考題一　熱學(xué)的基本知識(shí)

1.分子動(dòng)理論知識(shí)結(jié)構(gòu)

2.兩種微觀模型
(1)球體模型(適用于固體、液體)：一個(gè)分子的體積V0＝43π(d2)3＝16πd3，d為分子的直徑.
(2)立方體模型(適用于氣體)：一個(gè)分子占據(jù)的平均空間V0＝d3，d為分子間的距離.
3.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，計(jì)算時(shí)要注意抓住與其相關(guān)的三個(gè)量：摩爾質(zhì)量、摩爾體積和物質(zhì)的量.
4.固體和液體
(1)晶體和非晶體

比較晶體非晶體
單晶體多晶體
形狀規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則
熔點(diǎn)固定固定不固定
特性各向異性各向同性各向同性

(2)液晶的性質(zhì)
液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動(dòng)，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點(diǎn)，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.
(3)液體的表面張力
使液體表面有收縮到球形的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切.
(4)飽和汽壓的特點(diǎn)
液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān).
(5)相對(duì)濕度
某溫度時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓的百分比.即：B＝pps×100%.

例1　下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，總有一天能實(shí)現(xiàn)熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
B.氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)
C.不具有規(guī)則幾何形狀的物體一定不是晶體
D.空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢
E.溫度一定時(shí)，懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯
解析　根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故A錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度有關(guān)，故B正確；多晶體也沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，故C錯(cuò)誤；相對(duì)濕度為空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與相同溫度下水的飽和汽壓的百分比；在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢，故D正確；溫度一定時(shí)，懸浮在液體中的固體顆粒越小，同一時(shí)刻撞擊顆粒的液體分子數(shù)越少，沖力越不平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，故E正確.故選B、D、E.
答案　BDE
變式訓(xùn)練
1.下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變時(shí)，分子每秒與器壁平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減小
B.晶體熔化時(shí)吸收熱量，分子平均動(dòng)能一定增大
C.空調(diào)既能制熱又能制冷，說(shuō)明熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
D.外界對(duì)氣體做功時(shí)，其內(nèi)能一定會(huì)增大
E.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成
答案　ACE
解析　氣體的壓強(qiáng)是由大量分子對(duì)器壁的碰撞而產(chǎn)生的，它包含兩方面的原因：分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)和每一次的平均撞擊力.氣體的溫度降低時(shí)，分子的平均動(dòng)能減小，故在體積不變時(shí)，分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減小，故A正確；晶體有固定的熔點(diǎn)，故晶體熔化時(shí)溫度不變，故分子平均動(dòng)能一定不變，故B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知熱量只能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但也可以通過(guò)熱機(jī)做功實(shí)現(xiàn)從低溫物體傳到高溫物體，空調(diào)的工作過(guò)程表明熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，當(dāng)外界對(duì)氣體做功的同時(shí)對(duì)外放熱，其內(nèi)能可能增大、減小或不變，故D錯(cuò)誤；生產(chǎn)半導(dǎo)體器件摻入其他元素，可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成，故E正確.故選A、C、E.
2.根據(jù)分子動(dòng)理論、溫度和內(nèi)能的基本觀點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng)，它說(shuō)明分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
B.溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動(dòng)能一定大
C.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，用來(lái)表征所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫做溫度
D.當(dāng)分子間距等于r0時(shí)，分子間的引力和斥力都為零
E.兩個(gè)分子間的距離為r0時(shí)，分子勢(shì)能最小
答案　BCE
解析　布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，它說(shuō)明液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；溫度高的物體的內(nèi)能不一定大，還與體積、分子數(shù)有關(guān)，但分子的平均動(dòng)能一定大，故B正確；熱平衡表示沒(méi)有熱量交換，而沒(méi)有熱量交換表示兩者的溫度是一樣的，故C正確；當(dāng)分子間距等于r0時(shí)，分子間的引力和斥力相等，合力為零，故D錯(cuò)誤；當(dāng)兩個(gè)分子間的距離為r0時(shí)，分子力為零，由此位置距離減小，分子力表現(xiàn)為斥力，做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；若距離增大，則分子力表現(xiàn)為引力，也做負(fù)功，分子勢(shì)能也增大，故平衡位置分子勢(shì)能最小，故E正確.故選B、C、E.
3.下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.晶體一定具有各向異性，非晶體一定具有各向同性
B.內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同
C.液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性
D.隨著分子間距離的增大，分子間作用力減小，分子勢(shì)能也減小
E.當(dāng)附著層中液體分子比液體內(nèi)部稀疏時(shí)，液體與固體之間就表現(xiàn)為不浸潤(rùn)現(xiàn)象
答案　BCE
解析　只有單晶體具有各向異性，而多晶體是各向同性的，故A錯(cuò)誤；內(nèi)能與物體的溫度、體積、分子數(shù)等因素有關(guān)，內(nèi)能不同，溫度可能相同，則分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同，故B正確；液晶即液態(tài)晶體，既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，故C正確；隨著分子間距離的增大，分子勢(shì)能不一定減小，當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故D錯(cuò)誤；當(dāng)附著層中液體分子比液體內(nèi)部稀疏時(shí)，附著層內(nèi)的分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，液體與固體之間就表現(xiàn)為不浸潤(rùn)現(xiàn)象，故E正確.故選B、C、E.
4.下列關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是(　　)
A.一定質(zhì)量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和
B.一定量100 °C的水變成100 °C的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能增加
C.氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開(kāi)，這主要是因?yàn)闅怏w分子之間存在勢(shì)能的緣故
D.如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，因此壓強(qiáng)必然增大
E.飽和汽壓隨溫度的升高而增大，與體積無(wú)關(guān)
答案　ABE
解析　內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能；故一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和，故A正確；一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，溫度不變，所以水的分子動(dòng)能不變，在此過(guò)程中吸收的熱量增大了分子勢(shì)能，所以其分子之間的勢(shì)能增加，故B正確；氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開(kāi)，是因?yàn)榉肿娱g距較大，相互的作用力很微弱，而且分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以氣體分子可以自由擴(kuò)散，故C錯(cuò)誤；如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，但是若體積同時(shí)增大，則單位時(shí)間碰撞到單位面積上的分子數(shù)可能減少，壓強(qiáng)不一定增大，故D錯(cuò)誤；飽和汽壓與溫度有關(guān)，隨溫度的升高而增大，與體積無(wú)關(guān)，故E正確.故選A、B、E.
考題二　氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

1.熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律知識(shí)結(jié)構(gòu)


2.應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)：
(1)正確選擇研究對(duì)象：對(duì)于變質(zhì)量問(wèn)題要保證研究質(zhì)量不變的部分；對(duì)于多部分氣體問(wèn)題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間一般通過(guò)壓強(qiáng)找聯(lián)系.
(2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來(lái)會(huì)比較準(zhǔn)確、快速的找到規(guī)律.
(3)認(rèn)清變化過(guò)程：準(zhǔn)確分析變化過(guò)程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律.

例2　如圖1所示，用一個(gè)絕熱活塞將絕熱容器平均分成A、B兩部分，用控制閥K固定活塞，開(kāi)始時(shí)A、B兩部分氣體的溫度都是20 ℃，壓強(qiáng)都是1.0×105 Pa，保持A體積不變，給電熱絲通電，使氣體A的溫度升高到60 ℃，求：

圖1
(1)氣體A的壓強(qiáng)是多少？
(2)保持氣體A的溫度不變，拔出控制閥K，活塞將向右移動(dòng)壓縮氣體B，平衡后氣體B的體積被壓縮0.05倍，氣體B的溫度是多少？
解析　(1)對(duì)A部分氣體，在加熱的過(guò)程中發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律可得：
p0T0＝p1T1
解得：p1＝p0T1T0＝1.0×105×273＋60273＋20 Pa
≈1.14×105 Pa
(2)拔出控制閥K，活塞將向右移動(dòng)壓縮氣體B.平衡后，氣體A發(fā)生等溫變化
根據(jù)玻意耳定律有：p1V＝p2(V＋0.05V)
氣體B的壓縮過(guò)程，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：
p0VT0＝p2′V－0.05VT2
根據(jù)活塞受力平衡有：p2＝p2′
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：
T2≈302.2 K，即t2＝T2－273＝29.2 °C
答案　(1)1.14×105 Pa　(2)29.2 °C
變式訓(xùn)練
5.一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖2所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pA＝p0，溫度TA＝T0，線段AB與V軸平行，BC的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn).求：

圖2
(1)氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB；
(2)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，對(duì)外界做的功為10 J，該過(guò)程中氣體吸收的熱量為多少；
(3)氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC和溫度TC.
答案　(1)12p0　(2)10 J　(3)12p0　12T0
解析　(1)A→B：等溫變化p0V0＝pB×2V0，
解得pB＝12p0
(2)A→B：ΔU＝0
ΔU＝Q＋W
Q＝－W＝10 J
(3)B→C：等壓變化，pC＝pB＝12p0
VBVC＝TBTC
TC＝12T0
6.如圖3所示，兩端封閉的U型細(xì)玻璃管豎直放置，管內(nèi)水銀封閉了兩段空氣柱，初始時(shí)空氣柱長(zhǎng)度分別為l1 ＝ 10 cm、l2 ＝16 cm，兩管液面高度差為h＝6 cm，氣體溫度均為27 ℃，右管氣體壓強(qiáng)為p2＝76 cmHg，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T(mén)＝t＋273 K，空氣可視為理想氣體.求：(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字)

圖3
(1)若保持兩管氣體溫度不變，將裝置以底邊AB為軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°，求右管內(nèi)空氣柱的最終長(zhǎng)度；
(2)若保持右管氣體溫度不變，緩慢升高左管氣體溫度，求兩邊氣體體積相同時(shí)，右管內(nèi)氣體的壓強(qiáng).
答案　(1)16.5 cm　(2)93.5 cmHg
解析　(1)設(shè)左側(cè)液面上升x，由玻意耳定律得：
左側(cè)氣體：p1V1＝p1′V1′，70×10S＝p1′×(10－x)S
右側(cè)氣體：p2V2＝p2′V2′，76×16S＝p2′×(16＋x)S
p1′＝p2′，由以上兩式聯(lián)立求解得：x≈0.5 cm
右管內(nèi)空氣柱最終長(zhǎng)度l2′＝16.5 cm
(2)右側(cè)氣體發(fā)生的是等溫變化，由玻意耳定律得：
p2V2＝p3V3,76×16S＝p3×13S
解得：p3≈93.5 cmHg
7.如圖4所示，豎直放置的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，缸內(nèi)氣體高度為2h.現(xiàn)在活塞上緩慢添加砂粒，直至缸內(nèi)氣體的高度變?yōu)閔.然后再對(duì)汽缸緩慢加熱，讓活塞恰好回到原來(lái)位置.已知大氣壓強(qiáng)為p0，大氣溫度為T(mén)0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸壁間摩擦.求：

圖4
(1)所添加砂粒的總質(zhì)量；
(2)活塞返回至原來(lái)位置時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度.
答案　(1)m＋p0Sg　(2)2T0
解析　(1)設(shè)添加砂粒的總質(zhì)量為m0，最初氣體壓強(qiáng)為p1＝p0＋mgS
添加砂粒后氣體壓強(qiáng)為p2＝p0＋m＋m0gS
該過(guò)程為等溫變化，有p1S•2h＝p2S•h
解得m0＝m＋p0Sg
(2)設(shè)活塞回到原來(lái)位置時(shí)氣體溫度為T(mén)1，該過(guò)程為等壓變化，有
V1T0＝V2T1
解得T1＝2T0
8.如圖5所示，一豎直放置的、長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)管下端封閉，上端與大氣(視為理想氣體)相通，初始時(shí)管內(nèi)氣體溫度為T(mén)1.現(xiàn)用一段水銀柱從管口開(kāi)始注入管內(nèi)將氣柱封閉，該過(guò)程中氣體溫度保持不變且沒(méi)有氣體漏出，平衡后管內(nèi)上下兩部分氣柱長(zhǎng)度比為1∶3.若將管內(nèi)下部氣體溫度降至T2，在保持溫度不變的條件下將管倒置，平衡后水銀柱下端與管下端剛好平齊(沒(méi)有水銀漏出).已知T1＝52T2，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.求水銀柱的長(zhǎng)度h和水銀的密度ρ.

圖5
答案　215L　105p026gL
解析　設(shè)管內(nèi)截面面積為S，初始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0，體積為V0＝LS
注入水銀后下部氣體壓強(qiáng)為p1＝p0＋ρgh
體積為V1＝34(L－h(huán))S
由玻意耳定律有：
p0LS＝(p0＋ρgh)×34(L－h(huán))S
將管倒置后，管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2＝p0－ρgh
體積為V2＝(L－h(huán))S
由理想氣體狀態(tài)方程有：
p0LST1＝p0－ρghL－h(huán)ST2
解得：h＝215L，
ρ＝105p026gL
考題三　熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合

1.應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路
(1)選擇對(duì)象——即某一定質(zhì)量的理想氣體；
(2)找出參量——?dú)怏w在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；
(3)認(rèn)識(shí)過(guò)程——認(rèn)清變化過(guò)程是正確選用物理規(guī)律的前提；
(4)列出方程——選用某一實(shí)驗(yàn)定律或氣態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性.
2.牢記以下幾個(gè)結(jié)論
(1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體；
(2)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和分子密集程度有關(guān)；
(3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)；
(4)溫度變化時(shí)，意味著物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能隨之變化，并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都隨之發(fā)生同樣的變化.
3.對(duì)熱力學(xué)第一定律的考查有定性判斷和定量計(jì)算兩種方式
(1)定性判斷.利用題中的條件和符號(hào)法則對(duì)W、Q、ΔU中的其中兩個(gè)量做出準(zhǔn)確的符號(hào)判斷，然后利用ΔU＝W＋Q對(duì)第三個(gè)量做出判斷.
(2)定量計(jì)算.一般計(jì)算等壓變化過(guò)程的功，即W＝p•ΔV，然后結(jié)合其他條件，利用ΔU＝W＋Q進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.
(3)注意符號(hào)正負(fù)的規(guī)定.若研究對(duì)象為氣體，對(duì)氣體做功的正負(fù)由氣體體積的變化決定.氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，W<0；氣體的體積減小，外界對(duì)氣體做功，W>0.

例3　(1)關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體
B.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
C.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律
D.可以從單一熱源吸收熱量并使之完全變成功
E.功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是可逆過(guò)程
(2)如圖6所示，一個(gè)絕熱的汽缸豎直放置，內(nèi)有一個(gè)絕熱且光滑的活塞，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，隔板將汽缸分成兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B.活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與隔板相距h.現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)A氣體吸收熱量Q時(shí)，活塞上升了h，此時(shí)氣體的溫度為T(mén)1.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.

圖6
①加熱過(guò)程中，若A氣體內(nèi)能增加了ΔE1，求B氣體內(nèi)能增加量ΔE2；
②現(xiàn)停止對(duì)氣體加熱，同時(shí)在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)活塞恰好回到原來(lái)的位置時(shí)A氣體的溫度為T(mén)2.求此時(shí)添加砂粒的總質(zhì)量Δm.
[思維規(guī)范流程]　(1)熱力學(xué)第二定律表明熱傳遞具有方向性，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，故A正確；熱量可以在一定的條件下從低溫物體傳向高溫物體，故B錯(cuò)誤；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ�不產(chǎn)生其他影響.可知在外界的作用下，從單一熱庫(kù)吸收熱量，可以使之完全變成功，故D正確；功轉(zhuǎn)化為熱的過(guò)程可以自發(fā)地進(jìn)行，而熱轉(zhuǎn)化為功的過(guò)程要在一定的條件下才能進(jìn)行，即功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程，故E錯(cuò)誤.
(2)①B氣體對(duì)外做功
W＝pSh＝(p0S＋mg)h(1分)
由熱力學(xué)第一定律得ΔE1＋ΔE2＝Q－W(1分)
解得ΔE2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔE1(2分)
②B氣體的初狀態(tài)p1＝p0＋mgS
V1＝2hS　T1 (2分)
B氣體的末狀態(tài)p2＝p0＋m＋ΔmgS
V2＝hS　T2(2分)
由氣態(tài)方程p1V1T1＝p2V2T2(1分)
解得Δm＝(2T2T1－1)(Sp0g＋m)(1分)
變式訓(xùn)練
9.(1)關(guān)于分子力，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.碎玻璃不能拼合在一起，說(shuō)明分子間斥力起作用
B.將兩塊鉛壓緊以后能連成一塊，說(shuō)明分子間存在引力
C.水和酒精混合后的體積小于原來(lái)體積之和，說(shuō)明分子間存在引力
D.固體很難被拉伸，也很難被壓縮，說(shuō)明分子間既有引力又有斥力
E.分子間的引力和斥力同時(shí)存在，都隨分子間距離的增大而減小
(2)如圖7，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的絕熱汽缸內(nèi)，活塞質(zhì)量為30 kg、橫截面積S＝100 cm2，活塞與汽缸間連著自然長(zhǎng)度L＝50 cm、勁度系數(shù)k＝500 N/m的輕彈簧，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦自由移動(dòng).初始時(shí)刻，汽缸內(nèi)氣體溫度t＝27 ℃，活塞距汽缸底部40 cm.現(xiàn)對(duì)汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使活塞上升30 cm.已知外界大氣壓p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2.求：汽缸內(nèi)氣體達(dá)到的溫度.

圖7
答案　(1)BDE　(2)T2＝588 K或t2＝315 ℃
解析　(1)分子間作用力發(fā)生作用的距離很小，碎片間的距離遠(yuǎn)大于分子力作用距離，因此打碎的玻璃不易拼合在一起，這不能說(shuō)明是分子斥力的作用，故A錯(cuò)誤；將兩塊鉛壓緊以后能連成一塊，說(shuō)明分子間存在引力，故B正確；擴(kuò)散現(xiàn)象證明了分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不能證明分子間存在引力，故C錯(cuò)誤；固體很難拉伸，也很難被壓縮，說(shuō)明分子間既有引力又有斥力，故D正確；分子間的引力和斥力總是同時(shí)存在，都隨分子間距離的增大而減小，故E正確.
(2)開(kāi)始時(shí)，彈簧壓縮的長(zhǎng)度為：Δl1＝0.1 m
p1＝p0＋mg－kΔl1S
V1＝0.01×0.4 m3＝4×10－3 m3
T1＝300 K
對(duì)汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱后，彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為
Δl2＝0.2 m
p2＝p0＋mg＋kΔl2S
V1＝0.01×0.7 m3＝7×10－3 m3
T2＝？
理想氣體狀態(tài)方程：p1V1T1＝p2V2T2
聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)，解得：
T2＝588 K或t2＝315 ℃
10.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量
B.物體溫度升高，物體內(nèi)所有分子運(yùn)動(dòng)的速率均增加
C.熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體
D.當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子之間的引力和斥力均同時(shí)減小，而分子勢(shì)能一定增大
E.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成
(2)已知豎直玻璃管總長(zhǎng)為h，第一次向管內(nèi)緩慢地添加一定量的水銀，水銀添加完成時(shí)，氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?4h，第二次再取與第一次相同質(zhì)量的水銀緩慢地添加在管內(nèi)， 整個(gè)過(guò)程水銀未溢出玻璃管，外界大氣壓強(qiáng)保持不變.
①求第二次水銀添加完時(shí)氣柱的長(zhǎng)度.
②若第二次水銀添加完后，把玻璃管在豎直面內(nèi)以底部為軸緩慢地沿順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)60°，求此時(shí)氣柱長(zhǎng)度.(水銀未溢出玻璃管)
答案　(1)ACE　(2)①0.6h�、�0.75h
解析　(1)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量，故A正確；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度升高，物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能均增加，故B錯(cuò)誤；熱傳遞具有方向性，故熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，故C正確；當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子之間的引力和斥力均同時(shí)減小，但斥力減小的更快，分子力的合力可能表現(xiàn)為引力，也可能表現(xiàn)為斥力；若是引力，分子勢(shì)能增加；若是斥力，分子勢(shì)能減��；故D錯(cuò)誤；溫度越高，擴(kuò)散越快；故生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，若需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成，故E正確.故選A、C、E.
(2)①設(shè)開(kāi)始時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)為p0，每次添加的水銀產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p，玻璃管的橫截面積為S，氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：p0hS＝(p0＋p)×34h×S
設(shè)第二次水銀添加完時(shí)空氣柱長(zhǎng)度為h′，由玻意耳定律得：p0hS＝(p0＋2p)h′S
聯(lián)立解得：h′＝0.6h；
②把玻璃管在豎直面內(nèi)緩慢的沿順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)60°時(shí)氣體壓強(qiáng)：p′＝p0＋2psin 30°，
氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：p0hS＝(p0＋2psin 30°)h″S，
聯(lián)立解得：h″＝0.75h.
11.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時(shí)其分子平均動(dòng)能相同
B.一定質(zhì)量的氣體，在體積膨脹的過(guò)程中，內(nèi)能一定減小
C.布朗運(yùn)動(dòng)表明，懸浮微粒周?chē)�的液體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
D.知道阿伏加德羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和密度就可以估算出氣體分子的大小
E.兩個(gè)分子的間距從極近逐漸增大到10r0的過(guò)程中，它們的分子勢(shì)能先減小后增大
(2)如圖8所示，左右兩個(gè)容器的側(cè)壁都是絕熱的、底部都是導(dǎo)熱的、橫截面積均為S.左容器足夠高，上端敞開(kāi)，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉.兩個(gè)容器的下端由容積可忽略的細(xì)管連通.容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)�，B上方封有氫氣.大氣的壓強(qiáng)為p0，外部氣溫為T(mén)0＝273 K保持不變，兩個(gè)活塞因自身重力對(duì)下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0.系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣體柱的高度如圖所示.現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴�槽中，再次平衡時(shí)A上升了一定的高度.用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h.氮?dú)夂蜌錃饩�可視為理想氣體.求：

圖8
①第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；
②水的溫度.
答案　(1)ACE　(2)①2.7hS�、�368.55 K
解析　(1)溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，兩種氣體溫度相同，它們分子的平均動(dòng)能一定相同，故A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的氣體在體積膨脹的過(guò)程中，即對(duì)外做功的同時(shí)，若吸收熱量，物體的內(nèi)能可能增大、減小或不變，故B錯(cuò)誤；由于液體分子對(duì)懸浮微粒無(wú)規(guī)則撞擊，造成小微粒受到的沖力不平衡而引起小微粒的運(yùn)動(dòng)，故C正確；已知?dú)怏w的密度，可以求出單位體積氣體的質(zhì)量，知道氣體摩爾質(zhì)量可以求出單位體積氣體的物質(zhì)的量，知道阿伏加德羅常數(shù)可以求出單位體積分子的個(gè)數(shù)，可以求出分子體積，求出分子間的平均距離，但無(wú)法求出其大小，故D錯(cuò)誤；兩個(gè)分子的間距從極近逐漸增大到10 r0的過(guò)程中，它們的分子勢(shì)能先減小后增大，故E正確.故選A、C、E.
(2)①考慮氫氣的等溫過(guò)程，該過(guò)程的初態(tài)壓強(qiáng)為p0，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS，設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律：p(0.8hS)＝p0hS
解得：p＝ 1.25p0
活塞A從最高點(diǎn)被第一次推回平衡位置的過(guò)程是等溫過(guò)程，該過(guò)程的初態(tài)壓強(qiáng)為1.1p0，體積為V，末態(tài)壓強(qiáng)為p′，末態(tài)體積V′，
則：p′＝p＋0.1p0＝1.35p0，V′＝2.2hS
由玻意耳定律：1.1p0V＝p′V′
得：V＝2.7hS
②活塞A從最初位置升到最高位置過(guò)程為等壓過(guò)程，該過(guò)程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0＝273 K，末態(tài)體積為2.7hS，
設(shè)末態(tài)溫度為T(mén)，由蓋—呂薩克定律：2hST0＝2.7hST
解得：T＝368.55 K
12.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁沒(méi)有壓強(qiáng)
B.液體表面存在著張力是因?yàn)橐后w表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離
C.溫度相同的氫氣和氧氣，氫氣分子和氧氣分子的平均速率相同
D.密閉在汽缸里的一定質(zhì)量理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí)，單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少
E.影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的比值
(2)如圖9所示為一豎直放置、上粗下細(xì)且上端開(kāi)口的薄壁玻璃管，上部和下部的橫截面積之比為2∶1，上管足夠長(zhǎng)，下管長(zhǎng)度l＝34 cm.在管內(nèi)用長(zhǎng)度h＝4 cm的水銀封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣柱長(zhǎng)度l1＝20 cm.大氣壓強(qiáng)p0＝76 cmHg，氣體初始溫度為T(mén)1＝300 K.

圖9
①若緩慢升高氣體溫度，使水銀上端面到達(dá)粗管和細(xì)管交界處，求此時(shí)的溫度T2；
②繼續(xù)緩慢升高溫度至水銀恰好全部進(jìn)入粗管，求此時(shí)的溫度T3.
答案　(1)BDE　(2)①450 K�、�497.25 K
解析　(1)壓強(qiáng)是由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)撞擊器壁產(chǎn)生的，故在失重狀態(tài)下容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁也有壓強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，則液體表面分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引，所以存在表面張力，故B正確；溫度相同的所有物體，其分子平均動(dòng)能都相同，但由于分子質(zhì)量不同，故平均速率不相同，故C錯(cuò)誤；密閉在汽缸里的一定質(zhì)量理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí)，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程pVT＝C知，等壓膨脹時(shí)氣體的溫度一定升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，則每一次對(duì)器壁的平均撞擊力增大，而氣體的壓強(qiáng)不變，所以單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少，故D正確；影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的比值，故E正確.故選B、D、E.
(2) ①氣體做等壓變化，l2＝l－h(huán)＝30 cm
由蓋—呂薩克定律：V1T1＝V2T2
解得：T2＝l2l1T1＝450 K
②p1＝80 cmHg，p3＝78 cmHg，l3＝34 cmHg
由理想氣體狀態(tài)方程：p1V1T1＝p3V3T3
解得：T3＝p3l3p1l1T1＝497.25 K
專題規(guī)范練
1.(1)如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C為等壓過(guò)程，D→A為等容過(guò)程，則在該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________.

圖1
A.A→B過(guò)程中，氣體放出熱量
B.B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大
C.C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多
D.D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化
E.若氣體在B→C過(guò)程中內(nèi)能變化量的數(shù)值為2 kJ，與外界交換的熱量為7 kJ，則在此過(guò)程中氣體對(duì)外做的功為5 kJ
(2)如圖2所示，一汽缸固定在水平地面上，通過(guò)活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與缸壁的摩擦可忽略不計(jì)，活塞的截面積S＝100 cm2.活塞與水平平臺(tái)上的物塊A用水平輕桿連接，在平臺(tái)上有另一物塊B，A、B的質(zhì)量均為m＝62.5 kg，物塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8.兩物塊間距為d＝10 cm.開(kāi)始時(shí)活塞距缸底L1＝10 cm，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1等于外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105 Pa，溫度t1＝27 ℃.現(xiàn)對(duì)汽缸內(nèi)的氣體緩慢加熱，(g＝10 m/s2)求：

圖2
①物塊A開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，汽缸內(nèi)的溫度；
②物塊B開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，汽缸內(nèi)的溫度.
答案　(1)ABE　(2)①450 K�、�1 200 K
解析　(1)A→B為等溫過(guò)程，壓強(qiáng)變大，體積變小，故外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，溫度不變，則內(nèi)能不變，故氣體一定放出熱量，故A正確；B→C為等壓過(guò)程，體積增大，由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C可知，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故氣體分子的平均動(dòng)能增大，故B正確；C→D為等溫過(guò)程，壓強(qiáng)變小，體積增大，因?yàn)闇囟炔蛔�，故氣體分子的平均動(dòng)能不變，壓強(qiáng)變小說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少，故C錯(cuò)誤；D→A為等容過(guò)程，體積不變，壓強(qiáng)變小，由pVT＝C可知，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，故氣體分子的速率分布曲線會(huì)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤；B→C為等壓過(guò)程，體積增大，氣體對(duì)外做功，該過(guò)程中氣體的溫度升高，則氣體的內(nèi)能增加2 kJ，氣體從外界吸收的熱量為7 kJ，氣體對(duì)外界做功為5 kJ，故E正確.故選A、B、E.
(2)①物塊A開(kāi)始移動(dòng)前氣體做等容變化，則有
p2＝p0＋μmgS＝1.5×105 Pa
由查理定律有p1T1＝p2T2，解得T2＝p2p1T1＝450 K
②物塊A開(kāi)始移動(dòng)后，氣體做等壓變化，到A與B剛接觸時(shí)
p3＝p2＝1.5×105 Pa；V3＝(L1＋d)S
由蓋—呂薩克定律有V2T2＝V3T3，解得T3＝V3V2T2＝900 K
之后氣體又做等容變化，設(shè)物塊A和B一起開(kāi)始移動(dòng)時(shí)氣體的溫度為T(mén)4
p4＝p0＋2μmgS＝2.0×105 Pa；V4＝V3
由查理定律有p3T3＝p4T4，解得：T4＝p4p3T3＝1 200 K
2.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.液體的表面層內(nèi)分子分布比較稀疏，分子間只存在引力
B.氣體分子的平均動(dòng)能越大，其壓強(qiáng)就越大
C.在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增加
D.空氣的相對(duì)濕度越大，人們感覺(jué)越潮濕
E.壓強(qiáng)與氣體分子的密集程度及分子的平均動(dòng)能有關(guān)
(2)如圖3所示，兩端開(kāi)口、粗細(xì)均勻的U型管豎直放置，其中儲(chǔ)有水銀，水銀柱的高度如圖所示.將左管上端封閉，在右管的上端用一不計(jì)厚度的活塞封閉右端.現(xiàn)將活塞緩慢下推，當(dāng)兩管水銀面高度差為20 cm時(shí)停止推動(dòng)活塞，已知在推動(dòng)活塞的過(guò)程中不漏氣，大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度不變.求活塞在右管內(nèi)下移的距離.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

圖3
答案　(1)CDE　(2)27 cm
解析　(1)分子間同時(shí)存在引力和斥力，液體表面是分子間作用力的合力為引力；故A錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)與溫度和體積兩個(gè)因素有關(guān)，微觀上取決于氣體分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)密度，故B錯(cuò)誤；理想氣體絕熱壓縮的過(guò)程中沒(méi)有熱交換，即Q＝0，壓縮氣體的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功，W＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q，知內(nèi)能增大，故C正確；人們對(duì)濕度的感覺(jué)與相對(duì)濕度有關(guān)，空氣的相對(duì)濕度越大，人們感覺(jué)越潮濕，故D正確；根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義可知，壓強(qiáng)與氣體分子的密集程度及分子的平均動(dòng)能有關(guān)，故E正確.故選C、D、E.
(2)由題意，將活塞緩慢向下推，兩管水銀面高度差為20 cm，左管水銀面上升10 cm，右管水銀面下降10 cm，設(shè)活塞下移x cm，U型管的截面積為S，對(duì)左端氣體有：
L左′＝40 cm
根據(jù)玻意耳定律得：p左L左S＝p左′L左′S
對(duì)右端氣體有： L右′＝(60－x) cm
p右′＝(p左′＋20) cmHg
根據(jù)玻意耳定律得：p右L右S＝p右′L右′S
解得：p左′＝95 cmHg
p右′＝115 cmHg
得：x≈27 cm.
3.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)就不會(huì)有液體分子從液面飛出
B.質(zhì)量相等的80 ℃的液態(tài)萘和80 ℃的固態(tài)萘相比，具有不同的分子勢(shì)能
C.單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性
D.液體表面層分子的勢(shì)能比液體內(nèi)部分子的勢(shì)能大
E.理想氣體等溫膨脹時(shí)從單一熱源吸收的熱量可以全部用來(lái)對(duì)外做功，這一過(guò)程違背了熱力學(xué)第二定律
(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其p－V圖象如圖4所示.已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃，求：

圖4
①該氣體在狀態(tài)B和C時(shí)的溫度分別為多少K?
②該氣體從狀態(tài)A經(jīng)B再到C的全過(guò)程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？
答案　(1)BCD　(2)①600 K　300 K�、诜艧帷�1 000 J
解析　(1)液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)，液體分子從液面飛出，同時(shí)有蒸汽分子進(jìn)入液體中；從宏觀上看，液體不再蒸發(fā)，故A錯(cuò)誤；液態(tài)萘凝固成80 ℃的固態(tài)萘的過(guò)程中放出熱量，溫度不變，則分子的平均動(dòng)能不變，萘放出熱量的過(guò)程中內(nèi)能減小，而分子平均動(dòng)能不變，所以一定是分子勢(shì)能減小，故B正確；根據(jù)多晶體與單晶體的特點(diǎn)可知，單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，故C正確；液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子之間的距離大，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，分子之間的距離有縮小的趨勢(shì)，可知液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢(shì)能，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，理想氣體等溫膨脹時(shí)從單一熱源吸收的熱量可以全部用來(lái)對(duì)外做功，但會(huì)引起其他的變化，這一過(guò)程不違背熱力學(xué)第二定律，故E錯(cuò)誤.故選B、C、D.
(2)①對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體由圖象可知，A→B為等容變化，
由查理定律得pATA＝pBTB
即代入數(shù)據(jù)得TB＝600 K
A→C由理想氣體狀態(tài)方程得pAVATA＝pCVCTC
代入數(shù)據(jù)得TC＝300 K
②從A到C氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由p－V圖線與橫軸所圍成的面積可得
W＝pB＋pCVB－VC2＝1 000 J
由于TA＝TC，所以該氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)C內(nèi)能相等，ΔU＝0
由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q
可得Q＝－1 000 J，即氣體向外界放出熱量，傳遞的熱量為1 000 J
4.(1)下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.在較暗的房間里，看到透過(guò)窗戶的“陽(yáng)光柱”里粉塵的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)
B.氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律
C.隨著分子間距離增大，分子間作用力減小，分子勢(shì)能也減小
D.一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí)，其內(nèi)能不變
E.一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行
(2)如圖5a所示，左端封閉、內(nèi)徑相同的U形細(xì)玻璃管豎直放置，左管中封閉有長(zhǎng)為L(zhǎng)＝20 cm的空氣柱，兩管水銀面相平，水銀柱足夠長(zhǎng).已知大氣壓強(qiáng)為p0 ＝ 75 cmHg.

圖5
①若將裝置緩慢翻轉(zhuǎn)180°，使U形細(xì)玻璃管豎直倒置(水銀未溢出)，如圖b所示.當(dāng)管中水銀靜止時(shí)，求左管中空氣柱的長(zhǎng)度；
②若將圖a中的閥門(mén)S打開(kāi)，緩慢流出部分水銀，然后關(guān)閉閥門(mén)S，右管水銀面下降了H ＝35 cm，求左管水銀面下降的高度.
答案　(1)ABE　(2)①20 cm或37.5 cm　②10 cm
解析　(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的陽(yáng)光中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞，是由于氣體的流動(dòng)，這不是布朗運(yùn)動(dòng)，故A正確；麥克斯韋提出了氣體分子速率分布的規(guī)律，即“中間多，兩頭少，故B正確；隨著分子間距離的增大，分子勢(shì)能不一定減小，當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大.故C錯(cuò)誤；一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí)，不吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能減小，故D錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，故E正確.故選A、B、E.
(2)①將裝置緩慢翻轉(zhuǎn)180°， 設(shè)左管中空氣柱的長(zhǎng)度增加量為h，
如圖所示，由玻意耳定律得：p0L＝(p0－2h)(L＋h)
解得h＝0或h＝17.5 cm
則左管中空氣柱的長(zhǎng)度為20 cm或37.5 cm.

②若將題圖a中的閥門(mén)S打開(kāi)，緩慢流出部分水銀，然后關(guān)閉閥門(mén)S，右管水銀面下降了H ＝35 cm，設(shè)左管水銀面下降的高度為l，
由玻意耳定律得：p0L＝[p0－(H－l)](L＋l)
解得l＝10 cm或l＝－70 cm(舍去)
即左管水銀面下降的高度為10 cm.
5.(1)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，若壓強(qiáng)增大而溫度不變，則外界對(duì)氣體做正功
B.塑料吸盤(pán)能牢牢地吸附在玻璃上，說(shuō)明分子間存在著引力
C.當(dāng)分子間的距離減小時(shí)，其分子勢(shì)能可能增大，也可能減小
D.絕對(duì)濕度越大，相對(duì)濕度一定越大
E.擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都證明了分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
(2)如圖6所示，粗細(xì)均勻的L形玻璃管放在豎直平面內(nèi)，封閉端水平放置，水平段管長(zhǎng)60 cm，上端開(kāi)口的豎直段管長(zhǎng)20 cm，在水平管內(nèi)有一段長(zhǎng)為20 cm的水銀封閉著一段長(zhǎng)35 cm的理想氣體，已知?dú)怏w的溫度為7 ℃，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，現(xiàn)緩慢對(duì)封閉理想氣體加熱.求：

圖6
①水銀柱剛要進(jìn)入豎直管時(shí)氣體的溫度；
②理想氣體的溫度升高到111 ℃時(shí)，玻璃管中封閉理想氣體的長(zhǎng)度.
答案　(1)ACE　(2)①47 ℃�、�45 cm
解析　(1)由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C知，若增大壓強(qiáng)而溫度不變，則氣體的體積減小故外界對(duì)氣體做正功，故A正確；塑料吸盤(pán)能牢牢地吸附在玻璃上，是大氣壓的作用，故B錯(cuò)誤；分子勢(shì)能隨距離增大先減小后增加，再減小，故兩個(gè)分子的間距減小，分子勢(shì)能可能增大，也可能減小，故C正確；對(duì)于不同的壓強(qiáng)和溫度，飽和蒸汽壓不同，故絕對(duì)濕度大時(shí)相對(duì)濕度不一定大，故D錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都證明了分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故E正確.
(2)①設(shè)水銀柱剛好要進(jìn)入豎直管內(nèi)時(shí)的溫度為t，有
V1T1＝V2T2
解得：T2＝320 K，即t＝47 ℃
②設(shè)當(dāng)溫度為111 ℃時(shí)水平管內(nèi)還有水銀，豎直管內(nèi)水銀柱高為x
則75×35280＝75＋x60－20＋x384
解得：x＝5 cm
所以理想氣體的長(zhǎng)度為45 cm.
6.(1)下列有關(guān)熱現(xiàn)象描述中，正確的是(　　)
A.物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和
B.如果兩個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，則它們的內(nèi)能一定相等
C.對(duì)于一個(gè)絕熱系統(tǒng)，外界對(duì)它所做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量
D.對(duì)于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，外界對(duì)它傳遞的熱量和外界對(duì)它所做的功之和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量
E.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是可逆的
(2)如圖7所示，一下端開(kāi)口、上端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管豎直放置.玻璃管的上部封有長(zhǎng)l1＝30.0 cm的空氣柱，中間有一段長(zhǎng)為l＝25.0 cm的水銀柱，下部空氣柱的長(zhǎng)度l2＝40.0 cm.已知大氣壓為p0＝75.0 cmHg.現(xiàn)將一活塞(圖中未畫(huà)出)從玻璃管開(kāi)口處緩慢往上推，使管內(nèi)上部分空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘1′＝20.0 cm.假設(shè)活塞上推過(guò)程中沒(méi)有漏氣，求活塞上推的距離.(假設(shè)整個(gè)過(guò)程中氣體的溫度不變)

圖7
答案　(1)ACD　(2)20 cm
解析　(1)物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能，故A正確；如果兩個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，則溫度一定相等，但內(nèi)能不一定相等，還與物質(zhì)的量等因素有關(guān)，故B錯(cuò)誤；對(duì)于一個(gè)絕熱系統(tǒng)，系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，外界對(duì)它所做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q＞0，可知對(duì)于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，外界對(duì)它傳遞的熱量和外界對(duì)它所做的功之和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的，故E錯(cuò)誤.故選A、C、D.
(2)取上部分空氣柱為研究對(duì)象：設(shè)移動(dòng)活塞后壓強(qiáng)為p1′
由玻意耳定律得：p1l1＝p1′l1′
將p1＝50 cmHg，l1＝30 cm，l1′＝20 cm
代入得：p1′＝75 cmHg
以下部分空氣柱為研究對(duì)象：設(shè)最后空氣柱長(zhǎng)度為l2′，壓強(qiáng)p2′＝100 cmHg
由玻意耳定律得：p2l2＝p2′l2′
將p2＝75 cmHg，l2＝40 cmHg
代入得l2′＝30 cm
則活塞向上移動(dòng)的距離為
x＝l1＋l2－l1′－l2′＝20 cm
7.(1)如圖8所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，洗衣機(jī)內(nèi)水位升高，與洗衣機(jī)相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過(guò)壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量.當(dāng)洗衣缸內(nèi)水位緩慢升高時(shí)，設(shè)細(xì)管內(nèi)空氣溫度保持不變.則被封閉的空氣(　　)

圖8
A.單位時(shí)間內(nèi)空氣分子與壓力傳感器碰撞的次數(shù)增多
B.分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇
C.分子的平均動(dòng)能增大
D.體積變小，壓強(qiáng)變大
E.被封閉空氣向外放熱
(2)如圖9所示，容積為100 cm3的球形容器，裝有一根均勻刻有從0到100刻度的粗細(xì)均勻的長(zhǎng)直管子，兩個(gè)相鄰刻度之間的管道的容積等于0.2 cm3，球內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體，有一滴水銀恰好將球內(nèi)氣體同外面的大氣隔開(kāi)，在溫度為5 ℃時(shí)，那滴水銀在刻度20處，如果用這種裝置作溫度計(jì)用：

圖9
①試求此溫度計(jì)可以測(cè)量的溫度范圍(不計(jì)容器及管子的熱膨脹，假設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)量)
②若將0到100的刻度替換成相應(yīng)的溫度刻度，則相鄰刻度線所表示的溫度之差是否相等？為什么？
答案　(1)ADE　(2)①267.3～320.8 K　②見(jiàn)解析
解析　(1)氣體的溫度不變，則單個(gè)分子對(duì)器壁的平均撞擊力不變，故氣體壓強(qiáng)增大時(shí)，一定是單位時(shí)間內(nèi)空氣分子與壓力傳感器碰撞的次數(shù)增多，故A正確；氣體的溫度不變，所以分子的熱運(yùn)動(dòng)沒(méi)有加劇，故B錯(cuò)誤；氣體的溫度不變，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以分子的平均動(dòng)能不變，故C錯(cuò)誤；由以上的分析可知，細(xì)管與洗衣缸內(nèi)的水面的高度差增大時(shí)，體積變小，壓強(qiáng)變大，故D正確；被封閉氣體的體積減小的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功，氣體的溫度不變則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，所以被封閉空氣向外放熱，故E正確.故選A、D、E.
(2)①由等壓變化：V2V1＝T2T1
代入數(shù)據(jù)解得 T2≈267.3 K
由等壓變化：V3V1＝T3T1
代入數(shù)據(jù)解得 T3≈320.8 K
此溫度計(jì)可以測(cè)量的溫度范圍267.3～320.8 K
②相等，因?yàn)槭堑葔鹤兓�，溫度變化與體積變化比值恒定(或溫度數(shù)值與0到100的刻度數(shù)值成線性關(guān)系).

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