第十二章熱學綜合過關規范限時檢測滿分：100分考試時間：45分鐘一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共計48分。每小題給出的四個選項中，第1～3題只有一項符合題目要求，第4～8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．(2023·北京市高考適應性考試)對于一定質量的理想氣體，下列說法正確的是(D)A．若體積不變、溫度升高，則每個氣體分子熱運動的速率都增大B．若體積減小、溫度不變，則器壁單位面積受氣體分子的碰撞力不變C．若體積不變、溫度降低，則氣體分子密集程度不變，壓強可能不變D．若體積減小、溫度不變，則氣體分子密集程度增大，壓強一定增大[解析]溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均速率會增大，但每個氣體分子熱運動的速率不一定增大，A錯誤；溫度不變，分子的平均動能不變，體積減小，分子的密集程度增大，則器壁單位面積受氣體分子的碰撞力會增大，B錯誤；由公式eq\f(pV,T)＝C可知，體積不變、溫度降低時，壓強一定減小，C錯誤；體積減小，則氣體分子密集程度增大，體積減小、溫度不變時，由公式eq\f(pV,T)＝C可知，壓強一定增大，D正確。2．(2023·山東德州高三模擬)如圖所示，某種自動洗衣機進水時，與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量。設溫度不變，洗衣缸內水位升高，則細管中被封閉的空氣(B)A．體積不變，壓強變小 B．體積變小，壓強變大C．體積不變，壓強變大 D．體積變小，壓強變小[解析]由于氣體溫度不變，屬于等溫變化，水位升高，封閉氣體的體積減小，根據理想氣體狀態方程pV＝C(C為定值)，壓強增大，故B正確。3．(2023·遼寧沈陽高三模擬)如圖所示是醫院給病人輸液的部分裝置示意圖。在輸液過程中(A)A．A瓶中的藥液先用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶內C處氣體壓強逐漸減小 D．隨著液面下降，A瓶內C處氣體壓強保持不變[解析]藥液從B瓶中流下，封閉氣體體積增大，溫度不變，根據玻意耳定律知，氣體壓強減小，A瓶中空氣將A瓶中藥液壓入B瓶補充，使B瓶液面保持不變，直到A瓶液體全部流入B瓶，所以A瓶液體先用完，故A正確，B錯誤；A瓶瓶口處壓強和大氣壓相等，但液面下降，液體產生壓強減小，因此封閉氣體壓強增大，故C、D錯誤。4．甲分子固定在坐標原點O，只在兩分子間的作用力作用下，乙分子沿x軸方向運動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離x的變化關系如圖所示，則下列說法正確的是(ADE)A．乙分子在P點時加速度為0B．乙分子在Q點時分子勢能最小C．乙分子在Q點時處于平衡狀態D．乙分子在P點時動能最大E．乙分子在P點時，分子間引力和斥力相等[解析]由題圖可知，乙分子在P點時分子勢能最小，此時乙分子受力平衡，甲、乙兩分子間引力和斥力相等，乙分子所受合力為0，加速度為0，AE正確；乙分子在Q點時分子勢能為0，大于乙分子在P點時的分子勢能，B錯誤；乙分子在Q點時與甲分子間的距離小于平衡距離，分子引力小于分子斥力，合力表現為斥力，所以乙分子在Q點所受合力不為0，故不處于平衡狀態，C錯誤；乙分子在P點時，其分子勢能最小，由能量守恒可知此時乙分子動能最大，D正確。5．(2023·天津部分區期中)下列說法正確的是(ABD)A．單晶體具有規則的幾何形狀B．晶體管、集成電路必須用單晶體制作C．具有各向同性特征的材料一定屬于非晶體D．液晶在數字式電子表和計算機彩色顯示器中有重要應用E．晶體熔化過程中要吸收熱量，分子的平均動能增大[解析]本題考查晶體的性質及應用。單晶體內部的微粒按一定規則排列，使單晶體具有規則的幾何形狀，選項A正確；晶體管、集成電路要求材料的內部分子排列必須是有序的，多晶體和非晶體內部分子排列沒有次序，故只能用單晶體制作，選項B正確；單晶體具有規則的幾何形狀，多晶體是多個單晶體的結合體，在熱傳導等物理性質中不具有各向異性，選項C錯誤；液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點，液晶在數字式電子表和計算機彩色顯示器中有重要應用，故D正確；溫度是分子平均動能的標志，晶體熔化時吸收熱量，但溫度不變，因此分子的平均動能不變，故E錯誤。