专题02 热学（陕晋宁青专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编（陕晋宁青专用）

专题01 热 学 一、题型归纳 01.分子力和分子势能 02.气体图像问题 03.理想气体状态方程与气体实验定律 04.气体实验定律与热力学定律的综合 二、题型训练 分子力和分子势能 1.（2025·陕西韩城·一模）如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep＝0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是(　　) A．虚线为Ep­r图线、实线为F­r图线 B．当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r减小而增大 C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的加速运动 D．乙分子从r4到r2的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小 2（2025·宁夏白银·一模）分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力F随分子间距离r的变化图像（斥力以正值表示，引力以负值表示）。将两分子从相距r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．从r=r2到r=r0分子力表现为斥力 B．从r=r2到r=r1分子间的作用力的大小先减小后增大 C．从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 D．从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 3.（2025·陕西泾阳·一模）下列关于分子力、分子力做功和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于且减小时，分子间引力和斥力都增大 B．分子间距离从无限远靠近到处过程中分子力先做正功后做负功 C．分子势能在处最大 D．分子间距离由减小时，分子势能在减小 气体图像问题 1．（2025·山西·一模）如图所示为一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A过程中气体体积V与热力学温度T的关系图像BC和AD与纵轴平行，AB延长线与CD反向延长线过坐标原点，则下列说法正确的是（　　） A．A→B过程，单位时间撞击器壁单位面积的分子数减少 B．B→C过程，气体放出热量 C．C→D过程，气体吸收的热量小于气体内能的增量 D．D→A过程，所有分子的动能不变 2．（2025·山西忻州·一模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A．过程中，气体分子的平均动能减少 B．过程中，外界对气体做的功等于气体放出的热量 C．过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 D．过程中，气体的内能一直增大 3．（2025·宁夏银川·一模）如图，一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c的图像。则下列说法错误的是（　　） A．状态c的压强是状态a的压强的2倍 B．状态b到状态c过程，气体对外不做功 C．状态a到状态b过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 D．状态a到状态b过程，气体压强不变 4.（2024·陕西长安四中·一模）一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。图像如图所示。则（　　） A．过程。气体从外界吸热 B．过程比过程气体对外界所做的功多 C．气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小 D．气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 5.（2025·陕西华阴·一模）如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态A的温度为200K B．气体在状态C的压强为 C．从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大 D．从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变 理想气体状态方程与气体实验定律 1．（2025·山西太原·一模）一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 2．（2025·山西晋中·二模）如图所示，用一个带有阀门的细管将截面积均为S的导热气缸A和B连通。气缸A的内深度为H，气缸B的左端和轻质活塞Q用原长为的弹簧连接（初始时弹簧处于原长）。现将阀门关闭，由气缸A管口放入活塞P，活塞稳定后距离气缸底部为。之后打开阀门，气缸A中气体缓慢流入气缸B，系统在活塞P恰不接触缸底部时稳定。已知两活塞均光滑且密闭性良好，环境温度恒定，大气压强为，缸内气体均可视为理想气体，忽略细管和弹簧的体积，重力加速度为g。求： (1)活塞P的质量m； (2)弹簧的劲度系数k。 3．（2025·山西大学附中·一模）某实验小组为测量一个不规则物体的容积，将物体打开一个小口，在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27℃时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到37℃时，气柱长度变为60cm。