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专题15 热学
质量检测卷
（时间：90分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，
选错得0分。
1．（2022·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）下列关于热现象的说法正确的是（ ）
A．夏天可以将冰箱门打开，使密闭房间的温度降下来
B．一定质量的气体通过等压变化和等容变化升高1℃需要吸收相同的热量
C．部分行星的大气中相对分子质量小的成分会随着时间推移而变少
D．叠放在一起的两个装有空气的封闭气缸，在真空中静止释放，它们之间没有压力，同时也不会受到内
部空气的压力
【答案】 C
【解析】A．冰箱制冷时放出的热量大于吸收的热量，因此温度会更高，故A错误；
B．一定质量的气体温度都升高1℃，内能增加量相等，等压变化时，气体体积变大，气体对外界做功，等
容变化时做功为零，根据热力学第一定律可知，气体等压变化的过程中吸收的热量更多，故B错误；
C．行星上的大气中，相对分子质量小的成分逃逸速度更小，平均速率更大，因此随着时间的推移不断变
少，故C正确；
D．两个气缸内部存在空气，受到气体的压力，故D错误。
故选C。
2．（2022·山东·单县期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮
料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作
时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
【答案】 B
【解析】AB．根据盖吕萨克定律 ，体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的，
罐中温度升高，则体积增大，吸管内的油柱向右移动，由左向右刻度线对应的示数增加，故A错误，B正
确；
C．为提高测量精度，即发生微小体积变化，油柱即移动明显，故应该用细一点的吸管，故C错误；D．根据 ，冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，同一温度值在冬天罐内气体体积较小，则冬
天使用时测量值会偏小，故D错误。
故选B。
3．（2022·山东·高三专题练习）分子间存在相互作用的引力和斥力，它们作用力的合力随分子间距离变化
的图像如图（F大于零表示引力，F小于零表示斥力）。则下列说法正确的是（ ）
A．当分子间距离为 时，分子势能最小
B．当分子间距离为 时，分子势能最大
C．当分子间距离无限远时，分子势能最小
D．在 区间，随r的增大分子势能减小
【答案】 A
【解析】分子间距离从无限远处到分子间距离为 时，分子间作用力表现为引力，做正功，分子势能逐渐
减小；分子间距离为 到无限靠近时，分子间作用力表现为斥力，做负功，分子势能逐渐增加；故当分子
间距离为 时，分子势能最小。
故选A。
4．（2022·山东·莱州市第一中学模拟预测）如图所示为粗细均匀的圆管形儿童玩具水枪的简易图。水枪吸
水前，先用手将圆形活塞向下推至圆管底部枪口附近，插入水中后缓慢向上拉动活塞，待管内水面上升一
定高度后，保持枪管竖直提离水面。现测得管内水面距枪口的高度为 h，管内空气柱的长度为 ，活塞的横
截面积为S，大气压强为p，水枪密闭性良好，设整个过程气体可视为理想气体，温度保持不变，水的密度
为 ，重力加速度为g，忽略枪头部分形状的影响，则吸水前管内活塞至枪口间空气的体积为（ ）
A． B．C． D．
【答案】 C
【解析】管内吸入水的质量为
则有
可得
枪内气体做等温变化，有
可得
故选C。
5．（2022·北京·北师大二附中模拟预测）如图表示一定质量的理想气体从状态 1出发经过状态2和3，最
终又回到状态1，其中从状态3到状态1图线为双曲线的一部分。那么，在下列p-T图像中，反映了上述循
环过程的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 C【解析】由
可知， 是等压升温过程， 是等容降温过程， 是等温升压过程，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．（2022·重庆市育才中学模拟预测）如图一定质量的理想气体从a状态经等容过程 到达状态b，再经
过等温过程 到达状态c，最后经等压过程 回到状态a、下列说法正确的是（ ）
A．在过程 中气体分子的平均动能不变
B．在过程 中气体对外界做功
C．在过程 中气体从外界吸收热量
D．在过程 中，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
【答案】 C
【解析】A．在过程ab中做等容升压，根据 可知温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；
B．在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，故B错误；
C．在过程bc中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变；根据热力学第一
定律
ΔU=W+Q
可知，气体从外界吸收热量，故C正确；
D．在过程ab中做等容升压，温度升高，分子密度不变，则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加，
故D错误。
故选C。
7．（2022·山东·高三专题练习）一定质量的理想气体处于初始状态A时，其体积为V，温度为T，压强为
0 0
p ，该理想气体经过等压变化到状态B，温度缓慢升高了3T ，气体的内能增加了 。下列说法正确的是
0 0
（ ）
A．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
B．气体分子对器壁单位面积的平均撞击力变大
C．理想气体经过等压变化，外界对气体做功为-2pV
0 0
D．该过程中理想气体与外界交换的热量为 +3pV
0 0【答案】 D
【解析】A．根据盖吕萨克定律有
解得
气体体积变大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，A错误；
B．气体压强不变，气体分子对器壁单位面积的平均撞击力不变，B错误；
C．此过程气体体积变大，气体对外做功为
C错误；
D．根据热力学第一定律有
故
D正确。
故选D。
8．（2022·内蒙古·保康一中高三阶段练习）如图所示，在一根一端封闭，一端开口，长 1m的均匀直玻璃
管中，装入长为75cm的水银柱，用它封住一部分空气。当将其开口向下竖直放置时，被封气柱长24cm，
这时的大气压强为76cm汞柱。那么，当大气压强变为74cm汞柱时，管内水银柱长度h为（ ）
A．73cm B．73cm”）。
1 2
（3）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出_____________ 选填“ ”或
“ ” 图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________________线，就说明
