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章末检测卷(十四)　热　学
(时间:75分钟　分值:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线,甲分子固定于坐标原点O,乙分子位于横轴上。现认为乙分子只受甲分子的作用力,下列说法正确的是(　　)
A.当r等于r1时,分子间的作用力为零
B.在r由r1变到r2的过程中,分子间的引力与斥力均减小
C.当r等于r2时,分子间的作用力最大
D.在r由r1变到10r2的过程中,分子间的作用力先增大后减小
2.(2025·湖北武汉模拟)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　)
A.给自行车打气越打越困难,主要是因为车胎内气体分子之间的相互排斥作用
B.随着温度的升高,所有气体分子热运动的速率都增大
C.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的增大而减小
D.向一锅水中撒点胡椒粉,加热时发现水中胡椒粉在翻滚,说明温度越高布朗运动越剧烈
3.(2024·江苏南京模拟)关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是(　　)
A.图甲中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用
B.图乙中石英晶体像玻璃一样,没有固定的熔点
C.图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银浸润玻璃
D.图丁中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向同性
4.如图所示,某同学将空玻璃瓶开口向下缓慢压入水中,下降过程中瓶内封闭了一定质量的空气,瓶内空气可看成理想气体,水温处处相同且恒定不变,则(　　)
A.瓶内空气对外界做功
B.瓶内空气向外界放出热量
C.瓶内空气分子的平均动能增大
D.单位时间内与瓶壁单位面积碰撞的空气分子数不变
5.如图所示,两端开口、内径均匀的玻璃弯管固定在竖直平面内,两段水银柱A和C将空气柱B封闭在左侧竖直段玻璃管,平衡时A段水银有一部分在水平管中,竖直部分高度为h2,C段水银两侧液面高度差为h1。若保持温度不变,向右管缓缓注入少量水银,则再次平衡后(　　)
A.空气柱B的长度减小
B.左侧水银面高度差h2减小
C.空气柱B的压强增大
D.右侧水银面高度差h1增大
6.(2025·山东菏泽高三开学考)如图所示,一定质量的理想气体从状态a(p0、V0、T0),经热力学过程a→b→c→a后又回到状态a。下列说法正确的是(　　)
A.a→b过程,分子的平均动能减小
B.b→c过程,气体的温度先降低再升高
C.c→a过程,在单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数减少
D.a→b→c→a循环过程,气体吸收的热量为p0V0
7.如图,在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为S,将整个装置放在大气压恒为的空气中,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为2h,当气体从外界吸收热量10mgh后,活塞缓慢上升h后再次平衡,重力加速度为g。此过程中(　　)
A.单位时间内,撞击单位面积的气体分子数变多
B.气体的温度升高了T0
C.气体对外做的功为4mgh
D.密闭气体的内能增加量为14mgh
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.(2025·山西晋中模拟)如图所示,两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的理想气体被一段水银柱隔开,当玻璃管水平放置时,甲端气体的体积小于乙端气体的体积,甲端气体的温度高于乙端气体的温度,水银柱处于静止状态。下列说法正确的有(　　 )
A.若管内两端的气体都升高相同的温度,则水银柱向左移动
B.若管内两端的气体都升高相同的温度,则水银柱向右移动
C.当玻璃管水平自由下落时,管内两端的气体的压强将变为零
D.微观上气体的压强是由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
9.(2025·河北衡水模拟)如图甲所示,一个上端开口内壁光滑的导热汽缸静止在地面上,一不计厚度的轻质活塞静止在汽缸正中央,下端封闭了一定质量的理想气体,气体的初始压强为p0,温度为T0。汽缸顶端两侧各有一个卡口,活塞到达顶端不会离开汽缸。现对封闭气体用电热丝缓慢加热。气体的压强随温度的变化如图乙所示,下列说法正确的是(　　)
A.T0~2T0,封闭气体从外界吸收热量
B.当气体温度达到2T0时,活塞到达汽缸顶端
C.p1=2p0