已知外界大气压恒为，水柱质量忽略不计，1mol氮气在、0℃状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数取。下列说法正确的是（    ） A．温度变化过程中氮气对外界做的功为0.5J B．温度变化过程中氮气的内能减少了0.5J C．利用以上数据可测得不规则物体的容积为 D．被封闭氮气分子的个数约为个 4．（2025·山西稷山·一模）课间老师要大家拔河表演拉马德堡半球，20个人对拉也没有拉开。老师旋转了一下开关让球内外气体相通，一个人轻轻一拉就开了。已知马德堡半球由两个球冠合拢组成，合拢处圆面的面积，合拢后容积，手动微型抽气机每按压一次抽出体积为的气体。抽气过程中环境温度保持不变，马德堡半球容积不变，导热性能良好，不计摩擦。已知初始时马德堡半球空腔内气体压强与大气压强相同，大气压强。求： (1)抽1次气后，马德堡半球内的气体压强和的比值； (2)若每个学生能提供的最大拉力为，抽气20次后，球内气体压强等于多少？两侧至少各需要几个学生才能拉开？（取） 5．（2025·山西·一模）在夏季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示左前轮的胎压为；到了冬季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示左前轮的胎压变为。在夏季到冬季的这段时间，该轮胎一直没有充过气。已知轮胎内气体体积，轮胎内气体可视为理想气体且体积不变，大气压强为。 (1)通过计算判断这段时间内该轮胎是否漏气？若漏气，计算出漏出的气体占轮胎内原有气体质量的比值。 (2)为了安全，在的环境下需充气使该轮胎的静态胎压达到。假设充气过程中轮胎内气体的温度与环境相同且不变，求充入气体在大气压强下的体积。 6．（2025·山西晋城·一模）洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气16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； (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．（2025·山西乡宁·一模）某同学设计了一种测量不同压强下空气密度的装置，如图所示，两侧均足够长且粗细均匀的U形管竖直放置，管内有一部分水银，左侧管内水银面距管口，开始两侧管均开口，现封住左侧管口后，向右侧管内缓慢注入一定量的水银，稳定后结合测得的两管水银面的高度差即可测得被封闭的空气的密度．若某次测量时，已知大气压强，注入水银前空气的密度，稳定后两管水银面的高度差，视被封闭空气为理想气体，且不计空气温度的变化。求： (1)此次测得的左侧管内空气的密度（结果保留3位有效数字）； (2)此次向右侧管内注入水银的长度。 8．（2025·陕西临潼·一模）汽车行驶时，轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。已知某型号车辆轮胎内部气体压强的正常范围为2.0atm~3.0atm。清晨出发前对轮胎进行检查，胎压为2.4atm，胎内气体温度为27℃。轮胎内气体可看作理想气体，轮胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系为K。夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到87℃，为了使轮胎在该温度下的胎压为2.4atm，需要提前放出一部分气体以减小胎压。 (1)求出发前应该将胎压调整为多少？ (2)若放气过程中轮胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体与放气前轮胎内气体的质量之比。 9．（2025·山西阳泉·一模）如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（1个标准大气压）的气压，的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体（可视为理想气体）。当罐内混合气体温度为、压强达5atm时，打开阀门，因为压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求： (1)从开始加热到压强变为5atm时，罐体内水蒸气的分压强。（已知混合气体的压强等于在同温度同体积条件下组成混合气体的各成分单独存在时的分压强之和） (2)打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。 10．（2025·陕西榆林·一模）如图所示，一水平放置的绝热气缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与气缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，左侧封气缸闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： (1)当气体体积为时，气体的温度； (2)整个加热过程中气体吸收的热量。 39．（2025·陕西西安·一摸）在驾车从低海拔向高海拔行驶过程中，密封食品包装袋会发生膨胀现象，如图所示。 已知在低海拔地区时，包装袋内密封的空气体积为，压强等于大气压强，在高海拔地区时，大气压强变为，包装袋绷紧，密封空气的体积增大为原来的1.5倍，将包装袋内的封闭气体视为理想气体，不考虑食品自身体积的变化。 (1)不考虑环境温度变化的影响，包装袋绷紧会对内部空气造成额外压强，求额外压强； (2)若在高海拔处包装袋恰好绷紧，恰不对内部气体造成额外压强，已知低海拔地区的温度为，求高海拔处的温度。 11．