专题15热学（讲义）-

专题14热学01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法04核心素养·难点突破05创新好题·轻松练考点内容学习目标分子动理论1.了解并掌握分子微观和宏观上的描述及联系；2.认识晶体、非晶体及其性质，了解液体的表面张力及在生活中的应用；3.掌握理想气体状态方程，掌握气体实验定律并会分析其图像；4.了解热力学第一、第二定律的含义，并能与气体实验定律相结合固体和液体气体实验定律理想气体状态方程及图像热力学定律与气体实验定律结合分子动理论分子总数：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特别提醒：对气体而言，V0＝eq\f(V,N)不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间．两种分子模型：①球体模型：V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(1,6)πd3(d为球体直径)；②立方体模型：V＝a3.分子间的作用力：分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得较快．分子动能分子动能是分子热运动所具有的动能．分子热运动的平均动能：1)所有分子动能的平均值．2)温度是分子热运动的平均动能的标志．分子势能分子势能的定义：由分子间的相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关．分子势能与分子间距离的关系：分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)．当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大．当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大．当r＝r0时，分子势能最小．物体的内能内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．决定因素：温度、体积和物质的量．物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．改变物体内能的两种方式：做功和传热．温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．两种温标：摄氏温标和热力学温标．摄氏温度与热力学温度的关系：T＝t＋273.15K.气体压强的微观解释固体和液体固体及分类分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体．晶体和非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的几何形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化液体和液体的表面张力作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小．方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力．浸润和不浸润当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固定．反之，液体不浸润固体．毛细现象：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降．液晶液晶的物理性质：1)具有液体的流动性．2)具有晶体的光学各向异性．液晶的微观结构:从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．气体实验定律和理想气体状态方程理想气体状态方程理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体．1)在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体．2)理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定．理想气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.(质量一定的理想气体)气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的数密度增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变图像四种图像的比较类别特点(其中C为常量)举例p－VpV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小热力学定律与气体实验定律相结合热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．表达式：ΔU＝Q＋W.表达式中的正、负号法则：物理量＋－W外界对物体做功物体对外界做功Q物体吸收热量物体放出热量ΔU内能增加内能减少热力学第一定律的理解内能的变化常用热力学第一定律进行分析．做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正．与外界绝热，则不发生传热，此时Q＝0.如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．三种特殊情况若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体内能的增加(减少)；若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加(减少)；若在过程的初、末状态，物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体放出(吸收)的热量．热力学第二定律的理解热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响．“自发地”指明了传热等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能．热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．高温物体eq\o(,\s\up7(热量Q能自发传给),\s\do5(热量Q不能自发传给))低温物体．功eq\o(,\s\up7(能自发地完全转化为),\s\do5(不能自发地完全转化为))热．气体体积V1eq\o(,\s\up7(能自发膨胀到),\s\do5(不能自发收缩到))气体体积V2(较大)．热力学第二定律的两种表述克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行．两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律考向一：分子动理论【探究重点】一个分子的质量：m0＝eq\f(M,NA).一个分子的体积：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)．1mol物体的体积：Vmol＝eq\f(M,ρ).【高考解密】(2021·重庆卷·8)图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置．现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是()A．①③② B．②④③C．④①③ D．①④③【答案】D【解析】根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小，可知曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子间作用力为零，可知曲线Ⅱ为分子间作用力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小以及分子间距离小于r0时分子间作用力表现为斥力，可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的图像，故选D.【考向预测】(2023·北京市顺义区统练)如图，这是两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是()A．