热学 一、单选题 1．电动打气筒的压缩机在一次压缩过程中，活塞对空气做了 3.0×105J 的功，同时空气 的内能增加了 5×104J，下列说法正确的是（　　） A．空气从外界吸收的热量是 0.5×105J B．空气对外界放出的热量是 2.5×105J C．空气从外界吸收的热量是 3.5×105J D．空气对外界放出的热量是 3.5×105J 2．下列关于生活中的物理现象，说法正确的是（　　） A．手机之间的通信是通过声波来实现的 B．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 C．没有三孔插座时，将三脚插头的一脚折弯后，插入两孔插座中使用更安全 D．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，可以避免产生电火花引起爆炸 3．用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后 杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　　） A．杯内气体的压强变大 B．杯内单位体积的分子数减少 C．杯内气体分子运动的平均速率不变 D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小 4．关于分子力和分子势能，下列说法正确的是（　　） A．当分子间的作用力表现为引力时，分子之间只存在引力 B．当分子间距离为 r0 时，分子之间引力和斥力均为零 C．分子势能随分子间距离的减小而减小 D．当分子间距离为 r0 时，分子势能最小 5．用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不 考虑打气过程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程比 较（ ） A．篮球内气体压强的增加量相等 B．篮球内气体压强的增加量大 C．篮球内气体压强的增加量小 D．压入的气体分子数少 6．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正 确的是（　　） A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞 B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量 C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞 D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积 7．一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 p－T 图像如图所示，下列判断正确的是（　　） A．过程 ca 中气体内能的减小等于放出的热量 B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C．过程 ab 中气体吸收的热量大于气体内能的增加 D．a、b 和 c 三个状态中，状态 a 气体的内能最小 二、多选题 8．关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．在绝热过程中，对气体做功可以改变其内能 B．质量和温度都相同的理想气体，内能一定相同 C．热量不可能从低温物体传到高温物体 D．一定量的理想气体在等温膨胀过程中，一定吸收热量 E．一定量的理想气体，温度越高，气体分子运动越剧烈，气体内能越大 9．对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（　　） A．气体的体积是所有气体分子的体积之和 B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小 10．下列说法中正确的是（　　） A．分子势能随分子间距离的增大而增大 B．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 C．一定质量的理想气体，在等温膨胀的过程中，吸收的热量等于气体对外界做的功 D．干湿球湿度计示数差随相对湿度的减小而增大 E．涉及热运动的宏观过程都有方向性，所以热量不能从低温物体传递给高温物体 11．一定质量的理想气体被质量为 m 的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞 的面积为 S，与汽缸底部相距 L，温度为 T0。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢 向上移动距离 L 后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为 Q，大气压强为 p0，重 力加速度为 g。则（　　） A．初始时，气体压强 p1  p0 B．停止加热时，气体的温度 T  2T0 C．该过程中，气体内能增加量 D．该过程中，气体内能增加量 U  Q  mgL  p0 SL U  Q  p0 SL 三、填空题 12． 1g 食盐完全均匀分布在 1 �1010 m3 的水中，则 1cm3 的盐水中所含食盐分子数目的数 量级是________。食盐的摩尔质量为 58.5g / mol 。 13．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒 向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”。则打气过程中，瓶内气体的压强 ___________（填“增大”、“减小”或“不变”）；瓶内出现“白雾”的过程，瓶内气体的内能_ __________（填“增大”或“减小”）。 14．2021 年 11 月 8 日，航天员王亚平等人圆满完成出舱活动全部既定任务。王亚平曾 在多年前在太空进行授课，图甲为授课场景，水滴呈现球形，这是由于水的表面张力 作用的结果，分子间作用力 F 与分子间距离 r 的关系如乙所示，水滴表面层中水分子 r0 之间的距离___________ （填“大于”“小于”或“等于”）。