2024年高考物理二轮复习- 分子动理论气体及热力学定律
一．气体的等温变化及玻意耳定律
1．（2024 沈阳二模）如图（a），某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（ ）
A．体积变小，压强变大 B．体积变大，压强变小
C．体积变小，压强变小 D．体积变大，压强变大
【解答】解：假设此过程中杯中液面静止不动，则封闭气体体积将变大，根据玻意耳定律，气体的压强会变小，则外部的水会进入杯子，杯中液面会上升。故假设不成立，杯中液面实际会上升，内外水面的高度差h变小，根据p气＝p0+ρgh，可知气体的压强变小，再根据玻意耳定律，可知气体体积变大，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（多选）2．（2024 天心区校级二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5atm，在药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V值为（ ）
A．n＝40次 B．n＝60次 C．V＝10L D．V＝4L
【解答】解：AB．根据题意，设应打n次气，此时满足
p1＝1atm，V1＝（0.2n+2）L，p2＝5atm，V2＝2L
根据玻意耳定律有
p1V1＝p2V2
代入数据解得
n＝40
故A正确，B错误；
CD．根据题意，设当气体体积为V4时，不能再向外喷药，此时满足
p3＝5atm，V3＝2L，p4＝1atm
根据玻意耳定律有
p3V3＝p4V4
代入数据解得：
V4＝10L
则剩下的药液
V＝14L﹣10L＝4L
故CD错误。
故选：BD。
3．（2024 碑林区校级模拟）图1是很多机械结构中都会用到的气弹簧装置。其简化模型如图2所示，装有氮气的封闭气缸竖直固定在水平地面上，一光滑活塞将气缸分成A、B两部分，活塞上有一个透气的小孔将气缸中两部分气体连通在一起，活塞上固定一个圆柱形的连杆。已知活塞与连杆的总质量为m，活塞横截面积为S，连杆横截面积为。初始时刻活塞停在气缸内某处，此时A部分气体高，B部分气体高。已知大气压强为p0，重力加速度为g，气体可看作理想气体，汽缸与连杆之间无摩擦且密封良好，气体温度始终保持不变。
（1）求初始时刻缸内气体压强p1；
（2）若对连杆施加向下的压力，使得活塞缓慢向下移动距离，求此时缸内气体压强p2。
【解答】解：（1）活塞与连杆整体受到重力以及三处气体的压力，由受力平衡可得
解得
（2）气体开始时的压强
体积
气体末态的体积
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2
联立解得缸内气体压强
答：（1）初始时刻缸内气体压强为；
（2）分析活塞缓慢向下移动距离时，缸内气体压强为。
4．（2024 开福区校级模拟）如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B中装有同种气体，通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为m的活塞，汽缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度为L，汽缸A中的活塞处于静止状态，气柱长度为3L。将一个质量为2m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，稳定后A中气柱长度变为2L。打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，关闭阀门D。已知弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气。求：
（1）大气压强p0；
（2）放上C打开阀门，系统稳定后弹簧的形变量；
（3）最后关闭阀门时汽缸A中活塞与底端距离。
【解答】解：（1）初始时，根据平衡条件可知汽缸A中气体的压强为
放上C至稳定后，汽缸A中气体的压强为
汽缸A中气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
p1 3L＝p2 2L
解得：
（2）初始时汽缸B中气体的压强等于p0，放上C打开阀门，因为p2＞p0，所以系统稳定后，弹簧将压缩，设弹簧的形变量为x，根据平衡条件有
p0S+kx＝p0S+3mg
解得：
（3）最后关闭阀门时汽缸A、B中气体压强均等于p2，设此时汽缸A中活塞与底端距离为h，将汽缸A、B中的气体整体分析，根据玻意耳定律有
p0L+p2 2L＝p2（x+L+h）
解得：h＝L
答：（1）大气压强p0为；
（2）放上C打开阀门，系统稳定后弹簧的形变量为；
（3）最后关闭阀门时汽缸A中活塞与底端距离为L。
二．理想气体及理想气体的状态方程
5．（2024 河南模拟）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态A，然后经过过程AB到达状态B或经过过程AC到达状态C，B、C状态温度相同，如图所示，设气体在状态B和状态C的体积分别为VB和VC，在过程AB和AC中吸收的热量分别为QAB和QAC，则（ ）
A．VB＞VC，QAB＞QAC B．VB＞VC，QAB＜QAC
C．VB＜VC，QAB＞QAC D．VB＜VC，QAB＜QAC
【解答】解：由图可知，气体在状态B体积大于状态C体积，即
VB＞VC
B、C状态温度相同，故过程AB和AC的内能变化量ΔU相等，气体从状态A到状态B，温度升高，体积增大，气体对外做功，即W为负值；气体从状态A到状态C，体积不变，对外不做功，即W为零，根据热力学第一定律
ΔU＝Q+W
可知，气体从状态A到状态C过程吸收的热量多，即
QAB＞QAC，故A正确，BCD错误。
故选：A。
6．（2024 宝鸡模拟）如图所示，一水平放置导热汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，轻质活塞A、B用一长度为3L＝30cm刚性轻杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞的面积分别为和。汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体，A的左边及B的右边均与大气相通，大气压强始终保持为，当气缸内气体温度为T1＝300K时，活塞处于图示位置的平衡状态。求：
①此时汽缸内理想气体的压强p1为多少？
②现对活塞A施加一个水平向右推力，使活塞向右移动L＝10cm的距离后静止，此时汽缸内气体温度T2＝312K。则此时推力F大小为多少？
【解答】解：①设被封住的理想气体压强为p，轻细杆对A和对B的弹力为F，对活塞A有
p0SA＝p1SA+F
对活塞B，有
p0SB＝p1SB+F
解得
p1＝1.0×105Pa
②气体状态参量
p1＝1.0×105Pa
V1＝2LSA+LSB
T1＝300K
V2＝（2L﹣L）SA+（L+L）SB
T2＝312K
根据理想气体状态方程有
＝
代入数据得
p2＝1.3×105Pa
对两活塞整体受力分析：
F+p0SA+p2SB＝p0SB+p2SA
解得
F＝30N
答：①此时汽缸内理想气体的压强p1为1.0×105Pa；
②此时推力F大小为30N。
7．（2024 岳阳二模）如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U形管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度L1＝20cm，右管水银液面比左管水银液面高h1＝25cm。大气压强p0＝75cmHg。
（1）求左管内封闭气体的压强；
（2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设整个过程温度不变。
【解答】解：（1）根据平衡条件可知左管内封闭气体的压强为
p1＝p0+ph
解得
p1＝100cmHg
（2）设左管液面下降L2，此时左管气体压强为p2，则有
p2＝p0+pL2
根据玻意耳定律有
p1L1S＝p2（L1+L2）S
解得p2＝80cmHg
答：（1）左管内封闭气体的压强为100cmHg；
（2）此时左管内封闭气体的压强为80cmHg。
三．气体的等压变化及盖-吕萨克定律
8．（2024 南通模拟）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计，则（ ）
A．吸管上的气温计刻度是均匀的
B．温度升高后，罐中气体压强增大
C．用更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会减小
D．用更小的饮料罐，其余条件不变，可提高该气温计的测温灵敏度
【解答】解：A、设初始温度为T0，罐内空气体积为V0，吸管内空气柱长为L0，其横截面积为S，温度变化后温度为T1，罐内空气体积不变，吸管内空气柱长变为L1。其横截面积不变，在温度变化时气体发生等压变化，则
