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第十五章 热学
质量监测试卷
本试卷分第Ι卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。满分：100分；考试时间：75分钟
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名．班级．座号．准考证号填写在答题卡上。
2．答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号
对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁．完整。
3．考试结束后，将答题卡交回（试题卷自己保存，以备评讲）。
第I卷（选择题，共43分）
一、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只
有一项是符合题目要求）
1．关于热学知识，下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．扩散现象不能在固体间产生，只能在气体或液体间产生
C．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D．当分子间的作用力刚好为零时，分子间的势能达到最大值
【答案】C
【详解】A．布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，故A错误；
B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体中进行，故B
错误；
C．当分子力表现为引力时，随着距离增大，分子力做负功，分子势能增大，故C正确；
D．设分子平衡距离为 ，分子距离为r。当 时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；
当 时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当 时，分子力为0，分子势能最小，
故D错误。
故选C。
2．下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A．毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管
B．航天员在太空中会因为毛笔无法吸墨而写不成毛笔字
C．晶体沿不同方向的导热性质一定不同
D．液体的表面张力方向总是与液面相切
【答案】D
【详解】A．浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，都属于毛细现象，故A错误；
B．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨
汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部；而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同
样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故B错误；
C．晶体具有各向异性，有些晶体沿不同方向的的导热性质不相同，有些晶体沿不同方向的导电性能不相同，但导热性能可能是相同的。故C错误；
D．表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切。故D正确。
故选D。
3．关于热力学定律的说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C．压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
【答案】D
【详解】A．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律；第二类永动机不可能制成是违反了热
力学第二定律，故A错误；
B．气体吸收热量的同时可以对外做功，温度可能升高，可能不变，也可能降低，故B错误；
C．压缩气体体积越小越困难是因为气体体积越小，容器内外的压强差越大的原因，与气体分子间斥力无
关，故C错误；
D．从单一热源吸收热量在引起其他变化时可全部用来对外做功，例如绝热膨胀，故D正确。
故选D。
4．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热沸腾，又加热一段时间后，橡胶塞被推
出。下列说法正确的是（ ）
A．水沸腾前加热过程中试管内每个气体分子的速率都变大
B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加
C．水被加热的过程中，其内能是通过吸热的方式改变的
D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，可以实现将吸收的热量全部转化为橡胶塞的机械能而不引起其他变化
【答案】C
【详解】A．水沸腾前加热过程中,温度升高,不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大。
故A错误；
B．水蒸气推出橡胶塞，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气内能减小，故B错误；
C．水被火焰加热的过程中，其内能是通过热传递的方式改变的，故C正确；
D．不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故D错误。
故选C。
5．如图所示，A、B两个大容器中装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D作为活塞，当左边容器的温度为 ，右边容器的温度为 时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡，两个
容器的温度都升高 时，下列判断正确的是（ ）
A．水银滴将不移动
B．水银滴将向右移动
C．水银滴将向左移动
D．水银滴将向哪个方向移动无法判断
【答案】B
【详解】假定先让两个容器的体积不变，即V，V 不变，A、B中所装气体温度分别为263K和283K，当
1 2
温度升高 时，容器A的压强由p 增至 ，则
1
容器B的压强由p 增至 ，则
2
由查理定律得
，
所以
即水银柱应向右移动。故ACD错误，B正确。
