第49讲 热学基础（专项训练）（福建专用）（教师版）

第49讲热学基础目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 2题型01微观量的估算 2题型02扩散现象、布朗运动和热运动 3题型03分子力、分子势能与物体内能 3题型04晶体与非晶体 4题型05液体性质的理解 4题型06液晶的特性 4题型07气体压强及微观解释 5题型08气体实验定律的应用 6题型09气体的p-V图像 8题型10气体的V-T图像 8题型11气体的p-T图像 8题型12气体的p-eq\f(1,V)图像 ………………………802核心突破练 903真题溯源练 1101微观量的估算1．（2024·福建·模拟预测）已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（）A．地球大气层空气分子总数为 B．地球大气层空气分子总数为C．空气分子之间的平均距离为 D．空气分子之间的平均距离为【答案】C【详解】AB．大气中的压强由大气的质量产生，即而地球大气层空气分子总数为联立解得故AB错误；CD．大气体积为则气体分子之间的距离为故C正确，D错误。故选C。2．下列说法不正确的是（

）A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法B．若已知铜的摩尔质量M，铜的密度，阿伏加德罗常数NA，则可求得铜原子的直径C．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大【答案】C【详解】A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法，故A正确，不符合题意；B．若已知铜的摩尔质量M，铜的密度，阿伏加德罗常数NA，假设铜原子为球体，其直径d，则有解得故B正确，不符合题意；C．若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V0，而不是每个分子的体积，则阿伏加德罗常数可表示为故C错误，符合题意；D．当分子力表现为斥力时，分子之间的距离减小，则分子力做负功，所以分子势能随分子间距离的减小而增大，故D正确，不符合题意。本题选不正确的，故选C。02扩散现象、布朗运动和热运动3．对以下物质运动现象的分析正确的是（）①刮风时空气分子的运动；②上升的水蒸气的运动；③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动；④向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围运动。A．①②③属于布朗运动 B．④属于扩散现象C．只有③属于布朗运动 D．①②④属于扩散现象【答案】BC【详解】刮风时空气分子的运动，上升的水蒸气的运动，既不是布朗运动也不是扩散现象；用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动属于布朗运动；向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围运动属于扩散现象。故选BC。4．（2023·福建·模拟预测）气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，气溶胶颗粒做的是布朗运动。用追踪软件可以记录每隔相同时间这些颗粒所在的位置，然后用线段把这些位置依次连接起来，如图所示，以下说法正确的是（

）A．图中轨迹就是颗粒的无规则运动轨迹B．气溶胶颗粒越小，其运动越明显C．环境温度越高，气溶胶颗粒运动越明显D．气溶胶颗粒的运动是由气体对流等外界影响引起的【答案】BC【详解】A．图中轨迹是每隔相同时间记录的颗粒位置连线不是颗粒的无规则运动轨迹，故A错误；B．气溶胶颗粒越小，受到周围分子撞击的不平衡性越明显，其运动越明显，故B正确；C．环境温度越高，分子热运动越剧烈，对气溶胶颗粒的撞击越频繁且越不平衡，气溶胶颗粒运动越明显，故C正确；D．气溶胶颗粒的布朗运动是由气体分子对颗粒的撞击不平衡引起的，故D错误。故选BC。5.关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．气体的总体积等于所有气体分子的体积之和B．气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果C．液体表面层分子比内部分子更密集，形成表面张力D．布朗运动就是分子的无规则运动【答案】B【详解】A．气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，故A错误；B．气体对容器的压强是大量气体分子做不规则热运动不断撞击器壁的结果，故B正确；C．液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更稀疏，故C错误；D．布朗运动是通过悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动间接地反映了液体分子的无规则运动，故D错误。故选B。03分子力、分子势能与物体内能6．（2023·福建厦门·三模）甲分子固定在坐标原点O处，乙分子位于x轴上，甲、乙分子间的作用力与距离间的关系如图所示（r0为平衡距离）。当乙分子从x轴上处以大小为v的初速度沿x轴负方向向甲分子运动时，乙分子所受甲分子的引力（选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“一直增大”），乙分子的分子势能（选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“一直减小”）。

