2022新高考衡水名師原創物理專題卷

專題十三熱學

1.對于分子動理論和物體的內能理解，下列說法不正確的是（）

A.液體表面的分子間距較大，所以表現為引力，液體表面有收縮的趨勢

B.用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現

C.理想氣體在狀態變化時，溫度升高氣體分子的平均動能增大.氣體的壓

強也一定增大

D.當分子間的引力和斥力平衡時，分子勢能最小

2.如圖甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離

變化的圖象。由圖象判斷以下說法中正確的是（）

A.當分子間距離為％時,分子力和分子勢能均最小且為零

B.當分子間距離廠＞“時，分子力隨分子間距離的增大而增大

C.當分子間距離八“時，分子勢能隨分子間距離的增大而增加

D.當分子間距離『＜%時，分子間距離逐漸減小，分子力增加，分子勢能減

小

3.某氣體的摩爾質量是M,標準狀態下的摩爾體積為V,阿伏伽德羅常數為

以，下列敘述中正確的是（）

A.該氣體在標準狀態下的密度為MNx

V

B.該氣體每個分子的質量為:

/VA

C.每個氣體分子在標準狀態下的體積為小

2VA

D.該氣體單位體積內的分子數為小

/VA

4.由于水的表面張力作用，荷葉上的小水滴總是球形的。如圖為分子之間

的分子勢能與和分子間距離r的關系圖像。則在小水滴表面層中，能總體

上反映小水滴表面層中水分子七的是圖中（）

A.tz點B力點C.c點D.d點

5.固體、液體和氣體是自然界中的物質常見的三種狀態，下列關于固體和液

體的說法正確的是（）

A.天然水晶是晶體，熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）也是晶體

B.金剛石可以制成各種不同造型的首飾,說明它沒有規則的幾何形狀，是非

晶體

C.液體相比固體具有流動性，是因為液體分子間的引力更大

D.玻璃管裂口放在火上燒熔，使尖端變圓，是利用了熔化的玻璃在表面張力

作用下收縮的性質

6.如圖所示為一體積不變的絕熱容器，現打開排氣孔的閥門，使容器中充

滿與外界大氣壓強相等的理想氣體，然后關閉閥門。開始時容器中氣體的

溫度為E=300K。現通過加熱絲（未畫出）對封閉氣體進行加熱，使封閉氣體

的溫度升高到7；=350K，溫度升高到7；=350K后保持不變，打開閥門使容器中

的氣體緩慢漏出，當容器中氣體的壓強再次與外界大氣壓強相等時，容器

中剩余氣體的質量與原來氣體質量之比為（）

陽孔

A.3:4B.5:6C.6:7D.7:8

7.一定質量的理想氣體沿著圖示方向從狀態a變化到狀態c,對于該氣體,

下列說法正確的是（）

A.從狀態6變化到狀態c,氣體內能一直減小

B.從狀態b變化到狀態C,氣體一直向外界放熱

C.狀態。時氣體的體積大于狀態〃時氣體的體積

D.從狀態a變化到狀態5,氣體一直對外做功

8.如圖所示，一定質量的理想氣體，由狀態A沿直線AB變化到B,在此過

程中，氣體分子的平均速率的變化情況是（）

A.不斷增大B.不斷減小C.先減小后增大D.先增大后減小

9.如圖所示，內壁光滑的固定氣缸水平放置，其右端由于有擋板，厚度不

計的活塞不能離開氣缸，氣缸內封閉著一定質量的理想氣體，活塞距氣缸

右端的距離為0?2m。現對封閉氣體加熱，活塞緩慢移動，一段時間后停止

加熱，此時封閉氣體的壓強變為2x105Pa。已知活塞的橫截面積為0。4m2,

外部大氣壓強為1x10'Pa,加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2000J,則封閉

氣體的內能變化量為（）

A.400JB.1200JC.2000JD.2800J

10.如圖所示，水平放置的封閉絕熱氣缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相

等的公匕兩部分。已知。部分氣體為1mol氧氣，人部分氣體為2moi氧氣，兩

部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動一段距離后,

兩部分氣體各自再次達到平衡態時，它們的體積分別為匕、匕，溫度分別為

&Tb0下列說法正確的是（）

A.B.Va>Vb,T,<Tb

C.Va<Vb,Ta<ThD.匕

11.如圖所示，導熱良好的圓筒形氣缸豎直放置在水平地面上，用活塞將一定

質量的氣體封閉在氣缸內，活塞上堆放著鐵砂，系統處于靜止狀態。現緩慢取

走鐵砂，忽略活塞與氣缸之間的摩擦，外界環境溫度不變，則在此過程中缸內

氣體（）

A.對外做功，其內能減少

B.溫度不變，與外界無熱量交換

C.單個分子碰撞缸壁時的平均作用力減小

D.單位時間內對活塞的碰撞次數減少

12.如圖所示的P-Y圖中，一定質量的理想氣體由狀態a經過Me過程至狀態

的過程中吸收熱量300J,貝）

A.此過程中氣體內能變化了103J

B.此過程中氣體內能變化了100J