（2025·陕西西安中学·一模）如图所示是传统中医常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上。某次使用时，先将气体由加热到，按在皮肤上后，又降至，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，（罐内气体可视为理想气体）求： (1)加热后罐内气体质量是加热前多少倍？ (2)温度降至时，罐内气体压强变为原来的多少倍？ 12．（2025·陕西宝鸡·一模）如图所示，均匀薄壁U形玻璃管，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，管内装有一定量的某种液体。右管内有一轻活塞，与管壁间无摩擦且不漏气。活塞与管内液体在左、右管内密封了两段空气柱（可视为理想气体）。当温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L。已知大气压强为P0，玻璃管横截面积为S，不计轻活塞重力。现将左右两管理想气体缓慢升高相同的温度，使两管液面高度差为L，左管压强变为原来的1.2倍。求： (1)理想气体温度升高到多少时两管液面高度差为L？ (2)温度升高过程中， 右管内的轻活塞上升的距离为多少？ 气体实验定律与热力学定律的综合 1．（2025·青海海南·一模）图为一种减震垫，上面布满了圆柱形薄膜气泡，每个气泡内充满了一定质量的理想气体，当平板状物品平压在气泡上时，气泡内气体的体积减小，温度保持不变。关于该挤压过程中气泡内的气体，下列说法正确的是（　　） A．分子平均动能增大 B．分子平均动能不变 C．气体放出热量 D．气体吸收热量 2．（2025·山西临汾·一模）四冲程柴油机由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成一个工作循环。如图，吸气冲程活塞下移，进入气缸的是纯空气（看作理想气体），活塞到达最低点时缸内气体压强为，温度为27℃；压缩冲程终点（活塞到最高点）时缸内气体温度为527℃，压缩冲程的体积压缩比（气缸最大容积与最小容积之比）为；压缩冲程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动0.1m的距离，该过程气体内能增加170J。求： (1)压缩冲程终点缸内气体的压强； (2)在压缩气体的过程中，气体传递给气缸的热量。 3．（2025·陕西石泉·一模）如图所示，竖直导热汽缸内有一质量不计的活塞，活塞下密封一定质量的氧气，活塞上面放有一些沙子，环境温度为，大气压强为。初状态氧气的体积为V、温度为、压强为。由于汽缸缓慢散热，为了维持活塞不下降，需要逐渐取走沙子，沙子全部取走后，随着汽缸继续散热，活塞开始下移，直到氧气与环境温度完全一致。忽略汽缸与活塞之间的摩擦力。求： （1）沙子全部取走时氧气的温度下降了多少； （2）氧气与环境温度完全一致时的体积是多少； （3）降温过程中氧气内能减少了，这一过程氧气放出的热量是多少。 4．（2025·山西大同·一模）一定质量的某种理想气体初始温度为，压强，体积为。经等容变化放出热量，温度降低到；若经等压变化，则需要放出的热量才能使温度降低到。求： （1）等压过程中外界对气体做的功W； （2）初始状态下气体的体积。 5．（2025·陕西铜川一中·一模）如图所示，在一个绝热的气缸中，用一个横截面的绝热活塞A和固定的导热隔板B密封了两份氮气Ⅰ和Ⅱ，氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等。当氮气Ⅰ和氮气Ⅱ达到热平衡时，体积均为，氮气Ⅰ压强为，温度为。现通过电热丝缓慢加热，当氮气Ⅱ的温度增加到时停止加热，该过程氮气Ⅱ内能增加了，已知大气压，活塞A与气缸之间的摩擦不计。 （1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ具有相同的 （选填“压强”、“体积”或“温度”）。 （2）求活塞A的质量； （3）求氮气Ⅰ最终的体积； （4）求氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量。 6．（2025·青海·一模）在导热良好的矩形气缸内用厚度不计的活塞封闭有理想气体，当把气缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于气缸口处，如图甲所示；当把气缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强，环境温度为T0，气缸的深度为h，重力加速为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。 （1）求图乙中活塞离气缸底部的高度h1； （2）活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升高，直到活塞再次位于气缸口，已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为U=kT，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 热 学 一、题型归纳 01.分子力和分子势能 02.气体图像问题 03.理想气体状态方程与气体实验定律 04.气体实验定律与热力学定律的综合 二、题型训练 分子力和分子势能 1.（2025·陕西韩城·一模）如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep＝0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是(　　) A．虚线为Ep­r图线、实线为F­r图线 B．当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r减小而增大 C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的加速运动 D．