【答案】一直增大先减小后增大【详解】[1]乙分子从x轴上处以大小为v的初速度沿x轴负方向向甲分子运动，甲乙分子的距离减小，乙分子所受甲分子的引力一直增大；[2]乙分子从x轴上处以大小为v的初速度沿x轴负方向向甲分子运动，分子力先表现为引力，分子力做正功，当距甲乙分子的距离小于时，分子力表现为斥力，分子力做负功，故乙分子的分子势能先减小后增大。7.（2024·福建厦门·模拟预测）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法正确的是（

）A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象C．泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是不浸润的D．打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力【答案】A【详解】A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈，A正确；B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，B错误；C．泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的，C错误；D．打碎的茶杯不能拼接复原，是因为分子间距离太大，分子间作用力可以忽略不计，并不是分子间不存在作用力，D错误。故选A。8.关于下列四幅图所涉及的物理知识，描述正确的是（）A．图甲中的绝热容器中，抽掉隔板K，容器内气体温度降低B．图乙中方解石的双折射现象说明方解石是晶体C．图丙中曲线①对应状态的气体分子平均速率更大D．图丁中分子间距离大于时，增大分子间距离，分子间作用力做负功【答案】BCD【详解】A．气体向真空的自由膨胀是不做功的，所以抽走隔板K后，内能不变，温度不变，故A错误；B．方解石的双折射现象说明其具有各向异性，是单晶体，故B正确；C．温度越高，有更多分子处于速率大的区间，所以①的温度大于②，分子热运动更剧烈，故C正确；D．分子间距大于时分子间作用力表现为引力，间距增大时，分子力做负功，故D正确。故选BCD。04晶体与非晶体9．有以下说法，其中正确的是（）A．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力减小B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动C．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质【答案】D【详解】A．分子间距离增大时，分子间作用力不一定减小，比如从分子间距小于平衡距离开始增大，分子间作用力先减小后增大再减小，故A错误；B．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，不是花粉小颗粒内部分子的运动，故B错误；C．只有单晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征，多晶体则没有这个特性，故C错误；D．液晶具有各向异性，温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，故D正确。故选D。10．下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是（）A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力D．丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大【答案】A【详解】A．甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确；B．图乙说明固体在传导热量上具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明该固体可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误；C．丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子不停地做无规则的热运动，故C错误；D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。故选A。05液体性质的理解11．下列说法正确的是（）A．液体的表面张力使得露珠呈球形B．布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动C．单晶体有确定的熔点，而多晶体没有确定的熔点D．晶体的各种物理性质都是各向异性的【答案】A【详解】A．液体的表面张力使得露珠呈球形，故A正确；B．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，不是分子的运动，故B错误；C．