2022新高考衡水名师原创物理卷：13 热学

2022新高考衡水名师原创物理专题卷

专题十三热学

1.对于分子动理论和物体的内能理解，下列说法不正确的是（）

A.液体表面的分子间距较大，所以表现为引力，液体表面有收缩的趋势

B.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现

C.理想气体在状态变化时，温度升高气体分子的平均动能增大.气体的压

强也一定增大

D.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小

2.如图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离

变化的图象。由图象判断以下说法中正确的是（）

A.当分子间距离为％时,分子力和分子势能均最小且为零

B.当分子间距离厂＞“时，分子力随分子间距离的增大而增大

C.当分子间距离八“时，分子势能随分子间距离的增大而增加

D.当分子间距离『＜%时，分子间距离逐渐减小，分子力增加，分子势能减

小

3.某气体的摩尔质量是M,标准状态下的摩尔体积为V,阿伏伽德罗常数为

以，下列叙述中正确的是（）

A.该气体在标准状态下的密度为MNx

V

B.该气体每个分子的质量为:

/VA

C.每个气体分子在标准状态下的体积为小

2VA

D.该气体单位体积内的分子数为小

/VA

4.由于水的表面张力作用，荷叶上的小水滴总是球形的。如图为分子之间

的分子势能与和分子间距离r的关系图像。则在小水滴表面层中，能总体

上反映小水滴表面层中水分子七的是图中（）

A.tz点B力点C.c点D.d点

5.固体、液体和气体是自然界中的物质常见的三种状态，下列关于固体和液

体的说法正确的是（）

A.天然水晶是晶体，熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）也是晶体

B.金刚石可以制成各种不同造型的首饰,说明它没有规则的几何形状，是非

晶体

C.液体相比固体具有流动性，是因为液体分子间的引力更大

D.玻璃管裂口放在火上烧熔，使尖端变圆，是利用了熔化的玻璃在表面张力

作用下收缩的性质

6.如图所示为一体积不变的绝热容器，现打开排气孔的阀门，使容器中充

满与外界大气压强相等的理想气体，然后关闭阀门。开始时容器中气体的

温度为E=300K。现通过加热丝（未画出）对封闭气体进行加热，使封闭气体

的温度升高到7；=350K，温度升高到7；=350K后保持不变，打开阀门使容器中

的气体缓慢漏出，当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时，容器

中剩余气体的质量与原来气体质量之比为（）

阳孔

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

7.一定质量的理想气体沿着图示方向从状态a变化到状态c,对于该气体,

下列说法正确的是（）

A.从状态6变化到状态c,气体内能一直减小

B.从状态b变化到状态C,气体一直向外界放热

C.状态。时气体的体积大于状态〃时气体的体积

D.从状态a变化到状态5,气体一直对外做功

8.如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B,在此过

程中，气体分子的平均速率的变化情况是（）

A.不断增大B.不断减小C.先减小后增大D.先增大后减小

9.如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不

计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸

右端的距离为0・2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止

加热，此时封闭气体的压强变为2x105Pa。已知活塞的横截面积为0。4m2,

外部大气压强为1x10'Pa,加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J,则封闭

气体的内能变化量为（）

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

10.如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相

等的公匕两部分。已知。部分气体为1mol氧气，人部分气体为2moi氧气，两

部分气体温度相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞滑动一段距离后,

两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为匕、匕，温度分别为

&Tb0下列说法正确的是（）

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

C.Va<Vb,Ta<ThD.匕

11.如图所示，导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定

质量的气体封闭在气缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态。现缓慢取

走铁砂，忽略活塞与气缸之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中缸内

气体（）

A.对外做功，其内能减少

B.温度不变，与外界无热量交换

C.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小

D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少

12.如图所示的P-Y图中，一定质量的理想气体由状态a经过Me过程至状态

的过程中吸收热量300J,贝）

A.此过程中气体内能变化了103J

B.此过程中气体内能变化了100J

C.若气体又从状态，经s过程回到状态J这一过程中气体吸收的热量

为400J

D.若气体又从状态。经”过程回到状态“，这一过程中气体放出的热量

为300J

13.随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出,已对各国人民的日常

生活造成了各种影响，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一,下列有

关能量转化的说法中正确的是（）

A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化

B.只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能

C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行

D.外界对物体做功，物体的内能必然增加

14.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其丫-7图象如

图所示.下列说法正确的有（）

A.A-8的过程中，气体对外界做功

BdfB的过程中，气体放出热量

C.B-C的过程中，气体压强不变

D.A-BfC的过程中，气体内能增加

15.吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙

上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分。然后将锁扣扳下（如图乙）,让锁扣

以盘盖为依托把吸盘向外拉出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。若气

体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中,吸盘内气体的温度始终不变，则在

拉起吸盘后（）

图甲图乙

A.吸盘内气体的压强比拉起前气体的压强小

B.吸盘内空气的密度等于外界空气的密度

C.吸盘内气体的内能不变

D.此过程中吸盘内的气体要放出热量

16.如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板

右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸.

