2025年高考物理复习考点解密追踪与预测(新高考)专题12 热学定律及能量守恒问题(分层练)(解析版)_第1页
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文档简介

专题12热学定律及能量守恒问题A·常考题不丢分命题点01分子力、分子力做功和分子势能命题点02气体状态变化的图象问题命题点03实验:用油膜法估测分子大小命题点04热力学定律与气体状态变化的综合运用B·拓展培优拿高分C·挑战真题争满分【命题点01分子力、分子力做功和分子势能】【针对练习1】如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊位置,甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示。设两分子间距离很远时,Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放,下列说法中正确的是()A.实线为Ep−r图线、虚线为B.当分子间距离r<r2时,甲、乙两分子间只有斥力,且斥力随C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,从r2D.乙分子从r4到r2的过程中,分子势能先增大后减小,在r【答案】C【详解】A.当分子力为零的时候,分子间势能有最小值,则由图像可知,虚线为Ep-r图线,实线为F-r图线,故A错误;B.r2为平衡位置,当分子间距离r<r2C.根据实线结合牛顿第二定律可知,乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,此过程引力做正功,从r2D.根据虚线可知,乙分子从r4到r2的过程中,分子势能一直减小,在r故选C。【针对练习2】(多选)分子势能与分子间距离的关系图像如图所示,下列说法正确的是()A.分子间距为r1时,分子间作用力为零B.分子间距由r2逐渐增大时,分子力始终做负功C.分子间距在r1到r2之间时,分子间作用力表现为引力D.分子间距由r1增大到r2的过程中,分子间的引力和斥力都逐渐减小【答案】BD【详解】A.根据分子间作用力做功与分子势能之间的关系可知,图像的斜率表示分子间的作用力。故当分子间距为r1时,分子势能为零,分子间作用力不为零。故A错误;B.分子间距由r2逐渐增大时,分子势能一直增大,故分子力始终做负功。故B正确;C.分子间距由r1增大到r2过程,分子势能逐渐减小,分子力做正功,故分子间距在r1到r2之间时,分子间作用力表现为斥力。故C错误;D.分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小,分子间距由r1增大到r2的过程中,分子间的引力和斥力都逐渐减小。故D正确。故选BD。【点睛】分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增大。【针对练习3】(多选)分子力与分子间距离的关系图像如图所示,图中r0

A.当分子间的距离r<rB.当分子间的距离10rC.分子间距离从r1减小到rD.分子间距离从无限远减小到r0【答案】BC【详解】AB.由图可知,当分子间的距离r<r0时,斥力大于引力,分子力表现为斥力;当C.由图可知,分子间距离从r1减小到r0的过程中,分子力体现为引力,分子力做正功,分子势能减小,故C正确;D.分子间距离从无限远减小到r0故选BC。【命题点02气体状态变化的图象问题】【针对练习4】如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的p−1V图像,其中A.过程①中气体分子的平均动能不变B.过程②中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多C.过程②中气体分子的平均动能减小D.过程③中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多【答案】D【详解】根据理想气体状态方程pV=nRT可得p=nRT故可知p−1k=nRT对于一定质量的理想气体而言,斜率定性的反映温度的高低。A.p−1B.p−1V图像在过程②中压强不变,体积增大,根据理想气体状态方程可知温度升高,分子的平均动能Ek增大,由理想气体压强的微观意义,气体压强与气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数N、气体分子平均动能Ek有关,在压强C.p−1D.p−1V图像在过程③中压强增大,温度不变,分子的平均动能Ek不变,由理想气体压强的微观意义,气体压强与气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数N、气体分子平均动能E故选D。【针对练习5】如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态a经b、c、d三个状态又回到状态a。已知线段bc、ad均与p轴平行,下列说法错误的是(

)A.a→b过程,单位体积分子数增大B.b→c过程,气体分子的平均动能增大C.c→d过程,单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小D.d→a过程,单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数不变【答案】D【详解】A.a→b过程,体积减小,气体分子的数密度增大,故A正确;B.b→c过程,体积不变,压强增大,所以温度升高,气体分子的平均动能增大,故B正确;C.c→d过程,压强减小,单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小,故C正确;D.d→a过程,温度降低,单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小,故D错误。本题选择错误选项;故选D。【针对练习6】一定质量的理想气体,经历如图过程,其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是()

