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专题十一 热学——高考物理二轮复习典例分析及重难突破
【典例分析】
一、热力学定律与能量守恒定律
一、热力学定律
1.热力学第一定律
（1）内容：外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体内能的增量。
（2)表达式：
2.热力学第二定律的两种表述
（1）热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
（2）不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。
2.条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的，例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。
三、1、分子间作用力和分子势能
（1）分子力是分子间引力与斥力的合力，分子间的引力和斥力同时存在，且引力和斥力均随分子间距的增大而减小，但斥力变化比引力快.
（2）分子势能变化根据分子力做功判断.分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加.
2、布朗运动和分子热运动的比较
布朗运动 热运动
共同点 都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加剧烈
不同点 运动物体 小颗粒 分子
环境对象 液体或气体之中 任何物体
运动类型 机械运动，是热运动的反映 热运动
联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力不平衡而引起的，它是分子做无规则热运动的间接反映
热力学第一定律
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变物体内能的方式是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系.
（1）若过程是绝热的，则Q=0,，外界对物体做的功等于物体内能的增量；
（2）若过程中不做功，则W=0，，物体吸收的热量等于物体内能的增量；
（3）若过程的始、末状态物体的内能不变，即，则W+Q=0或W=-Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量
（4）做功和热传递都可以改变物体的内能，如果两个过程同时发生，则内能的改变可由热力学第一定律确定
四、气体的变质量问题模型
分析气体质量改变问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为质量一定的气体问题，用气体实验定律或理想气体状态方程求解。
1．打气问题
选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象。
2．抽气问题
把抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，可看成质量不变的等温膨胀过程。
3．灌气分装
把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象。
4．漏气问题
选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为一定质量气体问题。
五、气体关联模型
1．汽缸活塞类模型
1）确定研究对象
①热学研究对象（一定质量的理想气体）；
②力学研究对象（汽缸或活塞）。
2）分析物理过程
①对热学研究对象明确初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；
②对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。
3）挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。
4）关联气体分析时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。
2．玻璃管液柱模型
1）液体因重力产生的压强为p=pgh（其中h为液体的高度）；
2）不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；
3）有时可直接应用连通器原理-连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；
4）当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷。
【高考真题】
一、多选题
1．[2024年河北高考真题]如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后( )
A.弹簧恢复至自然长度
B.活塞两侧气体质量相等
C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加
D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少
2．一定质量的理想气体从状态a开始经三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是( )
A.bc过程外界对气体做功 B.ca过程气体压强不变
C.ab过程气体放出热量 D.ca过程气体内能减小
二、实验题
3．[2024年上海高考真题]物质性质
实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。
（1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为( )
A. B. C. D.
（2）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。
①不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是_______。
A. B. C. D.
②下列有助于减小实验误差的操作是_______。
A.实验前测量并记录环境温度 B.实验前测量并记录大气压强
C.待温度读数完全稳定后才记录数据 D.测量过程中保持水面高于活塞下端
【重难突破】
1.1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律.如图所示为氧气分子在不同温度下的分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为、.则下列说法正确的是( )
A.温度大于温度
B.、温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同
C.将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和
D.将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
2.甲、乙图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30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知( )
A.图中连线是炭粒的运动径迹
B.炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果
C.若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大
D.若炭粒大小相同，甲中水分子的热运动较剧烈
3.石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是( )
A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B.石墨烯中的碳原子始终静止不动
C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变
D.石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用
4.如图描绘的是一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景.关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.液体温度越低，布朗运动越剧烈
C.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现的越明显
D.悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的
5.在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，再将1滴体积为的溶液滴入到准备好的浅盘中，浅盘中水的体积为，描出的油膜轮廓共占y个小方格，每格边长是l，则可估算出油酸分子直径为( )
