题型11 热学（题型专练）（浙江专用）2026年高考物理二轮复习讲练测

题型11 热学 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 热力学定律 考向02 气体实验定律 考向03 气体图像 考向04 理想气体状态方程的综合应用 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 以计算题为主，五年内每年均有热学专属计算题，同时分子动理论、固体液体性质等知识点会穿插在选择题中考查 情境模型化：命题场景高度集中在汽缸、活塞、瓶子、测温装置等生活化模型，几乎所有计算题均围绕 “密闭气体 + 可移动活塞 / 导热容器” 展开。 过程多阶段化：计算题常设计 2 - 3 个气体状态变化过程，要求考生逐步分析每个阶段的变化规律并串联求解。 注重概念与计算结合：不仅要求代入公式计算，还会在第一问设置概念判断题。 考向01 热力学定律 【例1-1】（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求气体在状态3的体积V3； (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。 【答案】(1) 不变 减小 (2)V3 = 1.0201 × 103 cm3 (3)ΔU = 2.53 J 【详解】（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。 （2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律 其中 ，， 解得 此时气体压强为 气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律 其中 代入数据解得，气体在状态3的体积为 （3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为 由热力学第一定律 其中 ， 代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为 【例1-2】（2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 【答案】(1) (2)减少 (3) 【详解】（1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 （3）罐内外的压强差 状态2皮肤受到的吸力大小 1．热力学第一定律的理解 不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量． (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量． 【变式1-1】（2025·浙江湖州·模拟预测）潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深 ； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 【答案】(1) 变大 放热 (2) (3)刻度线不均匀 【详解】（1）[1]活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，气体体积减小，质量不变，可知玻璃管中的气体分子数密度变大。 [2]气体温度不变，可知内能不变，又体积减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，玻璃管中的气体是放热。 （2）对活塞封闭的温度不变气体，由玻意耳定律得 其中， 又因为 联立得 （3）不均匀。理由：由玻意耳定律 可得x与h的函数关系式 可知x与h不成正比，故将玻璃管上的刻度值x转换成深度值h，刻度线不均匀。 【变式1-2】（2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度 ，上部分气体分子的平均速率 （以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强 ； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度 。 【答案】(1) 变小 变大 (2) (3) 【详解】（1）[1]当活塞密封不严时气体有一部分漏气到下半部分，所以上半部分气体的分子数密度减小。 [2]下方真空处有气体时，活塞会受到下部分气体的压力，使得上半部分弹簧变短，在绝热条件下弹簧弹性势能转化为内能，所以内能增大，故温度升高，上部分气体的分子平均速率增大。 （2）由于是轻质活塞，当活塞再次平衡时，上下部分气体压强相等，弹簧弹力为0。 根据理想气体状态方程，有 解得 （3）末状态下弹簧恢复原长，弹性势能转化为内能，初始时弹性势能为 所以内能的变化量 解得 考向02 气体实验定律 【例2-1】（2025·浙江台州·一模）如图1所示，一质量为、容积的导热性能良好的汽缸放置在光滑水平地面上，右端开口，汽缸壁内设有卡口，用一质量、面积为的活塞，密封一定质量的理想气体，活塞厚度可忽略且能无摩擦滑动。开始时气体温度、体积的状态A。用水平向左的恒力F拉动汽缸，达到稳定状态B，如图2所示，此时活塞恰好到达卡口处且与其无相互作用力。撤去外力，待气体恢复到A状态时，将汽缸内气体缓慢加热至温度的状态C，从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。大气压取，求： (1)由状态A到状态B的过程中，汽缸器壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“变大“变小”或“不变”），气体的内能 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (2)汽缸所施加的恒力F大小； (3)由状态A到状态C过程中气体一共从外界吸收热量Q。 【答案】(1) 变小 不变 (2)400N (3)20.8J 【详解】（1）[1][2] 气体从状态A到状态B过程，气体温度不变，内能不变；体积增大，压强减小，则分子平均动能不变，器壁单位面积所受气体分子的平均作用力变小； （2）根据等温变化过程 其中 对活塞有 对整体有 得 （3）假设等压变化，由 得 其大于汽缸总容积，因此 由 其中 可得 【例2-2】（2025·浙江·一模）龙泉青瓷名扬天下，现代电子测温技术能够实现温度的精准控制从而制作出更加精细的青瓷制品。如图所示为某青瓷窑结构的示意图。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温。烧制时为避免窑内气压过高，窑上有一个单向排气阀，已知当窑内气体温度为时，单向排气阀开始排气，此后窑内气体压强保持不变，温度逐渐升高至稳定烧制温度。