单晶体有确定的熔点，多晶体也有确定的熔点，故C错误；D．晶体一般是某种物理性质是各向异性的，而不是各种物理性质都是各向异性的，故D错误。故选A。12.（2023·福建泉州·二模）在中国首次太空授课活动中，神舟十号航天员展示了失重环境下的物理现象，其中有一实验是航天员挤出的水在空中形成水球。水球蕴涵着很多物理知识，下列说法正确的是（）A．水球中的水分子的直径数量级为B．水的内能比冰的内能大C．挤出的水呈球形是水的表面张力作用的结果D．悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，说明水分子间存在相互作用力【答案】BC【详解】A．分子直径的数量级为，故A错误；B．质量相同时，0℃水凝结成冰的过程要放出热量，内能减小，所以0℃水的内能比0℃冰的内能大，故B正确；C．液体的表面张力使液体表面积有收缩的趋势，而同样体积的物体，球体的表面积最小，水呈球形是水的表面张力作用的结果，故C正确；D．悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，是由于小颗粒受到水分子碰撞导致受力不平衡，说明了水分子在做永不停息的无规则运动，故D错误。故选BC。06液晶的特性13．关于液晶，下列说法中正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．所有物质都具有液晶态C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，本身能够发光D．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性解析：选D液晶并不是液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，A错误；液晶具有液体的流动性，但不是所有物质都具有液晶态，B错误；液晶本身不能发光，C错误；液晶既像液体一样可以流动，又具有晶体各向异性的特性，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确。07气体压强及微观解释14．（2023·福建泉州·三模）2022年5月，我国首个商用压缩空气储能电站投产发电。在用电低谷期，利用剩余的电力把洞外空气压缩到盐矿开采后留下的密闭盐穴矿洞中，储存能量；在用电高峰期，将储存在矿洞内的高压空气释放出来驱动汽轮机发电。矿洞可视为绝热容器，在充气过程中，矿洞内（）A．气体内能保持不变B．气体分子数密度不变C．气体分子的运动速率都增加了D．气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大【答案】D【详解】A．根据热力学第一定律有矿洞可视为绝热容器，即有在充气过程中，外界对气体做功，可知，气体内能增大，温度升高，A错误；B．矿洞体积一定，充气后，气体分子数增多，即气体分子数密度增大，B错误；C．根据上述，气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但具体到某一个分子，它的运动速率变化不确定，有可能增大，有可能减小，C错误；D．根据上述，气体温度升高，体积不变，则气体压强增大，即气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大，D正确。故选D。15.（2023·福建厦门·一模）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱长度可以忽略，如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。当温度由变为时，油柱从离接口处缓慢移到离接口的位置。下列说法正确的是（）A．单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加B．饮料罐内气体的压强变小C．罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量D．若给吸管标上温度刻度值，刻度是均匀的【答案】CD【详解】AB．根据题意可知，气体的压强不变，仍等于大气压强，而体积变大，所以气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，根据压强的微观解释可知，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小，故AB错误；C．气体的压强不变，而体积变大，根据一定质量的理想气体的状态方程可知，气体的温度升高，则内能增大，根据热力学第一定律可知气体对外做功，需要从外界吸收热量，罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，故C正确；D．设油柱距接口距离为，由盖—吕萨克定律可得解得与成线性关系，刻度是均匀的，故D正确。故选CD。08气体实验定律的应用16．（2023·福建厦门·二模）小强同学往水壶中倒入一些开水后，拧紧壶盖，经过一段时间后，发现壶盖难以拧开，是因为壶内气体的压强（选填“变大”“变小”或“不变”），壶内气体分子平均动能（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】变小变小【详解】[1]小强同学往水壶中倒入一些开水后，拧紧壶盖，经过一段时间后，水壶中的水做等容变化，温度降低导致压强减小，外界气体压强大于壶内压强，所以壶盖难以拧开；[2]由于温度降低，壶内气体分子平均动能变小。17．（2025·福建泉州·模拟预测）如图，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积S，与汽缸底部相距h，此时封闭气体的温度为T，现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到2T，已知大气压强为，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦。则该过程气体的压强选填“增大”、“减小”或“不变”；加热后活塞到汽缸底部的距离为；加热过程中气体的内能增加量为。【答案】不变2h【详解】对活塞，由平衡条件可得，封闭气体的压强为则该过程气体的压强不变；由题知，对封闭气体，该过程有,初态，末态，根据盖-吕萨克定律可得联立可得，加热后活塞到汽缸底部的距离为根据热力学第一定律可得结合前面分析可知，升温过程，气体对外做功，则联立可得18.（2025·福建·模拟预测）如甲图，外界大气压，一内壁光滑的玻璃管用的水银柱封闭着一定长度的理想气体，若将玻璃管放置于倾角的光滑斜面让其稳定自由下滑，则封闭气体压强cmHg；现静置玻璃管，使其开口向上（乙图），开始时气柱长，气体温度为；若缓慢升高气温，当气柱长时，气体温度℃。【答案】7537【详解】[1]玻璃管与水银柱稳定自由下滑，二者加速度都为gsinα（α为斜面倾角），受力分析可得；[2]等压过程，可得，。09气体的p-V图像19.（2025·福建福州·三模）一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p-V图线描述，其中D→A为等温线。若气体在状态A时的温度为K，在状态B时的温度为TB＝K，在D→A的过程中气体（填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”），从C→D过程中，单位时间撞击单位面积器壁的分子数（填“增加”“不变”或“减少”）。【答案】750放热增加【详解】[1]A→B等压变化过程中，根据盖—吕萨克定律有代入已知条件，可得TB＝750K[2]D→A为等温线，气体温度不变，则内能不变，体积减小，则外界对气体做功，根据可知，气体放热；[3]从C→D过程中，压强不变，体积减小，根据可知，温度减小，气体分子的平均动能减小，根据压强微观意义可知，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加。20.（2025·福建南平·模拟预测）如图，一定质量的理想气体经历A→B→C的状态变化过程。则气体在状态B时的温度（选填“大于”“等于”或“小于”）在状态C时的温度；在A→B→C过程中，气体（选填“吸热”或“放热”）；在A→B过程中，气体对外界做的功为J。【答案】等于吸热300【详解】[1]B→C的过程，由有则气体在状态B时的温度等于气体在状态C时的温度；[2]由图可知A→B的过程是等压变化，由有又因，故A→B→C的过程温度升高，由图知A→B→C的过程体积变大，由热力学第一定律知A→B→C的过程气体吸热；[3]A→B的过程气体对外做的功。10气体的V-T图像21.（2024·福建泉州·模拟预测）如图所示是一定质量的理想气体由状态A经过状态B到状态C再到状态D的T-V图像，已知状态B的压强为pB=1.5×105Pa，CD的延长线过坐标原点，D点坐标为（0.3m3，200K），那么状态C的压强pC=；从状态A经过状态B再到状态C的过程中气体对外做的功W=。【答案】2.0×105Pa3.0×104J【详解】[1]由图像可知，从A到B过程，气体发生等压变化，即同理可知，状态C与状态D的压强相等，由理想气体状态方程可得解得[2]由状态A到状态B，气体发生等压变化，气体体积增大，则气体对外做功为气体从状态B到状态C发生等容变化，气体对外不做功，所以11气体的p-T图像22．（2024·福建莆田·二模）一定质量的理想气体经历C→A→B→C状态变化过程，如图所示，其中C→A过程为（填“等温”“等压”或“等容”）变化过程，A→B过程中气体体积（填“增大”“减小”或“不变”），B→C过程中气体（填“吸收”或“放出”）热量。【答案】等容增大放出【详解】[1]由于AC的延长线过坐标原点，压强与热力学温度的比值保持不变，因此体积不变，发生等容变化；[2]A→B过程中，温度不变，根据玻意耳定律，压强减小，因此体积增大；[3]B→C过程中，压强不变，温度降低，根据盖吕萨克定理，体积减小，外界对气体做功，又由于温度降低，内能减小，根据热力学第一定理，气体放出热量。23.（2025·福建厦门·三模）小萌同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后得到如图所示的图像。的过程中气体对外界（选填“做正功”“做负功”或“不做功”）；的过程中气体热量（选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”）。【答案】不做功放出【详解】[1]根据可得可知图像斜率等于，的过程中图像斜率不变，则气体体积不变，气体对外界不做功；[2]过程，图像斜率变大，则体积变小，外界对气体做正功，则的过程温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体放出热量。12气体的p-eq\f(1,V)图像24.一定质量的理想气体的图像如图所示，图中EF线段的延长线过坐标原点，则的变化过程中，该理想气体对外界（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），理想气体热量（选填“吸收”或“放出”），内能（选填“增加”“减小”或“不变”）。【答案】做正功吸收不变【详解】[1]的变化过程中，该理想气体体积变大，则气体对外界做正功；[2][3]根据可知可知从E到F气体温度不变，则内能不变；根据因为，则可知，理想气体吸收热量。1．（2025·福建漳州·模拟预测）一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，p→V图像如图所示，BA延长线通过O点，BC与p轴平行，则（）A．A→B过程气体吸热 B．A→B过程气体内能减小C．B→C过程气体对外界做正功 D．B→C过程气体分子的平均动能减小【答案】A【详解】AB．A→B过程，p、V乘积变大，根据理想气体的状态方程知，T增大，气体内能增加，即又由于气体体积增大，气体对外界做正功，即根据热力学第一定律可知即气体吸热，故A正确，B错误；C．B→C过程，气体体积不变，气体对外界不做功，故C错误；D．B→C过程，p增大，V不变，根据查理定律知，T增大，则气体分子的平均动能增大，故D错误。故选A。2．（2024·福建莆田·三模）机舱内有一个空矿泉水瓶内密闭着一定质量的空气，飞机在高空巡航时瓶子的状态如图甲所示。飞机着陆时瓶子的状态如图乙所示。假设机舱内的温度保持不变，飞机从巡航到着陆过程（）A．飞机机舱内的气压减小 B．矿泉水瓶内的空气的压强增大C．矿泉水瓶内的空气分子平均动能增大 D．矿泉水瓶内的空气内能增大【答案】B【详解】AB．飞机从巡航到着陆过程，温度不变，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程，故可知矿泉水瓶内的空气的压强增大，则飞机从巡航到着陆过程飞机机舱内的气压增大，故A错误，B正确；C．由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变，故C错误；D．由于温度不变，则内能不变，故D错误。故选B。3．（2024·福建南平·三模）建盏是中国国家地理标志产品之一。烧制建盏采用的某种窑炉示意图如图所示，窑炉上方有一单向排气阀，当窑内气体压强大于时（为1个标准大气压强），排气阀就会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为、压强为。绝对零度取。则（）A．窑内温度升高，每个气体分子动能均变大B．排气阀开启，窑内气体将对外界做正功C．窑内温度升高到447℃时排气阀已开启D．窑内温度升高到447℃时窑内气体压强为【答案】BD【分析】本题以建盏某种窑炉的排气阀系统为情境，考查内容涉及热学的分子动理论，气体实验定律和热力学第一定律等，侧重考查学生的理解能力和推理能力，着重体现物理观念、模型建构和科学推理等物理核心素养的考查。要求考生具备清晰的关于气体热运动的物理观念；能从实际问题中构建等容变化模型能应用对应的实验定律进行分析和推理，能对简单过程应用热力学第一定律进行分析推理，得出正确结论。本题难度属于简单题。【详解】CD．选择窑炉中的封闭气体为研究对象，视为理想气体，在排气阀没有开启前，体积不变，气体压强随温度升高而增大，根据查理定理解得判断出阀门还未开启，C选项错误，D选项正确。A．温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，但仍存在动能小的分子，A选项错误；B．排气阀开启，窑炉内的气体喷出，体积膨胀，对外界做正功，B选项正确。故选BD。4．（2024·福建泉州·二模）图示为某一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内均充满一定质量的理想气体。当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩。假设在压缩过程中，气泡内气体温度保持不变。下列说法正确的是（

）A．压缩后气泡内气体的压强变大 B．压缩过程气泡内气体对外做正功C．压缩过程气泡内气体吸收热量 D．压缩过程气泡内气体的内能不变【答案】AD【详解】A．由理想气体状态方程可知压缩过程中气泡内气体温度保持不变，体积变小，则气泡内气体的压强变大，故A正确；B．压缩过程气泡内气体对外做负功，故B错误；CD．压缩过程中气泡内气体温度保持不变，则体积变小，则由热力学第一定律可知压缩过程气泡内气体放出热量，故C错误，D正确。故选AD。5．（2025·福建福州·模拟预测）如图甲所示图像，一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中，单位体积中的气体分子数目（选填“增大”“减小”或不变”），状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态对应的是（选填“①””或“②”）。在和的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J，在和的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为