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章末巩固(十四)　热　学
说明：单选题每小题4分；多选题每小题6分；本试卷共77分。
一、单选题
1．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浮力作用
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”的液滴说明水银不浸润玻璃
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
2．福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是(　　)
A．茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力
B．茶香四溢是扩散现象，茶水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓
C．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力
D．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动
3．(2025·天津一模)下列说法正确的是(　　)
A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低
B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直增大
C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大
D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中，分子力做正功
4．(人教版选择性必修第三册习题改编)(2025·江苏卷)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。橡胶塞跳出后，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．如图甲所示，一高度为H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞横截面积为S，在缸的正中间和缸口处有固定卡环，活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。活塞下方封闭有一定质量的理想气体，已知理想气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量，重力加速度为g。开始时封闭气体温度为T0，压强等于外界大气压强p0，现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变化过程，下列说法正确的是(　　)
A．活塞质量为
B．从b→c过程，气体对外做功p0SH
C．从a→d全过程，气体内能增加3αT0
D．从a→d全过程，气体吸收的热量小于其内能的增加量
二、多选题
6．(2025·陕西西安模拟)关于对分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是(　　)
A．温度越低，布朗运动越剧烈
B．外界对一定质量的气体做正功，气体的内能可能减小
C．当分子间的距离减小时，分子间作用力一定增大
D．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大
7．(2025·甘肃卷)如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是(　　)
A．A→B过程为吸热过程
B．B→C过程为吸热过程
C．状态A压强比状态B的小
D．状态A内能比状态C的小
8．一定质量的理想气体，初始温度为300 K，压强为1×105 Pa。经等容过程，该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K；若经等压过程，需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是(　　)
A．初始状态下，气体的体积为6 L
B．等压过程中，气体对外做功400 J
C．等压过程中，气体体积增加了原体积的
D．两个过程中，气体的内能增加量都为400 J
三、非选择题
9．(12分)如图所示是用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的部分实验装置。
主要步骤如下：
①将压强传感器校准；
②把活塞移至注射器满刻度处；
③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V以及相应的压强传感器示数p。
(1)实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证________不变。为此，在封入气体前，应______________________________。
(2)一小组根据测量的数据，绘出p-图像如图所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是__________________________。
(3)另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的V-关系图像应是________。
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
(4)如图甲，在斯特林循环的p-V图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。A→B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积撞击的次数________(选填“增加”“减少”或“不变”)，气体分子的平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；在B→C的过程中，气体吸收热量为Q1，在C→D的过程中，气体吸收热量为Q2，则该气体在B→C→D过程中对外界做的总功等于______。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙中两条曲线，则状态D对应的______(选填“①”或“②”)曲线。
10．(12分)(2025·广东卷)如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
(1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1；
(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度为h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。
11．(15分)(2024·贵州卷)制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图甲所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为V0，压强为p0；现缓慢充气后压强变为4p0，不计容器的容积变化，容器内的气体可视为理想气体。
(1)设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积；
(2)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N；其压强p与体积V的变化关系如图乙中实线所示，已知气体在状态N时的体积为V1，压强为p1。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比；
