北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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专题十五 热学
【5 年高考】
考点一 分子动理论
1.[2017海南单科,15(1),4分](多选)关于布朗运动,下列说法正确的是( )
A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动
B.液体温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈
C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动
D.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动
E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的
答案 ABE
2.[2018课标Ⅱ,33(1),5分](多选)对于实际的气体,下列说法正确的是( )
A.气体的内能包括气体分子的重力势能
B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能
C.气体的内能包括气体整体运动的动能
D.气体的体积变化时,其内能可能不变
E.气体的内能包括气体分子热运动的动能
答案 BDE
3.[2021重庆新高考适应卷,15(1)]以下现象中,主要是由分子热运动引起的是 ( )
A.菜籽油滴入水中后会漂浮在水面
B.含有泥沙的浑水经过一段时间会变清
C.密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动
D.荷叶上水珠呈球形
答案 C
4.[2017课标Ⅰ,33(1),5分](多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分
子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 ( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
答案 ABC
5.[2020课标Ⅰ,33(1),5分]分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r 时,F=0。分子间势能由r决定,规定两分
1
子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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小到r 的过程中,势能 (填“减小”“不变”或“增大”);在间距由r 减小到r 的过程中,势能 (填
2 2 1
“减小”“不变”或“增大”);在间距等于r 处,势能 (填“大于”“等于”或“小于”)零。
1
答案 减小 减小 小于
考点二 固体、液体、气体
1.(2017上海单科,16,4分)如图,汽缸固定于水平面,用截面积为20 cm2的活塞封闭一定量的气体,活塞与缸壁间摩擦不
计。当大气压强为1.0×105 Pa、气体温度为87 ℃时,活塞在大小为40 N、方向向左的力F作用下保持静止,气体压强
为 Pa。若保持活塞不动,将气体温度降至27 ℃,则F变为 N。
答案 1.2×105 0
2.(2019课标Ⅱ,33,15分)(1)(5分)如p-V图所示,1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态,对应的
温度分别是T、T、T。用N、N、N 分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均
1 2 3 1 2 3
次数,则N N,T T,N N。(填“大于”“小于”或“等于”)
1 2 1 3 2 3
(2)(10分)如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑。整
个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p
0
和V,氢气的体积为2V,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活
0 0
塞没有到达两汽缸的连接处,求
(ⅰ)抽气前氢气的压强;
(ⅱ)抽气后氢气的压强和体积。
答案 (1)大于 等于 大于
1
(2)(ⅰ) (p+p)
2 0
1 1 4(p +p)V
0 0
(ⅱ) p+ p
2 0 4 2p +p
0
3.(2018课标Ⅰ,33,15分)(1)(5分)如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e。对此
气体,下列说法正确的是 (选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0
分)。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
(2)(10分)如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通
过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p。现将K
0
V V
打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为 时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 。不
8 6
计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。
15p S
答案 (1)BDE (2) 0
26g
4.[2020课标Ⅱ,33(2),10分]潜水钟是一种水下救生设备,它是一个底部开口、上部封闭的容器,外形与钟相似。潜水钟
在水下时其内部上方空间里存有空气,以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便,将潜水钟简化为截面积为S、高度
为h、开口向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下,如图所示。已知水的密度为ρ,
重力加速度大小为g,大气压强为p,H≫h,忽略温度的变化和水密度随深度的变化。
0
(ⅰ)求进入圆筒内水的高度l;
(ⅱ)保持H不变,压入空气使筒内的水全部排出,求压入的空气在其压强为p 时的体积。
0
ρgH ρgSHℎ
答案 (ⅰ) p +ρgH h (ⅱ) p
0 0
5.[2020课标Ⅲ,33(2),10分]如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18 cm的U形管,左管上端封闭,右管上端
开口。右管中有高h=4 cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离l=12 cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为
0
T=283 K,大气压强p=76 cmHg。
1 0
(ⅰ)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度
为多少?
(ⅱ)再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度为多少?北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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答案 (ⅰ)12.9 cm (ⅱ)363 K
6.[2020课标Ⅰ,33(2),10分]甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为
1
p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为 p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体
2
温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(ⅰ)两罐中气体的压强;
(ⅱ)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
2 2
答案 (ⅰ) p (ⅱ)
3 3
7.[2019海南单科,15(2),8分]如图,一封闭的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,一重量不可忽略的光滑活塞将容器内的
理想气体分为A、B两部分,A体积为V =4.0×10-3 m3,压强为p =47 cmHg;B体积为V =6.0×10-3 m3,压强为p =52
A A B B
cmHg。现将容器缓慢转至水平,气体温度保持不变,求此时A、B两部分气体的体积。
答案 3.76×10-3 m3 6.24×10-3 m3
8.[2019课标Ⅰ,33(2),10分]热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压
入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热
等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到
炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106
Pa;室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
(ⅰ)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;
(ⅱ)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。
答案 (ⅰ)3.2×107 Pa (ⅱ)1.6×108 Pa
9.(2021河北新高考适应卷,15,9分)“天问1号”的发射开启了我国探测火星的征程。设想将图中所示的粗细均匀、
导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“U”形管带往火星表面。“U”形管分别在地球和火星表面某时某地
竖直放置时的相关参数如表所示。
地球 火星
重力加速度 g 0.38g
环境温度 T =300 K T =280 K
地 火
大气压强 p =76.0 cmHg p
地 火
封闭气柱长度 l =19.0 cm l =56.0 cm
地 火
水银柱高度差 h =73.0 cm h
地 火
求:(结果保留2位有效数字)北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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(1)火星表面高1 m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。已知ρ =13.6×103 kg/m3, ρ
水银 水
=1.0×103 kg/m3 ;
(2)火星表面的大气压强p 。
