高中物理精题百萃、灵犀一指：8(热学部分) Word版含解析

【灵犀一指】
(3)第二类永动机是不可能制成的。

【精题百萃】
一、选择题
1．在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸质量为M，气缸内有一质量为m的活塞，已知M>m。

活塞密封一部分理想气体。

现对气缸施一水平向左的拉力F（如图A）时，气缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的力F水平向左推活塞，如图B，此时气缸的加速度为a2，封闭气体的压强为p2，体积为V2，设密封气体的质量和温度均不变。

则（）
A．a1=a2，p1<p2，V1>V2 B．a1<a2，p1>p2，V1<V2
C．a1=a2，p1<p2，V1<V2 D．a1>a2，p1>p2，V1>V2
2．【兰州市第一中学届高三上学期期中考试】(5分)以下说法正确的是________(填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得0分)
A．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可算出该气体分子间的平均距离
B．饱和蒸汽在等温变化的过程中，随体积减小压强增大
C．布朗运动指的是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动
D．给自行车打气时越往下压，需要用的力越大，是因为压缩气体使得分子间距减小，分子间作用
力表现为斥力导致的
E．热量可以从低温物体传递到高温物体
3．某同学借助铅笔把气球塞进一只瓶子里，并拉大气球的吹气口，反扣在瓶口上。

然后，给气球吹气，发现要把气球吹大，非常困难，不管怎么吹，气球不过大了一丁点。

这是因为A．瓶和气球之间密封着的空气体积缩小，压强增大，阻碍了气球的膨胀
B．气球里气体质量增大压强增大
C．气球一部分与瓶接触受到瓶的阻力
D．气球和嘴连通的部分狭小，压强很大，阻碍了人往气球里吹气
4．【物理选修3-3】【题号：303070】（1）关于气体的内能，下列说法正确的是________。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
5．一艘油轮装载着密度为9×102 kg/m3的原油在海上航行，由于某种事故使原油发生部分泄露，设共泄露出9 t，则这次事故造成的最大可能的污染面积约为（）A．1011 m2B．1012 m2 C．108 m2D．109m2
6.【湖北省华中师范大学第一附属中学届高三上学期期中考试】下列说法中正确的是( )
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮的固体小颗粒的无规则运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．液体表面张力形成的原因是由于液体表面层分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸发越慢
E．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
7．(,广东卷）如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气( )
A .内能增大
B .压强增大
C .分子间引力和斥力都减小
D .所有分子运动速率都增大
8．（,海南卷）(1)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N A,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g.由此可估算得,地球大气层空气分子总数为________,空气分子之间的平均距离为________.
(2)如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V.已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p0.现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触.求活塞A移动的距离.
9．（北京一零一中－学年度第二学期期末考试）一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功8.0×104J ，气体内能减少1.2×105
J ，传递热量为Q ，则下列各式正确的是（ ）
A ．J 100.84⨯=W ，J 102.15⨯-=∆U ，J 100.44⨯=Q
B ．J 100.84⨯=W ，J 102.15⨯-=∆U ，J 1025⨯-=Q
C ．J 100.84⨯=W ，J 102.15⨯-=∆U ，J 1025⨯=Q
D ．J 100.84⨯=W ，J 102.15⨯-=∆U ，J 100.44⨯-=Q
10．若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，下列关于一定质量的该气体内能的大小，气体体积和温度关系的说法正确的是 （ ） A ．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
B ．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
C ．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大
D ．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少
11．【江西师范大学附属中学届高三上学期期中考试】关于分子间的作用力，说法正确的是（ ）
A ．若分子间的距离增大，则分子间的引力增大，斥力减小
B ．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大
C ．若分子间的距离减小，则分子间引力和斥力的合力将增大
D ．若分子间的距离增大，则分子间引力和斥力的合力将减小
12．根据热力学定律，下列判断正确的是 （ ）
A ．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用
B ．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C ．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化
D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
13．（北京一零一中－学年度第二学期期末考试）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换
C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
D．扩散现象说明分子间存在斥力
14．【江西师范大学附属中学届高三上学期期中考试】若阿伏伽德罗常数已知，用单分子油膜法测出油酸分子（视为球形）的直径后，则可求出下列哪个物理量（）
A．油滴的质量B．油滴的密度 C．油酸的摩尔体积D．油酸的摩尔质量
15．如图，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，F＞0为斥力，F＜0为引力，a、b、为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静c、d止释放，则（）
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增大
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间势能一直增大
16．电冰箱门不但有磁性，四周还镶有橡皮条，用以增加密封性，因为门与箱体之间密封得越严密，电冰箱越节能。

用户在购买冰箱时，总希望能够买到门与箱体之间密封性能好的冰箱，有经验的冰箱维修师挑选冰箱的做法是：首先通电让冰箱工作一段时间，然后，打开冷冻室的门，用手摸摸冷冻室门上的密封胶条，去感触箱门最上面一部分胶条的温度，电冰箱的密封性好坏就知道了，请你判断（）
A．如果该部分胶条温度高，则密封性好
B．如果该部分胶条温度低，则密封性差
C．如果该部分胶条温度高，则密封性差
D．该部分胶条温度与密封性无关
17．【题号：303040】.雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。

雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物（PM是颗粒物的英文缩写）。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。

据此材料，以下叙述正确的是
A、PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物
B、PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C、PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D、PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大
18.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。

用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。

打开卡子，胶塞冲出容器后（）
A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
19．（届北京房山高三第二次模拟）关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
C．同一质量的同种气体，温度升高，气体的压强一定增大
D．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大
20．（北京市延庆区高三物理一模）分子间作用力与分子间距离的关系图线如图所示，下列说法正确的是：
A.分子之间的斥力和引力不是同时存在
B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增加而减小
C.分子之间的距离减小时，分子力一直在减小
D. 分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
二、实验
1、（届北京房山高三第一次模拟）（18分）（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液每104mL溶液中含有2mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上(如右图)。

①油膜占有的面积约为_________cm2。

②油酸分子的大小d=_________m。

（结果保留一位有效数字）
2．（8分）在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸1.00 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL 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1.00 mL为止，恰好共滴了100滴。

③在水盘内注入蒸馏水，静止后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，形成一油膜。

④测得此油膜面积为3.60×102 cm2。

（1）这种粗测方法是将每个分子视为，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。

（3分）
（2）利用数据可求得油酸分子的直径为 m。

（5分）
三、计算
1.. 【题号：3200003147】（8分）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。

一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m。

将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。

在气体温度为270K 时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。

实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。

（1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。

（2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将（选填：“增大”，“不变”或“减小”）。

（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将（选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。

2. . 【题号：3200003148】（10分）如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分A和B，上下两部分气体初温度相等，且体积V A＞V B。

（1）若A、B两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？
某同学解答如下：
设两部分气体压强不变，由，…，，…，所以水银柱将向下移动。

上述解答是否正确？若正确，请写出完整的解答；若不正确，请说明理由并给出正确的解答。

（2）在上下两部分气体升高相同温度的过程中，水银柱位置发生变化，最后稳定在新的平衡
位置，A、B两部分气体始末状态压强的变化量分别为Δp A和Δp B，分析并比较二者的大小关系。

3.【题号：3200003071】（2）一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。

初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。

用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。

求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。

已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75.0 cmHg。

环境温度不变。

4．【题文】（物理卷·2015届河南省开封市高三上学期定位模拟考试（2014.09））13.【选修3-3试题】(15分)
(1)如图所示，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦运动，右侧气体内有一电热丝，气缸壁和隔板均绝热。

初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。

现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。

当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比
A.左右两边气体温度都升高
B.右边气体温度升高，左边气体温度不变
C.左边气体压强增大
D.左右两边气体最终温度必相等
E.右边气体内能的增加量小于电热丝放出的热量
5．【题文】（理综卷·2015届广西桂林中学高三8月月考（2014.08））(2) (9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。

开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为P o和P o/3;左活塞在气缸正中间，其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0/4。

现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。

已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。

求:
(i)恒温热源的温度T;
(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V X。

答案：
一、选择题
1．A
2．【答案】ACE
【解析】知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可求出摩尔体积，将气体分子占据的空间看成立方体形，立方体的边长等于气体分子间的平均距离，由摩尔体积除以阿伏加德罗常数可求出每个气体分子占据的空间大小，从而能求出分子间的平均距离，故A正确；饱和气压的大小只与温度有关,B错误；布朗运动是悬浮在流体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子做无规则运动的反映，C正确；分子间排斥不是由多少决定的,而是取决于分子间的距离.打气是由于分子密度增大,从而气体压强增大.，不是分子间斥力的体现，D错误；根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传给高温物体，但可以通过不同条件达到热量
从低温物体向高温物体的传递，E正确；故选ACE。

考点：分子动理论、热力学定律。

3．D
4．
5．A
6．【答案】ACD
【解析】布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，故A正确；温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表现；气体温度升高，分子的平均动能增加，有些分子的速率增加，也有些分子的速率会减小，只是分子的平均速率增加，故B错误；由于蒸发等原因使液体表面层内分子数较少，分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，故C正确；、空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故D正确；将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其它影响，即消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，故E 错误。

考点：热力学第二定律、布朗运动、分子势能
7．
8．
9．【答案】B
【解析】外界对气体做功8.0×104J，记为W=8.0×104J，气体内能减少1.2×105J，记为
△U=－1.2×105J，根据热力学第一定律得，Q=△U－W=－1.2×105J－8.0×104J=－
2.0×105J，即它向外传递的热量为2.0×105J，选项B正确。

考点：热力学第一定律。

10．AC
11．【答案】B
【解析】分子间的引力、斥力和合力随分子间距离增大的变化图，如图所示．
若分子间的距离增大，如图所示，则分子间的引力减小，斥力也减小，选项A错误；若分子间的距离减小，如图所示，则分子间的引力和斥力均增大，选项B正确；若分子间的距离从大于r0的适当位置减小，如图所示，则分子间引力和斥力的合力将减小，选项C错误；若分子间的距离从r0的位置增大，如图所示，则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力将增大，选项D错误；故选B.
考点：分子力
12．B
13．【答案】A
【解析】温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，选项A正确，因为温度是分子平均动能的标志；理想气体在等温变化时，内能不改变，但也可以与外界发生热交换，如等温膨胀时，对外做功就需要吸收热量，故选项B错误；布朗运动不是液体分子的运动，它是花粉颗粒受到水分子无规则的撞击而呈现出的一种花粉的运动，但是它说明分子永不停息地做无规则运动，选项C错误；扩散现象说明分子是运动的，不能说明分子间存在斥力，故选项D错误。

考点：分子动理论，布朗运动。

14．【答案】C
【解析】油酸分子（视为球形）的直径测出后，根据V0=1
6
πd3可以计算出油酸分子体积；根
据V=N A V0可以计算出油酸的摩尔体积；由于不知道密度，故无法求解油酸的摩尔质量，更不能求解油酸的质量；故选C.
考点：阿伏伽德罗常数
15．B
16．C
18．C
19．【答案】D
【解析】液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因不布朗运动显示的不是分子的运动而是花粉的运动，是液体分子对花粉无规则的碰撞而使花粉运动的现象，所以它虽然不同分子的运动，但能够说明液体分子是做无规则运动的，选项A错误；物体从外界吸收热量，如果还对外
做功，则其内能也不一定增加，选项B错误；同一质量的同种气体，根据PV
T
是不变的，可知
温度升高，气体的压强不一定增大，其体积也可以增大，故选项C错误；物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大是正确的，因为温度是分子平均动能的反映，选项D正确。

考点：分子动理论和物体的内能。

20．【答案】B
【解析】分子之间的斥力和引力是同时存在的，选项A错误；分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增加而减小，选项B正确；分子之间的距离减小时，当小于平衡位置时，分子力会逐渐增大，选项C错误；分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力也减小，故选项D错误。

考点：分子间作用力。

二、实验
1．【答案】(1)①60±2cm2；②7×10-10m或6×10-10m。

考点：用油膜法估测分子大小。

2．（1）球形单分子油膜直径（2）1.11×10－9。

三、计算。

1．
3．
4．【知识点】理想气体的状态方程．
【答案】ACE
解析： A 、B 、D 当电热丝通电后，右侧的气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，又因左侧气体发生绝热变化，由热力学第一定律知内能增加，气体的温度升高．故
A 正确，
B 、D 错误；
C 、利用PV
T 为一常数知，左侧气体的体积减小，则其压强增大．故C 正确．E 、电热丝放出的热量等于右边气体内能的增加量与对外做功之差，所以右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功，故E 正确，故选ACE ．
【思路点拨】 根据气体状态方程 PV
T =C 和已知的变化量去判断其它的物理量；根据热力学第一定律判断气体的内能变化． 掌握一定质量的理想气体的内能变化由温度决定，根据气体状态方程找出新的平衡状态下物理量间的关系．
5．【知识点】理想气体的状态方程；封闭气体压强．H3 H5
【答案】 （i ） 75T 0；（ii ）02
v 解析： （i ）与恒温热源接触后，在K 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程， 由盖吕•萨克定律得：00
07454
v T v T = ① 解得 T ＝75
T 0 ② （ii ）由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大．打开K 后，右活塞必须升至气缸顶才能满足力学平衡条件．
气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设在活塞上方气
体压强为p ，由玻意耳定律得 PV x ＝
0044P V • ③ 下方气体由玻意耳定律得：(P +P 0)(2V 0−V x )＝p 0•
074V ④ 联立③④式得 6V X 2−V 0V X −V 02＝0解得V X ＝02v V X ＝−03
v 不合题意，舍去．
【思路点拨】（i）两活塞下方封闭的气体等压变化，利用盖吕萨克定律列式求解；（ii）分别以两部分封闭气体，利用玻意耳定律列式求解．本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系．。