体压强产生的原因是气体分子间有斥力 C．一定质量的气体在温度升高时各个速率区间的分子数均增加 D．质量一定的物体，其分子间作用力增大的过程，分子势能一定增大 3．图示是一定质量的理想气体经过一系列过程的图。其中是等温过程，是绝热过程，则（　　） A．温度不变 B．温度降低 C．放出热量 D．放出热量 4．图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体（视为理想气体），与a相连的b管插在水银槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化，所以由b管上刻好的温度值可以直接读出环境温度。已知b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压p0=76cmHg下，当室内温度为27℃时，b管内水银面的高度为16cm，则在p0下（　　） A．b管上所刻的温度数值上高下低 B．若把这个装置移到高山上，测出的温度比实际偏低 C．水银槽中的水银少量挥发后，温度测量值偏低 D．管内水银面的高度为20cm时，室内的温度为7℃ 5．如图所示为某汽车车内仪表盘上显示四个轮胎的胎压数据，行驶一段时间后，显示左前胎的数据为“240”。轮胎内气体体积视为不变。在这段时间内，左前胎内的封闭气体（　　） A．压强不变 B．内能增大 C．对外界做功 D．分子平均动能不变 6．如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中瓶内气体（     ） A．温度升高，每个气体分子的动能都增大 B．温度升高，单位时间内、单位面积上气体分子碰撞烧瓶次数变少 C．体积增大，压强减小 D．从外界吸收热量，分子数密度变大 7．某同学做“用DIS研究温度不变时气体压强跟体积的关系”实验示意图，实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。由于忘记涂润滑油导致漏气，则实验得到的图像应是（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，两端开口的弯玻璃管的左端插入水银槽中，右端开口向上，图中液体均为水银。现将水银槽稍向下移，玻璃管保持不动，则以下判断正确的是（　　） A．a液面下降的距离和b液面上升距离相等 B．h1和h2始终相等 C．封闭在弯管中的气体的压强增大 D．h1不变，h3增大 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 10．如图所示，水平固定的绝热汽缸被光滑的活塞A、B分隔为左、右两气室，活塞A绝热，活塞B导热。开始时左、右两气室中有体积、温度、压强均相同的同种理想气体a、b。环境温度不变。现用外力使活塞B缓慢向左移动一段距离后固定，当活塞A再次平衡时，下列说法正确的是（　　） A．气体a的温度大于环境温度 B．气体a的体积大于气体b的 C．气体a分子单位时间内撞击活塞A的冲量大于气体b的 D．整个过程气体b向外放热 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（8分）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中： (1)小福同学进行如下实验操作，请排列出正确的实验顺序：BA________（填字母）； (2)某次实验中，滴下油酸溶液后，痱子粉散开形成如右图所示的“锯齿”边缘图样，出现该图样的可能原因是______________；（填字母） A．滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B．油酸酒精溶液的浓度太小 C．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 D．水槽太大，装的水量太多 (3)已知油酸酒精溶液的浓度（油酸体积占溶液总体积的百分比）为0.02%，用注射器吸取1mL油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入量筒，总共可以滴50滴，油膜所占坐标纸的格数为60个，坐标纸上每个格子的面积为，则可计算出油酸分子的直径约为________；（结果保留2位有效数字） (4)在该实验中，若在测量一滴溶液的体积时，向量筒中滴溶液时漏数了几滴，会使油酸分子直径的测量结果偏________（选填“大”或“小”）。 12．（8分）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图所示，操作步骤如下： A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器，数据采集器和计算机； B．手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积； C．记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值； D．多测几组V、p数据，记录并作出相应图像，分析得出结论。 (1)该同学对器材操作错误的步骤是________； (2)在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，图中代表的物理含义是：________________________。 (3)B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图丙中________（选填：A．①    B．②）。 (4)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为，，且。在如图所示的四幅图中，能大致反映相关物理量之间关系的是________。 A． B． C． D． 13．（10分）化工生产中，常用差压阀来控制气体进行单向流动。