气体可视为理想气体。求： (1)单向排气阀开始排气后窑内气体分子平均速率 （填“增大”“减小”或“不变”），单位时间撞击单位面积窑壁的分子数 （填“增大”“不变”或“减小”）； (2)排气阀开始排气时窑内气体的压强； (3)本次烧制排出的气体占原有气体质量的比例。 【答案】(1) 增大 减小 (2) (3) 【详解】（1）[1]对于某种理想气体，分子的平均动能与温度有关。开始排气后窑内温度一直升高，所以分子平均速率增大。 [2]排气后窑内气体的压强不变，温度升高时每个气体分子撞击窑壁的平均力增大，所以单位时间撞击单位面积窑壁的分子数会减小。 （2）由查理定律可知 其中， 所以 （3）排出气体后，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律可得 其中 可以解得 则排出的气体的体积为 则排出的气体占原有气体的质量比为 【变式2-1】（2024·浙江温州·一模）从消毒柜中取出一质量、杯口截面积的圆柱形玻璃杯。将杯盖盖上后，杯内密封一定质量的理想气体，该气体处于温度、压强的状态A。冷却一段时间后，杯内气体温度降低至，气体达到状态B。杯盖下表面为平面且形变可忽略，杯壁厚度可忽略。 (1)从状态A到状态B过程中，气体 （选填“吸收”或“放出”）热量，气体分子单位时间撞击杯盖次数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)求气体在状态B的压强； (3)气体在状态B时，用竖直向上外力提起杯盖，由于大气压作用玻璃杯与杯盖不分离，两者在空中保持静止，求杯盖对玻璃杯作用力F的大小。 【答案】(1) 放出 变小 (2) (3) 【详解】（1）[1][2]从状态A到状态B，属于等容变化的过程，根据理想气体状态方程可知 体积不变气体的温度降低，放出热量，气体压强减小，即气体分子单位时间撞击杯盖次数减小； （2）由查理定律可知 解得 （3）对玻璃杯受力分析，玻璃杯静止时，则有 解得 即杯盖对玻璃杯作用力F的大小为0.5N，方向为竖直向上。 【变式2-2】登革热病毒，可以使用含氯消毒液进行消杀。如图所示的某款手动气压式喷壶，壶内装有消毒液。其原理是通过手动压压杆A不断向壶内打入气体，使壶内气压变大，再打开阀门K时，便可持续喷雾。已知喷壶的容积为2L，手动打气筒装置每循环工作一次，能向喷壶内压入压强为、体积为20 mL的空气。已知初始时喷壶内消毒液的体积为，消毒液上方气体压强等于大气压强，壶内出水细管和打气管的体积不计，喷嘴和消毒液的高度差不计，打气过程和喷出消毒液过程中不考虑气体温度的变化，外界大气压恒为 (1)若装入消毒液后只打气一次，壶内的压强变为多大? (2)若经过若干次的按压打气，再按压按柄B，消毒液从喷嘴持续喷出，发现当壶内还剩下1L的消毒液时储气室的压强为，请问从初始时开始，一共按压了多少次? 【答案】(1) (2)32次 【详解】（1）未打气前，壶内气体的体积为 单次按压进入壶内气体为，由于气体发生等温变化，由玻意耳定律，得 解得 （2）当壶内还剩下1L的消毒液时，此时壶内气体体积为 设一共要按压n次，气体发生等温变化，由玻意耳定律，得 代入数据，解得 故一共要按压32次。 考向03 气体图像 【例3-1】（2025·浙江·模拟预测）某导热性良好的容器，内含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，如图所示。已知气体在状态A时的压强是，其他已知量在图示中标出。 (1)求大小。 (2)请你建立一个坐标系，并在该坐标系中，作出气体由状态A经过B变为C的图像，并标出A、B、C的坐标值。 (3)气体由状态A经过B变为C的过程中，假定气体吸收热量为，求气体A、C状态的内能变化量。 【答案】(1)200K (2)见解析 (3) 【详解】（1）A至B是等压过程, 由盖—吕萨克定律，则有 解得 （2）由于A至B是等压过程,B到C为等容过程,由查理定律，可得 代入数据解得 由此可画出由A到B到C的p-V图像如下图 （3）A到C，以气体为研究对象可知，A到B气体膨胀对外做功，B到C气体等容变化，不做功，故整个过程气体对外做的功为AB与坐标轴围成的面积，即 由热力学第一定律可知 其中 解得 即气体内能增加 【例3-2】如图，一定质量的理想气体经历从的变化过程，在此过程中气体从外界吸收了的热量，气体对外界做了的功。已知状态A时气体压强为、气体内能，求： (1)状态B时气体的压强； (2)状态C时气体的内能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）状态A→B为等容过程，由查理定律得 解得 （2）由热力学第一定律得 解得 1．利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系． 例如：在图10甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1 两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2T1. 又如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2V1. 图10 2．一定质量的气体不同图象的比较 类别图线 特点 举例 p－V pV＝CT(其中C为恒量)，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 【变式3-1】（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，有一开口向上，高度为、底面积为S的绝热气缸固定在水平面上，气缸内部有加热装置，在缸的正中间和缸口处有固定卡环，绝热活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。将一定质量的理想气体封闭在活塞下方，开始时封闭气体的温度为，压强等于外界大气压强，重力加速度为。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变化过程，图中标出的量为已知量。 (1)从过程，封闭气体吸收的热量为，求该过程封闭气体内能的变化量； (2)过程封闭气体温度的改变量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据理想气体状态方程 得 过原点的图线斜率不变时，体积不变，可知只有在过程中气体对外做功 由热力学第一定律有 所以该气体内能的变化量为 （2）状态，体积，压强，温度 状态，体积，压强 由理想气体状态方程有 又 【变式3-2】（2025·安徽·模拟预测）一定质量的理想气体，从状态开始，经历两个状态又回到状态，其压强与体积的关系图像如图所示，的反向延长线经过坐标原点与横轴平行。