可知，
故温度变化量与距离的变化量成正比，故A正确；
B、罐内气体压强始终等于大气压，即罐内气体压强始终不变，故B错误；
C、根据题意及A选项的分析可知，油柱距离的变化与温度变化量关系为：
可知，若更换更粗的透明吸管，其余条件不变，即在温度变化相同的条件下，吸管中的油柱左右移动距离会变小，则测量范围会变大，故C错误；
D、根据
可得：
若用更小的饮料罐，其余条件不变，即在温度变化相同的条件下，吸管中的油柱左右移动距离会变小，即该气温计的测温灵敏度会降低，故D错误；
故选：A。
9．（2024 莲湖区校级模拟）如图所示，圆柱形汽缸的缸口有卡环（厚度不计），卡环到缸底的距离为d。缸内通过厚度不计、质量m＝10kg、面积S＝100cm2的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始时活塞到缸底的距离为，外界大气压强，气体初始温度T1＝300K，g取10m/s2。
①缓慢升高气体温度，要使活塞到达汽缸口卡环处，求气体温度的最小值T2；
②保持气体温度为T2不变，现在活塞的中心施加一竖直向下的缓慢增大的力F，要使活塞回到开始时的位置，求F的大小。
【解答】解：①根据理想气体的等压变化的盖—吕萨克定律
气缸的温度；
②活塞到达汽缸口卡环处时，气缸内气体的压强
根据玻意耳定律
代入数据解得F＝1.1×103N。
答：①气体温度的最小值为600K；
②要使活塞回到开始时的位置，F的大小1.1×103N。
10．（2024 贵州模拟）如图是一个简易温度计示意图，左边由固定的玻璃球形容器和内径均匀且标有刻度的竖直玻璃管组成，右边是上端开口的柱形玻璃容器，左右两边通过软管连接，用水银将一定质量的空气封闭在左边容器中。已知球形容器的容积为530cm3，左边玻璃管内部的横截面积为2cm2。当环境温度为0℃且左右液面平齐时，左管液面正好位于8.0cm刻度处。设大气压强保持不变。
（1）当环境温度升高时，为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向上还是向下移动？
（2）当液面位于30.0cm刻度处且左右液面又一次平齐时，对应的环境温度是多少摄氏度？
【解答】解：（1）当环境温度升高时，假设右边容器不动，则由于左侧气体体积变大，则右侧管中液面将高于左侧管中液面，则为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向下移动；
（2）开始时左侧气体体积
温度
T1＝273K
当液面位于30.0cm刻度处使气体的体积
气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律可得
解得T2＝295K，则t2＝22℃
答：（1）当环境温度升高时，为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向下移动；
（2）当液面位于30.0cm刻度处且左右液面又一次平齐时，对应的环境温度是22摄氏度。
11．（2024 河南模拟）房间内温度升高空气外溢的过程可以抽象为如图所示的汽缸模型。汽缸内活塞可以无摩擦自由滑动，室内温度升高空气外溢，可视为空气膨胀推动活塞向外滑动。室内体积为V0，初始温度为T0。室内温度升高到T的过程中，活塞向外缓慢移至虚线位置。室内外气压始终恒定且相等，空气可视为理想气体。求：
（1）汽缸内空气升温膨胀后的总体积V；
（2）升温前后室内空气质量之比。
【解答】解：（1）由题知室内外气压始终恒定且相等，则由盖—吕萨克定律有
解得
（2）根据气体变化前后质量相等有
ρ0V0＝ρV
解得
则升温前后室内空气质量之比为
答：（1）汽缸内空气升温膨胀后的总体积V为；
（2）升温前后室内空气质量之比为。
12．（2024 江苏模拟）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1cm2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为1.0×105Pa，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；
（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知1mol氮气在1.0×105Pa、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1。
【解答】解：（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为p0，塑料管的横截面积为S，初、末态气柱的长度分别为l、l1，气体对外做的功为W。根据功的定义有
W＝p0S（l1﹣l）
解得
W＝0.4J
（2）设葫芦的容积为V，封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2，体积分别为V1、V2，根据盖—吕萨克定律有
其中
V1＝V+Sl
V2＝V+Sl1
联立以上各式并代入题给数据得
V＝119cm3
（3）设在1.0×105Pa、273K状态下，1mol氮气的体积为V0、温度为T0，封闭气体的体积为V3，被封闭氮气的分子个数为n。根据盖一吕萨克定律有
其中
联立以上各式并代入题给数据得
n＝2.9×1021个
答：（1）温度变化过程中氮气对外界做的功为0.4J；
（2）葫芦的容积为119cm3；
（3）被封闭氮气分子的个数为2.9×1021个。
四．气体的等容变化及查理定律
13．（2024 重庆模拟）小明将海边拾到的漂流瓶竖直放入热水中（如图），以便打开瓶塞。瓶塞的质量为m，横截面积为S，瓶内密闭气体的压强等于此时外界大气压强p0、温度为摄氏温度t1；当瓶子被置于热水中一段时间后，气体的温度为摄氏温度t2，瓶塞恰好能移动。0℃时的热力学温度为T0，重力加速度为g，不考虑瓶子的容积变化。瓶塞所受最大静摩擦力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：瓶内初态气体压强为p0，加热后，设瓶子内压强为p1，瓶内气体发生等容变化，根据查理定律
解得
对瓶塞恰好能移动时进行受力分析，有
p1S＝mg+f+p0S
解得f＝p0S﹣mg
故ABC错误，D正确。
故选：D。
14．（2024 长沙模拟）某同学自制了一个气温计，他将一根透明玻璃管插入一个薄玻璃瓶，接口处密封。将加热后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入装有红墨水的水槽中，固定好整个装置，如图所示。当瓶内气体温度降至室温T时，管内外水面的高度差为h1。设红墨水的密度为ρ，重力加速度为g，管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室内气压保持p0不变，以下操作过程中，玻璃管内水面一直在水槽水面之上。下列说法正确的是（ ）
A．若室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等压变化
B．若室温升高，管内外水面的高度差将增大
C．当管内外水面的高度差为h2时，室温为
D．将装置带至温度恒定的低压舱，舱内气压越低，管内外水面的高度差越大
【解答】解：A、管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等容变化，故A错误；
B、玻璃管内水面一直在水槽水面之上，玻璃瓶中的气体将发生等容变化，室温升高，玻璃瓶中的气体压强增大，管内外水面的高度差将减小，故B错误；
C、室温为T时，玻璃瓶中的气体压强：p1＝p0﹣ρgh1
当管内外水面的高度差为h2时，玻璃瓶中的气体压强：p2＝p0﹣ρgh2；玻璃瓶中的气体将发生等容变化，则有：＝
所以当管内外水面的高度差为h2时，室温为：T2＝，故C正确；
D、根据p1＝p0﹣ρgh1可得：h1＝；玻璃管内水面一直在水槽水面之上，将装置带至温度恒定的低压舱，舱内气压越低，管内外水面的高度差越小，故D错误。
故选：C。
15．（2024 辽宁二模）如图甲所示，T型活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在导热性能良好的、质量为20kg的汽缸中，活塞截面积为0.1m2，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为1×105Pa，重力加速度g取10m/s2，改变环境温度，缸内气体体积随温度变化如图乙所示，求：
（1）从状态A变化到状态C，气体温度升高多少；
（2）在状态C时，活塞对卡口的作用力多大。
【解答】解：（1）从状态A变化到状态B，气体发生等压变化，则
代入数据解得TA＝200K
则气体从状态A变化到状态C，气体温度升高
ΔT＝TC﹣TA
代入数据解得ΔT＝200K
（2）从状态B变化到状态C，气体发生的是等容变化开始时，对汽缸受力分析，此时汽缸受到重力、缸内气体的压力、缸外气体的压力，其中缸内、缸外气体压力受力面积相同，
由此可得，缸内气体压强
代入数据解得
气体从状态B变化到状态C，发生等容变化，则
pB＝pA
代入数据解得
对汽缸，根据平衡条件有pCS＝mg+p0S+F
代入数据解得F＝3.4×103N。
答：（1）从状态A变化到状态C，气体温度升高200K；
（2）在状态C时，活塞对卡口的作用力为3.4×103N。
16．（2024 吉林一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将一
定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为h，活塞的质量为m、横截面积为S，大气压强恒为，重力加速度为g，容器中气体的温度为T0，不计活塞与容器内壁的摩擦。求：
（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位置时，则水平力的大小。
【解答】解：（1）将封闭气体的温度升高原来温度的，气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律得：
解得：
（2）对活塞受力分析，由共点力平衡条件得：
将容器水平放置，设外力为F，由共点力平衡条件得：
根据查理定律得：
解得：F＝mg
答：（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度为；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位置时，则水平力的大小为mg。
五．热力学图像类问题
17．（2024 聊城一模）布雷顿循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是（ ）
A．A到B过程，气体的内能在减小
B．状态B的温度低于状态C的温度
C．C到D过程，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量小于放出的热量
【解答】解：A．根据理想气体状态方程
A到B过程，气体为等压变化，体积增大，气体对外界做功，热力学温度增加，即内能在增加，故A错误；
B．B到C过程，气体为绝热过程，气体的体积增大，对外界做功，根据热力学第一定律
ΔU＝W+Q
可知气体内能减小，热力学温度降低，所以状态B的温度高于状态C的温度，故B错误；
C．C到D过程，气体为等压变化，体积减小，外界对气体做功，根据理想气体状态方程可知热力学温度降低，即内能在减小。由热力学第一定律，可知外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故C正确；
D．经过一个布雷顿循环，气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，即吸收的热量大于放出的热量，故D错误。
故选：C。
（多选）18．（2024 天河区二模）一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中（ ）
A．M点内能与N点内能相同
B．温度先升高，后又减小到初始温度
C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热
D．气体的密度在不断增大
【解答】解：A．根据气体状态方程，由于M、N两点pV的乘积相同，因此M和N温度相同；由于理想气体内能只由温度决定，所以M点内能与N点内能相同，故A正确；
B．根据气体状态方程，pV越大，T越高，由图像可知，状态在（2，2）处温度最高。在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；
C．整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0；气体体积一直变大，则气体对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q由于ΔU＝0，所以Q＞0，即气体一定吸收热量，故C错误；
D．气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误。
故选：AB。
19．（2024 海安市校级模拟）一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p﹣V图像如图所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴。已知a状态的气体温度为T0，求：
（1）气体在状态c的温度Tc；
（2）从a到b过程中气体对外做的功Wab。
【解答】解：（1）根据理想气体状态方程有
解得Tc＝4T0
（2）从a到b为等压变化过程，根据W＝p ΔV可知，气体对外做的功为图线与横轴围成的面积
因此有Wab＝p0（2V0﹣V0）
解得Wab＝p0V0
答：（1）气体在状态c的温度4T0；
（2）从a到b过程中气体对外做的功p0V0。
六．压强及封闭气体压强的计算
20．（2023 沙河口区校级模拟）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则下列说法错误的是（ ）
A．弯管左管内外水银面的高度差为h
B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
【解答】解：A、对右管中的水银受力分析，可知管中气体压强p＝p0+h，弯管左管最下端液面的压强p＝p0+h1，可知h1＝h，所以弯管左管内外水银面的高度差为h。故A正确。
BC、弯管上下移动，右侧管中封闭水银柱长度h不变，所以封闭气体压强不变，气体的温度不变，由理想气体状态方程可知气体体积不变，将弯管向下移动少许，由于气体压强不变，则左侧水银面的高度差h不变，为了使气体体积不变，则右管内的水银柱沿管壁上升，故B错误，C正确。
D、环境温度升高，由右管中水银柱受力平衡可知气体压强不变，则由盖吕﹣萨克定律可知封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，故D正确。
本题选不正确的，故选：B。
七．物体的内能
（多选）21．（2024 洛阳一模）下列说法正确的是（ ）
A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能
B．第二类永动机不可能知道成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式
C．对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强可能不变
D．相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小，在这个过程中，两分子间的分子势能先减小，后增大
E．各种固体都有一定的熔点
【解答】解：
A、物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和是物体的内能，故A错误。
B、第二类永动机不可能制造成功的原因不是因为违反了能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故B错误。
C、对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，体积增大，根据气态方程分析可知气体的压强可能增大，故C正确。
D、相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小的过程中，分子力先表现为引力，后表现为斥力，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小，后增大，故D正确。
E、固体有晶体和非晶体之分，晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。故E错误。
故选：CD。
八．与阿伏加德罗常数有关的计算
22．（2023 西城区校级模拟）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是（ ）
A．（） B．（）
C．（） D．（）
【解答】解：铁的摩尔体积：
单个分子的体积：
又：
所以分子的半径：r＝
分子的最大截面积：S0＝π
铁质晶须的横截面上的分子数：n＝
拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力：＝（）
故选：C。
九．布朗运动
23．（2024 天津模拟）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B．自行车打气越打越困难是因为胎内气体分子间斥力增大的原因
