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第 15 章 热学
第 1 节 分子动理论 内能 固体和液体
分子动理论 内能T 固体和液体性质的理解T
2~5、9 ◆ 1、6、7、8
五年高考
1.★[2020江苏,13A(1)](多选)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,
它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有 ( )
A.没有固定的熔点
B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同
D.分子在空间上周期性排列
答案 AC
2.★★(2023北京,1,3分)夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相
比,夜间轮胎内的气体( )
A.分子的平均动能更小
B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
答案 A
3.★★(2022江苏,6,4分)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,
下列说法中正确的是 ( )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
答案 D
4.★★[2021重庆,15(1),4分]图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分
子之间的距离变化的规律,r为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,
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③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是(
)
A.①③② B.②④③
C.④①③ D.①④③
答案 D北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
三年模拟
5.★★(2025届浙江杭州浙南联盟月考)浙江大学某课题组制备出了一种超轻的固态气
凝胶,它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录。设气凝胶的密度为ρ,摩尔质量为
M,阿伏加德罗常数为N,则 ( )
A
A.a千克气凝胶所含分子数n=a·N
A
M
B.气凝胶的摩尔体积V =
mol
6ρ
M N
C.每个气凝胶分子的体积V= A
0
ρ
D.每个气凝胶分子的直径D=√ 6M
3
πN ρ
A
答案 D
6.★★(2025届湖北武汉江汉摸底考)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
7.★★(2025届江苏南通调研)在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示,甲图对应
的温度为T,乙图对应的温度为T,则 ( )
1 2
A.T>T
1 2
B.甲、乙两图中的分子都在做无规则热运动
C.甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
D.乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
答案 B北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
8.★★★(2024届江苏南京秦淮中学月考)关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的
是 ( )
A.图(1)中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用
B.图(2)中石英晶体像玻璃一样,没有确定的熔点
C.图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃
D.图(4)中组成晶体的微粒形成很规则的几何空间点阵,在所有的物理性质上均表现为
各向同性
答案 A
9.(模块融合)(2025届北京顺义一中月考)如图甲所示,A、B为某种双原子分子中的两
个原子,以A原子所在位置为原点,沿两原子连线建立x轴。如果选取两个原子相距无
穷远时的势能为0,则两个原子之间的势能E与它们之间的距离r的E-r关系图线如图
p p
乙所示。
(1)说明E-r关系图线的切线斜率的绝对值及正负描述的物理意义。
p
(2)由图乙可知,当两原子间距离为r时,势能最小,假设原子A固定不动,原子B在r附
0 0
近的振动近似看作简谐运动,其振动的范围为r-b≤r≤r+b,其中b远小于r。已知在
0 0 0
k
r附近E随r变化的规律可近似写作E=E + (r-r)2,式中E 和k均为常量且已知。计
0 p p p0 0 p0
2
算原子B在其振动范围内振动过程的最大动能(用k和b表示)。
(3)为了进一步理解温度变化对物体体积的影响,将分子热运动的平均动能简化成B原
子在振动过程中的最大动能。请结合温度是分子热运动的平均动能的标志,即T=aE (a
k
为物理常量,E 为分子热运动的平动动能),依据结果分析温度对物体体积的影响。
k
1
答案 (1)见解析 (2) kb2 (3)见解析
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解析 (1)E-r关系图线的切线斜率的绝对值表示分子力的大小,斜率为正表示分子力
p
表现为引力,斜率为负表示分子力表现为斥力。
(2)由题意可知,原子B处于r=r处时,系统的动能为最大值,设为E ,系统的势能为最
1 0 k1
小值,设为E ,则有
p1
k
E =E + (r-r)2=E
p1 p0 1 0 p0
2
原子B处于r=r-b处时,系统的动能为0,系统的势能为最大值,设为E ,则有
2 0 p2
k 1
E =E + (r-r)2=E + kb2
p2 p0 2 0 p0
2 2
根据能量守恒定律可得E +E =E +0
p1 k1 p2
1
解得E = kb2。
k1
2
(3)温度是分子热运动的平均动能的标志,即有T=aE ,由于可以将分子热运动的平均动
k
1
能简化成B原子在振动过程中的最大动能,则有T= akb2。a、k均为常量,当温度升高
2
时b增大,在宏观上表现为物体的体积增大;当温度降低时b减小,在宏观上表现为物体
的体积减小。北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
第 2 节 气体的性质
考法领航·教考衔接 回归教材 试题溯源
(2024海南,7,3分)如图为用铝制易拉罐制作的温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长
度不计),吸管与罐连接处密封良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐的容积为 330