已知气体在状态时的热力学温度为，一定质量的理想气体的内能可表示为为常数。图中、均为已知量。求： (1)状态时气体的温度； (2)由状态至状态，再至状态，气体吸收热量与放出热量之差。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）的反向延长线经过坐标原点，根据正比例图线的特点可知 根据理想气体方程可知 解得 （2）气体从状态到，状态的体积为，气体对外界做功 根据热力学第一定律可知 解得 从状态到状态，外界对气体做功 根据理想气体状态方程可知 解得 根据热力学第一定律可知 气体从，吸收热量和放出热量的差值为 联立以上各式解得 考向04 理想气体状态方程的综合应用 【例4-1】（2025·云南楚雄·模拟预测）气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示的是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置的示意图，汽缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向汽缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，汽缸的有效容积，气钉枪正常使用时气罐内气体的压强范围为，为大气压强，当气罐内气体的压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程中气体温度不变，已知气罐内气体的初始压强为。假设所有过程温度恒定，且气罐容积不变。 (1)若气泵自动启动充气时在1s内吸入压强为的空气的体积，求在不使用气枪的情况下，气泵充气一次的时间t。 (2)求充气结束后至气泵下次自动启动充气前，气钉枪最多能射出多少颗钉子（可能用到的数据）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设在某次充气过程中，气泵需要充入压强为的空气的体积为，气体经历等温变化，有 又 解得 （2）设打入第n颗钉子之前，气罐内气体的压强为，打入第n颗钉子之后，气罐内气体的压强为，气枪打钉子的过程视为等温变化，有 解得    由数学关系可知 又 解得 【例4-2】（2025·湖南·一模）如图所示，与水平面成角倾斜放置、导热性能良好的汽缸由截面积不同的两圆筒连接而成。已知上圆筒长20cm，质量为、截面积的活塞A和质量为、截面积的活塞B间用30cm长的细轻杆连接，两活塞间封闭一定质量的理想气体，两活塞与筒内壁无摩擦且不漏气。初始时，两活塞到两汽缸连接处的距离均为15cm，环境温度为、大气压强，重力加速度g取。求： (1)开始时缸内封闭气体的压强； (2)缓慢降低环境温度，使活塞 A刚好要脱离小圆筒，则降低后的环境温度多大。保留三位有效数字 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设开始时缸内气体的压强为，根据平衡条件 解得 （2）由于活塞缓慢移动，根据平衡条件可知，缸内封闭气体压强不变 设杆长为L，则由盖-吕萨克定律有 解得 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 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 【变式4-1】航天员身着航天服出舱活动，首先要从太空舱进入到气闸舱，关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中的气体缓慢抽出，再打开气闸舱门，从气闸舱出舱。已知气闸舱的容积为，舱中气体的初始压强为，温度为。为了安全起见，先将气闸舱的压强降至，给航天员一个适应过程。此过程中，求： (1)若气闸舱的温度保持不变，抽出的气体在压强下的体积； (2)若气闸舱温度变为，气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。（该问结果保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）以气闸舱内原有气体为研究对象，体积为，压强为，降压后气体的压强为，体积为，由玻意耳定律可得 设抽出的气体在时的体积为，转换到压强为压强下的体积为，由玻意耳定律解得 （2）以气闸舱内存留的气体为研究对象，压强为后，体积为，温度为，转换到压强为，温度为时的体积为，由理想气体状态方程可得 气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比为 解得 【变式4-2】（2025·广东·模拟预测）如图所示，导热性能良好的气缸开口向上竖直放置，是固定在气缸内壁的卡环，两卡环间的距离为h，缸内一个质量为m、横截面积为S的活塞与气缸内壁接触良好，无摩擦不漏气，活塞只能在之间移动，缸内封闭一定质量的理想气体。此时环境温度为，活塞与卡环b刚好接触，且无相互作用力，活塞离缸底的距离为。已知卡环能承受的压力最大为，活塞的厚度不计，大气压强满足，重力加速度为g，求： (1)要使卡环不被破坏，环境的温度最低能降到多少； (2)若提高环境温度，当环境温度为时，试通过计算判断卡环是否损坏？若不损坏，此时缸内气体的压强多大。 【答案】(1) (2)卡环并未损坏， 【详解】（1）开始时，缸内气体压强 气体温度；设温度降低到时活塞对卡环的压力为，此时缸内气体压强 得 气体发生等容变化，则有 解得 （2）假设环境温度为时活塞与卡环a接触，且卡环a没有被破坏。设此时缸内气体压强为，根据理想气体状态方程有 解得 设此时活塞与卡环的作用力为F，则 解得 由于且 说明卡环并未损坏，此时缸内气体压强为 1. （2025·浙江·一模）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的形细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力。小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图丙所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。则小明测得肥皂水的表面张力系数和肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压强差分别为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】肥皂水上下两个表面都存在表面张力，故有 得到肥皂水的表面张力系数为 右侧半球膜受到膜内、外气体的压力和膜边缘的表面张力，如图 根据受力平衡可知 因肥皂泡的内外表面都存在表面张力，故肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 故压强差为 故选C。 