2025年高考物理復習考點解密追蹤與預測（新高考）專題12 熱學定律及能量守恒問題（分層練）（原卷版）

專題12熱學定律及能量守恒問題A·?？碱}不丟分命題點01分子力、分子力做功和分子勢能命題點02氣體狀態(tài)變化的圖象問題命題點03實驗：用油膜法估測分子大小命題點04熱力學定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運用B·拓展培優(yōu)拿高分C·挑戰(zhàn)真題爭滿分【命題點01分子力、分子力做功和分子勢能】【針對練習1】如圖所示，將甲分子固定于坐標原點O處，乙分子放置于r軸上距離O點很遠的r4處，r1、r2、r3為r軸上的三個特殊位置，甲、乙兩分子間的作用力F和分子勢能Ep隨兩分子間距離r的變化關系分別如圖中兩條曲線所示。設兩分子間距離很遠時，Ep＝0?，F(xiàn)把乙分子從r4處由靜止釋放，下列說法中正確的是（）A．實線為Ep?r圖線、虛線為B．當分子間距離r<r2時，甲、乙兩分子間只有斥力，且斥力隨C．乙分子從r4到r2做加速度先增大后減小的加速運動，從r2D．乙分子從r4到r2的過程中，分子勢能先增大后減小，在r【針對練習2】（多選）分子勢能與分子間距離的關系圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．分子間距為r1時，分子間作用力為零B．分子間距由r2逐漸增大時，分子力始終做負功C．分子間距在r1到r2之間時，分子間作用力表現(xiàn)為引力D．分子間距由r1增大到r2的過程中，分子間的引力和斥力都逐漸減小【針對練習3】（多選）分子力與分子間距離的關系圖像如圖所示，圖中r0

A．當分子間的距離r<rB．當分子間的距離10rC．分子間距離從r1減小到rD．分子間距離從無限遠減小到r0【命題點02氣體狀態(tài)變化的圖象問題】【針對練習4】如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體的壓強隨體積變化的p?1V圖像，其中A．過程①中氣體分子的平均動能不變B．過程②中單位時間內(nèi)氣體分子對容器壁的碰撞次數(shù)增多C．過程②中氣體分子的平均動能減小D．過程③中單位時間內(nèi)氣體分子對容器壁的碰撞次數(shù)增多【針對練習5】如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)b、c、d三個狀態(tài)又回到狀態(tài)a。已知線段bc、ad均與p軸平行，下列說法錯誤的是（

）A．a(chǎn)→b過程，單位體積分子數(shù)增大B．b→c過程，氣體分子的平均動能增大C．c→d過程，單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的平均作用力減小D．d→a過程，單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)不變【針對練習6】一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖過程，其中ab、cd分別為雙曲線的一部分。下列對a、b、c、d四點溫度大小比較正確的是（）

A．Ta>Tb B．Tb>【命題點03實驗：用油膜法估測分子大小】【針對練習7】（多選）在做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，配制好濃度為0.06%的油酸酒精溶液（單位體積溶液中含有純油酸的體積），1ml上述溶液用注射器剛好滴75滴；在撒有均勻痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下圖為油膜穩(wěn)定后的形狀，每個正方形小方格的邊長為10mm。下列有關該實驗說法正確的有（）A．油膜的面積為100cm2B．一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為8.0×10-6mlC．油酸分子的直徑約為7.4×10-9mD．為減小誤差應將注射器移到水面中央靠近水面處滴入溶液E．數(shù)油膜面積時不慎將幾個不足一格的按一格計算，不影響估算結果的數(shù)量級【針對練習8】（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學?？家荒＃┰诠罍y油酸分子大小的實驗中，具體操作如下：①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達到2500mL的刻度為止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)，直到達到1.0mL為止，恰好共滴了100滴；③在邊長約40cm的淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細爽身粉均勻地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一層油膜，膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出油膜輪廓；④待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油膜的形狀；⑤將畫有油酸膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上。（1）利用上述具體操作中的有關數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油酸體積為m3，求得的油酸分子直徑為m（此空保留一位有效數(shù)字）。（2）于老師在該實驗中最終得到的油酸分子的直徑和大多數(shù)同學的比較，數(shù)據(jù)偏大。出現(xiàn)這種結果的原因，可能是。A．計算油酸膜面積時，錯將所有不完整的方格作為完整的方格處理B．水面上爽身粉撒的較多，油酸膜沒有充分展開C．求每滴溶液體積時，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴【針對練習9】（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學校考一模）根據(jù)某同學所做“用油膜法估測分子的大小”實驗，已知2500mL的油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，回答下列問題。①每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S，則油酸分子直徑大小的表達式為d=②該同學做完實驗后，發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大，出現(xiàn)這種情況的原因可能是。（填選項前的序號）a.將滴入的油酸酒精溶液的體積作為油酸的體積進行計算b.油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化c.水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開【命題點04熱力學定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運用】【針對練習10】（2024·廣西貴港·統(tǒng)考模擬預測）如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體，沿p?V圖像中箭頭所示方向，從狀態(tài)a開始先后變化到狀態(tài)b、c，再回到狀態(tài)a。已知a狀態(tài)氣體溫度為27℃。則下列說法正確的是（）（絕度零度取?273℃）

A．氣體在c狀態(tài)時的溫度為600B．從狀態(tài)a→b→c的過程中，氣體對外界做功200C．氣體在a→b→c→a過程中放出熱量100D．氣體在b→c過程中單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁上的氣體分子個數(shù)增多【針對練習11】（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）2021年2月21日~4月2日，“深海一號”鉆井平臺搭載“蛟龍”號潛艇赴西北太平洋深淵區(qū)開展7000米級作業(yè)。若開始下潛時，“蛟龍”號潛艇內(nèi)氣體溫度為27°C、壓強為1.0×105Pa，當下潛到某一深度時，艇內(nèi)溫度降到A．17°C時，壓強約為0.63×105Pa C．下潛過程中，內(nèi)能增加 D．下潛過程中，吸收熱量【針對練習12】（多選）（2023·四川樂山·統(tǒng)考一模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)a，變化過程的p?V圖像如圖所示，關于理想氣體經(jīng)歷的三個過程，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩狀態(tài)下氣體溫度之比為1：1B．bc過程中，氣體一定從外界吸熱C．bc過程中，氣體體積變小，外界對氣體做功D．ca過程中，氣體壓強增大，溫度升高E．a(chǎn)b過程中，氣體分子的平均動能保持不變一、單選題1．分子a固定在x軸上的O點，另一分子b由無窮遠處只在分子力的作用下沿x軸負方向運動，其分子勢能隨兩分子距離的變化規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是（）

A．從無窮遠處到x=x2處，分子B．從無窮遠處到x=x2處，分子C．分子b在x=xD．分子b在x=x2．用油膜法估測油酸分子大小時，下列操作會導致測量值偏小的是（）A．灑痱子粉時，痱子粉在水面上鋪的太厚B．配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了C．計算油膜面積時，把不到半格的油膜也記為一格D．測量1ml溶液總滴數(shù)時，誤將61滴溶液計為60滴3．一定質(zhì)量的理想氣體從a狀態(tài)開始，經(jīng)過a→b、b→c、c→d、d→a四個過程后回到初狀態(tài)a，p-T圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)狀態(tài)下，單位時間內(nèi)撞擊單位面積容器壁的氣體分子數(shù)比b狀態(tài)下多B．d狀態(tài)下，單位時間內(nèi)撞擊單位面積容器壁的氣體分子數(shù)比b狀態(tài)下多C．b→c過程中氣體與外界交換的熱量小于氣體d→a過程與外界交換的熱量D．a(chǎn)→b過程中氣體吸收的熱量小于氣體c→d過程中向外界放出的熱量4．用電腦軟件模擬兩個相同分子在僅受分子力作用下的運動。將兩個質(zhì)量均為m的A、B分子從x軸上的?x0和x0處由靜止釋放，如圖所示。其中B分子的速度vA．A、B間距離為x1B．A、B間距離為2xC．A、B系統(tǒng)的分子勢能最小值為1D．釋放時A、B系統(tǒng)的分子勢能為m5．如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸固定于水平面，氣缸內(nèi)用活塞封閉一定量的理想氣體，活塞與一端固定的水平輕彈簧連接，氣體溫度為T1時彈簧處于原長。現(xiàn)使氣體溫度由T1緩慢升高到T2，用Ep表示彈簧彈性勢能，U、p、V分別表示缸內(nèi)氣體的內(nèi)能、壓強和體積，下列圖像可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

6．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A其中，A到B和C到D為等溫過程，B到C和D到A為絕熱過程。該循環(huán)過程中，下列說法正確的是（）A．A到B過程中，氣體對外界做功，吸熱B．B到C過程中，氣體分子的平均動能增加C．C到D過程中，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化D．該循環(huán)過程中，氣體放熱7．1934年我國物理學家葛正權定量驗證了麥克斯韋的氣體分子速率分布規(guī)律.如圖所示為氧氣分子在不同溫度下的分子速率分布規(guī)律圖像，圖中實線1、2對應的溫度分別為T1、TA．溫度T1大于溫度B．T1、TC．將T1、TD．將T1、T8．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B、C又回到狀態(tài)A。下列說法正確的是（）A．A→B過程中氣體分子的平均動能增加，單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加B．A→B過程中氣體吸收的熱量大于B→C過程中氣體放出的熱量C．C→A過程中單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)減少D．A→B過程中氣體對外做的功小于C→A過程中外界對氣體做的功二、多選題9．如圖，是以狀態(tài)α為起始點、在兩個恒溫熱源之間工作的卡諾逆循環(huán)過程（制冷機）的p?V圖像，虛線T1、TA．a(chǎn)→b過程氣體壓強減小完全是由于單位體積內(nèi)分子數(shù)減少導致的B．一個循環(huán)過程中，外界對氣體做的功大于氣體對外界做的功C．d→a過程向外界釋放的熱量等于b→c過程從低溫熱源吸收的熱量D．a(chǎn)→b過程氣體對外做的功等于c→d過程外界對氣體做的功10．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)ap0、V0A．b、c兩個狀態(tài)，氣體的溫度相同B．a(chǎn)→b過程中，每個氣體分子熱運動的速率都增大了一倍C．b→c過程中，氣體的溫度先降低再升高D．c→a過程中，外界對氣體做功pE．a(chǎn)→b→c→a循環(huán)過程中，氣體吸收的熱量比放出的熱量多1一、單選題1．（2021·重慶·高考真題）圖1和圖2中曲線I、II、III分別描述了某物理量隨分之間的距離變化的規(guī)律，

A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③2．（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低。與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體（

）A．分子的平均動能更小 B．單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更少C．所有分子的運動速率都更小 D．分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大3．（2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應的p-V圖像可能是（）

A．

B．

C．

D．

4．（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（

）

A．把柱塞快速地向下壓B．把柱塞緩慢地向上拉C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞5．（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中（

）

A．氣體分子的數(shù)密度增大B．氣體分子的平均動能增大C．單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D．單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小6．（2022·江蘇·高考真題）自主學習活動中，同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論，下列說法中正確的是（）A．體積增大時，氫氣分子的密集程度保持不變B．壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C．因為氫氣分子很小，所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D．溫度變化時，氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化7．（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質(zhì)量不變，爬高過程中，溫度減小，則氣體（）

A．對外做功 B．內(nèi)能減小 C．吸收熱量 D．壓強不變8．（2022·重慶·高考真題）2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學觀測世界紀錄。若在浮空艇某段上升過程中，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體（）（視為理想氣體）A．吸收熱量 B．壓強增大 C．內(nèi)能減小 D．對外做負功9．（2022·北京·高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿圖示路徑先后到達狀態(tài)b和c。下列說法正確的是（

）A．從a到b，氣體溫度保持不變 B．從a到b，氣體對外界做功C．從b到c，氣體內(nèi)能減小 D．從b到c，氣體從外界吸熱10．（2022·江蘇·高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個過程，其中a→b為等溫過程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（）A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b B．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC．a(chǎn)→c過程中氣體吸收熱量 D．a(chǎn)→c過程中外界對氣體做正功11．（2022·遼寧·高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學溫度T變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng)（

）A．對外界做正功 B．壓強保持不變 C．向外界放熱 D．內(nèi)能減少12．（2022·湖北·統(tǒng)考高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p—V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應該線段的中點。下列說法正確的是（

）A．a(chǎn)→b是等溫過程B．a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過程中外界對氣體做正功13．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時汽缸開口向上放置，活塞處于靜止狀態(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°過程中，缸內(nèi)氣體（

A．內(nèi)能增加，外界對氣體做正功B．內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加二、多選題14．（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?，F(xiàn)通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩(wěn)定后（）

A．h中的氣體內(nèi)能增加 B．f與g中的氣體溫度相等C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等15．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）對于一定量的理想氣體，經(jīng)過下列過程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是（）A．等溫增壓后再等溫膨脹B．等壓膨脹后再等溫壓縮C．等容減壓后再等壓膨脹D．等容增壓后再等壓壓縮E．等容增壓后再等溫膨脹16．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是（

）A．氣體的體積不變，溫度升高B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度升高D．氣體的體積增大，溫度不變E．氣體的體積增大，溫度降低17．（2022·天津·高考真題）采用渦輪增壓技術可提高汽車發(fā)動機效率。將渦輪增壓簡化為以下兩個過程，一定質(zhì)量的理想氣體首先經(jīng)過絕熱過程被壓縮，然后經(jīng)過等壓過程回到初始溫度，則（

）A．絕熱過程中，氣體分子平均動能增加 B．絕熱過程中，外界對氣體做負功C．等壓過程中，外界對氣體做正功 D．等壓過程中，氣體內(nèi)能不變18．（2022·湖南·統(tǒng)考高考真題）利用“渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是（）A．A端為冷端，B端為熱端B．A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D．該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律E．該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律19．（2022·全國·統(tǒng)考高考真題）一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p?T圖上從a到b的線段所示。在此過程中（）A．氣體一直對外做功B．氣體的內(nèi)能一直增加C．氣體一直從外界吸熱D．氣體吸收的熱量等于其對外做的功E．氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量20．（2022·全國·統(tǒng)考高考真