D.2T0~3T0,单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数减少
10.(2025·河北高三开学考)把被压瘪的乒乓球放进杯子里,再往杯子里倒入热水,过一会儿乒乓球就可以复原。如图,压瘪的乒乓球内气体的体积为30 mL,气体的压强为1.12×105 Pa,温度为27 ℃,倒入热水复原后球内气体的体积为32 mL,温度为87 ℃,球内气体可视为理想气体。则下列说法正确的是(　　)
A.乒乓球内气体温度升高后,每个气体分子的动能都增大
B.乒乓球复原过程中外界对球内气体做功
C.乒乓球复原过程中球内气体吸收热量
D.乒乓球复原后球内气体的压强为1.26×105 Pa
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注
11.(7分)(2025·湖北恩施模拟)(1)如图甲反映“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　　　　　(1分)(用符号表示)。
甲
(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1 000 mL溶液中有0.6 mL 油酸。用注射器测得1 mL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。如图乙所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm,试求:
乙
①油酸膜的面积是　　　　　 cm2;
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　(1分);
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是　　　m(结果保留2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　　　　　(1分)。
A.1 kg油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3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
12.(9分)某兴趣小组,利用如图甲所示的装置验证“气体体积随温度变化的关系”。实验前,用注射器抽取一定质量的气体,用橡胶塞封住注射器下端,已知活塞的重力大于活塞与注射器间的摩擦力。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　　　　(3分)。
(2)下列有助于减小实验误差的操作是　　　　(3分)。
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.实验前测量并记录注射器活塞的质量
D.待温度示数稳定后才记录数据
(3)某同学测得多组体积V和温度T的数据后,在V-T坐标平面上描点作图,因过程中注射器漏气,则作出的图线应为乙图中的　　　　(3分)(选填“①”或“②”)。
13.(10分)(2025·云南德宏模拟)如图所示,将一个圆柱形薄壁绝热汽缸开口向右固定在水平地面上,汽缸的缸口有卡环(厚度不计),卡环到缸底的距离为d,缸内通过厚度不计、横截面积为S的轻质绝热活塞封闭了一定质量的理想气体。开始时封闭气体的热力学温度为T1,活塞到缸底的距离为且汽缸与活塞之间没有相对滑动的趋势。通过电阻丝可以对封闭气体进行缓慢加热。已知外界大气压强为p0,活塞与汽缸内壁间的最大静摩擦力为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑电阻丝的体积。
(1)(5分)对封闭气体进行缓慢加热过程中,当活塞刚好相对汽缸滑动时,求封闭气体的热力学温度T2;
(2)(5分)在满足(1)问的条件下,继续缓慢升高温度,使活塞刚好到达汽缸口的卡环处。求此时封闭气体的热力学温度T3。
14.(12分)(2025·湖南永州一模)如图所示,一导热汽缸开口向左,静置于水平地面上。汽缸深度为
20 cm。活塞质量为20 kg,横截面积为100 cm2,厚度忽略不计,可以在缸内自由滑动。活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内,环境温度为27 ℃,空气柱长度为12 cm。已知大气压强为1×
105 Pa,g=10 m/s2。求:
(1)(4分)顺时针缓慢旋转汽缸到开口竖直向上,且活塞平衡时,此时空气柱的长度;
(2)(4分)汽缸开口向上平衡后,对汽缸缓慢加热,当活塞刚刚到达缸口时,此时缸内的温度;
(3)(4分)若在(2)过程中密封气体的内能增加了80 J,则气体需从外界吸收的热量。
15.(16分)低压气体单向阀是一种常见的气动元件,主要用于控制气体的单向流动。在气动系统中,当气体压力达到一定值时,单向阀将开启并允许气体在一个方向上流动,而不能反向流动。如图,汽缸A、B通过单向阀连接,当汽缸A内气体压强减去汽缸B内气体压强大于0.2p0(p0为大气压强)时单向阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于0.2p0时单向阀关闭。初始时,环境温度、汽缸A和B中气体温度均为T1=300 K,汽缸A上面的活塞用销钉固定且缸内气体体积VA1=3.0×102 m3、压强pA1=0.8p0,汽缸B导热性能良好且缸内气体体积VB1=0.5×102 m3,压强pB1=p0。汽缸A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞的质量和活塞与汽缸间的摩擦、单向阀与连接管内的气体体积不计。
(1)(5分)若汽缸A绝热,加热汽缸A中气体,求汽缸A中气体温度为多少时,单向阀开始打开;
(2)(5分)若汽缸A导热性能良好,拔去汽缸A上活塞的销钉,并在活塞上面施加竖直向下的压力,缓慢压缩汽缸A中气体,求汽缸A中气体体积为多少时,单向阀开始打开;
(3)(6分)接(2)问,将汽缸A中气体全部压入汽缸B中,则汽缸B的气体体积变为多少
章末检测卷(十四)　热　学
1.B　[由Ep-r图像可知,分子间距为r2时分子势能最小,此时分子间的距离为平衡距离10-10 m,分子间的作用力为零,当分子间距趋于0时,分子力最大,故A、C错误;在r由r1变到r2的过程中,分子间距增大,分子间的引力与斥力均减小,故B正确;在r由r1变到10r2的过程中,作分子间作用力F与分子间距离r的关系图如图所示,可知从r1变到r2的过程中,分子力表现为斥力,分子力先减小到零,再变为引力,从r2变到10r2的过程中,分子间的作用力先增大后减小,故D错误。]
2.C　[自行车打气越打越困难,主要是因为胎内气体压强增大,导致轮胎内外的压强差增大的原因,与分子之间的作用力无关,故A错误;随着温度的升高,气体分子的平均速率增大,并不是所有气体分子热运动的速率都增大,故B错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离的增大过程中,分子力做正功,分子势能减小,故C正确;胡椒粉的运动是由于水的对流形成的,不是布朗运动,故D错误。]
3.A　[题图甲中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用,故A正确;题图乙中石英晶体有固定的熔点,而玻璃是非晶体,没有固定的熔点,故B错误;题图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃,故C错误;题图丁中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向异性,故D错误。]
4.B　[玻璃瓶缓慢压入水中的过程,瓶内气体温度不变,水进入瓶内,瓶内气体体积减小,外界对气体做正功,A错误;瓶内气体温度不变,气体分子平均动能不变,气体内能不变,根据热力学第一定律可知,气体向外界放出热量,B正确,C错误;气体体积减小,压强增大,又分子平均动能不变,则单位时间内与瓶壁单位面积碰撞的空气分子数增多,D错误。]
5.B　[设大气压强为p0,水银密度为ρ,空气柱B的压强为pB=p0+ρgh1=p0+ρgh2,若保持温度不变,向右管缓缓注入少量水银,先假设左边水银面都不动,由于右管h1变大,B气体下面的水银上升,使得B气体压强变大,从而使B气体上面的水银向上移动,使得h2减小,最终稳定时有pB'=p0+ρgh1'=p0+ρgh2',由于h2'6.D　[a→b过程,由查理定律有=,解得Tb=2Ta=2T0,所以a→b过程,温度升高,分子的平均动能增大,故A错误;因为pbVb=pcVc,所以Tb=Tc,bc过程气体压强p与体积V的乘积pV先增大后减小,由理想气体状态方程=C,可知b→c过程,气体的温度先升高再降低,故B错误;c→a过程,由盖-吕萨克定律可知,温度减小,分子平均动能减小,而压强不变,则在单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数增多,故C错误;a→b→c→a循环过程,外界对气体做的功为W=-p0V0,由热力学第一定律ΔU=Q+W,其中ΔU=0,故Q=p0V0,可知气体吸收的热量为p0V0,D正确。]
7.C　[取密闭气体为研究对象,活塞上升过程为等压变化,温度升高,气体分子的平均动能增大,单位时间内,撞击单位面积的气体分子数变少,故A错误;由盖-吕萨克定律有=,即=,得T1=T0,气体的温度升高了ΔT=T1-T0=T0,故B错误;气体对外做的功为W=(p0S+mg)h=4mgh,故C正确;密闭气体的内能增加量为ΔU=Q-W=6mgh,故D错误。]
8.AD　[管内两端的气体都升高相同的温度ΔT时,假设水银柱不动,由等容变化有=,解得Δp=,因左侧管内气体的温度高于右侧管内气体的温度即T1左>T1右,则左侧压强的增加小于右侧气体压强的增加,即Δp1左<Δp1右,而初态两侧的压强相等,故水银柱要向左移动,A正确,B错误;当玻璃管水平,两端气体压强与水银重力无关,故当玻璃管水平自由下落时,管内两端气体的压强不变,C错误;气体压强的微观解释就是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的,单位体积内分子数越多,气体对容器壁的压强就越大,D正确。]
9.AB　[T0~2T0,气体温度升高,所以ΔU>0,缓慢加热气体,发生等压变化,气体体积变大,则W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0,即气体从外界吸收热量,故A正确;T0~2T0,气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律可知=,则当温度达到2T0时,活塞到达汽缸顶端,故B正确;2T0~3T0,气体发生等容变化,由查理定律可知=,解得p1=1.5p0,故C错误;2T0~3T0,气体体积不变,压强增大,温度升高,分子平均动能增大,分子热运动更剧烈,因此单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数增多,故D错误。]
10.CD　[物体温度是它分子热运动的平均动能的标志,所以乒乓球内气体温度升高后分子热运动的平均动能增大,但不是每个气体分子的动能都增大,故A错误;乒乓球恢复成原来的圆球形的过程气体体积增大,对外做功,即W<0,故B错误;气体的温度升高,则内能增大,即ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,则Q>0,即气体从外界吸收热量,故C正确;乒乓球恢复成原来的圆球形过程,初态温度为T1=(27+273)K=300 K,末态温度为T2=(87+273)K=360 K,根据理想气体状态方程有=,解得p2=1.26×105 Pa,故D正确。]
11.答案　(1)bcad　(2)①1.4×102　②8.0×10-12 m3
③5.9×10-10　(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136个小方格,则油酸膜的面积为S=136×12 cm2=136 cm2≈1.4×102 cm2
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
V0=× m3=8.0×10-12 m3
③油酸分子的直径为d== m≈5.9×10-10 m。
(3)1 kg油酸所含有分子数为n=NA=,故A错误;1 m3油酸所含分子数为n=NA=,故B正确;
1个油酸分子的质量为m0=,故C错误;设油酸分子的直径为d,则有π=,解得d=,故D错误。
12.答案　(1)A　(2)D　(3)①
解析　(1)实验过程中压强不变,根据==C
可得V=T=(t+273 K),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。
(2)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;本实验压强不变,实验前测量并记录大气压强和活塞质量不能减小实验误差,故B、C错误;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D正确。
(3)根据V=T可知,压强不变,随温度的降低,注射器漏气后图线的斜率会变小,故选①。
13.答案　(1)T1　(2)2.4T1
解析　(1)从开始对封闭气体加热到活塞刚好相对汽缸滑动时,气体体积不变,经历等容变化,设气体末态的压强为p2,对封闭气体有=
对活塞进行受力分析有p0S+=p2S
联立解得p2=p0,T2=T1(或T2=1.2T1)。
(2)从活塞开始移动到活塞刚好到达汽缸口的卡环处过程,封闭气体压强恒为p2,设封闭气体末态的温度为T3,该过程中对封闭气体有=,即=
解得T3=2T2=T1(或T3=2.4T1)。
14.答案　(1)10 cm　(2)600 K　(3)200 J
解析　(1)气体做等温变化,有p0L0S=p1L1S
其中p0=1×105pa,L0=12 cm,p1=p0+
解得L1=10 cm。
(2)气体做等压变化,有=
其中T1=300 K,L2=20 cm,解得T2=600 K。
(3)由热力学第一定律有ΔU=W+Q,其中ΔU=80 J,
W=-p1(L2-L1)S=-120 J,解得Q=200 J。
15.答案　(1)450 K　(2)2.0×102 m3　(3)2.9×102 m3
解析　(1)加热汽缸A中气体,设汽缸A中气体温度为T2时,单向阀开始打开;单向阀开始打开前,A内气体做等容变化,初状态=0.8p0,T1=300 K
单向阀即将打开时,有=p0+0.2p0=1.2p0
由查理定律有=,解得T2=450 K。
(2)设汽缸A中气体体积为时,单向阀开始打开;单向阀即将打开时,有=p0+0.2p0=1.2p0
A内气体做等温变化,初状态=3.0×102 m3
由玻意耳定律有=
解得=2.0×102 m3。
(3)将汽缸A中气体全部压入汽缸B中,设B汽缸的气体体积变为,则+=p0
解得=2.9×102 m3。

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