2. （2024·浙江温州·模拟预测）如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A．甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C．乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D．在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 【答案】A 【详解】A．玻璃是非晶体，具有各向同性，各个方向的传热能力相同，因此熔化的石蜡呈圆形，故A正确； B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能增大，故B错误； CD．乙实验在太空中，由于薄膜厚度分布均匀，将不会出现干涉条纹，故CD错误。 故选A。 3. （2022·浙江台州·模拟预测）中国空间站第三次太空授课中演示了紫色水球从“活跃”到“懒惰”的过程。如图所示，用注射器向水球喷气，水球发生振动。向水球射入一枚钢球，钢球留在水球中，再用注射器以相同方式向水球喷气，水球振动幅度减小。则（　　） A．首次喷气水球振幅较大，水球一定发生了共振 B．水球振动中不破裂，是因为水球处于完全失重状态 C．钢球射入水球而未穿出，是水的表面张力起了作用 D．射入钢球后振幅减小，是因为水球质量变大，惯性变大 【答案】C 【详解】A D．根据动量定理，力的冲量相同的情况下，质量小的物体获得的速度大，振幅也大，故AD错误； BC．水球振动中不破裂，钢球射入水球而未穿出，是水的表面张力起了作用，故B错误，C正确。 故选C。 4. （2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为一形状不规则但导热良好的容器，为了测量该容器的容积，某兴趣小组在其开口处连接一根两端开口的竖直玻璃管，密封好接口，用一惰性气体充满容器，并用质量的活塞封闭内部气体。已知玻璃管内壁光滑，半径。当环境温度时，玻璃管内气柱长度。环境温度缓慢升高到310K时，气柱长度增至70cm。已知大气压强恒定，，取3，求： (1)温度变化过程中容器中气体对外界做的功W； (2)温度变化过程中容器中气体 （选填“吸热”或“放热”），容器中气体分子平均速率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (3)容器的容积V（保留三位有效数字）。 【答案】(1)5.1J (2) 吸热 增大 (3)1.34L 【详解】（1）根据，， 可得 （2）[1][2]温度升高内能增大，容器中气体分子平均速率增大，且，体积增加气体对外界做功，则，根据热力学第一定律可得 可知，故温度变化过程中容器中气体吸热； （3）气体等压变化，则 解得 5. （2025·浙江温州·一模）如图，上有卡扣的导热性能良好的气缸（不计缸壁厚度）竖直放置，缸内用质量、横截面积的活塞密封一定质量的理想气体。当环境温度时，气体高度维持不变，随着环境温度逐渐升高至时，缸内气体压强变为。已知整个过程中缸内气体的内能增加了。取大气压，不计活塞与气缸间的阻力，求： (1)环境温度逐渐升高，活塞运动至卡口前的过程中，气体分子的平均动能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），气缸内壁单位面积受到的压力 （选填“增大”、“减小”或“不变"）： (2)活塞恰好到达容器卡口处时的环境温度； (3)缸内气体在整个过程中从外界吸收的热量。 【答案】(1) 增加 不变 (2)（或） (3) 【详解】（1）[1]气体分子的平均动能随温度的变化而变化，由题知环境温度逐渐升高，且气缸的导热性能良好，故气体的温度也逐渐升高，所以气体分子的平均动能增加； [2]对活塞受力分析，根据平衡条件有 可知压强是一个定值，即在活塞到达卡扣前气体做等压变化； 根据 可知圆筒内壁单位面积受到的压力不变。 （2）在初始状态，对活塞受力分析，根据平衡条件有 解得 可知在活塞到达卡扣前，气体做等压变化，则有 到达卡扣处后，气体做等容变化，由查理定律得 解得（或） （3）活塞从初始状态到卡扣处的过程中，做等压变化，则有 解得 因气体做等压变化，则外界对气体做功 根据热力学第一定律有 解得 6. （2025·浙江金华·一模）如图是一个呈葫芦形的导热玻璃瓶，为测量其内部容积，在瓶口插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，横截面积，质量的油柱（密度）将一定质量理想气体封闭在瓶内。油柱静止时，玻璃管中空气柱长度2cm，此时外界温度。将玻璃瓶浸入温度为的热液中，油柱再次静止时下方空气柱长度变为10L。已知气体内能变化满足（为常量，），环境温度和外界气压恒定，油未溢出。求： (1)若将玻璃瓶改为浸入冰水中达到平衡后：气体分子平均动能 （选填“增大”“不变”或“减小”），玻璃瓶内气体分子的数密度 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (2)玻璃瓶内部的容积； (3)若外界气压，求温度从升至过程中，气体吸收的热量。［第（3）题结果要求保留2位有效数字］ 【答案】(1) 减小 增大 (2) (3) 【详解】（1）气体分子平均动能宏观体现为温度，温度降低，分子平均动能减小； 气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 温度降低，体积减小，而气体质量不变，所以玻璃瓶内气体分子的数密度增大。 （2）气体做等压变化，盖-吕萨克定律 初态： ， 末态：， 代入数据可得 （3）瓶内气体压强为 气体温度升高 气体膨胀过程中，外界对气体做功为 气体内能的变化为 由得 7. （2025·浙江·模拟预测）中国瓷器是从陶器发展演变而成的，原始瓷器起源于3000多年前。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑，不同的瓷器有不同的烧制要求。如图是某次烧制瓷器所用窑炉的简图，上方有一个只能向上打开的单向排气阀，排气阀横截面积为S。初始时窑内温度为，窑内气体（可看成理想气体）体积为，压强等于外界大气压强。某瓷器烧制时要求窑内温度为时排气阀打开。 (1)加热时，排气阀打开前窑内气体发生的是 （选填“等压”“等温”或“等容”）变化，该过程中单位时间撞击排气阀的分子数 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (2)求排气阀两侧压力差达到多少时排气阀打开。 (3)开始加热前抽出部分气体，关闭排气阀，窑内气体质量变为原来的，求窑内气体温度为多少时，排气阀再次打开。 