C.若氣體又從狀態，經s過程回到狀態J這一過程中氣體吸收的熱量

為400J

D.若氣體又從狀態。經”過程回到狀態“，這一過程中氣體放出的熱量

為300J

13.隨著世界經濟的快速發展，能源短缺問題日顯突出,已對各國人民的日常

生活造成了各種影響，能源成為困擾世界經濟發展的重大難題之一,下列有

關能量轉化的說法中正確的是（）

A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化

B.只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能

C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發地進行

D.外界對物體做功，物體的內能必然增加

14.一定質量的理想氣體從狀態A經過狀態B變化到狀態C,其丫-7圖象如

圖所示.下列說法正確的有（）

A.A-8的過程中，氣體對外界做功

BdfB的過程中，氣體放出熱量

C.B-C的過程中，氣體壓強不變

D.A-BfC的過程中，氣體內能增加

15.吸盤掛鉤的工作原理如圖甲、乙所示。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻

上（如圖甲），吸盤中的空氣被擠出一部分。然后將鎖扣扳下（如圖乙）,讓鎖扣

以盤蓋為依托把吸盤向外拉出，這樣吸盤就會牢牢地被固定在墻壁上。若氣

體可視為理想氣體，在拉起吸盤的過程中,吸盤內氣體的溫度始終不變，則在

拉起吸盤后（）

圖甲圖乙

A.吸盤內氣體的壓強比拉起前氣體的壓強小

B.吸盤內空氣的密度等于外界空氣的密度

C.吸盤內氣體的內能不變

D.此過程中吸盤內的氣體要放出熱量

16.如圖，用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分，隔板左側充有理想氣體，隔板

右側與絕熱活塞之間是真空.現將隔板抽開，氣體會自發擴散至整個氣缸.

待氣體達到穩定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積.假設整個系

統不漏氣.下列說法正確的是（）

隔板

■J活塞

理想

真空

氣體

A.氣體自發擴散前后內能相同

B.氣體在被壓縮的過程中內能增大

C.在自發擴散過程中，氣體對外界做功

D.氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功

E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變

17.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A依次經過狀態&c和。后再回

到狀態A.其中，A-8和c-。為等溫過程，8-C和。-4為絕熱過程.該循

環過程中，下列說法正確的是（）

A.Af8過程中,氣體對外界做功，吸熱

B.Bfc過程中,氣體分子的平均動能增加

C.C-。過程中,單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數減少

D.OfA過程中,氣體分子的速率分布曲線發生變化

E.該循環過程中，氣體吸熱

18用油膜法估測分子的大小時有如下步驟：

A.向淺盤中倒入約2cm深的水；

B.向淺盤中的水面均勻地撒入石奔粉（或琲子粉）；

C.將油酸和酒精按一定比例配制好；

D.把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，當體積達到1mL時記下滴入的滴

數，算出每滴液滴的體積；

E.把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直到薄膜形態穩定；

F.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形態用彩筆畫在玻璃板上；

G.把玻璃板放在方格紙上,數出薄膜所占面積；

H.計算出油膜的厚度

若所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中含有純油酸6mL,上述溶液為

75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩定后，將玻璃板放在淺盤上,

用筆在玻璃板上描繪出油酸膜的輪廓形狀再把玻璃板放在坐標紙上，其形

狀和尺寸如圖所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1cm,試求：

(1)油酸膜的面積是cm?；

(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mL;

(3)按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑是m?[(2),(3)兩問答

案保留一位有效數字]