C．从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D．一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
【解答】解：A、布朗运动是固体微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，故A错。
B、自行车打气越打越困难是因为胎内气体压力增大，故B错。
C、从单一热源吸收热量用来全部对外做功，而引起了其他影响是可能的，故C错。
D、一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，温度升高，分子的平均动能增大，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少，故D对。
故选：D。
24．（2024 淄博一模）甲、乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知（ ）
A．图中连线是炭粒的运动径迹
B．炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果
C．若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大
D．若炭粒大小相同，甲中水分子的热运动较剧烈
【解答】解：A．图是悬浮在水中的炭粒的运动位置连线的图，炭粒在水中做布朗运动，该图是悬浮在水中
的炭粒的运动位置连线的图，而并非是炭粒无规则运动的轨迹，故A错误；
B．炭粒的位置变化是由于水分子的撞击不平衡产生的结果，故B错误；
C．若水温相同，较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱，炭粒在30s始、末时刻所在位置连线的距离就较短，故甲中炭粒的颗粒较大，故C正确；
D．若炭粒大小相同，温度越高分子的热运动越剧烈，做布朗运动的炭粒运动也越剧烈，故乙中水分子的热运动较剧烈，故D错误。
故选：C。
十．分子间的作用力
（多选）25．（2024 兴庆区校级一模）关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力
B．气体难压缩，说明气体分子间存在斥力
C．扩散现象在液体、气体、固体中均能发生
D．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动
E．随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大
【解答】解：A．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力，故A正确；
B．气体难压缩，是因为气体压强太大，此时气体分子距离仍相当大，分子间作用力表现为引力，故B错误；
C．扩散现象是不同物质相互接触，彼此进入对方的现象，在液体、气体、固体中均能发生，故C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动，故D正确；
E．物体分子动能反映的是微观运动，而物体运动速度反映的是宏观运动，两者没有直接联系，故E错误。
故选：ACD。
（多选）26．（2024 重庆模拟）由于分子间存在着相互作用力，而分子间的作用力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对位置有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间的作用力的信息，则下列说法不正确的是（ ）
A．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将开始远离
B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近
C．假设将两个分子从r＝r1处释放，它们的加速度先增大后减小
D．假设将两个分子从r＝r1处释放，当r＝r2时它们的速度最大
【解答】解：AB、由Ep﹣r图像意义可知图线某点切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，当将两个分子从r＝r2处释放，其相互作用的分子力为零，则它们既不会相互靠近也不会相互远离，故AB错误；
C、将两个分子从r＝r1处释放，由于r1＜r2，分子间的作用力表现为斥力，两个分子相互远离，r增大，斜线斜率的绝对值变小，分子间作用力减弱，加速度减小，当r＝r2时，分子间作用力为零，加速度为零，当r＞r2时，分子间作用力表现为引力，切线斜率的绝对值先变大后变小，分子间作用力先变大后变小，加速度先变大后变小，故C错误；
D、分子由静止释放后，分子的动能跟分子势能的总和保持不变，将两个分子从r＝r1处释放，分子应向势能减少的方向运动，当r＝r2时，分子势能最小，分子的动能最大，速度最大，故D正确；
本题选不准确的，故选：ABC。
十一．分子运动速率的统计规律
27．（2023 黄浦区二模）如图，曲线Ⅰ和Ⅱ为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（ ）
A．曲线Ⅰ对应状态的温度更高
B．曲线Ⅰ对应状态的速率的分布范围更广
C．曲线Ⅰ与横轴所围面积更大
D．曲线Ⅰ对应状态的气体分子平均速率更小
【解答】解：A、气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，曲线Ⅰ对应状态的温度更低，故A错误；
B、由图像可知，曲线Ⅱ对应状态的速率的分布范围更广，故B错误；
C、曲线下的面积表示分子速率从0﹣∞所有区间内分子数的比率之和，为1，故曲线Ⅰ、Ⅱ与横轴所围面积相等，故C错误；
D、由A得，曲线Ⅰ对应状态的温度更低，分子平均动能越小，则曲线Ⅰ对应状态的气体分子平均动能越小，平均速率更小，故D正确。
故选：D。
十二．分子动能
（多选）28．（2024 碑林区校级模拟）关于分子动理论，下列说法错误的是（ ）
A．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能
B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动
C．压缩气体、液体和固体需要用力，都是因为分子间存在斥力
D．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度保持不变
E．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
【解答】解：A、水变成水蒸气要吸热，则同质量100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能，故A正确；
B、布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，间接反映分子运动，故B错误；
C、压缩液体和固体需要用力，是因为分子间存在斥力的缘故；压缩气体需要用力，是因为气体有压强，故C错误；
D、由于没有外界影响且容器密闭，气体的体积、温度和压强都不变，所以分子数密度不变，故D正确；
E、温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，故E错误；
本题选择错误选项；
故选：BCE。
十三．分子势能
29．（2024 武进区校级模拟）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图申曲线所示。F＞0表示斥力，F＜0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，则下列选项中的图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：A、由F﹣x图象知，从A到C过程中乙分子一直在加速，到C点速度最大，经过C点后乙分子的速度减小，故A错误；
B、加速度与力的大小成正比，方向与力相同，加速度等于0的是C点，故B正确；
C、乙分子从A处由静止释放，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能先减小，到C点势能最小，此后表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，故C错误；
D、从A到C过程中乙分子一直在加速，到C点速度最大，经过C点后乙分子的速度减小，动能减小，但动能不能为负值，故D错误。
故选：B。
十四．晶体和非晶体
30．（2024 汕头一模）半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（ ）
A．这种渗透过程是自发可逆的
B．硅晶体具有光学上的各向同性
C．这种渗透过程是分子的扩散现象
D．温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加
【解答】解：AC、掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A错误，C正确；
B、由于硅晶体的晶格结构，硅晶体具有光学上的各向异性，故B错误；
D、温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均动能增大，则分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故D错误。
故选：C。
十五．液体的表面张力
31．（2024 辽阳一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D．在水珠表面层，水分子间的作用力为零
【解答】解：A.荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；
BCD.在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确，CD错误。
故选：B。
十六．浸润和不浸润
32．（2024 武进区校级模拟）在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图a所示，若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应是（ ）
A．仍然如图a所示 B．只能如图b所示
C．可能如图d或e所示 D．可能如图b或c所示
【解答】解：容器与液体所受重力均提供容器与液体做匀速圆周运动的向心力。液体仅受表面张力的作用，使其自由表面收缩到最小状态，所以两者的自由表面都呈球形。如果液体对于容器是浸润的，那么将出现图b的情况。如果液体对于固体是不浸润的，那么就表现为图c的情况，故D正确，ABC错误。
故选：D。
十七．毛细现象
33．（2024 泰安一模）我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撤下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验。在两个固体表面之间可形成大尺寸液析，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗
细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（ ）
A．液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土形成了在壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D．航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【解答】解：A.由于气液界面之间存在表面张力，使得液体表面好比有一层很薄的弹性薄膜，使得液桥的表面形貌得以维持，而不会“垮塌”；正常的重力环境下，液桥的尺寸通常只有几毫米，太空环境下，重力几近消失，表面张力便能维持建立起很大尺寸的液桥，故A正确；
B.分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，“B”位置为平衡位置，表面张力表现为引力，因此能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B错误；
C.锄地的核心是“松土保熵”。土壤在过水后会形成通往地表的毛细管，还会在缩水过程中开裂；“松土”，就是切断毛细管，堵塞裂缝；从而“保熵”，抑制水分沿毛细管上行至地表蒸发和直接经裂缝蒸发。因此“锄”的核心作用是松动表土，截断土壤毛细管，减少蒸发，故C错误；
D.毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部；而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用，故D错误。
故选：A。
十八．热力学第一定律及其应用
34．（2024 盐城一模）气压式电脑桌的简易结构如图所示。导热性能良好的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦运动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上，桌面下降一段距离后达到稳定状态B，打开空调一段时间后，桌面回到初始高度，此时气体状态为C。下列说法正确的是
（ ）
A．从A到B的过程中，内能减小
B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热
C．从B到C的过程中，气体分子平均动能增大
D．从B到C的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变多
【解答】解：AB.因为汽缸导热性能良好，所以从A到B的过程中，气体温度不变，内能不变。但体积减小，外界对气体做了功，由热力学第一定律ΔU＝W+Q知，气体会向外界放热，故AB错误；
C.从B到C的过程中，压强不变，但气体体积增大，故应是温度升高，所以气体分子平均动能增大。气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变少，故C正确，D错误。
故选：C。
35．（2024 抚顺三模）如图所示的P﹣V图象中，一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态B、C、D，最后回到状态A。其中AD和BC平行于OV，AB和CD平行，AB延长线过坐标原点O，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体的温度不变
B．A→B过程中，气体一定向外界放出热量
C．C→D过程中，单位体积内气体分子数增加
D．C→D过程中，气体一定向外界放出热量
【解答】解：AB、由p﹣V图像可知A→B过程气体的压强和体积均减小，由pV＝CT可知A→B过程气体温度降低，因此分子内能减小；同时该过程分子体积减小，外界对系统做正功，根据热力学第一定律ΔU＝
W+Q可知气体一定向外界放出热量，故A错误，B正确；
C、C→D过程体积增大，分子数量保持不变，故气体分子数密度减小，故C错误；
D、由pV＝CT可知C→D过程气体温度升高，气体内能增大，同时由于气体体积增加，外界对气体做负功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知气体一定从外界吸收热量，故D错误。
故选：B。
36．（2024 西城区一模）将一只压瘪的乒乓球放到热水中，发现乒乓球会恢复原状。在这个过程中，关于乒乓球内被封闭的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体分子的平均动能不变
B．所有分子的运动速度都变大
C．气体吸收的热量大于其对外做的功
D．气体吸收的热量等于其增加的内能
【解答】解：A.乒乓球恢复原状的过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；
B.温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是所有分子的运动速度都变大，故B错误；
CD.乒乓球恢复原状的过程中，温度升高，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收的热量大于其对外做的功，故C正确，D错误。
故选：C。
十九．热力学第二定律
（多选）37．（2024 宝鸡模拟）下列有关热现象的说法正确的是。（ ）
A．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加
B．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点
C．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行
D．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，符合热力学第二定律
E．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
【解答】解：A.一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时需要吸热，而分子平均动能不变，则分子势能增加，故A正确。
B.所有晶体都有固定的熔点和沸点，单晶体具有固定的形状，多晶体没有具体的形状，故B错误；
C.水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行，达到了动态平衡，故C正确；
D.由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是压缩机做功的结果，符合热力学第二定律，故D正确；
E.液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故E错误。
故选：ACD。
（多选）38．（2024 莲湖区校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能可能增大
B．一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，内能可能增加
C．液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能小
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小
E．一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
【解答】解：A.分子之间的相互作用力都随分子间距离的增大而减小，当分子间距小于r0时，分子间表现为引力，此时增大分子之间的距离，分子力做负功，分子势能增加，故A正确；
B.一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，同时吸收热量，内能可能增加，故B正确；
C.液体表面层的分子比液体内部的分子之间的距离大，分子之间的作用力表现为引力，分子之间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能，故C错误；
D.气体的体积增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，如果温度升高，气体分子撞击器壁的速率增大，对器壁的压力增大，气体的压强可能增大、可能减小、可能不变，故D错误；
E.根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小，总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确。
故选：ABE。
二十．熵与熵增加原理
（多选）39．（2022 包头一模）根据热学知识下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息地无规则运动叫做布朗运动
B．水银温度计的液面是凸起的，该现象证明水银浸润玻璃
C．将烧热的缝衣针针尖接触涂有薄蜂蜡层的薄玻璃片的背面（针尖不移动），蜂蜡熔化区域的形状为圆
D．液体上部的蒸汽达到饱和时，液体不再蒸发，没有液体分子从液面飞出
E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【解答】解：A、布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒永不停息地做无规则运动，故A正确；
B、水银温度计的液面是凸起的，这是因为它的分子与玻璃的分子之间的（引）力极小，小于水银分子（实际是原子）之间的（引）力，造成它与玻璃等“不浸润”的现象，于是在水银表面张力的作用下就形成了圆形（在体积一定的情况下，球形的表面积最小），故B错误；
C、将烧热的缝衣针针尖接触涂有薄蜂蜡层的薄玻璃片的背面（针尖不移动），由于玻璃是非晶体，所以实验中观察到蜂蜡熔化区域的形状是圆形，故C正确；
D、液面上部的蒸汽达到饱和是动态平衡态，即在相同时间内从水面飞出去的分子数等于回到水中的分子数，故这时仍有液体分子从液面飞出，故D错误；
E、根据热力学第二定律，﹣切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。
故选：ACE。2024年高考物理二轮复习- 分子动理论气体及热力学定律
一．气体的等温变化及玻意耳定律
1．（2024 沈阳二模）如图（a），某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（ ）
A．体积变小，压强变大 B．体积变大，压强变小
C．体积变小，压强变小 D．体积变大，压强变大
（多选）2．（2024 天心区校级二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5atm，在药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升，则n、V值为（ ）
A．n＝40次 B．n＝60次 C．V＝10L D．V＝4L
3．（2024 碑林区校级模拟）图1是很多机械结构中都会用到的气弹簧装置。其简化模型如图2所示，装有氮气的封闭气缸竖直固定在水平地面上，一光滑活塞将气缸分成A、B两部分，活塞上有一个透气的小孔将气缸中两部分气体连通在一起，活塞上固定一个圆柱形的连杆。已知活塞与连杆的总质量为m，活塞横截面积为S，连杆横截面积为。初始时刻活塞停在气缸内某处，此时A部分气体高，B部分气体高。已知大气压强为p0，重力加速度为g，气体可看作理想气体，汽缸与连杆之间无摩擦且密封良好，气体温度始终保持不变。
（1）求初始时刻缸内气体压强p1；
（2）若对连杆施加向下的压力，使得活塞缓慢向下移动距离，求此时缸内气体压强p2。
4．（2024 开福区校级模拟）如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B中装有同种气体，通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为m的活塞，汽缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度为L，汽缸A中的活塞处于静止状态，气柱长度为3L。将一个质量为2m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，稳定后A中气柱长度变为2L。打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，关闭阀门D。已知弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气。求：（1）大气压强p0；
（2）放上C打开阀门，系统稳定后弹簧的形变量；（3）最后关闭阀门时汽缸A中活塞与底端距离。
二．理想气体及理想气体的状态方程
5．（2024 河南模拟）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态A，然后经过过程AB到达状态B或经过过程AC到达状态C，B、C状态温度相同，如图所示，设气体在状态B和状态C的体积分别为VB和VC，在过程AB和AC中吸收的热量分别为QAB和QAC，则（ ）
A．VB＞VC，QAB＞QAC B．VB＞VC，QAB＜QAC
C．VB＜VC，QAB＞QAC D．VB＜VC，QAB＜QAC
6．（2024 宝鸡模拟）如图所示，一水平放置导热汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，轻质活塞A、B用一长度为3L＝30cm刚性轻杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞的面积分别为和。汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体，A的左边及B的右边均与
大气相通，大气压强始终保持为，当气缸内气体温度为T1＝300K时，活塞处于图示位置的平衡状态。求：①此时汽缸内理想气体的压强p1为多少？
②现对活塞A施加一个水平向右推力，使活塞向右移动L＝10cm的距离后静止，此时汽缸内气体温度T2＝312K。则此时推力F大小为多少？
7．（2024 岳阳二模）如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U形管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度L1＝20cm，右管水银液面比左管水银液面高h1＝25cm。大气压强p0＝75cmHg。（1）求左管内封闭气体的压强；
（2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设整个过程温度不变。
三．气体的等压变化及盖-吕萨克定律
8．（2024 南通模拟）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计，则（ ）
A．吸管上的气温计刻度是均匀的 B．温度升高后，罐中气体压强增大
C．用更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会减小
D．用更小的饮料罐，其余条件不变，可提高该气温计的测温灵敏度
9．（2024 莲湖区校级模拟）如图所示，圆柱形汽缸的缸口有卡环（厚度不计），卡环到缸底的距离为d。缸内通过厚度不计、质量m＝10kg、面积S＝100cm2的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始时活塞到缸底的距离为，外界大气压强，气体初始温度T1＝300K，g取10m/s2。
①缓慢升高气体温度，要使活塞到达汽缸口卡环处，求气体温度的最小值T2；
②保持气体温度为T2不变，现在活塞的中心施加一竖直向下的缓慢增大的力F，要使活塞回到开始时的位置，求F的大小。
10．（2024 贵州模拟）如图是一个简易温度计示意图，左边由固定的玻璃球形容器和内径均匀且标有刻度的竖直玻璃管组成，右边是上端开口的柱形玻璃容器，左右两边通过软管连接，用水银将一定质量的空气封闭在左边容器中。已知球形容器的容积为530cm3，左边玻璃管内部的横截面积为2cm2。当环境温度为0℃且左右液面平齐时，左管液面正好位于8.0cm刻度处。设大气压强保持不变。
（1）当环境温度升高时，为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向上还是向下移动？
（2）当液面位于30.0cm刻度处且左右液面又一次平齐时，对应的环境温度是多少摄氏度？
11．（2024 河南模拟）房间内温度升高空气外溢的过程可以抽象为如图所示的汽缸模型。汽缸内活塞可以无摩擦自由滑动，室内温度升高空气外溢，可视为空气膨胀推动活塞向外滑动。室内体积为V0，初始温度为T0。室内温度升高到T的过程中，活塞向外缓慢移至虚线位置。室内外气压始终恒定且相等，空气可视为理想气体。求：（1）汽缸内空气升温膨胀后的总体积V；（2）升温前后室内空气质量之比。
12．（2024 江苏模拟）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1cm2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为1.0×105Pa，水柱长度不计。（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知1mol氮气在1.0×105Pa、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1。
四．气体的等容变化及查理定律
13．（2024 重庆模拟）小明将海边拾到的漂流瓶竖直放入热水中（如图），以便打开瓶塞。瓶塞的质量为m，横截面积为S，瓶内密闭气体的压强等于此时外界大气压强p0、温度为摄氏温度t1；当瓶子被置于热水中一段时间后，气体的温度为摄氏温度t2，瓶塞恰好能移动。0℃时的热力学温度为T0，重力加速度为g，不考虑瓶子的容积变化。瓶塞所受最大静摩擦力大小为（ ）
A． B． C． D．
14．（2024 长沙模拟）某同学自制了一个气温计，他将一根透明玻璃管插入一个薄玻璃瓶，接口处密封。将加热后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入装有红墨水的水槽中，固定好整个装置，如图所示。当瓶内气体温度降至室温T时，管内外水面的高度差为h1。设红墨水的密度为ρ，重力加速度为g，管内气体的体积与瓶的容积相比可忽略不计，室内气压保持p0不变，以下操作过程中，玻璃管内水面一直在水槽水面之上。下列说法正确的是（ ）
A．若室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等压变化 B．若室温升高，管内外水面的高度差将增大
C．当管内外水面的高度差为h2时，室温为
D．将装置带至温度恒定的低压舱，舱内气压越低，管内外水面的高度差越大
15．（2024 辽宁二模）如图甲所示，T型活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在导热性能良好的、质量为20kg的汽缸中，活塞截面积为0.1m2，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为1×105Pa，重力加速度g取10m/s2，改变环境温度，缸内气体体积随温度变化如图乙所示，求：
（1）从状态A变化到状态C，气体温度升高多少；（2）在状态C时，活塞对卡口的作用力多大。
16．（2024 吉林一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将一定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为h，活塞的质量为m、横截面积为S，大气压强恒为，重力加速度为g，容器中气体的温度为T0，不计活塞与容器内壁的摩擦。求：
（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位置时，则水平力的大小。
五．热力学图像类问题
17．（2024 聊城一模）布雷顿循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是（ ）
A．A到B过程，气体的内能在减小
B．状态B的温度低于状态C的温度
C．C到D过程，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量小于放出的热量
（多选）18．（2024 天河区二模）一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中（ ）
A．M点内能与N点内能相同 B．温度先升高，后又减小到初始温度
C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热 D．气体的密度在不断增大
19．（2024 海安市校级模拟）一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p﹣V图像如图所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴。已知a状态的气体温度为T0，求：（1）气体在状态c的温度Tc；
（2）从a到b过程中气体对外做的功Wab。
六．压强及封闭气体压强的计算
20．（2023 沙河口区校级模拟）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则下列说法错误的是（ ）
A．弯管左管内外水银面的高度差为h
B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
七．物体的内能
（多选）21．（2024 洛阳一模）下列说法正确的是（ ）
A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能
B．第二类永动机不可能知道成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式
C．对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强可能不变
D．相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小，在这个过程中，两分子间的分子势能先减小，后增大
E．各种固体都有一定的熔点
八．与阿伏加德罗常数有关的计算
22．（2023 西城区校级模拟）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是（ ）
A．（） B．（）
C．（） D．（）
九．布朗运动
23．（2024 天津模拟）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B．自行车打气越打越困难是因为胎内气体分子间斥力增大的原因
C．从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D．一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
24．（2024 淄博一模）甲、乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知（ ）
A．图中连线是炭粒的运动径迹 B．炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果
C．若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大
D．若炭粒大小相同，甲中水分子的热运动较剧烈
十．分子间的作用力