6．如圖所示是用光學顯微鏡觀察一滴充分稀釋的碳素墨汁，調節好合適的放大倍數后，顯示屏上會跟蹤一個炭粒的運動，發現炭粒做無規則運動。則下列說法中正確的有(BDE)A．炭粒無規則運動是炭粒分子無規則運動的結果B．炭粒無規則運動是液體分子不平衡撞擊的結果C．炭粒體積越大，其無規則運動的現象越明顯D．墨汁溫度越高，炭粒無規則運動現象越明顯E．這個裝置無法直接觀察到液體分子無規則運動[解析]炭粒作為一種宏觀微粒，不受外力作用時是無法憑借自身因素而運動的，其無規則運動是液體分子不平衡撞擊的結果，故A錯誤，B正確；炭粒體積越大，受到液體分子的撞擊越趨于平衡，無規則運動將越不明顯，所以C錯誤；墨汁溫度越高，液體分子無規則運動越激烈，撞擊炭粒的作用力越大，不平衡撞擊也越多，所以炭粒無規則運動會越明顯，D正確；光學顯微鏡無法觀察到分子個體，也就無法觀察到液體分子無規則運動，所以E正確。7．(2023·河南模擬)氣閘艙是載人航天器中供航天員進入太空或由太空返回用的氣密性裝置；其原理圖如圖所示。座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中充滿空氣，氣閘艙B內為真空，航天員由太空返回氣閘艙時，打開閥門K，A中的氣體進入B中，最終達到平衡。假設此過程中系統與外界沒有熱交換，艙內氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是(ADE)A．氣體并沒有對外做功，氣體內能不變B．B中氣體可自發地全部退回到A中C．氣體體積膨脹，對外做功，內能減小D．氣體溫度不變，體積增大，壓強減小E．氣體分子單位時間內對座艙A艙壁單位面積的碰撞次數將減少[解析]本題考查熱力學第一定律、氣體壓強的微觀解釋等。氣體自由擴散，對外不做功，又因為整個系統與外界沒有熱交換，根據ΔU＝W＋Q可知氣體內能不變，故A正確，C錯誤；根據熵增加原理可知一切宏觀熱現象均具有方向性，故B中氣體不可能自發地全部退回到A中，故B錯誤；因為氣體內能不變，故溫度不變。因為氣閘艙B內為真空，根據玻意耳定律pV＝C，可知擴散后氣體體積V增大，壓強p減小，所以氣體的密集程度減小，根據氣體壓強的微觀意義可知氣體分子單位時間對座艙A艙壁單位面積碰撞的次數將變少，故DE正確。8．(2023·全國卷Ⅰ)如圖，一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷過程①、②、③、④到達狀態e。對此氣體，下列說法正確的是(BDE)A．過程①中氣體的壓強逐漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界吸收了熱量D．狀態c、d的內能相等E．狀態d的壓強比狀態b的壓強小[解析]過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強增大。；A錯誤；過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做功；B正確；過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量；C錯誤；狀態c、d溫度相同，所以內能相同；D正確；由理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C，得T＝eq\f(p,C)V，在T－V圖像中，斜率表示壓強，則由圖知pb>pd，E正確。二、非選擇題(本題共4小題，共52分。)9．(6分)(2023·江蘇省高三模擬)某同學做“用油膜法估測分子的大小”的實驗。(1)每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩定后形成油膜的面積為S。已知500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，則油酸分子直徑大小的表達式為d＝eq\f(V0,500S)。(2)該同學做完實驗后，發現自己所測的分子直徑d明顯偏大。出現這種情況的原因可能是(多選)AC。