A. B. C. D.
6.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能随分子间距离r变化关系的图线是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，长的粗细均匀的长直玻璃管竖直放置，上端开口，用长的水银将一定质量的气体封闭在管的下端，稳定后气体长度.已知外界大气压，现保持温度不变的情况下从管的上端开口处缓慢加入水银，则加入水银的最大长度为( )
A.9cm B.10cm C.14cm D.15cm
8.两端封闭、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，再次平衡时，A、B两段的长度之比为1:2，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.图甲中A、B两段气体的压强的比值为
B.图甲中A、B两段气体的压强的比值为
C.图乙中A、B两段气体的压强的比值为
D.图乙中A、B两段气体的压强的比值为
9.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，封闭气体的压强p用压强传感器测量，体积V由注射器刻度读出。关于该实验，下列说法正确的是( )
A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值
C.为方便推拉活塞，手可握住注射器含有气体的部分
D.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
10.密闭钢瓶中封有一定质量理想气体，一段时间后瓶中气体分子热运动的速率分布由图线①变为图线②。相比于变化前，气体的( )
A.内能减小，压强增大 B.内能增大，压强增大
C.内能减小，压强减小 D.内能增大，压强减小
11.（多选）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示斥力，表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，乙分子仅在分子力作用下依次经过A、B、C、D，下列选项中分别表示乙分子的速度、加速度、动能，势能（规定两分子相距无穷远时分子势能为0）与两分子间距离的关系，其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
12.（多选）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，最后变化到状态A，其变化过程的图像如图所示，AB的反向延长线通过坐标原点O，BC平行于T轴，CA平行于p轴。已知该气体在状态B时的体积为，在状态C时的体积为，则下列说法正确的是( )
A.从状态A到状态B过程中气体分子热运动的平均动能减小
B.从状态B到状态C的过程中外界对气体做的功为200J
C.从状态A经状态B到状态C的过程中气体从外界吸收的热量为200J
D.从状态A经状态B和状态C，最后又回到状态A，在整个过程中气体从外界吸收的热量大于向外界放出的热量
13.（多选）如图所示，一定质量的理想气体从状态a，先后到达状态b和c，，，。则( )
A.过程气体分子平均动能减小
B.过程气体吸热比过程气体放热多3pV
C.状态b、c的温度关系为
D.状态a、b、c的压强大小关系为
14.（多选）一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A.从状态A到状态B，气体吸收热量小于气体内能增量
B.从状态B到状态C，气体对外做功同时向外放热
C.从状态C到状态D，气体吸收热量全部用来对外做功
D.从状态D到状态A，气体吸收热量大于气体对外做功
15.（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，过程是等压过程，过程中气体与外界无热量交换，过程是等温过程。下列说法正确的是( )
A.过程，气体对外做功大于气体内能减少量
B.过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
C.过程气体从外界吸收的热量大于气体内能的增加量
D.过程气体从外界吸收的热量可能等于过程气体对外做的功
16.（1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是_______（用符号表示）；
（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：
①油酸膜的面积是_______;
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______;
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是_______m。（结果保留两位有效数字）
（3）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是_______。
A.1kg油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
17.使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
（1）为了探究压强p与体积V的关系，在测得需要的实验数据后，为达到“探究”的实验目的，用图像法进行数据分析，从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。
A.作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
B.作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
C.作图像，对p与V关系的猜测进行检验
D.作图像，对p与V关系的猜测进行检验
E.检验正确，得出p与V关系的结论
（2）第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到的图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的图如图3所示。下列说法正确的是______。
A.实验前应将注射器里的空气完全排出
B.为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以减少摩擦
C.由图2可知，第1小组的两次实验气体温度大小关系为
D.如图3所示，若第2小组实验操作正确，则为联通空气柱与压力表细管的体积
（3）如图4所示，小明从状态A缓慢拉升柱塞，使其到达状态B（体积为）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积，则此时对应下图中的状态______（填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点）。
18.在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸1.0mL注入500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；
③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为______，求得的油酸分子直径为______m（此空保留一位有效数字）。
（2）若阿伏伽德罗常数为，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是______。
A.1kg油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学比较，数据都偏大。对于出现这种结果的原因，可能是由于______。
A.在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴
B.计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
19.用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验。
（1）下列说法正确的是________。
A.实验时需要用手扶住注射器外壁
B.实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦
C.封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