(3)图乙中虚线MN'是容器内气体在绝热(既不吸热也不放热)条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图乙中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热(不需要说明理由)。
章末巩固(十四)
1．C　[题图甲中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用，选项A错误；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，选项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，选项C正确；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，选项D错误。]
2．B　[“茶香四溢”是扩散现象，故C、D错误；茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则的运动，扩散到空气中，故A错误；温度越高，分子的无规则运动越剧烈，所以茶水温度越高，分子的热运动越剧烈，茶香越浓，故B正确。]
3．D　[由题图甲可知，①中速率大的分子占据比例较大，说明状态①对应的温度较高，故A错误；由题图乙可知，状态A与状态B的温度相同，由p-V图线的特点可知，气体由状态A到状态B温度先升高再降低，气体分子平均动能先增大后减小，故B错误；由题图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力随分子间距离的增大先增大后减小，故C错误；由题图丁可知，在r由r1变到r2的过程中，分子势能一直减小，则分子力做正功，故D正确。]
4．D　[瓶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．C　[气体在等压膨胀过程中由受力平衡，有1.5p0S＝p0S＋Mg，解得M＝，故A错误；p-T图像斜率正比于容积的倒数，所以b→c过程中气体对外做功，c状态后停止对外做功，则b到c推动活塞运动的距离为，故b→c过程，气体对外做功W＝1.5p0S·＝p0SH，故B错误；在a→d全过程中，由理想气体状态方程，有＝，由题目条件可知气体内能的变化量ΔU＝α(Td－T0)＝3αT0，故C正确；从a→d全过程，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体吸收的热量大于其内能的增加量，故D错误。]
6．BD　[
微粒越小，布朗运动越明显，温度越高，布朗运动越剧烈，A错误；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，外界对一定质量的气体做正功，气体的内能可能减小，可能增加，可能不变，B正确；如图所示，当分子间的距离减小时，如果开始时刻分子间距离大于平衡距离，则分子间作用力可能减小，也可能先增大后减小，如果开始时刻分子间距小于平衡距离，则分子间作用力增大，C错误；温度是分子热运动的平均动能的标志，物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，D正确。]
7．ACD　[A→B过程，体积不变，则W＝0，温度升高，则ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q>0，即该过程吸热，选项A正确；B→C过程，温度不变，则ΔU＝0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B错误；A→B过程，体积不变，温度升高，根据＝C可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，选项C正确；状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，选项D正确。]
8．AD　[设理想气体初始状态的压强、体积和温度分别为p1＝p0，V1＝V0，T1＝300 K，等容过程后为状态二V2＝V0，T2＝400 K，等压过程后为状态三p3＝p0，T3＝400 K，由理想气体状态方程可得＝＝，解得p2＝p0，V3＝V0，等压过程中，气体体积增加了原体积的，C错误；等容过程中气体做功为0，由热力学第一定律可知，ΔU＝W＋Q＝400 J，两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为400 J，D正确；等压过程内能增加了400 J，吸收热量为600 J，由热力学第一定律可知气体对外做功为200 J，即做功的大小为W＝p0＝200 J，解得V0＝6 L，A正确，B错误。]
9．解析：(1)实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证封闭气体质量不变。为此，在封入气体前，应在活塞上均匀涂抹润滑油。
(2)产生这一现象的可能原因是注射器存在漏气现象。
(3)测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积未计入，纵轴存在截距－V0，软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为－V0，故前后两条线相交在此处，故选D。
(4)在A→B过程中，气体体积减小，温度不变，压强增大，气体分子单位时间内对器壁单位面积撞击的次数增加，气体分子的平均动能不变。
由热力学第一定律可知，在B→C的过程中气体体积不变，对外界做功W1＝0，在C→D的过程中温度不变，内能不变，体积增大，气体吸收热量为Q2，对外界做功W2＝Q2，则该气体在B→C→D过程中对外界做的总功等于W1＋W2＝Q2。
根据理想气体状态方程＝C可知，气体的温度越高，压强与体积的乘积pV的值越大，所以由题图甲可知TD>TA，气体分子运动速率的统计规律为：中间多，两头少，温度高，峰值向速率较大的方向移动，故状态D对应的是曲线②。
答案：(1)封闭气体质量　在活塞上均匀涂抹润滑油　(2)注射器存在漏气现象　(3)D　(4)增加　不变　Q2　②
10．解析：(1)金属液刚好充满铸型室时，有h1S1＝h2S2
代入数据解得h2＝0.05 m
则气室内气体的压强p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2)
代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。
(2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4，则有h3S1＝h4S2
解得h4＝0.01 m
由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有p0S1h1＝p'S1(h1－h3)
解得注气后铸型室内气体的压强
p'＝1.25×105 Pa
所以注气后气室内气体压强
p2＝p'＋ρg(h3＋H＋h4)
解得p2＝1.35×105 Pa。
答案：(1)0.05 m　1.2×105 Pa　(2)1.35×105 Pa
11．解析：(1)设充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积为ΔV，则充气过程由玻意耳定律有p0V0＋p0ΔV＝4p0V0
解得ΔV＝3V0。
(2)打开喷水口阀门后，容器内密封气体的压强、体积、温度都将发生变化，设气体在状态M时的热力学温度为T0，在状态N时的热力学温度为T1，则由理想气体状态方程有＝
解得＝。
(3)由题图乙可知气体在状态N的温度T1大于在状态N'的温度T'1，则气体从状态M变化到状态N的温度的降低量ΔT小于气体从状态M变化到状态N'的温度的降低量ΔT'，气体从状态M变化到状态N的内能的减少量ΔU小于气体从状态M变化到状态N'的内能的减少量ΔU'，由于p-V图像与坐标轴围成图形的面积表示气体做功，则气体从状态M变化到状态N对外界做的功W大于气体从状态M变化到状态N'对外界做的功W'，由热力学第一定律可知题图乙中沿实线从M到N的过程吸热。
答案：(1)3V0　(2)　(3)吸热
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