乙分子从r4到r2的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小 【答案】A 【解析】由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线(Ep­r图线)，实线为分子间作用力图线(F­r图线)，选项A正确；由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，所以无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，选项B错误；乙分子从r4到r2所受的分子力(表现为引力)先增大后减小，根据牛顿第二定律，乙分子做加速度先增大后减小的加速运动，乙分子从r2到r1所受的分子力(表现为斥力)一直增大，根据牛顿第二定律，乙分子做加速度增大的减速运动，选项C错误；根据分子势能图线可知，乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先减小后增大，在r2位置时分子势能最小，选项D错误。 2（2025·宁夏白银·一模）分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力F随分子间距离r的变化图像（斥力以正值表示，引力以负值表示）。将两分子从相距r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．从r=r2到r=r0分子力表现为斥力 B．从r=r2到r=r1分子间的作用力的大小先减小后增大 C．从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 D．从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 【答案】D 【详解】AB．由题图可知，从r=r2到r=r0分子力表现为引力，且大小先增大后减小；从r=r0到r=r1分子力表现为斥力，且大小逐渐增大，故AB错误； C．从r=r2到r=r0分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能逐渐减小，故C错误； D．从r=r2到r=r1分子力先表现为引力，后表现为斥力，分子力先做正功，后做负功，分子动能先增大后减小，故D正确。 故选D。 3.（2025·陕西泾阳·一模）下列关于分子力、分子力做功和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于且减小时，分子间引力和斥力都增大 B．分子间距离从无限远靠近到处过程中分子力先做正功后做负功 C．分子势能在处最大 D．分子间距离由减小时，分子势能在减小 【答案】A 【详解】A．分子斥力与引力随着分子间距离的减小而增大，故A正确； B．分子间距离大于时，分子力表现为引力，分子从无限远靠近到距离处过程中，分子力做正功，故B错误； CD．分子从无限远靠近到距离处过程中，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离继续减小，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。所以可知在处分子势能最小，故CD错误。 故选A。 气体图像问题 1．（2025·山西·一模）如图所示为一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A过程中气体体积V与热力学温度T的关系图像BC和AD与纵轴平行，AB延长线与CD反向延长线过坐标原点，则下列说法正确的是（　　） A．A→B过程，单位时间撞击器壁单位面积的分子数减少 B．B→C过程，气体放出热量 C．C→D过程，气体吸收的热量小于气体内能的增量 D．D→A过程，所有分子的动能不变 【答案】B 【知识点】分子动能、气体压强的微观意义、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A．A→B过程，温度降低，压强不变，体积减小，分子的平均动能减小，单位时间撞击器壁单位面积的分子数增多，故A错误； B．B→C过程，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功 根据热力学第一定律 得 所以气体放出热量，故B正确； C．C→D过程，气体对外界做功 气体内能增加 根据热力学第一定律 可知气体吸收的热量大于气体内能的增量，故C错误； D．D→A过程，温度不变，分子的平均动能不变，但不是所有分子的动能都不变化，故D错误。 故选B。 2．（2025·山西忻州·一模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A．过程中，气体分子的平均动能减少 B．过程中，外界对气体做的功等于气体放出的热量 C．过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 D．过程中，气体的内能一直增大 【答案】C 【知识点】判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】A．一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误； B．过程气体压强不变，体积减小，由盖吕萨克定律可知，温度降低，则内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量等于其内能减少量与外界做功之和，故B错误； CD．由图可知，， 则有 可知， 、状态气体内能相同，根据热力学第一定律可知，过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量，故C正确，D错误。 