当r＝r1时，分子间的作用力为零B．当r＞r1时，分子间的作用力表现为引力C．当r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐变大D．当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功【答案】D【解析】由图像可知，分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离．r＝r1时两分子之间的距离小于平衡距离，可知r＝r1时分子间的作用力表现为斥力，故A错误；r2是平衡距离，当r1＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能Ep减小，故B、C错误，D正确．考向二：固体、液体【探究重点】晶体与非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则物理性质各向异性各向同性熔点确定不确定原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则联系晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化【高考解密】(2021·江苏·高考真题)铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是()A． B． C． D．【答案】C【解析】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，ABD错误。故选C。【考向预测】玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体，下列关于玻璃的说法正确的是()A．有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列【答案】C【解析】玻璃是非晶体，根据非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈周期性排列的固体，它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上都是相同的，叫各向同性，它没有固定的熔点，故C正确，A、B、D错误．考向三：气体实验定律【探究重点】压强的计算被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa.水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg.关联气体问题：解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解．合理选取气体变化所遵循的规律列方程若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解．若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解．分析气体状态变化的问题要抓住三点弄清一个物理过程分为哪几个阶段．找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的．明确哪个阶段应遵循什么实验定律．【高考解密】(2022·湖北卷·3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p－V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点．下列说法正确的是()A．a→b是等温过程B．a→b过程中气体吸热C．a→c过程中状态b的温度最低D．a→c过程中外界对气体做正功【答案】B【解析】根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，且体积增大，气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知a→b过程中气体吸热，A错误，B正确；根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知，p－V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，则a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；a→c过程气体体积增大，气体对外界做功，即外界对气体做负功，D错误．【考向预测】(2022·山东日照市一模)一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强－体积(p－V)图上的曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分．a、b为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态a和b的压强分别为pa、pb，温度分别为Ta、Tb.c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别为pc、pd，温度分别为Tc、Td.下列关系式正确的是()A.eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(1,3) B.eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(1,2)C.eq\f(pa,pd)＝eq\f(2,3) D.eq\f(pd,pb)＝eq\f(1,2)【答案】B【解析】根据理想气体的状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线Ⅰ和曲线Ⅱ均为等温变化，故可得a、b两点的温度相同，A错误；从a到c为等压变化，由盖－吕萨克定律有eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(Va,Vc)＝eq\f(1,2)，B正确；从c到d为等温变化，由玻意耳定律有eq\f(pd,pc)＝eq\f(Vc,Vd)＝eq\f(2,3)，由题图可知pa＝pc，故eq\f(pa,pd)＝eq\f(3,2)，C错误；由玻意耳定律，有eq\f(pa,pb)＝eq\f(Vb,Va)＝3，故eq\f(pd,pb)＝2，D错误．考向四：理想气体状态方程及图像【探究重点】处理气体状态变化的图像问题的技巧首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．看此过程属于等温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解．在V－T图像(或p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大．【高考解密】(2022·湖北卷·3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p－V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点．下列说法正确的是()A．a→b是等温过程B．a→b过程中气体吸热C．a→c过程中状态b的温度最低D．a→c过程中外界对气体做正功【答案】B【解析】根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，且体积增大，气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知a→b过程中气体吸热，A错误，B正确；根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知，p－V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，则a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；a→c过程气体体积增大，气体对外界做功，即外界对气体做负功，D错误．【考向预测】(2023·江苏扬州市模拟)图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，bc与横轴平行，cd与纵轴平行，则下列说法正确的是()A．气体从a→b的过程，气体体积不变B．气体从b→c→d的过程，气体体积先增大后减小C．气体从c→d的过程，气体分子的数密度增大D．