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高考一轮复习：分子动理论
一、选择题
1．（2023·北京）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
2．（2025·天河模拟）小明的爷爷喜欢喝盖碗茶，泡茶时，他向茶杯中倒入足够多的沸水，使得盖上杯盖后茶水漫过杯盖，然后静置一段时间就可以喝了，已知盖上杯盖后，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低，则（　　）
A．泡茶时，用沸水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B．水的颜色由浅变深，说明水分子在做布朗运动
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的压强变大
D．温度降低的过程中，杯内气体向外界放热
3．（2025·山东）分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能为零，则（　　）
A．只有r大于r0时，为正 B．只有r小于r0时，为正
C．当r不等于r0时，为正 D．当r不等于r0时，为负
4．（2025·浙江模拟）下列说法正确的时（　　）
A．太阳光斜射到玻璃、水面时，反射光是自然光，折射光是偏振光
B．金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
C．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力且液体不浸润荷叶
D．分子距离增大，分子势能一直增大
5．（2025·黑吉辽蒙）某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（　　）
A．内能变小 B．压强变大
C．分子的数密度变大 D．每个分子动能都变大
6．（2025·北京市）我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　）
A．压强变小 B．对外界不做功
C．内能保持不变 D．分子平均动能增大
7．（2025·安徽） 在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　）
A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少
C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量
8．（2023高三上·全南开学考）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　）
A．乙分子在时，加速度最大
B．乙分子在时，其动能最大
C．乙分子在时，动能等于
D．甲乙分子的最小距离一定大于
9．（2025·锦江模拟）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　）
A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用
D．温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热
10．（2025高二下·成都期中）下列四幅图对应的说法正确的有（　　）
A．图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
B．图乙是玻璃管插入水中的情形，表明水不能浸润玻璃
C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动
D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因
11．（2025·浙江模拟）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，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（　　）
A．地球大气层空气分子总数为
B．地球大气层空气分子总数为
C．空气分子之间的平均距离为
D．空气分子之间的平均距离为
12．（2025·江苏）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
13．（2024·市中区模拟）某校物理学科后活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不漏气，则下列说法中正确的是（　　）
A．针筒内气体压强减小
B．针筒内气体吸热
C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少
D．用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中
14．（2024高三下·齐齐哈尔期中）如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为，内装消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压，每次可向瓶内储气室充入的的空气，经n次下压后，壶内气体压强变为时按下，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷液全过程气体状态变化图像如图乙所示。（已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，）下列说法正确的是（　　）
A．充气过程向下压的次数次
B．气体从状态变化到状态的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
C．乙图中和的面积相等
D．从状态变化到状态，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
15．（2025·重庆市）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　）
A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小
C．压强减小 D．对外界做正功
16．（2025·四川）如图1所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热气缸内，活塞稳定在a处。将气缸置于恒温冷水中，如图2所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与气缸壁之间的摩擦。则（　　）
A．活塞从a到b的过程中，气缸内气体压强升高
B．活塞从a到b的过程中，气缸内气体内能不变
C．活塞从b到a的过程中，气缸内气体压强升高
D．活塞从b到a的过程中，气缸内气体内能不变
17．（2019高一下·应县期末）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能.“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= .一个人骑电动自行车，消耗1 mJ(106 J)的能量可行驶30 km.一辆载有4人的普通轿车，消耗32 0 mJ的能量可行驶100 km.则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是（　　）
A．6∶1 B．12∶5 C．24∶1 D．48∶7
18．（人教版物理高二选修2-2 4.4喷气发动机同步练习）如图为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行．每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动．开始时，探测器以恒定的速率v0向正x方向平动．要使探测器改为向正x偏负y60°的方向以原来的速率v0平动，则可（　　）
A．先开动P1适当时间，再开动P4适当时间
B．先开动P3适当时间，再开动P2适当时间
C．先开动P4适当时间，再开动P3适当时间
D．先开动P3适当时间，再开动P4适当时间
二、多项选择题
19．（2024高三下·河北模拟） 如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　）
A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像
B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像
C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系
D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系
20．（2024高二下·大名月考）一定质量的某气体在不同的温度下分子的速率分布图像如图中的1、2、3所示，图中横轴表示分子运动的速率v，纵轴表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，其中取最大值时的速率称为最概然速率。下列说法错误的是（　　）
A．3条图线与横轴围成的面积相同
B．3条图线温度不同，且
C．图线3对应的分子平均动能最大
D．图线1对应的分子平均动能最大
21．（2024高三下·德阳模拟）如图所示，两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系，曲线与r轴交点的横坐标为，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．设时，分子势能，仅考虑两分子间的分子力，下列说法正确的是（ ）
A．在阶段，分子力F表现为引力，分子动能增加，分子势能增加
B．在阶段，分子力F表现为斥力，分子动能减少，分子势能增加
C．在时，分子势能最小且为负值．分子的速率最大
D．当时，分子力
E．在整个过程中两分子组成的系统动量守恒，系统的分子动能和势能总量守恒
22．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟）如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　）
A．对外做功，体积膨胀 B．对外不做功，最终压强减小
C．内能减少，最终温度降低 D．无序度变大
23．（2021高二下·无棣期中）图示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（　　）
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱消耗电能，其制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，在室内打开冰箱门并不能起到制冷的效果
C．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律
三、非选择题
24．（2023高三上·静海月考）下列说法是否正确？正确的写“√”；如果不正确的写“×”，并改正：
（1）物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化　 　、 　 　
（2）布朗运动就是液体分子的无规则运动　 　、　 　
（3）热力学系统的平衡态是一种静态平衡　 　、　 　
（4）轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆　 　、　 　
（5）运动的物体也可以受到静摩擦力　 　、　 　
25．（2023高三下·深圳模拟）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体。
（1）注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
（2）求此时药瓶内气体的压强。
26．（2024高三下·衡水模拟） 汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，压强为，囊内氮气的密度；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为时，不再排气，将气体视为理想气体。求：
（1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量，阿伏加德罗常数）
（2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2位有效数字）。
27．（2023·全国乙卷）
（1）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
（2）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）
28．（2025·诸暨模拟）如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积S=4.0m2、高度L=3.0m的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放至水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差h=5.0m，该过程传感器显示筒内气体温度始终为T1=300K。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持h值不变，当圆筒提升 L=40cm时，传感器显示筒内气体温度为T2。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为U=kT，其中k=1.0×104J/K，大气压强为p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2。
（1）在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能　 　（“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求筒内气体的温度T2；
（3）求圆筒提升 L过程中筒内气体吸收的热量Q。
29．（2023高二上·青岛期末）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位是g/cm3），摩尔质量为M（单位是g/mol），阿伏加德罗常数为NA（单位是mol－1）。已知1克拉＝0.2g。
（1）求a克拉钻石的摩尔数（物质的量）；
（2）求a克拉钻石所含有的原子数；
（3）假设钻石中的碳原子可看成紧密排列的球体，则每个碳原子的体积为多大？
30．（2023高三下·西城月考）在物理学中，研究微观物理问题时借鉴宏观的物理模型，可使问题变得更加形象生动。弹簧的弹力和弹性势能变化与分子间的作用力以及分子势能变化情况有相似之处，因此在学习分子力和分子势能的过程中，我们可以将两者类比，以便于理解。
（1）轻弹簧的两端分别与物块A、B相连，它们静止在光滑水平地面上，现给物块B一沿弹簧方向的瞬时冲量，使其以水平向右的速度开始运动，如图甲所示，并从这一时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。已知A、B的质量分别为和，求：
a.物块B在时刻受到的瞬时冲量；
b.系统在之后的过程中，弹簧中储存的最大弹性势能是多少？第一次达到该值时是图乙中的哪个时刻？
（2）研究分子势能是研究物体内能的重要内容，现某同学计划在COMSOL仿真软件中对分子在分子力作用下的运动规律进行模拟，在模拟的场景中：两个质量同为m的小球A和B（可视为质点且不计重力）可以在x轴上运动，二者间具有相互作用力，将该力F随两球间距r的变化规律设置为和分子间作用力的变化规律相似，关系图的局部如图丙所示，图中F为“正”表示作用力为斥力，F为“负”表示作用力为引力，图中的和都为已知量。若给两小球设置不同的约束条件和初始条件，则可以模拟不同情形下两个小球在“分子力”作用下的运动情况。
a.将小球A固定在坐标轴上处，使小球B从坐标轴上无穷远处静止释放，则B会在“分子力”的作用下开始沿坐标轴向着A运动，求B运动过程中的最大速度；
b.将小球A和B的初始位置分别设置在和，小球A的初速度为零，小球B的初速度为上一小问中的（沿x轴正方向），两球同时开始运动，求初始状态至两个小球相距最远时，分子力做功大小。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】分子动理论的基本内容；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AC、温度是分子平均动能的标志，夜间气温降低，分子的平均动能减小，但不是所有分子的运动速率都更小，A正确，C错误；
BD、由于汽车轮胎内的气体质量不变，总分子数不变，但温度降低，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力减小，压强减小，轮胎内气体体积减小，单位体积内分子的个数增多，BD错误；
故答案为：A
【分析】根据分子动理论，温度是分子热运动的标志，压强的微观解释正确判断。
2．【答案】D
【知识点】布朗运动；热力学第一定律及其应用；温度和温标；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】本题考查扩散现象、温度的微观意义、分子作用力，热力学第一定律等内容，要能用所学的物理知识分析生活中的物理问题，基础题。A．温度升高时，气体分子的平均动能变大，并不是每个分子动能都越大，选项A错误；
B．水的颜色由浅变深，说明固体茶颗粒在做布朗运动，选项B错误；
C．杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的温度降低，体积不变，则压强变小，选项C错误；
D．温度降低的过程中，杯内气体体积不变，不对外做功，内能减小，则气体向外界放热，选项D正确。
故选D。
【分析】根据扩散现象和布朗运动的概念分析；温度的分子平均动能的标志，温度高并不是所有分子的动能都大；温度降低后杯盖拿起来比较费力是气体压强减小的缘故；由热力学第一定律判断吸热或放热的情况。
3．【答案】C
【知识点】分子间的作用力
【解析】【解答】规定两个分子间距离r等于r0时分子势能为零，从r0处随着距离的增大，根据分子力随分子距离的变化关系可知，此时分子间作用力表现为引力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从r0处随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也增大；故可知当r不等于r0时，Ep为正，故C正确，ABD错误。
故答案为：C。
【分析】根据题中给定的假设，结合分子力与分子距离的变化关系，以及分子力做功的情况判断分子势能的情况。
4．【答案】C
【知识点】分子间的作用力；光的偏振现象；晶体和非晶体；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．太阳光斜射到玻璃、水面时，反射光和折射光都是偏振光，故A错误；
B．金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点，故B错误；
C．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，是因为液体表面张力的作用，使液体表面有收缩到最小表面积的趋势，球形表面积最小；同时说明液体不浸润荷叶，故C正确；
D．当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，分子距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，分子距离增大，分子力做负功，分子势能增大。所以分子距离增大，分子势能不是一直增大的，故D错误。
故选C。
【分析】A、反射光和折射光都是偏振光；
B、金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点；
C、露珠呈近似球体的形状，是液体表面张力的作用，使液体表面有收缩到最小表面积的趋势，球形表面积最小；同时说明液体不浸润荷叶；
D、当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，分子距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，分子距离增大，分子力做负功，分子势能增大。
5．【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；分子动能；物体的内能；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】A、糖果瓶被带进温暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度会升高，其内能增加，故A错误；B、瓶内气体的体积不变，温度升高，发生等容变化，根据查理定律：，可知瓶内气体的压强变大，故B正确；
C、瓶内气体的物质的量与体积均不变，分子数密度表示单位体积分子的数量，分子的数密度不变，故C错误；
D、瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大，而不是每个分子动能都变大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据封闭气体内能与温度的关系判断内能的变化；根据查理定律判断瓶内气体的压强的变化；瓶内气体的质量与体积均不变，分子的数密度不变；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大。
6．【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】封闭的气体被推杆压缩过程中外界对气体做正功，推推杆时间较短，气体来不及吸放热，由公式ΔU＝W+Q可知内能变大，艾绒即可点燃 ，说明温度升高， 分子平均动能增大，由于同时气体体积减小，所以气体压强增大，故ABC错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】猛推推杆时间较短，气体来不及吸放热，主要是外界对气体做正功，气体内能增加，温度升高，压强增大。
7．【答案】A
【知识点】分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律
可知，由于，则吸收的热量与气体对外做的功相等。故A正确，BCD错误；
故选A。
【分析】本题主要考查气体内能的知识和热力学第一定律的应用。温度是分子平均动能的标志，气体分子势能不计，气体内能就是分子动能的和，所以温度是气体内能的标志，温度升高气体内能升高；由热力学第一定律判断吸收的热量与气体对外做的功的关系。
8．【答案】C
【知识点】分子动能；分子势能
【解析】【解答】ABC．乙分子在x=x1处静止，E =0 E (x1)=0（因为E=0=E +E ），所以释放点在E =0处（即x1是E =0且x>x0的点） ，乙分子在时，分子势能最小，分子间距离为平衡距离，分子力为零，故加速度为零，此时速度最大，动能最大，乙分子从x1向x0运动，分子力做正功（引力），势能转化为动能 ，由于从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，故分子势能和动能之和不变，则此时的动能等于，故C正确，AB错误；
D．当乙分子运动到时，其分子势能为零，其分子动能也为零，此时两分子的距离最小，而后向分子间距变大的方向运动，因此甲乙分子的最小距离一定等于，故D错误。
故选C。
【分析】1、 当分子间距离为平衡距离时，分子势能最小，分子力为零，加速度为零。此时分子动能最大，速度最大。
2、由于乙分子仅在分子间作用力下运动，系统的总能量（势能 + 动能）守恒。
初始静止释放时，势能全部转化为动能，因此平衡位置处的动能等于初始势能。
9．【答案】D
【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】本题考查分子动理论、热力学第一定律的应用，要注意区分布朗运动和分子的扩散现象，要理解热力学第一定律的内容。A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，分子动能遵循统计规律，存在动能大小的分布，故A错误；
B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，扩散现象是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，所以这不是布朗运动现象，故B错误；
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律（p是压强，T是温度，C是常量 ）
可知温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误；
D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小，即，体积不变，（气体不对外做功，外界也不对气体做功 ），根据热力学第一定律
可得
即气体对外界放热，故D正确。
故选D。
【分析】温度越高分子的平均动能越大；水的颜色由浅变深是扩散现象；根据和热力学第一定律分析。
10．【答案】D
【知识点】布朗运动；晶体和非晶体；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A． 有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性。图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，故A错误；
B． 浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。 图乙是玻璃管插入水中的情形，根据图像可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，故B错误；
C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故C错误；
D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，故D正确。
故选D。
【分析】根据单晶体的各向异性分析；根据理解浸润与不浸润现象分析；根据布朗运动的定义和性质分析；根据液体表面张力的形成原因分析。
11．【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】AB．大气中的压强由大气的质量产生，即
而
地球大气层空气分子总数为
联立解得
故AB错误；
CD．大气体积为
则气体分子之间的距离为
故C正确，D错误。
故选C。
【分析】AB、根据，结合地球表面积求解大气质量，由此求解大气层空气分子总数；
CD、根据大气层体积求解大气分子间距。
12．【答案】C
【知识点】分子运动速率的统计规律；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，故AB错误；
C．温度越高，速率较大的分子所占百分比越大，乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，则乙状态下气体温度较高，则分子的平均动能大，故C正确；
D．乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，气体分子平均速度大，气体分子的数密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 根据体积保持不变，分析判断分子密度、分子的平均距离是否相同；温度越高，则分子的平均动能越大，曲线中速率大的分子占据的比例就比较大；根据气体压强的微观解释分析判断。
13．【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解答本题时，要抓住不变量，分过程利用热力学第一定律分析气体内能或热传递情况。A． 先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩， 压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，则压强变大，故A错误；
B．针筒内气体温度不变，则气体内能不变，即有
压缩过程中，气体体积变小，外界对气体做功，即有，则根据热力学第一定律
可知，即针筒内气体放热，故B错误；
C．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大，则单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数增大，故C错误；
D．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大。则根据理想气体状态方程
整理可得
可知用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中，故D正确。
故选D。
【分析】压缩气体过程，气体温度不变，气体内能不变，根据玻意耳定律分析压强的变化情况，根据热力学第一定律分析吸放热情况，根据理想气体状态方程分析
14．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】本题主要考查了理想气体的状态方程、热力学第一定律和气体压强的理解，对于这些知识要加强理解记忆。A． 储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变 ，发生等温变化，壶中原来空气的体积，由玻意耳定律
解得
故A错误；
B．气体从到，体积增大，对外做功，由于温度不变，理想气体内能不变，根据热力学第一定律
可得，气体吸收的热量等于气体做的功，故B错误；
C．三角形面积为，由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程
则
由于是常数，温度保持不变，则相等，两三角形和的面积相等，故C正确；
D．到的过程中，温度不变，分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，压强减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D错误。
故选C。
【分析】根据玻意耳定律求解作答；根据热力学第一定律分析作答；根据三角形的面积进行分析；根据气体压强的含义分析作答。
15．【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】气袋无破损，质量不变，气袋内气体可视为理想气体。
ABD．绝热压缩时外界对气体做功，Q=0，W>0，由热力学第一定律
可知，气体内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，BD错误；
C．气体体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程
可知，压强增大，故C错误；
故选A。
【分析】本题主要考查热力学第一定律和理想气体状态方程的应用，准确判断各状态参量是解题关键。
根据热力学第一定律确定气体做功情况；温度是分子平均动能的标志，根据题意结合热力学第一定律判断气体内能变化，得到温度变化，确定分子热运动的平均动能的变化；由气体体积和温度变化结合理想气体状态方程判断压强变化。
16．【答案】D
【知识点】物体的内能；改变内能的两种方式；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】AB、活塞从a到b的过程中，活塞缓慢下降，则气体的压强不变，气缸内气体的温度降低，则内能减小，故AB错误；
CD、 保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处 ，气缸内气体的温度不变，则内能不变，体积增大，由玻意耳定律pV＝C可知，压强减小，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】活塞从a到b的过程中，气体的温度降低，则内能减小，活塞缓慢下降，则气体的压强不变；活塞从b到a的过程中，气缸内气体的温度不变，则内能不变，由玻意耳定律可知体积增大，压强减小。
17．【答案】C
【知识点】热机原理与热机效率
【解析】【解答】客运效率η= ，电动自行车的客运效率： ，轿车的客运效率： ，η1：η2= ： =24：1．
故答案为：C.
【分析】利用效率的表达式代入对应数据可以求出效率之比。
18．【答案】A
【知识点】内燃机原理；汽轮机的工作原理
【解析】【解答】A、先开动P1适当时间，探测器受到的推力沿﹣x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动P4适当时间，又产生沿﹣y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向，并以原来的速率v0平动，故A正确．
B、先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，再开动P2适当时间，又产生沿+y轴方向的推力，探测器的合速度沿第一象限．故B错误．
C、先开动P4适当时间，探测器受到的推力沿﹣y轴方向，将获得沿﹣y轴的速度，沿x轴方向的速率不变，再开动P3适当时间，又产生沿+x轴方向的推力，探测器的合速度沿第四象限，速度大于v0．故C错误．
D、先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，速率大于v0．再开动P4适当时间，探测器又受到的推力沿﹣y轴方向，将获得沿﹣y轴的速度，合速度大于v0．故D错误．
故选A
【分析】先开动P1适当时间，推力沿﹣x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动P4适当时间，又产生沿﹣y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向．同理，分析其他情况．
19．【答案】C,D
【知识点】电功率和电功；分子间的作用力；功率及其计算；碰撞模型
【解析】【解答】A、电源输出功率随外电阻变化图像如图所示
和题中示意图基本近似，故A正确，不符合题意；
B、两个小球弹性碰撞且其中球m2碰前静止，该图像可看做是碰后m2动能与质量关系图像如图
故B正确，不符合题意；
C、绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0，故C错误，符合题意；
D、分子力与分子间距关系如图所示
故D错误，符合题意
故答案为：CD。
【分析】熟练掌握电源输出功率随外电阻变化图像，根据弹性碰撞的特点确定碰撞后小球质量与动能的关系图。绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0。熟练掌握分子力与分子间距的关系图。
20．【答案】B,D
【知识点】分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.因为该图线与横轴围成的面积表示分子总数，又因为该气体质量一定，所以分子总数一定，故3条图线与横轴围成的面积相同，A不符合题意；
B.根据分子速率随温度变化的统计规律可知，温度越高，速率大的分子占的比例越多，所以3条图线温度关系为
B符合题意；
CD.因为温度越高，速率大的分子占的比例越多，所以分子的平均动能越大，故图线3对应的分子平均动能最大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据分子速率随温度变化的统计规律可知，温度越高，速率大的分子占的比例越多，分子的平均动能越大。
21．【答案】B,C,E
【知识点】分子动能；分子势能
【解析】【解答】A．为分子间的平均距离。当时，分子力表现为引力，相互靠近时做正功，分子动能增加，分子势能减小，故A错误；
B．当时，分子力表现为引力，相互靠近时做负功，分子动能减小，分子势能增加，故B正确；
CD．当时，斥力和引力大小相等，方向相反，合力为零。由此可知，此时分子势能最小且为负值，分子的速率最大，动能最大，故C正确，D错误；
E．整个过程中，系统不受外力，故动量守恒；没有外力做功，根据能量守恒定律可知，分子动能和分子势能之和在整个过程中不变，故E正确。
故选BCE。
【分析】1、当分子间距离 ，分子间的引力和斥力平衡，合力为零。当 时，分子力表现为引力，随距离增大而减小。当 时，分子力表现为斥力，随距离减小而急剧增大。
2. 分子势能与距离的关系：在 时，分子势能最小（通常为负值，表示稳定状态）。当
时，分子相互靠近（引力做正功），分子势能减小，动能增加。当 时，分子相互靠近（斥力做负功），分子势能增大，动能减小。
3. 能量守恒与动量守恒：在孤立系统中（无外力作用），分子间相互作用的动量守恒（总动量为零），分子动能和分子势能之和（总机械能）守恒。
22．【答案】B,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加△U。
绝热容器内的气体与外界没有热交换，则
气体向真空扩散，没有对外界做功，则
根据热力学第一定律
可知气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，气体无序度变大，根据理想气体状态方程
可知压强减小。
故答案为：BD。
【分析】气体自由膨胀，不对外做功；绝热系统与外界没有热交换，结合热力学第一定律分析作答；根据气体压强的产生分析作答；根据熵增原理分析作答。
23．【答案】B,D
【知识点】制冷机原理
【解析】【解答】ABD．由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温物体传到高温物体，需要压缩机的帮助并消耗了电能，电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律，BD符合题意，A不符合题意。
C．热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化或内能转移的规律，是能量的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，所以电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律，C不符合题意。
故答案为：BD。
【分析】在冰箱制冷中是因为压缩机消耗了电能，从而使冰箱源源不断地向外界散热，并不是冰箱自发地向外界散发出热量；
24．【答案】（1）√；√
（2）×；布朗运动间接反应液体分子的运
（3）×；一种动态平衡
（4）×；杆的不一定沿杆
（5）√；√
【知识点】布朗运动；静摩擦力；超重与失重；热平衡与热平衡定律
【解析】【分析】（1）根据超重和失重的定义分析；（2）布朗运动现象是指悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，是由液体分子对悬浮颗粒的撞击引起的；（3）根据平衡态和热平衡的定义分析；（4）绳上的弹力一定沿绳，但杆上的弹力要看其它力对杆的作用情况，不一定沿杆；（5）物体受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，不是看物体是否运动，而是看物体和与其接触的物体之间是否有相对运动。
25．【答案】（1）解：入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能增加；注入气体后，瓶内封闭气体的分子总数增加，温度保持不变故分子平均动能保持不变，因此注入气体后瓶内封闭气体的总内能增加。
（2）解：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有：
注射器内气体体积为，有：
根据玻意耳定律有：
代入数据解得：
【知识点】物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）理解理想气体的内能由温度决定，温度不变，分子的平均动能不变，但注入气体后，分子总数增大，则分子的内能增大；
（2）选取注入的气体及原理瓶内的气体为研究对象，其它发生等温变化，从而利用玻意耳定律 列方程求解。
26．【答案】（1）充气后一瞬间，气囊内氮气的质量
气囊内含有氮气分子个数
（个）
（2）设囊中气体温度降为280K、压强变为时总体积为，根据理想气体状态方程
解得
排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的比例
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）根据阿伏加德罗常数的物理意义求解；（2）由理想气体状态方程求出囊中气体温度降为280K时气体的体积，再由体积关系求解排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比。
27．【答案】（1）A；C；D
（2）初始状态，设B管在上方时上部分气体的压强为，下部分气体压强为，则有：，
倒置状态，A管中气体压强减小，空气柱增加1cm，即A管中水银柱减小1cm，A管内径是B管2倍，即，
由此可知，B管水银柱增加4 cm，B管中空气柱减小4cm，此时：A管中气体，，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ管中气体，，
设此时A管中气体压强为，B管中气体压强为，可得：，
倒置前后温度不变，由波意耳定律，对A管中气体： ，
对B管中气体： ，
联立解得：
。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】(1)A、一定质量的理想气体内能由温度决定，等温增压后再等温膨胀，温度不变，内能不变，A正确；
B、由理想气体状态方程：可知，等压膨胀温度升高，内能增大，再等温压缩内能不变，末状态温度高于初状态，内能增加，B错误；
C、由理想气体状态方程，等容压缩温度降低，后等压膨胀，温度升高，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，C正确；
D、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等压压缩，温度降低，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，D正确；
E、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等温膨胀，温度不变，末温度高于初温度，初末状态内能增加，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】(1)正确一定质量的理解理想气体的内能由温度决定，利用理想气体状态方程逐一分析得出相应温度的变化情况，从而确定内能的变化情况。
(2)根据题意，确定倒置前后AB两管中气体的压强和水银柱空气柱的长度的变化，由等温变化，分别对AB管中气体列出气态方程，解方程组求解.
28．【答案】（1）不变；增大
（2）解：设圆筒到达某一深度时筒内空气长度L1，此过程等温变化，由玻意耳定律
解得
圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
解得
（3）解：在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为W，则有
解得
内能变化
解得
由热力学第一定律
解得
【知识点】物体的内能；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】本题 解题的关键是要正确分析出气体变化前后的状态参量变化，选择合适的实验定律即可完成解题。
（1）在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变；在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。
【分析】（1）由温度与内能的关系可知，温度不变，则内能不变，质量不变，分子数不变，体积增大时，分子数密度变小；
（2）由玻意耳定律及盖—吕萨克定律可求筒内气体的温度；
（3）由热力学第一定律可求吸收的热量。
（1）[1]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变；
[2]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。
（2）设圆筒到达某一深度时筒内空气长度L1，此过程等温变化，由玻意耳定律
解得
圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
解得
（3）在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为W，则有
解得
内能变化
解得
由热力学第一定律
解得
29．【答案】（1）解：由题意可得a克拉=0.2ag
a克拉钻石的摩尔数为 (mol)
（2）解：a克拉钻石所含有的原子数为 （个）
（3）解：由题意可得，钻石中的碳原子的摩尔体积为
则每个碳原子的体积为
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【分析】（1）根据摩尔数的求解公式得出a克拉钻石的摩尔数；
（2）根据原子数和物质的量以及阿伏加德罗常数之间的关系得出a克拉钻石所含有的原子数；
（3）根据质量和密度的关系以及物质的量和阿伏加德罗常数的关系得出每个碳原子的体积。
30．【答案】解：（1）a. 根据动量定理，得
b. A和B共速时，系统弹性势能最大，由动量守恒定律得
解得
最大弹性势能满足
解得
由图可知，第一次达到该值时为时刻。
（2）a. 当分子B到达时，速度最大，根据图像，可以用图线和横轴围成的面积求该过程分子力所做的功
由动能定理得
解得
b. 在到达最大距离前，分子力始终做负功，分子势能增大当A和B共速时，系统分子势能最大，二者间距最大，由动量守恒定律得
解得
故分子力做功大小

【知识点】动量定理；碰撞模型；分子势能
【解析】【分析】 （1）a.根据动量定理，求物块B在t=0时刻受到的瞬时冲量；
b.A和B共速时，系统弹性势能最大，由动量守恒定律，求速度，再求最大弹性势能；
（2）a.当分子B到达r=r0时，速度最大，用图线和横轴围成的面积求该过程分子力所做的功，由动能定理，求最大速度；
b.在到达最大距离前，分子力始终做负功，分子势能增大当A和B共速时，系统分子势能最大，由动量守恒定律求速度，再求最大分子势能，分析两个小球之间能达到的最大间距，根据动能定理求分子力做功。
1 / 1高考一轮复习：分子动理论
一、选择题
1．（2023·北京）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
【知识点】分子动理论的基本内容；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AC、温度是分子平均动能的标志，夜间气温降低，分子的平均动能减小，但不是所有分子的运动速率都更小，A正确，C错误；
BD、由于汽车轮胎内的气体质量不变，总分子数不变，但温度降低，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力减小，压强减小，轮胎内气体体积减小，单位体积内分子的个数增多，BD错误；
故答案为：A
【分析】根据分子动理论，温度是分子热运动的标志，压强的微观解释正确判断。
2．（2025·天河模拟）小明的爷爷喜欢喝盖碗茶，泡茶时，他向茶杯中倒入足够多的沸水，使得盖上杯盖后茶水漫过杯盖，然后静置一段时间就可以喝了，已知盖上杯盖后，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低，则（　　）
A．泡茶时，用沸水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B．水的颜色由浅变深，说明水分子在做布朗运动
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的压强变大
D．温度降低的过程中，杯内气体向外界放热
【答案】D
【知识点】布朗运动；热力学第一定律及其应用；温度和温标；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】本题考查扩散现象、温度的微观意义、分子作用力，热力学第一定律等内容，要能用所学的物理知识分析生活中的物理问题，基础题。A．温度升高时，气体分子的平均动能变大，并不是每个分子动能都越大，选项A错误；
B．水的颜色由浅变深，说明固体茶颗粒在做布朗运动，选项B错误；
C．杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的温度降低，体积不变，则压强变小，选项C错误；
D．温度降低的过程中，杯内气体体积不变，不对外做功，内能减小，则气体向外界放热，选项D正确。
故选D。
【分析】根据扩散现象和布朗运动的概念分析；温度的分子平均动能的标志，温度高并不是所有分子的动能都大；温度降低后杯盖拿起来比较费力是气体压强减小的缘故；由热力学第一定律判断吸热或放热的情况。
3．（2025·山东）分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能为零，则（　　）
A．只有r大于r0时，为正 B．只有r小于r0时，为正
C．当r不等于r0时，为正 D．当r不等于r0时，为负
【答案】C
【知识点】分子间的作用力
【解析】【解答】规定两个分子间距离r等于r0时分子势能为零，从r0处随着距离的增大，根据分子力随分子距离的变化关系可知，此时分子间作用力表现为引力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从r0处随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也增大；故可知当r不等于r0时，Ep为正，故C正确，ABD错误。
故答案为：C。
【分析】根据题中给定的假设，结合分子力与分子距离的变化关系，以及分子力做功的情况判断分子势能的情况。
4．（2025·浙江模拟）下列说法正确的时（　　）
A．太阳光斜射到玻璃、水面时，反射光是自然光，折射光是偏振光
B．金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
C．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力且液体不浸润荷叶
D．分子距离增大，分子势能一直增大
【答案】C
【知识点】分子间的作用力；光的偏振现象；晶体和非晶体；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．太阳光斜射到玻璃、水面时，反射光和折射光都是偏振光，故A错误；
B．金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点，故B错误；
C．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，是因为液体表面张力的作用，使液体表面有收缩到最小表面积的趋势，球形表面积最小；同时说明液体不浸润荷叶，故C正确；
D．当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，分子距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，分子距离增大，分子力做负功，分子势能增大。所以分子距离增大，分子势能不是一直增大的，故D错误。
故选C。
【分析】A、反射光和折射光都是偏振光；
B、金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点；
C、露珠呈近似球体的形状，是液体表面张力的作用，使液体表面有收缩到最小表面积的趋势，球形表面积最小；同时说明液体不浸润荷叶；
D、当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，分子距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，分子距离增大，分子力做负功，分子势能增大。
5．（2025·黑吉辽蒙）某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（　　）
A．内能变小 B．压强变大
C．分子的数密度变大 D．每个分子动能都变大
【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；分子动能；物体的内能；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】A、糖果瓶被带进温暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度会升高，其内能增加，故A错误；B、瓶内气体的体积不变，温度升高，发生等容变化，根据查理定律：，可知瓶内气体的压强变大，故B正确；
C、瓶内气体的物质的量与体积均不变，分子数密度表示单位体积分子的数量，分子的数密度不变，故C错误；
D、瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大，而不是每个分子动能都变大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据封闭气体内能与温度的关系判断内能的变化；根据查理定律判断瓶内气体的压强的变化；瓶内气体的质量与体积均不变，分子的数密度不变；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大。
6．（2025·北京市）我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　）
A．压强变小 B．对外界不做功
C．内能保持不变 D．分子平均动能增大
【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】封闭的气体被推杆压缩过程中外界对气体做正功，推推杆时间较短，气体来不及吸放热，由公式ΔU＝W+Q可知内能变大，艾绒即可点燃 ，说明温度升高， 分子平均动能增大，由于同时气体体积减小，所以气体压强增大，故ABC错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】猛推推杆时间较短，气体来不及吸放热，主要是外界对气体做正功，气体内能增加，温度升高，压强增大。
7．（2025·安徽） 在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　）
A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少
C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量
【答案】A
【知识点】分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律
可知，由于，则吸收的热量与气体对外做的功相等。故A正确，BCD错误；
故选A。
【分析】本题主要考查气体内能的知识和热力学第一定律的应用。温度是分子平均动能的标志，气体分子势能不计，气体内能就是分子动能的和，所以温度是气体内能的标志，温度升高气体内能升高；由热力学第一定律判断吸收的热量与气体对外做的功的关系。
8．（2023高三上·全南开学考）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　）
A．乙分子在时，加速度最大
B．乙分子在时，其动能最大
C．乙分子在时，动能等于
D．甲乙分子的最小距离一定大于
【答案】C
【知识点】分子动能；分子势能
【解析】【解答】ABC．乙分子在x=x1处静止，E =0 E (x1)=0（因为E=0=E +E ），所以释放点在E =0处（即x1是E =0且x>x0的点） ，乙分子在时，分子势能最小，分子间距离为平衡距离，分子力为零，故加速度为零，此时速度最大，动能最大，乙分子从x1向x0运动，分子力做正功（引力），势能转化为动能 ，由于从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，故分子势能和动能之和不变，则此时的动能等于，故C正确，AB错误；
D．当乙分子运动到时，其分子势能为零，其分子动能也为零，此时两分子的距离最小，而后向分子间距变大的方向运动，因此甲乙分子的最小距离一定等于，故D错误。
故选C。
【分析】1、 当分子间距离为平衡距离时，分子势能最小，分子力为零，加速度为零。此时分子动能最大，速度最大。
2、由于乙分子仅在分子间作用力下运动，系统的总能量（势能 + 动能）守恒。
初始静止释放时，势能全部转化为动能，因此平衡位置处的动能等于初始势能。
9．（2025·锦江模拟）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　）
A．泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用
D．温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热
【答案】D
【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】本题考查分子动理论、热力学第一定律的应用，要注意区分布朗运动和分子的扩散现象，要理解热力学第一定律的内容。A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，分子动能遵循统计规律，存在动能大小的分布，故A错误；
B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，扩散现象是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，所以这不是布朗运动现象，故B错误；
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律（p是压强，T是温度，C是常量 ）
可知温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误；
