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第十五章 热学
（考试时间：100 分钟 试卷满分：90 分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48 分)
一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8 小题，只有
一个选项符合题意；第9～12 小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4 分，选对而不全的得2 分，错
选或不选的得0 分)
1．（2025·江苏省南通市部分学校高三第一次调研测）关于液体表面张力、浸润与不浸润、毛细现象、液
晶，下列说法不正确的有（ ）
A．体形优美的天鹅羽毛上有一层很薄的油脂，使水能浸润羽毛
B．“池塘中的溜冰者”水黾能在水面上行走靠的是液体表面张力的作用
C．毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升浸湿毛巾属于毛细现象
D．液晶既具有流动性，又具有光学各向异性
E．小皮球能漂浮在水面上是因为液体有表面张力
【答案】A
【详解】A．天鹅的羽毛上有一层油脂，使水不能浸润羽毛，故A 错误；
B．水黾能在水面上行走而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用，故B 正确；
C．毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升浸湿毛巾是毛细现象，故C 正确；
D．液晶是既像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质，所以液晶的光学性质与某些
晶体相似，具有各向异性，故D 正确；
E．小皮球漂浮在水面上是浮力和重力平衡的缘故，故E 错误。
故选BCD。
2．（2025·江苏省盐城部分学校高三第一次调研测）南宋爱国诗人陆游的《村居书喜》中有名句“花气袭
人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，描写了鸟语花香的山村美景，流露出诗人欢欣喜悦之情。对于花香扑
鼻，下列说法正确的是（ ）
A．由于花粉颗粒在空中运动，使人们闻到了花香
B．空气中弥漫着花香是分子运动的结果，属于扩散现象
C．温度越高，分子运动越剧烈，空气中的花香扩散得越慢
D．空气中的花香向外扩散是由于分子之间存在斥力
【答案】B
【详解】AB．花香扑鼻是分子无规则运动的表现，属于扩散现象，不是花粉颗粒在空中运动，故A 错
误，B 正确；
C．根据分子热运动规律可知，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，空气中的花香扩散得越快，故C
错误；
D．空气中的花香向外扩散过程中，由于分子之间的距离比较大，远大于
，故分子间的作用力几乎为
零，故D 错误；
故选BC。
3.（2025·江西新余·一模）下列四幅图中有关固体和液体性质的描述，正确的是( )
A. 由图甲可知，由铁原子组成的物体一定具有各向异性
B. 图乙中液面形状说明，该液体不浸润管壁
C. 图丙中锄松土壤是为了利用毛细现象把地下的水分引上来
D. 图丁中荷叶上的水珠呈近似球体的形状，是因为液体表面张力的作用
【答案】D
【解析】图甲中铁是体心立方结构，铁是多晶体，多晶体不具有各向异性，选项A 错误；
B.图乙中液面形状是凹形，说明液体浸润管壁，选项B 错误；
C.锄松土壤是为了破坏毛细管，防止地下水分因毛细现象上升到地面蒸发，选项C 错误；
D.荷叶上水珠呈近似球体，是液体表面张力使液面收缩，尽量使表面积最小(球体表面积最小)，选项D 正
确。
故选D。
4.（2025·重庆市高三第二次学业质量调研抽测)如图，玻璃管中封闭一定质量的理想气体倒扣在水银槽中，
当温度为
时，管内的水银面比槽内水银面高
cm，管中气体的长度也为
cm。当把玻璃管缓慢下压至管
底部与槽内水银面持平，同时改变气体的温度保持管内气体体积不变，已知大气压强为
（单位：
cmHg），则管内气体（ ）
A. 最终压强为
B. 对外界做功
C. 温度的变化量为
D. 对外界放出热量
【答案】.C
【详解】当玻璃管底部与槽内水银面持平，保持管内气体体积不变，则管内的水银面比槽内水银面低
cm，最终压强为
,A 项错误；由于体积不变，所以对外界不做功
，B 项错误；原来气体的压强
根据查理定律
,解得
温度的变化量为
,C 项正确；由于温度升高，则
根据
,可得
从外界吸收热量，D 项错误。
5.(2025·山东省临沂市高三一模）一定质量的理想气体的体积V 随温度T 的变化关系，如图所示。气体从
状态a 变化到状态b，从外界吸收热量为Q，该变化过程在V-T 图像中的图线ab 的反向延长线恰好过原点
O，气体状态参量满足
（C 为已知常数），下列说法正确的是（ ）
A. 外界对气体做功
B. 气体对外做功
C. 气体内能变化
D. 气体内能变化
【答案】.B
【详解】根据
，可得
由题图可知气体从状态a 变化到状态b，气体压强不变，且有
可得
，由于气体体积增大，可知气体对外做功为
，A 项错误、
B 项正确；根据热力学第一定律可得气体内能变化为
，
C、D 项错误。
6.（2025·江西新余·一模）空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，
其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为
，温度为
，加热一段时间后气体温度升高到
，此过程中气体吸收的热量为
，热力学温度与摄氏温度的关系是
，则（ ）
A．升温后内胆中所有气体分子的动能都增大
B．升温后内胆中气体的压强为
C．此过程内胆中气体的内能增加量小于
D．此过程内胆中气体分子单位时间内撞击内壁的次数不变
【答案】.B
【详解】 升温后分子平均动能变大，并非所有气体分子的动能都增大，A 项错误；根据
，其中
T0=300K，T=420K，解得升温后胆中气体的压强为p=1.4×105Pa，B 项正确；此过程胆中气体体积不变，则
W=0，吸收的热量为
，由热力学第一定律，则气体内能增加量为
，C 项错
误；气体体积不变，压强增大，则单位气体体积的分子数不变，升温后气体分子平均速率变大，则单位时
间内撞击内壁的次数增多，D 项错误。
7.（2025·河北省石家庄市高三一模）如图所示，在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口
处用蜡密封，吸管中注入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度值，就制作成了一个简易气温计。若
外界大气压不变，下列说法正确的是（ ）
A. 吸管上的温度刻度分布不均匀
B. 吸管上标的温度值由下往上减小
C. 温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量
D. 温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数减少
【答案】.D
【详解】 若油柱缓慢移动，则封闭的理想气体发生了等压变化，则
，所以
由此可知，吸管上的温度刻度分布均匀，A 项错误；若温度升高，气体
体积变大，油柱向上移动，则吸管上的温度刻度值由下往上增大，B 项错误；气温升高时，气体内能增加，
气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律
可知，气体吸收的热量大于对外做的功，罐内气体增加的内能小于吸收的热量，C 项错误；随温度升高，
每个分子产生的平均撞击力变大，而气体发生等压变化，则单位时间内罐内壁单位面积上受到气体分
子撞击的次数减小，D 项正确。
8.（2025·安徽省合肥市高三一模）一定质量
理想气体经历了a→b→c→d→a 循环过程后回到状态a，其T
﹣V 图像如图所示，其中bc、da 均与V 轴平行。下列说法正确的是（ ）
A. a→b 过程气体对外界做功
B. b→c 过程气体压强先增大后减小
C. d→a 过程气体向外界放热
D. c→d 过程单位时间内与容器单位面积碰撞的分子数减少
【答案】.D
【详解】 由题图可知，a→b 过程气体体积减小，外界对气体做功，A 项错误；根据理想气体状态方程
可得
可知图线上
点与原点连线斜率越大则压强越大，所以b→c 气体的压强增大，B 项错误；
d→a 过程气体温度不变，内能不变，即
由于气体的体积增大，气体对外界做功，即W<0
根据热力学第一定律
，得
即气体吸热，C 项错误；c→d 过程图线上的点与原点O 连线
的斜率不变，则由理想气体状态方程
可知该过程气体发生等压变化，又因为此过程温度升高，气体分子平均动能增加，每个分子撞击器壁的平
均作用力增大，压强不变，则单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子个数减少，D 项正确。
9.（2025· 山东省烟台市、德州市、东营市高三一模 ） 一定质量的理想气体从状态a 开始，经过一个循
环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 状态a 到状态c 气体放出热量
B. 状态b 到状态c 气体分子的平均动能减少
C. b→c 过程气体对外做功大于c→d 过程外界对气体做功
D. 气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd 的面积来表示
【答案】.BD
【详解】a 状态到c 状态，根据理想气体状态方程有
可知
，可得a 状态到c 状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气
体吸热，A 项错误；b 状态到c 状态，根据理想气体状态方程有
可知
则状态b 到状态c 气体分子的平均动能减少，故B 项正确；根据
图像与横轴围成的面积
表示做功大小，图像可知b→c 图像与横轴围成的面积小于c→d 图像与横轴围成的面积，即b→c 过程气体
对外做功小于c→d 过程外界对气体做功，故C 项错误；气体从a 状态开始，经过a→b→c→d→a，最后回
到初始状态a，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总
热量等于气体对外界做的功，即可以用abcd 的面积来表示，D 项正确。
10.（2025·广东深圳·一模）如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无
摩擦地滑动，汽缸的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为
的空气中，开始时缸内气体的温度为
，
空气柱长度为
。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸
内气体吸热为
时，缸内空气柱长度增加量为
，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（ ）
A．内能可能不变
B．内能一定增大
C．
D．
【答案】BD
【详解】气体加热缓慢上升过程属于等压变化过程，设缸内空气柱长度增加量为
时气体的温度为
，
气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
，气体体积增大，故气体温度升高，内能一定增大，A 错
误，B 正确；上升过程中，根据热力学第一定律得
，式中
，所以
，气体体积膨
胀对外做功，考虑活塞的重力，则
因此
，可得
，C 项错误、D 项正确
11.（2025·山东潍坊·一模）一定质量的理想气体、经过一个缓慢的过程从状态P 变化到状态Q，该过程的
图像如图甲所示，图乙为其
图像、a、c 两条曲线中的一条与上述过程对应，曲线a 和c 均
为开口向下的抛物线，下列说法正确的是（ ）
A．曲线a 对应了P 到Q 的过程
B．曲线c 对应了P 到Q 的过程
C．P 到Q 的过程理想气体吸收的热量为
D．状态P 中气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数是状态Q 的1.5 倍
【答案】BC
【详解】AB．P 到Q 的过程压强减小，体积增大，根据理想气体状态方程可知
，初末状态温
度相同，在图乙中，
，所以虚线b 为等压线，从P 到Q 过程中，压强始终小于P 点压强，即
图像斜率小于P 点对应斜率，所以曲线c 对应了P 到Q 的过程，故A 错误，B 正确；
C．
图像面积代表做功，所以
P 到Q 的过程内能不变，根据热力学第一定律，
理想气体吸收的热量为
，故C 正确；
D．初末状态温度相同，分子平均动能相同，初态压强是末态的2 倍，所以状态P 中气体分子单位时
间内与器壁单位面积上的碰撞次数是状态Q 的2 倍，故D 错误。
12．（2025·山西大学附中·一模）某实验小组为测量一个不规则物体的容积，将物体打开一个小口，在开
口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为
的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部
气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为27℃时，气柱长度l 为10cm；当外界温度缓慢升高到37℃
时，气柱长度变为60cm。已知外界大气压恒为
5
1.0 10 Pa
，水柱质量忽略不计，1mol 氮气在
5
1.0 10 Pa
、
0℃状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数
A
N
取
23
1
6.0 10 mol
。下列说法正确的是（ ）
A．温度变化过程中氮气对外界做的功为0.5J
B．温度变化过程中氮气的内能减少了0.5J
C．利用以上数据可测得不规则物体的容积为
2
119cm
D．被封闭氮气分子的个数约为
21
3.7 10
个
【答案】AD
【知识点】应用盖吕萨克定律解决实际问题、计算系统内能改变、吸放热及做功
【详解】A．温度变化过程中氮气对外界做的功为
5
4
2
1 10
0.1 10
60 10
10 J=0.5J
W
PS l
故A 正确；
B．温度身高，气体内能增加，由于不知道该过程气体吸收多少热量，故不知道内能具体增加多少，故B
错误；
C．由于外界大气压不变，氮气做等压变化，设不规则物体容积为V ，则有
1
2
'
V
lS
V
l S
T
T
其中
2
1
2
27 C=300K
37 C
310K
=0.1cm
T
T
S
、
、
，代入题中数据，联立解得
3
149cm
V
故C 错误；
D．设氮气在
5
1.0 10 Pa
、0℃状态下的体积为
0V ，则有
0
2
3
60
V
V
S
T
T
其中
3
0 C
273K
T
联立解得
3
3
0
136.5cm =136.5 10 L
V
则被封闭氮气分子的个数约为
21
0
A
3.7 10
22.4
V
N
N
个
故D 正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共52 分)
二、填空题(本题共2 小题，共14 分)
13．(6 分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
（1）单分子油膜：油酸分子式为
，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是
，另一部分是
，
对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水
面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中
一部分冒出水面，而
部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。
（2）配制溶液：将1mL 纯油酸配制成2000mL 的油酸酒精溶液。
（3）测量体积：用量筒测出1mL 溶液共有80 滴。
（4）平静水面：在边长为30~40cm 浅盘里倒入2~3cm 深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水
面上。
（5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1 滴溶液轻轻滴入浅盘中。
（6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。
（7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为______
（结果保留两位有效数字）；
②油酸分子的直径约为______m（结果保留两位有效数字）；
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可
能是______。
A．油酸在水面未完全散开时即描线
B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C．用量筒测出1mL 溶液的滴数时，多数了滴数
【答案】
BC
【详解】[1]根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140 格，故油膜面积为
[2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为
油酸分子的直径约为
[3]A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S 偏小，故直径偏大，A 错误；
B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S 偏大，故直径偏小，B 正确；
C．用量筒测出1mL 溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C 正确。
故选BC。
14,（8 分）某实验小组使用如图所示装置探究等温条件下一定质量气体的压强与体积的关系。圆筒内通过
可移动的柱塞密封一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂重物，圆筒导热性良好，通过改变重物质量
读取多组重物质量m、气体体积V 的数值，并通过作图探究两者之间的关系。
(1)柱塞处涂抹润滑油的目的是________。（多选）
A．增加导热性
B．增加气密性
C．减小柱塞与圆筒之间的摩擦
(2)该实验小组按照规范操作，通过作图探究两者之间的关系，为使图像呈直线，应描绘的是________。
A．V-m
B．
C．
(3)该实验小组逐步增大重物质量，得到（2）中的图像的斜率为k、纵截距为b，不考虑柱塞与圆筒间
的摩擦，已知柱塞的横截面积为S，当地的重力加速度为g，测得当地的大气压强为