气体从d→a的过程，气体从外界吸热【答案】A【解析】ab的延长线过原点，所以a→b是等容过程，体积不变，故A正确；p－T图像的斜率与体积成反比，气体从b→c→d的过程中，各点与原点连线的斜率不断减小，所以体积不断增大，故B错误；从c→d的过程中，气体体积增大，气体分子的数密度减小，故C错误；气体从d→a的过程，体积减小，外界对气体做功，W>0，气体温度降低，内能减小，ΔU<0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知Q<0，所以气体放热，故D错误．考向五：热力学定律与气体实验定律相结合【探究重点】理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路内能变化量ΔU由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0.由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化．做功情况W：由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0.气体吸、放热Q：一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，放热．充气问题：选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题．抽气问题：选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，抽气过程可以看成质量不变的等温膨胀过程．灌气分装：把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题．漏气问题：选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题．【高考解密】(2022·重庆卷·15(1))2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录．若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体)()A．吸收热量 B．压强增大C．内能减小 D．对外做负功【答案】C【解析】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据eq\f(pV,T)＝C，可知温度降低，艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU＝W＋Q可知气体放出热量，故选C.【考向预测】(2023·江苏盐城市检测)A、B两个容器体积均为V，C是用活塞密封的气筒，它的工作体积为0.5V.C与A、B通过两只单向气阀a、b相连；当气筒C抽气时气阀a打开、b关闭；当气筒打气时气阀b打开、a关闭．最初A、B两容器内气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧．(气筒与容器连接部分的气体体积忽略不计，整个装置温度保持不变，气体可视为理想气体．)(1)求以工作体积完成第1次抽气结束后，容器A内气体的压强p1；(2)现在让气筒以工作体积完成抽气、打气各两次，求第1次打气后与第2次打气后容器B内气体压强之比．【答案】(1)eq\f(2,3)p0(2)6∶7【解析】(1)对第1次抽气过程，由玻意耳定律有p0V＝p1(0.5＋1)V解得p1＝eq\f(2,3)p0(2)设第1次打气结束时，B内气体的压强为p1′，第1次打气过程由玻意耳定律得p0V＋p1·0.5V＝p1′V解得p1′＝eq\f(4,3)p0设第2次抽气结束时A内气体的压强为p2，第2次抽气结程由玻意耳定律得p1V＝p2(0.5＋1)V解得p2＝eq\f(4,9)p0设第2次打气结束时B内气体的压强为p2′，第2次打气过程由玻意耳定律得p2·0.5V＋p1′V＝p2′V解得p2′＝eq\f(14,9)p0可得p1′∶p2′＝6∶7.若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是()A．NA＝eq\f(M0,ρV) B．V0＝eq\f(V,NA)C．M0＝eq\f(M,NA) D．ρ＝eq\f(M,NAV0)【答案】C【解析】水蒸气的摩尔质量ρV除以一个水蒸气分子的质量M0等于阿伏加德罗常数，A错误；但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则V0≪eq\f(V,NA)，B错误；水分子的质量M0等于摩尔质量M除以阿伏加德罗常数NA，即M0＝eq\f(M,NA)，C正确；由于摩尔体积V远大于NAV0，则ρ＝eq\f(M,V)<eq\f(M,NAV0)，D错误．（2023·江苏省苏锡常镇四市高三下学期4月二模）用气压式开瓶器开红酒瓶，如图所示，通过针头向瓶内打几次气，然后便能轻松拔出瓶塞，则（）A.打气后瓶塞未拔出前，分子斥力明显增大B.打气后瓶塞未拔出前，单位时间内与瓶塞碰撞的分子数增多C.快速拔出瓶塞的过程中，气体吸热，内能增大D.快速拔出瓶塞的过程中，瓶塞克服摩擦力所做的功等于气体内能的减少【答案】B【解析】A．打气后瓶塞未拔出前，气体分子间距离很大，分子间作用力非常小，可以忽略不计，故A错误；B．打气后瓶塞未拔出前，单位体积内的分子数增加，气体压强变大，根据压强微观意义可知，单位时间内与瓶塞碰撞的分子数增多，故B正确；CD．快速拔出瓶塞的过程中，气体体积变大，对外做功，由于是快速拔出瓶塞，可认为该过程没有发生热传递，根据热力学第一定律可知，气体内能减少；拔出瓶塞的过程中，瓶塞除了克服摩擦力做功，还需要克服大气压力做功，故瓶塞克服摩擦力所做的功不等于气体内能的减少，故CD错误。故选B。下列说法中正确的是()A．液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，这是因为液体内分子间有相互吸引力C．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力【答案】A【解析】液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变，A正确；在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是表面张力原因，B错误；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而在干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，C错误；玻璃板很难被拉开是由于分子引力和大气压的作用，D错误．(2023·江苏扬州市模拟)用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动．将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图所示．其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示．取无穷远处势能为零，下列说法正确的是()A．A、B间距离为x1时分子力为零B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零C．A、B系统的分子势能最小值为eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12D．释放时A、B系统的分子势能为mv22【答案】D【解析】由题图可知，B分子在x0～x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B错误；由题图可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为2×eq\f(1,2)mv22＝mv22，由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒定律可知，释放时A、B系统的分子势能为mv22，故D正确；由能量守恒定律可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Epmin＝mv22－2×eq\f(1,2)mv12＝mv22－mv12，故C错误．（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（）A.