火
答案 (1)5.2 m (2)0.57 cmHg
10.(2021湖北新高考适应卷,14,9分)水银气压计上有细且均匀的玻璃管,玻璃管外标识有压强刻度(1 mm刻度对应压强
值为1 mmHg)。测量时气压计竖直放置,管内水银柱液面对应刻度即为所测环境大气压强。气压计底部有水银槽,槽
内水银体积远大于管内水银柱体积。若气压计不慎混入气体,压强测量值将与实际环境大气压强值不符。如图所示,
混入的气体被水银密封在玻璃管顶端。当玻璃管竖直放置时,气柱长度为l=100 mm。如果将玻璃管倾斜,水银柱液面
1
降低的高度为h=20 mm,气柱长度为l=50 mm,倾斜过程中水银槽液面高度变化忽略不计。整个过程中温度保持恒定,
2
气体可近似为理想气体。
(1)已知环境大气压强为p=760 mmHg,求此时竖直放置气压计的压强测量值p(以mmHg为单位);
0 1
(2)此后由于环境大气压强变化,竖直放置气压计的压强测量值为p=730 mmHg,求此时气柱长度l 和环境大气压
2 3
强p(以mmHg为单位,保留3位有效数字)。
3
答案 (1)740 mmHg (2)110 mm 748 mmHg
11.(2021辽宁新高考适应卷,14,12分)某民航客机在一万米左右高空飞行时,需利用空气压缩机来保持机舱内外气体压
强之比为4∶1。机舱内有一导热汽缸,活塞质量m=2 kg、横截面积S=10 cm2,活塞与汽缸壁之间密封良好且无摩擦。客
机在地面静止时,汽缸如图(a)所示竖直放置,平衡时活塞与缸底相距l=8 cm;客机在高度h处匀速飞行时,汽缸如图(b)所
1
示水平放置,平衡时活塞与缸底相距l=10 cm。汽缸内气体可视为理想气体,机舱内温度可认为不变。已知大气压强随
2
高度的变化规律如图(c)所示,地面大气压强p=1.0×105 Pa,地面重力加速度g=10 m/s2。
0
(1)判断汽缸内气体由图(a)状态到图(b)状态的过程是吸热还是放热,并说明原因;
(2)求高度h处的大气压强,并根据图(c)估测出此时客机的飞行高度。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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图(c)
答案 (1)吸热 原因见解析 (2)0.96×105 Pa 0.3×103 m
考点三 热力学定律和能量守恒
1.[2020课标Ⅲ,33(1),5分](多选)如图,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无
摩擦。现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中( )
A.气体体积逐渐减小,内能增加
B.气体压强逐渐增大,内能不变
C.气体压强逐渐增大,放出热量
D.外界对气体做功,气体内能不变
E.外界对气体做功,气体吸收热量
答案 BCD
2.(2020山东,6,3分)一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如
图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V,2p)、b(2V,p)、c(3V,2p)。以下判断正确的是 ( )
0 0 0 0 0 0
A.气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功
B.气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
C.在c→a过程中,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D.气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量
答案 C
3.[2019海南单科,15(1),4分](多选)一定量的理想气体从状态M出发,经状态N、P、Q回到状态M,完成一个循环。从
M到N、从P到Q是等温过程;从N到P、从Q到M是等容过程;其体积-温度图像(V-T图)如图所示。下列说法正确的
是 ( )
A.从M到N是吸热过程
B.从N到P是吸热过程
C.从P到Q气体对外界做功
D.从Q到M气体对外界做功
E.从Q到M气体的内能减少北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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答案 BCE
4.[2018海南单科,15(1),4分](多选)如图,一定量的理想气体,由状态a等压变化到状态b,再从b等容变化到状态c。a、c
两状态温度相等。下列说法正确的是 ( )
A.从状态b到状态c的过程中气体吸热
B.气体在状态a的内能等于在状态c的内能
C.气体在状态b的温度小于在状态a的温度
D.从状态a到状态b的过程中气体对外做正功
答案 BD
5.[2018课标Ⅲ,33(1),5分](多选)如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示。
在此过程中 ( )
A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加
C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热
E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功
答案 BCD
6.[2020课标Ⅱ,33(1),5分]下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有 ,不违背热力学第一定律、
但违背热力学第二定律的有 。(填正确答案标号)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
答案 B C
7.[2019课标Ⅰ,33(1),5分]某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体。初始时容
器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空
气的温度 (填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度 (填“大于”“小于”或
“等于”)外界空气的密度。
答案 低于 大于
8.[2021重庆新高考适应卷,15(2)]如图所示,密闭导热容器A、B的体积均为V,A、B浸在盛水容器中,达到热平衡后,A
0
中压强为p,温度为T,B内为真空,将A中的气体视为理想气体。打开活栓C,A中部分气体进入B。
0 0
①若再次达到平衡时,水温未发生变化,求此时气体的压强;
②若密闭气体的内能与温度的关系为ΔU=k(T-T)(k为大于0的已知常量,T、T 分别为气体始末状态的温度),在
2 1 1 2
①所述状态的基础上,将水温升至1.2T,重新达到平衡时,求气体的压强及所吸收的热量。
0北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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p
答案 ① 0 ②0.6p 0.2kT
2 0 0
[教师专用题组]
【5 年高考】
考点一 分子动理论
1.[2019江苏单科13A(1)]在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体 。
A.分子的无规则运动停息下来
B.每个分子的速度大小均相等
C.分子的平均动能保持不变
D.分子的密集程度保持不变
答案 CD
解析 本题考查了分子动理论与学生对分子动理论基本内容的理解能力,体现了运动与相
互作用观念的素养要素。
由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,选项A错误;在无外界影
响下,静置的理想气体温度不变,因此分子的平均动能不变,但每个分子的速度大小无法确定,
选项B错误,C正确;因静置足够长时间,分子无规则运动在各个位置的概率相等,故分子的
密集程度保持不变,选项D正确。
易错警示 温度不变则分子平均动能不变,分子平均速率保持不变,但每个分子的运动情况无法确定。
2.(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 ( )
A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈
B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止
C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈
D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大
答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热
运动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成
冰后,分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子
的运动速率都会增大,D项错误。
易错点拨 分子热运动与物体运动、物态变化的关系北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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水流速度大,只是说明水流整体运动的动能大,是宏观运动的表现,而分子热运动是指物体内部的分子微观层面的
运动,两者没有必然联系;水凝结成冰的过程,温度保持不变,分子热运动的平均动能不变,这一过程中物体放出热量,内能
减少。
3.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互
作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示
球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。
某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增
加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。
据此材料,以下叙述正确的是( )
A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物
B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力
C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
答案 C PM10的直径小于或等于10×10-6 m=1.0×10-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力
平衡,B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度
随高度的增加而增大,D错误。
失分警示 本题易错选D而失分,题目中明确提出“近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,
大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小”,并没有明确PM2.5的浓度随高度的变化情况。
4.[2015课标Ⅱ,33(1),5分,0.425](多选)关于扩散现象,下列说法正确的是 。
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案 ACD 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越
激烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气
体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化
学变化,B错误。
解题关键 扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。固体、
液体和气体中都能发生扩散现象。扩散现象的快慢与温度有关。
5.[2015山东理综,37(1)]墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是 ( )
A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动
C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速
D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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答案 BC 墨汁与水混合均匀的过程,是水分子和碳粒做无规则运动的过程,这种运动与重
力无关,也不是化学反应引起的。微粒越小、温度越高,无规则运动越剧烈,可见,B、C正确,
A、D均错。
6.(2019北京理综,15,6分)下列说法正确的是 ( )
A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变
答案 A 本题为热学中的基本概念的辨析问题,主要考查考生对物理观念的理解能力,体
现了能量观念、模型建构等核心素养。
温度是分子平均动能的标志,故A项正确;内能是所有分子的分子动能与分子势能的总
和,B错误;气体压强与气体分子的平均动能和分子密集程度有关,故C错误;气体温度降低,
则气体分子的平均动能减小,故D错误。
试题评析 物理观念是物理学科重要的核心素养之一,体现着人们对客观事实的基本认识。这些认识往往以基本
的物理概念呈现,是否牢固掌握这些概念,体现着对物理认识水平的高低,所以用辨析题目考查这些概念是高考中的常
见形式。
7.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论,下列说法正确的是 ( )
A.气体扩散的快慢与温度无关
B.布朗运动是液体分子的无规则运动
C.分子间同时存在着引力和斥力
D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大
答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子运动
越剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子
的运动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故
C对、D错。
易错点拨 分子力与分子间距离的关系
分子间同时存在引力与斥力,两力的大小均与分子间距有关,分子力是指这两个力的合力,下图为斥力f 、引力f
斥 引
及分子力f 随分子间距离r的变化关系图线。
分
8.[2016课标Ⅲ,33(1),5分](多选)关于气体的内能,下列说法正确的是( )北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同
B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大
C.气体被压缩时,内能可能不变
D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加
答案 CDE 由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关,再者即使是理想
气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的
内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;
对于一定量的某种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能
pV
的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 =C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。
T
考查点 内能、热力学第一定律
温馨提示 ①物体的内能与物体的机械运动无关。
②一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关。而一定量的理想气体的内能只与温度有关。
9.[2017江苏单科,12A(2)(3)](2)图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒
位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同, (选填“甲”或
“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同, (选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。
(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子
可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效
数字)
答案 (2)甲 乙 (3)见解析
解析 (2)相同温度的条件下,炭粒较大的其布朗运动的激烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时
刻所在位置连线的距离就较短,故甲图中炭粒的颗粒较大;炭粒大小相同时,温度越高,分子
的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈。
4
(3)摩尔体积V= πr3N [或V=(2r)3N ]
3 A A
M 3M M
由密度ρ= ,解得ρ= (或ρ= )
V 4πr3N 8r3N
A A
代入数据得ρ=1×103 kg/m3(或ρ=5×102 kg/m3,5×102~1×103 kg/m3都算对)
友情提醒 物体的体积与分子体积的关系
对于固体和液体,可以忽略分子间的空隙,其体积=单个分子的体积×分子的个数。对于气体,上述结论不成立,因为
气体分子的间隙较大,不能忽略。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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10.[2015海南单科,15(1),4分]已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为
N ,地面大气压强为p,重力加速度大小为g。由此可估算得,地球大气层空气分子总数为 ,空气分子之间的平
A 0
均距离为 。
答案
4π p
0
N
A
R2 √
3
Mgℎ
Mg p N
0 A
解析 可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的,即mg=p S=p ×4πR2,故大气层
0 0
4π p R2 m 4π p N R2
的空气总质量m= 0 ,空气分子总数N= N = 0 A 。由于h≪R,则大气层的总体
g M A Mg
积V=4πR2h,每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体,则有Na3=V,可得分子间的平均
距离a=
√
3
Mgℎ
。
p N
0 A
考点二 固体、液体、气体
1.(2016江苏单科,12A,12分)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高
压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为 。
A.压强变小 B.压强不变
C.一直是饱和汽 D.变为未饱和汽
答案 AC 高压锅在密封状态下,因为冷却过程是缓慢进行的,所以水和水蒸气保持动态
平衡,即水蒸气一直是饱和汽,故C对D错。饱和汽压随温度的降低是减小的,故A对B错。
2.[2015课标Ⅰ,33(1),5分]下列说法正确的是 ( )
A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体
B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变
答案 BCD 晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异性,B正确;同种元素由于
空间的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间
可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发生改变,内能也会改变,E错误。
3.[2014课标Ⅱ,33(1),5分]下列说法正确的是 ( )
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
答案 BCE 水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项错。正是表面张力使空中雨滴呈球形,则B
项正确。液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性质,C项正确。高原地区大气压较低,对应的水的
沸点较低,D项错误。因为纱布中的水蒸发吸热,则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低,E项正确。
4.[2012山东理综,36,8分](1)以下说法正确的是 。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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a.水的饱和汽压随温度的升高而增大
b.扩散现象表明,分子在永不停息地运动
c.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小
d.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小
答案 (1)ab
解析 (1)当分子间的距离增大时,分子间引力和斥力都减小,c错误;一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升
高,气体分子的平均动能增大,d错误。
5.(2014大纲全国,16,6分)(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是 ( )
A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈
B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈
C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小
D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小
答案 BD 对一定量的稀薄气体,压强变大,温度不一定升高,因此分子热运动不一定变得剧烈,A项错误;在保持压强
不变时,如果气体体积变大则温度升高,分子热运动变得剧烈,选项B正确;在压强变大或变小时气体的体积可能变大,也
可能变小或不变,因此选项C错D对。
解题关键 气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁产生的,压强的大小既与气体分子的分子数密度有关,也与气
体分子无规则热运动的剧烈程度有关。宏观理解就是气体的压强既与体积有关,也与温度有关。
6.(2020江苏单科,13A,12分)(1)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
(2)一瓶酒精用了一些后,把瓶盖拧紧,不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽,此时 (选填“有”或“没
有”)酒精分子从液面飞出。当温度升高时,瓶中酒精饱和汽的密度 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
1
(3)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其p- 图象如图所示,求该过程中气体吸收的热量Q。
V
答案 (1)AC (2)有 增大 (3)2×105J
解析 (1)非晶体没有固定的熔点;因为其分子在空间上排列无规则,所以天然不具有规则的几何形状;其导热性能为各
向同性,故A、C项正确,B、D项错误。
(2)饱和汽处于动态平衡状态,故达到饱和状态时也有酒精分子从液面飞出。饱和汽压随温度的升高而增大,说明
单位时间内撞击到单位面积上的分子增多,亦说明酒精饱和汽的密度增大。
(3)A→B过程,外界对气体做的功W=p(V -V )
1 A B
B→C过程W=0
2
根据热力学第一定律得ΔU=(W+W)+Q
1 2
A和C的温度相等ΔU=0北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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代入数据解得Q=2×105 J
7.(2018江苏单科,12A,12分)(1)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发
时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则 。
A.空气的相对湿度减小
B.空气中水蒸气的压强增大
C.空气中水的饱和汽压减小
D.空气中水的饱和汽压增大
(2)一定量的氧气贮存在密封容器中,在T 和T 温度下其分子速率分布的情况见表。则T (选填“大于”
1 2 1
“小于”或“等于”)T。若约10%的氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T,则在泄漏后的容器中,速率处于
2 1
400~500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比 (选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。
速率区间 各速率区间的分子数占
总分子数的百分比/%
(m·s-1)
温度T 温度T
1 2
100以下 0.7 1.4
100~200 5.4 8.1
200~300 11.9 17.0
300~400 17.4 21.4
400~500 18.6 20.4
500~600 16.7 15.1
600~700 12.9 9.2
700~800 7.9 4.5
800~900 4.6 2.0
900以上 3.9 0.9
(3)如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa,经历A→B→C→A的过程,整个过程中对外界放出
61.4 J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。
答案 (1)A (2)大于 等于 (3)138.6 J
解析 (1)本题考查空气中水的饱和汽压和相对湿度。
温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发加快,说明空气中水蒸气的实际压强减小,选项B
错误;饱和汽压与温度有关,空气温度不变,空气中的水的饱和汽压不变,选项C、D均错误;
水蒸气的实际压强
由空气的相对湿度= 知,相对湿度减小,选项A正确。
同温度水的饱和汽压
(2)本题考查不同温度下分子速率分布规律。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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由分子速率分布情况与温度的关系知,当温度升高时,速率大的分子比例较大,由表知T
1
时大速率分子占的百分比较大,故T 大于T 。当温度为T 时从表中查得速率在400~500
1 2 1
m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比应等于18.6%。
(3)本题考查V-T图像和热力学第一定律。
整个过程中,外界对气体做功
W=W +W ,且W =p (V -V )
AB CA CA A C A
由热力学第一定律ΔU=Q+W得W =-(Q+W )
AB CA
代入数据得W =-138.6 J,即气体对外界做的功为138.6 J。
AB
关联知识 气体状态变化图像与热力学定律综合
气体状态变化图像问题的分析技巧、理想气体内能改变的决定因素、等压变化过程气体做功W=pΔV及热力学
第一定律的综合应用。
8.[2018海南单科,15(2),8分]一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B,活塞可无摩擦地滑动。开始时
用销钉固定活塞,A中气体体积为2.5×10-4 m3,温度为27 ℃,压强为6.0×104 Pa;B中气体体积为4.0×10-4 m3,温度为-17 ℃,
压强为2.0×104 Pa。现将A中气体的温度降至-17 ℃,然后拔掉销钉,并保持A、B中气体温度不变,求稳定后A和B中
气体的压强。
答案 3.2×104 Pa
解析 本题考查了查理定律、玻意耳定律。
A气体的温度由27 ℃降至-17 ℃,由查理定律得
p p '
A A
= ①
T T '
A A
设拔掉销钉稳定后,A、B中气体的压强均为p,根据玻意耳定律,对A气体有p 'V =pV ' ②
A A A
对B气体有p V =pV ' ③
B B B
由已知条件得V '+V '=2.5×10-4 m3+4.0×10-4 m3④
A B
联立以上各式得p=3.2×104 Pa
9.[2017课标Ⅲ,33(2),10分]一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细
管K 和K。K 长为l,顶端封闭,K 上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M
1 2 1 2
与K 相通;逐渐提升R,直到K 中水银面与K 顶端等高,此时水银已进入K,且K 中水银面比顶端低h,如图(b)所示。设
2 2 1 1 1
测量过程中温度、与K 相通的待测气体的压强均保持不变。已知K 和K 的内径均为d,M的容积为V,水银的密度为
2 1 2 0
ρ,重力加速度大小为g。求:
(ⅰ)待测气体的压强;
(ⅱ)该仪器能够测量的最大压强。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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ρπgℎ 2d2 π ρgl2d2
答案 (ⅰ) (ⅱ)
4V +πd2(l- ℎ ) 4V
0 0
解析 本题考查气体压强的计算、玻意耳定律。
(ⅰ)水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为
V,压强等于待测气体的压强p。提升R,直到K 中水银面与K 顶端等高时,K 中水银面比顶
2 1 1
端低h;设此时封闭气体的压强为p ,体积为V ,则
1 1
1
V=V + πd2l ①
0 4
1
V = πd2h②
1 4
由力学平衡条件得
p =p+ρgh③
1
整个过程为等温过程,由玻意耳定律得
pV=p V ④
1 1
联立①②③④式得
ρπgℎ 2d2
p= ⑤
4V +πd2(l- ℎ )
0
(ⅱ)由题意知
h≤l ⑥
联立⑤⑥式有
π ρgl2d2
p≤ ⑦
4V
0
该仪器能够测量的最大压强为
π ρgl2d2
p = ⑧
max 4V
0北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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10.[2016课标Ⅰ,33(2),10分]在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关
2σ
系为Δp= ,其中σ=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p=1.0×105 Pa,
r 0
水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。
(ⅰ)求在水下10 m处气泡内外的压强差;
(ⅱ)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
答案 (ⅰ)28 Pa (ⅱ)1.3
解析 (ⅰ)当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r,气泡内外压强差为Δp,则
1 1
2σ
Δp= ①
1 r
1
代入题给数据得
Δp=28 Pa②
1
(ⅱ)设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p,气泡体积为V;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为p,
1 1 2
内外压强差为Δp,其体积为V,半径为r。
2 2 2
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有
pV=pV ③
1 1 2 2
由力学平衡条件有
p=p+ρgh+Δp ④
1 0 1
p=p+Δp ⑤
