28 热学
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大
B．单晶体和多晶体都有确定的熔点
C．温度低的物体分子运动的平均速率小
D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离
2．下列说法正确的是
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大
C．气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的碰撞引起的
D．气体对外做功，内能一定减少
3．根据分子动理论可知，在使两个分子间的距离由很远（r≥10-9m）到很难再靠近的过程中，分子间的作用力的大小将（ ）
A．先减小后增大 B．先增大后减小
C．先增大后减小再增大 D．先减小后增大再减小
4．如图，一开口向下的直玻璃管，通过细绳悬挂固定，玻璃管下端浸没在固定的水银槽中，管内液面高于管外液面。现向水银槽内加入水银，则（ ）
A．管内气体体积不变 B．细绳拉力不变
C．管内气体压强变大 D．管内外液面高度差变大
5．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下摁压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。在室温下，储气室内气体视为理想气体，喷壶由绝热材料制造，下列说法正确的是（ ）
A．充气过程中，储气室内气体每个分子的动能都增大
B．充气过程中，储气室内气体分子热运动的平均动能不变
C．喷液过程中，储气室内气体的压强增加
D．喷液过程中，储气室内气体分子热运动的剧烈程度降低
6．某偏远山区为了实现供电，自己修建了小型水利发电站。如图所示，若该发电站蓄水池平均每天蓄水的有效总库容量为，发电过程中上下水库平均水位差为。则下列说法正确的是（ ）
A．若每天发电，则能源利用效率约为35%
B．发电时下水库出水口的水流速度可达到
C．蓄水池中水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约
D．平均每天所发电能可供10户居民同时用电（每户电功率为）约
二、多选题
7．分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，图线b与r轴的交点对应的分子间距离为r1、最低点对应的分子间距离为r2。关于对图线的理解，下列说法中正确的是__________。
A．分子间距离增大，分子间斥力、引力均减小
B．分子间距离等于r1时，分子势能最小
C．分子间距离等于r2时，分子间作用力最小
D．分子间距离等于r1时，分子间引力与斥力大小相等
E．分子间距离小于r2时，减小分子间距离分子势能一定增大
8．下列说法中正确的是___________。
A．气体分子间的斥力是产生气体压强的原因
B．一定量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大
D．做自由落体运动的小水滴呈球形，是由于液体表面张力的作用
E．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
9．如图所示，在斯特林循环P-V图象中，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→B和C→D为等温过程，该循环过程中，下列说法正确的是__________
A．A→B过程中，气体从外界吸收热量
B．B→C过程中，气体分子的热运动变得更激烈
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化
E．A→B过程比C→D过程气体分子的平均动能小
10．下面关于热现象的说法中正确的有____________
A．液体中的扩散现象是由于液体分子的对流形成的
B．物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
C．一定质量的理想气体，温度升高时，内能一定增加
D．不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
E．物体的体积增大，分子势能不一定增加
三、解答题
11．如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，A端封闭，B端开口向上，管中有一定量的水银，左侧管中水银柱高为L，右侧管中的水银柱高为，左侧管中封闭的空气柱的长也为L，大气压强为p0，大气温度为T0，水银密度为，重力加速度为g，右侧管足够长，问：
①如果空气柱温度不变，在B端缓慢地倒入水银，使左侧内管中空气柱长变为，需要在右管中倒入多长的水银柱？
②若通过降温使管中空气柱的长度变为，则需要将温度降低为多少？
12．如图所示，在导热性能良好、开口向上的汽缸内，用活塞封闭有一定质量的理想气体，气体积V1= 8.0×10-3m3，温度T1=400K．现使外界环境温度缓慢降低至T2，此过程中气体放出热量700 J，内能减少了500J．不计活塞的质量及活塞与汽缸间的摩擦，外界大气压强p0= 1.0×105Pa，求此过程中
（1）外界对气体做的功W
（2）气体的温度T2．
13．如图所示为理想氮气的p-V图像，图中a状态至b状态容积不变，b状态至c状态压强不变，c状态至a状态温度不变，且该氮气在a状态时的温度为300K，在b状态时的体积为22.4L，求：
(1)该氮气在c状态时的体积；
(2)请比较该氮气由b状态到c状态的过程中从外界吸收的热量与对外做功的大小关系。
14．如图所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上，汽缸内部封有一定质量的空气，汽缸质量为 10kg，缸壁厚度可不计，活塞质量为25kg，其横截面积为，活塞与缸壁间的摩擦不计。当缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力。现对汽缸传热，使缸内气体温度升高。当汽缸对地面无压力时，求缸内气体温度是多少摄氏度？（已知大气压强）
参考答案：
1．B
【详解】A．气体绝热膨胀，说明气体与外界没有热量交换，对外做功，根据热力学第一定律，内能一定减小，A错误；
B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，晶体包括单晶体和多晶体，B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，温度低的物体，分子平均动能一定小，但是分子平均速率不一定小，C错误；