如图，汽缸和储气罐通过差压阀连接，汽缸内轻质活塞（不计重力）上方和大气相通，储气罐体积不变。当汽缸内气体压强比储气罐气体压强高以上时，差压阀打开，其余情况则关闭。初始时，汽缸和储气罐均封闭一定质量的理想气体，环境温度为，汽缸内气体体积为，储气罐中气体压强为，不计活塞与汽缸间的摩擦及差压阀（含连接管）的气体体积，汽缸、储气罐均导热良好，大气压强。当环境温度下降到时，求： (1)通过计算判断差压阀是否打开； (2)稳定后，汽缸内气体的体积变为多少？ 14．（14分）如图，一心形硬壳装置内被导热柔性气囊分为内部和外部，内部通过充气口充有氦气（看作理想气体），外部通过液体阀门充有某种液体。初始时内部气体温度、压强，体积。外部液体不可压缩且始终处于充满状态。忽略温度变化对气囊的材料性质的影响，忽略该装置外壳的形变。 (1)若保持气体温度不变，打开液体阀门液体流出一部分，使内部气体压强变为后，关闭液体阀门。求上述过程中流出的液体体积； (2)若气体温度降低为，为保证压强不变，需要通过充气口向内部补充氦气，不考虑充气过程中温度的变化，求补充的氦气质量与内部原有氦气质量之比。 15．（18分）如图所示，两个内壁光滑的汽缸A、B固定在水平地面上，气缸内两个活塞分别和水平放置的轻质弹簧连接，两气缸中各封闭有一定量的理想气体，左右两个活塞面积分别为，，距缸底部距离分别为5x、3x，初始状态时，两气缸内气体的热力学温度均为，A中气体压强为，弹簧处于压缩状态，压缩量为x，A汽缸和活塞均绝热，B气缸导热，环境温度恒为，大气压强为。 (1)求弹簧的弹力和B中气体压强。 (2)通过电热丝给A中气体缓慢加热后，弹簧的压缩量变为2x，求此时： ①气缸B中气体的压强及B活塞移动的距离: ②气缸A中气体的温度， 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 热学 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单选题：每小题4分，共32分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A D D B B A B 二、多选题：每小题5分，共10分。 题号 9 10 答案 BD ABD 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（8分） 【答案】(1)ECD (2)C (3)0.67 (4)大 【详解】（1）原理：把油酸分子看成球形，油膜为单分子层，分子直径，V为纯油酸体积，S为油膜面积。 操作流程：B（用注射器测每滴溶液体积）→A（准备水槽）→E（水槽撒痱子粉）→C（滴入油酸酒精溶液）→D（描油膜轮廓） 故应填：ECD。 （2）A．注射器太低只会冲击水面，不会锯齿，故A错误； B．浓度小只会油膜面积大，故B错误； C．痱子粉撒太多、厚薄不均，油酸扩散时受痱子粉阻碍，边缘就会出现锯齿，故C正确； D．水量多少不影响边缘形状，故D错误。 故选C。 （3）已知：浓度，共50滴，一格，共60格。 一滴油酸酒精溶液体积 一滴里纯油酸体积    油膜面积 则分子直径 （4）漏数几滴导致统计滴数n偏小，根据，n偏小，则算出的一滴溶液体积偏大，纯油酸体积V偏大。由，V偏大，直径测量结果偏大。 12．（8分） 【答案】(1)B (2)初始状态下注射器与压强传感器连接部分（胶管）的气体体积 (3)B (4)AC 【详解】（1）本实验探究气体等温变化的规律，应保持气体温度不变。步骤B中用手握住注射器筒的空气柱部分，会使气体温度升高，不符合等温变化条件，故操作错误的步骤是B。 （2）设注射器与压强传感器连接部分的气体体积为，则封闭气体的实际体积为。根据玻意耳定律有 变形得 所以图线的纵轴截距为，即图中代表初始状态下注射器与压强传感器连接部分（胶管）的气体体积。 （3）根据理想气体状态方程有，可得 在图像中，图线的斜率为。压缩气体过程中注射器漏气，气体质量减少，减小，则斜率减小，图线应为斜率较小的②，故选B。 （4）根据理想气体状态方程有，可得 A．在图像中，等温线为双曲线，温度越高，相同体积下压强越大，即曲线离原点越远。因为，所以对应的曲线在上方，故A正确； B．图像中在上方，与矛盾，故B错误； C．在图像中，图线为过原点的直线，斜率，温度越高斜率越大。因为，所以对应的直线斜率较大，即在上方，故C正确； D．图像中在上方，与矛盾，故D错误。 故选AC。 13．（10分） 【答案】(1)没有打开 (2)4×10-2m3 【详解】（1）活塞为轻质活塞，则汽缸内的气体压强 对储气罐，由查理定律有 其中，， 解得 则 可知没有压强差，因此差压阀没有打开。 （2）对汽缸，由盖-吕萨克定律有 其中 解得 14．（14分） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）一定质量的理想气体温度不变时，根据玻意耳定律得 已知初状态，，末状态，解得变化后气体体积 由于硬壳总体积固定，外部液体不可压缩，气囊增加的体积等于流出液体的体积 （2）根据理想气体状态方程得 同温同压下，理想气体的质量（物质的量）与体积成正比。 我们可以将原有氦气单独做等压变化，即让初始状态的氦气在压强不变的条件下降温到，由盖-吕萨克定律得 可得这部分气体降温后的体积 要让压强保持不变、温度为时，气体体积回到初始的，需要补充的氦气在该状态下的体积为 同温同压下，质量比等于体积比 15．（18分） 【答案】(1)； (2)；； 【详解】（1）设弹簧初态弹力为。活塞平衡，有，解得 活塞平衡，有 解得 （2）设末态弹簧弹力为。弹簧压缩量变为，由胡克定律得 末态活塞平衡，有 解得 汽缸导热且加热过程缓慢，缸内气体温度保持为。设缸气体末态体积为，由玻意耳定律得 解得 缸气柱长度由变为，故活塞向右移动的距离 设活塞向右移动的距离为。弹簧压缩量增加，故 解得，缸气体初态体积 末态体积 末态活塞平衡，有 解得，缸中气体的物质的量不变，由理想气体状态方程得 代入、、 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $