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新教材2024届高考物理二轮复习分层练专题五机械振动和机械波光电磁波热学近代物理初步考点三热学含答案
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这是一份新教材2024届高考物理二轮复习分层练专题五机械振动和机械波光电磁波热学近代物理初步考点三热学含答案，共26页。
A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大
C．分子势能在r0处最小
D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小
2.[2023·江苏卷]如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中( )
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
3.[2023·辽宁卷]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量．“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的pT图像如图所示．该过程对应的pV图像可能是( )
4．[2023·新课标卷](多选)如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦．初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等．现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )
A．h中的气体内能增加
B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等
D．f与h中的气体压强相等
5．[2023·湖南卷]汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1.假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；
(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF.
题组一 热学基础知识
6．[2023·广东省珠海市模拟]关于分子动理论，下列说法中正确的是( )
A．图甲中，油酸分子直径等于一滴油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值
B．图乙为分子力F与其间距r的图像，分子间距从r0开始增大时，分子势能先变小后变大
C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时气体分子的速率分布图
D．图丁为布朗运动的示意图，温度越高、微粒越大，布朗运动越明显
7．[2023·江苏省南通市模拟]胎压监测系统(TPMS)显示某一轮胎内的气压为2.4atm，已知该轮胎的容积为20L，气体温度为0℃，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023ml－1，且0℃、1atm下1ml任何气体的体积均为22.4L，则( )
A．轮胎内每个气体分子的大小约为2×10－9m
B．轮胎内每个气体分子的大小约为3×10－9m
C．该轮胎内气体的分子数约为1×1024
D．该轮胎内气体的分子数约为5×1023
8．[2023·重庆市渝中区模拟]液体的表面张力在生产生活中有利有弊．市面上的清洁剂如洗衣粉、肥皂等都含有一定量的表面活性剂，加入水中会减小水的表面张力．液体的表面张力还与温度有关，在其他条件不变的情况下，通过升高温度可以降低液体的表面张力，下列说法不正确的是( )
A．将两端开口的细洁净玻璃管插入肥皂水中，毛细现象比插入清水中更加明显
B．孩童用肥皂水能吹出大气泡而清水不能，是因为清水的表面张力更大，不容易被空气撑开成气泡
C．用热水清洗碗具可以有更好的去污效果，是因为热水表面张力小，更容易浸润碗具
D．清水洒在有孔隙的布雨伞上却不会渗水，是因为液体表面张力的效果
9．[2023·山东青岛模拟](多选)如图，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法正确的是( )
A．虚线为Epr图线，实线为Fr图线
B．当分子间距离rC．乙分子从r4到r1的过程中，加速度a先减小后增大
D．乙分子从r4到r1的过程中，分子势能Ep先减小后增大
10．[2023·山东省菏泽市一模](多选)如图所示，某医用氧气生产工厂要将氧气瓶M中氧气分装到瓶N中，两瓶的容积相同，阀门K打开前瓶N已抽成真空．现将阀门K打开，当两瓶内氧气的压强相等时再关闭阀门．两瓶、阀门及连接管都看作绝热，瓶中的氧气看作理想气体且不计连接管的容积，对此次分装过程以下说法正确的是( )
A．氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的
B．分装完毕后M中氧气的压强为分装前的eq \f(1,2)
C．分装完毕后氧气分子热运动的平均速率减小
D．分装完毕后两瓶内氧气的总内能减小
11．[2023·江苏省宿迁市模拟]石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则正确的是( )
A．石墨是非晶体
B．单层石墨烯的厚度约2μm
C．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动
题组二 气体实验定律和理想气体状态方程
12.如图所示为一定质量的理想气体等温变化PV图线，A、C是双曲线上的两点，E1和E2则分别为A、C两点对应的气体内能，△OAB和△OCD的面积分别为S1和S2，则( )
A．S1C．E1>E2D．E113.[2023·辽宁省抚顺市调研]如图所示，导热良好的密闭容器内封闭有压强为p0的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处(只出不进)抽气两次．已知抽气筒每次抽出空气的体积为容器容积的eq \f(1,5)，空气可视为理想气体，则容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为( )
A．eq \f(11,25) B．eq \f(14,25)C．eq \f(25,14) D．eq \f(25,11)
14.[2023·河北省邯郸市监测]小明同学设计了一个用弹簧测力计测量环境温度的实验装置，如图所示．导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m＝600g、截面积S＝20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦，每次测量时保证活塞的位置不变．当弹簧测力计示数为F1＝6N时，测得环境温度T1＝300K．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2.
(1)当弹簧测力计示数为F2＝8N时，环境温度T2为多少？
(2)若测力计量程为(0～10N)该装置可测量的环境温度范围为多少？
15.[2023·湖北省荆门市模拟]一U形玻璃管竖直放置，左端开口且足够长，右端封闭，玻璃管导热良好．用水银封闭一段空气(可视为理想气体)，在右管中，初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，环境温度为27℃.已知玻璃管的横截面积处处相同，大气压强p0＝76.0cmHg．
(1)若升高环境温度直至两管水银液面相平，求环境的最终温度．
(2)若环境温度为27℃不变，在左管内加注水银直至右管水银液面上升0.8cm，求应向左管中加注水银的长度．
16．如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为m1＝5kg，m2＝10kg，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度eq \f(h,2)，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，h＝28cm.外界大气压恒为p0＝1.0×105Pa，气体M的热力学温度T1＝280K，C、D两活塞的横截面积均为S＝0.01m2，取重力加速度大小g＝10m/s2，不计一切摩擦．对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：
(1)气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度T2；
(2)气体M的温度升到T3＝450K时活塞D距离地面高度h′.
题组三 热力学定律
17.[2023·河北省邯郸市模拟](多选)现在骑自行车成为一种流行的运动，而山地自行车更是受到大众的青睐．山地自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示，如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，在汽缸内封闭的气体的作用下，起到延缓震动的目的．下列说法中正确的是( )
A．当活塞迅速向下压缩时，汽缸内气体分子的平均动能增加
B．当活塞迅速向下压缩时，汽缸内气体分子的平均动能减少
C．当活塞迅速向上反弹时，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数增加
D．当活塞迅速向上反弹时，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数减少
18.[2023·江苏省泰州模拟]如图是一定质量的理想气体的几种状态变化的pV图，其中虚线M→C为等温过程，虚线N→C为绝热过程，pA＝2pB，M是AB的中点，下列关于A→C和B→C过程的说法正确的是( )
A．A→C过程气体吸热
B．B→C过程气体放热
C．A→C过程气体内能改变量的大小大于B→C过程
D．A→C过程气体与外界交换的热量小于B→C过程
19．[2023·河北唐山模拟]根据热力学定律和能量守恒，下列说法中正确的是( )
A．空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
B．通过采用先进技术，热机可以实现把燃料产生的内能全部转化为机械能
C．在密闭的房间里，把正常工作的冰箱门打开，可以使房间降温
D．在密闭的房间里，把正常工作的冰箱门打开，房间温度不会有任何变化
20.[2023·江苏省徐州市模拟]快递公司用充气的塑料袋包裹物品，一个塑料袋内气体在标准状况下体积560mL，已知气体在标准状况下的摩尔体积V0＝22.4L/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023ml－1，则塑料袋内气体分子数为( )
A．1.5×1021个B．1.5×1022个
C．1.5×1023个D．1.5×1024个
21．[2023·江苏省泰州市模拟]通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域．如图所示，通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明．可以判断通电雾化玻璃中的液晶( )
A．是液态的晶体
B．具有光学性质的各向同性
C．不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过
D．通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
22.[2023·河北省模拟](多选)如图所示，一个壁厚可以不计、质量为M的导热汽缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m，面积为S，内部封有一定质量的气体．已知活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压强为p0，现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是( )
A．气体分子平均动能不变
B．利用此气体的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出气体分子体积
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少
23.[2023·浙江金华校联考一模]不少车主常在私家车内备有电动充气泵，如图所示．某次充气前测得某轮胎胎内气体压强只有p1＝1.1×105Pa，为使汽车正常行驶，胎内气体压强应达到p2＝1.4×105Pa.若已知该轮胎的内胎体积为V0，车主用电动充气泵给轮胎充气，每秒钟充入的气体体积ΔV＝eq \f(1,400)V0，压强为p1＝1.1×105Pa，胎内气体可视为理想气体，充气过程中内胎体积和胎内气体温度保持不变．则下列说法正确的是( )
A．充气过程中胎内气体内能保持不变
B．充气过程中胎内气体一定从外界吸热
C．为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约100s
D．为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约110s
24．[2023·江苏省徐州市模拟]如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D．当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
25．[2023·山东省泰安市模拟]如图所示，一长度L＝30cm的气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S＝50cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，A的质量为m＝20kg，物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.75.开始时活塞距缸底L1＝10cm，缸内气体压强等于外界大气压强p0＝1×105Pa，温度t1＝27℃.现对气缸内的气体缓慢加热，g＝10m/s2，则( )
A．物块A开始移动时，气缸内的温度为35.1℃
B．物块A开始移动时，气缸内的温度为390℃
C．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功30J
D．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功130J
26．[2023·山东省模拟]将一个装有一定量水(未装满)的口服液玻璃瓶，瓶口向下按入水池中，在水面下50cm深处恰能保持悬浮状态．假设水温一直保持恒定，下列说法正确的是( )
A．将瓶向下按10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
B．将瓶向下按10cm，放手后瓶将在水深60cm处悬浮
C．将瓶向上提10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
D．将瓶向上提10cm，放手后瓶上升到水面
27．[2023·河北省模拟](多选)某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢升高环境温度，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是( )
A．A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B．A状态下气体压强等于环境压强
C．由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量
D．使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
28．[2023·山东省东营市一模]历史上因为阴极射线管真空度不高，高速电子运动时受空气阻力的影响，没有观察到电子的有效偏转，人们一度认为电子不带电，后来卢瑟福改进仪器，才发现电子在电场中的偏转，进而说明电子是带负电的另一种新粒子．某同学为了自制真空管，采用抽气装置对某一体积为V的玻璃管进行抽气，初始时，气体的压强等于大气压p0，已知每次能从玻璃管中抽走气体的体积为V0，其中V0＝eq \f(1,10)V，抽气过程温度不变，经过n次抽气后，玻璃管中气体的压强p和剩余气体的质量与原有气体质量的比值分别为( )
A．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
B．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
D．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
29.[2023·广东省模拟]一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝8kg，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的气缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，g取10m/s2，活塞不漏气，且与缸壁无摩擦．现给封闭气体加热，求：
(1)当汽缸恰好脱离地面时，缸内气体的温度；
(2)缸内气柱长度L2＝30cm时，缸内气体的压强p.
30.[2023·山东青岛统考]如图为某科技小组设计的一款测量水深的装置．两个长度均为L＝0.8m，截面积分别为5S和S的圆筒M、N，中间连接在一起，组成一个两端开口的汽缸．再取两个密闭良好的轻薄活塞A、B，分别放在两圆筒M、N中，两活塞用轻质硬杆相连，硬杆长也为L.开始时活塞A处在M的开口处，活塞B处在两圆筒的连接处，两活塞间封闭了一定量的气体，压强为p0.使用时将该装置放入水中，通过测量活塞相对圆筒的位置移动可测出水深．已知汽缸、活塞导热良好，不计一切摩擦，圆筒内气体可视为理想气体，外界大气压强为p0相当于10m高的水柱产生的压强，忽略水的温度变化和装置上下表面压强差．求：
(1)将该装置放在水面下2.5m处，稳定后活塞A相对汽缸移动的距离；
(2)用该装置可以测出的水深h的最大值．
31．[2023·广东省模拟]如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，右端通过橡胶管(橡胶管体积不计)与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为V0＝90cm3，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为7℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16cm，水银柱上方空气柱长h0＝20cm.(已知大气压强p0＝76cmHg，U形玻璃管的横截面积为S＝0.5cm2)
(1)若对水缓慢加热，应加热到多少摄氏度，两边水银柱高度会在同一水平面上？
(2)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？
[答题区]
考点3 热学
1．解析：分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，A错；分子从无限远靠近到距离为r0的过程，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能变小，B错；分子间距离从r0减小的过程，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能变大，结合B项分析可知，分子势能在r0处最小，C对，D错．
答案：C
2．解析：根据eq \f(pV,T)＝C，可得p＝eq \f(C,V)T，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的作用力变大，选项C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，选项D错误．故选B.
答案：B
3．解析：根据eq \f(pV,T)＝C，可得p＝eq \f(C,V)T，从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c点的体积大于b点体积．故选B.
答案：B
4．解析：当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩．与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确；未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析pfS＝F弹＋pgS，则pf>pg，分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pfVf,Tf)，eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pgVg,Tg)，由题意可知，因弹簧被压缩，则Vf>Vg，联立可得Tf>Tg，B错误；对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确．在达到稳定过程中h中的气体体积变小，f中的气体体积变大，即Vf＞Vh.根据理想气体状态方程对h气体分析可知eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(phVh,Th)，联立可得Tf>Th，C错误．故选AD.
答案：AD
5．解析：(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积V＝V0＋V1
根据玻意耳定律p0V0＝p1V
解得p1＝eq \f(p0V0,V0＋V1)
(2)同理第二次抽气p1V0＝p2V
解得p2＝eq \f(p1V0,V0＋V1)＝(eq \f(V0,V0＋V1))2p0
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn＝(eq \f(V0,V0＋V1))np0
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为ΔF＝(p0－pn)S＝[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
答案：(1)eq \f(p0V0,V0＋V1) (2)[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
6．解析：油酸分子的直径等于一滴溶液中油酸的体积与油膜面积之比，并不是油酸酒精溶液的体积与油膜面积之比，A项错误；根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r0增大时，分子力表现为引力，做负功，分子势能变大，B项错误；由图可知，T2对应曲线中速率大的分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，T2对应的温度较高，C项正确；温度越高、微粒越小，布朗运动越明显，D项错误．
答案：C
7．解析：由理想气体状态方程eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(p1V1,T0)，解得0℃、1atm下该轮胎的容积V1＝eq \f(p0T0V0,p1T0)＝eq \f(2.4×273×20,1×273)L＝48L，则胎内气体分子数为n＝eq \f(V1,22.4)NA≈1×1024(个)，C项正确，D项错误；轮胎内平均每个气体分子所占空间的大小约为V＝eq \f(V0,n)＝eq \f(20×10－3,1×1024)＝20×10－27m3，又V＝d3，所以d＝3×10－9m，则轮胎内每两气体分子之间的距离约为3×10－9m，A、B两项错误．
答案：C
8．解析：毛细现象的本质是液体的表面张力对管中液体向上的拉力，肥皂水的表面张力更小，对管内液体向上的拉升效果更小，故毛细现象更不明显，A项错误；液体表面张力越大，越有形成细小液珠的趋势，即表面张力越大，越不容易变成扩张的气泡，B项正确；温度越高，水的表面张力越小，水与固体表面的作用效果越明显，更容易浸润固体，C项正确；因为表面张力的作用，雨水会在布伞上形成液珠，液珠的尺寸大于布伞的孔隙大小，因此不会渗水，D项正确．
答案：A
9．解析：当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为Epr图线，实线为Fr图线，A正确；r2为平衡位置，当分子间距离r答案：AD
10．解析：由热力学第二定律，氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的，A项正确；由题意知，分装过程温度不变，由玻意耳定律知，气体体积变为两倍，压强减小为原来的一半，B项正确；由于整个过程温度不变，分装完毕后氧气分子热运动的平均速率不变，C项错误；理想气体温度不变，分装完毕后两瓶内氧气的总内能不变，D项错误．
答案：AB
11．解析：石墨是晶体，A项错误；单层石墨烯的厚度约为原子的直径，即为10－10m，B项错误；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，C项错误；根据分子动理论，固体分子在平衡位置附近不停地振动，D项正确．
答案：D
12．解析：由于图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳定律可得pAVA＝pCVC，而S1＝eq \f(1,2)pAVA，S2＝eq \f(1,2)pCVC，S1＝S2，A项错误，B项正确；由于图为理想气体等温变化曲线，TA＝TC，则A、C两点的分子平均动能相等，又因为是理想气体，则气体的内能为所有分子的动能之和，则气体内能E1＝E2，C、D两项错误．
答案：B
13．解析：设容器的容积为V0，则每次抽出空气的体积为eq \f(V0,5)，设第一次抽气后容器内剩余空气的压强为p1，假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为p0时的体积为V，根据玻意耳定律，第一次抽气，有p0V0＝p1(V0＋eq \f(1,5)V0)；第二次抽气，有p1V0＝p(V0＋eq \f(1,5)V0)，剩余气体p0V＝pV0，容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为k＝eq \f(V,V0－V)，解得k＝eq \f(25,11)，D项正确．
答案：D
14．解析：(1)当F1＝6N时，有p1S＋F1＝mg＋p0S
则气缸内气体压强等于大气压强p1＝p0
当F2＝8N时，设此时气缸内气体压强为p2，对m受力分析有
p2S＋F2＝mg＋p0S
由题可知气体体积不变，则压强与温度成正比
eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
解得T2＝297K
(2)环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，当拉力为0时，此时对应的温度为可测的最高值．由
p3S＝mg＋p0S，
由等容变化得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p3,Tmax)，得Tmax＝309K
当拉力为10N时，此时对应的温度为可测的最小值．
由p4S＋F4＝mg＋p0S，eq \f(p1,T1)＝eq \f(p4,Tmin)，得Tmin＝294K
该装置可测量的环境温度范围为294K至309K.
答案：(1)297K (2)294K～309K
15．解析：(1)以由右管空气为研究对象，初状态p1＝(76－4)cmHg＝72cmHg，T1＝300K
设玻璃管横截面积为S，则V1＝4cm×S
两管水银面相平时，右管水银面下降2cm，即右管空气长度为6cm，有p1＝p0＝76cmHg，V2＝6cm×S
根据eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
解得T2＝475K＝202℃
(2)设应向左管中加注水根的长度为x，则稳定后水银面的高度差为ΔH＝(8cm＋0.8cm)－(4cm＋x－0.8cm)＝5.6cm－x
此时，有p3＝(76－ΔH)cmHg，V3＝(4－0.8)cm×S
根据玻意耳定律，可得p1V1＝p3V3，解得x＝19.6cm
答案：(1)202℃ (2)19.6cm
16．解析：(1)气体M等压变化，由盖·吕萨克定律得eq \f(hS,T1)＝eq \f(\f(3h,2)S,T2)，解得T2＝420K
(2)由(1)知，T3>T2，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，对气体M，eq \f(pM1VM1,T1)＝eq \f(pM3VM3,T3)，VM1＝hs，VM3＝(eq \f(3,2)h＋3h－h′)s
对气体N，有pN1·3hs＝pN3h′，又pM1＝pN1，pM3＝pN3，解得h′≈82cm，因为82cm<84cm，假设成立故h′＝82cm
答案：(1)420K (2)82cm
17．解析：活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大温度升高，汽缸内的气体分子平均动能增大，A项正确，B项错误；当活塞迅速向上反弹时，气体对外做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能减小温度降低．气体体积变大，由理想气体状态方程，气体压强减小．根据气体压强微观解释，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数减少，C项错误，D项正确．
答案：AD
18．解析：A、B状态体积相同，由等容变化规律可知TA＝2TB，令TB＝T，可得TA＝2T，TC＝eq \f(3T,2)，A→C过程外界对气体做功，气体温度降低，内能减小，所以放热，A项错误；N→C为绝热过程WNC＝ΔUNC，B→C过程WNCΔUBC，所以B→C过程气体放热，B项正确；A→C过程与B→C过程的温度变化量相同，即气体内能改变量的大小相等，C项错误；A→C过程的内能减小，外界对气体做功WAC>WBC，所以A→C过程气体放出的热量大于B→C过程，D项错误．
答案：B
19．解析：空调在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，A正确；根据热力学第二定律可知，即使通过采用先进技术，热机也不能够实现把燃料产生的内能全部转化为机械能，B错误；冰箱的工作原理是将里面的热量吸收到外面使内部的温度降低，并且自身工作也会消耗电能产生热量，所以当冰箱在密闭的房间里并打开，此时冰箱内外部相通，所以无法降温，由于冰箱本身工作消耗电能会产生热量，所以房间温度会升高，C、D错误．
答案：A
20．解析：由题意可知，塑料袋内气体的物质的量为n＝eq \f(V,V0)＝eq \f(560×10－3,22.4)ml＝0.25ml，包含分子数为N＝nNA＝0.25×6.02×1023个＝1.5×1022个，B项正确．
答案：B
21．解析：液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，既具有液体流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B两项错误；不通电时，即在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，穿过玻璃的光线少，所以像毛玻璃不透明．通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C项错误，D项正确．
答案：D
22．解析：汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，所以气体分子平均动能不变，A项正确；仅用此气体的摩尔质量和密度可以算出气体的摩尔体积，但是气体分子之间距离远大于分子直径，所以不能计算出气体分子的体积只能计算气体分子占有的空间，B项错误；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，C项正确；气体温度不变而体积增大，由玻意耳定律可知，气体压强减小，气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少，D项正确．
答案：ACD
23．解析：充气过程中胎内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，充气过程中胎内气体分子总数增加，故内能增大，A项错误；充气过程是将外界气体压缩到胎内，压缩气体对气体做功，但温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律可知，一定放热，B项错误；设充气时间为t，该时间内充入压强为p1＝1.1×105Pa的气体体积V1＝tΔV＝eq \f(tV0,400)，根据玻意耳定律p1(V0＋V1)＝p2V0，代入数据解得t≈110s，C项错误，D项正确．
答案：D
24．解析：甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，A、B两项错误；液体中A、B处的压强分别为pA＝p0＋ρghA，pB＝p0＋ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；气体分子间距离很大，C、D处气体分子平均碰撞情况一致，乙容器中pC＝pD，C项错误；当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大，D项正确．
答案：D
25．解析：初态气体p1＝p0＝1×105Pa，温度T1＝300K，物块A开始移动时，p2＝p0＋eq \f(μmg,S)＝1.3×105Pa，根据查理定律可知eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，解得T2＝390K＝117℃，A、B两项错误；活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功W＝p2S(L－L1)＝130J，C项错误，D项正确．
答案：D
26．解析：玻璃瓶保持静止，有mg＝ρ水gV排，依题意，瓶内气体做等温变化，有p1V1＝p2V2，将瓶向下按10cm，瓶内气体压强增大，体积减小，有mg>ρ水gV排，放手后瓶将加速下沉，A、B两项错误；同理，将瓶向上提10cm，瓶内气体压强减小，体积增大，有mg<ρ水gV排，放手后瓶上升到水面，C项错误，D项正确．
答案：D
27．解析：根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C，可知eq \f(p,T)＝eq \f(1,V)C，结合图像可知图像的斜率越大，体积越小，即VA答案：AC
28．解析：根据题意可知，经过一次抽气有p0V＝p1(V＋V0)，解得p1＝eq \f(10,11)p0，同理第二次抽气后玻璃管中气体压强为p2＝eq \f(10,11)p1，则经过n次抽气后，管中气体压强pn＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，原有气体压强变为pn，则体积会变为V′，由玻意耳定律可得p0V＝pnV′，又有eq \f(m,m0)＝eq \f(V,V′)，联立可得eq \f(m,m0)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)，C项正确．
答案：C
29．解析：(1)初始时，以活塞为研究对象受力分析，有p1S＋mg＝p0S
当汽缸刚要离开地面时，对汽缸、气体、活塞整体受力分析，有(M＋m)g＝F弹＝kx，解得x＝6cm
再对汽缸受力分析，汽缸内气体压强为p2S＝p0S＋Mg
由理想气体状态方程可得eq \f(p1L1S,T1)＝eq \f(p2（L1＋x）S,T2)
解得T2＝910K
(2)汽缸恰好离开地面时，气柱长度为L1＋x＝26cm
故当气柱长度为30cm时，汽缸已经离开地面，气体在做等压膨胀，此时汽缸内气体压强为p＝p2＝1.4×105Pa
答案：(1)910K (2)1.4×105Pa
30．解析：(1)以气缸中封闭的气体为研究对象，则气体的初状态为
p1＝p0，V1＝5SL
当汽缸放入水下后气体的状态为p2＝eq \f(h1＋10,10)p0，V2＝(L－d)5S＋dS
根据玻意耳定律可知p1V1＝p2V2，解得d＝0.2m
(2)当达到测量的最大深度时，活塞A刚好到达两圆桶的连接处，则气体此时的状态为p3＝eq \f(（h2＋10）p0,10)，V3＝SL
根据玻意耳定律可知p05SL＝p3V3
解得h2＝40m
所以测量的最大深度为40m
答案：(1)0.2m (2)40m
31．解析：(1)初状态压强为p1＝p0－16cmHg＝60cmHg
体积和温度为V1＝V0＋h0S，T1＝280K
末状态p2＝p0，V2＝V1＋eq \f(h1,2)S，T2＝(273＋t)K
由理想气体状态方程有eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
代入数据得t＝95.85℃
(2)当往左管注入水银后，末状态压强为p，体积为V1＝V0＋h0S
由等温变化p2V2＝pV1
解得p＝79.04cmHg
可知往左管注入水银的高度为h＝19.04cm
答案：(1)95.85℃ (2)19.04cm
题号
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
题号
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
答案
A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大
C．分子势能在r0处最小
D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小
2.[2023·江苏卷]如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中( )
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
3.[2023·辽宁卷]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量．“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的pT图像如图所示．该过程对应的pV图像可能是( )
4．[2023·新课标卷](多选)如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦．初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等．现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )
A．h中的气体内能增加
B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等
D．f与h中的气体压强相等
5．[2023·湖南卷]汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1.假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；
(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF.