【答案】(1) 等容 增大 (2) (3)1260K 【详解】（1）[1]排气阀打开前，加热过程中，窑内气体发生等容变化； [2]气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，分子热运动平均速率增大，则单位时间撞击排气阀的分子数增大。 （2）排气阀打开前，窑内气体发生等容变化，由查理定律有 其中， 解得 排气阀将要打开时，两侧的压力差为 （3）开始加热前抽出部分气体的过程，窑内气体发生等温变化，窑内气体质量变为原来的，则压强 将窑内气体加热的过程，气体做等容变化，根据查理定律得 其中 解得 8. （2025·全国·模拟预测）西藏海拔4728米的色季拉山，可观日出、云海、无际的林海和远眺南迦巴瓦峰峻美的雄姿，是旅游观光的好地方。由于海拔较高，山下景区为游客备有容积为的便携式氧气瓶和容积为且自带压强计的大氧气瓶。时某大氧气瓶内的氧气压强。假设充气前便携式氧气瓶内均为真空，便携式氧气瓶内充满氧气后的压强均为。 (1)若在7℃的环境下，用该大氧气瓶给便携式氧气瓶充氧气，则能充满多少瓶便携式氧气瓶？ (2)若在27℃的环境下，用该大氧气瓶给2瓶便携式氧气瓶充氧气，求便捷式氧气瓶充满后大氧气瓶内的气体压强以及剩余氧气质量与原来氧气质量之比。 【答案】(1)54 (2)； 【详解】（1）（1）根据玻意耳定律则有 代入数据解得 （2）对大氧气瓶内的氧气，根据查理定律有 其中 解得 思路一：用该大氧气瓶给2瓶便携式氧气瓶充氧气，设充满2瓶便携式氧气瓶充氧气需要用掉大氧气瓶压强为、体积为的氧气，大氧气瓶中剩余的气体再充满整个大氧气瓶，根据玻意耳定律有 解得 ,剩余氧气质量与原来氧气质量之比 思路二：将大氧气瓶中氧气压强全部变为，大氧气瓶中的氧气可以填充体积为，再将体积为、压强为的氧气体积变为，即可求得该大氧气瓶给2瓶便携式氧气瓶充氧气后瓶气体压强，根据玻意耳定律有 解得 充气后大氧气瓶内剩余氧气质量与原来氧气质量之比 9. （2024·浙江温州·模拟预测）如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能 （填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数 （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 【答案】 不变 增加 【详解】（1）[1]过程中环境温度不变，则气体温度不变，故内能不变； [2]将汽缸顺时针转动90°，对上方活塞研究，设此时II中压强为，可得 设此时III中压强为，对下方活塞研究 则 则III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数增大； （2）[3]由上述解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历2过程，设此时II中压强为，对下面的活塞根据平衡关系可得 解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）[4] 经历两个过程后，I中气体质量为过程1结束后气体质量，对III中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 故I中气体体积为 故经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 10. （2024·浙江·模拟预测）野外露营的重要道具为充气床垫（如图），可用手工充气设备往里面充气。充气时，环境温度为7℃并保持不变，大气压强为。床垫充至正常体积V0后，关闭充气阀门，床垫内部的气体压强为。已知床垫正常体积，气体可视为理想气体。 （1）为使一个身高160cm、体重50kg、与床垫接触面积约为0.50m2的成年人平躺在床垫上时，床垫能够恢复到V0，需要继续用手动充气泵向内充气，每次充气的体积为200mL，打气过程可认为气体温度不变。求人躺上去之后床垫内的压强和恢复至V0需要充气的次数； （2）由于热胀冷缩，如果床垫内体积变化超过约5%，会引起人的明显感觉，影响睡眠效果。户外爱好者半夜醒来，发现床垫恰好有明显变化，若半夜的温度为，分析气体的分子平均动能如何变化，并求出半夜床垫内的压强（结果保留3位有效数字）； （3）在（2）情况下，如何应对可以不影响人的睡眠质量，请提出一条应对措施。 【答案】（1），；（2）分子的平均动能降低，；（3）见解析 【详解】（1）人躺在床垫上之后，有 设充气共次，对打完气体后的所有气体为研究对象发生等温过程，有 解得 （2）床垫内部的气体压强为，床垫正常体积，温度为 半夜的温度为 因半夜温度降低，可知分子的平均动能降低；半夜降温后的体积为 设半夜时的压强为，由理想气体状态方程可得 解得 （3）因降温可铺条电热毯，或多充点气体等。 11. （2024·浙江金华·三模）如图所示，倾角的光滑斜面固定在水平地面上，有一长的绝热汽缸与绝热活塞静置于斜面上，活塞与重物通过不可伸长的轻绳连接，此时重物对地面恰好无压力，轻绳OA段与斜面平行，活塞距离汽缸底部。活塞质量，重物质量，活塞面积，大气压，缸内封闭的理想气体温度，缸内气体分子总动能满足，其中，g取。活塞厚度及活塞与汽缸壁的摩擦忽略不计，活塞始终与汽缸壁垂直且不漏气。当电热丝通电加热时，活塞缓慢到达汽缸口，求： （1）加热过程气体压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”），汽缸内壁单位面积受到分子的撞击数 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）加热前汽缸内气体的压强 ； （3）加热过程电热丝放出的热量 。 【答案】 不变 减小 【详解】（1）[1]加热过程，活塞、汽缸和重物整体受力不变，汽缸向下滑动，活塞的受力不变，即气体对活塞的压力不变，气体的压强不变； [2]加热过程，气体的温度升高，气体的平均动能增大，气体分子对汽缸内壁的平均作用力变大，但是气体的压强不变，即单位面积单位时间内气体分子的作用力不变，则汽缸内壁单位面积受到分子的撞击数减小； （2）活塞受力平衡 重物受力平衡 可得气体压强 （3）加热过程为等压变化，满足 得 T1=400K 气体内能变化 气体对外做功 根据热力学第一定律 可得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型11 热学 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 热力学定律 考向02 气体实验定律 考向03 气体图像 考向04 理想气体状态方程的综合应用 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 以计算题为主，五年内每年均有热学专属计算题，同时分子动理论、固体液体性质等知识点会穿插在选择题中考查 情境模型化：命题场景高度集中在汽缸、活塞、瓶子、测温装置等生活化模型，几乎所有计算题均围绕 “密闭气体 + 可移动活塞 / 导热容器” 展开。 