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专题12　热学
　　
1.（2024·宁波二模）下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（　　）
A.图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B.图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水浸润该材料
C.图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则T2＞T1
D.图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果
2.（多选）关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（　　）
A.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
B.一千克10 ℃的水的分子平均动能比一克10 ℃的铜的分子平均动能大
C.固体铜在不断加热熔解的过程中，其内能不断增大
D.布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体分子的无规则运动
3.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Ep为零，则（　　）
A.只有r大于r0时，Ep为正
B.只有r小于r0时，Ep为正
C.当r不等于r0时，Ep为正
D.当r不等于r0时，Ep为负
4.如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出过程中，瓶内气体（　　）
A.内能迅速增大 B.温度迅速升高
C.压强迅速增大 D.体积迅速膨胀
5.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值。充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V，每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V。压强计示数为900 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg。气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　 ）
A.30 cm3 B.40 cm3
C.50 cm3 D.60 cm3
6.（多选）一定质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V-T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（　　）
A.过程ab中外界对气体做功为零
B.过程bc中气体内能不变
C.过程ca中气体一定吸热
D.pc＝pb＞pa
7.（2025·湖北高考）如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
A.外力F保持不变
B.密封气体内能增加
C.密封气体对外做正功
D.密封气体的末态压强是初态的2倍
8.（多选）（2025·河南高考）如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为T1和T2，体积分别为V1和V2，T1＜T2，V1＜V2。则（　　）
A.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移
B.固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移
C.保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移
D.保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移
9.（2025·浙江金华三模）某一监测设备的简易结构如图甲所示，导热性能良好且顶部开有小孔与大气相通的汽缸底部与一热源表面紧贴，汽缸顶部内上侧装有一个体积大小可以忽略的压力传感器，监测开始时，中部活塞（活塞厚度忽略不计）与汽缸底部距离为h1＝0.3 m、与顶部的距离为h2＝0.2 m，横截面积为S＝10－2 m2，活塞下方封闭温度为T0＝300 K、压强为p0＝105 Pa的空气，此时压力传感器的示数为0。已知外界空气压强为105 Pa，活塞质量及摩擦可不计，试解答下列问题：
（1）当热源的温度从300 K缓慢升到T1时，活塞刚好触及压力传感器但示数仍为0。
①则该过程中活塞下方封闭空气分子的平均动能　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”），气体分子单位时间内对容器壁单位面积的撞击次数　　　　（选填“变多”“变少”或“不变”）；
②求出T1＝　　　　。
（2）热源温度从T0＝300 K缓慢升到T2＝550 K。
①在乙图中画出该过程压力传感器示数F与外壁温度T的关系图像；
②该过程气体吸收了Q＝370 J的热量，求该过程中气体内能的变化量。
1.C　每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故A错误；管内的液面低于管外液面，液体不浸润管壁，即水与该材料属于不浸润，故B错误；做一条竖直的等容线，与两条等温线的交点分别表示为p1、T1、p2、T2，根据＝，p1＜p2，解得T1＜T2，故C正确；水有表面张力，所以水黾能停在水面上，故D错误。
2.AC　由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，但在一定条件下，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，A正确；温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能就相同，故一千克10 ℃的水的分子平均动能与一克10 ℃的铜的分子平均动能相等，B错误；铜是晶体，固体铜在不断加热熔解的过程中，温度不变，分子的平均动能不变，在溶解过程中体积增大，分子势能增大，内能增大，故C正确；布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体颗粒的无规则运动，不是固体分子的无规则运动，故D错误。
3.C　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，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。故选C。
4.D　橡胶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，由理想气体状态方程＝C可知，气体压强减小。故选D。
5.A　根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V，已知p0＝750 mmHg，V0＝60 cm3，p1＝（900＋750）mmHg＝1 650 mmHg，代入数据整理得V＝30 cm3，故选A。
6.ACD　由题图可知过程ab中气体发生等容变化，体积不变，外界对气体没有做功，故A正确；过程bc中气体做等压变化，即pb＝pc，温度降低，气体的内能减小，故B错误；过程ca中，气体的体积增加，气体对外界做功，但由于气体温度不变，内能不变，即ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体必然从外界吸收热量，且吸收的热量刚好等于它对外界做的功，故C正确；气体从c到a经历了等温过程，根据玻意耳定律可知paVa＝pcVc，由于Va＞Vc，故pa＜pc，结合B选项的分析可得pb＝pc＞pa，故D正确。
7.B　气体温度升高，体积减小，根据理想气体状态方程＝C得，气体压强变大，则外力F增加，选项A错误；气体温度升高，则气体内能增加，选项B正确；气体体积减小，则外界对气体做正功，选项C错误；根据＝C，气体热力学温度变为原来的2倍，体积减小，则气体压强大于原来的2倍，选项D错误。
8.AC　由题干可知，初始两侧气体的压强相同，假设在升温的过程中P板不发生移动，则由定容过程＝ Δp＝ΔT，可得左侧气体压强增加量较多，则P板向右移动，A正确，B错误；保持温度不变，移动相同的距离时＝C1，p＝，同理＝，得＝，若P不移动，则＜，故＞，则p1＞p2，P板向右移动，C正确D错误。
9.（1）①变大　变少　②500 K
（2）①见解析图　②170 J
解析：（1）①当热源的温度从300 K缓慢升到T1时，分子平均动能增大；由于活塞刚好触及传感器但压力示数仍为0，可知气体做等压变化，故温度升高、体积增大，压强不变，可知气体分子单位时间内内容器壁单位面积的撞击次数变少；
②根据盖-吕萨克定律＝
代入题中解得T1＝500 K。
（2）①分析可知从T0→T1过程，活塞未对传感器施加压力，则传感器示数F＝0；从T1→T2过程中，气体做等容变化，根据查理定律有＝
且p0＝p1
对活塞，由平衡条件有p0S＋F＝p2S
联立解得F＝2T－1 000（N）（500 K＜T≤550 K）
综合可知F＝
故图像如下。
②根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
且W＝－p0Sh2＝－200 J，Q＝370 J
联立解得ΔU＝170 J。

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