题组一 热学基础知识
6．[2023·广东省珠海市模拟]关于分子动理论，下列说法中正确的是( )
A．图甲中，油酸分子直径等于一滴油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值
B．图乙为分子力F与其间距r的图像，分子间距从r0开始增大时，分子势能先变小后变大
C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时气体分子的速率分布图
D．图丁为布朗运动的示意图，温度越高、微粒越大，布朗运动越明显
7．[2023·江苏省南通市模拟]胎压监测系统(TPMS)显示某一轮胎内的气压为2.4atm，已知该轮胎的容积为20L，气体温度为0℃，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023ml－1，且0℃、1atm下1ml任何气体的体积均为22.4L，则( )
A．轮胎内每个气体分子的大小约为2×10－9m
B．轮胎内每个气体分子的大小约为3×10－9m
C．该轮胎内气体的分子数约为1×1024
D．该轮胎内气体的分子数约为5×1023
8．[2023·重庆市渝中区模拟]液体的表面张力在生产生活中有利有弊．市面上的清洁剂如洗衣粉、肥皂等都含有一定量的表面活性剂，加入水中会减小水的表面张力．液体的表面张力还与温度有关，在其他条件不变的情况下，通过升高温度可以降低液体的表面张力，下列说法不正确的是( )
A．将两端开口的细洁净玻璃管插入肥皂水中，毛细现象比插入清水中更加明显
B．孩童用肥皂水能吹出大气泡而清水不能，是因为清水的表面张力更大，不容易被空气撑开成气泡
C．用热水清洗碗具可以有更好的去污效果，是因为热水表面张力小，更容易浸润碗具
D．清水洒在有孔隙的布雨伞上却不会渗水，是因为液体表面张力的效果
9．[2023·山东青岛模拟](多选)如图，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法正确的是( )
A．虚线为Epr图线，实线为Fr图线
B．当分子间距离r
D．乙分子从r4到r1的过程中，分子势能Ep先减小后增大
10．[2023·山东省菏泽市一模](多选)如图所示，某医用氧气生产工厂要将氧气瓶M中氧气分装到瓶N中，两瓶的容积相同，阀门K打开前瓶N已抽成真空．现将阀门K打开，当两瓶内氧气的压强相等时再关闭阀门．两瓶、阀门及连接管都看作绝热，瓶中的氧气看作理想气体且不计连接管的容积，对此次分装过程以下说法正确的是( )
A．氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的
B．分装完毕后M中氧气的压强为分装前的eq \f(1,2)
C．分装完毕后氧气分子热运动的平均速率减小
D．分装完毕后两瓶内氧气的总内能减小
11．[2023·江苏省宿迁市模拟]石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则正确的是( )
A．石墨是非晶体
B．单层石墨烯的厚度约2μm
C．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动
题组二 气体实验定律和理想气体状态方程
12.如图所示为一定质量的理想气体等温变化PV图线，A、C是双曲线上的两点，E1和E2则分别为A、C两点对应的气体内能，△OAB和△OCD的面积分别为S1和S2，则( )
A．S1
A．eq \f(11,25) B．eq \f(14,25)C．eq \f(25,14) D．eq \f(25,11)
14.[2023·河北省邯郸市监测]小明同学设计了一个用弹簧测力计测量环境温度的实验装置，如图所示．导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m＝600g、截面积S＝20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦，每次测量时保证活塞的位置不变．当弹簧测力计示数为F1＝6N时，测得环境温度T1＝300K．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2.
(1)当弹簧测力计示数为F2＝8N时，环境温度T2为多少？
(2)若测力计量程为(0～10N)该装置可测量的环境温度范围为多少？
15.[2023·湖北省荆门市模拟]一U形玻璃管竖直放置，左端开口且足够长，右端封闭，玻璃管导热良好．用水银封闭一段空气(可视为理想气体)，在右管中，初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，环境温度为27℃.已知玻璃管的横截面积处处相同，大气压强p0＝76.0cmHg．
(1)若升高环境温度直至两管水银液面相平，求环境的最终温度．
(2)若环境温度为27℃不变，在左管内加注水银直至右管水银液面上升0.8cm，求应向左管中加注水银的长度．
16．如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为m1＝5kg，m2＝10kg，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度eq \f(h,2)，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，h＝28cm.外界大气压恒为p0＝1.0×105Pa，气体M的热力学温度T1＝280K，C、D两活塞的横截面积均为S＝0.01m2，取重力加速度大小g＝10m/s2，不计一切摩擦．对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：
(1)气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度T2；
(2)气体M的温度升到T3＝450K时活塞D距离地面高度h′.