若空间中两个水分子间距从无 r0 限远逐渐变小，直到小于 ，则分子势能变化的趋势是___________。 四、解答题 15．如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为 2.0 cm 的水银柱， 水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为 2.0 cm。若将细管 倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。 已知大气压强为 76 cmHg，环境温度为 296 K。求细管的长度。 16．如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在 A、B 两处设有限制 装置，使活塞只能在 A、B 之间运动，A 左侧汽缸的容积为 V0，A、B 之间容积为 0.2V0，开始时活塞在 A 处，缸内气体压强为 0.9P0（P0 为大气压强），温度为 27°C， 现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到 B，求： ① 活塞移动到 B 时，缸内气体温度 tB ② 在图乙中画出整个过程的 P-V 图线。 17．如图所示，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短、导热性能良好的大烧瓶，它 底部开有一个截面积为 S = 2cm2 的圆孔，可用轻质橡皮塞塞住。已知橡皮塞与玻璃瓶 间的最大静摩擦力 f m  60N 。在一次实验中，体积为 V=1L 的瓶内塞有一气球，气球 的吹气口反扣在瓶口上，瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的气体，不计实验开 始前气球中的少量气体和气球膜厚度。用打气筒向气球中缓慢打气，每打一次都把体 积为 V0  0.4L 、压强与大气压相同的气体打进气球内，气球缓慢膨胀过程中球内外气 体压强近似相等，气体保持温度不变。已知：实验室环境温度恒定，压强为标准大气 压 p0  1.0 �105 Pa ，求： （1）橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强 p； （2）第几次向气球内打气时，橡皮塞被弹出。 参考答案： 1．B 【解析】 【详解】 活塞对空气做了 3.0×105J 的功，故 W  3.0 �105 J 空气的内能增加了 5×104J，故 U  5 �104 J 根据热力学第一定律，有 Q  U  W 解得 Q  U  W  2.5 �105 J 即空气对外界放出的热量是 2.5×105J，ACD 错误，B 正确。 故选 B。 2．D 【解析】 【详解】 A．手机之间的通信是通过电磁波来实现的，故 A 错误； B．在自发状态下，热传递具备方向性，即热量不能自发地从低温物体传到高温物体，空 调既能制冷又能制热，并不是在自发状态下，而是在通过压缩机做功的情况下，所以空调 既能制冷又能制热，不能说明热传递不存在方向性，故 B 错误； C．没有三孔插座时，将三脚插头的一脚折弯后插入两孔插座中，此时电器金属外壳无法 接地，当外壳与内部电路不慎接触后，人触摸外壳会发生触电危险，故 C 错误； D．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，可以避免产生电火花引起爆炸，故 D 正确。 故选 D。 3．D 【解析】 【详解】 A．杯盖盖好后杯内封闭了一定质量的气体，体积不变，冷却后气体温度降低，根据理想 气体状态方程可知，杯内的气体压强减小， A 错误； B．杯内气体的分子数不变，B 错误； C．冷却后温度降低，气体分子的平均动能减小、平均速率减小， C 错误； D．根据理想气体压强产生的微观机制可知，杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小， D 正确。 故选 D。 4．D 【解析】 【详解】 A．当分子间的作用力表现为引力时，分子之间的引力和斥力共存，引力大于斥力，故 A 错误 B．当分子间距离为 r0 时，分子之间引力和斥力大小相等，故 B 错误 CD．在分子间距离大于 r0 范围内，随着分子间距离的减小，分子势能逐渐减小；当分子间 距离小于 r0 时，随着分子间距离的减小，分子势能逐渐增大，可知当分子间距离为 r0 时， 分子势能最小，故 C 错误，D 正确。 故选 D。 5．A 【解析】 【详解】 ABC．设篮球的容积为 第 n 1 V0 ，打气筒的容积为 次气后篮球内气体的压强为 pn1 V pn n ，打第 次气后篮球内气体的压强为 ，打 ，根据玻意耳定律有 pnV0  p0V  pn 1V0 整理得 pn 1  pn  V p0 V0 即后一次与前一次推活塞过程比较，篮球内气体压强的增加量相等，故 A 正确，BC 错误； D．每次压入的气体体积、温度和压强都相同，所以每次压入的气体分子数相同，故 D 错 误。 故选 A。 6．B 【解析】 【详解】 A．在柱塞上涂油的目的是为了避免漏气，不是为了减小摩擦，故 A 错误； B．柱塞与注射器之间的摩擦对气体压强的测量无影响，故 B 正确； C．手握紧注射器会改变气体的温度，不符合实验条件，故 C 错误； D．实验中要验证 p1V1  p2V2 由于快速推拉柱塞前后柱塞横截面积不变，因此只需验证 p1 L1  p2 L2 无需测量柱塞的横截面积，故 D 错误。 故选 B。 7．D 【解析】 【详解】 V A．过程 ca 为等压变化，由 T ＝C 可知，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做 功，由热力学第一定律可知，气体内能的减少等于放出的热量与外界对气体做功之差，则 气体内能的减少小于放出的热量，故 A 错误； B．过程 bc 为等温变化，ΔU＝0，但气体压强减小，由 pV ＝C T 知 V 增大，气体对外做功，W＜0，由 ΔU＝Q＋W 可知 Q＞0，即气体吸收热量，故 B 错误； C．过程 ab 为