过程多阶段化：计算题常设计 2 - 3 个气体状态变化过程，要求考生逐步分析每个阶段的变化规律并串联求解。 注重概念与计算结合：不仅要求代入公式计算，还会在第一问设置概念判断题。 考向01 热力学定律 【例1-1】（2025·浙江·高考真题）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。 (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 （“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数 （“增大”、“不变”、“减小”）； (2)求气体在状态3的体积V3； (3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。 【例1-2】（2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 1．热力学第一定律的理解 不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量． (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量． 【变式1-1】（2025·浙江湖州·模拟预测）潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深 ； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 【变式1-2】（2025·浙江·一模）如图，竖直放置的密闭绝热汽缸被轻质导热活塞分成上下两部分，上部分封闭一定质量的理想气体，气体的温度为，压强为，下部分为真空，活塞与汽缸上壁中央用一根原长为、劲度系数为的轻质弹簧竖直连接。汽缸内壁光滑，弹簧的形变始终在弹性限度内且其体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，此时弹簧长度为，后因活塞密封不严发生缓慢移动，最后活塞重新达到平衡。（已知该理想气体的内能，其中为该气体摩尔数，为已知的比例系数，形变量为的弹簧弹性势能为） (1)与初始时相比，上部分气体的分子数密度 ，上部分气体分子的平均速率 （以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）； (2)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（已知），求此时上部分气体的压强 ； (3)若活塞重新达到平衡时的气体温度为（未知），求此时上部分气体的温度 。 考向02 气体实验定律 【例2-1】（2025·浙江台州·一模）如图1所示，一质量为、容积的导热性能良好的汽缸放置在光滑水平地面上，右端开口，汽缸壁内设有卡口，用一质量、面积为的活塞，密封一定质量的理想气体，活塞厚度可忽略且能无摩擦滑动。开始时气体温度、体积的状态A。用水平向左的恒力F拉动汽缸，达到稳定状态B，如图2所示，此时活塞恰好到达卡口处且与其无相互作用力。撤去外力，待气体恢复到A状态时，将汽缸内气体缓慢加热至温度的状态C，从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。大气压取，求： (1)由状态A到状态B的过程中，汽缸器壁单位面积所受气体分子的平均作用力 （选填“变大“变小”或“不变”），气体的内能 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (2)汽缸所施加的恒力F大小； (3)由状态A到状态C过程中气体一共从外界吸收热量Q。 【例2-2】（2025·浙江·一模）龙泉青瓷名扬天下，现代电子测温技术能够实现温度的精准控制从而制作出更加精细的青瓷制品。如图所示为某青瓷窑结构的示意图。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温。烧制时为避免窑内气压过高，窑上有一个单向排气阀，已知当窑内气体温度为时，单向排气阀开始排气，此后窑内气体压强保持不变，温度逐渐升高至稳定烧制温度。气体可视为理想气体。求： (1)单向排气阀开始排气后窑内气体分子平均速率 （填“增大”“减小”或“不变”），单位时间撞击单位面积窑壁的分子数 （填“增大”“不变”或“减小”）； (2)排气阀开始排气时窑内气体的压强； (3)本次烧制排出的气体占原有气体质量的比例。 【变式2-1】（2024·浙江温州·一模）从消毒柜中取出一质量、杯口截面积的圆柱形玻璃杯。将杯盖盖上后，杯内密封一定质量的理想气体，该气体处于温度、压强的状态A。冷却一段时间后，杯内气体温度降低至，气体达到状态B。杯盖下表面为平面且形变可忽略，杯壁厚度可忽略。 (1)从状态A到状态B过程中，气体 （选填“吸收”或“放出”）热量，气体分子单位时间撞击杯盖次数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (2)求气体在状态B的压强； (3)气体在状态B时，用竖直向上外力提起杯盖，由于大气压作用玻璃杯与杯盖不分离，两者在空中保持静止，求杯盖对玻璃杯作用力F的大小。 【变式2-2】登革热病毒，可以使用含氯消毒液进行消杀。如图所示的某款手动气压式喷壶，壶内装有消毒液。其原理是通过手动压压杆A不断向壶内打入气体，使壶内气压变大，再打开阀门K时，便可持续喷雾。已知喷壶的容积为2L，手动打气筒装置每循环工作一次，能向喷壶内压入压强为、体积为20 mL的空气。已知初始时喷壶内消毒液的体积为，消毒液上方气体压强等于大气压强，壶内出水细管和打气管的体积不计，喷嘴和消毒液的高度差不计，打气过程和喷出消毒液过程中不考虑气体温度的变化，外界大气压恒为 (1)若装入消毒液后只打气一次，壶内的压强变为多大? (2)若经过若干次的按压打气，再按压按柄B，消毒液从喷嘴持续喷出，发现当壶内还剩下1L的消毒液时储气室的压强为，请问从初始时开始，一共按压了多少次? 考向03 气体图像 【例3-1】（2025·浙江·模拟预测）某导热性良好的容器，内含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，如图所示。已知气体在状态A时的压强是，其他已知量在图示中标出。 (1)求大小。 (2)请你建立一个坐标系，并在该坐标系中，作出气体由状态A经过B变为C的图像，并标出A、B、C的坐标值。 (3)气体由状态A经过B变为C的过程中，假定气体吸收热量为，求气体A、C状态的内能变化量。 【例3-2】如图，一定质量的理想气体经历从的变化过程，在此过程中气体从外界吸收了的热量，气体对外界做了的功。