2 0 2
气泡体积V 和V 分别为
1 2
4
V=
πr3
⑥
1 3 1
4
V=
πr3
⑦
2 3 2
联立③④⑤⑥⑦式得
r 3 p +Δp
( )
1 0 2
= ⑧
r ρgℎ +p +Δp
2 0 1
由②式知,Δp≪p,i=1,2,故可略去⑧式中的Δp项。代入题给数据得
i 0 i
r
2 =√32≈1.3⑨
r
1
解题关键 ①准确写出气体初、末态的压强。
②计算过程中进行合理近似。
11.[2015课标Ⅱ,33(2),10分,0.425]如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处
开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0 cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0 cm。现将开关K打开,从U形管中放出部分
水银,当两侧水银面的高度差为h=10.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p=75.0 cmHg。
1 0
(ⅰ)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;
(ⅱ)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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答案 (ⅰ)12.0 cm (ⅱ)13.2 cm
解析 (ⅰ)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l=10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h=10.0 cm
1
时,空气柱的长度为l,压强为p。由玻意耳定律得
1 1
pl=pl ①
11
由力学平衡条件得
p=p+h ②
0
打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减
0
小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h 为止。由力学平衡条件有
1
p=p-h ③
1 0 1
联立①②③式,并代入题给数据得
l=12.0 cm④
1
(ⅱ)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l,压强为p。由玻意耳定律得
2 2
pl=pl ⑤
22
由力学平衡条件有
p=p ⑥
2 0
联立②⑤⑥式,并代入题给数据得
l=10.4 cm⑦
2
设注入的水银在管内的长度为Δh,依题意得
Δh=2(l-l)+h ⑧
1 2 1
联立④⑦⑧式,并代入题给数据得
Δh=13.2 cm⑨
考查点 玻意耳定律
解题关键 ①利用平衡知识求初、末态的压强。
②找出“空气柱长度”、“液面高度差”这两者的变化与所加水银在管内的长度之间的关系。
12.(2013课标Ⅱ,33,15分)(1)关于一定量的气体,下列说法正确的是 。
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
(2)如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l=25.0 cm的空气柱,中间有一段长
1
l=25.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l=40.0 cm。已知大气压强为p=75.0 cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃
2 3 0
管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l'=20.0 cm。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。
1
解析 (1)气体分子间有间隙,因此气体体积指的是气体分子所能到达的空间的体积,选项A正确;温度是分子平均动
能大小的标志,反映分子热运动的剧烈程度,因此只要减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,选项B
正确;气体的压强是气体分子无规则运动时由与器壁表面碰撞时的作用力引起的,与超重、失重无关,选项C错误;改变北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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气体内能有两个途径,即做功和热传递,因此气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,选项D错误;由盖-吕萨克定律知
V V
1 2
气体在等压膨胀时, = ,温度一定升高,选项E正确。
T T
1 2
(2)以cmHg为压强单位。在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为
p=p+l ①
1 0 2
设活塞下推后,下部空气柱的压强为p',由玻意耳定律得
1
pl=p'l' ②
11 1 1
如图,设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度为
l'=l+l-l'-Δl ③
3 3 1 1
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p',则
3
p'=p'-l ④
3 1 2
由玻意耳定律得
pl=p'l' ⑤
03 3 3
由①~⑤式及题给数据解得
Δl=15.0 cm⑥
答案 (1)ABE (2)15.0 cm
13.[2018课标Ⅱ,33(2),10分]如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为
H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸
壁均绝热,不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p,温度均为T。现用电热丝缓慢
0 0
加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速
度大小为g。
( ℎ)( mg )
答案 1+ 1+ T (p S+mg)h
H p S 0 0
0
解析 本题考查气体实验定律等知识。
开始时活塞位于a处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动,设此时
汽缸中气体的温度为T ,压强为p ,根据查理定律有
1 1北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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p p
0= 1
①
T T
0 1
根据力的平衡条件有
p S=p S+mg ②
1 0
联立①②式可得
( mg )
T = 1+ T ③
1 p S 0
0
此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时汽缸中气体的温度为
T ;活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V 和V 。根据盖—吕萨克定律有
2 1 2
V V
1= 2
④
T T
1 2
式中
V =SH ⑤
1
V =S(H+h) ⑥
2
联立③④⑤⑥式解得
( ℎ)( mg )
T = 1+ 1+ T ⑦
2 H p S 0
0
从开始加热到活塞到达b处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为
W=(p S+mg)h ⑧
0
审题指导 抓住关键词,挖掘隐含条件。
“缓慢加热”表示活塞始终处于平衡状态,因此才有pS=pS+mg。“活塞刚好到达b处”,表示气体的末状态压
1 0
强为p,活塞与b卡口处无弹力作用。“绝热”时气体温度才能逐渐升高,若“导热良好”,“缓慢加热”时汽缸内、
1
外的气体就始终处于热平衡状态。
14.[2017课标Ⅰ,33(2),10分]如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K 位于细管的中部,A、B
2
的顶部各有一阀门K、K,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底
1 3
部;关闭K、K,通过K 给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p 的3倍后关闭K。已知室温为27 ℃,汽缸导热。
2 3 1 0 1
(ⅰ)打开K,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;
2
(ⅱ)接着打开K,求稳定时活塞的位置;
3
(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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V
答案 (ⅰ) 2p (ⅱ)B的顶部 (ⅲ)1.6p
2 0 0
解析 本题考查气体实验定律。
(ⅰ)设打开K 后,稳定时活塞上方气体的压强为p ,体积为V 。依题意,被活塞分开的两
2 1 1
部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得
p V=p V ①
0 1 1
(3p )V=p (2V-V ) ②
0 1 1
联立①②式得
V
V = ③
1 2
p =2p ④
1 0
(ⅱ)打开K 后,由④式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为
3
V (V ≤2V)时,活塞下气体压强为p 。由玻意耳定律得
2 2 2
(3p )V=p V ⑤
0 2 2
由⑤式得
3V
p = p ⑥
2 V 0
2
3
由⑥式知,打开K 后活塞上升直到B的顶部为止;此时p 为p '= p 。
3 2 2 2 0
(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p ,气体温度从T =300 K升高到T =320 K的等容
3 1 2
过程中,由查理定律得
p ' p
2 = 3 ⑦
T T
1 2
将有关数据代入⑦式得
p =1.6p ⑧
3 0
思路点拨 活塞封闭的气体北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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通过分析活塞的受力,利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系。注意轻质物体在任意状态下所受合外
力均为0。
15.[2015课标Ⅰ,33(2),10分,★]如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大
活塞的质量为m=2.50 kg,横截面积为S=80.0 cm2;小活塞的质量为m=1.50 kg,横截面积为S=40.0 cm2;两活塞用刚性