（2）某实验小组进行了两次规范的实验，并由记录的数据作出了图像，如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度______；若两次实验气体的温度不变，则气体质量______(两空均选填“>”、“<”或“＝”)。
20.自嗨锅通过自热包产生热量使隔层上方锅内气体吸热升温，使用不当时可能造成安全事故。某次使用前，室温为27℃，大气压强为，锅盖透气孔被堵塞。假设该款自嗨锅锅体内部所能承受的最大压强为，锅盖扣紧后，锅内气体视为质量一定的理想气体，且体积不变。
（1）请通过计算判断锅内气体能否安全加热到47℃？
（2）若此过程中气体内能的改变量为，则锅内气体吸收的热量是多少？
21.如图是一种由汽缸、活塞柱（柱体、汽缸内活塞、卡环）、弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置，汽缸内的气体可视为理想气体。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，这时汽缸内封闭气体长度为0.20m，气体压强，活塞被卡环锁住。将四台这样的减震装置竖直安装在车架和车轮之间，解除卡环，稳定时封闭气体被压缩了0.04m（弹簧仍在弹性限度内）。已知活塞柱横截面积，弹簧的劲度系数。该装置的质量、活塞柱与汽缸间的摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变，重力加速度，大气压强。求：
（1）压缩后汽缸内氮气的压强；
（2）由四台减震装置支撑的汽车部分的质量M。
22.绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能，如图甲所示。已知活塞面积，其质量为，大气压强，重力加速度如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：
（1）封闭气体最后的体积；
（2）封闭气体吸收的热量。
23.某篮球的容积恒为，球内气体压强为到之间时，篮球能正常使用。某打气筒的总容积，筒内气柱的最大长度，充气过程中气体温度不变，忽略所有摩擦力，大气压强恒为。
（1）现封闭打气筒的出气口，把打气筒内气柱长度由最大长度缓慢压缩至，求需要对打气筒的活塞施加的压力大小（不计打气筒活塞的重力）。
（2）若一个篮球内部的气压，为了使该篮球能正常使用，求至少需要打气的次数。
24.在物理学中，研究微观物理问题可以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）如图1所示，质量相等的两个小球用劲度系数为k，原长为的轻弹簧相连，并置于光滑水平面上。现给其中一个小球沿着弹簧轴线方向的初速度，整个系统将运动起来，已知在此后的运动过程中弹簧的弹性势能大小与弹簧的长度l的关系如图2所示。
①请说明曲线斜率的含义；
②已知弹簧最小长度为，推理说明弹簧的最大长度为多大？
（2）研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能与两者之间距离r的关系曲线如图3所示。
①由图3中可知，两分子间距离为时，分子势能最小，请写出时两分子间相互作用力的大小；
②假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为，系统的动能与分子势能之和为E。请在图3所示的曲线图像中的r轴上标出坐标的大致位置，并求出此时两分子之间的分子作用力大小。
25.如图所示，一粗细均匀的U型的玻璃管竖直放置，左侧竖直管上端封闭，右侧竖直管上端与大气相通且足够长，左侧竖直管中封闭一段长为的空气柱（可视为理想气体），气体的温度为，水平管内充满水银，右侧竖直管中水银柱长，如果从右侧竖直管内缓慢注入水银柱，注入的水银与原来右侧管内水银之间没有空气，注入过程空气柱的温度保持不变，水银柱长度远远大于玻璃管的直径，大气压强为。
（1）求稳定后空气柱的长度；
（2）如果要使空气柱再恢复到原来的长度48cm，求需要将空气柱的温度变为多少。
答案以及解析
【高考真题】
1．答案：ACD
解析：活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有，又活塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相等，由可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错误；气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。
2．答案：AC
解析：A.由理想气体状态方程
化简可得
由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故
bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确；
B.由A选项可知，ca过程压强减小，故B错误；
C.ab过程为等温变化，内能不变，故
根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故
根据热力学第一定律
解得
故ab过程气体放出热量，故C正确；
D.ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。
故选AC。
3．答案：（1）C
（2）①A；②C
解析：（1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或，故选C。
（2）①实验过程中压强不变，根据
可得
可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，BCD错误。
故选A。
②A.环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；
B.本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误；
C.待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；
D.测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误。
故选C。
【重难突破】
1.答案：B
解析：A.温度越高，分子热运动越激烈，速率大的分子所占的比例大，由图可知曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故温度高于温度，A错误；
B.、温度下，实线1、2相交于一点，即该速率区间的分子数相同，B正确；
C.由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，故将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积仍为1，C错误；
D.将、温度下的氧气混合后，温度不会比的温度更低，故对应的分子速率分布规律曲线不可能是图中的虚线，D错误。
故选B。
2.答案：C
解析：A.图中连线不是炭粒的运动径迹，故A错误；
B.炭粒的位置变化是由于水分子的撞击不平衡产生的结果，故B错误；
C.若水温相同，较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱，炭粒在30s始、末时刻所在位置连线的距离就较短，故甲中炭粒的颗粒较大，故C正确；
D.若炭粒大小相同，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，故D错误。
故选C。
3.答案：C
解析：A.石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误；
B.石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误；
C.石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确；
D.石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。
故选C。
4.答案：D
解析：布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项A错误；液体温度越高，布朗运动越剧烈，选项B错误；悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，选项C错误；悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，选项D正确；故选D.
