专题19 热学-备战2025年高考物理真题题源解密（新高考通用）

考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。 2024年真题研析：分析命题特点，探寻常考要点，真题分类精讲。 近年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。 必备知识速记：归纳串联解题必备知识，总结易错易混点。 名校模拟探源：精选适量名校模拟题，发掘高考命题之源。 命题解读 考向 考查统计 本类试题主要考查气态方程、热力学定律。 考向一 气缸问题 2024·浙江1月，19 2024·甘肃卷，13 2024·广东卷，13 2024·广西卷，14 2024·江苏卷，12 2024·全国甲卷，14 2023·海南卷，16 2023·湖北卷，13 2023·湖南卷，13 2022·全国乙卷，14 考向二 液柱问题 2024·全国甲卷，13 2024·北京卷，3 2024·山东卷，16 2023·河北卷，7 2023·全国乙卷，14 2022·广东卷，16 2022·湖南卷，16 2021·全国乙卷，14 考向三 图像问题 2024·江西卷，13 2024·山东卷，6 2024·新课标卷，8 2023·福建卷，11 2023·广东卷，13 2023·江苏卷，3 2023·辽宁卷，5 2023·重庆卷，4 2022·全国乙卷，13 2022·全国甲卷，13 考向四 实验问题 2024·上海卷，1 2024·上海卷，2 2023·北京卷，15 2023·江苏卷，9 2023·山东卷，13 考向五 充气、放气的问题，气球问题 2024·安徽卷，13 2024·湖南卷，13 2023·全国甲卷，14 2022·山东卷，15 2021·广东卷，16 2021·河北卷，16 2021·山东卷，4 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 2024·河北卷，9 2024·湖北卷，13 2023·北京卷，1 2023·湖南卷，5 2023·全国甲卷，13 2023·全国乙卷，13 2023·山东卷，9 2023·天津卷，2 2023·新课标卷，8 2023·浙江6月，14 命题分析 2024年高考各卷区物理试题均不同程度地考查了气态方程与热力学定律。预测2025年高考这些内容还是考查的重点。 试题精讲 考向一 气缸问题 1. （2024年1月浙江卷第19题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。 （1）气体从状态1到状态2是___（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求水平恒力F的大小； （3）求电阻丝C放出的热量Q。 【答案】（1）气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能不变；（2）；（3） 【解析】（1）根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。 （2）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有 解得状态2气体的压强为 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得 解得 （3）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有 可得状态3气体的体积为 该过程气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 解得气体吸收的热量为 可知电阻丝C放出的热量为 2. （2024年甘肃卷第13题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： （1）抽气之后A、B的压强。 （2）弹簧的劲度系数k。 【答案】（1），；（2） 【解析】（1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后 根据玻意耳定律得 解得 对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得 解得 （2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有 根据胡克定律得 联立得 3. （2024年广东卷第13题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： （1）求B内气体压强； （2）求A内气体体积； （3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1、2）假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态 ， 末态 根据 代入数据可得 A内气体做等压变化，压强保持不变，初态 ， 末态 根据 代入数据可得 由于 假设成立，即 （3）恰好稳定时，A内气体压强为 B内气体压强 此时差压阀恰好关闭，所以有 代入数据联立解得 4. （2024年广西卷第14题）如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。 （1）求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； （2）推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化； （3）画出封闭气体等温变化的图像，并通过计算标出a、b处坐标值。 【答案】（1）；（2）见解析；（3） 【解析】（1）活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强，故此时封闭气体对活塞的压力大小为 （2）根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得 根据可得气体压强为 故可知活塞从a处到b处对封闭气体得 故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。 （3）分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时 在b处时气体体积为 在a处时气体体积为 根据玻意耳定律 解得 故封闭气体等温变化的图像如下 5. （2024·江苏卷·第12题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求： （1）气体现在的压强； （2）观测台对气体的压力。 【答案】（1）8 × 104Pa；（2）4.8 × 103N 【解析】（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有 解得 p2 = 8 × 104Pa （2）根据压强的定义，观测台对气体的压力 F = p2S = 4.8 × 103N 6. （2024年全国甲卷第14题）如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处（过程中气体温度视为不变），外力增加到并保持不变。 （1）求外力增加到时，卡销b对活塞支持力大小； （2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。 【答案】（1）100N；（2）327K 【解析】（1）活塞从位置到过程中，气体做等温变化，初态 、 末态 、 根据 解得 此时对活塞根据平衡条件 解得卡销b对活塞支持力的大小 （2）将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态 ， 末态，对活塞根据平衡条件 解得 设此时温度为，根据 解得 考向二 液柱问题 7. （2024年全国甲卷第13题）（多选）如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. a中水的饱和气压最小 B. a、b中水的饱和气压相等 C. c、d中水的饱和气压相等 D. a、b中试管内气体的压强相等 E. d中试管内气体的压强比c中的大 【答案】ACD 【解析】A．同一物质的饱和气压与温度有关，温度越大，饱和气压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和气压最小，故A正确； B．同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和气压小于b中水的饱和气压，故B错误； C．c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和气压相等，故C正确； D．设大气压强为，试管内外水面的高度差为，则a、b中试管内气体的压强均为 故D正确； E．d中试管内气体的压强为 c中试管内气体的压强为 可知 故E错误。 故选ACD。 8. （2024年北京卷第3题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（ ） A. 内能变大 B. 压强变大 C. 体积不变 D. 从水中吸热 【答案】D 【解析】A．上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误； B．气泡内气体压强p = p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误； C．由玻意耳定律pV = C知，气体体积变大，故C错误； D．上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU = Q＋W知，气体从水中吸热，故D正确。 故选D。 9. （2024年山东卷第16题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 （1）求x； （2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程只能够，气体发生等温变化，所以有 又因为 代入数据联立解得 （2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有 又因为 代入数据联立解得 考向三 图像问题 10. （2024年江西卷第13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： （1）气体在状态D的压强； （2）气体在状态B的体积。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）从D到A状态，根据查理定律 解得 （2）从C到D状态，根据玻意耳定律 解得 11. （2024年山东卷第6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B. b→c过程，气体对外做功，内能增加 C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 【答案】C 【解析】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知 即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误； B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即 又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。 方法二：过程为等温过程，所以 结合分析可知 所以b到c过程气体的内能减少。故B错误； C．过程为等温过程，可知 根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确； D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得 故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。 故选C。 12. （2024年新课标卷第8题）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A. 1→2过程中，气体内能增加 B. 2→3过程中，气体向外放热 C. 3→4过程中，气体内能不变 D. 4→1过程中，气体向外放热 【答案】AD 【解析】A．1→2为绝热过程，根据热力学第一定律可知此时气体体积减小，外界对气体做功，故内能增加，故A正确； B．2→3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功，故气体吸收热量，故B错误； C．3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误； D．4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，故可知气体向外放热，故D正确。 故选AD。 考向四 实验问题 13. （2024·上海卷·第1题）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或，故选C。 14. （2024·上海卷·第2题）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 【答案】 ①. A ②. C 【解析】（1）[1]实验过程中压强不变，根据 可得 可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，BCD错误。 故选A （2）[2]A．环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误； B．本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误； C．待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确； D．测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误。 故选C 考向五 充气、放气的问题，气球问题 15. （2024年安徽卷第13题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： （1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 （2）充进该轮胎的空气体积。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）由查理定律可得 其中 ，， 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为 （2）由玻意耳定律 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为 16. （2024年湖南卷第13题）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 （1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p和V表示）； （2）小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有 解得 （2）设气球内气体质量为，则 对气球进行受力分析如图所示 根据气球的受力分析有 结合题中p和V满足的关系为 解得 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 17. （2024年河北卷第9题）（多选）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（ ） A. 弹簧恢复至自然长度 B. 活塞两侧气体质量相等 C. 与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D. 与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 【答案】ACD 【解析】A．初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态。因活塞密封不产，可知左侧气体向右侧真空漏出。左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确； B．由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量，故B错误； C．密闭气缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确； D．初始时气体在左侧，最终气体充满整个气缸，则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍，故D正确。 故选ACD。 18. （2024年湖北卷第13题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得 即 解得 （2）此过程中气体内能增加 气体对外做功大小为 由热力学第一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量 考向一 气缸问题 1. （2023年海南卷第16题）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，时，压强。 （1）时，气压是多大？ （2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？ 【答案】（1）；（2）0.97 【解析】（1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为 ， 温度变化过程中体积不变，故由查理定律有 解得 （2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有 解得 2. （2023年湖北卷第13题）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）最终汽缸内气体的压强。 （2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 【答案】（1）；（2）； 【解析】（1）对左右气缸内所封的气体，初态压强 p1=p0 体积 末态压强p2，体积 根据玻意耳定律可得 解得 （2）对右边活塞受力分析可知 解得 对左侧活塞受力分析可知 解得 3. （2023年湖南卷第13题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积 根据玻意耳定律 解得 （2）同理第二次抽气 解得 以此类推…… 则当n次抽气后助力气室内的气体压强 则刹车助力系统为驾驶员省力大小为 4. （2022年全国乙卷第14题）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （1）求弹簧的劲度系数； （2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 【答案】（1）；（2）， 【解析】（1）设封闭气体压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有 解得 对活塞Ⅰ由平衡条件有 解得弹簧的劲度系数为 （2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为 即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为 ， 由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有 有等压方程可知 解得 5. （2022年全国甲卷第14题）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 （1）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； （2）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，Ⅳ内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖吕萨克定律可得 解得 （2）设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p，则此时Ⅳ内的气体压强也等于p，设此时Ⅳ内的气体的体积为V，则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V0-V，则对气体Ⅳ 对Ⅱ、Ⅲ两部分气体 联立解得 6. （2022年河北卷第16题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求： （i）此时上、下部分气体的压强； （ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 【答案】（1），；（2） 【解析】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知 解得旋转后上部分气体压强为 旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则 解得旋转后下部分气体压强为 （2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知 解得活塞质量为 7. （2021年全国甲卷第14题）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。 （i）求A的体积和B的压强； （ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。 【答案】（i），；（ⅱ）， 【解析】（i）对B气体分析，等温变化，根据波意耳定律有 解得 对A气体分析，根据波意耳定律有 联立解得 （ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为，由波意耳定律可得 则A此情况下的压强为 则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为、压强为，气体B的体积为、 压强为，根据等温变化有 ， ， 联立解得 （舍去）， 8. （2021年湖北卷第14题） 质量为m的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面积为的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。当气缸如图(a)竖直倒立静置时。缸内气体体积为V1，。温度为T1。已知重力加速度大小为g，大气压强为p0。 (1)将气缸如图(b)竖直悬挂，缸内气体温度仍为T1，求此时缸内气体体积V2； (2)如图(c)所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时，求此时缸内气体的温度。 【答案】(1)；(2) 【解析】(1)图(a)状态下，对气缸受力分析，如图1所示，则封闭气体的压强为 当气缸按图(b)方式悬挂时，对气缸受力分析，如图2所示，则封闭气体的压强为 对封闭气体由玻意耳定律得 解得 (2) 当气缸按图(c)的方式水平放置时，封闭气体的压强为 由理想气体状态方程得 解得 9. （2021年湖南卷第15题）（多选）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 整个过程，外力做功大于0，小于 B. 整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C. 整个过程，理想气体内能增大 D. 整个过程，理想气体向外界释放的热量小于 E. 左端活塞到达位置时，外力等于 【答案】BDE 【解析】A. 根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞没有移动，可知整个过程，外力F做功等于0，A错误； BC. 根据气缸导热且环境温度没有变，可知气缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误； D. 由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功：，D正确； E. 左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得： 即： E正确。 故选BDE。 10. （2021年湖南卷第16题）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为时，测得环境温度。设外界大气压强，重力加速度。 （1）当电子天平示数为时，环境温度为多少？ （2）该装置可测量的最高环境温度为多少？ 【答案】（1）297K；（2）309K 【解析】（1）由电子天平示数为600.0g时，则细绳对铁块拉力为 又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强 ① 当电子天平示数为400.0g时，设此时气缸内气体压强为p2，对受力分析有 ② 由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比： ③ 联立①②③式解得 （2）环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最大为0，即电子天平的示数恰好为1200g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对受力分析有 ④ 又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比 ⑤ 联立①④⑤式解得 11. （2021年江苏卷第13题）如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中 （1）内能的增加量； （2）最终温度T。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）活塞移动时受力平衡 气体对外界做功 根据热力学第一定律 解得 （2）活塞发生移动前，等容过程 活塞向右移动了L，等压过程 且 解得 12. （2021年辽宁卷第14题）如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。图（b）为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触，弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触，氦气体积变为地面时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0=1.0×105Pa、温度T0=300K，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。 （1）设气球升空过程中氦气温度不变，求目标高度处的大气压强p； （2）气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的。求气球驻留处的大气温度T。 【答案】(1) 5.0×104Pa；(2) 266K 【解析】（1）汽缸中的温度不变，则发生的是等温变化，设气缸内的气体在目标位置的压强为，由玻意耳定律 解得 由目标处的内外压强差可得 解得 （2）有胡克定律可知弹簧的压缩量变为原来的，则活塞受到弹簧的压力也变为原来的，即 设此时气缸内气体压强为，对活塞压强平衡可得 由理想气体状态方程可得 其中 解得 考向二 液柱问题 13. （2023年河北卷第7题）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。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，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）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（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，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有 解得 （2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有 联立以上各式并代入题给数据得 （3）设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。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 个 14. （2023年全国乙卷第14题）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以为压强单位） 【答案】， 【解析】设B管在上方时上部分气压为pB，则此时下方气压为pA，此时有 倒置后A管气体压强变小，即空气柱长度增加1cm，A管中水银柱减小1cm，A管的内径是B管的2倍，则 可知B管水银柱增加4cm，空气柱减小4cm；设此时两管的压强分别为、，所以有 倒置前后温度不变，根据玻意耳定律对A管有 对B管有 其中 联立以上各式解得 15. （2022年广东卷第16题）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。 【答案】，10m 【解析】对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知 即 解得 根据 解得 h=10m 16. （2022年湖南卷第16题）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求： （1）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强； （2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有 代入数据解得 （2）当活塞在B位置时，汽缸内压强为p2，则有 代入数据解得 将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有 联立解得 17. （2021年全国乙卷第14题）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为，。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差。已知外界大气压为。求A、B两管内水银柱的高度差。 【答案】 【解析】对B管中的气体，水银还未上升产生高度差时，初态为压强，体积为，末态压强为，设水银柱离下端同一水平面的高度为，体积为，由水银柱的平衡条件有 B管气体发生等温压缩，有 联立解得 对A管中的气体，初态为压强，体积为，末态压强为，设水银柱离下端同一水平面的高度为，则气体体积为，由水银柱的平衡条件有 A管气体发生等温压缩，有 联立可得 解得 或 则两水银柱的高度差为 考向三 图像问题 18. （2023年福建卷第11题）一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能_________（填“增加”“减少”或“不变”），气体对外界_________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。 【答案】①. 不变 ②. 做正功 ③. 吸热 【解析】[1]完成一次循环，回到初始状态，理想气体温度不变，而一定质量的气体的内能仅由温度决定，所以整个过程气体的内能不变； [2][3]对p-V图像来说，图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况，其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程，从C→D→A的过程气体的体积增大，是气体对外做功的过程，且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积，即气体对外做的功大于外界对气体做的功，则整个过程中表现为气体对外界做正功；根据热力学第一定律 因为，可知因 W＜0 则 Q＞0 所以气体从外界吸收热量。 19. （2023年广东卷第13题）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为．已知和．求： （1）的表达式； （2）的表达式； （3）到过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由题可知，根据玻意耳定律可得 解得 （2）根据理想气体状态方程可知 解得 （3）根据热力学第一定律可知 其中，故气体内能增加 20. （2023年江苏卷第3题）如图所示，密闭容器内一定质量理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（ ） A. 气体分子的数密度增大 B. 气体分子的平均动能增大 C. 单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 D. 单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小 【答案】B 【解析】A．根据 可得 则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误； B．从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确； C．从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，选项C错误； D．气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，选项D错误。 故选B。 21. （2023年辽宁卷第5题）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】根据 可得 从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。 故选B。 22. （2023年重庆卷第4题）密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由V-T图像可知，理想气体ab过程做等压变化，bc过程做等温变化，cd过程做等容变化。根据理想气体状态方程，有 可知bc过程理想气体的体积增大，则压强减小。 故选C。 23. （2022年全国乙卷第13题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（　　） A. 状态a处的压强大于状态c处的压强 B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功 C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 【答案】ABD 【解析】AC．根据理想气体状态方程可知 即图像的斜率为，故有 故A正确，C错误； B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确； DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有 而，，则有 可得 ， 即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误； 故选ABD。 24. （2022年全国甲卷第13题）（多选）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中（　　） A. 气体一直对外做功 B. 气体的内能一直增加 C. 气体一直从外界吸热 D. 气体吸收的热量等于其对外做的功 E. 气体吸收的热量等于其内能的增加量 【答案】BCE 【解析】A．因从a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误； B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确； CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律 ∆U=W+Q 可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。 故选BCE。 25. （2022年北京卷第3题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体温度保持不变 B. 从a到b，气体对外界做功 C. 从b到c，气体内能减小 D. 从b到c，气体从外界吸热 【答案】D 【解析】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误； CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。 故选D。 26. （2022年湖北卷第3题）一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（ ） A. a→b是等温过程 B. a→b过程中气体吸热 C. a→c过程中状态b的温度最低 D. a→c过程中外界对气体做正功 【答案】B 【解析】AB．根据理想气体的状态方程 可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W < 0，由热力学第一定律 U = W + Q 可知a→b过程中气体吸热，A错误、B正确； C．根据理想气体的状态方程 可知，p—V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误； D．a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。 故选B。 27. （2022年辽宁卷第6题）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ） A. 对外界做正功 B. 压强保持不变 C. 向外界放热 D. 内能减少 【答案】A 【解析】A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确； B．由题图可知V = V0 + kT，根据理想气体的状态方程有：。联立有： 可看出T增大，p增大，B错误； D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误； C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。 故选A。 28. （2022年重庆卷第16题）某同学探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为的等容过程，当温度为时气体的压强为；图线Ⅱ描述的是压强为的等压过程。取为，求 ①等容过程中，温度为时气体的压强； ②等压过程中，温度为时气体的体积。 【答案】①；② 【解析】①在等容过程中，设0℃时气体压强为p0；根据查理定律有 解得 ②当压强为p2，温度为0℃时，设此时体积为V2，则根据理想气体状态方程有 解得 29. （2021年全国甲卷第13题）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和c的压强之比=___________。 【答案】①. 1 ②. 【解析】[1]根据盖吕萨克定律有 ，整理得 由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有 [2]设时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为，根据等温变化，则有 由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有 ， 联立解得 30. （2021年全国乙卷第13题）（多选）如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，气体始终吸热 B. 过程中，气体始终放热 C. 过程中，气体对外界做功 D. 过程中，气体的温度先降低后升高 E. 过程中，气体的温度先升高后降低 【答案】ABE 【解析】A．由理想气体的图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则，而压强增大，由可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由可知，气体一直吸热，故A正确； BC．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功，由知温度降低，即内能减少，由可知，，即气体放热，故B正确，C错误； DE．由可知，图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故D错误，E正确； 故选ABE 31. （2021年海南卷第12题）（多选）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线过原点。则气体（　　） A. 在状态c的压强等于在状态a的压强 B. 在状态b压强小于在状态c的压强 C. 在的过程中内能保持不变 D. 在的过程对外做功 【答案】AC 【解析】AB．根据 可知，因直线ac过原点，可知在状态c的压强等于在状态a的压强，b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率，可知在状态b的压强大于在状态c的压强，选项A正确，B错误； C．在的过程中温度不变，则气体的内能保持不变，选项C正确； D．在的过程中，气体的体积不变，则气体不对外做功，选项D错误。 故选AC。 考向四 实验问题 32. （2023年北京卷第15题）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径___________。 【答案】 【解析】[1]油酸分子的直径为 33. （2023年江苏卷第9题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 【答案】B 【解析】因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。 故选B。 34. （2023年山东卷第13题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 【答案】①. B ②. ③. 增大 【解析】（1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。 故选B。 （2）[2]若气体被压缩到，则有 由图乙可读出封闭气体压强为 （3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 考向五 充气、放气的问题，气球问题 35. （2023年全国甲卷第14题）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。 （i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度； （ii）保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。 【答案】（i）1.41kg/m3；（ii）1.18kg/m3 【解析】（i）由摄氏度和开尔文温度的关系可得 T1 = 273＋17K = 290K，T2 = 273＋27K = 300K 理想气体状态方程pV = nRT可知 其中n为封闭气体的物质的量，即理想气体的正比于气体的质量，则 其中p1 = p2 = 1.2p0，ρ1 = 1.46kg/m3，代入数据解得 ρ2 = 1.41kg/m3 （ii）由题意得p3 = p0，T3 = 273＋27K = 300K同理可得 解得 ρ3 = 1.18kg/m3 36.（2022年山东卷第15题）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求： （1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m； （2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为，有 且此时B室内气体体积为V，质量为m，则 鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有 联立解得需从A室充入B室的气体质量 （2）B室内气体压强与鱼体外压强相等，则鱼静止在H处和水面下H1处时，B室内的压强分别为 ， 由于鱼静止时，浮力等于重力，则鱼的体积不变，由于题可知，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，则鱼在水下静止时，B室内气体体积不变，由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，由于鱼鳔内气体温度不变，若，则在H1处时，B室内气体需要增加，设吸入的气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有 则此时B室内气体质量 若，则在H1处时，B室内气体需要减少，设释放的气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有 则此时B室内气体质量 37. （2021年广东卷第16题）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。 【答案】 【解析】以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1,有 注射器内气体体积为V2，有 根据理想气体状态方程有 代入数据解得 38. （2021年河北卷第16题）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为。 （1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强； （2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知 代入数据解得 （2）当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有 解得 则增加空气的体积为 所以增加的空气质量与原有空气质量之比为 39. （2021年山东卷第4题）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　） A B. C. D. 【答案】D 【解析】根据玻意耳定律可知 已知 ，， 代入数据整理得 故选D。 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 40. （2023年北京卷第1题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 【答案】A 【解析】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误； BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。 故选A。 41. （2023年海南卷第5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ） A. 分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B. 分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C. 分子势能在r0处最小 D. 分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 【答案】C 【解析】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。 故选C。 42. （2023年全国甲卷第13题）（多选）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是（ ） A. 气体的体积不变，温度升高 B. 气体的体积减小，温度降低 C. 气体的体积减小，温度升高 D. 气体的体积增大，温度不变 E. 气体的体积增大，温度降低 【答案】ABD 【解析】A．气体的体积不变温度升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，A正确； B．气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律 可知气体对外放热，B正确； C．气体的体积减小温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律 可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误； D．气体的体积增大温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律 可知 即气体吸收热量，D正确； E．气体的体积增大温度降低则气体的内能降低，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律 可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，E错误。 故选ABD。 43. （2023年全国乙卷第13题）（多选）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　） A. 等温增压后再等温膨胀 B. 等压膨胀后再等温压缩 C. 等容减压后再等压膨胀 D. 等容增压后再等压压缩 E. 等容增压后再等温膨胀 【答案】ACD 【解析】A．对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，故A正确； B．根据理想气体状态方程 可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误； C．根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确； D．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确； E．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误。 故选ACD。 44. （2023年山东卷第9题）（多选）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ） A. 初始状态下，气体的体积为 B. 等压过程中，气体对外做功 C. 等压过程中，气体体积增加了原体积的 D. 两个过程中，气体的内能增加量都为 【答案】AD 【解析】C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为 等容过程为状态二 等压过程为状态三 由理想气体状态方程可得 解得 体积增加了原来的，C错误； D．等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律 两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确； AB．等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为 解得 A正确B错误； 故选AD。 45. （2023年天津卷第2题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　） A. 对外做功 B. 内能减小 C. 吸收热量 D. 压强不变 【答案】B 【解析】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误； B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确； C．根据热力学第一定律可知 爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故C错误； D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有 可知气体压强减小，故D错误； 故选B。 46. （2023年新课标卷第8题）（多选）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　） A. h中的气体内能增加 B. f与g中的气体温度相等 C. f与h中的气体温度相等 D. f与h中的气体压强相等 【答案】AD 【解析】A．当电阻丝对f中气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，可知h的体积也被压缩压强变大，对活塞受力分析，根据平衡条件可知，弹簧弹力变大，则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动左边活塞。故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确； B．未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析 则 分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有 由题意可知，因弹簧被压缩，则，联立可得 B错误； C．在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气体压强相等，根据理想气体状态方程对h气体分析可知 联立可得 C错误； D．对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，D正确。 故选AD。 47. （2023年浙江6月卷第14题）（多选）下列说法正确的是（ ） A. 热量能自发地从低温物体传到高温物体 B. 液体的表面张力方向总是跟液面相切 C. 在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D. 当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率 【答案】BD 【解析】A．根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B．液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确； C．由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误； D．根据多普勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率，故D正确。 故选BD 48. （2023年浙江6月卷第20题）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 （1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求气体在状态C的温度Tc； （3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 【答案】（1）不变；增大；（2）350K；（3）11J 【解析】（1）圆筒导热良好，则气体从状态A缓慢推动活塞到状态B，气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大； （2）状态A时的压强 温度TA=300K；体积VA=600cm3； C态压强；体积VC=500cm3； 根据 解得 TC=350K （3）从B到C气体进行等容变化，则WBC=0，因从B到C气体内能增加25J可知，气体从外界吸热25J，而气体从A到C从外界吸热14J，可知气体从A到B气体放热11J，从A到B气体内能不变，可知从A到B外界对气体做功11J。 49. （2022年广东卷第15题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。 【答案】 ①. 不是 ②. 大于 【解析】[1]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程； [2]由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。 50. （2022年河北卷第15题）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】①. 增大 ②. 升高 【解析】[2]假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高； [1]气体温度升高，根据理想气体实验定律可知气体压强增大。 51. （2022年湖南卷第15题）（多选）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（　　） A. A端为冷端，B端为热端 B. A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C. A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D. 该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 【答案】ABE 【解析】A. 依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部份热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确； B．依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确； C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误； DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。 故选ABE。 52. （2022年山东卷第5题）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【答案】C 【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有 气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。 AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误； CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。 故选C。 53. （2022年重庆卷第15题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（　　）（视为理想气体） A. 吸收热量 B. 压强增大 C. 内能减小 D. 对外做负功 【答案】C 【解析】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据 可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据 可知气体放出热量。 故选C。 54. （2021年北京卷第4题）比较45C的热水和100C的水蒸汽，下列说法正确的是（　　） A. 热水分子的平均动能比水蒸汽的大 B. 热水的内能比相同质量的水蒸汽的小 C. 热水分子的速率都比水蒸汽的小 D. 热水分子的热运动比水蒸汽的剧烈 【答案】B 【解析】A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸汽的小，故A错误； B．内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸汽，热水变成水蒸汽，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸汽的小，故B正确； C．温度越高，分子热运动的平均速率越大，45C的热水中的分子平均速率比100C的水蒸汽中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误； D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。 故选B。 55.（2021年广东卷第15题） 在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】①. 小于 ②. 不变 【解析】[1]机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程 故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强； [2]由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。 56. （2021年河北卷第15题）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。 【答案】①. 大于 ②. ① 【解析】[1]对活塞分析有 因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，故稳定后有；所以在达到平衡过程中外界对气体做功有 则根据 因为气缸和活塞都是绝热的，故有 即重新平衡后A气缸内气体内能大于B气缸内的气体内能； [2]由图中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，所以由前面分析可知B气缸温度较低，故曲线①表示气缸B中气体分子的速率分布。 57. （2021年山东卷第2题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　） A. 内能减少 B. 对外界做正功 C. 增加的内能大于吸收的热量 D. 增加的内能等于吸收的热量 【答案】B 【解析】A．由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误； B．在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程 气体体积膨胀，对外界做正功，B正确； CD．由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律 由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。 故选B。 58. （2021年天津卷第6题）（多选）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A. 上下乘客时，气体的内能不变 B. 上下乘客时，气体从外界吸热 C. 剧烈颠簸时，外界对气体做功 D. 剧烈颠簸时，气体的温度不变 【答案】AC 【解析】AB．上下乘客时气缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，故气体的内能不变，体积变化缓慢，没有做功，故没有热交换，故A正确，B错误； CD．剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，外界对气体做功，温度升高，故C正确，D错误。 故选AC。 一、分子动理论 考点一　微观量估算的两种“模型” 1．分子的大小 (1)分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m； (2)分子的质量：数量级为10－26 kg. 2．分子的两种模型 (1)球模型：V0＝πd3，得直径d＝(常用于固体和液体)． (2)立方体模型：V0＝d3，得边长d＝(常用于气体)． 3．几个重要关系 (1)一个分子的质量：m0＝. (2)一个分子的体积：V0＝(注意：对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)． (3)1 mol物体的体积：Vmol＝. 考点二　布朗运动与分子热运动 1．分子热运动 分子做永不停息的无规则运动． 2．扩散现象 (1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象． (2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间． (3)温度越高，扩散越快． 3．布朗运动 (1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动． (2)布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动． (3)微粒越小，温度越高，布朗运动越明显． 考点三　分子间作用力、分子势能和内能 1．分子间的作用力 分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得较快． 2．分子动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能． (2)分子热运动的平均动能 ①所有分子动能的平均值． ②温度是分子热运动的平均动能的标志． 3．分子势能 (1)分子势能的定义 由分子间的相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关． (2)分子势能与分子间距离的关系 分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)． ①当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． ②当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． ③当r＝r0时，分子势能最小． 4．物体的内能 (1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． (2)决定因素：温度、体积和物质的量． (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关． (4)改变物体内能的两种方式：做功和传热． 5．温度 (1)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度． (2)两种温标 摄氏温标和热力学温标．摄氏温度与热力学温度的关系：T＝t＋273.15 K. 二、固体、液体和气体 考点一　固体和液体性质的理解 1．固体 (1)分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体． (2)晶体和非晶体的比较 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 2.液体 (1)液体的表面张力 ①作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小． ②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． ③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力． (2)浸润和不浸润 ①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固定．反之，液体不浸润固体． ②毛细现象：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降． 3．液晶 (1)液晶的物理性质 ①具有液体的流动性． ②具有晶体的光学各向异性． (2)液晶的微观结构 从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 考点二　气体压强的计算 1．气体压强的计算 (1)活塞模型 如图所示是最常见的封闭气体的两种方式． (2)连通器模型 2．气体分子运动的速率分布图像 当气体分子间距离大约是分子直径的10倍时，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示． 3．气体压强的微观解释 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)决定因素(一定质量的某种理想气体) ①宏观上：决定于气体的温度和体积． ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度． 考点三　气体实验定律及应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝ 拓展：Δp＝ΔT ＝ 拓展：ΔV＝ΔT 微观 解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的数密度增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变 图像 2.理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体． ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定． (2)理想气体状态方程：＝或＝C.(质量一定的理想气体) 3．解题基本思路 考点四　气体状态变化的图像问题 1．四种图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p－V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 2.处理气体状态变化的图像问题的技巧 (1)首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．看此过程属于等温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解． (2)在V－T图像(或p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大． 三、热力学定律 考点一　热力学第一定律　能量守恒定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)传热． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W. (3)表达式中的正、负号法则： 物理量 ＋ － W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q 物体吸收热量 物体放出热量 ΔU 内能增加 内能减少 3.能量守恒定律 (1)内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． (2)条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．(例如：机械能守恒) (3)第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律． 4．热力学第一定律的理解 (1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析． (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． (3)与外界绝热，则不发生传热，此时Q＝0. (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化． 考点二　热力学第二定律 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体． (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”． 2．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行． 3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律． 4．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性． (1)高温物体低温物体． (2)功热． (3)气体体积V1气体体积V2(较大)． 5．两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 考点三　热力学第一定律与图像的综合应用 1．气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析． 2．气体的做功情况、内能变化及吸、放热关系可由热力学第一定律分析． (1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功． (2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小． (3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热． (4)在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功． 考点四　热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程 四、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1．实验器材：注射器、橡胶套、压力表等(如图所示)． 2．实验数据的获取 空气柱的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 3．实验数据的处理 在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数． 4．实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2. 5．注意事项 (1)本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． (2)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大． 五、用油膜法估测油酸分子的大小 1．实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝. 2．实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、量筒、彩笔等． 3．实验过程 (1)配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面到达500 mL刻度线为止． (2)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. (3)向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上． (4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上． (5)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． (6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)． (7)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝，算出油酸薄膜的厚度d. (8)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 1. （2024·安徽安庆·三模）如图甲所示是一个简易的气温计，竖直放置的空铝罐中插入一根内部粗细均匀的透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱（长度可以忽略），不计大气压的变化。已知铝罐的容积是，吸管内部横截面积为，吸管的有效长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm。关于这个简易气温计，下面说法不正确的是（　　） A. 若在吸管上标刻出温度值，则刻度是均匀的 B. 这个简易气温计能测量的最低气温为24.5℃ C. 这个简易气温计能测量的最高气温为29.5℃ D. 若以图乙所示方式使用按图甲标刻好的气温计，则测量值将比实际值偏小 【答案】D 【解析】A．根据盖—吕萨克定律 可知，气体体积随温度均匀变化，则刻度是均匀的，A正确。 BC．初状态， 任意态 ， 由 得 当时，最小刻度对应温度为 ； 当时，最大刻度对应温度为 BC正确； D．由 可知 由于油柱的重力产生压强的影响没有了，所以偏大，则测得的偏大，D错误。 选择不正确的，故选D。 2. （2024·北京市海淀区·二模）关于热现象，下列说法正确的是（　　） A. 两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B. 气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C. 气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D. 布朗运动是液体分子的无规则运动 【答案】C 【解析】A．两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，选项A错误； B．气体温度上升时，分子的平均动能变大，但不是每个分子的热运动都变得更剧烈，选项B错误； C．气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则其内能可能不变，选项C正确； D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的具体表现，选项D错误。 故选C。 3 （2024·北京市海淀区·二模）某同学用如图所示的装置探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系，下列说法正确的是（ ） A. 该实验必须保证良好的密封性 B. 该实验必须测量柱塞的直径 C. 应快速移动柱塞，以减少气体向环境中放热 D. 为方便操作，可用手握住注射器再推拉柱塞 【答案】A 【解析】A．该实验要使研究气体对象质量一定，所以必须保证良好的密封性，故A正确； B．实验中要验证 由于推拉柱塞前后柱塞横截面积不变，因此只需验证 所以不需要测量柱塞的横截面积，即不需要测量柱塞的直径，故B错误； CD．为了保证气体温度不变，应缓慢移动柱塞，不可以手握住注射器再推拉柱塞，故CD错误。 故选A。 4. （2024·北京首都师大附中·三模） 下列说法正确的是（　　） A. 流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B. 只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C. 第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D. 热量不可能由低温物体传给高温物体 【答案】C 【解析】A．根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故A错误； B．热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有能量耗损。所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，故B错误； C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，故C正确； D．热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在其他因素影响下可以由低温物体传向高温物体，故D错误。 故选C。 5. （2024·福建省三明市·一模）一定质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，其压强p与温度t的关系图像如图所示，气体在a状态时的体积_________在b状态时的体积；气体在b状态的内能_________c状态的内能；气体在过程ca中向外界放出的热量_________外界对气体做的功。（都填“大于”“等于”“小于”） 【答案】①. 等于 ②. 等于 ③. 大于 【解析】[1]直线ab过绝对零点，可知ab为等容线，则气体在a状态时的体积等在b状态时的体积； [2]气体在bc状态时温度相同，可知气体在b状态的内能等于c状态的内能； [3]气体在过程ca中温度降低，内能减小，压强不变，体积减小，外界对气体做功，则根据 可知，向外界放出的热量大外界对气体做的功。 6. （2024·甘肃省白银市靖远县·三模）洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为V，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气20次后开始喷水。已知外部大气压强恒为，打气筒每次打入压强为、体积为的空气，空气可视为理想气体，不计细管内液体的体积及压强，打气及喷水过程中封闭空气的温度始终不变。 （1）求喷水壶内封闭空气的最大压强p； （2）喷水壶内洗涤剂能否全部从喷口喷出？若不能，最少还能剩余多少？ 【答案】（1）；（2）不能， 【解析】（1）打气过程中，相当于把空气等温压缩，有 解得 （2）假设壶内洗涤剂不能全部从喷口喷出，当壶内空气的压强降到时，剩余洗涤剂的体积为，有，解得 故假设成立，壶内洗涤剂不能全部从喷口喷出，剩余洗涤剂的体积为。 7. （2024·广东多校联考·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B. 石墨烯中碳原子始终静止不动 C. 石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D. 石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 【答案】C 【解析】A．石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误； B．石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误 ； C．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确； D．石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。 故选C。 8. （2024·广东多校联考·三模）一内壁光滑的汽缸竖直放置，通过轻杆连接的两活塞a、b之间封闭有一定质量的理想气体，如图所示。初始时，两活塞均处于静止状态，且两活塞到汽缸连接处MN的距离相等，封闭气体的热力学温度为。已知两活塞a、b的质量分别为，，横截面积，重力加速度大小为g，大气压强恒为。 （1）若使封闭气体缓慢降温使活塞a恰好移动到连接处MN，求此时气体的温度； （2）若在活塞a上缓慢添加细砂使活塞a恰好移动到连接处MN，封闭气体温度不变，求最终所加细砂的总质量。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）设活塞a、b到MN处的距离均为L，气体缓慢降温至活塞a恰好移到MN处过程，压强不变，根据盖-吕萨克定律有 解得 （2）初始时，设封闭气体压强为，研究a、b两活塞及轻杆整体有 设活塞a恰好移动到MN处时，封闭气体压强为，研究a、b两活塞及轻杆整体有 根据玻意耳定律有 解得 9. （2024·广西南宁市、河池市等校联考·二模）如图所示，左侧连有一横截面积为S的大活塞的汽缸A通过细导管（容积可忽略）与汽缸B相连接，导管里面有一绝热活塞（质量可忽略）。大气压强为，大活塞的重力为，大活塞到汽缸A底部的距离为。两汽缸内封闭温度为27℃的同种理想气体。先将整个装置顺时针缓慢转过90°，为使细导管中绝热活塞位置不变，需要给汽缸B加热。忽略一切摩擦，求： （1）汽缸A中活塞下降的距离d。 （2）汽缸B中气体的最终温度。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）旋转前后，汽缸A中的压强分别为 对汽缸A分析，根据玻意耳定律有 汽缸A中活塞下降的距离 解得 （2）对汽缸B中气体进行分析，末状态压强 根据查理定律有 解得 即。 10. （2024·贵州省六校联盟·三模）“回热式热机”的热循环过程可等效为如图所示a→b→c→d→a的曲线，理想气体在a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程，则（　　） A. a状态气体温度比c状态低 B. a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态少 C. b→c、d→a两过程气体吸、放热绝对值相等 D. 整个循环过程，气体对外放出热量 【答案】C 【解析】A．由于 而从b到c的过程中，发生等容变化，因此 ，可得 因此a状态气体温度比c状态高，A错误； B．由图可知 ，而 根据压强的微观解释，可知a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态多，B错误； C．b→c、d→a两个过程都发生等容变化，根据热力学第一定律 吸收或放出的热量都用来改变物体的内能，由于内能的变化量相同，因此体吸、放热热量的绝对值相等，C正确； D．在图像中，图像与横轴围成的面积等于气体做的功，可知整个循环过程，气体对外做功，而内能没变，因此吸收热量，D错误。 故选C。 11. （2024·海南省四校联考）真空轮胎在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气。海南夏天天气炎热，胎内气体开始升温，假设此过程胎内气体的体积不变，则此过程中（　　） A. 每个气体分子动能均增大 B. 气体对外做功 C. 速率大的区间内分子数减少 D. 气体压强增大 【答案】D 【解析】A．气体分子的平均动能 胎内气体开始升温，则平均动能增大，平均速率增大，但不是每一个气体分子的速率都减小，故A错误； B．胎内气体的体积不变，则气体对外做功为零，故B错误； CD．温度升高，根据气体分子速率分布可知速率小的区间内分子数减少，速率大的区间内分子数增多，图像的最高点向温度高的方向移动，故C错误； D．由理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体温度升高，体积不变，则压强增大，故D正确。 故选D。 12. （2024·海南省四校联考）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知、、、W。求： （1）与； （2）B到C过程，气泡内气体内能的变化量。 【答案】（1）；；（2） 【解析】（1）由题可知，根据玻意耳定律可得 解得 根据理想气体状态方程可知 解得 （2）根据热力学第一定律可知 其中，故气体内能增加 13. （2024·河北·三模）某火灾报警器的原理图如图所示，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器工作发出响声。环境的热力学温度时，试管内封闭的空气（视为理想气体）柱的长度，水银柱上表面与导线端点的距离，管内水银柱的质量，横截面积，大气压强恒为，取重力加速度大小，不考虑水银柱的形状变化。 （1）求报警器刚好报警时试管内气体的热力学温度； （2）以试管口为圆心，在纸面内逆时针缓慢转动试管，求刚好发生报警时，试管与竖直方向夹角的余弦值。 【答案】（1）360K；（2） 【解析】（1）在初始到刚好报警过程中，气体经历等压变化，所以有 由题意可知，初始时体积为 报警时，体积为 解得 （2）旋转过程，气体发生等温变化，则有 初始时有 末状态有 解得 14. （2024·河南省九师联盟·三模）如图所示为我国航天员王亚平在空间站中演示“水球气泡实验”时的情景，她往水球中注入一个气泡，气泡静止在水球中，水球悬在空中，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A. 由于完全失重，气泡中气体压强为零 B. 水与气泡界面处，水分子作用力表现为斥力 C. 水与气泡界面处，气体分子会进入水中，水分子会进入气泡中 D. 若空间站中的温度升高，则气泡会在水球中上升 【答案】C 【解析】A．气体压强时分子不停的运动与器壁撞击的结果，与重力无关，气泡中气体压强不为零，故A错误； B．水与气泡界面处，分子间的距离大于平衡时的距离，水分子作用力表现为引力，即水的表面张力，故B错误； C．由于分子是永不停息地做无规则运动的，因此水与气泡界面处，气体分子会进入水中，水分子会进入气泡中，达到动态平衡，故C正确； D．若空间站中的温度升高，气泡的体积会增大，由于完全失重，没有因水的重力产生的压强，即宏观效果的浮力，故气泡不会在水球中上升，故D错误。 故选C。 15. （2024·黑龙江名校联考·二模） 某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度g取，求： （1）气体在状态C时的压强； （2）气体由状态A到状态C过程中，从外界吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2）150J 【解析】（1）气体在状态A时，有 解得 气体由状态A到状态B过程中，气体的压强不变，由盖吕萨克定律有 解得 气体由状态B到状态C过程中，气体的体积不变，由查理定律有 解得 （2）气体从状态A到状态C的过程中，气体对外做的功为 由热力学第一定律有 解得 16. （2024·湖北省十一校联考·二模）某物理兴趣小组受“蛟龙号”载人潜水器的启发，设计了一个测定水深的深度计。如图，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压强为，汽缸Ⅰ内通过活塞A封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过活塞B封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，初始状态A、B均位于汽缸最左端。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知相当于h高的水柱产生的压强，不计水温变化，装置的内径远小于水的深度，被封闭气体视为理想气体。 （1）当A向右移动时，求该深度计所处位置水深度； （2）求该深度计能测量的最大水深。 【答案】（1）2h；（2）4h 【解析】（1）当A向右移动时，设B不移动，对Ⅰ内气体，由玻意耳定律得 p0SL＝p1SL 解得 p1＝3p0 而此时B中气体的压强为4p0＞p1，故B不动。设深度计所处位置水的深度为，则有 p1＝p0＋ 解得 （2）该装置放入水下后，由于水的压力A向右移动，Ⅰ内气体压强逐渐增大，当压强增大到大于4p0后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底时所测深度最大，设最大深度为，此时原Ⅰ内气体全部进入Ⅱ内，设B向右移动x距离，两部分气体压强为p2。对原Ⅰ内气体，由玻意耳定律得 p0SL＝p2Sx 对原Ⅱ内气体，由玻意耳定律得 4p0SL＝p2S（L－x） 又因为 联立解得 17. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）（多选）如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程①中气体的压强逐渐减小 B. 过程②中气体对外界做正功 C. 过程④中气体从外界吸收了热量 D. 状态c、d的内能相等 E. 状态d的压强比状态b的压强小 【答案】BDE 【解析】A．由理想气体状态方程 ，可知，体积不变温度升高即Tb>Ta，则pb>pa，即过程①中气体的压强逐渐增大，A错误； B．由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做功，B正确； C．过程④中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，C错误； D．由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D正确； E．由理想气体状态方程＝C可得 p＝C 即T­V图中的点与原点O的连线的斜率正比于该点的压强，故状态d的压强比状态b的压强小，E正确。 故选BDE。 18. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）（多选）如图，一开口向上的导热汽缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　） A. 气体体积逐渐减小，内能增加 B. 气体压强逐渐增大，内能不变 C. 气体压强逐渐增大，放出热量 D. 外界对气体做功，气体内能不变 E. 外界对气体做功，气体吸收热量 【答案】BCD 【解析】A．理想气体内能与温度之间唯一决定，温度保持不变，所以内能不变，A错误； BCED．由理想气体状态方程，可知体积减少，温度不变，所以压强增大。因为温度不变，内能不变，体积减少，外界对系统做功，由热力学第一定律可知，系统放热，BCD正确，E错误； 故选BCD。 19. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0 =76cmHg。 （i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？ （ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？ 【答案】（i）12.9cm；（ii）363K 【解析】（i）设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2。由玻意耳定律有 设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有 ， ， 联立以上式子并代入题中数据得 h=12.9cm （ii）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖一吕萨克定律有 按题设条件有 代入题中数据得 T2=363K 20. （2024·东北师大附中、长春市十一高中、吉林一中、四平一中、松原实验中学1月联合模拟考试）如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度T1 = 400K，气柱的高度为h = 24cm，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为10cm。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为h1 = 16cm时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温至T2 = 100K。已知大气压强为p0 = 1 × 105Pa，气缸的横截面积为S = 1 × 10−4m2，重力加速度g取10m/s2。求： （1）堆放细沙的质量m； （2）温度降为T2时气体的压强。 【答案】（1）0.5kg；（2）6 × 104Pa 【解析】（1）乙状态的平衡方程 从甲状态到乙状态经历等温过程 得 m = 0.5kg （2）从甲状态到活塞刚与小卡环接触时有 解得 T′ ≈ 167K 而167K > 100K，则说明100K时活塞已经与卡环接触，则从甲状态到末状态，由理想气体状态方程得 得 p2 = 6 × 104Pa 21. （2024·江苏省4月大联考）关于热学现象，下列说法正确的是（　　） A. 液体有表面张力，原因是液体表面分子间的平均距离比液体内部大 B. 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 C. 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 D. 给庄稼松土有助于将地下的水分引上来 【答案】A 【解析】A．液体有表面张力，原因是液体表面分子间的平均距离比液体内部大，分子间作用力表现为引力，故A项正确； B．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故B项错误； C．热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响，故C项错误； D．给庄稼松土破坏了土壤里面的毛细管，不利于将地下的水分引上来，故D项错误。 故选A。 22. （2024·江苏省4月大联考）一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B到状态C再回到状态A，其图像如图所示，其中C到A的曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是（　　） A. 从A到B的过程中，气体对外做功，内能减少 B. 从B到C的过程中，气体吸收热量，内能减少 C. 从C到A的过程中，气体的压强不变，内能增加 D. 从C到A的过程中，气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多 【答案】D 【解析】A．由题图可知，从A到B的过程中，气体的体积增大，气体对外做功，气体的温度不变，则气体的内能不变，A错误； B．从B到C的过程中，气体做等容变化，气体对外不做功，外界对气体也不做功，即，气体的温度增大，则气体的内能增大，即，即由热力学第一定律可知，气体吸收热量，B错误； C．C到A的曲线为双曲线的一部分，因此从C到A的过程中，气体的压强不变，气体的温度降低，内能减小，C错误； D．从C到A的过程中，气体的压强不变，气体的体积减小，因此气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多，D正确。 故选D。 23. （2024·江西省九江市·二模）用图示的实验装置来“探究压强不变时气体体积与温度的关系”。往杯中加入适量的热水，使注射器内的空气柱位于水面之下，每隔几分钟，记录气体体积和此时温度计的示数；用表示水降低的摄氏温度，用表示注射器内气体体积的改变量。根据测量数据作出的图线是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】压强不变时，有 ，可得 可见当气体压强不变时，体积变化与温度的变化的关系是成正比的。 故选A。 24. （2024·辽宁省·二模）如图甲所示，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、质量为的汽缸中，活塞截面积为，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为。重力加速度取，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，气体温度升高多少； （2）在状态时，活塞对卡口的作用力多大。 【答案】（1）200K；（2）3400N 【解析】（1）由图分析可知从状态A变化到状态B，气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律有 解得 K 从状态A变化到状态，气体温度升高 K-200K=200K （2）在状态B时，根据平衡条件有 从状态B变化到状态C，气体发生等容变化，根据查理定律有 解得 Pa 根据平衡条件有 解得 N 25. （2024·内蒙古呼和浩特市·一模）（多选）关于分子动理论，下列说法正确的有（　　） A. 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明 B. 布朗运动不是分子运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性 C. 压缩气体时，体积越小，压强越大，说明气体分子间存在着斥力 D. 当分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而减少 E. 从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关 【答案】ABE 【解析】A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，选项A正确； B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，不是分子运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性，选项B正确； C．气体压强是大量的气体分子对器壁频繁碰撞的产生的，压缩气体时，体积越小，压强越大，气体分子对器壁单位面积的碰撞力变大，但不能说明气体分子间存在着斥力，选项C错误； D．当分子间作用力表现为引力时，随分子距离变大，分子力做负功，分子势能增大，选项D错误； E．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关，分子动能越大，则分子对器壁的碰撞力越大，分子越密集，则单位时间单位面积上撞击的分子个数越多，则气体的压强越大，选项E正确。 故选ABE。 26. （2024·内蒙古呼和浩特市·一模）篮球在器材室被打入温度为7℃的空气后，球内压强为。比赛过程中，篮球内气体的温度升高为27℃。比赛中，篮球被刺出一小孔开始漏气，换下置于馆内稳定后温度为17℃，压强为。将空气看成理想气体，认为整个过程中篮球的容积不变，忽略温度变化对大气压的影响。求： （1）温度升高至27℃时球内气体的压强； （2）篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量的比值。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）设球内气体温度为27℃时得压强为，初态气体压强为，初态气体温度 27℃气体温度 比赛过程中，气体做等容变化，则 解得 （2）设篮球的体积为 篮球内27℃气体变为17℃时的体积为，密度为，根据理想气体状态方程 解得 比赛前篮球内空气质量 篮球漏出空气的质量 所以篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量之比 解得 27. （2024·宁夏中卫市·一模）（多选）下列说法正确的是（　　） A. 太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果 B. 布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫分子热运动 C. 晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，但其分子平均动能保持不变 D. 一定质量理想气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少 E. 某理想气体的摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，则该理想气体单个的分子体积为 【答案】ACD 【解析】A．太空中水滴处于完全失重状态，各部分之间没有相互挤压作用，水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，A正确； B．布朗运动是悬浮在液体或气体中小颗粒的运动，不是分子运动，B错误； C．晶体有固定的熔点，在熔化过程中吸收热量，内能增加，但其分子平均动能保持不变，C正确； D．一定质量理想气体克服外界压力膨胀，体积增大对外做功，如果是绝热过程，不吸热也不放热，则由热力学第一定律知其内能一定减少，D正确； E．由于气体分子间距明显大于分子大小，某理想气体的摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，指单个气体分子占据的空间，而不是该理想气体单个的分子体积，E错误。 故选ACD。 28. （2024·宁夏中卫市·一模）一气缸竖直固定，用轻杆相连的两活塞处于静止状态。两活塞总质量为m，截面积之差为，外界大气压为p0，被封闭理想气体体积为V1、温度为T，不计活塞与气缸间的摩擦，重力加速度为g。 （1）求气缸内被封闭气体的压强。 （2）若将缸内气体温度缓慢降低到，求活塞再次静止时两活塞向下移动的距离（大活塞始终未与气缸下部分接触）。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）设封闭气体压强为p1，由平衡条件得 解得 （2）缓慢降低温度的过程气体的压强不变，设气体末态体积为V2，由盖-吕萨克定律得 设两活塞向下移动的距离为x，有 解得 29. （2024·青海省玉树州·第四次联考）（多选）关于热力学的理论，下列说法不正确的是（　　） A. 空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越大 B. 空调制冷时热量是从低温物体传向高温物体，说明热传递不存在方向性 C. 布朗运动是液体或气体分子的无规则运动的体现 D. 一定质量的理想气体吸热时，温度一定升高 E. 一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大 【答案】ABD 【解析】A．空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值叫做空气的相对湿度，因此相对湿度还与同温下水的饱和汽压有关，即空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度不一定越大，故A错误，符合题意； B．空调制冷时热量从低温物体传向高温物体，该过程消耗了电能，不违背热力学第二定律，并不能够说明热传递不存在方向性，故B错误，符合题意； C．布朗运动是悬浮微粒在液体或气体分子撞击之下的不平衡引起的，布朗运动是液体或气体分子的无规则运动的体现，故C正确，不符合题意； D．根据热力学第一定律有 可知，一定质量的理想气体吸热的同时，若体积增大，气体对外做功，内能不一定增大，即温度不一定升高，故D错误，符合题意； E．根据理想气体状态方程有 可知，一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，气体的温度升高，其内能一定增大，故E正确，不符合题意。 故选ABD。 30. （2024·青海省玉树州·第四次联考）如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管（直径远小于），在直角处用一段水银柱封闭了一定质量的空气（视为理想气体），开始时，封闭端处于竖直状态，水银柱的竖直部分长为，水平部分长度为。封闭端空气柱的长度。现将玻璃管在竖直平面内沿逆时针方向绕直角缓慢旋转，使开口端处于竖直状态，该过程中空气温度保持不变。已知大气压强为。求： （1）旋转后空气柱的长度； （2）要使空气柱的长度恢复到，应该将玻璃管中空气柱温度升高到多少摄氏度。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）假设玻璃管在竖直平面内沿逆时针方向绕直角缓慢旋转后，水银柱均处于水平状态，初态有 末态有 气体做等温变化，则 解得 由于 假设成立，旋转后空气柱的长度为。 （2）空气柱的长度恢复到，此时空气柱的压强为 根据理想气体状态方程 其中 解得 此时玻璃管中空气柱的温度为 31. （2024·山东潍坊市·三模）如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体，轻绳左端连接活塞，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞向右移动L后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能增加量为。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是（ ） A. 状态2相比状态1，每个分子速率都增大 B. 状态2相比状态1，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少 C. 由状态1到状态2，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量 D. 电热丝释放的热量为 【答案】B 【解析】A．由状态1到状态2气体内能增加，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动平均速率增大，不是每个分子的运动速率都增大，故A错误； B．状态2相比状态1压强不变，温度升高，分子平均动能增大，体积增大，分子数密度减小，由压强的微观解释可知，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少，故B正确； C．由状态1到状态2，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量减去气体对外做的功，故C错误； D．设大气压强为，活塞的横截面积为，气体压强为，由平衡方程 得 活塞向右移动L过程中，对外做功 由热力学第一定律得 得气体吸收的热量即电热丝释放的热量 故D错误。 故选B。 32. （2024·山东潍坊市·三模）如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 【答案】（1）7:10；（2）1800cm3 【解析】（1）设开始时气室内气体体积为V1，从气阀中充入的压强为p0的气体体积为V0，当气室充气至压强为p1=0.17MPa，则由玻意耳定律 解得 V0=0.7V1 从气阀充入的气体和原有气体质量之比为0.7:1=7:10； （2）当气室压强为p2=0.34MPa时，根据玻意耳定律 解得 气室压强下降到p3=0.25MPa时，根据玻意耳定律 解得 排出水的体积 33. （2024·山西省名校联考三）（多选）一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C、C→A三个过程后回到初始状态A，其图像如图所示。已知O、A、C三点在一条直线上，。下列说法正确的是（　　） A. 状态B时气体的温度为500K B. 在A→B的过程中，气体对外做功大于它从外界吸收的热量 C. 在B→C的过程中，气体对外做功 D. 在A→B→C→A一个循环过程中，气体向外界释放的热量为 【答案】AD 【解析】A．由盖-吕萨克定律得，A→B过程 解得状态B时气体的温度 故A正确； B．由于在A→B的过程中温度升高，气体的内能增加，即；又体积增大，气体对外界做功，即。结合热力学第一定律可得 故B错误； C．由图可得状态C时的体积，在B→C的过程中，气体对外做功大小为B→C的过程中图像所围成的面积，所以 故C错误； D．A→B的过程中气体对外做功大小 C→A过程外界对气体做功大小 由热力学第一定律可得，在A→B→C→A一个循环过程中，外界对气体做功大小 在一个循环过程中，气体内能改变量为零，所以气体放出的热量与外界对气体做功的大小相等，为。故D正确。 故选AD。 34. （2024·山西省名校联考三）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将体积为的纯油酸配成总体积为的油酸酒精溶液，用注射器取体积为的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。 （1）此后，图甲中操作正确的顺序是______（用字母符号表示）。 （2）把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图乙所示。图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S=______；可估算出油酸分子的直径为______（用、、、N、S表示）。 （3）若实验得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为______。 A. 油酸酒精溶液中油酸浓度较小 B. 痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 C. 油膜有部分沾到了浅盘边缘 D. 未等油膜稳定就开始描绘轮廓 【答案】（1）BDCA或者DBCA （2）①. ②. （3）BCD 【解析】 【小问1详解】 实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，后往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是BDCA。 【小问2详解】 轮廓包围方格约为71个，故油酸薄膜的面积为 S＝71a2 每滴溶液中含有纯油酸的体积为 油酸分子的直径为 【小问3详解】 A．油酸酒精溶液中油酸浓度较小，导致油酸的体积偏小，可知，油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小，故A错误； B．如果水面上痱子粉撒得较多，油酸没有充分展开，导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小，油酸分子直径d的计算结果将偏大，故B正确。 C．油膜有部分沾到了浅盘边缘，会导致油膜面积偏小，油酸分子直径d的计算结果会偏大，故C正确； D．未等油膜稳定就开始描绘轮廓，会导致油膜面积偏小，油酸分子直径d的计算结果会偏大，故D正确。 故选BCD。 35. （2024·陕西省商洛市·二模）（多选）关于对分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　） A. 温度越低，布朗运动越明显 B. 外界对一定质量的气体做正功，气体的内能可能减小 C. 当分子间的距离减小时，分子间作用力一定增大 D. 物体的温度越高，其分子平均动能一定越大 E. 当分子间作用力表现为引力时，随着分子间距离的减小分子势能也减小 【答案】BDE 【解析】A．温度越高，布朗运动越明显，故A错误； B．外界对一定质量的气体做正功时，如果其他放热，气体的内能可能减小，故B正确； C．分子间距离小于平衡距离时，分子间的距离减小时，分子间作用力增大，分子间距离大于平衡距离时，分子间的距离减小时，分子力可能增大，可能减小，故C错误； D．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，故D正确； E．当分子间作用力表现为引力时，随着分子间距离的减小，分子力做正功，分子势能也减小，故E正确。 故选BDE。 36. （2024·陕西省商洛市·二模）如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的横截面积为S。初始时封闭气体的压强为（为大气压强且不变），热力学温度为。现通过电热丝缓慢加热气体，当活塞上升的高度为时，气体的内能增加E，气体的热力学温度上升到。已知重力加速度大小为g，不计活塞与汽缸的摩擦。求： （1）活塞的质量m及活塞与汽缸底部初始的间距h； （2）加热过程中气体吸收的热量Q。 【答案】（1）；；（2） 【解析】（1）由平衡关系 可得活塞的质量 缓慢加热气体，由 可得 （2）外界对气体做功 则根据热力学第一定律可得加热过程中气体吸收的热量 37. （2024·四川省成都市第二次联考）（多选）将一定质量的理想气体封闭在罐内，当罐内气体温度升高时，则下列说法正确的是（　　） A. 罐内气体的压强增大，内能减小 B. 罐内气体从外界吸收热量，内能增大 C. 单位时间内撞击在单位面积罐上的气体分子数增多 D. 罐内气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 E. 气体分子的平均速率增大，但不能保证每个气体分子的运动速率都增大 【答案】BCE 【解析】AB．当罐内气体温度升高时，罐内气体的内能增大，气体做等容变化，外界对气体不做功，根据可知罐内气体的压强增大，根据热力学第一定律可知罐内气体从外界吸收热量，故B正确，A错误； C．罐内气体的温度升高，则气体分子的速率变大，体积不变，单位时间内撞击在单位面积罐上的气体分子数增多，故C正确； DE．气体做等容变化，则气体对外界不做功，罐内气体的内能增大，气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的运动速率都增大，故E正确，D错误。 故选BCD。 38. （2024·四川省成都市第二次联考）导热性能良好汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环到汽缸底部高度为20，一个质量为1的活塞将汽缸内气体封闭，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性良好，静止时，活塞与卡环接触，已知大气压强为，环境温度为300K，当环境温度降为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，重力加速度取10，活塞的截面积为5，不计活塞的厚度，求： （1）开始时，卡环对活塞的压力； （2）当环境温度为280K时，在活塞上放一个质量为2的重物，当活塞重新稳定时，活塞离缸底的距离。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）设开始时缸内气体的压强为，当环境温度降为280K时，缸内气体的压强 气体发生等容变化，则 解得 开始时 解得 （2）在活塞上加上重物后，最后稳定时，缸内气体的压强 发生等温变化，则 解得 39. （2024·天津和平区·二模）（多选）取一个空金属易拉罐，在开口处插入一根粗细均匀的长透明吸管，在吸管内注入一小段油柱（长度、质量均可忽略），然后用蜡将易拉罐开口处密封。以密封处为原点，在吸管上标上刻度，如果不考虑大气压的变化，就是一个简易的气温计，如图所示。当环境温度由缓慢升高到的过程中，油柱从刻度L处上升到2L处，则（　　） A. 这一过程中，罐壁单位面积上单位时间内碰撞的气体分子数减少 B. 这一过程中，罐内气体分子的平均动能保持不变 C. 油柱在刻度L处时罐内气体压强小于油柱在2L处时的压强 D. 这一过程中，罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量 【答案】AD 【解析】AB．这一过程中，气体压强不变，温度升高，气体分子的平均动能变大，分子平均速率变大，分子对器壁的平均作用力变大，气体数密度减小，可知罐壁单位面积上单位时间内碰撞的气体分子数减少，选项A正确，B错误； C．外界大气压保持不变，油柱产生的压强可忽略，则油柱在刻度L处时罐内气体压强等于油柱在2L处时的压强，选项C错误； D．这一过程中，气体体积变大，对外做功，温度升高，内能变大，根据 可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外做功与气体内能增量之和，则罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，选项D正确。 故选AD。 40. （2024·浙江省宁波“十校”3月联考）理想气体常数R是表征理想气体性质的一个常数，由理想气体状态方程可推得，其中p为气体压强，为气体的摩尔体积（一摩尔物质在0℃、的体积），T为热力学温度，用国际单位制中的基本单位表示理想气体常数R的单位，正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由 ，，可得压强单位可表示为。摩尔体积的单位为，T的单位为K。则理想气体常数R的单位是。 故选C。 41. （2024·重庆市·二模）（多选）如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（　　） A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为 B. 在状态C时， C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q D. 直线BC一定不过坐标原点 【答案】AB 【解析】A．由L一T图像可知，从状态A到状态B，缸内封闭气体发生等容变化，活塞位于卡点处，从状态B到状态C，缸内封闭气体发生等压变化，缸内封闭气体的压强恒为，从状态A到状态B，由 解得 故A正确； B．从状态B到状态C，由 联立解得 故B正确； C．从状态B到状态C，缸内封闭气体对外做功 由热力学第一定律，有 故C错误； D．从状态B到状态C，由 (C常量) 知 直线BC一定过坐标原点，故D错误。 故选AB。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。 2024年真题研析：分析命题特点，探寻常考要点，真题分类精讲。 近年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。 必备知识速记：归纳串联解题必备知识，总结易错易混点。 名校模拟探源：精选适量名校模拟题，发掘高考命题之源。 命题解读 考向 考查统计 本类试题主要考查气态方程、热力学定律。 考向一 气缸问题 2024·浙江1月，19 2024·甘肃卷，13 2024·广东卷，13 2024·广西卷，14 2024·江苏卷，12 2024·全国甲卷，14 2023·海南卷，16 2023·湖北卷，13 2023·湖南卷，13 2022·全国乙卷，14 考向二 液柱问题 2024·全国甲卷，13 2024·北京卷，3 2024·山东卷，16 2023·河北卷，7 2023·全国乙卷，14 2022·广东卷，16 2022·湖南卷，16 2021·全国乙卷，14 考向三 图像问题 2024·江西卷，13 2024·山东卷，6 2024·新课标卷，8 2023·福建卷，11 2023·广东卷，13 2023·江苏卷，3 2023·辽宁卷，5 2023·重庆卷，4 2022·全国乙卷，13 2022·全国甲卷，13 考向四 实验问题 2024·上海卷，1 2024·上海卷，2 2023·北京卷，15 2023·江苏卷，9 2023·山东卷，13 考向五 充气、放气的问题，气球问题 2024·安徽卷，13 2024·湖南卷，13 2023·全国甲卷，14 2022·山东卷，15 2021·广东卷，16 2021·河北卷，16 2021·山东卷，4 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 2024·河北卷，9 2024·湖北卷，13 2023·北京卷，1 2023·湖南卷，5 2023·全国甲卷，13 2023·全国乙卷，13 2023·山东卷，9 2023·天津卷，2 2023·新课标卷，8 2023·浙江6月，14 命题分析 2024年高考各卷区物理试题均不同程度地考查了气态方程与热力学定律。预测2025年高考这些内容还是考查的重点。 试题精讲 考向一 气缸问题 1. （2024年1月浙江卷第19题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。 （1）气体从状态1到状态2是___（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求水平恒力F的大小； （3）求电阻丝C放出的热量Q。 2. （2024年甘肃卷第13题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： （1）抽气之后A、B的压强。 （2）弹簧的劲度系数k。 3. （2024年广东卷第13题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： （1）求B内气体压强； （2）求A内气体体积； （3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 4. （2024年广西卷第14题）如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。 （1）求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小； （2）推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化； （3）画出封闭气体等温变化的图像，并通过计算标出a、b处坐标值。 5. （2024·江苏卷·第12题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K，压强为105Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求： （1）气体现在的压强； （2）观测台对气体的压力。 6. （2024年全国甲卷第14题）如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处（过程中气体温度视为不变），外力增加到并保持不变。 （1）求外力增加到时，卡销b对活塞支持力大小； （2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。 考向二 液柱问题 7. （2024年全国甲卷第13题）（多选）如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. a中水的饱和气压最小 B. a、b中水的饱和气压相等 C. c、d中水的饱和气压相等 D. a、b中试管内气体的压强相等 E. d中试管内气体的压强比c中的大 8. （2024年北京卷第3题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（ ） A. 内能变大 B. 压强变大 C. 体积不变 D. 从水中吸热 9. （2024年山东卷第16题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 （1）求x； （2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 考向三 图像问题 10. （2024年江西卷第13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： （1）气体在状态D的压强； （2）气体在状态B的体积。 11. （2024年山东卷第6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B. b→c过程，气体对外做功，内能增加 C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 12. （2024年新课标卷第8题）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A. 1→2过程中，气体内能增加 B. 2→3过程中，气体向外放热 C. 3→4过程中，气体内能不变 D. 4→1过程中，气体向外放热 考向四 实验问题 13. （2024·上海卷·第1题）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 14. （2024·上海卷·第2题）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 考向五 充气、放气的问题，气球问题 15. （2024年安徽卷第13题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： （1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 （2）充进该轮胎的空气体积。 16. （2024年湖南卷第13题）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 （1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p和V表示）； （2）小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m = 8.66 × 10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为气球无张力时的最大容积，C = 18J为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 17. （2024年河北卷第9题）（多选）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（ ） A. 弹簧恢复至自然长度 B. 活塞两侧气体质量相等 C. 与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D. 与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 18. （2024年湖北卷第13题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 考向一 气缸问题 1. （2023年海南卷第16题）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，时，压强。 （1）时，气压是多大？ （2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？ 2. （2023年湖北卷第13题）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）最终汽缸内气体的压强。 （2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 3. （2023年湖南卷第13题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （1）求第1次抽气之后助力气室内的压强； （2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。 4. （2022年全国乙卷第14题）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （1）求弹簧的劲度系数； （2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 5. （2022年全国甲卷第14题）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 （1）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； （2）将环境温度缓慢改变至，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。 6. （2022年河北卷第16题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求： （i）此时上、下部分气体的压强； （ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。 7. （2021年全国甲卷第14题）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。 （i）求A的体积和B的压强； （ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。 8. （2021年湖北卷第14题） 质量为m的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面积为的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。当气缸如图(a)竖直倒立静置时。缸内气体体积为V1，。温度为T1。已知重力加速度大小为g，大气压强为p0。 (1)将气缸如图(b)竖直悬挂，缸内气体温度仍为T1，求此时缸内气体体积V2； (2)如图(c)所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时，求此时缸内气体的温度。 9. （2021年湖南卷第15题）（多选）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 整个过程，外力做功大于0，小于 B. 整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C. 整个过程，理想气体内能增大 D. 整个过程，理想气体向外界释放的热量小于 E. 左端活塞到达位置时，外力等于 10. （2021年湖南卷第16题）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为时，测得环境温度。设外界大气压强，重力加速度。 （1）当电子天平示数为时，环境温度为多少？ （2）该装置可测量的最高环境温度为多少？ 11. （2021年江苏卷第13题）如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中 （1）内能的增加量； （2）最终温度T。 12. （2021年辽宁卷第14题）如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。图（b）为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触，弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触，氦气体积变为地面时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0=1.0×105Pa、温度T0=300K，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。 （1）设气球升空过程中氦气温度不变，求目标高度处的大气压强p； （2）气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的。求气球驻留处的大气温度T。 考向二 液柱问题 13. （2023年河北卷第7题）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。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，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）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。 14. （2023年全国乙卷第14题）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以为压强单位） 15. （2022年广东卷第16题）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。 16. （2022年湖南卷第16题）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求： （1）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强； （2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。 17. （2021年全国乙卷第14题）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为，。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差。已知外界大气压为。求A、B两管内水银柱的高度差。 考向三 图像问题 18. （2023年福建卷第11题）一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A，其图如图所示。完成一次循环，气体内能_________（填“增加”“减少”或“不变”），气体对外界_________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”）。 19. （2023年广东卷第13题）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为．已知和．求： （1）的表达式； （2）的表达式； （3）到过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 20. （2023年江苏卷第3题）如图所示，密闭容器内一定质量理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（ ） A. 气体分子的数密度增大 B. 气体分子的平均动能增大 C. 单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 D. 单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小 21. （2023年辽宁卷第5题）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（　　） A. B. C. D. 22. （2023年重庆卷第4题）密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（　　） A. B. C. D. 23. （2022年全国乙卷第13题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（　　） A. 状态a处的压强大于状态c处的压强 B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功 C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 24. （2022年全国甲卷第13题）（多选）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中（　　） A. 气体一直对外做功 B. 气体的内能一直增加 C. 气体一直从外界吸热 D. 气体吸收的热量等于其对外做的功 E. 气体吸收的热量等于其内能的增加量 25. （2022年北京卷第3题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体温度保持不变 B. 从a到b，气体对外界做功 C. 从b到c，气体内能减小 D. 从b到c，气体从外界吸热 26. （2022年湖北卷第3题）一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（ ） A. a→b是等温过程 B. a→b过程中气体吸热 C. a→c过程中状态b的温度最低 D. a→c过程中外界对气体做正功 27. （2022年辽宁卷第6题）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ） A. 对外界做正功 B. 压强保持不变 C. 向外界放热 D. 内能减少 28. （2022年重庆卷第16题）某同学探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为的等容过程，当温度为时气体的压强为；图线Ⅱ描述的是压强为的等压过程。取为，求 ①等容过程中，温度为时气体的压强； ②等压过程中，温度为时气体的体积。 29. （2021年全国甲卷第13题）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和c的压强之比=___________。 30. （2021年全国乙卷第13题）（多选）如图，一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，气体始终吸热 B. 过程中，气体始终放热 C. 过程中，气体对外界做功 D. 过程中，气体的温度先降低后升高 E. 过程中，气体的温度先升高后降低 31. （2021年海南卷第12题）（多选）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线过原点。则气体（　　） A. 在状态c的压强等于在状态a的压强 B. 在状态b压强小于在状态c的压强 C. 在的过程中内能保持不变 D. 在的过程对外做功 考向四 实验问题 32. （2023年北京卷第15题）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径___________。 33. （2023年江苏卷第9题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 34. （2023年山东卷第13题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 考向五 充气、放气的问题，气球问题 35. （2023年全国甲卷第14题）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。 （i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度； （ii）保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。 36.（2022年山东卷第15题）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求： （1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m； （2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。 37. （2021年广东卷第16题）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。 38. （2021年河北卷第16题）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为。 （1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强； （2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为。 39. （2021年山东卷第4题）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（　　） A B. C. D. 考向六 分子动理论、热力学定律、固体和液体的性质 40. （2023年北京卷第1题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 41. （2023年海南卷第5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ） A. 分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B. 分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C. 分子势能在r0处最小 D. 分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 42. （2023年全国甲卷第13题）（多选）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是（ ） A. 气体的体积不变，温度升高 B. 气体的体积减小，温度降低 C. 气体的体积减小，温度升高 D. 气体的体积增大，温度不变 E. 气体的体积增大，温度降低 43. （2023年全国乙卷第13题）（多选）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　） A. 等温增压后再等温膨胀 B. 等压膨胀后再等温压缩 C. 等容减压后再等压膨胀 D. 等容增压后再等压压缩 E. 等容增压后再等温膨胀 44. （2023年山东卷第9题）（多选）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ） A. 初始状态下，气体的体积为 B. 等压过程中，气体对外做功 C. 等压过程中，气体体积增加了原体积的 D. 两个过程中，气体的内能增加量都为 45. （2023年天津卷第2题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　） A. 对外做功 B. 内能减小 C. 吸收热量 D. 压强不变 46. （2023年新课标卷第8题）（多选）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　） A. h中的气体内能增加 B. f与g中的气体温度相等 C. f与h中的气体温度相等 D. f与h中的气体压强相等 47. （2023年浙江6月卷第14题）（多选）下列说法正确的是（ ） A. 热量能自发地从低温物体传到高温物体 B. 液体的表面张力方向总是跟液面相切 C. 在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D. 当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率 48. （2023年浙江6月卷第20题）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 （1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求气体在状态C的温度Tc； （3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 49. （2022年广东卷第15题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。 50. （2022年河北卷第15题）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 51. （2022年湖南卷第15题）（多选）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（　　） A. A端为冷端，B端为热端 B. A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C. A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D. 该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 52. （2022年山东卷第5题）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 53. （2022年重庆卷第15题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（　　）（视为理想气体） A. 吸收热量 B. 压强增大 C. 内能减小 D. 对外做负功 54. （2021年北京卷第4题）比较45C的热水和100C的水蒸汽，下列说法正确的是（　　） A. 热水分子的平均动能比水蒸汽的大 B. 热水的内能比相同质量的水蒸汽的小 C. 热水分子的速率都比水蒸汽的小 D. 热水分子的热运动比水蒸汽的剧烈 55.（2021年广东卷第15题） 在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 56. （2021年河北卷第15题）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。 57. （2021年山东卷第2题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　） A. 内能减少 B. 对外界做正功 C. 增加的内能大于吸收的热量 D. 增加的内能等于吸收的热量 58. （2021年天津卷第6题）（多选）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A. 上下乘客时，气体的内能不变 B. 上下乘客时，气体从外界吸热 C. 剧烈颠簸时，外界对气体做功 D. 剧烈颠簸时，气体的温度不变 一、分子动理论 考点一　微观量估算的两种“模型” 1．分子的大小 (1)分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m； (2)分子的质量：数量级为10－26 kg. 2．分子的两种模型 (1)球模型：V0＝πd3，得直径d＝(常用于固体和液体)． (2)立方体模型：V0＝d3，得边长d＝(常用于气体)． 3．几个重要关系 (1)一个分子的质量：m0＝. (2)一个分子的体积：V0＝(注意：对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)． (3)1 mol物体的体积：Vmol＝. 考点二　布朗运动与分子热运动 1．分子热运动 分子做永不停息的无规则运动． 2．扩散现象 (1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象． (2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间． (3)温度越高，扩散越快． 3．布朗运动 (1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动． (2)布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动． (3)微粒越小，温度越高，布朗运动越明显． 考点三　分子间作用力、分子势能和内能 1．分子间的作用力 分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得较快． 2．分子动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能． (2)分子热运动的平均动能 ①所有分子动能的平均值． ②温度是分子热运动的平均动能的标志． 3．分子势能 (1)分子势能的定义 由分子间的相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关． (2)分子势能与分子间距离的关系 分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)． ①当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． ②当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． ③当r＝r0时，分子势能最小． 4．物体的内能 (1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． (2)决定因素：温度、体积和物质的量． (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关． (4)改变物体内能的两种方式：做功和传热． 5．温度 (1)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度． (2)两种温标 摄氏温标和热力学温标．摄氏温度与热力学温度的关系：T＝t＋273.15 K. 二、固体、液体和气体 考点一　固体和液体性质的理解 1．固体 (1)分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体． (2)晶体和非晶体的比较 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 2.液体 (1)液体的表面张力 ①作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小． ②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． ③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力． (2)浸润和不浸润 ①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固定．反之，液体不浸润固体． ②毛细现象：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降． 3．液晶 (1)液晶的物理性质 ①具有液体的流动性． ②具有晶体的光学各向异性． (2)液晶的微观结构 从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 考点二　气体压强的计算 1．气体压强的计算 (1)活塞模型 如图所示是最常见的封闭气体的两种方式． (2)连通器模型 2．气体分子运动的速率分布图像 当气体分子间距离大约是分子直径的10倍时，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示． 3．气体压强的微观解释 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)决定因素(一定质量的某种理想气体) ①宏观上：决定于气体的温度和体积． ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度． 考点三　气体实验定律及应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝ 拓展：Δp＝ΔT ＝ 拓展：ΔV＝ΔT 微观 解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的数密度增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变 图像 2.理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体． ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定． (2)理想气体状态方程：＝或＝C.(质量一定的理想气体) 3．解题基本思路 考点四　气体状态变化的图像问题 1．四种图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p－V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 2.处理气体状态变化的图像问题的技巧 (1)首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．看此过程属于等温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解． (2)在V－T图像(或p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大． 三、热力学定律 考点一　热力学第一定律　能量守恒定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)传热． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W. (3)表达式中的正、负号法则： 物理量 ＋ － W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q 物体吸收热量 物体放出热量 ΔU 内能增加 内能减少 3.能量守恒定律 (1)内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． (2)条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．(例如：机械能守恒) (3)第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律． 4．热力学第一定律的理解 (1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析． (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． (3)与外界绝热，则不发生传热，此时Q＝0. (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化． 考点二　热力学第二定律 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体． (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”． 2．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行． 3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律． 4．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性． (1)高温物体低温物体． (2)功热． (3)气体体积V1气体体积V2(较大)． 5．两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 考点三　热力学第一定律与图像的综合应用 1．气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析． 2．气体的做功情况、内能变化及吸、放热关系可由热力学第一定律分析． (1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功． (2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小． (3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热． (4)在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功． 考点四　热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程 四、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1．实验器材：注射器、橡胶套、压力表等(如图所示)． 2．实验数据的获取 空气柱的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 3．实验数据的处理 在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数． 4．实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2. 5．注意事项 (1)本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． (2)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大． 五、用油膜法估测油酸分子的大小 1．实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝. 2．实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、量筒、彩笔等． 3．实验过程 (1)配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面到达500 mL刻度线为止． (2)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. (3)向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上． (4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上． (5)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． (6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)． (7)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝，算出油酸薄膜的厚度d. (8)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 1. （2024·安徽安庆·三模）如图甲所示是一个简易的气温计，竖直放置的空铝罐中插入一根内部粗细均匀的透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱（长度可以忽略），不计大气压的变化。已知铝罐的容积是，吸管内部横截面积为，吸管的有效长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm。关于这个简易气温计，下面说法不正确的是（　　） A. 若在吸管上标刻出温度值，则刻度是均匀的 B. 这个简易气温计能测量的最低气温为24.5℃ C. 这个简易气温计能测量的最高气温为29.5℃ D. 若以图乙所示方式使用按图甲标刻好的气温计，则测量值将比实际值偏小 2. （2024·北京市海淀区·二模）关于热现象，下列说法正确的是（　　） A. 两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B. 气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C. 气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D. 布朗运动是液体分子的无规则运动 3 （2024·北京市海淀区·二模）某同学用如图所示的装置探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系，下列说法正确的是（ ） A. 该实验必须保证良好的密封性 B. 该实验必须测量柱塞的直径 C. 应快速移动柱塞，以减少气体向环境中放热 D. 为方便操作，可用手握住注射器再推拉柱塞 4. （2024·北京首都师大附中·三模） 下列说法正确的是（　　） A. 流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B. 只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C. 第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D. 热量不可能由低温物体传给高温物体 5. （2024·福建省三明市·一模）一定质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，其压强p与温度t的关系图像如图所示，气体在a状态时的体积_________在b状态时的体积；气体在b状态的内能_________c状态的内能；气体在过程ca中向外界放出的热量_________外界对气体做的功。（都填“大于”“等于”“小于”） 6. （2024·甘肃省白银市靖远县·三模）洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为V，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气20次后开始喷水。已知外部大气压强恒为，打气筒每次打入压强为、体积为的空气，空气可视为理想气体，不计细管内液体的体积及压强，打气及喷水过程中封闭空气的温度始终不变。 （1）求喷水壶内封闭空气的最大压强p； （2）喷水壶内洗涤剂能否全部从喷口喷出？若不能，最少还能剩余多少？ 7. （2024·广东多校联考·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B. 石墨烯中碳原子始终静止不动 C. 石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D. 石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 8. （2024·广东多校联考·三模）一内壁光滑的汽缸竖直放置，通过轻杆连接的两活塞a、b之间封闭有一定质量的理想气体，如图所示。初始时，两活塞均处于静止状态，且两活塞到汽缸连接处MN的距离相等，封闭气体的热力学温度为。已知两活塞a、b的质量分别为，，横截面积，重力加速度大小为g，大气压强恒为。 （1）若使封闭气体缓慢降温使活塞a恰好移动到连接处MN，求此时气体的温度； （2）若在活塞a上缓慢添加细砂使活塞a恰好移动到连接处MN，封闭气体温度不变，求最终所加细砂的总质量。 9. （2024·广西南宁市、河池市等校联考·二模）如图所示，左侧连有一横截面积为S的大活塞的汽缸A通过细导管（容积可忽略）与汽缸B相连接，导管里面有一绝热活塞（质量可忽略）。大气压强为，大活塞的重力为，大活塞到汽缸A底部的距离为。两汽缸内封闭温度为27℃的同种理想气体。先将整个装置顺时针缓慢转过90°，为使细导管中绝热活塞位置不变，需要给汽缸B加热。忽略一切摩擦，求： （1）汽缸A中活塞下降的距离d。 （2）汽缸B中气体的最终温度。 10. （2024·贵州省六校联盟·三模）“回热式热机”的热循环过程可等效为如图所示a→b→c→d→a的曲线，理想气体在a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程，则（　　） A. a状态气体温度比c状态低 B. a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b状态少 C. b→c、d→a两过程气体吸、放热绝对值相等 D. 整个循环过程，气体对外放出热量 11. （2024·海南省四校联考）真空轮胎在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气。海南夏天天气炎热，胎内气体开始升温，假设此过程胎内气体的体积不变，则此过程中（　　） A. 每个气体分子动能均增大 B. 气体对外做功 C. 速率大的区间内分子数减少 D. 气体压强增大 12. （2024·海南省四校联考）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知、、、W。求： （1）与； （2）B到C过程，气泡内气体内能的变化量。 13. （2024·河北·三模）某火灾报警器的原理图如图所示，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器工作发出响声。环境的热力学温度时，试管内封闭的空气（视为理想气体）柱的长度，水银柱上表面与导线端点的距离，管内水银柱的质量，横截面积，大气压强恒为，取重力加速度大小，不考虑水银柱的形状变化。 （1）求报警器刚好报警时试管内气体的热力学温度； （2）以试管口为圆心，在纸面内逆时针缓慢转动试管，求刚好发生报警时，试管与竖直方向夹角的余弦值。 14. （2024·河南省九师联盟·三模）如图所示为我国航天员王亚平在空间站中演示“水球气泡实验”时的情景，她往水球中注入一个气泡，气泡静止在水球中，水球悬在空中，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A. 由于完全失重，气泡中气体压强为零 B. 水与气泡界面处，水分子作用力表现为斥力 C. 水与气泡界面处，气体分子会进入水中，水分子会进入气泡中 D. 若空间站中的温度升高，则气泡会在水球中上升 15. （2024·黑龙江名校联考·二模） 某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度g取，求： （1）气体在状态C时的压强； （2）气体由状态A到状态C过程中，从外界吸收的热量Q。 16. （2024·湖北省十一校联考·二模）某物理兴趣小组受“蛟龙号”载人潜水器的启发，设计了一个测定水深的深度计。如图，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压强为，汽缸Ⅰ内通过活塞A封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过活塞B封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，初始状态A、B均位于汽缸最左端。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知相当于h高的水柱产生的压强，不计水温变化，装置的内径远小于水的深度，被封闭气体视为理想气体。 （1）当A向右移动时，求该深度计所处位置水深度； （2）求该深度计能测量的最大水深。 17. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）（多选）如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程①中气体的压强逐渐减小 B. 过程②中气体对外界做正功 C. 过程④中气体从外界吸收了热量 D. 状态c、d的内能相等 E. 状态d的压强比状态b的压强小 18. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）（多选）如图，一开口向上的导热汽缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　） A. 气体体积逐渐减小，内能增加 B. 气体压强逐渐增大，内能不变 C. 气体压强逐渐增大，放出热量 D. 外界对气体做功，气体内能不变 E. 外界对气体做功，气体吸收热量 19. （2024·湖南省湘西州吉首市·三模）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0 =76cmHg。 （i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？ （ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？ 20. （2024·东北师大附中、长春市十一高中、吉林一中、四平一中、松原实验中学1月联合模拟考试）如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度T1 = 400K，气柱的高度为h = 24cm，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为10cm。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为h1 = 16cm时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温至T2 = 100K。已知大气压强为p0 = 1 × 105Pa，气缸的横截面积为S = 1 × 10−4m2，重力加速度g取10m/s2。求： （1）堆放细沙的质量m； （2）温度降为T2时气体的压强。 21. （2024·江苏省4月大联考）关于热学现象，下列说法正确的是（　　） A. 液体有表面张力，原因是液体表面分子间的平均距离比液体内部大 B. 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 C. 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 D. 给庄稼松土有助于将地下的水分引上来 22. （2024·江苏省4月大联考）一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B到状态C再回到状态A，其图像如图所示，其中C到A的曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是（　　） A. 从A到B的过程中，气体对外做功，内能减少 B. 从B到C的过程中，气体吸收热量，内能减少 C. 从C到A的过程中，气体的压强不变，内能增加 D. 从C到A的过程中，气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多 23. （2024·江西省九江市·二模）用图示的实验装置来“探究压强不变时气体体积与温度的关系”。往杯中加入适量的热水，使注射器内的空气柱位于水面之下，每隔几分钟，记录气体体积和此时温度计的示数；用表示水降低的摄氏温度，用表示注射器内气体体积的改变量。根据测量数据作出的图线是（　　） A. B. C. D. 24. （2024·辽宁省·二模）如图甲所示，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、质量为的汽缸中，活塞截面积为，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为。重力加速度取，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，气体温度升高多少； （2）在状态时，活塞对卡口的作用力多大。 25. （2024·内蒙古呼和浩特市·一模）（多选）关于分子动理论，下列说法正确的有（　　） A. 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明 B. 布朗运动不是分子运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性 C. 压缩气体时，体积越小，压强越大，说明气体分子间存在着斥力 D. 当分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而减少 E. 从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关 26. （2024·内蒙古呼和浩特市·一模）篮球在器材室被打入温度为7℃的空气后，球内压强为。比赛过程中，篮球内气体的温度升高为27℃。比赛中，篮球被刺出一小孔开始漏气，换下置于馆内稳定后温度为17℃，压强为。将空气看成理想气体，认为整个过程中篮球的容积不变，忽略温度变化对大气压的影响。求： （1）温度升高至27℃时球内气体的压强； （2）篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量的比值。 27. （2024·宁夏中卫市·一模）（多选）下列说法正确的是（　　） A. 太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果 B. 布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫分子热运动 C. 晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，但其分子平均动能保持不变 D. 一定质量理想气体克服外界压力膨胀，但不吸热也不放热，内能一定减少 E. 某理想气体的摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，则该理想气体单个的分子体积为 28. （2024·宁夏中卫市·一模）一气缸竖直固定，用轻杆相连的两活塞处于静止状态。两活塞总质量为m，截面积之差为，外界大气压为p0，被封闭理想气体体积为V1、温度为T，不计活塞与气缸间的摩擦，重力加速度为g。 （1）求气缸内被封闭气体的压强。 （2）若将缸内气体温度缓慢降低到，求活塞再次静止时两活塞向下移动的距离（大活塞始终未与气缸下部分接触）。 29. （2024·青海省玉树州·第四次联考）（多选）关于热力学的理论，下列说法不正确的是（　　） A. 空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越大 B. 空调制冷时热量是从低温物体传向高温物体，说明热传递不存在方向性 C. 布朗运动是液体或气体分子的无规则运动的体现 D. 一定质量的理想气体吸热时，温度一定升高 E. 一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大 30. （2024·青海省玉树州·第四次联考）如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管（直径远小于），在直角处用一段水银柱封闭了一定质量的空气（视为理想气体），开始时，封闭端处于竖直状态，水银柱的竖直部分长为，水平部分长度为。封闭端空气柱的长度。现将玻璃管在竖直平面内沿逆时针方向绕直角缓慢旋转，使开口端处于竖直状态，该过程中空气温度保持不变。已知大气压强为。求： （1）旋转后空气柱的长度； （2）要使空气柱的长度恢复到，应该将玻璃管中空气柱温度升高到多少摄氏度。 31. （2024·山东潍坊市·三模）如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体，轻绳左端连接活塞，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞向右移动L后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能增加量为。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是（ ） A. 状态2相比状态1，每个分子速率都增大 B. 状态2相比状态1，分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少 C. 由状态1到状态2，气体内能的增加量等于电热丝释放的热量 D. 电热丝释放的热量为 32. （2024·山东潍坊市·三模）如图为某兴趣小组制作的供水装置，圆柱形气缸内部长度40cm，轻活塞将其分为左右两部分，左部为储水室，储水室上部一根细管连接进水口和出水口；右部为气室，气室尾部有一气阀。初始时出水口打开，储水室内无水，气阀关闭，轻活塞位于气缸中央。现通过气阀给气室充气至压强为0.17MPa，然后关闭气阀和出水口。打开进水口开关，开始注水，活塞缓慢向右移动，当气室压强为0.34MPa时停止注水。已知活塞横截面积为，外界大气压强为。气体看作理想气体，整个过程温度不变，由于水的重力产生的压强可忽略，活塞厚度、摩擦不计，求： （1）从气阀充入的气体和原有气体质量之比； （2）注水结束后，打开出水口，当气室压强下降到0.25MPa时，排出水的体积。 33. （2024·山西省名校联考三）（多选）一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C、C→A三个过程后回到初始状态A，其图像如图所示。已知O、A、C三点在一条直线上，。下列说法正确的是（　　） A. 状态B时气体的温度为500K B. 在A→B的过程中，气体对外做功大于它从外界吸收的热量 C. 在B→C的过程中，气体对外做功 D. 在A→B→C→A一个循环过程中，气体向外界释放的热量为 34. （2024·山西省名校联考三）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将体积为的纯油酸配成总体积为的油酸酒精溶液，用注射器取体积为的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。 （1）此后，图甲中操作正确的顺序是______（用字母符号表示）。 （2）把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图乙所示。图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S=______；可估算出油酸分子的直径为______（用、、、N、S表示）。 （3）若实验得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为______。 A. 油酸酒精溶液中油酸浓度较小 B. 痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 C. 油膜有部分沾到了浅盘边缘 D. 未等油膜稳定就开始描绘轮廓 35. （2024·陕西省商洛市·二模）（多选）关于对分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　） A. 温度越低，布朗运动越明显 B. 外界对一定质量的气体做正功，气体的内能可能减小 C. 当分子间的距离减小时，分子间作用力一定增大 D. 物体的温度越高，其分子平均动能一定越大 E. 当分子间作用力表现为引力时，随着分子间距离的减小分子势能也减小 36. （2024·陕西省商洛市·二模）如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的横截面积为S。初始时封闭气体的压强为（为大气压强且不变），热力学温度为。现通过电热丝缓慢加热气体，当活塞上升的高度为时，气体的内能增加E，气体的热力学温度上升到。已知重力加速度大小为g，不计活塞与汽缸的摩擦。求： （1）活塞的质量m及活塞与汽缸底部初始的间距h； （2）加热过程中气体吸收的热量Q。 37. （2024·四川省成都市第二次联考）（多选）将一定质量的理想气体封闭在罐内，当罐内气体温度升高时，则下列说法正确的是（　　） A. 罐内气体的压强增大，内能减小 B. 罐内气体从外界吸收热量，内能增大 C. 单位时间内撞击在单位面积罐上的气体分子数增多 D. 罐内气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 E. 气体分子的平均速率增大，但不能保证每个气体分子的运动速率都增大 38. （2024·四川省成都市第二次联考）导热性能良好汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环到汽缸底部高度为20，一个质量为1的活塞将汽缸内气体封闭，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性良好，静止时，活塞与卡环接触，已知大气压强为，环境温度为300K，当环境温度降为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，重力加速度取10，活塞的截面积为5，不计活塞的厚度，求： （1）开始时，卡环对活塞的压力； （2）当环境温度为280K时，在活塞上放一个质量为2的重物，当活塞重新稳定时，活塞离缸底的距离。 39. （2024·天津和平区·二模）（多选）取一个空金属易拉罐，在开口处插入一根粗细均匀的长透明吸管，在吸管内注入一小段油柱（长度、质量均可忽略），然后用蜡将易拉罐开口处密封。以密封处为原点，在吸管上标上刻度，如果不考虑大气压的变化，就是一个简易的气温计，如图所示。当环境温度由缓慢升高到的过程中，油柱从刻度L处上升到2L处，则（　　） A. 这一过程中，罐壁单位面积上单位时间内碰撞的气体分子数减少 B. 这一过程中，罐内气体分子的平均动能保持不变 C. 油柱在刻度L处时罐内气体压强小于油柱在2L处时的压强 D. 这一过程中，罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量 40. （2024·浙江省宁波“十校”3月联考）理想气体常数R是表征理想气体性质的一个常数，由理想气体状态方程可推得，其中p为气体压强，为气体的摩尔体积（一摩尔物质在0℃、的体积），T为热力学温度，用国际单位制中的基本单位表示理想气体常数R的单位，正确的是（ ） A. B. C. D. 41. （2024·重庆市·二模）（多选）如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（　　） A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为 B. 在状态C时， C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q D. 直线BC一定不过坐标原点 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$