故选B。
6．医疗用氧气钢瓶内容积为 、气体压强为 。若钢瓶内气体可视为理想气体且气体从钢瓶排
出时温度的降低可以忽略，则在 的环境下，将钢瓶内的氧气以每分钟 的流量供给病患使用，最
多可提供给病患使用的时间约为下列何者？（取 为 ）（ ）
A．1.7分钟 B．68分钟 C．127分钟 D．255分钟 E．510分钟
【答案】D
【详解】发生等温变化，根据玻意耳定律可得
pV=pV
1 1 2 2
可得
可提供给病患使用的时间约为
故选D。7．如图所示，一定质量的理想气体沿着直线路径从A状态变化到B状态，已知气体在A状态时的内能为
，查阅资料知：理想气体的内能与热力学温度成正比。下列说法正确的是（ ）
A．气体在A、B状态时的温度不同
B．A到B过程中，外界对气体做正功
C．A到B过程中，气体从外界吸收的热量为
D．A到B过程中，气体的最大内能为
【答案】C
【详解】A．由理想气体状态方程得
代入数据得
所以气体在 状态时的温度相同，故A错误；
B． 到 过程中，气体体积增大，气体对外界做正功，外界对气体做负功，故B错误；
C．气体对外界做功的绝对值
由热力学第一定律得
解得
所以气体从外界吸收热量，故C正确。
D．根据数学知识，图像的方程为
又因为联立两式得
由一元二次函数知识知，当 ，又因为理想气体的内能与热力学温度成正比，有
代入数据得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15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）
8．下列关于液体表面现象的说法中正确的是（ ）
A．把缝衣针小心地放在水面上，缝衣针可以把水面压弯而不沉没，这是因为缝衣针受到的重力太小，
又受到水的浮力的作用
B．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，这是因为液体表面分子间有相互吸引力
D．玻璃管的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，这是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要
收缩到最小
【答案】CD
【详解】A．把缝衣针小心地放在水面上，缝衣针可以把水面压弯而不沉没，这是因为液体表面张力的作
用使得液面形成一层膜，缝衣针受到膜的支持力作用，与缝衣针的重力平衡，故A错误；
B．液体表面张力的方向始终与液面相切，与分界线垂直，故B错误。
C．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，这是因为液体表面分子间有相互吸引力，故C
正确；
D．玻璃管的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，这是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收
缩到最小，故D正确。
故选CD。
9．如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的I、II、III三部分，左侧活塞上带有
阀门K，开始时阀门K关闭，I、III内理想气体的压强相等，II内为真空。 时刻打开阀门K，经过一段时
间稳定后， 时刻取消右侧活塞的固定状态，在 时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是（ ）A．阀门K打开后，气体自I向II的扩散遵循热力学第二定律
B． 时刻I中气体的压强是 时刻的
C．I中气体在 时刻后的温度高于 时刻前的温度
D． 时间内III中气体的内能不变
【答案】ABC
【详解】A．阀门K打开后，气体自I向II的真空中的扩散是不可逆的，遵循热力学第二定律，A正确；
B．气体自I向II的真空中扩散时不做功，总内能不变，温度不变，体积变为原来的2倍，由理想气体状态
方程
可知， 时刻I中气体的压强是 时刻 ，B正确；
CD． 时间内III气体通过活塞对I、II中的气体做功，III中气体的内能减小，I、II中气体的内能增加，
温度升高，C正确，D错误。
故选ABC。
10．有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡M内封有一定质量的气体，与M相连的N管插
在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由N管上的刻度直接
读出。设N管的体积与玻璃泡M的体积相比可忽略。在1标准大气压下对N管进行温度标刻（1标准大气
压相当于76cmHg）。已知当温度 ℃时，管内外水银面的高度差为 cm，此高度即为27℃的刻
线。不考虑水银槽内液面的变化。下列说法正确的是（ ）
A．N管上所标刻度是不均匀的
B． ℃的刻线在 cm处
C．若考虑到N管的体积，则测量值示数为 ℃时，实际温度高于7℃
D．若实际压强变为75cmHg，仍然用该测温装置读数，则当示数为 ℃时，实际温度为 ℃
【答案】BD
【详解】A．气体的状态参量 ， ，；气体发生等容变化，由查理定律可得
即
解得
则
气体发生等容变化，由查理定律得
即
解得水银柱高度随温度的变化关系为
x与t是线性关系，所以刻度均匀，故A错误；
B．根据气体的状态参量 ；气体发生等容变化，由查理定律可得
即
解得
则
故B正确；
C．若考虑到N管的体积，可知M管内气体的变化不是等容变化，根据
可知气体压强减小，液面上升，根据分析可知测量值偏小，故
根据
可知可知由于液体产生的压强的影响， 偏小，则测得的温度偏小，实际温度低于7℃，故C错误；
D．设温度计显示温度是 时，对应的刻度值为 ，则
由
得
在大气压强变为75cmHg时设 这个刻度值对应的温度为 ，则
，
由
得
所以，当大气压强变为75cmHg时，用这个温度计测得某物体的温度是 时，这个物体的实际温度是
，故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题，共57分）
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知将1mL纯油酸配制成2500mL酒精油酸溶液供
实验室时使用，用注射器将油酸酒精溶液滴入量筒中，每滴115滴溶液，溶液的体积增加1mL。在浅盘中
的水面上均匀撒上痱子粉，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为1cm