19.(1)下列說法正確的是o

A.氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大

B.當分子力表現為斥力時一，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而

增大

C.飽和汽壓與溫度和體積有關

D.第一類永動機不可能制成是因為它違反了能量守恒定律

E.某氣體的摩爾體積為V,每個分子的體積為V,則阿伏加德羅常數可表

示為NA=—

v()

(2)如圖甲所示為，」”型上端開口的玻璃管，管內有一部分水銀封住密閉氣

體，上管足夠長，圖中粗細部分截面積分別為S=2cm2、邑=/疝2。封閉氣體

初始溫度為451K,氣體長度為L=22cm,圖乙為對封閉氣體緩慢加熱過程中

氣體壓強隨體積變化的圖線，大氣壓強外=76cmHg。求：

(甲)

①九和他的值;

②若緩慢升高氣體溫度，升高到多少開爾文可將所有水銀全部壓入細管內。

20.(1)一定質量的理想氣體由狀態〃經狀態從C到狀態d,其體積V與熱力

學溫度T關系如圖所示，。、〃三點在同一直線上，融和〃平行于橫軸，be

平行于縱軸，則下列說法正確的是。

A.從狀態a到狀態匕，氣體吸收熱量

B.從狀態”到狀態6,每個氣體分子的動能都增大

C.從狀態方到狀態。，氣體對外做功，內能減小

D.從狀態。到狀態"，氣體的密度不變

E.從狀態。到狀態"，氣體的內能增加

⑵如圖所示，長乙=55cm的薄壁玻璃管與水平面成30。角傾斜放置，玻璃管粗

細均勻，底端封閉、另一端開口。現用長:10cm的水銀柱封閉著一定質量

的理想氣體，氣體溫度為306K,且水銀面恰與管口齊平.現將管口緩慢轉

到豎直向上位置，并將水銀緩慢注入管中，直到水銀面再次與管口齊平，

已知大氣壓強P=75cmHg。求：

①水銀面再次與管口齊平時，管中氣體的壓強；

②對豎直玻璃管緩慢加熱，若管中剛好剩下5cm高的水銀柱，氣體溫度升高

了多少？

參考答案

1.答案：C

解析：A.液體表面的分子間距較大，引力大于斥力，所以表現為引力，液

體表面有收縮的趨勢，故A正確。

B.用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，是分子間存在吸引力的宏觀表現，故3

正確。

C.理想氣體在狀態變化時，溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但是氣

體的體積變化情況未知，即單位體積內的分子個數不一定是增加還是減小，

所以壓強不一定增大，故C錯誤。

D.分子間的引力和斥力平衡時，是分子勢能最小的位置，故。正確，

選不正確的，故選：C.

2.答案：C

解析：A.由圖可知，當分子間距離為％時，分子力和分子勢能均最小，但

分子勢能不一定為零，要看零勢能面的選取.故A錯誤；

B.由圖可知，當分子間距離時，分子力表現為引力，隨分子間距離的

增大先增大后減小；故B錯誤；

C.由圖可知，當分子間距離為々時，分子勢能最小，分子勢能隨分子間距

離的增大而增加；故C正確；

D.由圖可知，當分子間距離為為時,，分子力和分子勢能均最小，分子間距

離逐漸減小，分子力和分子勢能都逐漸增加；故D錯誤。

故選：Co

3.答案：B

解析：A.摩爾質量除以摩爾體積等于密度,該氣體在標準狀態下的密度為?.