1 1 2 2
轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00×105 Pa,温度为T=303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相
l
距 ,两活塞间封闭气体的温度为T=495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的
2 1
摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求
(ⅰ)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;
(ⅱ)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
答案 (ⅰ)330 K (ⅱ)1.01×105 Pa
解析 (ⅰ)设初始时气体体积为V ,在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的
1
体积为V ,温度为T 。由题给条件得
2 2
( l ) (l )
V =S l- +S ①
1 2 2 1 2
V =S l ②
2 2
在活塞缓慢下移的过程中,用p 表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得
1
S (p -p)=m g+m g+S (p -p) ③
1 1 1 2 2 1
故缸内气体的压强不变。由盖—吕萨克定律有
V V
1= 2
④
T T
1 2
联立①②④式并代入题给数据得
T =330 K⑤
2
(ⅱ)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p 。在此后与汽缸外大气达
1
到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p',由查
理定律,有北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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p' p
= 1 ⑥
T T
2
联立③⑤⑥式并代入题给数据得
p'=1.01×105 Pa⑦
16.[2015海南单科,15(2),8分]如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个
质量均为m的相同活塞A和B;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为
V。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p。现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终
0
与容器底面接触。求活塞A移动的距离。
mgV
答案
(p S+mg)S
0
解析 初始状态下A、B两部分气体的压强分别设为p 、p ,则对活塞A、B由平衡条件
A0 B0
可得:
p S+mg=p S ①
0 A0
p S+mg=p S ②
A0 B0
最终状态下两部分气体融合在一起,压强设为p,体积设为V',对活塞A由平衡条件有
p S+mg=pS ③
0
对两部分气体由理想气体状态方程可得
p V+p V=pV' ④
A0 B0
设活塞A移动的距离为h,则有
V'=2V+hS ⑤
联立以上五式可得
mgV
h=
(p S+mg)S
0
17.[2014课标Ⅰ,33(2),9分]一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内,汽缸壁导热良好,活塞可沿汽
缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p,活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h,外界的温度为T。现取质量为m的
0
沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时,活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。
已知外界大气的压强始终保持不变,重力加速度大小为g。
1
解析 设汽缸的横截面积为S,沙子倒在活塞上后,对气体产生的压强为Δp,由玻意耳定律得phS=(p+Δp)(h- h)S,解得
4
1
Δp= p
3
外界的温度变为T后,设活塞距底面的高度为h'。根据盖—吕萨克定律,得
1
( ℎ - ℎ )S ℎ 'S
4 =
T
T
0北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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3T
解得h'= h
4T
0
mg
据题意可得Δp=
S
气体最后的体积为V=Sh'
9mgℎT
联立各式得V=
4 pT
0
9mgℎT
答案
4 pT
0
18.[2014课标Ⅱ,33(2),10分]如图,两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑,其下部由体积可忽略的细管连通;A的直径
是B的2倍,A上端封闭,B上端与大气连通;两汽缸除A顶部导热外,其余部分均绝热。两汽缸中各有一厚度可忽略的绝
热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气,活塞a上方充有氧气。当大气压为p、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡时,
0
1
活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的 ,活塞b在汽缸正中间。
4
(ⅰ)现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞b恰好升至顶部时,求氮气的温度;
1
(ⅱ)继续缓慢加热,使活塞a上升。当活塞a上升的距离是汽缸高度的 时,求氧气的压强。
16
解析 (ⅰ)活塞b升至顶部的过程中,活塞a不动,活塞a、b下方的氮气经历等压过程。设汽缸A的容积为V,氮气初
0
态体积为V,温度为T;末态体积为V,温度为T。按题意,汽缸B的容积为V/4,由题给数据和盖—吕萨克定律有
1 1 2 2 0
3 1 V 7
V= V+ 0= V
1 4 0 2 4 8 0
3 1
V= V+ V=V
2 4 0 4 0 0
V V
1 2
=
T T
1 2
解得T=320 K
2
1
(ⅱ)活塞b升至顶部后,由于继续缓慢加热,活塞a开始向上移动,直至活塞上升的距离是汽缸高度的 时,活塞a
16
上方的氧气经历等温过程。设氧气初态体积为V',压强为p';末态体积为V',压强为p'。由题给数据和玻意耳定律有
1 1 2 2
1 3
V'= V,p'=p,V'= V
1 4 0 1 0 2 16 0
p'V'=p'V'
1 1 2 2
4
解得p'= p
2 3 0
4
答案 (ⅰ)320 K (ⅱ) p
3 0
温馨提示 关注:①“细管连通”表示压强相等,②B上端与大气连通表示压强不变,③活塞b恰好升至顶部表示等压变化,此过程中活塞a不动,
④A顶部导热表示等温。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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19.[2014山东理综,37(2)]一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103 kg、体积V=0.5 m3的重物
0
捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h=40 m,筒内气体体积V=1
1 1
m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h 时,拉力减为零,此时气体体积为V,随后浮筒和重物自
2 2
动上浮。求V 和h。
2 2
已知大气压强p=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度的大小g=10 m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不
0
变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。
答案 2.5 m3 10 m
解析 当F=0时,由平衡条件得
Mg=ρg(V+V) ①
0 2
代入数据得
V=2.5 m3 ②
2
设筒内气体初态、末态的压强分别为p、p,由题意得
1 2
p=p+ρgh ③
1 0 1
p=p+ρgh ④
2 0 2
在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得
pV=pV ⑤
1 1 2 2
联立②③④⑤式,代入数据得
h=10 m⑥
2
20.[2013山东理综,36(2),4分]我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米,再创载人深潜新纪录。在某次深潜实
验中,“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如
图所示,导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,汽缸所处海平面的温度T=300 K,压强p=1
0 0
atm,封闭气体的体积V=3 m3。如果将该汽缸下潜至990 m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体。
0
①求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)。
②下潜过程中封闭气体 (填“吸热”或“放热”),传递的热量 (填“大于”或“小于”)外界对
气体所做的功。
答案 ①2.8×10-2 m3 ②放热 大于
解析 ①当汽缸下潜至990 m时,设封闭气体的压强为p,温度为T,体积为V,由题意可知
p=100 atm①
根据理想气体状态方程得
p V pV
0 0
= ②
T T
0
代入数据得北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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V=2.8×10-2 m3
②下潜过程中,封闭理想气体温度降低,内能减少,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知下潜过程中封
闭气体放热,由能量守恒定律可知传递的热量大于外界对气体所做的功。
考点三 热力学定律和能量守恒
1.[2017课标Ⅱ,33(1),5分]如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是
真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假
设整个系统不漏气。下列说法正确的是 。
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.在自发扩散过程中,气体对外界做功
D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变
答案 ABD
解析 本题考查理想气体内能的改变途径、热力学第一定律。气体自发扩散时不对外做
功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得ΔU=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C错
误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W>0,Q=0,故ΔU>0,气体内能增大,故理
想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。
知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解
气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外界对气体做功;理想
气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。
2.(2015广东理综,17,6分)(多选)图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中
有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气 ( )
A.内能增大
B.压强增大
C.分子间引力和斥力都减小
D.所有分子运动速率都增大
答案 AB 由于金属内筒导热而隔热外筒绝热,故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸
收热量而不向外放热,且封闭空气的体积不能改变即不做功,故由热力学第一定律可知其内北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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pV
能一定增大,A正确;由 =C知温度升高时封闭空气的压强一定增大,B正确;气体分子间作
T
用力微弱,即使考虑分子间作用力,也因气体体积不变,分子间平均距离不变,某两分子间距
离变化情况不能确定,而不能判定分子间作用力变化情况,C错误;温度升高时,分子平均动能
增大,但这并不意味着每个分子的运动速率都增大,D错误。
3.(2015北京理综,13,6分)下列说法正确的是 ( )
A.物体放出热量,其内能一定减小
B.物体对外做功,其内能一定减小
C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加
D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变
答案 C 根据热力学第一定律ΔU=Q+W判断,只有C项正确。
4.(2014广东理综,17,6分)(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内
气体与外界无热交换,则袋内气体( )
A.体积减小,内能增大 B.体积减小,压强减小
C.对外界做负功,内能增大 D.对外界做正功,压强减小
答案 AC 袋内气体与外界无热交换即Q=0,袋四周被挤压时,体积V减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律
pV
ΔU=W+Q,气体内能增大,则温度升高,由 =常数知压强增大,选项A、C正确,B、D错误。
T
5.[2014山东理综,37(1)]如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸
内气体 。(双选,填正确答案标号)
a.内能增加 b.对外做功
c.压强增大 d.分子间的引力和斥力都增大
答案 ab
解析 因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气
mg
体内能增大,a正确。因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有pS+mg=pS,即缸内气体的压强p=p+ 不变,c错误。由盖
0 0 S
V
—吕萨克定律 =恒量可知气体体积膨胀,对外做功,b正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,故d错误。
T
6.(2014北京理综,13,6分)下列说法中正确的是 ( )
A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大
B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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C.物体温度降低,其内能一定增大
D.物体温度不变,其内能一定不变
答案 B 温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子平均动能减小,故A错误
B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观上取决于物体的温度、体积和质量,故C、D错误。
7.[2013课标Ⅰ,33(1),6分,0.257](多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过
程中,下列说法正确的是 ( )
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小
D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和不变
答案 BCE 分子力F与分子间距r的关系是:当r<r 时F为斥力;当r=r 时F=0;当r>r 时F为引力。综上可知,当两
0 0 0
分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错误。分子力为引力时做正功,分子势能减
小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之
间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。
规律总结 如图所示
8.[2012课标,33(1),6分](多选)关于热力学定律,下列说法正确的是 ( )
A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量
B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加
C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
D.不可能使热量从低温物体传向高温物体
E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
答案 ACE 由ΔU=W+Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径,它们是等效的,故A正确、B错误。由热力学
第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之全部变为功,但会产生其他影响,故C正确。由热力学第二定律知,热量只
是不能自发地从低温物体传向高温物体,则D项错。一切与热现象有关的宏观过程不可逆,则E正确。
9.[2015福建理综,29(2),6分]如图,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。
设气体在状态b和状态c的温度分别为T 和T,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q 和Q 。则 。
b c ab ac
A.T>T,Q >Q B.T>T,Q <Q
b c ab ac b c ab ac
C.T=T,Q >Q D.T=T,Q <Q
b c ab ac b c ab ac北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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2p ·V p V p ·2V
0 0 0 0 0 0
答案 C 由理想气体状态方程知 = = ,故T =T ;过程ab和ac中内能
T T T c b
c a b
改变量相同,ac过程气体体积不变,做功为0,W =0,ab过程气体体积增大,气体对外做功
1
W <0,由热力学第一定律Q+W=ΔU知Q <Q ,选项C正确。
2 ac ab
10.(2017课标Ⅲ,33,15分)(1)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc
到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是 。
A.在过程ab中气体的内能增加
B.在过程ca中外界对气体做功
C.在过程ab中气体对外界做功
D.在过程bc中气体从外界吸收热量
E.在过程ca中气体从外界吸收热量
答案 AD 本题考查气体实验定律、热力学定律。由p-V图可知,在过程ab中体积不变,
气体不对外做功,W=0,压强增大,温度升高,气体内能增加,选项A正确,C错误;过程bc为等温
变化过程,理想气体内能不变,而体积增大,气体对外做功,W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q
知Q>0,气体从外界吸收热量,选项D正确;过程ca为等压变化过程,体积减小,外界对气体做
功,W>0,由盖—吕萨克定律知气体温度降低,内能减小,由ΔU=W+Q知Q<0,气体放出热量,选
项B正确,E错误。
审题指导 p-V图象问题的审题思路
看轴→确定图象为p-V图象
11.(2016课标Ⅱ,33,15分)(1)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T
图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是 。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.气体在a、c两状态的体积相等
B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
pV C
答案 ABE 由理想气体状态方程 =C知,p= T,因此气体在a、c两状态的体积相等,故
T V
A项正确;对理想气体而言,内能由温度决定,因T >T ,故气体在状态a时的内能大于它在状
a c
态c时的内能,选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(ΔU=0),压强变大,体积减小,外界对
气体做功(W>0),由热力学第一定律ΔU=W+Q,知Q<0,故为放热过程且W=|Q|,C选项错误;过
程da为等压变化,温度升高,体积变大,气体的内能增大,ΔU>0,对外做功,W<0,由ΔU=W+Q,知
该过程吸热且Q>|W|,选项D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的
乘积相同,由W=Fl=pSl=p·ΔV知,选项E正确。
本题考查了气体实验定律、p-T图象、热力学第一定律。试题涉及的过程多,有一定的难
度。
12.(2016课标Ⅰ,33,15分)(1)关于热力学定律,下列说法正确的是 。
A.气体吸热后温度一定升高
B.对气体做功可以改变其内能
C.理想气体等压膨胀过程一定放热
D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
答案 BDE (1)若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做功是改变
物体内能的途径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做功,由理想气体状态方程
pV
=C知,气体温度升高,内能增加,故一定吸热,选项C错误;根据热力学第二定律知选项D
T
正确;如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系
统的温度均相等,则这两个系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。
13.[2014课标Ⅰ,33(1),6分,★]一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图像如图
所示。下列判断正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.过程ab中气体一定吸热
B.过程bc中气体既不吸热也不放热
C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小
E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
答案 ADE 对封闭气体,由题图可知a→b过程,气体体积V不变,没有做功,而温度T升高,则为吸热过程,A项正确。
b→c过程为等温变化,压强减小,体积增大,对外做功,则为吸热过程,B项错。c→a过程为等压变化,温度T降低,内能减
少,体积V减小,外界对气体做功,依据W+Q=ΔU,外界对气体所做的功小于气体所放的热,C项错。温度是分子平均动能
的标志,T<T=T,故D项正确。同种气体的压强由气体的分子密度ρ和温度T决定,由题图可知T=T,p>p,显然E项正
a b c b c b c
确。
14.(2020天津,5,5分)水枪是孩子们喜爱的玩具,常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体,达到一
定压强后,关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开,水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持
不变,则气体 ( )
A.压强变大 B.对外界做功
C.对外界放热 D.分子平均动能变大
答案 B 由题意知,水不断喷出,气体体积增大,温度不变,由玻意耳定律得,罐内气体压强减小,A错误;气体体积增大,
对外做功,B正确;温度是分子平均动能的标志,故温度不变,分子平均动能不变,D错误;温度不变,气体对外做功,由热力
学第一定律得气体需要从外界吸收热量,C错误。
【3 年模拟】
时间:65分钟 分值:70分
一、单项选择题(每题3分,共15分)
1.(2021届天津南开中学月考)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程a→b、b→c、c→a回到原状态,其V-T
图像如图所示,p、p、p 分别表示状态a、b、c的压强,下列判断正确的是 ( )
a b c
A.a→b过程中气体一定放热
B.b→c过程中分子势能不断增大
C.b→c过程中每一个分子的速率都减小
D.p=p>p
b c a
答案 D北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
2.(2020山东等级考模拟,2)如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。已
知a部分气体为1 mol氧气,b部分气体为2 mol氧气,两部分气体温度相等,均可视为理想气体。解除锁定,活塞滑动一
段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态时,它们的体积分别为V、V,温度分别为T、T。下列说法正确的是
a b a b
( )
A.V>V,T>T B.V>V,T<T
a b a b a b a b
C.V<V,T<T D.V<V,T>T
a b a b a b a b
答案 D
3.(2020天津期中,2)对布朗运动的理解正确的是 ( )
A.布朗运动就是分子的运动
B.漂浮在水面上的木块的运动是布朗运动
C.布朗运动可以间接表明液体分子在做无规则运动
D.悬浮在液体中的颗粒越大,布朗运动就越明显
答案 C
4.(2020上海金山中学期中,8)如图为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图像,它由状态A等温变化到状态B,
再等容变化到状态C,设A、B、C状态对应的压强分别为p 、p 、p ,则 ( )
A B C
A.p <p ,p <p B.p >p ,p =p
A B B C A B B C
C.p <p ,p >p D.p >p ,p <p
A B B C A B B C
答案 A
5.(2021届福建三明模拟)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回时用的气密性装置,其原理图如图所
示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K,座舱A中充满空气,气闸舱B内为真空。航天员由太空返回气闸舱时,打开阀
门K,A中的气体进入B中,最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换,舱内气体可视为理想气体,下列说法
不正确的是( )
A.气体并没有对外做功,气体内能不变
B.气体体积膨胀,对外做功,内能减小
C.气体温度不变,体积增大,压强减小
D.气体分子单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数将减少
答案 B
二、多项选择题(每题4分,共8分)
6.[2019湖北黄冈模拟,33(1)]如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,
A→B为等压过程,B→C为等容过程,C→D→A为等温过程。该循环过程中,下列说法正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.A→B过程中,气体对外界做功,吸热
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增加
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线发生变化
E.该循环过程中,气体吸热
答案 ACE
7.(2021届山东泰安质量检测)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能E 与两分子
p
间距离x的关系如图所示。图中分子势能的最小值为-E,若两分子所具有的总能量为零,则下列说法中正确的是
0
( )
A.乙分子在P点(x=x)时,加速度最大
2
B.乙分子在P点(x=x)时,动能为E
2 0
C.乙分子在Q点(x=x)时,处于平衡状态
1
D.乙分子的运动范围为x≥x
1
答案 BD
三、非选择题(共47分)
8.(2020湖北鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校期中,16)(1)(6分)关于热现象,下列说法中正确的是 。
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性
B.扩散现象说明分子之间存在空隙,同时说明分子在永不停息地做无规则运动
C.晶体有固定的熔点,具有规则的几何外形,具有各向同性的物理性质
D.可利用高科技手段,将流散的内能全部收集加以利用,而不引起其他变化
E.对大量事实的分析表明,不论技术手段如何先进,热力学零度最终不可能达到
(2)(9分)一个容积为V 的氧气罐(视为容积不变),经检测,内部封闭气体压强为1.6p,温度为0 ℃,为了使气体压强变
0 0
为p,可以选择以下两种方案。
0
①冷却法:已知T=t+273.15 K,求气体温度要降低多少摄氏度(结果保留两位小数)。
②放气法:保持罐内气体温度不变,缓慢地放出一部分气体,求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
答案 (1)ABE (2)见解析
9.(2021届辽宁新高考联合调研,16)(10分)如图所示的汽缸在距底部h 处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计,两边
0
管足够长),汽缸内用一质量和体积均可忽略的T形活塞密闭一定质量的理想气体。初始时,封闭气体温度为T,活塞距
0
离汽缸底部为1.5h,U形管内两边水银面齐平。已知水银的密度为ρ,大气压强为p,活塞竖直长柄长为1.2h,重力加速
0 0 0
度为g。现缓慢降低气体的温度,试求:
(1)当T形活塞竖直长柄下端刚与汽缸底部接触时,气体的温度T;
1
(2)当温度降为0.4T 时,U形管内两水银面的高度差h。
0北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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p
答案 (1)0.8T (2) 0
0 2ρg
10.(2021届重庆巴蜀中学月考)(11分)新冠疫情期间,武汉市医疗物资紧缺,需要从北方调用大批钢瓶氧气(如图),每个钢
瓶内体积为0.5 m3,在北方时测得钢瓶内氧气压强为6×107 Pa,温度为7 ℃,长途运输到武汉方舱医院检测时测得钢瓶内
氧气压强为6.3×107 Pa,温度为21 ℃。实际使用过程中,先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装,然后供病人使用,小钢瓶体积
为0.1 m3,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105 Pa,要求大钢瓶内压强降到2×105 Pa时就停止分装,则:
(1)通过计算判断钢瓶运输途中是否漏气;
(2)一大钢瓶可分装多少小瓶供病人使用。
答案 (1)没有漏气 (2)785小瓶
11.(2021届湖北武汉调研)(11分)有一只一端开口的L形玻璃管,其竖直管的横截面积是水平管横截面积的2倍,水平管
长为90 cm,竖直管长为8 cm,在水平管内有一段长为10 cm的水银封闭着一段长为80 cm的空气柱,如图所示。已知
气柱的温度为27 ℃,大气压强为75 cmHg,管长远大于管的直径。
(1)现对气体缓慢加热,当温度上升到多少时,水平管中恰好无水银柱?
(2)保持(1)中的温度不变,将玻璃管以水平管为轴缓慢旋转180°,使其开口向下,求稳定后封闭部分气体压强。
答案 (1)360 K (2)72 cmHg