已知状态A时气体压强为、气体内能，求： (1)状态B时气体的压强； (2)状态C时气体的内能。 1．利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系． 例如：在图10甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1 两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2T1. 又如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2V1. 图10 2．一定质量的气体不同图象的比较 类别图线 特点 举例 p－V pV＝CT(其中C为恒量)，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 【变式3-1】（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，有一开口向上，高度为、底面积为S的绝热气缸固定在水平面上，气缸内部有加热装置，在缸的正中间和缸口处有固定卡环，绝热活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。将一定质量的理想气体封闭在活塞下方，开始时封闭气体的温度为，压强等于外界大气压强，重力加速度为。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变化过程，图中标出的量为已知量。 (1)从过程，封闭气体吸收的热量为，求该过程封闭气体内能的变化量； (2)过程封闭气体温度的改变量。 【变式3-2】（2025·安徽·模拟预测）一定质量的理想气体，从状态开始，经历两个状态又回到状态，其压强与体积的关系图像如图所示，的反向延长线经过坐标原点与横轴平行。已知气体在状态时的热力学温度为，一定质量的理想气体的内能可表示为为常数。图中、均为已知量。求： (1)状态时气体的温度； (2)由状态至状态，再至状态，气体吸收热量与放出热量之差。 考向04 理想气体状态方程的综合应用 【例4-1】（2025·云南楚雄·模拟预测）气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示的是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置的示意图，汽缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向汽缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，汽缸的有效容积，气钉枪正常使用时气罐内气体的压强范围为，为大气压强，当气罐内气体的压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程中气体温度不变，已知气罐内气体的初始压强为。假设所有过程温度恒定，且气罐容积不变。 (1)若气泵自动启动充气时在1s内吸入压强为的空气的体积，求在不使用气枪的情况下，气泵充气一次的时间t。 (2)求充气结束后至气泵下次自动启动充气前，气钉枪最多能射出多少颗钉子（可能用到的数据）。 【例4-2】（2025·湖南·一模）如图所示，与水平面成角倾斜放置、导热性能良好的汽缸由截面积不同的两圆筒连接而成。已知上圆筒长20cm，质量为、截面积的活塞A和质量为、截面积的活塞B间用30cm长的细轻杆连接，两活塞间封闭一定质量的理想气体，两活塞与筒内壁无摩擦且不漏气。初始时，两活塞到两汽缸连接处的距离均为15cm，环境温度为、大气压强，重力加速度g取。求： (1)开始时缸内封闭气体的压强； (2)缓慢降低环境温度，使活塞 A刚好要脱离小圆筒，则降低后的环境温度多大。保留三位有效数字 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 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 【变式4-1】航天员身着航天服出舱活动，首先要从太空舱进入到气闸舱，关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中的气体缓慢抽出，再打开气闸舱门，从气闸舱出舱。已知气闸舱的容积为，舱中气体的初始压强为，温度为。为了安全起见，先将气闸舱的压强降至，给航天员一个适应过程。此过程中，求： (1)若气闸舱的温度保持不变，抽出的气体在压强下的体积； (2)若气闸舱温度变为，气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。（该问结果保留2位有效数字） 【变式4-2】（2025·广东·模拟预测）如图所示，导热性能良好的气缸开口向上竖直放置，是固定在气缸内壁的卡环，两卡环间的距离为h，缸内一个质量为m、横截面积为S的活塞与气缸内壁接触良好，无摩擦不漏气，活塞只能在之间移动，缸内封闭一定质量的理想气体。此时环境温度为，活塞与卡环b刚好接触，且无相互作用力，活塞离缸底的距离为。已知卡环能承受的压力最大为，活塞的厚度不计，大气压强满足，重力加速度为g，求： (1)要使卡环不被破坏，环境的温度最低能降到多少； (2)若提高环境温度，当环境温度为时，试通过计算判断卡环是否损坏？若不损坏，此时缸内气体的压强多大。 1. （2025·浙江·一模）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的形细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力。小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图丙所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。则小明测得肥皂水的表面张力系数和肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压强差分别为（　　） A． B． C． D． 2. （2024·浙江温州·模拟预测）如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A．甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C．乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D．在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 3. （2022·浙江台州·模拟预测）中国空间站第三次太空授课中演示了紫色水球从“活跃”到“懒惰”的过程。