待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系

统不漏气.下列说法正确的是（）

隔板

■J活塞

理想

真空

气体

A.气体自发扩散前后内能相同

B.气体在被压缩的过程中内能增大

C.在自发扩散过程中，气体对外界做功

D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功

E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

17.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态&c和。后再回

到状态A.其中，A-8和c-。为等温过程，8-C和。-4为绝热过程.该循

环过程中，下列说法正确的是（）

A.Af8过程中,气体对外界做功，吸热

B.Bfc过程中,气体分子的平均动能增加

C.C-。过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少

D.OfA过程中,气体分子的速率分布曲线发生变化

E.该循环过程中，气体吸热

18用油膜法估测分子的大小时有如下步骤：

A.向浅盘中倒入约2cm深的水；

B.向浅盘中的水面均匀地撒入石奔粉（或琲子粉）；

C.将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，当体积达到1mL时记下滴入的滴

数，算出每滴液滴的体积；

E.把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直到薄膜形态稳定；

F.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上；

G.把玻璃板放在方格纸上,数出薄膜所占面积；

H.计算出油膜的厚度

若所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL,上述溶液为

75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上,

用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状再把玻璃板放在坐标纸上，其形

状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm,试求：

(1)油酸膜的面积是cm?；

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL;

(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m»[(2),(3)两问答

案保留一位有效数字]

19.(1)下列说法正确的是o

A.气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

B.当分子力表现为斥力时一，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而

增大

C.饱和汽压与温度和体积有关

D.第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

E.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V,则阿伏加德罗常数可表

示为NA=—

v()

(2)如图甲所示为，」”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气

体，上管足够长，图中粗细部分截面积分别为S=2cm2、邑=/疝2。封闭气体

初始温度为451K,气体长度为L=22cm,图乙为对封闭气体缓慢加热过程中

气体压强随体积变化的图线，大气压强外=76cmHg。求：

(甲)

①九和他的值;

②若缓慢升高气体温度，升高到多少开尔文可将所有水银全部压入细管内。

20.(1)一定质量的理想气体由状态〃经状态从C到状态d,其体积V与热力

学温度T关系如图所示，。、〃三点在同一直线上，融和〃平行于横轴，be

平行于纵轴，则下列说法正确的是。

A.从状态a到状态匕，气体吸收热量

B.从状态”到状态6,每个气体分子的动能都增大

C.从状态方到状态。，气体对外做功，内能减小

D.从状态。到状态"，气体的密度不变

E.从状态。到状态"，气体的内能增加

⑵如图所示，长乙=55cm的薄壁玻璃管与水平面成30。角倾斜放置，玻璃管粗

细均匀，底端封闭、另一端开口。现用长:10cm的水银柱封闭着一定质量

的理想气体，气体温度为306K,且水银面恰与管口齐平.现将管口缓慢转

到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，

已知大气压强P=75cmHg。求：

①水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；

②对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下5cm高的水银柱，气体温度升高

了多少？

参考答案

1.答案：C

解析：A.液体表面的分子间距较大，引力大于斥力，所以表现为引力，液

体表面有收缩的趋势，故A正确。

B.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，是分子间存在吸引力的宏观表现，故3

正确。

C.理想气体在状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，但是气

体的体积变化情况未知，即单位体积内的分子个数不一定是增加还是减小，

所以压强不一定增大，故C错误。

D.分子间的引力和斥力平衡时，是分子势能最小的位置，故。正确，

选不正确的，故选：C.

2.答案：C

解析：A.由图可知，当分子间距离为％时，分子力和分子势能均最小，但

分子势能不一定为零，要看零势能面的选取.故A错误；

B.由图可知，当分子间距离时，分子力表现为引力，随分子间距离的

增大先增大后减小；故B错误；

C.由图可知，当分子间距离为々时，分子势能最小，分子势能随分子间距

离的增大而增加；故C正确；

D.由图可知，当分子间距离为为时,，分子力和分子势能均最小，分子间距

离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增加；故D错误。

故选：Co

3.答案：B

解析：A.摩尔质量除以摩尔体积等于密度,该气体在标准状态下的密度为?.