题组三 热力学定律
17.[2023·河北省邯郸市模拟](多选)现在骑自行车成为一种流行的运动，而山地自行车更是受到大众的青睐．山地自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示，如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，在汽缸内封闭的气体的作用下，起到延缓震动的目的．下列说法中正确的是( )
A．当活塞迅速向下压缩时，汽缸内气体分子的平均动能增加
B．当活塞迅速向下压缩时，汽缸内气体分子的平均动能减少
C．当活塞迅速向上反弹时，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数增加
D．当活塞迅速向上反弹时，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数减少
18.[2023·江苏省泰州模拟]如图是一定质量的理想气体的几种状态变化的pV图，其中虚线M→C为等温过程，虚线N→C为绝热过程，pA＝2pB，M是AB的中点，下列关于A→C和B→C过程的说法正确的是( )
A．A→C过程气体吸热
B．B→C过程气体放热
C．A→C过程气体内能改变量的大小大于B→C过程
D．A→C过程气体与外界交换的热量小于B→C过程
19．[2023·河北唐山模拟]根据热力学定律和能量守恒，下列说法中正确的是( )
A．空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
B．通过采用先进技术，热机可以实现把燃料产生的内能全部转化为机械能
C．在密闭的房间里，把正常工作的冰箱门打开，可以使房间降温
D．在密闭的房间里，把正常工作的冰箱门打开，房间温度不会有任何变化
20.[2023·江苏省徐州市模拟]快递公司用充气的塑料袋包裹物品，一个塑料袋内气体在标准状况下体积560mL，已知气体在标准状况下的摩尔体积V0＝22.4L/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023ml－1，则塑料袋内气体分子数为( )
A．1.5×1021个B．1.5×1022个
C．1.5×1023个D．1.5×1024个
21．[2023·江苏省泰州市模拟]通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域．如图所示，通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明．可以判断通电雾化玻璃中的液晶( )
A．是液态的晶体
B．具有光学性质的各向同性
C．不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过
D．通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
22.[2023·河北省模拟](多选)如图所示，一个壁厚可以不计、质量为M的导热汽缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m，面积为S，内部封有一定质量的气体．已知活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压强为p0，现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是( )
A．气体分子平均动能不变
B．利用此气体的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出气体分子体积
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少
23.[2023·浙江金华校联考一模]不少车主常在私家车内备有电动充气泵，如图所示．某次充气前测得某轮胎胎内气体压强只有p1＝1.1×105Pa，为使汽车正常行驶，胎内气体压强应达到p2＝1.4×105Pa.若已知该轮胎的内胎体积为V0，车主用电动充气泵给轮胎充气，每秒钟充入的气体体积ΔV＝eq \f(1,400)V0，压强为p1＝1.1×105Pa，胎内气体可视为理想气体，充气过程中内胎体积和胎内气体温度保持不变．则下列说法正确的是( )
A．充气过程中胎内气体内能保持不变
B．充气过程中胎内气体一定从外界吸热
C．为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约100s
D．为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约110s
24．[2023·江苏省徐州市模拟]如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D．当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
25．[2023·山东省泰安市模拟]如图所示，一长度L＝30cm的气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S＝50cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，A的质量为m＝20kg，物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.75.开始时活塞距缸底L1＝10cm，缸内气体压强等于外界大气压强p0＝1×105Pa，温度t1＝27℃.现对气缸内的气体缓慢加热，g＝10m/s2，则( )
A．物块A开始移动时，气缸内的温度为35.1℃
B．物块A开始移动时，气缸内的温度为390℃
C．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功30J
D．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功130J
26．[2023·山东省模拟]将一个装有一定量水(未装满)的口服液玻璃瓶，瓶口向下按入水池中，在水面下50cm深处恰能保持悬浮状态．假设水温一直保持恒定，下列说法正确的是( )
A．将瓶向下按10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
B．将瓶向下按10cm，放手后瓶将在水深60cm处悬浮
C．将瓶向上提10cm，放手后瓶又回到水面下50cm深处
D．将瓶向上提10cm，放手后瓶上升到水面
27．[2023·河北省模拟](多选)某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢升高环境温度，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是( )
A．A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B．A状态下气体压强等于环境压强
C．由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量
D．使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
28．[2023·山东省东营市一模]历史上因为阴极射线管真空度不高，高速电子运动时受空气阻力的影响，没有观察到电子的有效偏转，人们一度认为电子不带电，后来卢瑟福改进仪器，才发现电子在电场中的偏转，进而说明电子是带负电的另一种新粒子．某同学为了自制真空管，采用抽气装置对某一体积为V的玻璃管进行抽气，初始时，气体的压强等于大气压p0，已知每次能从玻璃管中抽走气体的体积为V0，其中V0＝eq \f(1,10)V，抽气过程温度不变，经过n次抽气后，玻璃管中气体的压强p和剩余气体的质量与原有气体质量的比值分别为( )
A．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
B．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)
D．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(9,10)))eq \s\up12(n)
29.[2023·广东省模拟]一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝8kg，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的气缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，g取10m/s2，活塞不漏气，且与缸壁无摩擦．现给封闭气体加热，求：
(1)当汽缸恰好脱离地面时，缸内气体的温度；
(2)缸内气柱长度L2＝30cm时，缸内气体的压强p.
30.[2023·山东青岛统考]如图为某科技小组设计的一款测量水深的装置．两个长度均为L＝0.8m，截面积分别为5S和S的圆筒M、N，中间连接在一起，组成一个两端开口的汽缸．再取两个密闭良好的轻薄活塞A、B，分别放在两圆筒M、N中，两活塞用轻质硬杆相连，硬杆长也为L.开始时活塞A处在M的开口处，活塞B处在两圆筒的连接处，两活塞间封闭了一定量的气体，压强为p0.使用时将该装置放入水中，通过测量活塞相对圆筒的位置移动可测出水深．已知汽缸、活塞导热良好，不计一切摩擦，圆筒内气体可视为理想气体，外界大气压强为p0相当于10m高的水柱产生的压强，忽略水的温度变化和装置上下表面压强差．求：
(1)将该装置放在水面下2.5m处，稳定后活塞A相对汽缸移动的距离；
(2)用该装置可以测出的水深h的最大值．
31．[2023·广东省模拟]如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，右端通过橡胶管(橡胶管体积不计)与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为V0＝90cm3，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为7℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16cm，水银柱上方空气柱长h0＝20cm.(已知大气压强p0＝76cmHg，U形玻璃管的横截面积为S＝0.5cm2)
(1)若对水缓慢加热，应加热到多少摄氏度，两边水银柱高度会在同一水平面上？
(2)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？
[答题区]
考点3 热学
1．解析：分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，A错；分子从无限远靠近到距离为r0的过程，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能变小，B错；分子间距离从r0减小的过程，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能变大，结合B项分析可知，分子势能在r0处最小，C对，D错．
答案：C
2．解析：根据eq \f(pV,T)＝C，可得p＝eq \f(C,V)T，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的作用力变大，选项C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，选项D错误．故选B.
答案：B
3．解析：根据eq \f(pV,T)＝C，可得p＝eq \f(C,V)T，从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c点的体积大于b点体积．故选B.