cm3,薄吸管横截面积为0.5 cm2,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐
口10 cm,不考虑大气压的变化,下列说法正确的是 ( )
A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏
B.该装置所测温度不高于31.5 ℃
C.该装置所测温度不低于23.5 ℃
D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大
答案 B
考法点睛 找出温度与油柱到罐口距离的函数关系即可判断刻度是否均匀。
五年高考
1.★★(2023江苏,3,4分)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
答案 B
2.★★★(2023辽宁,5,4分)“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p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
答案 B
3.★★(2024江西,13,10分)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气
体经ABCDA完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程。已知T=1
1
200 K,T=300 K,气体在状态A的压强p=8.0×105 Pa,体积V=1.0 m3,气体在状态C的
2 A 1
压强p=1.0×105 Pa。求:
C
(1)气体在状态D的压强p;
D
(2)气体在状态B的体积V。
2
答案 (1)2.0×105 Pa (2)2.0 m3北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
三年模拟
4.★★(2025届云南调研)云南某地昼夜温差较大,若放置在室外的充气船内气体压强不
变,夜间充气船内的气体与白天相比 ( )
A.内能更小
B.体积更大
C.分子的密集程度更小
D.分子热运动的平均速率更大
答案 A
5.★★★(2025届东北三省精准教学联考)如图所示,光滑的绝热汽缸内有一质量为m的
绝热活塞,活塞下方封闭一定质量的理想气体,初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸
内气体缓慢加热至某一状态B,停止加热前,活塞已经与卡口接触。下列图像能反映封闭
气体状态变化的是 ( )
A.甲和丙 B.甲和丁
C.乙和丙 D.乙和丁
答案 D
6.★★★(2025届江苏南通崇川调研)物质的量为n的理想气体,其压强p随热力学温度
T变化的过程如图所示,a、b、c为过程中的三个状态,各状态的压强和温度如图所示,
已知状态a时气体的体积为V,ba的延长线通过坐标原点O,气体从状态a到状态b吸收
0
了热量Q,阿伏加德罗常数为N。求:
A
(1)状态b时气体的温度T;
b北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
(2)状态c时,气体分子间的平均距离d。
答案 (1)2T 0 (2)√ 3 3V 0
2nN
A
7.★★★(2025届甘肃白银联考)某种“系留气球”如图甲所示,图乙是气球的简化模型
图。主、副气囊通过不漏气、无摩擦的活塞分隔开,主气囊内封闭有一定质量的理想气
体(密度较小),副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定,左端与活塞连接。当气球在地面
达到平衡时,活塞与左挡板刚好接触,弹簧处于原长。在气球升空的过程中,大气压强逐
渐减小,弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时,活塞刚好与右挡板接触,理想气体
1
的体积变为初始时的1.6倍,此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的 。已知地面
8
大气压强p=1×105 Pa,热力学温度T=300 K,弹簧始终处于弹性限度内,活塞厚度忽略
0 0
不计。假设气球升空过程中理想气体温度不变。
(1)求目标高度处的大气压强p;
(2)气球在目标高度处长时间驻留,气球内外温度相同,弹簧压缩量为左、右挡板间距离
1
的 ,已知该处大气压强不变,求气球驻留处的大气热力学温度T(结果保留三位有效数
2
2
字)。
答案 (1)5×104 Pa (2)219 K北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
微专题 31 玻璃管-液柱模型
1.★★★(2020上海,12,4分)如图,一玻璃管上端开口下端封闭,上管内径小于下管内
径,管内用水银封住一定质量的气体,在大气压强不变的情况下,气体温度缓慢升高,水
银全部进入上管且未溢出,此过程中气体压强p随体积V的变化关系可能是( )
答案 C
2.★★★(2024届辽宁沈阳三模)两端封闭、粗细均匀的玻璃管内,一段水银柱将内部的
理想气体分隔成A、B两段,当玻璃管竖直静止时,A、B两段的长度相等,如图甲所示;仅
将玻璃管旋转180°,再次平衡时,A、B两段的长度之比为1∶2,如图乙所示。忽略温度
的变化,下列说法正确的是 ( )
5
A.图甲中A、B两段气体的压强的比值为
7
7
B.图甲中A、B两段气体的压强的比值为
10
10
C.图乙中A、B两段气体的压强的比值为
7
7
D.图乙中A、B两段气体的压强的比值为
4
答案 B
3.★★★(2024届重庆巴蜀中学期末)如图所示,粗细均匀、导热性良好的L形玻璃管固
定在竖直面内,竖直部分AB的长度为50 cm,上端封闭,管内用水银柱封闭一段长度为
25 cm的理想气体,水平部分BC右端开口,长度为25 cm,L形玻璃管内的水银柱总长度北京曲一线图书策划有限公司 高考项目部
为30 cm。已知大气压强为75 cmHg,环境温度为300 K,不计管径对水银柱分布的影响。
现将细玻璃管在竖直面内沿逆时针方向绕B点缓慢转动180°,则 ( )
A.当水银柱刚好全部进入AB时,玻璃管转过的角度小于30°
B.当水银柱刚好全部进入AB时,玻璃管转过的角度等于30°
C.若转过180°时使AB段中气体温度升高到540 K,则其长度与初始状态的长度相同
D.若转过180°时使AB段中气体温度升高到600 K,则其长度与初始状态的长度相同
答案 D
4.★★★(2024届福建三明三模)如图1所示,一内壁光滑的细薄玻璃管放在倾角为θ
的粗糙斜面上,当总质量为m的玻璃管与管内水银从静止开始一起沿斜面加速下滑时,
管内空气柱的长度为L。已知玻璃管的横截面积为S,管外壁与斜面间的动摩擦因数为
1
μ,管内水银质量为m,大气压强为p,重力加速度为g,不计封闭气体的重力,忽略气体
0 0
温度的变化,求:
(1)玻璃管与水银沿斜面下滑的加速度的大小a;
(2)如图2所示,若将玻璃管竖直静止放置,此时被封闭的空气柱的长度L。
2
答案 (1)g sin θ-μg cos θ
(2)(p S+μm gcosθ)L
0 0 1
p S+m g
0 0