故A错误。

B.每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏伽德罗常数的比值,即％,故3正

N,\

确。

C.由于分子间距的存在，每个气体分子的体积远小于工，故C错误。

NA

D.分子数密度等于物质的量乘以阿伏伽德罗常数再除以标准状态的体积V,

即脸故。错误。

故选：B

4.答案:D

解析：在小水滴表面层中，水分子间的距离大于“，所以水分子之间的作用

力总体上表现为引力，当分子间距离为“时，分子间作用力为0,分子势能

最小，即图中的c点，由于表面层中分子间距大于心所以能总体反映小水

滴表面层中水分子的分子势能的是d点。

5.答案：D

解析：A.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,并在一定条件

下可以相互转化，天然水晶是晶体,但熔化后再凝固的水晶就是非晶体,错

误。

B.金刚石可以被切割成不同的形状，但是它具有确定的几何形状，是单晶体，

错误。

C.液体相比固体具有流动性，是因为液体分子间的作用力比固体分子间的作

用力小，错误。

D.玻璃管的裂口烧熔后，熔化的玻璃的表面层在表面张力作用下收缩到最小

表面积，从而使裂口尖端变圆,正确。

6.答案：C

解析：由题意可知气体的加热过程为等容变化，由查理定律得且=&,则

T.工

目=%。，打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，设容器的体积为匕，膨胀后气体

的总体积为V,由玻意耳定律得pM=p<y,解得丫二匕,设剩余气体的质量与

6

原来气体质量的比值为k

则人”,c正确。

V7

7.答案：D

解析：一定质量的理想气体，内能由温度决定，从状态。变化到状态c,

温度一直增加，气体内能一直增加，A错；由盖一吕萨克定律可知，从状

态人变化到状态C,气体体积一直增加，一直对外做功，而且气体内能也

一直增加，这说明气体一定从外界吸热，B错；作两条等容线，由等容线

斜率的意义可知，状态.时气体的体积小于状态b时气体的体积，C错；从

状态”变化到状态b,气体体积一直增加，气体一直对外做功，D对。

8.答案：D

解析：本题考查P-v图象.对一定质量的理想气体有PV=〃RT（〃、R为定量），

由图可知，A、B两点的pv乘积相同，因此4B两点的温度也相同，在A8直

线的中点C，其方乘积比人8两点要大，所以C点温度比48两点高，即

TA=TB<TC,又因为气体分子的平均速率随温度升高而增大，所以从状态A

变化到B气体分子的平均速率先增大后减小，D正确.

9.答案：B

解析：原来气体的压强为IxUPa,后来气体的压强为2x10,Pa,说明最后活塞

在最右端，

加热过程中气体对外做的功为：W=PoAV=lxl()5xO.O4xO.2J=8OOJ，

加热过程中封闭气体吸收的热量为：Q=2000J,

根据热力学第一定律可得：At/=Q-W=2000J-800J=1200J,故8正确、ACO

错误。

故选：Bo

10.答案：D

解析：解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由=可知方部

分压强大，故活塞左移，平衡时匕＜匕，5=4。活塞左移过程中，。气体被

压缩内能增大，温度增大，匕气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时

Ta＞Tho

11.答案：D

解析：A、缓慢取走铁砂的过程中，因为活塞对封闭气体的压力减小，所以

活塞会缓慢上升，是气体膨胀的过程，缸内气体对外做功，但是气缸导热

良好，所以缸内气体温度保持不变，则内能不变，故A错误；

B、根据热力学第一定律AU=W+Q,因为气体膨胀对外做功，所以卬＜。，

气缸导热良好，缸内气体温度保持不变，即△"=(),所以。＞。，即气体要从

外界吸收热量，故B错误；

C、由上面的分析可知缸内气体温度不变，即气体分子的平均动能不变，所

以单个分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变，故C错误；

D、根据理想气体状态方程竿=c可知，T不变，V增大，则p减小。所以

缸内气体压强减小，分子的平均动能不变，因为缸内气体体积增大，所以

分子数密度减小，则在单位时间内气体对活塞的碰撞次数要减少，故D正

确。

12.答案：B

解析：理想气体由状态。经过觎过程至状态C的过程中左阶段气体体积增

大，则气体对外界做功，外界对气体做的功为

IV=-pAV=-1xIO5x(4-2)xIO-3J=-200J,根据热力学第一定律有

△U=W+Q=-200J+300J=100J,即气体的内能增加了10。J；从状态。,经s过程

回到状态〃的过程中，气体体积减小，则外界对气体做的功

^=^(P„+Pc)AV=1x(2xl05+lxl05)x(4-2)xl0-3J=300J,状态“经欣过程至状态

c过程中气体的内能增加了I。。」，状态。经过程至状态a过程中气体的

内能减少了100J，AU=T00J,根据热力学第一定律有AU=W+。，则

e=AC/-W=-100J-300J=-400J,。<0,表示系统放热，这一过程中气体放出

的热量为400J。只有B正确。

13.答案：A

解析：由热力学第二定律的开尔文表述可知选项A正确;热机效率总低于

100%,故选项B错误;满足能量守恒定律的过程未必能自发进行，故选项C错

误；由热力学第一定伸AU=W+Q可知,W>0,AU不一定大于0,即内能不一定

增加,故选项D错误。

14.答案：BC

解析：本题考查V-7图象过程中，由于温度不变，体积变小，故外界

对气体做功，系统内能不变，气体放出热量，A错误，B正确；BfC过程

中，由于V-T图象延长线经过原点，故压强不变，C正确；AfB过程中内

能不变，B-C过程中内能减小，D错误.

15.答案：AC

解析：在吸盘被拉起的过程中,吸盘内封闭气体的体积增大，温度不变，由玻

意耳定律可知吸盘内气体的压强减小,A正确;在锁扣未扳下之前，吸盘内空

气密度与外界空气密度相同，当锁扣扳下之后，由于吸盘内气体的质量不变，

但体积增大，所以其密度减小,B错误;一定质量的理想气体的内能仅与温度

有关,在锁扣扳下的整个过程中气体的温度不变，所以气体的内能不变,C正

确;在锁扣扳下的过程中，由于气体的体积增大，所以气体对外界做功,但气体

的内能又不发生变化，故由热力学第一定律AU=W+Q可知，此过程中气体要

从外界吸收热量,D错误。

16.答案：ABD

解析：本题考查热力学第一定律.气体向真空自发扩散，对外界不做功，且

没有热传递，气体的内能不会改变，A正确，C错误；气体在被压缩的过

程中，活塞对气体做功，因气缸绝热，故气体内能增大，BD正确；气体在

被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动

能增加，选项E错误.

17.答案：ADE

解析：本题考查P-v图象、热力学第一定律.Afb为等温过程，气体的温度

不变，由图知，气体的体积变大，故气体的内能不变，气体对外界做功，

由热力学第一定律知，气体吸热，选项A正确；由图知，8-C过程中，气

体的温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；过程为等温

过程，由图知，气体的体积变小，压强变大，单位时间内碰撞单位面积器

壁的分子数增加，选项C错误；OfA过程中，气体的温度升高，气体分子

的平均速率变大，气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D正确；

过程为等温过程，气体的内能不变，由热力学第一定律知，气体吸收的热

量等于气体对外界做的功叱，B-C过程为绝热过程，气体既不吸热也不放

热，过程为等温过程，气体的内能不变，由热力学第一定律知，气体

放出的热量等于外界对气体做的功也，A过程为绝热过程，气体既不吸

热也不放热，由卬=2"知，p-v图象中图线与V轴所围成的面积表示做功,

则叱〉暝，故该循环过程中，气体吸热，选项E正确.

18.答案：(1)110⑵8x10-(3)7x10-'°

解析：(1)由图示可知，油酸薄膜轮廓内的正方形个数为110个，则油酸膜的面

积是S=110xlxlcm2=110cm2；

(2)lmL溶液中含有纯油酸的体积为'mL,则1滴该溶液中含有纯油酸的体

V=^x^-mL=8xl0-(,mL；

⑶〃上织3=Uxi(r~。

S110x10-4

19.答案：(l)ABD

(2)①4=2cm，h,=4cm②504K

解析：(1)A项：气体放出热量的同时对外界做功，物体的内能可能增大，

则分子平均动能可能增大，故A正确；

B项：当分子力表现为斥力时，分子力随分子间的距离的减小而增大，同

时需要克服分子斥力做功，所以分子势能增大，故B正确；

C项：饱和汽压只与温度有关，故C错误；

D项：第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律，故