A.Ta>Tb B.Tb>【答案】B【详解】AC.由题可知一定质量的理想气体,ab、cd分别为双曲线的一部分,故ab、cd分别为该气体的两段等温变化的过程。则Ta=AC错误;BD.ad、bc两过程都是等容变化,由图可知pa>根据查理定律可知p可得Ta>故B正确,D错误。故选B。【命题点03实验:用油膜法估测分子大小】【针对练习7】(多选)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时,配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液(单位体积溶液中含有纯油酸的体积),1ml上述溶液用注射器刚好滴75滴;在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液,水面上形成油酸薄膜,下图为油膜稳定后的形状,每个正方形小方格的边长为10mm。下列有关该实验说法正确的有()A.油膜的面积为100cm2B.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10-6mlC.油酸分子的直径约为7.4×10-9mD.为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液E.数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算,不影响估算结果的数量级【答案】BDE【详解】A.图中每个正方形小方格的面积为S数图中轮廓线所围小方格数为116个(大于半个的算一个,小于半个的舍弃),图中油酸薄膜的面积为S=116故A错误;B.一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=故B正确;C.由V=Sd可得油酸分子的直径约为d=故C错误;D.为了减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液,故D正确;E.数油膜面积时不慎将几个不足一格的按照一格计算,不影响估算结果的数量级,故E正确。故BDE。【针对练习8】(2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模)在估测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到2500mL的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数,直到达到1.0mL为止,恰好共滴了100滴;③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水,将细爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸的酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓;④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油膜的形状;⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。(1)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为m3,求得的油酸分子直径为m(此空保留一位有效数字)。(2)于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较,数据偏大。出现这种结果的原因,可能是。A.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理B.水面上爽身粉撒的较多,油酸膜没有充分展开C.求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数多记了10滴【答案】4×10−12【详解】(1)[1]一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为V[2]由图可知油膜中大约有112个小方格,则油膜面积为S=112×则油酸分子直径为d=(2)[3]于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较,数据偏大,根据d=A.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理,则油膜面积测量值偏大,油酸分子的直径测量值偏小,故A错误;B.水面上爽身粉撒的较多,油酸膜没有充分展开,则油膜面积测量值偏小,油酸分子的直径测量值偏大,故B正确;C.求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数多记了10滴,则一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积测量值偏小,油酸分子的直径测量值偏小,故C错误。故选B。【针对练习9】(2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模)根据某同学所做“用油膜法估测分子的大小”实验,已知2500mL的油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL,回答下列问题。①每滴油酸酒精溶液的体积为V0,将该溶液滴一滴到水面上,稳定后形成油膜的面积为S,则油酸分子直径大小的表达式为d=②该同学做完实验后,发现自己所测的分子直径d明显偏大,出现这种情况的原因可能是。(填选项前的序号)a.将滴入的油酸酒精溶液的体积作为油酸的体积进行计算b.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化c.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开【答案】V0【详解】①[1]每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V02500,稳定后形成油膜的面积为d=②[2]a.根据油酸分子直径大小的表达式,若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,则V0偏大,db.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度增大,则S将偏大,d偏小,故b错误;c.如果水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,则S偏小,d偏大,故c正确。故选ac。【命题点04热力学定律与气体状态变化的综合运用】【针对练习10】(2024·广西贵港·统考模拟预测)如图所示,一定质量的某种理想气体,沿p−V图像中箭头所示方向,从状态a开始先后变化到状态b、c,再回到状态a。已知a状态气体温度为27℃。则下列说法正确的是()(绝度零度取−273℃)

A.气体在c状态时的温度为600B.从状态a→b→c的过程中,气体对外界做功200C.气体在a→b→c→a过程中放出热量100D.气体在b→c过程中单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数增多【答案】C【详解】A.根据理想气体状态方程pV对a、c两状态结合图像,可求得气体在c状态时的温度为T故A错误;B.理想气体在a→b→c过程中,气体体积增大,则气体对外界做功,外界对气体做的功为W=−p所以气体对外界做功为400J,故B错误;C.气体在a→b→c→a过程中,则外界对气体做的功W根据热力学第一定律Δ可得Q=−100所以放出热量为100J,故C正确;D.气体在b→c过程中,气体压强不变,体积变大,则温度升高,分子平均动能增大,则单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数变少,故D错误。故选C。【针对练习11】(2024·辽宁沈阳·统考一模)2021年2月21日~4月2日,“深海一号”钻井平台搭载“蛟龙”号潜艇赴西北太平洋深渊区开展7000米级作业。若开始下潜时,“蛟龙”号潜艇内气体温度为27°C、压强为1.0×105Pa,当下潜到某一深度时,艇内温度降到A.17°C时,压强约为0.63×105Pa C.下潜过程中,内能增加 D.下潜过程中,吸收热量【答案】B【详解】AB.依题意,潜艇内气体体积保持不变,由查理定律可得p其中T解得p故A错误;B正确;CD.由热力学第一定律,可得ΔU=W+Q依题意,下潜过程中,气体温度降低,内能减小,即ΔU<0又因为气体体积不变,即W=0解得Q<0即下潜过程中,放出热量。故CD错误。故选B。【针对练习12】(多选)(2023·四川乐山·统考一模)一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、bc、ca三个过程回到原状态a,变化过程的p−V图像如图所示,关于理想气体经历的三个过程,下列说法正确的是()A.a、b两状态下气体温度之比为1:1B.bc过程中,气体一定从外界吸热C.bc过程中,气体体积变小,外界对气体做功D.ca过程中,气体压强增大,温度升高E.ab过程中,气体分子的平均动能保持不变【答案】ACD【详解】A.根据理想气体状态方程Pb两状态下气体温度之比为T故A正确;BC.bc过程中,气体做等压变化,则Vbc过程中,气体体积减小,则气体温度减小,气体内能减小,根据热力学第一定律Δbc过程中,气体体积减小,外界对气体做功,气体内能减小,气体放热,故B错误,C正确;D.ca过程中,气体做等容变化,则Pca过程中,气体压强增大,温度升高,故D正确;E.ab过程中,气体压强与体积的乘积先减小后增大,气体温度先降低后上升,气体分子的平均动能先减小后增大,故E错误。故选ACD。一、单选题1.分子a固定在x轴上的O点,另一分子b由无穷远处只在分子力的作用下沿x轴负方向运动,其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法正确的是()

A.从无穷远处到x=x2处,分子B.从无穷远处到x=x2处,分子C.分子b在x=xD.分子b在x=x【答案】B【详解】C.分子间存在斥力和引力,当二者大小相等时两分子势能最小,所以分子在x2处受到的分子力为0,故C错误;A.从无穷远处到x=x2处,分子a对分子b的引力一直做正功,分子势能减小,分子动能增大,所以分子b的速度一直在增大,故A错误;B.从无穷远处到x=x2处,分子a对分子b的引力先增大后减小,所以分子b的加速度先增加后减小,故B正确;D.分子b在x=x1处,两分子间的分子力表现为斥力,不为零,故D错误;故选B。2.用油膜法估测油酸分子大小时,下列操作会导致测量值偏小的是()A.洒痱子粉时,痱子粉在水面上铺的太厚B.配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了C.计算油膜面积时,把不到半格的油膜也记为一格D.测量1ml溶液总滴数时,误将61滴溶液计为60滴【答案】C【详解】根据公式d=进行分析,有A.洒痱子粉时,痱子粉在水面上铺的太厚,导致油酸未能充分展开,造成面积偏小,所以直径测量值偏大,故A错误;B.在配置油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算小一些,则体积测量值偏大,直径测量值偏大,故B错误;C.计算油膜面积时,把不到半格的油膜也记为一格,造成面积偏大,所以直径测量值偏小,故C正确;D.测量1ml溶液总滴数时,误将61滴溶液计为60滴,导致计算1滴纯油酸体积偏大,所以直径测量值偏大,故D错误;故选B。3.一定质量的理想气体从a状态开始,经过a→b、b→c、c→d、d→a四个过程后回到初状态a,p-T图像如图所示,下列说法正确的是()A.a状态下,单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多B.d状态下,单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多C.b→c过程中气体与外界交换的热量小于气体d→a过程与外界交换的热量D.a→b过程中气体吸收的热量小于气体c→d过程中向外界放出的热量【答案】B【详解】A.根据理想气体状态方程pVTp=可知p-T图像中图线上各点与原点的连线的斜率k=则a→b过程中气体体积不变,分子数密度不变,温度升高,气体分子平均速率变大,分子撞击容器壁的时间间隔减小,次数增多,故A错误;B.设单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数为n,单个气体分子单次撞击容器壁的平均冲量为I,则气体压强p=nI由题图可知Td状态下气体分子平均速率比b状态下的小单次撞击冲量I而由题图知压强p因此n故B正确;C.b→c过程中气体温度不变ΔUbc=0,过程放热Qd→a过程中气体温度不变ΔUda=0,过程吸热Q因为Vb=Va所以Q故C错误;D.a→b、c→d过程中气体体积不变,外界对气体不做功,又因为Ta=因此ΔUab故D错误;故选B。4.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vA.A、B间距离为x1B.A、B间距离为2xC.A、B系统的分子势能最小值为1D.释放时A、B系统的分子势能为m【答案】D【详解】AB.由图可知,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;D.由图可知,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×由题意可知,无穷远处的分子势能为0,由能量守恒可知,释放时A、B系统的分子势能为mvC.由能量守恒可知,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=m故C错误。故选D。5.如图所示,内壁光滑的气缸固定于水平面,气缸内用活塞封闭一定量的理想气体,活塞与一端固定的水平轻弹簧连接,气体温度为T1时弹簧处于原长。现使气体温度由T1缓慢升高到T2,用Ep表示弹簧弹性势能,U、p、V分别表示缸内气体的内能、压强和体积,下列图像可能正确的是()

A.

B.

C.

D.

【答案】D【详解】A.气体温度升高,气缸内气体压强增大,气体膨胀,弹簧的弹性势能等于气体膨胀过程活塞对弹簧所做的功E由于弹簧弹力逐渐变大,所以EpB.理想气体的内能与温度有关,一定量的理想气体的内能与热力学温度成正比,与体积无关;由理想气体状态方程pVTC.由题意可知气体升温过程中气体体积变大,由理想气体状态方程pVT=C,D.由题意可知气体升温过程中气体压强变大,由理想气体状态方程pVT=C,故选D。6.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A其中,A到B和C到D为等温过程,B到C和D到A为绝热过程。该循环过程中,下列说法正确的是()A.A到B过程中,气体对外界做功,吸热B.B到C过程中,气体分子的平均动能增加C.C到D过程中,气体分子的速率分布曲线发生变化D.该循环过程中,气体放热【答案】A【详解】A.A到B过程中,体积增大,气体对外界做功,为等温过程,温度不变,内能不变,根据ΔU=Q+W可知气体吸热,故A正确;B.B到C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B错误;C.C到D过程为等温过程,温度不变,分子平均动能不变,因此气体分子的速率分布曲线不发生变化,故C错误;D.一个循环过程中,A到C过程中体积增大,气体对外做功,C到A过程中体积减小,外界对气体做功,由于W=pΔV,根据故选A。7.1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律.如图所示为氧气分子在不同温度下的分子速率分布规律图像,图中实线1、2对应的温度分别为T1、TA.温度T1大于温度B.T1、TC.将T1、TD.将T1、T【答案】B【详解】A.温度越高,分子热运动越激烈,速率大的分子所占的比例大,由图可知曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大,故温度T2高于温度TB.T1、TC.由图可知,在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,故将T1、TD.将T1、T2温度下的氧气混合后,温度不会比故选B。8.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是()A.A→B过程中气体分子的平均动能增加,单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加B.A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量C.C→A过程中单位体积内分子数增加,单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少D.A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功【答案】B【详解】A.A→B过程中,温度升高,气体分子的平均动能增大,AB直线过原点表示该过程为等压变化,故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少,故A错误;B.气体从A→B过程中,温度升高且体积增大,故气体吸收热量且对外做功,设吸热大小为Q1,做功大小为W1,根据热力学第一定律有Δ气体从B→C过程中,温度降低且体积不变,故气体不做功且对外放热,设放热大小为Q2,根据热力学第一定律Δ气体从C→A过程中,温度不变,内能增量为零,有Δ即Q所以A→B过程中气体吸收的热量Q1大于B→C过程中气体放出的热量Q2,故B正确;C.C→A过程中体积减小,单位体积内分子数增加,温度不变,故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加,故C错误;D.气体做功W=pA→B过程中体积变化的大小等于C→A过程中体积变化的大小,但图像上的点与原点连线的斜率越大,压强越小,故A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功,故D错误。故选B。二、多选题9.如图,是以状态α为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程(制冷机)的p−V图像,虚线T1、TA.a→b过程气体压强减小完全是由于单位体积内分子数减少导致的B.一个循环过程中,外界对气体做的功大于气体对外界做的功C.d→a过程向外界释放的热量等于b→c过程从低温热源吸收的热量D.a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功【答案】BD【详解】A.由理想气体状态方程可得p由图像可以看出p所以T即a→b过程气体压强减小是由于单位体积内分子数减少和温度降低导致的,故A错误;B.理想气体状态方程和图形面积表示做功可知,一个循环过程中,c→d→a外界对气体做的功大于a→b→c气体对外界做的功,故B正确;C.由图像可知,d→a过程外界对气体做的功大于b→c过程气体对外做的功,所以d→a过程向外界释放的热量大于b→c过程从低温热源吸收的热量,故C错误;D.因为两个过程是绝热过程,a→b过程气体对外做的功,气体温度由T1减小到T2,等于c→d过程外界对气体做的功,气体温度由T2增加到T1,由热力学第一定律可知,故选BD。10.如图,一定质量的理想气体从状态ap0、V0A.b、c两个状态,气体的温度相同B.a→b过程中,每个气体分子热运动的速率都增大了一倍C.b→c过程中,气体的温度先降低再升高D.c→a过程中,外界对气体做功pE.a→b→c→a循环过程中,气体吸收的热量比放出的热量多1【答案】ADE【详解】A.根据理想气体状态方程pV=nRT,结合图中数据可知,b、c两个状态时,pV的乘积相等,即两个状态气体的温度相同,故A正确;B.a→b过程中,气体体积不变,压强增大一倍,气体热运动的平均动能增大一倍,则平均速度变为原来的2倍,并非每个气体分子速率增大一倍,故B错误;C.由理想气体状态方程可得p=结合图形和题意可知,气体的温度应该先升高后降低,故C错误;D.c→a过程中,气体压强不变,体积减小,外界对气体做功,其做功大小为W=故D正确;E.根据p-V图像的面积表示气体对外所做功的功,结合题意可知,c→a过程中,外界对气体做功,c→a→b过程中,向外界释放热量,b→c过程中,气体对外界做功,从外界吸收热量,结合图形可知,循环过程中,气体吸收的热量比放出的热量多,其值为三角形abc的面积,即12故选ADE。一、单选题1.(2021·重庆·高考真题)图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律,

A.①③② B.②④③ C.④①③ D.①④③【答案】D【详解】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根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子力为零,可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快,可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。D正确,故选D。2.(2023·北京·统考高考真题)夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体(

)A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大【答案】A【详解】AC.夜间气温低,分子的平均动能更小,但不是所有分子的运动速率都更小,故A正确、C错误;BD.由于汽车轮胎内的气体压强变低,轮胎会略微被压瘪,则单位体积内分子的个数更多,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,BD错误。故选A。3.(2023·辽宁·统考高考真题)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是()

A.

B.

C.

D.

【答案】B【详解】根据pV可得p=从a到b,气体压强不变,温度升高,则体积变大;从b到c,气体压强减小,温度降低,因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率,c态的体积大于b态体积。故选B。4.(2023·江苏·统考高考真题)在“探究气体等温变化的规律”的实验中,实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(

A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞【答案】B【详解】因为该实验是要探究气体等温变化的规律;实验中要缓慢推动或拉动活塞,目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变;为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。故选B。5.(2023·江苏·统考高考真题)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(

A.气体分子的数密度增大B.气体分子的平均动能增大C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小【答案】B【详解】A.根据pV可得p=则从A到B为等容线,即从A到B气体体积不变,则气体分子的数密度不变,选项A错误;B.从A到B气体的温度升高,则气体分子的平均动能变大,则选项B正确;C.从A到B气体的压强变大,气体分子的平均速率变大,则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大,选项C错误;D.气体的分子密度不变,从A到B气体分子的平均速率变大,则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大,选项D错误。故选B。6.(2022·江苏·高考真题)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是()A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化【答案】D【详解】A.密闭容器中的氢气质量不变,分子个数不变,根据n=可知当体积增大时,单位体积内分子个数变少,分子的密集程度变小,故A错误;B.气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的;压强增大并不是因为分子间斥力增大,故B错误;C.普通气体在温度不太低,压强不太大的情况下才能看作理想气体,故C错误;D.温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两边少”的规律,温度变化时,大量分子的平均速率会变化,即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化,故D正确。故选D。7.(2023·天津·统考高考真题)如图是爬山所带氧气瓶,氧气瓶里的气体容积质量不变,爬高过程中,温度减小,则气体()

A.对外做功 B.内能减小 C.吸收热量 D.压强不变【答案】B【详解】A.由于爬山过程中气体体积不变,故气体不对外做功,故A错误;B.爬山过程中温度降低,则气体内能减小,故B正确;C.根据热力学第一定律可知Δ爬山过程中气体不做功,但内能见效,故可知气体放出热量,故C错误;D.爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变,温度减小,根据理想气体状态方程有PV可知气体压强减小,故D错误;故选B。8.(2022·重庆·高考真题)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【详解】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pV可知温度降低,则艇内气体压强减小,气体内能减小;又根据Δ可知气体放出热量。故选C。9.(2022·北京·高考真题)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是(

)A.从a到b,气体温度保持不变 B.从a到b,气体对外界做功C.从b到c,气体内能减小 D.从b到c,气体从外界吸热【答案】D【详解】AB.一定质量的理想气体从状态a开始,沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化,压强减小,根据查理定律pT=C,可知气体温度降低,再根据热力学第一定律U=Q+CD.一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化,体积增大,根据VT=C,可知气体温度升高,内能增大,再根据热力学第一定律U=Q+W,可知b到故选D。10.(2022·江苏·高考真题)如图所示,一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程,其中a→b为等温过程,状态b、c的体积相同,则()A.状态a的内能大于状态b B.状态a的温度高于状态cC.a→c过程中气体吸收热量 D.a→c过程中外界对气体做正功【答案】C【详解】A.由于a→b的过程为等温过程,即状态a和状态b温度相同,分子平均动能相同,对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能,故A错误;B.由于状态b和状态c体积相同,且pbp可知Tb<Tc,又因为CD.因为a→c过程气体体积增大,气体对外界做正功;而气体温度升高,内能增加,根据Δ可知气体吸收热量;故C正确,D错误;故选C。11.(2022·辽宁·高考真题)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其体积V和热力学温度T变化图像如图所示,此过程中该系统(

)A.对外界做正功 B.压强保持不变 C.向外界放热 D.内能减少【答案】A【详解】A.理想气体从状态a变化到状态b,体积增大,理想气体对外界做正功,A正确;B.由题图可知V=V0+kT根据理想气体的状态方程有pV联立有p=可看出T增大,p增大,B错误;D.理想气体从状态a变化到状态b,温度升高,内能增大,D错误;C.理想气体从状态a变化到状态b,由选项AD可知,理想气体对外界做正功且内能增大,则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量,C错误。故选A。12.(2022·湖北·统考高考真题)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【详解】AB.根据理想气体的状态方程pV可知a→b气体温度升高,内能增加,且体积增大气体对外界做功,则W<0,由热力学第一定律U=W+Q可知a→b过程中气体吸热,A错误、B正确;C.根据理想气体的状态方程pV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,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;D.a→c过程气体体积增大,外界对气体做负功,D错误。故选B。13.(2022·山东·统考高考真题)如图所示,内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时汽缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将汽缸缓慢转动90°过程中,缸内气体(

A.内能增加,外界对气体做正功B.内能减小,所有分子热运动速率都减小C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加【答案】C【详解】初始时汽缸开口向上,活塞处于平衡状态,汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡,则有p汽缸在缓慢转动的过程中,汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力,故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推,最后汽缸水平,缸内气压等于大气压。AB.汽缸、活塞都是绝热的,故缸内气体与外界没有发生热传递,汽缸内气体压强作用将活塞往外推,气体对外做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+WCD.气体内能减小,缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,故速率大的分子数占总分子数的比例减小,C正确,D错误。故选C。二、多选题14.(2023·山西·统考高考真题)如图,一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上,用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分,活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长,三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后()

A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等【答案】AD【详解】A.当电阻丝对f中的气体缓慢加热时,f中的气体内能增大,温度升高,根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大,会缓慢推动左边活塞,可知h的体积也被压缩压强变大,对活塞受力分析,根据平衡条件可知,弹簧弹力变大,则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用,缓慢向右推动左边活塞。故活塞对h中的气体做正功,且是绝热过程,由热力学第一定律可知,h中的气体内能增加,A正确;B.未加热前,三部分中气体的温度、体积、压强均相等,当系统稳定时,活塞受力平衡,可知弹簧处于压缩状态,对左边活塞分析p则p分别对f、g内的气体分析,根据理想气体状态方程有pp由题意可知,因弹簧被压缩,则VfTB错误;C.在达到稳定过程中h中的气体体积变小,压强变大,f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态,故稳定时f、h中的气体压强相等,根据理想气体状态方程对h气体分析可知p联立可得TC错误;D.对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析,根据平衡条件可知,f与h中的气体压强相等,D正确。故选AD。15.(2023·全国·统考高考真题)对于一定量的理想气体,经过下列过程,其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是()A.等温增压后再等温膨胀B.等压膨胀后再等温压缩C.等容减压后再等压膨胀D.等容增压后再等压压缩E.等容增压后再等温膨胀【答案】ACD【详解】A.对于一定质量的理想气体内能由温度决定,故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变,内能不变,故A正确;B.根据理想气体状态方程PV可知等压膨胀后气体温度升高,内能增大,等温压缩温度不变,内能不变,故末状态与初始状态相比内能增加,故B错误;C.根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低,内能减小;等压膨胀过程温度升高,末状态的温度有可能和初状态的温度相等,内能相等,故C正确;D.根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高;等压压缩过程温度降低,末状态的温度有可能和初状态的温度相等,内能相等,故D正确;E.根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高;等温膨胀过程温度不变,故末状态的内能大于初状态的内能,故E错误。故选ACD。16.(2023·全国·统考高考真题)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体,发生下列缓慢变化过程,气体一定与外界有热量交换的过程是(

)A.气体的体积不变,温度升高B.气体的体积减小,温度降低C.气体的体积减小,温度升高D.气体的体积增大,温度不变E.气体的体积增大,温度降低【答案】ABD【详解】A.气体的体积不变温度升高,则气体的内能升高,体积不变气体做功为零,因此气体吸收热量,A正确;B.气体的体积减小温度降低,则气体的内能降低,体积减小外界对气体做功,由热力学第一定律Δ可知气体对外放热,B正确;C.气体的体积减小温度升高,则气体的内能升高,体积减小外界对气体做功,由热力学第一定律Δ可知Q可能等于零,即没有热量交换过程,C错误;D.气体的体积增大温度不变则气体的内能不变,体积增大气体对外界做功,由热力学第一定律Δ可知Q>0即气体吸收热量,D正确;E.气体的体积增大温度降低则气体的内能降低,体积增大气体对外界做功,由热力学第一定律Δ可知Q可能等于零,即没有热量交换过程,E错误。故选ABD。17.(2022·天津·高考真题)采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程,一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩,然后经过等压过程回到初始温度,则(

)A.绝热过程中,气体分子平均动能增加 B.绝热过程中,外界对气体做负功C.等压过程中,外界对气体做正功 D.等压过程中,气体内能不变【答案】AC【详解】AB.一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩,可知气体体积减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知,气体内能增加,则气体温度升高,气体分子平均动能增加,故A正确,B错误;CD.一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度,可知气体温度降低,气体内能减少;根据V可知气体体积减小,外界对气体做正功,故C正确,D错误。故选AC。18.(2022·湖南·统考高考真题)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图,一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是()A.A端为冷端,B端为热端B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律【答案】ABE【详解】A.依题意,中心部位为热运动速率较低的气体,与挡板相作用后反弹,从A端流出,而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出;同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高,所以A端为冷端、B端为热端,故A正确;B.依题意,A端流出的气体分子热运动速率较小,B端流出的气体分子热运动速率较大,所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的,故B正确;C.A端流出的气体分子热运动速率较小,B端流出的气体分子热运动速率较大,则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能,内能的多少还与分子数有关;依题意,不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能,故C错误;DE.该装置将冷热不均气体的进行分离,喷嘴处有高压,即通过外界做功而实现的,并非是自发进行的,没有违背热力学第二定律;温度较低的从A端出、较高的从B端出,也符合能量守恒定律,故D错误,E正确。故选ABE。19.(2022·全国·统考高考真题)一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p−T图上从a到b的线段所示。在此过程中()A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量【答案】BCE【详解】A.因从a到b的p—T图像过原点,由pVT=C可知从a到b气体的体积不变,则从a到B.因从a到b气体温度升高,可知气体内能增加,选项B正确;CDE.因W=0,∆U>0,根据热力学第一定律∆U=W+Q可知,气体一直从外界吸热,且气体吸收的热量等于内能增加量,选项CE正确,D错误。故选BCE。20.(2022·全国·统考

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