的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示）。1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为
（保留2位有效数字），由实验数据测得的油酸分子直径约为 m（保留1位有效数字）。
【答案】
【详解】[1]由题意可知一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积[2]由图可知面积超过正方形一半的正方形的个数为70个，则油酸膜的面积约为
所以油酸分子的直径
12．（10分）某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注
射器活塞移动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动
活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。
(1)为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是_________（填字母）。
A．要尽可能保持环境温度不变
B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D．实验过程中应缓慢地推动活塞
(2)分别在环境温度为 时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中，
气体压强p随体积V变化规律的是_________（填字母）。
A． B．
C． D．
(3)该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为m，再将其装入注射器内，重复上述实
验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图乙所示的 图
像，则石子密度为 。（用题及图中相关物理量的字母符号表示）【答案】(1)ABD
(2)C
(3)
【详解】（1）A．要尽可能保持环境温度不变，以保证封闭气体的温度不变，可以减小实验误差。故A正
确；
B．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，可以保证封闭气体的体积不变，从而减小实验误差。
故B正确；
C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，会使封闭气体的温度发生变化，不利于减小实验误差。
故C错误；
D．实验过程中应缓慢地推动活塞，可以保证气体温度最大限度保持不变，减小实验误差。故D正确。
故选ABD。
（2）AB．根据
可得
可知p-V图像为双曲线的一支，做出的图线不直观。故AB错误；
CD．同理，可得
可知 图像为正比关系，图线为过原点的一条倾斜直线，图线的斜率与热力学温度成正比，当T<T 时，
1 2
表示T 的图线斜率较小。能直观地反映实验过程中气体压强p随体积V变化规律。故C正确；D错误。
1
故选C。
（3）依题意，可得
整理，可得
结合乙图，可得石子密度为
四、解答题（本大题共3小题，共41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
最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．(10分)某同学从网上订购了一款压力锅，如图为该锅的结构简图。在某次试用过程中，该同学先盖好
密封锅盖，并将限压阀套在排气孔上，加热前锅内气体温度t=27℃，气体压强与外界大气压强均为
0
p=1.0×105Pa。当锅内气体被加热至t=127℃时，压力阀恰好被顶起进行泄压。已知出气孔的横截面积
0 1
S=3×10-5m2，重力加速度g=10m/s2，热力学温度与摄氏温度的换算关系近似为T=(t+273）K，不计压力阀和
排气孔外壁的摩擦，锅内气体可视为理想气体。
(1)求限压阀的质量m。
(2)若限压阀被顶起时立即停止加热，并直接取走限压阀进行快速放气。请判断在放气过程中，锅内气体的
温度会如何变化？并简要说明理由。
【答案】(1)0.1kg
(2)温度降低，理由见解析
【详解】（1）选锅内气体为研究对象，初状态
末状态对限压阀受力分析可得
又由查理定律得
其中
解得
（2）若限压阀被顶起时立即停止加热，并直接取走限压阀进行快速放气。在放气过程中，锅内气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低。
14.（14分）如图所示，密封良好的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，其顶部固定且导热良好，其他部
分绝热。质量为0.5kg的绝热活塞将理想气体分为A和B两部分，活塞横截面积为0.01 ，厚度不计，能
无摩擦地滑动，活塞上表面和容器顶部与轻弹簧连接。初始时容器内两部分气体的温度相同，气柱的高度
均为0.5 ，气体A的压强为 ，弹簧处于原长状态。加热气体B一段时间（加热装置未画出且体
积可忽略），活塞缓慢上升0.1 后，系统再次平衡，此时气体B的温度为原来的1.6倍。重力加速度g
，试求：
(1)再次平衡时容器气体A的压强p '；
A
(2)弹簧的劲度系数k。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体A等温变化，则有
解得
（2）初始状态，对活塞受力分析，可得
对气体B，由理想气体状态方程得
解得
末状态，对活塞受力分析，可得
联立，解得15．(17分)如图1，长 的圆柱形玻璃管一端封闭、另一端开口，将玻璃管开口向下竖直倒置于水银
槽液面下方 处，管内液面恰好与管口齐平。若用外力将玻璃管向上缓慢提起，由于被封气体压强
大于所处位置液体压强，气体会以气泡的形式不断外泄，当玻璃管上升h时保持玻璃管不动，管内液面仍
与管口齐平。设大气压强 ，水银槽内温度始终不变。
（1）求初始和最终状态下玻璃管内气体质量之比；
（2）如图2，若用外力将玻璃管再次缓慢按压到原位置并保持不动，求此时玻璃管内气体压强。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）提起前
提起后
以提起前管内气体为研究对象，体积为 ，压强为 ，提起后压强为 ，若管内剩余气体与逸出气体在
压强 下的体积记为 ，有
气体质量之比等于同温同压下的体积之比，提起前后管内气体质量之比
解得
（2）设玻璃管的横截面积为 ，按压前玻璃管内气体体积
按压回原位之后玻璃管内气体体积
气体压强
根据玻意耳定律，有即
解得
所以