一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（4）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_________________，图乙中的 代表_________________。
【答案】 D > 过原点的倾斜直线 注射器前端与橡胶塞间有气
体 注射器前端与橡胶塞间气体的体积
【解析】（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．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，故B错误；
C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；
D． 图像是一条倾斜的直线，作出 图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
故选D。
（2）在 图像中，根据 ，即 ，可知离坐标原点越远的等温线温度越高，故 。
（3）由玻意耳定律可知一定质量的理想气体温度不变时，压强与体积成反比，故为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 图像。
如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与
体积成反比。
（4）另一小组根据实验数据作出 像如题图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图像不过原点的原
因可能是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验器材可知，实验时未考虑注射器前端
与橡胶塞连接处的气体。
四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答
应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案
中必须明确写出数值和单位。
15．（2022·湖南省沅陵县枫香坪九校高三开学考试）如图所示，绝热性能良好的汽缸开口向右放置在水平
地面上，缸口到缸底的距离为L，一定质量理想气体被绝热性能良好的活塞封闭在汽缸中，活塞面积为
S，与汽缸底部相距为 ，开始时，封闭气体的压强与外界大气相同均为 ，缸内气体的温度为 ，给
电热丝通电，给气体缓慢加热，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，气体的
内能与温度的关系为 （k为已知常量），不计活塞厚度，求：
（1）活塞刚要滑动时，缸内气体的温度；
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程中，气体吸收的热量为多少。
【答案】 （1） ；（2）
【解析】（1）活塞刚要发生滑动，则有
次过程体积不变，由查理定律有
解得
（2）从活塞刚好滑动到活塞刚好要滑离汽缸过程，压强一定，由盖吕萨克定律有此过程气体对外做功，则
根据热力学第一定律有
根据题意有
解得
16．（2022·四川成都·高三开学考试）如图，厚度不计的活塞C将圆柱形导热气缸分为A、B两室，A、B
中各封有一定质量的理想气体，A室左侧连通一竖直放置的U形玻璃细管（管内气体的体积可忽略）；当
关闭B室右侧的阀门K且缸内气体温度为 时，A、B两室容积恰好相等，U形管左、右水银面高
度差为 。外界大气压 ，不计一切摩擦。
（1）打开阀门K，使B室缓慢漏气，保持缸内气体温度恒为 ，当活塞C不再移动时，求A室和B室的
体积之比；
（2）保持阀门K打开，再对A室气体缓慢加热，当温度达到 时，求U形管左、右水银面的高度
差。
【答案】 （1） ；（2）9.5cm，且左管液面高于右管
【解析】（1）阀门K关闭时，设A室的体积为 ，此时A室气体的压强为
打开K，当C不再移动时，U形管左、右水银面齐平，A室气体压强为p ，体积设为 ,A室气体经历等温
0
变化，由玻意耳定律有
代入数据解得故B室气体的体积为
所以，A室和B室的体积之比为
（2）保持K打开，再对A室气体加热，假设A室气体先发生等压变化直到C到达气缸右壁，设此时气体
的温度为T，由盖—吕萨克定律有
代入数据解得
T=480K
因 ，故假设成立。此后A室气体发生等容变化，设 为540K时，气体的压强为由查理定律有
设U形管左、右水银面的高度整为H，则有
解得
H=9.5cm
且左管液面高于右管。
17．（2022·河北·模拟预测）小明同学设计了一个用等臂电子天平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 、截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，
活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端
用相同细绳竖直悬挂一个质量 的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为
时，测得环境温度 。设外界大气压强 ，重力加速度 取 。
（1）当环境温度 时，电子天平示数为多少克？
（2）该装置可测量的最低环境温度 为多少？
【答案】 （1）200.0g；（2）291K
【解析】（1）轻质直杆中心置于固定支点A上，根据杠杆原理可知，两根细绳上的拉力相等。对铁块受
力分析如图，电子天平示数为 ，理想气体压强 ， ，当环境温度，由
代入数据解得
活塞受力平衡，有
其中拉力
其中 ， ，解得
（2）当温度降低，细绳拉力 增大，当拉力 时，天平示数为零，此时的温度为该装置可测量的
最低环境温度，活塞受力平衡，有
代入数据解得
由
解得
18．（2022·广西·柳州市第三中学模拟预测）一粗细均匀的“ ”形玻璃管竖直放置，短臂上端封闭，长臂
端（足够长）开口向上，短臂内用水银封有一定质量的理想气体，初始状态时管内各段长度如图甲所示，
密闭气体的温度为300K，大气压强为75cmHg。
（1）若沿长臂的管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体，为使密闭气体保持原来的长度，
应使气体的温度变为多少？
（2）在第①问的情况下，再使玻璃管绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180°，稳定后密闭气体
的长度为多少？（3）在图乙所给的p-T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化图线。
【答案】 （1）320 K；（2）30 cm；（3）
【解析】（1）对被封气体，初状态：p＝p＝75cmHg，T＝300 K
1 0 1
末状态时
p＝p＋5cmHg＝80cmHg
2 0
由查理定律得
解得
T＝320K
2
（2）假设玻璃管旋转180°后短臂内无水银，水平管内水银柱长为x，旋转前被封气体的状态：p ＝
2
80cmHg，V＝18S
2
旋转后
p＝p－(10＋10＋10＋5－x)cmHg＝（40＋x）cmHg
3 0
V＝S(18＋10＋10－x)＝S(38－x)
3
由玻意耳定律得
pV＝pV
2 2 3 3
解得
x＝8cm
与假设相符，故假设成立，所以密闭气体的长度为
(18＋10＋10－8）cm＝30cm
（3）由（2）中可得
p＝48cmHg
3变化曲线如图所示