D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间表现为引力，D错误。
故选B。
2．C
【详解】A.布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误；
B.温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，物体温度升高，不是每个分子热运动的动能均增大．故B错误；
C.气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，故C正确
D.由公式知做功和热传递都能改变物体内能，物体从外界吸收热量若同时对外界做功，则内能不一定减少，故D错误；
故选C
3．C
【详解】在使两个分子间的距离由很远（r＞10-9m）减小到很难再靠近的过程中，开始从相距很远到r=10-10m过程中，分子间的作用力先表现为引力，随分子间距的减小分子引力先增加后减小；当分子间距从10-10m到很难靠近阶段，分子力表现为斥力，随距离的减小斥力逐渐变大；即整个过程分子力先增大后减小再增大，故选C。
4．C
【详解】C．向水银槽内加入水银，假设玻璃管内气体压强不变，根据
则管内气体体积不变，加入水银后管内外水银面高度差减小，而大气压强不变，管内水银面将向上移动，假设不成立，同理可得出管内气体压强变小也不可能，所以管内气体压强一定变大，故C正确；
A．管内气体压强p变大，根据
则管内气体体积变小，故A错误；
B．对玻璃管受力分析，细绳拉力
管内气体压强p变大，则细绳拉力变小，故B错误；
D．管内气体压强p变大，根据
管内外液面高度差h变小，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】AB．喷壶由绝热材料制造，充气过程中，储气室内气体分子数增加，储气室体积不变，压强变大，外界对气体做功，内能变大，温度升高，气体分子的平均动能变大，但每个分子的动能不可能都增大，A、B错误；
C．喷液过程中，气体膨胀，储气室内气体的压强减小，气体的压强减小，C错误；
D．喷液过程中，对外做功，理想气体的内能减小，温度降低，气体分子热运动的剧烈程度降低，D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．蓄水池中能用于发电的水的重力势能为
则能源利用效率
A错误；
B．若没有任何阻力，由机械能守恒得
得
由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于，故B错误；
C．蓄水池中能用于发电的水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约
故C正确；
D．若重力势能全部转化为电能，平均每天所发电能可供10户居民同时用电时间
由于效率不可能达到100%，可供给10户居民用电时间小于，D错误；
故选C。
7．ABD
【详解】A．从图线a、c可知分子距离增大，分子间斥力引力均减小，故A正确；
BCD．从图线b可知，分子间距离等于r1时，分子引力与斥力相等，分子作用力为零，分子势能最小分子作用力最小，故BD正确；C错误；
E．图线最低点。分子距离在r1与r2之间时，分子间作用力为引力，减小分子距离分子力做正功，分子势能减小，故E错误。
故选ABD。
8．BCD
【详解】A．气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。故A错误；
B．等压膨胀过程中，根据盖吕萨克定律
可知气体温度升高，则内能增大，故B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，故C正确；
D．液面由于蒸发会导致表面层分子较为稀疏，导致表面具有收缩的趋势，自由落下的小水滴呈球形，是由于液体表面张力的作用，故D正确；
E．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，是由于云母片具有各向异性的原因，说明云母片是晶体。故E错误；
故选BCD。
9．ACD
【分析】考查理想气体P-V图。
【详解】A．A→B为等温过程，内能 U=0，V变大，对外做功，W<0,由 U=W+Q可知Q>0，则吸热，选项A正确；
B．B→C过程V不变，P减小，由可知温度降低，故分子热运动减慢，选项B错误；
C．C→D，V减小，气体密度变大，T不变，压强变大，则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，则选项C正确；
D．D→A，V不变，P增大，由可知，T升高，气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D正确；
E．由B→C可知，温度降低，分子平均动能减小，故选项E错误．
故选ACD。
10．BCE
【详解】A．液体扩散是由于液体分子无规则运动引起，A错误；
B．物体温度升高，平均动能增加，分子动加剧，B正确；
C．一定质量理想气体内能只与温度有关，C正确；
D．由热力学第二定律知，可以从单一热源吸热，完全变成功，只是要引起其它变化，D错误；
E．物体体积变大，分子间距离变大，分子势能可大也可变小，关键是引力做功还是属斥力做功，E正确．
11．①②
【详解】①管中空气柱长度变为的过程中，气体发生的是等温变化，则有：，得，设此时右侧管中水银液面比左侧水银液面高，则有，解得，加入的水银柱的长为
②若通过降温使空气柱长变为，则有：，得：
12．（1）200J （2）300K
【详解】（1）根据热力学第一定律
可以得到：外界对气体做的功为
（2）整个过程中气体的压强不变，而且外界对气体做的功为
则根据盖吕萨克定律
代入数据整理可以得到
13．(1)；(2)气体吸收热量Q大于气体对外做的功W。
【详解】(1)设气体在状态b时的体积为Vb，a到b为等容过程。
根据气体定律得
解得
b到c为等压过程，根据气体定律得
解得
(2)气体由状态b到状态c为等压过程，由气体定律可知，体积增大时温度升高，所以气体内能ΔU增大，由于b→c气体对外做功，W为负值，气体吸热，Q为正值，由热力学第一定律
ΔU＝Q＋W
可知，气体吸收热量Q大于气体对外做的功W。
14．167℃
【详解】设活塞质量为m，活塞横截面积为S，当活塞对地面无压力时汽缸内气体压强为，则对活塞有
解得
设汽缸质量为M，当缸内气体温度为T2时，汽缸对地面无压力，设汽缸内气体压强为P2，则对汽缸有
解得
两种状态汽缸内气体的体积相同，则
解得
即
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