答案：B
4．解析：当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩．与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确；未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析pfS＝F弹＋pgS，则pf>pg，分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pfVf,Tf)，eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pgVg,Tg)，由题意可知，因弹簧被压缩，则Vf>Vg，联立可得Tf>Tg，B错误；对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确．在达到稳定过程中h中的气体体积变小，f中的气体体积变大，即Vf＞Vh.根据理想气体状态方程对h气体分析可知eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(phVh,Th)，联立可得Tf>Th，C错误．故选AD.
答案：AD
5．解析：(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积V＝V0＋V1
根据玻意耳定律p0V0＝p1V
解得p1＝eq \f(p0V0,V0＋V1)
(2)同理第二次抽气p1V0＝p2V
解得p2＝eq \f(p1V0,V0＋V1)＝(eq \f(V0,V0＋V1))2p0
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn＝(eq \f(V0,V0＋V1))np0
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为ΔF＝(p0－pn)S＝[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
答案：(1)eq \f(p0V0,V0＋V1) (2)[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
6．解析：油酸分子的直径等于一滴溶液中油酸的体积与油膜面积之比，并不是油酸酒精溶液的体积与油膜面积之比，A项错误；根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r0增大时，分子力表现为引力，做负功，分子势能变大，B项错误；由图可知，T2对应曲线中速率大的分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，T2对应的温度较高，C项正确；温度越高、微粒越小，布朗运动越明显，D项错误．
答案：C
7．解析：由理想气体状态方程eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(p1V1,T0)，解得0℃、1atm下该轮胎的容积V1＝eq \f(p0T0V0,p1T0)＝eq \f(2.4×273×20,1×273)L＝48L，则胎内气体分子数为n＝eq \f(V1,22.4)NA≈1×1024(个)，C项正确，D项错误；轮胎内平均每个气体分子所占空间的大小约为V＝eq \f(V0,n)＝eq \f(20×10－3,1×1024)＝20×10－27m3，又V＝d3，所以d＝3×10－9m，则轮胎内每两气体分子之间的距离约为3×10－9m，A、B两项错误．
答案：C
8．解析：毛细现象的本质是液体的表面张力对管中液体向上的拉力，肥皂水的表面张力更小，对管内液体向上的拉升效果更小，故毛细现象更不明显，A项错误；液体表面张力越大，越有形成细小液珠的趋势，即表面张力越大，越不容易变成扩张的气泡，B项正确；温度越高，水的表面张力越小，水与固体表面的作用效果越明显，更容易浸润固体，C项正确；因为表面张力的作用，雨水会在布伞上形成液珠，液珠的尺寸大于布伞的孔隙大小，因此不会渗水，D项正确．
答案：A
9．解析：当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为Epr图线，实线为Fr图线，A正确；r2为平衡位置，当分子间距离r
10．解析：由热力学第二定律，氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的，A项正确；由题意知，分装过程温度不变，由玻意耳定律知，气体体积变为两倍，压强减小为原来的一半，B项正确；由于整个过程温度不变，分装完毕后氧气分子热运动的平均速率不变，C项错误；理想气体温度不变，分装完毕后两瓶内氧气的总内能不变，D项错误．
答案：AB
11．解析：石墨是晶体，A项错误；单层石墨烯的厚度约为原子的直径，即为10－10m，B项错误；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，C项错误；根据分子动理论，固体分子在平衡位置附近不停地振动，D项正确．
答案：D
12．解析：由于图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳定律可得pAVA＝pCVC，而S1＝eq \f(1,2)pAVA，S2＝eq \f(1,2)pCVC，S1＝S2，A项错误，B项正确；由于图为理想气体等温变化曲线，TA＝TC，则A、C两点的分子平均动能相等，又因为是理想气体，则气体的内能为所有分子的动能之和，则气体内能E1＝E2，C、D两项错误．
答案：B
13．解析：设容器的容积为V0，则每次抽出空气的体积为eq \f(V0,5)，设第一次抽气后容器内剩余空气的压强为p1，假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为p0时的体积为V，根据玻意耳定律，第一次抽气，有p0V0＝p1(V0＋eq \f(1,5)V0)；第二次抽气，有p1V0＝p(V0＋eq \f(1,5)V0)，剩余气体p0V＝pV0，容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为k＝eq \f(V,V0－V)，解得k＝eq \f(25,11)，D项正确．
答案：D
14．解析：(1)当F1＝6N时，有p1S＋F1＝mg＋p0S
则气缸内气体压强等于大气压强p1＝p0
当F2＝8N时，设此时气缸内气体压强为p2，对m受力分析有
p2S＋F2＝mg＋p0S
由题可知气体体积不变，则压强与温度成正比
eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
解得T2＝297K
(2)环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，当拉力为0时，此时对应的温度为可测的最高值．由
p3S＝mg＋p0S，
由等容变化得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p3,Tmax)，得Tmax＝309K
当拉力为10N时，此时对应的温度为可测的最小值．
由p4S＋F4＝mg＋p0S，eq \f(p1,T1)＝eq \f(p4,Tmin)，得Tmin＝294K
该装置可测量的环境温度范围为294K至309K.