石墨是非晶体B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C.单层石墨烯的厚度约3μmD.碳原子六边形顶点附近不停地振动【答案】D【解析】A．石墨是晶体，故A错误；B．石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；C．单层石墨烯厚度约为原子尺寸，故C错误；D．根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停的振动，故D正确。故选D。(2023·江苏省公道中学模拟)为了减少某病毒传播，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是()A．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关C．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变【答案】A【解析】因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散现象，故A正确；在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩散运动的结果，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，不属于布朗运动，故B、C错误；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，故D错误．(2023·江苏省如皋中学高三模拟)如图所示，两个内壁光滑的导热汽缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分理想气体．下面汽缸的横截面积大于上面汽缸的横截面积，现使环境温度降低10℃，外界大气压保持不变，下列说法正确的是()A．活塞下降 B．活塞上升C．活塞静止不动 D．不能确定【答案】A【解析】初态时，对“工”字形活塞整体受力分析，有pASA＋M工g＋p0SB＝pBSB＋p0SA，对上面汽缸受力分析，有pASA＝p0SA＋M上缸g，末态时，对“工”字形活塞整体受力分析，有pA′SA＋M工g＋p0SB＝pB′SB＋p0SA，对上面汽缸受力分析，有pA′SA＝p0SA＋M上缸g，联立方程解得pA′＝pA，pB′＝pB，对A、B两部分气体，根据理想气体状态方程可得eq\f(pAVA,T)＝eq\f(pA′VA′,T′)，eq\f(pBVB,T)＝eq\f(pB′VB′,T′)，因温度降低，pA′＝pA，pB′＝pB，则VA′＜VA、VB′＜VB，则活塞下降，上面汽缸下降，才能使A、B气体体积均变小，故选A.（2023·江苏省南京市高三下学期三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环过程。下列说法正确的是（）A.A→B→C过程中，气体压强先增加后不变B.C→D→A过程中，单位体积内分子数先不变后增加C.整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功D.整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变【答案】D【解析】A．A→B的过程中，气体温度不变，体积增大到原来的2倍，由玻意尔定律可知，气体压强将减小到A状态时的二分之一；B→C的过程中，气体的体积不变，温度升高到原来的4倍，由查理定律可知，气体的压强将增大到B状态时的4倍；即气体压强先减小后增大，故A错误；B．C→D→A过程中，气体的体积先减小后不变，所以单位体积内分子数先增加后不变，故B错误；C．A→B的过程中，气体等温膨胀，内能不变，但对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收了热量；B→C的过程中，气体体积不变，温度升高，内能增加，气体和外界没有相互做功，由可知，气体从外界吸收了热量；C→D过程中，气体体积减小，温度降低，内能减小，由图可知是定值，则由可知，气体经历了等压压缩，外界对气体做了功，由可知，气体向外界释放了热量；D→A过程中，气体经历了等容降温，内能减小，压强减小，气体与外界没有相互做功，由可知，气体向外界释放了热量。综上所述，气体与外界相互做功发生在A→B和C→D过程中，其中A→B是一个降压过程，C→D是一个等压过程，由D→A过程可知，A→B过程中压强的最大值小于C→D过程中的压强，两个过程中气体的体积变化量相等，所以A→B过程中气体对外界做的功小于C→D过程中外界对气体做的功，故C错误；D．由上面的分析可知，整个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功，气体的温度、体积最终回到了开始状态，内能变化量为零，由热力学第一定律可知气体对外界放了热，故D正确。故选D（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）如图所示是一种演示气体定律的仪器一哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，开始时气球自然松弛，气球内气体与外界连通，气体体积为V，瓶内气体体积为。用打气筒出气口紧密贴合气球吹气口并向气球内缓慢打入气体，直至气球体积增大到，容器和气球导热良好，外界温度不变，气球壁厚度不计、重力不计，大气压强为，在此过程中（）A.瓶内气体内能减小B.瓶内气体吸热C.瓶内气体压强由变为D.气球中充入的气体质量等于开始时气球中气体质量【答案】C【解析】A．瓶内气体做等温变化，内能不变，故A错误；B．瓶内气体体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知瓶内气体向外界放热，故B错误；C．对瓶内气体，根据玻意耳定律有解得故C正确；D．对气球中的气体，初始的压强和体积为，；充气后气球中气体的压强和体积为，，则气球中原来气体与充入气球中气体的质量比为故D错误；故选C。(2022·全国甲卷·33(2))如图，容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸V0.环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦．(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；(2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强．【答案】(1)eq\f(4,3)T0(2)eq\f(9,4)p0【解析】(1)因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，Ⅳ内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，对Ⅳ中气体由盖—吕萨克定律可得eq\f(\f(3,4)V0,T0)＝eq\f(V0,T)，解得T＝eq\f(4,3)T0(2)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p，则此时Ⅳ内的气体压强也等于p，设此时Ⅳ内的气体的体积为V，则Ⅱ、Ⅲ两部分气体的体积为(V0－V)，则对Ⅳ中气体有eq\f(p0·\f(3V0,4),T0)＝eq\f(pV,2T0)，对Ⅱ、Ⅲ两部分气体有eq\f(p0\f(V0,8)＋\f(V0,4),T0)＝eq\f(pV0－V,2T0)联立解得p＝eq\f(9,4)p0.(2022·江苏如皋市期末)如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为θ的斜面上，一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在汽缸内，此时活塞距汽缸底部的距离为L0，汽缸内温度为T0.现通过电热丝缓慢对汽缸内气体加热，通过电热丝的电流为I，电热丝电阻为R，加热时间为t，使气体温度升高到2T0.已知大气压强为p0，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动，设电热丝产生的热量全部被气体吸收．求汽缸内气体温度从T0升高到2T0的过程中，(1)活塞移动的距离x；(2)该气体增加的内能ΔU.【答案】(1)L0(2)I2Rt－(p0＋eq\f(Gsinθ,S))SL0【解析】(1)气体等压变化，则由盖—吕萨克定律有eq\f(L0S,T0)＝eq\f(L1S,2T0)活塞移动的距