5.答案：A
解析：根据题意可知，滴入浅盘中的油酸体积为滴入浅盘中的油酸形成单分子层的面积为则油酸分子直径为故选A。
6.答案：B
解析：当分子间距离r等于平衡距离时，分子间作用力f表现为零，分子势能最小。
故选B。
7.答案：B
解析：设水银柱的最大长度为x，此时气体的压强；气体的体积为；开始时：；气体的体积：；由玻意耳定律可知：，解得；则加入水银的最大长度为：；A.9cm，与结论不相符，选项A错误；B.10cm，与结论相符，选项B正确；C.14cm，与结论不相符，选项C错误；D15cm，与结论不相符，选项D错误；
8.答案：B
解析：设水银柱的长度为，将玻璃管旋转，再次平衡时，设A的长度为h，则B的长度为，玻璃管竖直静止时，A、B两段的长度为
玻璃管竖直静止时，有
将玻璃管旋转，再次平衡时，有
气体做等温变化，则
联立解得
，，，
则
，
故选B。
9.答案：D
解析：AC.为了保证气体温度不变，推拉活塞时，动作要慢，且不可以用手握住注射器含有气体的部分，故AC错误；B.活塞移至某位置时，待稳定时记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值，故B错误；D.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性，故D正确。故选D。
10.答案：B
解析：根据气体分子热运动的速率分布图可知，由图线①变为图线②，气体分子平均速率变大，温度升高，即相比于变化前，气体的内能增加，体积不变，则压强变大。
故选B。
11.答案：BD
解析：A.乙分子从A到C的过程中一直受到引力，速度一直增大，故A错误；
B.加速度与力的大小成正比，方向与力相同，加速度等于0的是C点，故B正确；
C.分子动能不可能为负值，故C错误；
D.乙分子从A到C，分子力做正功，分子势能先减小，从C点继续向左，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
故选BD。
12.答案：AC
解析：A.从状态A到状态B过程中气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，A正确；
B.从状态B到状态C过程中气体体积增大，气体对外做功，即对气体做负功，气体压强为
气体在状态B时的体积为，在状态C时的体积为，则外界对气体做的功为
B错误；
C.由于状态A与状态C的温度相同，所以该气体从状态A到状态C的过程中，内能变化量
根据热力学第一定律
从状态A到状态B过程气体体积不变，则气体不做功，则此过程外界对气体做功为
所以此过程中吸收的热量
C正确；
D.从状态C回到状态A过程，气体温度不变，则内能不变，即
气体体积减小，则外界对气体做功，即
根据热力学第一定律
则有
即气体对外界放热，从图像可得气体对外做功时气体的压强小于外界对气体做功时气体的压强，则
在整个过程中气体从外界吸收热量小于向外界放出的热量，D错误。
故选AC。
13.答案：BC
解析：A.过程中气体压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程，可知气体温度升高，分子平均动能增加，故A错误；
B.过程中，体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，内能增加，气体吸收热量，根据热力学第一定律有
其中
过程中，体积不变，外界对气体做功
气体压强减小，可知气体温度降低，内能减少，气体向外放出热量，根据热力学第一定律有
由于，则
则有
即过程气体吸热比过程气体放热多，故B正确；
C.过程中气体压强不变，由盖-吕萨克定律
得
又得
可知，状态b、c的温度关系为
故C正确；
D.过程中，体积不变，由查理定律
故
又，状态a、b、c的压强大小关系为
故D错误。
故选BC。
14.答案：CD
解析：A.从状态A到状态B，体积不变，温度升高，气体内能增加，气体从外界吸收热量，且气体吸收热量等于气体内能增量，故A错误；
B.从状态B到状态C，压强不变，温度降低，体积减小，外界对气体做功，气体向外放热，故B错误；
C.从状态C到状态D，温度不变，体积增大，气体吸收热量全部用来对外做功，故C正确；
D.从状态D到状态A。压强不变，体积增加，则气体对外做功，温度升高，内能增加，则根据
则气体吸收热量大于气体对外做功，故D正确。
故选CD。
15.答案：BC
解析：A.由于过程中气体与外界无热量交换，由热力学第一定律，可知过程气体对外做功等于气体内能减少量，故A错误；B.由于过程是等温过程，所以气体在a、c状态的内能相等，由热力学第一定律，可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，故B正确；C.过程气体膨胀，外界对气体做负功，则，由于过程是等压膨胀过程，则可知，气体温度升高，内能增大，则，由热力学第一定律，可知过程气体从外界吸收的热量大于气体内能的增加量，故C正确；D.由于气体在a、c状态的内能相等，过程气体内能的增加量等于过程气体内能减少量；由过程气体从外界吸收的热量大于气体内能的增加量，过程气体对外做功等于气体内能减少量，所以过程气体从外界吸收的热量大于过程气体对外做的功，故D错误。故选BC。
16.答案：（1）bcad（2）;;（3）B
解析：（1）用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。
（2）①图中油膜中大约有131个小方格，则油酸膜的面积为
