物理试题 人教版高考一轮复习第13章 热学

第1讲分子动理论内能
[A组基础题组]
一、单项选择题
1．下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是( )
A．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，运动的剧烈程度与温度无关
B．布朗运动和扩散现象都是分子的无规则运动
C．布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D．布朗运动和扩散现象都能在固体、液体和气体中发生
解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，运动的剧烈程度受温度的影响，温度越高，运动越剧烈，故A 错误；布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子的无规则运动，故B错误；布朗运动和扩散现象都与温度有关，温度越高越明显，故C正确；布朗运动只能在气体和液体中发生，不能在固体中发生，故D错误。

答案：C
2．(2021·江苏江阴高三检测)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．气体扩散的快慢与温度无关
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．分子间同时存在着引力和斥力
D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
解析：气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，选项A错误；布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的具体表现，选项B错误；分子间同时存在着引力和斥力，选项C正确；分子间的引力总是随分子间距增大而减小，选项D错误。

答案：C
3．(2021·福建三明一中高三检测)分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增加时，分子间的( ) A．引力增加，斥力减小
B．引力增加，斥力增加
C．引力减小，斥力减小
D．引力减小，斥力增加
解析：分子间同时存在引力和斥力，当分子距离增加时，分子间的引力和斥力都减小，只是斥力减小得更快，当距离超过平衡位置时，斥力就会小于引力，合力即分子力表现为引力，当距离小于平衡位置时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，选项C正确。

答案：C
4．(2021·福建永安一中高三检测)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均速率相同
B．两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大
C ．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则单位体积的分子数为ρN A M
D ．水结为冰时，部分水分子已经停止了热运动
解析：温度是分子的平均动能的标志，温度相同的氧气和臭氧，分子的平均动能相同，但分子的质量不同，所以平均速率不相同，选项A 错误；如果初始两分子的距离远大于平衡间距，那么两个分子相互靠近过程中，分子引力先增大后减小，到平衡位置时，分子力变为0，距离再小，分子力就变成斥力，并随距离的减小而增大，分子势能先减小后增大，在平衡位置处，分子势能最低，选项B 错误；已知某种气体的密度
为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则单位体积的分子数为n ＝ρN A M
，选项C 正确；分子永不停息地做无规则运动，则知水结为冰时，水分子不会停止热运动，选项D 错误。

答案：C
5．分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。

据此可判断，下列说法错误的是( )
A ．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B ．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C ．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D ．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
解析：显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，属于布朗运动，反映了液体水分子运动的无规则性，故A 正确；分子间的相互作用力从r ＝0到r →∞处，先表现为斥力，逐渐减小，到r ＝r 0处减小到零，然后表现为引力，从零开始逐渐增大到某一确定值，然后再逐渐减小到零，故B 错误；从r ＝0到r →∞处，分子势能随着分子间距离的增大先减小后增大，故C 正确；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D 正确。

答案：B
二、多项选择题
6．已知铜的摩尔质量为M ，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A ，下列说法正确的是( )
A ．1个铜原子的质量为N A M
B ．1个铜原子的质量为M N A
C ．1个铜原子所占的体积为M ρN A
D ．1个铜原子所占的体积为ρM N A
解析：铜原子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数N A ，即m 0＝M N A
，故A 错误，B 正确；铜原子所占的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，即V 0＝M ρN A ＝M ρN A
，故C 正确，D 错误。

答案：BC
7．(2021·河北邯郸高三检测)PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后危害人体健康，矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要原因。

下列关于PM2.5的说法正确的是( )
A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
C．温度越低PM2.5活动越剧烈
D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度
解析：“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，其尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故选项A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，故选项B正确；大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，故选项C错误；导致PM2.5增多的主要原因是矿物燃料的燃烧，应该提倡低碳生活，可有效减小PM2.5在空气中的浓度，故选项D正确。

答案：BD
8．(2021·江西南昌模拟)下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是( )
A．分子间距离减小时分子势能一定减小
B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈
C．温度越高，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例越大
D．分子间同时存在引力和斥力，随分子距离的增大，分子间的引力和斥力都会减小
解析：当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，间距减小，斥力做负功，分子势能增大，分子间距增大时反之，选项A错误；物体的温度越高，分子热运动的平均动能增大，物体中分子无规则运动越剧烈，选项B正确；根据麦克斯韦统计规律可知，温度越高，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例越大，故C正确；分子间距离增大时，斥力和引力都减小，分子间距离减小时，斥力和引力都增大，但斥力增大得快，选项D正确。

答案：BCD
[B组能力题组]
9．(多选)下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是( )
A．分子并不是球形，但可以当作球形处理，这是一种估算方法
B．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
解析：A图是用油膜法估测分子的大小，分子并不是球形，但可以当作球形处理，这是一种估算方法，选项A正确；B图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故选项B错误；C图中，当两个相邻的分子间距离为r0时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故选项C正确；D图中，分子的速率不是完全相等的，所以也不要求每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等，故选项D错误。

答案：AC
10．(多选)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
C．如果气体分子总数不变，当气体分子的平均动能增大时，气体压强必然增大
D．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
解析：气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为分子间距较大，相互的作用力很微弱，而且分子永不停息地做无规则运动，所以气体分子可以自由扩散，故A错误。

一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，分子动能之和不变，由于吸热，内能增大，则其分子之间的势能增大，故B正确。

如果气体分子总数不变，当气体分子的平均动能增大时，若同时体积增大，根据理想气体的状态方程可知，其压强不一定增大，故C错误。

一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故D正确。

答案：BD
11．分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能E p＝0)。

下列说法正确的是( )
A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B ．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
C ．若分子间的距离r 增大，则分子间的作用力做负功，分子势能增大
D ．在r<r 0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小
解析：甲图线为分子力与分子间距离的关系图线，乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，选项A 错误；随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大，再减小，选项B 错误；只有当r>r 0时，分子间的距离r 增大，则分子间的作用力做负功，分子势能增大，选项C 错误；在r<r 0阶段，分子力表现为斥力，分子力减小时，分子间距变大，则分子力做正功，分子势能也一定减小，选项D 正确。

答案：D
12．(2021·河南郑州模拟)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车。

若氙气充入灯头后的容积V ＝1.6 L ，氙气密度ρ＝6.0 kg/m 3。

已知氙气摩尔质量M ＝0.131 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023 mol －1。

试估算：(结果保留1位有效数字)
(1)灯头中氙气分子的总个数N ；
(2)灯头中氙气分子间的平均距离。

解析：(1)设氙气的物质的量为n ，则n ＝ρV M
， 氙气分子的总数N ＝ρV M
N A ≈4×1022个。

(2)每个氙气分子所占的空间为V 0＝V N
设氙气分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3，
即a ＝3V N
≈3×10－9 m 。

答案：(1)4×1022个 (2)3×10－9 m
13．(2021·江苏南京师大附中高三检测)在标准状况下，体积为V 的水蒸气可视为理想气体，已知水蒸气的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A ，水的摩尔质量为M ，水分子的直径为d 。

(1)计算体积为V 的水蒸气含有的分子数；
(2)估算体积为V 的水蒸气完全变成液态水时，液态水的体积(将液态水分子看成球形，忽略液态水分子间的间隙)。

解析：(1)体积为V 的水蒸气的质量为：m ＝ρV
体积为V 的水蒸气含有的分子数为： N ＝m M N A ＝ρV M
N A 。

(2)将液态水分子看成球形，水分子的直径为d 。

则一个水分子的体积为：V 0＝43π(12d)3＝16
πd 3 则液态水的体积为：
V ′＝NV 0＝ρV M N A ·16πd 3＝πρVd 3
N A 6M。

答案：(1)ρV M N A (2)πρVd 3N A 6M
第2讲 固体、液体和气体
一、单项选择题
1．以下说法正确的是( )
A ．晶体具有各向同性，而非晶体具有各向异性
B ．液体表面张力与重力有关，在完全失重的情况下表面张力消失
C ．对于一定的液体和一定材质的管壁，管内径的粗细会影响液体所能达到的高度
D ．浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现
解析：单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，选项A 错误；液体表面张力是由液体表面分子之间距离较大呈现出吸引力形成的，与重力无关，选项B 错误；对于一定的液体和一定材质的管壁，根据毛细现象，管内径的粗细会影响液体所能达到的高度，选项C 正确；浸润与不浸润是由于液体的表面层与固体表面的分子之间相互作用的结果，故D 错误。

答案：C
2．(2021·北京海淀北大附中高三模拟)关于气体的压强，下列说法正确的是
( )
A ．单位体积内的分子数越多，分子的平均动能越大，气体的压强就越大
B ．单位体积内的分子数越多，分子的平均动能越小，气体的压强就越大
C ．一定质量的气体，体积越大，温度越高，气体的压强就越大
D ．一定质量的气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越大
解析：根据气体压强的微观意义，单位体积内的分子数越多，分子的密集程度越大，分子的平均动能越大，
气体的压强越大，A 正确，B 错误；根据理想气体状态方程pV T ＝C ，可知体积越小，温度越高，气体的压强越大，C 错误；根据理想气体状态方程pV T
＝C ，可知体积越大，温度越低，压强就越小，D 错误。

答案：A
3．热学中有很多图象(图乙不是双曲线)，对图中一定质量的理想气体图象的分析，正确的是( )
A ．甲图中理想气体的体积一定增大
B ．乙图中理想气体的温度一定不变
C ．丙图中理想气体的压强一定不变
D ．丁图中理想气体从P 到Q ，可能经过了温度先降低后升高的过程 解析：由理想气体状态方程pV T
＝C 可知，C 正确，A 错误；若温度不变，p-V 图象应该是双曲线的一支，题图乙不是双曲线的一支，故B 错误；题图丁中理想气体从P 到Q ，经过了温度先升高后降低的过程，D 错误。

答案：C
4．(2021·江苏扬州中学高三检测)一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这个过程可以用图上的直线ABC 来表示，在A 、B 、C 三个状态上，气体的温度T A 、T B 、T C 相比较，大小关系为( )
A ．T
B ＝T A ＝T C
B ．T A >T B >T C
C ．T B >T A ＝T C
D ．T B <T A ＝T C
解析：由理想气体状态方程：pV T ＝C 可知： T A ＝p A V A C ＝3×0.5C ＝1.5C
T B ＝p B V B C ＝2×1.0C ＝2.0C
T C ＝p C V C C ＝1×1.5C ＝1.5C
则T B >T A ＝T C ，故C 正确，A 、B 、D 错误。

答案：C
5．大气压强为1.0×105 Pa 。

某容器的容积为10 L ，装有压强为1.0×106 Pa 的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开口打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩余气体的质量与原来气体的质量之比为
( )
A ．1∶9
B ．1∶10
C ．1∶11
D ．1∶20
解析：以原来所有气体为研究对象，初状态：p 1＝1.0×106 Pa ，V 1＝10 L ，把容器的开关打开，气体等温
膨胀，末状态：p 2＝1.0×105
Pa ，设体积为V 2，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2，代入数据得V 2＝100 L ，即容
器中剩余10 L 压强为p 2的原来气体，而同样大气压下气体的总体积为100 L ，所以剩下气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比m 剩m 总＝V 1V 2＝10100＝110
，故A 、C 、D 错误，B 正确。

答案：B
二、多项选择题
6．下列说法正确的是( )
A ．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出
B ．萘的熔点为80 ℃，质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘具有不同的分子势能
C ．车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象
D ．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大
解析：液面上方的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故A 错误；80 ℃时，液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，故B 正确；由毛细现象的定义可知，C 正确；液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大，故液体表面层分子之间的作用力表现为引力，分子之间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能，故D 正确。

答案：BCD
7．(2021·江苏七市二模)密闭的导热容器中盛有部分水，长时间静置后，液
面与空气、容器
壁的接触情形如图所示。

则( )
A ．水对容器壁是浸润的
B ．水的表面层分子间作用力表现为斥力
C ．水面上方的水蒸汽为饱和汽
D ．环境温度改变时水的饱和汽压不变
解析：水对容器壁是浸润的，选项A 正确；由于液体蒸发，水的表面层分子间距离大于平衡位置之间的距离，作用力表现为引力，选项B 错误；密闭的导热容器中盛有部分水，长时间静置后，水面上方的水蒸汽为饱和汽，环境温度改变时水的饱和汽压改变，选项C 正确，D 错误。