答案：(1)297K (2)294K～309K
15．解析：(1)以由右管空气为研究对象，初状态p1＝(76－4)cmHg＝72cmHg，T1＝300K
设玻璃管横截面积为S，则V1＝4cm×S
两管水银面相平时，右管水银面下降2cm，即右管空气长度为6cm，有p1＝p0＝76cmHg，V2＝6cm×S
根据eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
解得T2＝475K＝202℃
(2)设应向左管中加注水根的长度为x，则稳定后水银面的高度差为ΔH＝(8cm＋0.8cm)－(4cm＋x－0.8cm)＝5.6cm－x
此时，有p3＝(76－ΔH)cmHg，V3＝(4－0.8)cm×S
根据玻意耳定律，可得p1V1＝p3V3，解得x＝19.6cm
答案：(1)202℃ (2)19.6cm
16．解析：(1)气体M等压变化，由盖·吕萨克定律得eq \f(hS,T1)＝eq \f(\f(3h,2)S,T2)，解得T2＝420K
(2)由(1)知，T3>T2，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，对气体M，eq \f(pM1VM1,T1)＝eq \f(pM3VM3,T3)，VM1＝hs，VM3＝(eq \f(3,2)h＋3h－h′)s
对气体N，有pN1·3hs＝pN3h′，又pM1＝pN1，pM3＝pN3，解得h′≈82cm，因为82cm<84cm，假设成立故h′＝82cm
答案：(1)420K (2)82cm
17．解析：活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大温度升高，汽缸内的气体分子平均动能增大，A项正确，B项错误；当活塞迅速向上反弹时，气体对外做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能减小温度降低．气体体积变大，由理想气体状态方程，气体压强减小．根据气体压强微观解释，单位时间撞到汽缸内单位面积上的气体分子数减少，C项错误，D项正确．
答案：AD
18．解析：A、B状态体积相同，由等容变化规律可知TA＝2TB，令TB＝T，可得TA＝2T，TC＝eq \f(3T,2)，A→C过程外界对气体做功，气体温度降低，内能减小，所以放热，A项错误；N→C为绝热过程WNC＝ΔUNC，B→C过程WNC
答案：B
19．解析：空调在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，A正确；根据热力学第二定律可知，即使通过采用先进技术，热机也不能够实现把燃料产生的内能全部转化为机械能，B错误；冰箱的工作原理是将里面的热量吸收到外面使内部的温度降低，并且自身工作也会消耗电能产生热量，所以当冰箱在密闭的房间里并打开，此时冰箱内外部相通，所以无法降温，由于冰箱本身工作消耗电能会产生热量，所以房间温度会升高，C、D错误．
答案：A
20．解析：由题意可知，塑料袋内气体的物质的量为n＝eq \f(V,V0)＝eq \f(560×10－3,22.4)ml＝0.25ml，包含分子数为N＝nNA＝0.25×6.02×1023个＝1.5×1022个，B项正确．
答案：B
21．解析：液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，既具有液体流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B两项错误；不通电时，即在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，穿过玻璃的光线少，所以像毛玻璃不透明．通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C项错误，D项正确．
答案：D
22．解析：汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，所以气体分子平均动能不变，A项正确；仅用此气体的摩尔质量和密度可以算出气体的摩尔体积，但是气体分子之间距离远大于分子直径，所以不能计算出气体分子的体积只能计算气体分子占有的空间，B项错误；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，C项正确；气体温度不变而体积增大，由玻意耳定律可知，气体压强减小，气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少，D项正确．
答案：ACD
23．解析：充气过程中胎内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，充气过程中胎内气体分子总数增加，故内能增大，A项错误；充气过程是将外界气体压缩到胎内，压缩气体对气体做功，但温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律可知，一定放热，B项错误；设充气时间为t，该时间内充入压强为p1＝1.1×105Pa的气体体积V1＝tΔV＝eq \f(tV0,400)，根据玻意耳定律p1(V0＋V1)＝p2V0，代入数据解得t≈110s，C项错误，D项正确．
答案：D
24．解析：甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，A、B两项错误；液体中A、B处的压强分别为pA＝p0＋ρghA，pB＝p0＋ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；气体分子间距离很大，C、D处气体分子平均碰撞情况一致，乙容器中pC＝pD，C项错误；当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大，D项正确．
答案：D
25．解析：初态气体p1＝p0＝1×105Pa，温度T1＝300K，物块A开始移动时，p2＝p0＋eq \f(μmg,S)＝1.3×105Pa，根据查理定律可知eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，解得T2＝390K＝117℃，A、B两项错误；活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功W＝p2S(L－L1)＝130J，C项错误，D项正确．
答案：D
26．解析：玻璃瓶保持静止，有mg＝ρ水gV排，依题意，瓶内气体做等温变化，有p1V1＝p2V2，将瓶向下按10cm，瓶内气体压强增大，体积减小，有mg>ρ水gV排，放手后瓶将加速下沉，A、B两项错误；同理，将瓶向上提10cm，瓶内气体压强减小，体积增大，有mg<ρ水gV排，放手后瓶上升到水面，C项错误，D项正确．
答案：D
27．解析：根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C，可知eq \f(p,T)＝eq \f(1,V)C，结合图像可知图像的斜率越大，体积越小，即VA
28．解析：根据题意可知，经过一次抽气有p0V＝p1(V＋V0)，解得p1＝eq \f(10,11)p0，同理第二次抽气后玻璃管中气体压强为p2＝eq \f(10,11)p1，则经过n次抽气后，管中气体压强pn＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)p0，原有气体压强变为pn，则体积会变为V′，由玻意耳定律可得p0V＝pnV′，又有eq \f(m,m0)＝eq \f(V,V′)，联立可得eq \f(m,m0)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10,11)))eq \s\up12(n)，C项正确．
答案：C
29．解析：(1)初始时，以活塞为研究对象受力分析，有p1S＋mg＝p0S
当汽缸刚要离开地面时，对汽缸、气体、活塞整体受力分析，有(M＋m)g＝F弹＝kx，解得x＝6cm
再对汽缸受力分析，汽缸内气体压强为p2S＝p0S＋Mg
由理想气体状态方程可得eq \f(p1L1S,T1)＝eq \f(p2（L1＋x）S,T2)
解得T2＝910K
(2)汽缸恰好离开地面时，气柱长度为L1＋x＝26cm
故当气柱长度为30cm时，汽缸已经离开地面，气体在做等压膨胀，此时汽缸内气体压强为p＝p2＝1.4×105Pa
答案：(1)910K (2)1.4×105Pa
30．解析：(1)以气缸中封闭的气体为研究对象，则气体的初状态为
p1＝p0，V1＝5SL
当汽缸放入水下后气体的状态为p2＝eq \f(h1＋10,10)p0，V2＝(L－d)5S＋dS
根据玻意耳定律可知p1V1＝p2V2，解得d＝0.2m
(2)当达到测量的最大深度时，活塞A刚好到达两圆桶的连接处，则气体此时的状态为p3＝eq \f(（h2＋10）p0,10)，V3＝SL
根据玻意耳定律可知p05SL＝p3V3
解得h2＝40m
所以测量的最大深度为40m
答案：(1)0.2m (2)40m
31．解析：(1)初状态压强为p1＝p0－16cmHg＝60cmHg
体积和温度为V1＝V0＋h0S，T1＝280K
末状态p2＝p0，V2＝V1＋eq \f(h1,2)S，T2＝(273＋t)K
由理想气体状态方程有eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
代入数据得t＝95.85℃
(2)当往左管注入水银后，末状态压强为p，体积为V1＝V0＋h0S
由等温变化p2V2＝pV1
解得p＝79.04cmHg
可知往左管注入水银的高度为h＝19.04cm
答案：(1)95.85℃ (2)19.04cm
题号
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
题号
17
18
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20
21
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26
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28
答案
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