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
③油酸分子的直径为
（3）A.1kg油酸所含有分子数为
故A错误；
B.油酸所含分子数为
故B正确；
C.1个油酸分子的质量为
故C错误；
D.设油酸分子的直径为d，则有
解得
故D错误。
故选B。
17.答案：（1）ADE（2）CD（3）F
解析：（1）根据实验原理可作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系，再作图像，对p与V关系的猜测进行检验，检验正确，得出p与V关系的结论。
故选ADE。
（2）A.实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；
B.为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以保证气密性良好，故B错误；
C.根据理想气体状态方程可知，离坐标原点越远的等温线温度越高，则有，故C正确；
D.设联通空气柱与压力表细管的体积为，则有
整理可知
根据图像可知为联通空气柱与压力表细管的体积，故D正确；
故选CD。
（3）快速到达体积，气体对外界做功，热量几乎不变，根据热力学第一定律
可知，内能减小，温度降低，则对应图中的状态F。
18.答案：（1）；
（2）B
（3）AC
解析：（1）根据题意可得，一滴油酸的酒精溶液含油酸为
根据题意可知，方格纸每个小格的面积为
根据不足半格舍掉，多于半格算一格的原则，可得面积为
油酸分子直径为
（2）A.根据题意，质量为的油酸，所含有分子数为
故A错误；
B.体积为的油酸，所含分子数为
故B正确；
C.1个油酸分子的质量为
故C错误；
D.根据可知，一个油酸分子的体积为
设分子的直径为d，则有
联立解得
故D错误。
故选B。
（3）A.根据题意，由公式可知，油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大的原因可能时V偏大或S偏小，在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴，则V偏大，直径偏大，故A正确；
B.计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，则S偏大，直径偏小，故B错误；
C.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则S偏小，直径偏大，故C正确。
故选AC。
19.答案：（1）C（2）>；>
解析：（1）A.实验时为防止温度发生变化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A错误；
B.实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了防止温度发生变化，故B错误；
C.在封闭一定质量的气体时，要先摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故C正确。
故选C。
（2）在图象中，根据
可得
即离坐标原点越远的等温线温度越高，故
由克拉珀龙方程
式中m是气体的质量，M是摩尔质量，R是摩尔气体常量，可知在相同情况下，当温度T不变时，所选气体的质量m越大，pV值越大，可知
20.答案：（1）能；（2）
解析：（1）设初始时，气体的压强为
27℃对应的热力学温度为
加热到时，气体的压强为
温度为，气体发生等容变化，则有
解得
47℃转换为热力学温度
所以能安全加热到47℃。
（2）由热力学第一定律可知
气体体积不变
解得锅内气体吸收的热量
21.答案：（1）；（2）
解析：（1）由玻意耳定律，可得
解得
（2）对一台减震装置的上支座，受力分析，有
解得
由四台减震装置支撑的汽车部分的质量满足
解得
22.答案：（1）；（2）60J
解析：（1）以气体为研究对象，根据盖-吕萨克定律，有
解得
（2）由气体的内能与热力学温度成正比
解得
活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有
解得
外界对气体做功
由热力学第一定律
得气体变化过程吸收的总热量为
23.答案：（1）100N；（2）6
解析：（1）设打气筒横截面积S
根据
得
对活塞
代入数据得
（2）根据题意
根据
代入数据得
所以为了使该篮球能正常使用，至少需要打气6次。
24.答案：（1）①弹簧的弹力；②；（2）①见解析；②图见解析；
解析：（1）①曲线的斜率代表了弹簧的弹力；
②当弹簧最长或最短时，两球共速，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
可得当弹簧最长和最短时，弹簧的弹性势能相等，因此弹簧的形变量相等，即有
得
（2）①时，分子间相互作用力大小为零；
②的坐标如图所示，是引力部分斜率最大的位置；
由能量守恒定律得
其中为系统的动能。
设分子的质量为m，则
对其中一个分子，由牛顿第二定律得
联立得
25.答案：（1）40cm（2）408K
解析：（1）初始状态下气体的压强为
空气柱长度
设玻璃管横截面积为S，气体的体积为
设注入水银后水平管进入左侧竖直管内水银长度为x，则气体的压强为
气体的体积为
注入过程气体温度不变，根据玻意耳定律得
解得
则稳定后空气柱的长度
（2）要使空气柱变为原来长度则气体压强变为
根据查理定律
解得空气柱的温度变为

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