故选C。 3．（2025·宁夏银川·一模）如图，一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c的图像。则下列说法错误的是（　　） A．状态c的压强是状态a的压强的2倍 B．状态b到状态c过程，气体对外不做功 C．状态a到状态b过程，气体吸收的热量等于其内能的增加量 D．状态a到状态b过程，气体压强不变 【答案】C 【知识点】判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况、气体等压变化的图象 【详解】AD．根据 变形可得 则ab为等压线，即pa＝pb 由题图可知，状态b到状态c是等容变化 解得pc＝2pb＝2pa 故AD正确； B．由题图可知，状态b到状态c，气体体积不变，对外不做功，故B正确； C．状态a到状态b过程，温度升高内能增加，同时气体对外做功，吸收热量，则气体吸收的热量大于其内能的增加量，故C错误。 本题选错误的，故选C。 4.（2024·陕西长安四中·一模）一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。图像如图所示。则（　　） A．过程。气体从外界吸热 B．过程比过程气体对外界所做的功多 C．气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小 D．气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 【答案】B 【详解】过程，气体体积不变，即等容变化过程，气体压强变小，温度降低，故内能减小。该过程气体对外不做功，故气体向外界放热，A错误；由微元法可得图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少，由图像可知，过程比过程气体对外界所做的功多，B正确；过程为绝热过程，气体体积变大对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低。温度是分子平均动能的标志，故气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，C错误；过程，气体的压强相等，体积变大温度变大，分子的平均动能变大，分子撞击容器壁的动量变化量变大。由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，D错误。 故选B。 5.（2025·陕西华阴·一模）如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（　　） A．气体在状态A的温度为200K B．气体在状态C的压强为 C．从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大 D．从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变 【答案】A 【详解】从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即 ,根据盖-吕萨克定律,代入数据解得,故A正确，C错误；从B到C过程中，气体发生等容变化，根据查理定律,代入数据解得，故B错误；从状态B到状态C的过程中，气体温度升高，内能增加，故D错误。 故选A。 理想气体状态方程与气体实验定律 1．（2025·山西太原·一模）一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 【答案】AC 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题、应用盖吕萨克定律解决实际问题 【详解】AB．当篮球内气体压强不变，根据盖 - 吕萨克定律有 解得 故A正确，B错误； CD．温度不变时，设充入外界气体体积为，根据玻意耳定律 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 2．（2025·山西晋中·二模）如图所示，用一个带有阀门的细管将截面积均为S的导热气缸A和B连通。气缸A的内深度为H，气缸B的左端和轻质活塞Q用原长为的弹簧连接（初始时弹簧处于原长）。现将阀门关闭，由气缸A管口放入活塞P，活塞稳定后距离气缸底部为。之后打开阀门，气缸A中气体缓慢流入气缸B，系统在活塞P恰不接触缸底部时稳定。已知两活塞均光滑且密闭性良好，环境温度恒定，大气压强为，缸内气体均可视为理想气体，忽略细管和弹簧的体积，重力加速度为g。求： (1)活塞P的质量m； (2)弹簧的劲度系数k。 【答案】(1) (2) 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题 【详解】（1）设活塞P稳定时的压强为。初始稳定时对活塞P有 由玻意耳定律可知 解得， （2）设打开阀门后，活塞Q移动的距离为x。由玻意耳定律可知 最终稳定时对活塞Q有 解得 3．（2025·山西大学附中·一模）某实验小组为测量一个不规则物体的容积，将物体打开一个小口，在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27℃时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到37℃时，气柱长度变为60cm。已知外界大气压恒为，水柱质量忽略不计，1mol氮气在、0℃状态下的体积约为22.4L，阿伏伽德罗常数取。下列说法正确的是（    ） A．温度变化过程中氮气对外界做的功为0.5J B．温度变化过程中氮气的内能减少了0.5J C．利用以上数据可测得不规则物体的容积为 D．被封闭氮气分子的个数约为个 【答案】AD 【知识点】应用盖吕萨克定律解决实际问题、计算系统内能改变、吸放热及做功 【详解】A．