如图所示，用注射器向水球喷气，水球发生振动。向水球射入一枚钢球，钢球留在水球中，再用注射器以相同方式向水球喷气，水球振动幅度减小。则（　　） A．首次喷气水球振幅较大，水球一定发生了共振 B．水球振动中不破裂，是因为水球处于完全失重状态 C．钢球射入水球而未穿出，是水的表面张力起了作用 D．射入钢球后振幅减小，是因为水球质量变大，惯性变大 4. （2025·浙江嘉兴·一模）如图所示为一形状不规则但导热良好的容器，为了测量该容器的容积，某兴趣小组在其开口处连接一根两端开口的竖直玻璃管，密封好接口，用一惰性气体充满容器，并用质量的活塞封闭内部气体。已知玻璃管内壁光滑，半径。当环境温度时，玻璃管内气柱长度。环境温度缓慢升高到310K时，气柱长度增至70cm。已知大气压强恒定，，取3，求： (1)温度变化过程中容器中气体对外界做的功W； (2)温度变化过程中容器中气体 （选填“吸热”或“放热”），容器中气体分子平均速率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； (3)容器的容积V（保留三位有效数字）。 5. （2025·浙江温州·一模）如图，上有卡扣的导热性能良好的气缸（不计缸壁厚度）竖直放置，缸内用质量、横截面积的活塞密封一定质量的理想气体。当环境温度时，气体高度维持不变，随着环境温度逐渐升高至时，缸内气体压强变为。已知整个过程中缸内气体的内能增加了。取大气压，不计活塞与气缸间的阻力，求： (1)环境温度逐渐升高，活塞运动至卡口前的过程中，气体分子的平均动能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），气缸内壁单位面积受到的压力 （选填“增大”、“减小”或“不变"）： (2)活塞恰好到达容器卡口处时的环境温度； (3)缸内气体在整个过程中从外界吸收的热量。 6. （2025·浙江金华·一模）如图是一个呈葫芦形的导热玻璃瓶，为测量其内部容积，在瓶口插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，横截面积，质量的油柱（密度）将一定质量理想气体封闭在瓶内。油柱静止时，玻璃管中空气柱长度2cm，此时外界温度。将玻璃瓶浸入温度为的热液中，油柱再次静止时下方空气柱长度变为10L。已知气体内能变化满足（为常量，），环境温度和外界气压恒定，油未溢出。求： (1)若将玻璃瓶改为浸入冰水中达到平衡后：气体分子平均动能 （选填“增大”“不变”或“减小”），玻璃瓶内气体分子的数密度 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (2)玻璃瓶内部的容积； (3)若外界气压，求温度从升至过程中，气体吸收的热量。［第（3）题结果要求保留2位有效数字］ 7. （2025·浙江·模拟预测）中国瓷器是从陶器发展演变而成的，原始瓷器起源于3000多年前。现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑，不同的瓷器有不同的烧制要求。如图是某次烧制瓷器所用窑炉的简图，上方有一个只能向上打开的单向排气阀，排气阀横截面积为S。初始时窑内温度为，窑内气体（可看成理想气体）体积为，压强等于外界大气压强。某瓷器烧制时要求窑内温度为时排气阀打开。 (1)加热时，排气阀打开前窑内气体发生的是 （选填“等压”“等温”或“等容”）变化，该过程中单位时间撞击排气阀的分子数 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (2)求排气阀两侧压力差达到多少时排气阀打开。 (3)开始加热前抽出部分气体，关闭排气阀，窑内气体质量变为原来的，求窑内气体温度为多少时，排气阀再次打开。 8. （2025·全国·模拟预测）西藏海拔4728米的色季拉山，可观日出、云海、无际的林海和远眺南迦巴瓦峰峻美的雄姿，是旅游观光的好地方。由于海拔较高，山下景区为游客备有容积为的便携式氧气瓶和容积为且自带压强计的大氧气瓶。时某大氧气瓶内的氧气压强。假设充气前便携式氧气瓶内均为真空，便携式氧气瓶内充满氧气后的压强均为。 (1)若在7℃的环境下，用该大氧气瓶给便携式氧气瓶充氧气，则能充满多少瓶便携式氧气瓶？ (2)若在27℃的环境下，用该大氧气瓶给2瓶便携式氧气瓶充氧气，求便捷式氧气瓶充满后大氧气瓶内的气体压强以及剩余氧气质量与原来氧气质量之比。 ,剩余氧气质量与原来氧气质量之比 9. （2024·浙江温州·模拟预测）如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能 （填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数 （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 10. （2024·浙江·模拟预测）野外露营的重要道具为充气床垫（如图），可用手工充气设备往里面充气。充气时，环境温度为7℃并保持不变，大气压强为。床垫充至正常体积V0后，关闭充气阀门，床垫内部的气体压强为。已知床垫正常体积，气体可视为理想气体。 （1）为使一个身高160cm、体重50kg、与床垫接触面积约为0.50m2的成年人平躺在床垫上时，床垫能够恢复到V0，需要继续用手动充气泵向内充气，每次充气的体积为200mL，打气过程可认为气体温度不变。求人躺上去之后床垫内的压强和恢复至V0需要充气的次数； （2）由于热胀冷缩，如果床垫内体积变化超过约5%，会引起人的明显感觉，影响睡眠效果。户外爱好者半夜醒来，发现床垫恰好有明显变化，若半夜的温度为，分析气体的分子平均动能如何变化，并求出半夜床垫内的压强（结果保留3位有效数字）； （3）在（2）情况下，如何应对可以不影响人的睡眠质量，请提出一条应对措施。 11. （2024·浙江金华·三模）如图所示，倾角的光滑斜面固定在水平地面上，有一长的绝热汽缸与绝热活塞静置于斜面上，活塞与重物通过不可伸长的轻绳连接，此时重物对地面恰好无压力，轻绳OA段与斜面平行，活塞距离汽缸底部。活塞质量，重物质量，活塞面积，大气压，缸内封闭的理想气体温度，缸内气体分子总动能满足，其中，g取。活塞厚度及活塞与汽缸壁的摩擦忽略不计，活塞始终与汽缸壁垂直且不漏气。当电热丝通电加热时，活塞缓慢到达汽缸口，求： （1）加热过程气体压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”），汽缸内壁单位面积受到分子的撞击数 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）加热前汽缸内气体的压强 ； （3）加热过程电热丝放出的热量 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $