热学H1 分子动理论 13．H1H3[2022·北京卷]下列说法正确的是( )A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少13．A [解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，A项正确，B项错误．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，内能的变化与做功和热传递都有关系，不能由一方面决定，C、D两项错误．29．[物理——选修3－3]H1[2022·福建卷](本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意)(1)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是________．(填选图下方的字母)29．(1)B [解析](1)当r<r0时，分子引力小于分子斥力，总分子力表现为斥力，若r增大，分子力做正功，分子势能减小；当r>r0时，分子引力大于分子斥力，总分子力表现为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增大；当r＝r0时，分子引力等于分子斥力，总分子力为0，分子势能达到最小值．33．[物理——选修3－3]H1[2022·新课标全国卷Ⅰ](1)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变33．(1)BCE [解析]分子间作用力随分子间距离减小而先增大后减小再增大，A-9-\n错误；两分子靠近过程中，分子间先是引力，后是斥力，所以分子间作用力先做正功后做负功，动能先增大后减小，B、C正确；根据能量守恒，动能与势能总和不变，故分子势能先减小后增大，E正确，D错误．33．H1[2022·新课标全国卷Ⅰ](2)(9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为.现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：(ⅰ)恒温热源的温度T；(ⅱ)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx.33．(2)[解析](ⅰ)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖·吕萨克定律得＝①由此得 T＝T0②(ⅱ)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大．打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件．气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得pVx＝·③(p＋p0)(2V0－Vx)＝p0·V0④联立③④式得 6V－V0Vx－V＝0其解为 Vx＝V0⑤-9-\n另一解Vx＝－V0，不合题意，舍去．H2 固体、液体、气体的性质 13．H2H3[2022·浙江卷]“物理3－3”模块(10分)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”“等容”或“等压”)；(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)；(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D时的体积VD＝________．13．(1)等容(2)不变(3)做负功 放热(4)VA[解析](1)从图像可知，从A到B过程为等容过程．(2)从B到C过程，温度不变，理想气体的内能不变．(3)从C到D过程，体积减小，外界对气体做正功；温度降低，内能减小；根据热力学第一定律，气体放热．(4)从D到A过程是等压变化，有＝，所以VD＝.H3 内能热力学定律 13．H1H3[2022·北京卷]下列说法正确的是( )A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少13．A [解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，A项正确，B项错误．根据热力学第一定律ΔU-9-\n＝Q＋W可知，内能的变化与做功和热传递都有关系，不能由一方面决定，C、D两项错误．15．H3[2022·全国卷]根据热力学定律，下列说法中正确的是( )A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”15．AB [解析]热量不能自发地从低温物体向高温物体传递，但冰箱压缩机工作时消耗电能，可以使得热量从低温物体向高温物体传递，A正确；空调机制冷时，压缩机消耗电能发热，因此向室外放出的热量多于从室内吸收的热量，B正确；根据热力学定律，不可能从单一热源吸收热量全部用来做功，C错误；根据能量守恒定律，自然界的能量并不减少，能源危机是指可被人类利用的能源趋向枯竭，D错误．18．H3[2022·广东卷]右图为某同学设计的喷水装置．内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L．设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变．下列说法正确的有( )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光18．AC [解析]充气后，气体分子密度增大，压强增大，A正确；所有过程中温度不变，故气体的分子平均动能不变，B错误；打开阀门后，水会向外喷出，气体体积增大，密封气体对外界做正功，C正确；打开阀门后，密封气体的压强越来越小，由于大气压强水不能喷光，D错误．12．H3[2022·江苏卷]选做题本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题在相应的答题区域内作答做，则按A、B两小题评分．A．选修3－3(12分)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→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大-9-\nC．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不发生变化12．A.(1)C [解析]A→B过程中，气体体积变大，对外做功，选项A错；根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，B→C为绝热过程，气体体积变大，对外做功，Q＝0，W<0，则ΔU<0，理想气体的内能仅由温度决定，故温度降低，分子平均动能减小，选项B错；C→D为等温过程，分子平均动能不变，分子撞击器壁的平均速率不变，因气体压强变大，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A为绝热过程，气体体积变小，外界对气体做功，Q＝0，W>0，则ΔU>0，温度升高，分子平均动能变大，气体分子的速率分布曲线会发生移动，故选项D错．12．(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为______kJ.12．(2)B→C 25[解析]分析可知，B→C过程内能减少，C→D过程内能增加．整个循环过程中，ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝0－(63kJ－38kJ)＝－25kJ，故对外做的功为25kJ.12．(3)若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A状态时的.求气体在B状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，计算结果保留一位有效数字)12．(3)4×1025m－3[解析]等温过程pAVA＝pBVB,单位体积内的分子数n＝.解得n＝，代入数据得，n＝4×1025m－312．B.选修3－4(12分)图1(1)如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为________．A．1Hz B．3HzC．4HzD．5Hz12．B.(1)A [解析]物体做受迫振动时的频率是由驱动力的频率决定的．12．(2)如图2所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”、“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为______．-9-\n图212．(2)大于 c(或光速)[解析]地面上的观察者认为他同时对左右两端进行读数，但对飞船上的观察者来说，由于同时的相对性，他们会看到地面上的观察者总是先对A进行读数，再对B进行读数，而B又已经前进了一段距离，所以在飞船上人看来，地面上的人所测量的长度偏小．根据光速不变原理可得，此光信号的速度仍为光速．图312．(3)图3为单反照相机取景器示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)12．(3)[解析]作出光路图如图所示，图中三角形为等腰直角三角形，入射角α＝22.5°，则折射率n≥才能保证发生全反射．12．C.选修3－5(12分)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A．速度 B．动能C．动量D．总能量12．C.(1)C [解析]由物质波的波长λ＝可知，波长相等则动量相等，选项C正确；对于电子和中子而言，动量p＝mv相等，质量不同，则速度不同，选项A错误；由Ek＝知，动能不同，选项B、D错误．-9-\n12．(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图1所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图112．(2)近 6[解析]能量最低的状态为基态，离原子核最近，如果吸收一定频率的光子，电子就会跃迁到能量较高的激发态，能级数越高，离核越远．电子从n＝4的激发态向基态跃迁时，有6种不同的跃迁方式，对应6条不同的谱线．12．(3)如图2所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向.图212．(3)0.02m/s 离开空间站方向[解析]规定原速度方向为正方向，根据动量守恒 v0＝mAvA＋mBvB、可解得vB＝0.02m/s，所得结果仍为正值，说明B的运动方向与原速度方向相同，即也为离开空间站方向。四、计算题：本题共3小题，共计47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．33．[物理——选修3－3](15分)H3[2022·新课标全国卷Ⅱ](1)(5分)关于一定量的气体，下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)．A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零-9-\nD．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高33．(1)ABE [解析]气体分子间隙很大，气体体积是指气体的分子能够到达的空间的体积，A正确；根据分子动理论，温度越高，分子热运动越剧烈，相反，温度越低，分子热运动剧烈程度越弱，B正确；气体压强是微观止大量分子对容器壁频繁碰撞的结果，与宏观上物体的运动状态无关，C错误；改变内能的方式有两种——做功和热传递，气体吸收热量，若同时对外做功，则内能不一定增加，D错误；在等压膨胀过程中，气体的体积V增大，压强p不变，由＝C(常量)可知，温度T一定升高，E正确．33．[2022·新课标全国卷Ⅱ](2)(10分)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0cm的空气柱，中间有一段长l2＝25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0cm.已知大气压强为p0＝75.0cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．33．(2)[解析]以cmHg为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p1＝p0＋l2 ①设活塞下推后，下部空气柱的压强为p′1，由玻意耳定律得p1l1＝p′1l′1 ②设活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l′3＝l3＋l1－l′1－Δl ③设此时玻璃管上部空气柱的压强为p′3，则p′3＝p′1－l2 ④由玻意耳定律得p0l3＝p′3l′3 ⑤由①至⑤式及题给数据解得Δl＝15.0cm ⑥13．H2H3[2022·浙江卷]“物理3－3”模块(10分)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”“等容”或“等压”)；(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)；(3)从C到D的过程中，气体对外-9-\n________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D时的体积VD＝________．13．(1)等容(2)不变(3)做负功 放热(4)VA[解析](1)从图像可知，从A到B过程为等容过程．(2)从B到C过程，温度不变，理想气体的内能不变．(3)从C到D过程，体积减小，外界对气体做正功；温度降低，内能减小；根据热力学第一定律，气体放热．(4)从D到A过程是等压变化，有＝，所以VD＝.10．【选修3－3】H3[2022·重庆卷](1)(6分)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时( )A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功10．(1)B [解析]本题考查内能和热力学定律．由于房间未密闭，室内外空气的压强相等，A错误；对该室内空气缓慢加热，室内空气温度高于室外空气温度，由于在微观上温度是物体大量分子热运动平均动能的标志，所以室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；由于物体具有“热胀冷缩”的特性，当室内空气温度高于室外空气温度时，室内空气膨胀，对室外空气做正功，室内空气的密度比室外的小，CD错误．10．(2)(6分)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．10．(2)[解析]本题考查理想气体的状态方程．由于轮胎内气体是质量、温度均不变的理想气体，由玻意耳定律有：p0V0＝(p0＋Δp)(V0＋ΔV)，所以体积改变量：ΔV＝－.H4 实验：用油膜法估测分子的大小 H5 热学综合 -9-