温度变化过程中氮气对外界做的功为 故A正确； B．温度身高，气体内能增加，由于不知道该过程气体吸收多少热量，故不知道内能具体增加多少，故B错误； C．由于外界大气压不变，氮气做等压变化，设不规则物体容积为，则有 其中，代入题中数据，联立解得 故C错误； D．设氮气在、0℃状态下的体积为，则有 其中 联立解得 则被封闭氮气分子的个数约为 故D正确。 故选AD。 4．（2025·山西稷山·一模）课间老师要大家拔河表演拉马德堡半球，20个人对拉也没有拉开。老师旋转了一下开关让球内外气体相通，一个人轻轻一拉就开了。已知马德堡半球由两个球冠合拢组成，合拢处圆面的面积，合拢后容积，手动微型抽气机每按压一次抽出体积为的气体。抽气过程中环境温度保持不变，马德堡半球容积不变，导热性能良好，不计摩擦。已知初始时马德堡半球空腔内气体压强与大气压强相同，大气压强。求： (1)抽1次气后，马德堡半球内的气体压强和的比值； (2)若每个学生能提供的最大拉力为，抽气20次后，球内气体压强等于多少？两侧至少各需要几个学生才能拉开？（取） 【答案】(1)9:10 (2)，36个 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题 【详解】（1）气体等温变化，第一次抽气有 解得 （2）第二次抽气有 抽20次后 解得 要拉开，需， 解得 n应向上取整数，则两边至少各需要36个学生才能拉开。 5．（2025·山西·一模）在夏季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示左前轮的胎压为；到了冬季，汽车静止在温度为的环境时，系统显示左前轮的胎压变为。在夏季到冬季的这段时间，该轮胎一直没有充过气。已知轮胎内气体体积，轮胎内气体可视为理想气体且体积不变，大气压强为。 (1)通过计算判断这段时间内该轮胎是否漏气？若漏气，计算出漏出的气体占轮胎内原有气体质量的比值。 (2)为了安全，在的环境下需充气使该轮胎的静态胎压达到。假设充气过程中轮胎内气体的温度与环境相同且不变，求充入气体在大气压强下的体积。 【答案】(1)漏气， (2) 【知识点】应用查理定律解决实际问题、应用波意耳定律解决实际问题 【详解】（1）若轮胎没有漏气，设轮胎内气体在冬季的压强为，由查理定律可得 解得 因为，所以有漏气 假设轮胎内气体在温度为，压强为状态下，漏出气体的体积为， 由理想气体状态方程可得 漏出气体的质量与轮胎内原有气体质量的比值 解得 （2）设充进轮胎的空气的体积为，由玻意耳定律 解得 6．（2025·山西晋城·一模）洗车所用的喷水壶的构造如图所示，水壶的容积为，洗车前向壶内加入的洗涤剂并密封，然后用打气筒打气16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； (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； 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题 【详解】（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 7．（2025·山西乡宁·一模）某同学设计了一种测量不同压强下空气密度的装置，如图所示，两侧均足够长且粗细均匀的U形管竖直放置，管内有一部分水银，左侧管内水银面距管口，开始两侧管均开口，现封住左侧管口后，向右侧管内缓慢注入一定量的水银，稳定后结合测得的两管水银面的高度差即可测得被封闭的空气的密度．若某次测量时，已知大气压强，注入水银前空气的密度，稳定后两管水银面的高度差，视被封闭空气为理想气体，且不计空气温度的变化。求： (1)此次测得的左侧管内空气的密度（结果保留3位有效数字）； (2)此次向右侧管内注入水银的长度。 【答案】(1) (2)9.6cm 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题 【详解】（1）对左侧管中气体，根据玻意耳定律有 气体的质量 联立可有 其中，， 代入数据可解得 （2）如图所示，设左侧液面上升了 则有 解得 由图可知需注入水银的长度 8．（2025·陕西临潼·一模）汽车行驶时，轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。已知某型号车辆轮胎内部气体压强的正常范围为2.0atm~3.0atm。清晨出发前对轮胎进行检查，胎压为2.4atm，胎内气体温度为27℃。轮胎内气体可看作理想气体，轮胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系为K。夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到87℃，为了使轮胎在该温度下的胎压为2.4atm，需要提前放出一部分气体以减小胎压。 (1)求出发前应该将胎压调整为多少？ (2)若放气过程中轮胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体与放气前轮胎内气体的质量之比。 【答案】(1)2.0atm (2) 【知识点】应用查理定律解决实际问题 【详解】（1）对轮胎内气体分析，出发前温度为KK 温度为KK时胎压为atm 设出发前调整后的胎压为，则 解得atm （2）设放气前轮胎内气体的体积为V，质量为m，当压强变为atm时这部分气体体积变为，则根据玻意耳定律可得 解得 设从轮胎内放出气体的质量为，则 解得 9．（2025·山西阳泉·一模）如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（1个标准大气压）的气压，的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体（可视为理想气体）。当罐内混合气体温度为、压强达5atm时，打开阀门，因为压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求： (1)从开始加热到压强变为5atm时，罐体内水蒸气的分压强。（已知混合气体的压强等于在同温度同体积条件下组成混合气体的各成分单独存在时的分压强之和） (2)打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。 【答案】(1) (2)40% 【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题、应用查理定律解决实际问题 【详解】（1）对原有空气，根据查理定律 其中， 联立解得 代入数据得 从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强为 （2）设罐体的体积为，对混合气体分析，由理想气体状态方程可得 其中 可得 则有罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比为 10．（2025·陕西榆林·一模）如图所示，一水平放置的绝热气缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与气缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，左侧封气缸闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： (1)当气体体积为时，气体的温度； (2)整个加热过程中气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【知识点】计算系统内能改变、吸放热及做功、应用理想气体状态方程处理实际问题 【详解】（1）当气体体积为时，弹簧伸长量     此时气体压强为     根据理想气体状态方程，则有     解得 （2）根据理想气体状态方程，则有         当气体体积逐渐膨胀至时，气体压强     解得     气体温度变化量 解得     气体内能变化量 外界对气体做功     根据热力学第一定理     解得气体吸收的热量 11．（2025·陕西西安·一摸）在驾车从低海拔向高海拔行驶过程中，密封食品包装袋会发生膨胀现象，如图所示。 已知在低海拔地区时，包装袋内密封的空气体积为，压强等于大气压强，在高海拔地区时，大气压强变为，包装袋绷紧，密封空气的体积增大为原来的1.5倍，将包装袋内的封闭气体视为理想气体，不考虑食品自身体积的变化。 (1)不考虑环境温度变化的影响，包装袋绷紧会对内部空气造成额外压强，求额外压强； (2)若在高海拔处包装袋恰好绷紧，恰不对内部气体造成额外压强，已知低海拔地区的温度为，求高海拔处的温度。 【答案】(1) (2) 【知识点】应用波意耳定律解决实际问题、应用理想气体状态方程处理实际问题 【详解】（1）根据玻意耳定律得 解得 （2）设低海拔地区与高海拔地区的温度分别为和，根据理想气体状态方程得 其中 解得 12．（2025·陕西西安中学·一模）如图所示是传统中医常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上。某次使用时，先将气体由加热到，按在皮肤上后，又降至，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，（罐内气体可视为理想气体）求： (1)加热后罐内气体质量是加热前多少倍？ (2)温度降至时，罐内气体压强变为原来的多少倍？ 【答案】(1)0.75 (2)0.8 【知识点】应用盖吕萨克定律解决实际问题、应用理想气体状态方程处理实际问题 【详解】（1）令火罐内容积为，加热后从火罐内逸出的气体体积大小为，令，，加热前后气体压强不变，根据盖吕萨克定律有 加热后罐内气体质量与加热前罐内气体质量比 解得 （2）对加热后罐内气体进行分析，根据理想气体状态方程有 解得 13．（2025·陕西宝鸡·一模）如图所示，均匀薄壁U形玻璃管，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，管内装有一定量的某种液体。右管内有一轻活塞，与管壁间无摩擦且不漏气。活塞与管内液体在左、右管内密封了两段空气柱（可视为理想气体）。当温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L。已知大气压强为P0，玻璃管横截面积为S，不计轻活塞重力。现将左右两管理想气体缓慢升高相同的温度，使两管液面高度差为L，左管压强变为原来的1.2倍。求： (1)理想气体温度升高到多少时两管液面高度差为L？ (2)温度升高过程中， 右管内的轻活塞上升的距离为多少？ 【答案】(1)T=1.8T0 (2)1.3L 【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题、应用盖吕萨克定律解决实际问题 【详解】（1）当两管液面高度差为L时左管液柱下降，右管液柱上升，设此时温度为T，则有： 解得 对左管封闭气体， 根据理想气体状态方程有 联立以上式解得 T=1.8T0 （2）升温过程中，右管封闭气体压强不变，设末状态时右管中封闭气体长度为，则有 解得 活塞上升的高度 气体实验定律与热力学定律的综合 1．（2025·青海海南·一模）图为一种减震垫，上面布满了圆柱形薄膜气泡，每个气泡内充满了一定质量的理想气体，当平板状物品平压在气泡上时，气泡内气体的体积减小，温度保持不变。关于该挤压过程中气泡内的气体，下列说法正确的是（　　） A．分子平均动能增大 B．分子平均动能不变 C．气体放出热量 D．气体吸收热量 【答案】BC 【知识点】分子动能、判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况 【详解】AB．气泡内气体的温度保持不变，所以分子平均动能不变，故A错误，B正确； CD．气泡内气体的体积减小，外界对气体做功（），气体的内能不变（），根据热力学第一定律 可知，气体放出热量（），故C正确，D错误。 故选BC。 2．（2025·山西临汾·一模）四冲程柴油机由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成一个工作循环。如图，吸气冲程活塞下移，进入气缸的是纯空气（看作理想气体），活塞到达最低点时缸内气体压强为，温度为27℃；压缩冲程终点（活塞到最高点）时缸内气体温度为527℃，压缩冲程的体积压缩比（气缸最大容积与最小容积之比）为；压缩冲程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动0.1m的距离，该过程气体内能增加170J。求： (1)压缩冲程终点缸内气体的压强； (2)在压缩气体的过程中，气体传递给气缸的热量。 【答案】(1) (2)20J 【知识点】计算系统内能改变、吸放热及做功、应用理想气体状态方程处理实际问题 【详解】（1）气体初始初状态， 气体的末状态：， 根据理想气体状态方程 解得 （2）外界对气体做功 由热力学第一定律 解得 所以，气体传递给汽缸的热量为20J。 3．（2025·陕西石泉·一模）如图所示，竖直导热汽缸内有一质量不计的活塞，活塞下密封一定质量的氧气，活塞上面放有一些沙子，环境温度为，大气压强为。初状态氧气的体积为V、温度为、压强为。由于汽缸缓慢散热，为了维持活塞不下降，需要逐渐取走沙子，沙子全部取走后，随着汽缸继续散热，活塞开始下移，直到氧气与环境温度完全一致。忽略汽缸与活塞之间的摩擦力。求： （1）沙子全部取走时氧气的温度下降了多少； （2）氧气与环境温度完全一致时的体积是多少； （3）降温过程中氧气内能减少了，这一过程氧气放出的热量是多少。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）沙子全部取走时氧气压强 初始状态压强 温度 根据 得 氧气的温度下降了 （2）氧气与环境温度完全一致时 根据 得 （3）降温过程中对氧气做功 根据热力学第一定律 这一过程氧气放出的热量 4．（2025·山西大同·一模）一定质量的某种理想气体初始温度为，压强，体积为。经等容变化放出热量，温度降低到；若经等压变化，则需要放出的热量才能使温度降低到。求： （1）等压过程中外界对气体做的功W； （2）初始状态下气体的体积。 【答案】（1）200J；（2） 【详解】（1）等容过程中，气体做功为零，即 等压过程，内能减小400J，放出600J热量，则 （2）根据等压变化可得 联立解得 5．（2025·陕西铜川一中·一模）如图所示，在一个绝热的气缸中，用一个横截面的绝热活塞A和固定的导热隔板B密封了两份氮气Ⅰ和Ⅱ，氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等。当氮气Ⅰ和氮气Ⅱ达到热平衡时，体积均为，氮气Ⅰ压强为，温度为。现通过电热丝缓慢加热，当氮气Ⅱ的温度增加到时停止加热，该过程氮气Ⅱ内能增加了，已知大气压，活塞A与气缸之间的摩擦不计。 （1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ具有相同的 （选填“压强”、“体积”或“温度”）。 （2）求活塞A的质量； （3）求氮气Ⅰ最终的体积； （4）求氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量。 【答案】（1）温度；（2）1.6kg；（3）；（4） 【详解】（1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ通过导热隔板B密封，具有相同的温度。 （2）对氮气Ⅰ 解得活塞A的质量 （3）加热前后氮气Ⅰ压强不变，由盖吕萨克定律得 解得氮气Ⅰ最终的体积 （4）热隔板B固定，氮气Ⅱ的体积不变，外界对气体做功 由热力学第一定律，可得氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量 氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等，温度相同，所以内能也相同，故内能变化量也相同，氮气Ⅰ内能变化量为 氮气Ⅰ发生等压变化，得 \ 联立解得 故氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量为 6．（2025·青海·一模）在导热良好的矩形气缸内用厚度不计的活塞封闭有理想气体，当把气缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于气缸口处，如图甲所示；当把气缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强，环境温度为T0，气缸的深度为h，重力加速为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。 （1）求图乙中活塞离气缸底部的高度h1； （2）活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升高，直到活塞再次位于气缸口，已知封闭气体的内能随热力学温度变化的关系为U=kT，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设甲、乙中封闭气体的压强分别为、，则有 ， 解得， 气体做等温变化，由玻意耳定律有 联立解得 （2）设活塞回到气缸口时气体温度为，气体等压变化，则有 可得 气体对外做的功为 气体内能变化为 根据热力学第一定律可得 解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$