A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進行計算B．油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發使溶液的濃度發生了變化C．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開D．計算油膜面積時，將不完整的方格作為完整方格處理[解析](1)純油酸的體積V等于油酸酒精溶液的體積乘以濃度，即：V＝eq\f(V0,500)×1，油滴面積為S，則分子直徑大小的公式為d＝eq\f(V0,500S)；(2)根據d＝eq\f(V0,500S)，則有：A項錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，則計算時所用體積數值偏大，會導致計算結果偏大，故A正確；油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發使溶液的濃度變大，油膜面積變大則會導致計算結果偏小，故B錯誤；水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，則測量的面積S偏小，導致結果計算偏大，故C正確；計算油膜面積時，將不完整的方格作為完整方格處理，則計算所用的面積S偏大，會導致計算結果偏小，故D錯誤。10．(15分)(2023·河北邯鄲月考)如圖所示，粗細均勻的細U形管左端封閉，右端開口，兩豎直管長為l1＝50cm，水平管長d＝20cm，大氣壓強p0相當于76cmHg。左管內一段l0＝8cm長的水銀柱封住l2＝30cm長的空氣柱，現將開口端接上帶有壓強傳感器的抽氣機向外抽氣，使左管內氣體溫度保持不變而右管內壓強緩緩降低，要把水銀柱全部移到右管中。求右管內壓強至少降為多少cmHg。(g取10m/s2，結果保留兩位小數)[答案]21.14cmHg[解析]本題考查U形管內氣柱的等溫變化問題。設U形管的橫截面積為S，以左管中封閉氣體為研究對象，初態p1＋p10＝p0，得p1＝p0－p10＝68cmHg，V1＝l2S，末態由題意知，水銀柱全部移到右管中，則有V2＝(l1＋d)S，根據玻意耳定律，則有p1V1＝p2V2，可得p2＝eq\f(p1V1,V2)≈29.14cmHg，設右管內壓強降為p′，則有p′＋p10＝p2，解得p′＝p2－p10＝21.14cmHg。11．(15分)(2023·貴州長順二中期末)如圖所示，用輕質活塞在絕熱汽缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞與汽缸壁之間的摩擦忽略不計。開始時活塞距汽缸底的高度為h1＝0.50m，氣體溫度為t1＝27℃。給汽缸加熱，活塞緩慢上升到距汽缸底的高度為h2＝0.80m處時，缸內氣體吸收Q＝450J的熱量。已知活塞橫截面積S＝5.0×10－3m2，大氣壓強p0＝1.0×105Pa。求：(1)加熱后缸內氣體的溫度；(2)此過程中缸內氣體增加的內能ΔU。[答案](1)207℃(2)300J[解析]本題考查氣體實驗定律與熱力學定律的綜合。(1)設加熱后缸內氣體的溫度為t2，活塞緩慢上升過程為等壓過程，根據蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，其中V1＝h1S，V2＝h2S，T1＝300K，聯立解得T2＝480K，即t2＝207℃。(2)設氣體對活塞做功為W，則W＝p0SΔh，根據熱力學第一定律得ΔU＝(－W)＋Q，聯立解得ΔU＝300J。12．(16分)如圖所示，質量均為m＝1kg的光滑活塞甲、乙將容器分為A、B兩部分，容器的橫截面積S為10cm2，容器與活塞均導熱良好，容器下端連接有U形管(管內氣體的體積可忽略不計)，U形管內裝有水銀。開始時將活塞甲鎖定，活塞乙可以無摩擦地自由移動，B內氣體體積是A內氣體體積的兩倍，U形管內的水銀面右管比左管高16cm。已知外界大氣壓強p0＝76cmHg＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2。(1)求A、B容器內氣體的壓強分別為多少：(2)將活塞甲解鎖，當A、B內氣體狀態穩定時，求A、B兩部分氣體體積的比值。(保留兩位有效數字)[答案](1)52.4cmHg60cmHg(2)0.48[解析](1