，则柱塞的质
量为
________（使用题中所给字母表示）。若当地的大气压强
测量值偏小，则测得的柱塞的
质量________（填“大于”“小于”或“等于”）真实的柱塞的质量。
【答案】(1)BC
(2)B
(3)
小于
【详解】（1）柱塞处涂抹润滑油的目的是为了密封气体，保证空气柱密闭性良好，同时减小柱塞与
圆筒之间的摩擦，故BC 正确。
（2）设开始时圆筒内气体体积为
，有
整理得
为使图像呈直线，应描绘
图像。
故选B。
（3）[1]由上述分析
结合
图像的斜率
和截距
，可得
，
解得
[2]若当地的大气压强
测量值偏小，则
测得的结果偏小。
三、计算题(本题共4 小题，共38 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15．(9 分（2025·安徽省池州市普通高中高三教学质量统一监测）理想气体的状态参量满足克拉珀龙方程
。其中
表示物质的量，
为常数。1mol 理想气体经历如图所示的准静态过程：从状态A 出
发，沿直线膨胀到B，再等压压缩到原体积，到达状态C。已知该气体的摩尔定容热容为
，气体
在由A 到C 过程中内能的变化量
。p0、
为已知量。求整个过程中：
（1）气体内能的改变；
（2）外界与气体间交换的热量。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1 详解】
根据
及
图像可知，状态A 温度
状态C 温度
过程中内能的变化量
其中
得
【小问2 详解】
过程中，气体对外做功，值为线段
下面的面积；
过程中，外界对气体做功，值为线段
下面的面积；故整个过程中外界对系统做的功为
的面积的负值
在
过程中，对密封气体由热力学第一定律有
得
故气体对外界放热。
16．(9 分).（2025·广东省湛江市高三第一次联考）篮球比赛已成为国际性的体育竞赛，深受各国的欢迎。
一个标准篮球的体积为V=7.5L，比赛时气压范围在1.5atm 到1.6atm 之间较好。学生小明有一标准篮球
（如图甲所示），由于长时间没用导致球内气压降为p1=1.2atm，小明用打气筒（如图乙所示）对该篮球充
气。已知外界气压为p0=1atm，温度保持不变，打气筒最大充气容积为Vm=0.4L，每次充气效率均为75%，
小明每次都把打气筒的活塞拉到顶部且压到底部，忽略篮球体积变化及充气过程中气体温度的变化。求：
小明打气多少次可以让球内气体压强增大至p2=1.6atm，并分析说明该过程中原球内气体是吸热还是放热。
【答案】n=10，气体应放热
【解析】由等温变化对原球内气体有
解得
充气结束时对球内气体有
解得
由题意有
解得
由于充气过程原球内气体温度不变，故内能不变，即
而原球内气体体积等效于减小，外界对其做功，则
根据热力学第一定律
可知Q<0，故气体应放热。
17．(9 分)（2025·湖南·二模））物理某大型客机在空中某一高度飞行时，机外温度为−23℃，气压为
0.4p0。引气系统每秒从机外吸入一定体积的气体（可视为理想气体），先将其调至压强为1.2p0，体积为
2.5m3，温度为t1=−23℃的状态Ⅰ，再保持压强不变，将其调至体积为3m3、温度为t2的状态Ⅱ，最后将其全
部注入压强为0.8p0，温度为27℃的客舱。
（1）求每秒吸入的机外空气的体积V；
（2）求状态Ⅱ中气体的温度t2；
（3）客舱内气体稳定为0.8p0，27℃，求每秒应排出的客舱内空气的体积。
【答案】（1）7.5m3 （2）27℃ （3）4.5m3
【解析】（1）由玻意耳定律
解得
（2）由盖−吕萨克定律
解得
即
（3）每秒排出气体的量与注入气体的量相等，由玻意耳定律
解得
18．(11 分)广东省广州市铁一中学2024-2025 学年高三下学期2 月月一个带有活塞A 的导热气缸B，放在
倾角
的光滑斜面上，活塞用细绳拉着，细绳另一端固定在斜面上端的挡板上，细绳平行于斜面。
初始状态活塞到气缸底部的距离
，气缸底部到斜面底端的挡板距离
，气缸内气体的初
始温度
。已知气缸质量
，活塞质量
，活塞的横截面积
，活塞与
气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度
，大气压
。
（已知
）
（1）初始状态下气缸内气体压强
有多大？
（2）对气缸进行缓慢加热，气缸内气体的温度从
上升到
，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，
已知该封闭气体的内能U 与温度T 之间存在关系
，其中
，求该过程中气体吸收
的热量Q。
【答案】（1）
；（2）
【解析】
【详解】（1）气缸平衡
代数可得
（2）气缸缓慢加热，等压变化，盖吕萨克定律
即
代数可得
由热力学第一定律
由题意可得
气体膨胀对外做功
联立公式可得