（多选）25．（2024 兴庆区校级一模）关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力 B．气体难压缩，说明气体分子间存在斥力
C．扩散现象在液体、气体、固体中均能发生
D．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动
E．随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大
（多选）26．（2024 重庆模拟）由于分子间存在着相互作用力，而分子间的作用力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对位置有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间的作用力的信息，则下列说法
不正确的是（ ）
假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将开始远离
B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近
C．假设将两个分子从r＝r1处释放，它们的加速度先增大后减小
D．假设将两个分子从r＝r1处释放，当r＝r2时它们的速度最大
十一．分子运动速率的统计规律
27．（2023 黄浦区二模）如图，曲线Ⅰ和Ⅱ为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（ ）
A．曲线Ⅰ对应状态的温度更高
B．曲线Ⅰ对应状态的速率的分布范围更广
C．曲线Ⅰ与横轴所围面积更大
D．曲线Ⅰ对应状态的气体分子平均速率更小
十二．分子动能
（多选）28．（2024 碑林区校级模拟）关于分子动理论，下列说法错误的是（ ）
A．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能
B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动
C．压缩气体、液体和固体需要用力，都是因为分子间存在斥力
D．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度保持不变
E．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
十三．分子势能
29．（2024 武进区校级模拟）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图申曲线所示。F＞0表示斥力，F＜0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，则下列选项中的图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
十四．晶体和非晶体
30．（2024 汕头一模）半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（ ）
A．这种渗透过程是自发可逆的
B．硅晶体具有光学上的各向同性
C．这种渗透过程是分子的扩散现象
D．温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加
十五．液体的表面张力
31．（2024 辽阳一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D．在水珠表面层，水分子间的作用力为零
十六．浸润和不浸润
32．（2024 武进区校级模拟）在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图a所示，若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应是（ ）
A．仍然如图a所示 B．只能如图b所示
C．可能如图d或e所示 D．可能如图b或c所示
十七．毛细现象
33．（2024 泰安一模）我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撤下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验。在两个固体表面之间可形成大尺寸液析，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（ ）
A．液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土形成了在壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D．航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
十八．热力学第一定律及其应用
34．（2024 盐城一模）气压式电脑桌的简易结构如图所示。导热性能良好的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦运动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上，桌面下降一段距离后达到稳定状态B，打开空调一段时间后，桌面回到初始高度，此时气体状态为C。下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的过程中，内能减小
B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热
C．从B到C的过程中，气体分子平均动能增大
D．从B到C的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变多
35．（2024 抚顺三模）如图所示的P﹣V图象中，一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态B、C、D，最后回到状态A。其中AD和BC平行于OV，AB和CD平行，AB延长线过坐标原点O，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体的温度不变
B．A→B过程中，气体一定向外界放出热量
C．C→D过程中，单位体积内气体分子数增加
D．C→D过程中，气体一定向外界放出热量
36．（2024 西城区一模）将一只压瘪的乒乓球放到热水中，发现乒乓球会恢复原状。在这个过程中，关于乒乓球内被封闭的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体分子的平均动能不变 B．所有分子的运动速度都变大
C．气体吸收的热量大于其对外做的功 D．气体吸收的热量等于其增加的内能
十九．热力学第二定律
（多选）37．（2024 宝鸡模拟）下列有关热现象的说法正确的是。（ ）
A．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加
B．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点
C．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行
D．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，符合热力学第二定律
E．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
（多选）38．（2024 莲湖区校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能可能增大
B．一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，内能可能增加
C．液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能小
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小
E．一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
二十．熵与熵增加原理
（多选）39．（2022 包头一模）根据热学知识下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息地无规则运动叫做布朗运动
B．水银温度计的液面是凸起的，该现象证明水银浸润玻璃
C．将烧热的缝衣针针尖接触涂有薄蜂蜡层的薄玻璃片的背面（针尖不移动），蜂蜡熔化区域的形状为圆形
D．液体上部的蒸汽达到饱和时，液体不再蒸发，没有液体分子从液面飞出
E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