故A錯誤。

B.每個氣體分子的質量為摩爾質量與阿伏伽德羅常數的比值,即％,故3正

N,\

確。

C.由于分子間距的存在，每個氣體分子的體積遠小于工，故C錯誤。

NA

D.分子數密度等于物質的量乘以阿伏伽德羅常數再除以標準狀態的體積V,

即臉故。錯誤。

故選：B

4.答案:D

解析：在小水滴表面層中，水分子間的距離大于“，所以水分子之間的作用

力總體上表現為引力，當分子間距離為“時，分子間作用力為0,分子勢能

最小，即圖中的c點，由于表面層中分子間距大于心所以能總體反映小水

滴表面層中水分子的分子勢能的是d點。

5.答案：D

解析：A.同種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現,并在一定條件

下可以相互轉化，天然水晶是晶體,但熔化后再凝固的水晶就是非晶體,錯

誤。

B.金剛石可以被切割成不同的形狀，但是它具有確定的幾何形狀，是單晶體，

錯誤。

C.液體相比固體具有流動性，是因為液體分子間的作用力比固體分子間的作

用力小，錯誤。

D.玻璃管的裂口燒熔后，熔化的玻璃的表面層在表面張力作用下收縮到最小

表面積，從而使裂口尖端變圓,正確。

6.答案：C

解析：由題意可知氣體的加熱過程為等容變化，由查理定律得且=&,則

T.工

目=%。，打開閥門使容器中的氣體緩慢漏出，設容器的體積為匕，膨脹后氣體

的總體積為V,由玻意耳定律得pM=p<y,解得丫二匕,設剩余氣體的質量與

6

原來氣體質量的比值為k

則人”,c正確。

V7

7.答案：D

解析：一定質量的理想氣體，內能由溫度決定，從狀態。變化到狀態c,

溫度一直增加，氣體內能一直增加，A錯；由蓋一呂薩克定律可知，從狀

態人變化到狀態C,氣體體積一直增加，一直對外做功，而且氣體內能也

一直增加，這說明氣體一定從外界吸熱，B錯；作兩條等容線，由等容線

斜率的意義可知，狀態.時氣體的體積小于狀態b時氣體的體積，C錯；從

狀態”變化到狀態b,氣體體積一直增加，氣體一直對外做功，D對。

8.答案：D

解析：本題考查P-v圖象.對一定質量的理想氣體有PV=〃RT（〃、R為定量），

由圖可知，A、B兩點的pv乘積相同，因此4B兩點的溫度也相同，在A8直

線的中點C，其方乘積比人8兩點要大，所以C點溫度比48兩點高，即

TA=TB<TC,又因為氣體分子的平均速率隨溫度升高而增大，所以從狀態A

變化到B氣體分子的平均速率先增大后減小，D正確.

9.答案：B

解析：原來氣體的壓強為IxUPa,后來氣體的壓強為2x10,Pa,說明最后活塞

在最右端，

加熱過程中氣體對外做的功為：W=PoAV=lxl()5xO.O4xO.2J=8OOJ，

加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為：Q=2000J,

根據熱力學第一定律可得：At/=Q-W=2000J-800J=1200J,故8正確、ACO

錯誤。

故選：Bo

10.答案：D

解析：解除鎖定前，兩部分氣體溫度相同，體積相同，由=可知方部

分壓強大，故活塞左移，平衡時匕＜匕，5=4。活塞左移過程中，。氣體被

壓縮內能增大，溫度增大，匕氣體向外做功，內能減小，溫度減小，平衡時

Ta＞Tho

11.答案：D

解析：A、緩慢取走鐵砂的過程中，因為活塞對封閉氣體的壓力減小，所以

活塞會緩慢上升，是氣體膨脹的過程，缸內氣體對外做功，但是氣缸導熱

良好，所以缸內氣體溫度保持不變，則內能不變，故A錯誤；

B、根據熱力學第一定律AU=W+Q,因為氣體膨脹對外做功，所以卬＜。，

氣缸導熱良好，缸內氣體溫度保持不變，即△"=(),所以。＞。，即氣體要從

外界吸收熱量，故B錯誤；

C、由上面的分析可知缸內氣體溫度不變，即氣體分子的平均動能不變，所

以單個分子與缸壁碰撞時的平均作用力不變，故C錯誤；

D、根據理想氣體狀態方程竿=c可知，T不變，V增大，則p減小。所以

缸內氣體壓強減小，分子的平均動能不變，因為缸內氣體體積增大，所以

分子數密度減小，則在單位時間內氣體對活塞的碰撞次數要減少，故D正

確。

12.答案：B

解析：理想氣體由狀態。經過覦過程至狀態C的過程中左階段氣體體積增

大，則氣體對外界做功，外界對氣體做的功為

IV=-pAV=-1xIO5x(4-2)xIO-3J=-200J,根據熱力學第一定律有

△U=W+Q=-200J+300J=100J,即氣體的內能增加了10。J；從狀態。,經s過程

回到狀態〃的過程中，氣體體積減小，則外界對氣體做的功

^=^(P?+Pc)AV=1x(2xl05+lxl05)x(4-2)xl0-3J=300J,狀態“經欣過程至狀態

c過程中氣體的內能增加了I。。」，狀態。經過程至狀態a過程中氣體的

內能減少了100J，AU=T00J,根據熱力學第一定律有AU=W+。，則

e=AC/-W=-100J-300J=-400J,。<0,表示系統放熱，這一過程中氣體放出

的熱量為400J。只有B正確。

13.答案：A

解析：由熱力學第二定律的開爾文表述可知選項A正確;熱機效率總低于

100%,故選項B錯誤;滿足能量守恒定律的過程未必能自發進行，故選項C錯

誤；由熱力學第一定伸AU=W+Q可知,W>0,AU不一定大于0,即內能不一定

增加,故選項D錯誤。

14.答案：BC

解析：本題考查V-7圖象過程中，由于溫度不變，體積變小，故外界

對氣體做功，系統內能不變，氣體放出熱量，A錯誤，B正確；BfC過程

中，由于V-T圖象延長線經過原點，故壓強不變，C正確；AfB過程中內

能不變，B-C過程中內能減小，D錯誤.

15.答案：AC

解析：在吸盤被拉起的過程中,吸盤內封閉氣體的體積增大，溫度不變，由玻

意耳定律可知吸盤內氣體的壓強減小,A正確;在鎖扣未扳下之前，吸盤內空

氣密度與外界空氣密度相同，當鎖扣扳下之后，由于吸盤內氣體的質量不變，

但體積增大，所以其密度減小,B錯誤;一定質量的理想氣體的內能僅與溫度

有關,在鎖扣扳下的整個過程中氣體的溫度不變，所以氣體的內能不變,C正

確;在鎖扣扳下的過程中，由于氣體的體積增大，所以氣體對外界做功,但氣體

的內能又不發生變化，故由熱力學第一定律AU=W+Q可知，此過程中氣體要

從外界吸收熱量,D錯誤。

16.答案：ABD

解析：本題考查熱力學第一定律.氣體向真空自發擴散，對外界不做功，且

沒有熱傳遞，氣體的內能不會改變，A正確，C錯誤；氣體在被壓縮的過

程中，活塞對氣體做功，因氣缸絕熱，故氣體內能增大，BD正確；氣體在

被壓縮的過程中內能增加，而理想氣體無分子勢能，故氣體分子的平均動

能增加，選項E錯誤.

17.答案：ADE

解析：本題考查P-v圖象、熱力學第一定律.Afb為等溫過程，氣體的溫度

不變，由圖知，氣體的體積變大，故氣體的內能不變，氣體對外界做功，

由熱力學第一定律知，氣體吸熱，選項A正確；由圖知，8-C過程中，氣

體的溫度降低，氣體分子的平均動能減小，選項B錯誤；過程為等溫

過程，由圖知，氣體的體積變小，壓強變大，單位時間內碰撞單位面積器

壁的分子數增加，選項C錯誤；OfA過程中，氣體的溫度升高，氣體分子

的平均速率變大，氣體分子的速率分布曲線發生變化，選項D正確；

過程為等溫過程，氣體的內能不變，由熱力學第一定律知，氣體吸收的熱

量等于氣體對外界做的功叱，B-C過程為絕熱過程，氣體既不吸熱也不放

熱，過程為等溫過程，氣體的內能不變，由熱力學第一定律知，氣體

放出的熱量等于外界對氣體做的功也，A過程為絕熱過程，氣體既不吸

熱也不放熱，由卬=2"知，p-v圖象中圖線與V軸所圍成的面積表示做功,

則叱〉暝，故該循環過程中，氣體吸熱，選項E正確.

18.答案：(1)110⑵8x10-(3)7x10-'°

解析：(1)由圖示可知，油酸薄膜輪廓內的正方形個數為110個，則油酸膜的面

積是S=110xlxlcm2=110cm2；

(2)lmL溶液中含有純油酸的體積為'mL,則1滴該溶液中含有純油酸的體

V=^x^-mL=8xl0-(,mL；

⑶〃上織3=Uxi(r~。

S110x10-4

19.答案：(l)ABD

(2)①4=2cm，h,=4cm②504K

解析：(1)A項：氣體放出熱量的同時對外界做功，物體的內能可能增大，

則分子平均動能可能增大，故A正確；

B項：當分子力表現為斥力時，分子力隨分子間的距離的減小而增大，同

時需要克服分子斥力做功，所以分子勢能增大，故B正確；

C項：飽和汽壓只與溫度有關，故C錯誤；

D項：第一類永動機不可能制成是因為它違反了能量守恒定律，故