答案：AC
8．(2021·山东淄博质检)医务人员为患者输液的示意图如图所示，在输液的过程中，下列说法正确的是
( )
A．A瓶与B瓶中的药液一起用完
B．A瓶中的药液先用完
C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大
D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变
解析：由于A瓶内C处气体压强加上A瓶中液体的压强等于大气压，在输液的过程中，A瓶中液柱高度降低，液体压强减小，所以随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大，选项C正确，D错误；由于A瓶中药液又输送到B瓶中，所以A瓶中的药液先用完，选项A错误，B正确。

答案：BC
[B组能力题组]
9．(多选)(2021·河北保定高三检测)如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h 变大的原因是( )
A．环境温度升高
B．大气压强升高
C．沿管壁向右管内加水银
D．U型玻璃管自由下落
解析：以液柱h为研究对象，由受力平衡可知：p＝p0＋pgh，环境温度升高时，大气压强不变，而封闭气体压强增大，重新达平衡后h增大，故A正确；大气压强增大时，液柱将左移使左侧液面上移，重新平衡后两端的高度差减小，故B错误；向右管加入水银时，左侧液面上升使左侧气体压强增大，大气压强不变，重新平衡后，由上式可得h变大，故C正确；U型管自由下落时，液柱失重故对气体没有压力，内外压强相等，而此时左侧气体压强大于p0，在自由下落中体积要增大，液柱右移，高度差h增大，故D正确。

答案：ACD
10．(2021·重庆八中高三检测)如图所示，导热的柱形容器固定在地面上，容器内用不漏气的轻质活塞封闭一定量的理想气体，容器内底部面积为S，开始时活塞至容器底部的距离为l，容器内气体温度与外界温度相等且为T0。

现将活塞用轻绳绕过固定的光滑滑轮悬挂一个钩码，当活塞稳定时，活塞到容器底部距离为3l；现在环境温度缓慢降低，最后活塞静止于距容器底部2l处。

已知大气压强为p0。

重力加速度为g，求：
(1)钩码的质量m；
(2)环境温度的减少量。

解析：(1)对封闭的理想气体，从活塞距器底l →活塞距器底3l ，由玻意耳定律得
p 0Sl ＝p 1S ×3l
对活塞有p 1S ＋F T ＝p 0S
对钩码有F T ＝mg
所以活塞的质量m ＝2p 0S 3g。

(2)对封闭的理想气体，从活塞距器底3l →活塞距器底2l ，由盖－吕萨克定律得
S ×3l T 0＝S ×2l T
所以温度的减少量ΔT ＝T 0－T ＝13
T 0。

答案：(1)2p 0S 3g (2)13
T 0 11．(2020·高考全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。

甲罐的容积为V ，罐中
气体的压强为p ；乙罐的容积为2V ，罐中气体的压强为12
p 。

现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。

求调配后：
(1)两罐中气体的压强；
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

解析：(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p ，其体积变为V 1，由玻意耳定律有
12
p(2V)＝pV 1① 现两罐气体压强均为p ，总体积为(V ＋V 1)。

设调配后两罐中气体的压强为p ′，由玻意耳定律有 p(V ＋V 1)＝p ′(V ＋2V)②
联立①②式可得p ′＝23
p ③ (2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p 时，体积为V 2，由玻意耳定律有p ′V ＝pV 2④
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k ，由密度的定义有k ＝V 2V
⑤ 联立③④⑤式可得k ＝23
⑥ 答案：(1)23p (2)23
12．(2019·高考全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。

整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。

平衡时，氮气的压强和体积分别为p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，空气的压强为p 。

现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
(1)抽气前氢气的压强；
(2)抽气后氢气的压强和体积。

解析：(1)设抽气前氢气的压强为p 10，根据力的平衡条件得(p 10－p)·2S ＝(p 0－p)·S ①
得p 10＝12
(p 0＋p)② (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1，氮气的压强和体积分别为p 2和V 2。

根据力的平衡条件有 p 2·S ＝p 1·2S ③
由玻意耳定律得
p 1V 1＝p 10·2V 0④
p 2V 2＝p 0V 0⑤
由于两活塞用刚性杆连接，故 V 1－2V 0＝2(V 0－V 2)⑥
联立②③④⑤⑥式解得
p 1＝12p 0＋14
p ⑦ V 1＝4(p 0＋p )V 02p 0＋p
⑧ 答案：(1)12(p 0＋p) (2)12p 0＋14p 4(p 0＋p )V 02p 0＋p。