D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小，即，体积不变，（气体不对外做功，外界也不对气体做功 ），根据热力学第一定律
可得
即气体对外界放热，故D正确。
故选D。
【分析】温度越高分子的平均动能越大；水的颜色由浅变深是扩散现象；根据和热力学第一定律分析。
10．（2025高二下·成都期中）下列四幅图对应的说法正确的有（　　）
A．图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
B．图乙是玻璃管插入水中的情形，表明水不能浸润玻璃
C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动
D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因
【答案】D
【知识点】布朗运动；晶体和非晶体；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A． 有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性。图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，故A错误；
B． 浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。 图乙是玻璃管插入水中的情形，根据图像可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，故B错误；
C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故C错误；
D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，故D正确。
故选D。
【分析】根据单晶体的各向异性分析；根据理解浸润与不浸润现象分析；根据布朗运动的定义和性质分析；根据液体表面张力的形成原因分析。
11．（2025·浙江模拟）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，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（　　）
A．地球大气层空气分子总数为
B．地球大气层空气分子总数为
C．空气分子之间的平均距离为
D．空气分子之间的平均距离为
【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】AB．大气中的压强由大气的质量产生，即
而
地球大气层空气分子总数为
联立解得
故AB错误；
CD．大气体积为
则气体分子之间的距离为
故C正确，D错误。
故选C。
【分析】AB、根据，结合地球表面积求解大气质量，由此求解大气层空气分子总数；
CD、根据大气层体积求解大气分子间距。
12．（2025·江苏）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【答案】C
【知识点】分子运动速率的统计规律；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，故AB错误；
C．温度越高，速率较大的分子所占百分比越大，乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，则乙状态下气体温度较高，则分子的平均动能大，故C正确；
D．乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，气体分子平均速度大，气体分子的数密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 根据体积保持不变，分析判断分子密度、分子的平均距离是否相同；温度越高，则分子的平均动能越大，曲线中速率大的分子占据的比例就比较大；根据气体压强的微观解释分析判断。
13．（2024·市中区模拟）某校物理学科后活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不漏气，则下列说法中正确的是（　　）
A．针筒内气体压强减小
B．针筒内气体吸热
C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少
D．用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中
【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解答本题时，要抓住不变量，分过程利用热力学第一定律分析气体内能或热传递情况。A． 先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩， 压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，则压强变大，故A错误；
B．针筒内气体温度不变，则气体内能不变，即有
压缩过程中，气体体积变小，外界对气体做功，即有，则根据热力学第一定律
可知，即针筒内气体放热，故B错误；
C．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大，则单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数增大，故C错误；
D．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大。则根据理想气体状态方程
整理可得
可知用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中，故D正确。
故选D。
【分析】压缩气体过程，气体温度不变，气体内能不变，根据玻意耳定律分析压强的变化情况，根据热力学第一定律分析吸放热情况，根据理想气体状态方程分析
14．（2024高三下·齐齐哈尔期中）如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为，内装消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压，每次可向瓶内储气室充入的的空气，经n次下压后，壶内气体压强变为时按下，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷液全过程气体状态变化图像如图乙所示。（已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，）下列说法正确的是（　　）
A．充气过程向下压的次数次
B．气体从状态变化到状态的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
C．乙图中和的面积相等
D．从状态变化到状态，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】本题主要考查了理想气体的状态方程、热力学第一定律和气体压强的理解，对于这些知识要加强理解记忆。A． 储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变 ，发生等温变化，壶中原来空气的体积，由玻意耳定律
解得
故A错误；
B．气体从到，体积增大，对外做功，由于温度不变，理想气体内能不变，根据热力学第一定律
可得，气体吸收的热量等于气体做的功，故B错误；
C．三角形面积为，由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程
则
由于是常数，温度保持不变，则相等，两三角形和的面积相等，故C正确；
D．到的过程中，温度不变，分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，压强减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D错误。
故选C。
【分析】根据玻意耳定律求解作答；根据热力学第一定律分析作答；根据三角形的面积进行分析；根据气体压强的含义分析作答。
15．（2025·重庆市）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　）
A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小
C．压强减小 D．对外界做正功
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】气袋无破损，质量不变，气袋内气体可视为理想气体。
ABD．绝热压缩时外界对气体做功，Q=0，W>0，由热力学第一定律
可知，气体内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，BD错误；
C．气体体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程
可知，压强增大，故C错误；
故选A。
【分析】本题主要考查热力学第一定律和理想气体状态方程的应用，准确判断各状态参量是解题关键。
根据热力学第一定律确定气体做功情况；温度是分子平均动能的标志，根据题意结合热力学第一定律判断气体内能变化，得到温度变化，确定分子热运动的平均动能的变化；由气体体积和温度变化结合理想气体状态方程判断压强变化。
16．（2025·四川）如图1所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热气缸内，活塞稳定在a处。将气缸置于恒温冷水中，如图2所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与气缸壁之间的摩擦。则（　　）
A．活塞从a到b的过程中，气缸内气体压强升高
B．活塞从a到b的过程中，气缸内气体内能不变
C．活塞从b到a的过程中，气缸内气体压强升高
D．活塞从b到a的过程中，气缸内气体内能不变
【答案】D
【知识点】物体的内能；改变内能的两种方式；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】AB、活塞从a到b的过程中，活塞缓慢下降，则气体的压强不变，气缸内气体的温度降低，则内能减小，故AB错误；
CD、 保持气缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处 ，气缸内气体的温度不变，则内能不变，体积增大，由玻意耳定律pV＝C可知，压强减小，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】活塞从a到b的过程中，气体的温度降低，则内能减小，活塞缓慢下降，则气体的压强不变；活塞从b到a的过程中，气缸内气体的温度不变，则内能不变，由玻意耳定律可知体积增大，压强减小。
17．（2019高一下·应县期末）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能.“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= .一个人骑电动自行车，消耗1 mJ(106 J)的能量可行驶30 km.一辆载有4人的普通轿车，消耗32 0 mJ的能量可行驶100 km.则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是（　　）
A．6∶1 B．12∶5 C．24∶1 D．48∶7
【答案】C
【知识点】热机原理与热机效率
【解析】【解答】客运效率η= ，电动自行车的客运效率： ，轿车的客运效率： ，η1：η2= ： =24：1．
故答案为：C.
【分析】利用效率的表达式代入对应数据可以求出效率之比。
18．（人教版物理高二选修2-2 4.4喷气发动机同步练习）如图为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行．每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动．开始时，探测器以恒定的速率v0向正x方向平动．要使探测器改为向正x偏负y60°的方向以原来的速率v0平动，则可（　　）
A．先开动P1适当时间，再开动P4适当时间
B．先开动P3适当时间，再开动P2适当时间
C．先开动P4适当时间，再开动P3适当时间
D．先开动P3适当时间，再开动P4适当时间
【答案】A
【知识点】内燃机原理；汽轮机的工作原理
【解析】【解答】A、先开动P1适当时间，探测器受到的推力沿﹣x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动P4适当时间，又产生沿﹣y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向，并以原来的速率v0平动，故A正确．
B、先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，再开动P2适当时间，又产生沿+y轴方向的推力，探测器的合速度沿第一象限．故B错误．
C、先开动P4适当时间，探测器受到的推力沿﹣y轴方向，将获得沿﹣y轴的速度，沿x轴方向的速率不变，再开动P3适当时间，又产生沿+x轴方向的推力，探测器的合速度沿第四象限，速度大于v0．故C错误．
D、先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，速率大于v0．再开动P4适当时间，探测器又受到的推力沿﹣y轴方向，将获得沿﹣y轴的速度，合速度大于v0．故D错误．
故选A
【分析】先开动P1适当时间，推力沿﹣x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动P4适当时间，又产生沿﹣y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向．同理，分析其他情况．
二、多项选择题
19．（2024高三下·河北模拟） 如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　）
A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像
B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像
C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系
D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系
【答案】C,D
【知识点】电功率和电功；分子间的作用力；功率及其计算；碰撞模型
【解析】【解答】A、电源输出功率随外电阻变化图像如图所示
和题中示意图基本近似，故A正确，不符合题意；
B、两个小球弹性碰撞且其中球m2碰前静止，该图像可看做是碰后m2动能与质量关系图像如图
故B正确，不符合题意；
C、绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0，故C错误，符合题意；
D、分子力与分子间距关系如图所示
故D错误，符合题意
故答案为：CD。
【分析】熟练掌握电源输出功率随外电阻变化图像，根据弹性碰撞的特点确定碰撞后小球质量与动能的关系图。绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0。熟练掌握分子力与分子间距的关系图。
20．（2024高二下·大名月考）一定质量的某气体在不同的温度下分子的速率分布图像如图中的1、2、3所示，图中横轴表示分子运动的速率v，纵轴表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，其中取最大值时的速率称为最概然速率。下列说法错误的是（　　）
A．3条图线与横轴围成的面积相同
B．3条图线温度不同，且
C．图线3对应的分子平均动能最大
D．图线1对应的分子平均动能最大
【答案】B,D
【知识点】分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.因为该图线与横轴围成的面积表示分子总数，又因为该气体质量一定，所以分子总数一定，故3条图线与横轴围成的面积相同，A不符合题意；
B.根据分子速率随温度变化的统计规律可知，温度越高，速率大的分子占的比例越多，所以3条图线温度关系为
B符合题意；
CD.因为温度越高，速率大的分子占的比例越多，所以分子的平均动能越大，故图线3对应的分子平均动能最大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据分子速率随温度变化的统计规律可知，温度越高，速率大的分子占的比例越多，分子的平均动能越大。
21．（2024高三下·德阳模拟）如图所示，两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系，曲线与r轴交点的横坐标为，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．设时，分子势能，仅考虑两分子间的分子力，下列说法正确的是（ ）
A．在阶段，分子力F表现为引力，分子动能增加，分子势能增加
B．在阶段，分子力F表现为斥力，分子动能减少，分子势能增加
C．在时，分子势能最小且为负值．分子的速率最大
D．当时，分子力
E．在整个过程中两分子组成的系统动量守恒，系统的分子动能和势能总量守恒
【答案】B,C,E
【知识点】分子动能；分子势能
【解析】【解答】A．为分子间的平均距离。当时，分子力表现为引力，相互靠近时做正功，分子动能增加，分子势能减小，故A错误；
B．当时，分子力表现为引力，相互靠近时做负功，分子动能减小，分子势能增加，故B正确；
CD．当时，斥力和引力大小相等，方向相反，合力为零。由此可知，此时分子势能最小且为负值，分子的速率最大，动能最大，故C正确，D错误；
E．整个过程中，系统不受外力，故动量守恒；没有外力做功，根据能量守恒定律可知，分子动能和分子势能之和在整个过程中不变，故E正确。
故选BCE。
【分析】1、当分子间距离 ，分子间的引力和斥力平衡，合力为零。当 时，分子力表现为引力，随距离增大而减小。当 时，分子力表现为斥力，随距离减小而急剧增大。
2. 分子势能与距离的关系：在 时，分子势能最小（通常为负值，表示稳定状态）。当
时，分子相互靠近（引力做正功），分子势能减小，动能增加。当 时，分子相互靠近（斥力做负功），分子势能增大，动能减小。
3. 能量守恒与动量守恒：在孤立系统中（无外力作用），分子间相互作用的动量守恒（总动量为零），分子动能和分子势能之和（总机械能）守恒。
22．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟）如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　）
A．对外做功，体积膨胀 B．对外不做功，最终压强减小
C．内能减少，最终温度降低 D．无序度变大
【答案】B,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加△U。
绝热容器内的气体与外界没有热交换，则
气体向真空扩散，没有对外界做功，则
根据热力学第一定律
可知气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，气体无序度变大，根据理想气体状态方程
可知压强减小。
故答案为：BD。
【分析】气体自由膨胀，不对外做功；绝热系统与外界没有热交换，结合热力学第一定律分析作答；根据气体压强的产生分析作答；根据熵增原理分析作答。
23．（2021高二下·无棣期中）图示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（　　）
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱消耗电能，其制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，在室内打开冰箱门并不能起到制冷的效果
C．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律
【答案】B,D
【知识点】制冷机原理
【解析】【解答】ABD．由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温物体传到高温物体，需要压缩机的帮助并消耗了电能，电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律，BD符合题意，A不符合题意。
C．热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化或内能转移的规律，是能量的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，所以电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律，C不符合题意。
故答案为：BD。
【分析】在冰箱制冷中是因为压缩机消耗了电能，从而使冰箱源源不断地向外界散热，并不是冰箱自发地向外界散发出热量；
三、非选择题
24．（2023高三上·静海月考）下列说法是否正确？正确的写“√”；如果不正确的写“×”，并改正：
（1）物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化　 　、 　 　
（2）布朗运动就是液体分子的无规则运动　 　、　 　
（3）热力学系统的平衡态是一种静态平衡　 　、　 　
（4）轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆　 　、　 　
（5）运动的物体也可以受到静摩擦力　 　、　 　
【答案】（1）√；√
（2）×；布朗运动间接反应液体分子的运
（3）×；一种动态平衡
（4）×；杆的不一定沿杆
（5）√；√
【知识点】布朗运动；静摩擦力；超重与失重；热平衡与热平衡定律
【解析】【分析】（1）根据超重和失重的定义分析；（2）布朗运动现象是指悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，是由液体分子对悬浮颗粒的撞击引起的；（3）根据平衡态和热平衡的定义分析；（4）绳上的弹力一定沿绳，但杆上的弹力要看其它力对杆的作用情况，不一定沿杆；（5）物体受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，不是看物体是否运动，而是看物体和与其接触的物体之间是否有相对运动。
25．（2023高三下·深圳模拟）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体。
（1）注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
（2）求此时药瓶内气体的压强。
【答案】（1）解：入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能增加；注入气体后，瓶内封闭气体的分子总数增加，温度保持不变故分子平均动能保持不变，因此注入气体后瓶内封闭气体的总内能增加。
（2）解：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有：
注射器内气体体积为，有：
根据玻意耳定律有：
代入数据解得：
【知识点】物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）理解理想气体的内能由温度决定，温度不变，分子的平均动能不变，但注入气体后，分子总数增大，则分子的内能增大；
（2）选取注入的气体及原理瓶内的气体为研究对象，其它发生等温变化，从而利用玻意耳定律 列方程求解。
26．（2024高三下·衡水模拟） 汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，压强为，囊内氮气的密度；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为时，不再排气，将气体视为理想气体。求：
（1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量，阿伏加德罗常数）
（2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）充气后一瞬间，气囊内氮气的质量
气囊内含有氮气分子个数
（个）
（2）设囊中气体温度降为280K、压强变为时总体积为，根据理想气体状态方程
解得
排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的比例
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）根据阿伏加德罗常数的物理意义求解；（2）由理想气体状态方程求出囊中气体温度降为280K时气体的体积，再由体积关系求解排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比。
27．（2023·全国乙卷）
（1）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
（2）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）
【答案】（1）A；C；D
（2）初始状态，设B管在上方时上部分气体的压强为，下部分气体压强为，则有：，
倒置状态，A管中气体压强减小，空气柱增加1cm，即A管中水银柱减小1cm，A管内径是B管2倍，即，
由此可知，B管水银柱增加4 cm，B管中空气柱减小4cm，此时：A管中气体，，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ管中气体，，
设此时A管中气体压强为，B管中气体压强为，可得：，
倒置前后温度不变，由波意耳定律，对A管中气体： ，
对B管中气体： ，
联立解得：
。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】(1)A、一定质量的理想气体内能由温度决定，等温增压后再等温膨胀，温度不变，内能不变，A正确；
B、由理想气体状态方程：可知，等压膨胀温度升高，内能增大，再等温压缩内能不变，末状态温度高于初状态，内能增加，B错误；
C、由理想气体状态方程，等容压缩温度降低，后等压膨胀，温度升高，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，C正确；
D、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等压压缩，温度降低，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，D正确；
E、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等温膨胀，温度不变，末温度高于初温度，初末状态内能增加，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】(1)正确一定质量的理解理想气体的内能由温度决定，利用理想气体状态方程逐一分析得出相应温度的变化情况，从而确定内能的变化情况。
(2)根据题意，确定倒置前后AB两管中气体的压强和水银柱空气柱的长度的变化，由等温变化，分别对AB管中气体列出气态方程，解方程组求解.
28．（2025·诸暨模拟）如图甲所示，潜水钟倒扣沉入水中，钟内存有一定量的空气供潜水员呼吸。现将潜水钟简化为横截面积S=4.0m2、高度L=3.0m的薄壁圆筒，如图乙所示，筒内装有体积可以忽略的电热丝和温度传感器（图中未画出）。现将开口向下的圆筒由水面上方缓慢竖直吊放至水下某一深度，此时圆筒内的液面与水面的高度差h=5.0m，该过程传感器显示筒内气体温度始终为T1=300K。接着通过电热丝对筒内气体加热，同时逐渐竖直向上提升圆筒，使圆筒内液面与水面的高度差始终保持h值不变，当圆筒提升 L=40cm时，传感器显示筒内气体温度为T2。已知筒内气体的质量保持不变，其内能与温度的关系式为U=kT，其中k=1.0×104J/K，大气压强为p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2。
（1）在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的内能　 　（“增大”、“不变”、“减小”），筒内气体的分子数密度　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求筒内气体的温度T2；
（3）求圆筒提升 L过程中筒内气体吸收的热量Q。
【答案】（1）不变；增大
（2）解：设圆筒到达某一深度时筒内空气长度L1，此过程等温变化，由玻意耳定律
解得
圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
解得
（3）解：在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为W，则有
解得
内能变化
解得
由热力学第一定律
解得
【知识点】物体的内能；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】本题 解题的关键是要正确分析出气体变化前后的状态参量变化，选择合适的实验定律即可完成解题。
（1）在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变；在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。
【分析】（1）由温度与内能的关系可知，温度不变，则内能不变，质量不变，分子数不变，体积增大时，分子数密度变小；
（2）由玻意耳定律及盖—吕萨克定律可求筒内气体的温度；
（3）由热力学第一定律可求吸收的热量。
（1）[1]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的温度不变，筒内气体的内能不变；
[2]在圆筒缓慢向下吊放过程中，筒内气体的压强增大，体积减小，筒内气体的分子数密度增大。
（2）设圆筒到达某一深度时筒内空气长度L1，此过程等温变化，由玻意耳定律
解得
圆筒向上提升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
解得
（3）在圆筒竖直提升的过程中，设气体对外做功为W，则有
解得
内能变化
解得
由热力学第一定律
解得
29．（2023高二上·青岛期末）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位是g/cm3），摩尔质量为M（单位是g/mol），阿伏加德罗常数为NA（单位是mol－1）。已知1克拉＝0.2g。
（1）求a克拉钻石的摩尔数（物质的量）；
（2）求a克拉钻石所含有的原子数；
（3）假设钻石中的碳原子可看成紧密排列的球体，则每个碳原子的体积为多大？
【答案】（1）解：由题意可得a克拉=0.2ag
a克拉钻石的摩尔数为 (mol)
（2）解：a克拉钻石所含有的原子数为 （个）
（3）解：由题意可得，钻石中的碳原子的摩尔体积为
则每个碳原子的体积为
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【分析】（1）根据摩尔数的求解公式得出a克拉钻石的摩尔数；
（2）根据原子数和物质的量以及阿伏加德罗常数之间的关系得出a克拉钻石所含有的原子数；
（3）根据质量和密度的关系以及物质的量和阿伏加德罗常数的关系得出每个碳原子的体积。
30．（2023高三下·西城月考）在物理学中，研究微观物理问题时借鉴宏观的物理模型，可使问题变得更加形象生动。弹簧的弹力和弹性势能变化与分子间的作用力以及分子势能变化情况有相似之处，因此在学习分子力和分子势能的过程中，我们可以将两者类比，以便于理解。
（1）轻弹簧的两端分别与物块A、B相连，它们静止在光滑水平地面上，现给物块B一沿弹簧方向的瞬时冲量，使其以水平向右的速度开始运动，如图甲所示，并从这一时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。已知A、B的质量分别为和，求：
a.物块B在时刻受到的瞬时冲量；
b.系统在之后的过程中，弹簧中储存的最大弹性势能是多少？第一次达到该值时是图乙中的哪个时刻？
（2）研究分子势能是研究物体内能的重要内容，现某同学计划在COMSOL仿真软件中对分子在分子力作用下的运动规律进行模拟，在模拟的场景中：两个质量同为m的小球A和B（可视为质点且不计重力）可以在x轴上运动，二者间具有相互作用力，将该力F随两球间距r的变化规律设置为和分子间作用力的变化规律相似，关系图的局部如图丙所示，图中F为“正”表示作用力为斥力，F为“负”表示作用力为引力，图中的和都为已知量。若给两小球设置不同的约束条件和初始条件，则可以模拟不同情形下两个小球在“分子力”作用下的运动情况。
a.将小球A固定在坐标轴上处，使小球B从坐标轴上无穷远处静止释放，则B会在“分子力”的作用下开始沿坐标轴向着A运动，求B运动过程中的最大速度；
b.将小球A和B的初始位置分别设置在和，小球A的初速度为零，小球B的初速度为上一小问中的（沿x轴正方向），两球同时开始运动，求初始状态至两个小球相距最远时，分子力做功大小。
【答案】解：（1）a. 根据动量定理，得
b. A和B共速时，系统弹性势能最大，由动量守恒定律得
解得
最大弹性势能满足
解得
由图可知，第一次达到该值时为时刻。
（2）a. 当分子B到达时，速度最大，根据图像，可以用图线和横轴围成的面积求该过程分子力所做的功
由动能定理得
解得
b. 在到达最大距离前，分子力始终做负功，分子势能增大当A和B共速时，系统分子势能最大，二者间距最大，由动量守恒定律得
解得
故分子力做功大小

【知识点】动量定理；碰撞模型；分子势能
【解析】【分析】 （1）a.根据动量定理，求物块B在t=0时刻受到的瞬时冲量；
b.A和B共速时，系统弹性势能最大，由动量守恒定律，求速度，再求最大弹性势能；
（2）a.当分子B到达r=r0时，速度最大，用图线和横轴围成的面积求该过程分子力所做的功，由动能定理，求最大速度；
b.在到达最大距离前，分子力始终做负功，分子势能增大当A和B共速时，系统分子势能最大，由动量守恒定律求速度，再求最大分子势能，分析两个小球之间能达到的最大间距，根据动能定理求分子力做功。
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