专题十五 热学-【创新大课堂】2026年高考物理五年真题分类汇编168优化重组卷

解得U3=20V,r=52,故B正确. 当S接2时，设连接两理想变压器的导线中的电流为I2,通过 R的电流为IR',则有U3′=U2-I2r=22.5V-12·52 1 2 IR UR=IRR 解得IR'=1.5A,U'=15V 则P=IR'UR=22.5W,故D正确.] 29.B[设每个光子的能量大小为e,则有e=m=h分=6.63X 1034×3×108 6×107J=3.315×1019J,因为该光源韬射的功率 为113W,由W=pt可知，每秒向外辐射的能量为W= 113×1J=113J,即以光源为球心，每秒通过某球面的光子能 量为113J,故距离光源R处的球面满足数学公式3×1014× 3.315×10-19×4元R2=113,可以解得：R≈300m,故B正确， A、C、D错误.] 30.BD[由题知，“奋斗者”号与“探索一号”是通过水声通信，信 息载体属于纵波，A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号是 通过无线蓝绿光通信，信息载体属于横波，B正确：因为太空 中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星 的实时通信只能通过电磁通信来实现，C错误；传递信息的过 程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信 过程也是能量传播的过程，D正确.门 31.B[设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为 P-P P P ,即？一√卫，则引起神经混乱时有 P 3×10 r1= √元P-√1×3.14X250m≈100m,引起心肺功能 P 3×107 表竭时有n=√1P=√X31X100m≈50m,故 B正确，A、C、D错误.] 32.C[由题可知，题目描述的现象为光电效应，则最初用量子观 点对该现象给予合理解释的科学家是爱因斯坦，故选C,] 专题十五热学 1.AB[用油膜法估测油酸分子的大小十实验操作 正确项分析：在估测油酸分子大小时，可以把油酸分子简化为 球形处理，并认为它们紧密排布，A正确：分子在不停地做热运 动，所以油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热运动，B 正确. 错误项分析：计算油膜面积时，根据画有油膜轮廓的玻璃板上 的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去， 多于半个的算一个，C错误；为了使油酸充分展开，获得一块单 分子油膜，需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，故油酸酒 精溶液更容易在水面形成单分子油膜，D错误，] 2.C[分子势能根据题图可知，当r=r。时，分子间作用力为 0,当r>r。时，分子间作用力表现为引力，当0<r<r。时，分子 间作用力表现为斥力，所以随着分子间距离接近。，分子间作 用力做正功，则当=「。时，分子势能最小，又此时分子势能为 0,所以当r不等于r。时，分子势能E。为正，C正确.] 3.B[气体的性质十查理定律将糖果瓶从寒冷的站台带入温 暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度升高，则瓶内气体的内 能变大，A错误：由于瓶内气体的体积不变，则气体做等容变 化，由题意知瓶内气体的温度升高，则由查理定律可知，瓶内气 体的压强变大，B正确：由于瓶内气体的体积不变，则瓶内气体 的分子数密度不变，C错误；瓶内气体的温度升高，分子的平均 动能变大，但并不是每个分子的动能都变大，D错误，] 4.C[分子间距离大于r。时，分子间表现为引力，A错；分子从 无限远靠近到距离为的过程，分子力表现为引力，分子力做 正功，分子势能变小，B错：分子间距离从「0减小的过程，分子 力表现为斥力，分子力做负功，分子势能变大，结合B项分析可 知，分子势能在r0处最小，C对，D错.] 5.C[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，设初始时气缸内的压强为 p1,活塞的面积为S,则有：p1S-poS=mg,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 24 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。气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有 发生热传递，气缸内气体的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△U=Q十W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，但并 不是所有分子热运动的速率都减小，故A、B错误；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比例减小，C正确，D错误.门 6.B[分子的平均动能只和温度有关，温度越高分子的平均动能 越大，热水温度小于水蒸气温度，所以热水分子的平均动能小 于水蒸气分子的平均动能，故A错误；热水变成水蒸气需要吸 热，内能增大，所以热水内能要小于同质量水蒸气的内能，故B 正确：无论什么温度的物体所含有的分子都有速率大的和小 的，只是温度越高速率大的分子所占的比例较高，故C错误；温 度越高分子运动得越剧烈，热水温度小于水蒸气温度，水蒸气 分子运动得比较刷烈，故D错误.] 7.B[温度是气体分子平均动能的标志，图线1比图线2的平均 速率小，所以温度低，A错误：B正确.图线1下方的面积S1与 图线2下方的面积S2都表示各速率区间分子总数与总分子之 比，都是1，应该相等.门 8.BD[气体实验定律十推理能力在标准大气压p,下，设进 入玻璃管b的液柱高度为h,则封闭气体的压强为p1=p。一 gh,由于b管中气体的体积可忽略不计，则温度发生变化时， 封闭气体可视为等容变化，由公式卡=C(C为常量)可知，温 度升高时，封闭气体的压强增大，则b管中液面降低，反之，温 度降低时，封闭气体的压强减小，b管中液面升高，A错误，B正 确：水槽中的水少量蒸发后，水槽中的液面高度降低，则b管内 液面的高度也降低，由AB选项的分析可知，温度的测量值偏 大，C错误，D正确.] 9.AC[理想气体状态方程固定M、N时，由理想气体状态方 程pRT可得，等-晋，若P不动，两侧气体升高相月温 度时，由于V1<V2,则△1>△p2·由于活塞P与汽缸间无摩 擦，则开始时P左右两侧气体压强相等，则P将向右移，A正 确，B错误；保持T1、T2不变，根据理想气体状态方程可知， AV pV=(+△p)(W-△)，可得△p=o二△，若M,N同时 向中间移动相同距离，由于V1<V2,则△p1>△p2,P将向右 移，C正确，D错误.] 10.B「理想气体状态p=云·工口 DT图像气体从A到B, 方程兴-C 斜率和V有关体积V不变 T 。nn不变 分子的数密度p限=了V不变不变，A错 温度是分子平均 动能的标志 分子的E↑，B对 气体的温度 单位时间内气体分子对单位面积] T个压强力个 器壁的作用力增大，C错 单位时间内与单位面积器壁碰撞 的气体分子数增加，D错 1L,B[DV-CTV,>V。,B对C错.] T>T. AD错 →PFP>P v 12.D[取5次充气后，臂带内所有气体为研究对象，初态压强为 pn=750mmHg,体积为V。=V+5△V,其中△V=60cm3;末 态压强计示数为150mmHg,则气体压强p1=po+150mm Hg=900mmHg,体积为V1=5V,根据玻意耳定律得poV。= p1V1,解得V=60cm3,D正确.] 13.D[根据压强p=p一Pgh,因为h(竖直方向)变小，所以p 增大：根据玻意耳定律，p增大则V减小，所以D正确.门 14.解析压强的计算十气体实验定律 (1)金属液刚好充满铸型室时，有h1S1=h2S 代入数据解得h2=0.05m 则气室内气体的压强p1=p。十Pg(h1十H十h2) 代入数据解得p1=1.2×105Pa (2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4,则有 h3S1=h4S2 解得h4=0.01m 由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻 意耳定律有 Po Sh=pS(h1-h3) 解得注气后铸型室内气体的压强p=1.25×105Pa 所以注气后气室内气体压强2=p'十Pg(hg十H十h4) 解得p2=1.35×105Pa 答案(1)0.05m1.2×105Pa(2)1.35×105Pa 15.解析力的平衡条件+气体实验定律 (1)设液柱的横截面积为S,竖直放置时空气柱的气体压强为： p1,水平放置时空气柱的气体压强为p2,则竖直放置时，对液 柱由力的平衡条件有 OShg+poS=pS 水平放置时，对液柱由力的平衡条件有 P2S=PoS 若整个过程中温度不变，则对空气柱由玻意耳定律可得 P1 SL1=P2 SL2 联立可得g=L,一L1) L1oh (2)若调控空气柱温度，使水平放置时空气柱长度与竖直放置！ 时相网，则空气柱的体积不文，由壶理定律可得号一号 联立可得g=(TT》=9.5m/g T2oh 答案1)(L-L) (2)9.5m/s2 16.气体实验定律十气体压强的计算十变质量气体问题 解(1)在缓慢将汲液器竖直提出液面的过程，封闭气体发生！ 等温变化，根据玻意耳定律有 p(H-x)S=p2 HS 根据题意可知p1=p0,p2十pgh=0 联立解得x=2cm (2)对新进入的气体和原有的气体整体分析，由玻意耳定律有 V+HS-(HS,+冬S】 又A十限·合= 联立解得V=8.92×104m3 17.玻意耳定律十力的平衡条件 解(1)由玻意耳定律有 PV=Po Vo 解得V。- (2》气球内空气体积为，时，密度为0：故气球内部空气质量 Po m内=AV。=py 对气球和气球内部气体组成的系统受力分析，由力的平衡条！ 件有(o十m内)g=F浮十ng 又F浮=P%gV 结合(p一p,)(V-Vn)=C 联立解得V=5×103m3 18.气体实验定律十(0-V图像) 解(1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化，根据！ 喜理定体布器一会 代入数据解得pD=2.0×10Pa (2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳： 定律有pcV2=ppVi 代入数据解得V2=2.0m 又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在B状态： 的体积也为V2=2.0m3 19.(2)气体实验定律+力的平衡条件 解(1)活塞从卡销a运动到卡销b,对密封气体由玻意耳定！ 律有poV。=p1V1 其中V=, 24 外力增加到200N时，对活塞由力的平衡条件有p,S十F= PS+FN 联立并代入数据解得卡销b对活塞支持力的大小为F= 100N (ii)当活塞刚好能离开卡销b时，对活塞有poS十F=p2S 从开始升温至活塞刚好能离开卡销b,对密封气体，由查理定 联立并代入数据解得活塞刚好能离开卡销b时密封气体的温 度为T2=3600K 11 0.解析(2)B管在上方时，设B管中气体的压强为pB,长度 l=10 cm 则A管中气体的压强为pA=pB十20cmHg,长度lA=10cm 倒置后，A管在上方，设A管中气体的压强为pA',A管内空 气柱长度LA'=11cm 已知A管的内径是B管的2倍，则水银柱长度为h=9cm十 14 cm=23 cm 则B管中气体压强为pB'=pA'+23cmHg B管内空气柱长度lB'=40cm-11cm-23cm=6cm 对A管中气体，由玻意耳定律有PAlA=PAIA 对B管中气体，由玻意耳定律有BlB=BIB 联立解得pB=54.36cmHg PA=PB+20 cmHg=74.36 cmHg 答案(2)54.36cmHg74.36cmHg 21.解析(2)解法一假设被释放的气体始终保持与舱内气体同 温同压，对升温前轮内气体，由理想气体状态方程有V- T 气体的体积V1=”,V2=m 01 02 解得P=P2 1T1T2 (1)气体压强不变，已知T1=(17十273)K=290K,T2= (27+273)K=300K,P1=1.46kg/m3 上式简化为1T1=2T2 将已知数据代入解得P2≈1.41kg/m (i)气体温度T1=(17+273)K=290K,T3=T2=300K,压 强p1=1.2atm,p3-1.0atm,密度p1-1.46kg/m3 代入 解得p≈1.18kg/m 解法二(i)已知初态气体压强p1-1.2atm,温度T1= (17+273)K=290K,91=1.46kg/m3高压舱内气体体积为 V1,保持气体压强不变，假设升温后气体体积增大为V2,由盖 -吕萨克定律可知 T 又气体质量保持不变，即1V1=2V2 解得P2≈1.41kg/m3 (Ⅱ)保持气体温度不变，降压前气体体积为V2,压强为2一 p1=1.2atm,降压后压强减小为p3=1.0atm,气体体积增大 为V,由玻意耳定律有 p1V2=P3V3 同时p2V2-3V3 联立解得p3≈1.18kg/m3 答案(2)1.41kg/m31.18kg/m3 22.解析(1)第1次抽气过程，助力气室发生等温变化，由玻意 耳定律有 pVo=p1(V。+V1) 解得p1=V。+V0 (2)第2次抽气过程，有p1V。=p2(V。+V1) 故第m次抽气后，助力气室内的压强为A,一（平）广” 故第n次抽气后，驾驶员省力的大小△F=(p0一pn)S 解得△F-[-(Pr)门]s 23.解析(1)由查理定律有1+273)爪-(+273)灭 代入数据解得p'=1.085×105Pa (2)由玻意耳定律有pV=pV 代入技据解得V- 答案(11.085×10Pa(2)y 24解析(1)气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，其气体： 内能不变，分子平均动能不变 体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大 (2)气体处于状态A时，对活塞受力分析，有pAS十ng=pS 解得pA=1×105Pa 气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，由玻意耳定律有： PAVA-PEVB 解得pB=1.2pA=1.2X105Pa 气体从状态B到软态C,微等客支化，由查理定律有铝一气 解得Tc=350K (3)气体从状态B到状态C,外界对气体不做功，所以W等于： 气体从状态A到状态C外界对气体做的功，由(1)问分析可！ 知，从A到C内能的变化量等于从B到C内能的变化量，从： A到C由热力学第一定律有 △U=W+Q 解得W=11J 答案(1)不变增大(2)350K(3)11J 25.解析(1)设活塞刚好到达B汽缸底部时环境温度为T1,第！ 3 Vo Vo N年分气你进行号压支化，满足希一宁 ①1 所以T=吉T (2)A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，设第Ⅳ部分气体的压强！ 为p1,体积为V1,第Ⅱ、Ⅲ部分气体的压强为p2,体积为V2, 则V1+V2=V。 ②1 因为活塞轻质，所以1=2 ③1 对第Ⅳ部分气体，从初状态到末状态，由理想气体状态方程！ 知： ④ 2To 对第Ⅱ、Ⅲ部分气体，从初状态到末状态，由理想气体状态方： ·(g,+） 程知： p2·V2 ⑤： To 2T0 由②③④⑤得，p1=10 9 答案1。2 26.解析(1)对活塞与弹簧整体进行受力分析得：3mg十2pS+: PS=2PS+PoS 对活塞Ⅱ受力分析得：oS十F=pS+十mg 由胡克定律得：F=0.1kl ! 联主解得k-只g。 (2)通过对活塞与弹簧整体进行受力分析得：气体的压强=！ 3+p0,可知气体微的是等压变化，那么弹簧上弹力大小不 S 变，弹簧的长度不变，即两活塞间距离不变，所以气体初态：体 积=5山，温度：=T, 末态：体积V2=2.2S·l,温度为T2 VIV2 由理想气体找态方程得：了一 T2= 633×2-÷T To×2.2Sl、 答案10(2)3%+S号T 27.解析对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知 PoVo=pV, 即1.0×105×(380-80)=p×(380-230) 24 解得p=2.0×105Pa 根据p=pe十Pgh,解得h=10m 答案p=2.0×105Pa10m 28.解析(1)活塞处于A位置时，根据活塞处于静止状态可知 p1S+(m1十m2)g=p0S, 代入数据解得p1=1.0×105Pa. (2)活塞处于B位置时，根据活塞封闭一定质量的理想气体做 等温变化得 P1 Vo=P2 (Vo+Sh) P=p-g十F S 联立解得F=1N. 答案(1)1.0×10Pa(2)1N 9.解析(1)鱼静止在水面下H处时，重力与浮力平衡，此时B 室气体压强不变，仍等于外界压强，气体密度不变，B室体积 增加部分所受浮力即为鱼所受的合外力，故有Pg△V=Ma 则充入B室的气体质量△m一晋△V-婴 ogv (2)鱼静止于水面下H处量，B室内气体压强p=十gH 鱼静止于水面下H1处时，B室内气体压强p1=p0十PgH1静 止时B室体积不变，仍为V,气体温度不变，压强改变，为变质 量问题.设从静止于H处变为静止于H]处时需要往B室充入 p压强下△V体积的气体，由玻意耳定律，有(V十△V)=p1V 则△V-1一v,且-m-△Y V 可得地=卫1 m p 解得：m1=o十gH 十pgHn 答案(1)Mma (2)o+gH1 ogV po十pgHn 30.解析(1)根据盖一吕萨克定律有，十273=k 整理得V=k1十273k 由体积一温度(V一t)图像可知，直线I为等压线，则a、b两点 压强相等，则有=1 ”Pb 设1=0℃时，当气体体积为V1时其压强为p1,当气体体积为 V2时其压强为2，根据等温变化，则有p1V1=2V2 由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有p1=p6,p2=p 联立解得： P:PaVi (2)()对B气体分析，发生等温变化，根据玻意耳定律有 Pov-entv 解得pB一2p0 对A气体分析，根据玻意耳定律有poV=pAVA,pA=pB十 0.5po 联立解得VA=0.4V. (ⅱ)再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的 体积为号V,由玻意耳定律可得oV-pX三V 则A在此情况下的压强为p'=气<pB一0.5 所以隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为VA、压 强为pA',气体B的体积为VB'、压强为pg',根据等温变化有 Po V=PA'VA',Po V=PB'VB' VA'+VB'=2V,PA'=PB'-0.5Po 联立解得m'-3pn(会去)减-3+5 V4'=(5-1)V. 答案(1)1 V (2)(1)0.4V2p0 (i)(W5-1)V 1.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1B一p0,体积为V1B一2S,末态压强为2，设水银柱离 下端同一水平面的高度为h2,体积为V2B=(l2-h2)S,由水 银柱的平衡条件有p2B=pg十gh B管气体发生等温压缩，有p1BV1B=2BV2B 联立解得h2=2cm 对A管中的气体，初态为压强p1A=0,体积为V1A=S,末 态压强为p2A,设水银柱离下端同一水平面的高度为h1,则气！ 体体积为V2A=(L1一h1)S,由水银柱的平衡条件有 p2A=po十Pg(h+h2-h,) : A管气体发生等温压缩，有p1AV1A=P2AV2A 联立可得2h12-191h1+189=0 解得h1=1cm或1=189 m>l1(舍去) 2 则两水银柱的高度差为△h=h2一h1=1cm. 答案1cm 32.解析温度是气体分子平均动能的标志，所以密闭容器中气： 体温度降低，则气体分子的平均动能减小，所以平均速率减！ 小，根号号因为温度降经，降以压强减小，所以客器经 单位面积上受到分子撞击的平均作用力减小， 答案平均动能减小 33.解析(1)下飞机后发现矿泉水瓶变瘪，是瓶内外气体压强差} 增大造成的，即高空客舱内的气压小于机场地面的大气压强： 温度是分子平均动能的标志，机场地面温度与高空客舱内温！ 度相同，故从高空客舱到机场地面，气体的分子平均动能· 不变 (2)取药瓶内和注射器内的气体为研究对象，其发生的是等温： 变化.利用p1V1+p2V2=pV3,其中p1=1.0×103Pa,V1= 0.9ml-0.5ml=0.4mL=0.4cm3,p2=1.0X103Pa,V2= 0.3cm2×0.4cm=0.12cm3,V3=0.4cm3,代入解得：p3= 1.3×105Pa. 答案(1)小于不变(2)1.3×105Pa 34.解析(1)题图(a)状态下，对汽缸受力分 ↑pS 析，如图1所示，则封闭气体的压强为p1一 十烂 P.S mg mg 当汽缸按题图(b)方式悬挂时，对汽缸受力 分析，如图2所示，则封闭气体的压强为图1 图2 g p2=p0一S 对封闭气体由玻意耳定律得 1V1=p2V poS十mgV1 解得V2=poS一mg (2)当汽缸按题图(c)的方式水平放置时，封闭气体的压强为· P3=Po 由理想气体找态方程得V_V T 解得T3= PoSV T1 (PoS+mg)V PoSV3 T1 答案a)S十msV1(2)(nS+mg)V poS-mg 35.解析(1)升空过程中温度不变，对氦气，由玻意耳定律有 PoV1=P1 V2 V2=1.5V1 1 P1-P=6 Po 1 联立解得p=2n=5X104Pa. (2)设达到平衡时气气的体积为V,副气囊的总体积为V副 V制=V2-V1 V-号V+y 对氨气，由理想气体状态方程有业-pV To T , 1 联立解得T=266K 、 答案(1)5×104Pa(2)266K 36.解析(1)当环境温度为T1-300K时，设铁块所受支持力： 为V1, 对铁块受力分析得V1+F1=2g 24. 对活塞受力分析得F1十p1S=m1g十pS 联立可得，=p,+mg一8十N=1,0X103Pa. 同理，当环境温度为T2时，设铁块所受支持力为V2 p=p,+m18-"g+N=0.99X105Pa S 由查理定律可得会一会 联立可得T2=297K. (2)当环境温度最高时，细绳上的拉力刚好为零， 则3=p0十 m18-=1.03×103Pa P3 由查理定律可得只一Tx 解得Tmax=309K. 答案(1)297K(2)309K 37.解析(1)夹层内气体原状态：T1=(273十27)K=300K,1= 3.0×103Pa 温度升高后：T2=(273+37)K=310K 气你发生等家支化：会-号 解得：p2=3.1×103Pa. (2)设夹层容积为V,夹层中增加的气体在压强为p1状态下 的体积为nV,大气压强为p0 等温变化：p1(V十n)=paV 97 解得=3 △m=-nV_97 m=3, 答案(1D3.1X10Pa(2)97 8.A[内能十气体实验定律理想气体的温度不变，则内能不 变，气体分子的平均动能不变，BCD错误；气球上升过程中，球 内气体压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大，对外做 功，A正确.] 39.B[理想气体状态方程十平衡条件密封气体温度缓慢升高 过程中在外力F作用下体积缓慢减小，结合理想气体状态方 粗兴-C(C为常量)可知，密封气体压强缓浸增大，对活塞由 平衡条件有ng十poS十F=pS,则外力F增大，A错误：由于 温度升高，密闭气体的内能增大，B正确：密封气体的体积减 小，气休对外微负功，C错误：结合A项分析可知业 2V2,由题可知密封气体初末状态温度之比为一之，且体 T2 2V1 积减小，则密封气体的末态压强p?=2p1>2p1D错误.] 0.C[气体实验定律十热力学第一定律十(pV图像)Q→b过 程是等压变化且体积增大，则Wb0,由盖-吕萨克定律可知 Tb>T,即△J>0,根据热力学第一定律△U=Q十W可知 →b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；一c过程中气体与外界无热量交 换，即Q=0,又由气体体积增大可知Wk<0.由热力学第一 定律△U=Q十W可知气体内能减少，B错误；c→a过程为等 温过程，可知T=T。,△U=0,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；由A项分析可知Qb=△Ub一W由，由B项分析可知W =△Uk,由C项分析可知0=Wa十Qa,又△Ub十△LUr=0,联 立解得Qb一（一Qm)=一W一Wx一Wb,根据pV图像与 坐标轴所围图形的面积表示外界对气体做的功，结合题图可 知Qb一(-Qm)≠0，所以a→b过程气体从外界吸收的热量 Q不等于c→a过程放出的热量一Q,D错误.] 1.ACD[力的平衡条件十能量守恒定律活塞密封不严，左侧 封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧 气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹 簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体，右 侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞 静止在汽红正中间，则当活塞重渐静止时，有V<V右，又活 塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左 右两侧气体的密度相等，由加=V可知，活塞左侧气体的质 量小于右侧气体的质量，B错误：气体与弹簧组成的系统能量 守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少， 则气体的内能增加，C正确：结合A项分析可知，与初始时相 比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积 内气体分子数减少，D正确.] 42.AD[热力学第一定律十气体实验定律十（pV图像)1·2 为绝热过程，Q=0,气体体积减小，外界对气体做功，W>0,由 热力学第一定律△U=Q+W可知△U>0,气体内能增加，A 正确；2→3为等压膨胀过程，W0,由盖一吕萨克定律可知气 体温度升高，内能增加，即△U>0,由热力学第一定律△U=Q 十W可知Q>0,气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过 程，Q=0,气体体积增大，W<0,由热力学第一定律△J=Q十 W可知△UU<0,气体内能减少，C错误；4→1过程中，气体做 等容变化，W=0,又压强减小，则由查理定律可知气体温度降 低，内能减少，即△U<0,由热力学第一定律△U=Q十W可知 Q0,气体对外放热，D正确.] 收A加生东生学茶 *pS=pS→压强p:=p,D 对∫中的气体升温，活塞右移 对h中Vw>0 绝热Q=O 的气体 U>0,A对pV=cT p、 △U=Q+W 升温前，弹簧处于原长状态，f和g中气体的压强相等，升温 后判断弹簧的形变情况如下 假设升温后，弹簧处于原长，则 pr对8：，V不支，则T 相矛盾，假设不成立 Q=01W。=0,△U。=0 假设升温后，弹簧伸长，则 P5了对{位V,则T:了相矛盾，假设不成立 Q=01Wg<0,Ug<0 因此弹簧只能压缩，则 p,1对syg1 W>0 △U>0→T1假设成立 Q-01Pg1 对活塞受力分析可知pS=pS=pgS十F弹，则压强关系满 足p1>力·由理想气体状态方程V=cT可知，2气 PeVs piVh_poVo T T To 又V,>Vg,Vr>Vw,则Tr>Tg,T>T,BC错.] 4,BCE[A.因从a到b的pT图像过原点，由=C可知从@ 到b气体的体积不变，则从α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>O,根据热力学第一定律△U=W十 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C、E正确，D错误，故选BCE.] 45.ABD[根据一定质量理想气体的状态方程=C可得T 已，从口到6，因线的斜率不变，压强不交，从6到c的过程 中，与坐标原点的连线的斜率逐渐减小，压强减小，故状态 处的压强大于状态c处的压强，故A正确，C错误；由a到b的 过程中，气体的体积增大，气体对外做功，故B正确：由α到b, 气体的温度升高，内能增大且气体对外做功，根据热力学第一 定律△U=W十Q可得：Q=△LU一W,气体从外界吸热且大于 增加的内能，故D正确，E错误.] 46.ABE[根据题目描述可知，A端为冷端，B端为热端，因此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，但 气体的质量未知，所以无法确定气体内能的大小关系，故A、B 正确，C错误：该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律， 冷热气体接触的部分会发生热传递，因此也满足热力学第二 定律，故D错误，E正确.] 47.ABE[由理想气体的p一V图可知，理想气体经历ab过程， 体积不变，则W=0,而压强增大，由pV=RT可知，理想气体 的温度升高，则内能增大，由△U=Q十W可知，气体一直吸 热，故A正确；理想气体经历c过程为等压压缩，则外界对气 体做功，则W>0,由pV=RT知温度降低，即内能减少，则△U 0,由△J=Q十W可知，Q0,即气体放热，故B正确，C错误：由 3 pV=RT可知，p一V图像的坐标国成的面积反映温度，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，故过程 的温度先升高后降低，故D错误，E正确；故选ABE] 48.B[距瓶口越近水的温度越高，上浮过程中，小瓶内气体温度 升高，内能增加，A错误：上浮过程中，小瓶内气体体积增加， 对外界做正功，B正确：根据热力学第一定律可知，增加的内 能小于吸收的热量，C、D错误.] 49.AC[根据V-CT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￠的压强， A正确，B错误；在b→c的过程中温度不变，则气体的内能保 持不变，C正确；在a→b的过程中，气体体积不变，则气体不对 外做功，D错误.] 50.AC[上下乘客时，汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界 有充分的热交换，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，气 体的内能不变，向外界散热，选项A正确：B错误：剧烈颠簸 时，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，气体的温度升高， 选项C正确，D错误.] 51.解析气体实验定律十气体做功设空气柱的横截面积为 S,水位下降过程，气体发生等温变化，则由玻意耳定律有p L1S=pL2S,解得L2=L1,水位下降后，由p=gh可知空 P2 气柱压强减小，则体积增大，空气柱内部气体对外界做正功· 答案2L1做正功 52.解析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，这个过程中压缩机做功，消耗电能，因此这个过程 不是自发的；根据热力学第二定律可知，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，因此空调把热 量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能， 因此空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量， 答案不是大于 53.BDE[由于右端活塞静止不动，外力F未对活塞做功，A错 误；由于汽缸导热，在缓慢加细沙过程中，理想气体的温度不 变，气体分子的平均动能不变，内能不变，B正确：由于理想气 体的内能不变，C错误：根据热力学第一定律可知，理想气体 向外界释放的热量等于外界对气体所做的功，由于在左端活 塞上缓慢加细沙，质量是逐渐增大到加的，故细沙重力做的功 小于mgh,即外界对气体所做的功小于(poS1h十mgh),D正 确：当左端活塞到达B位置时，对左端活塞及细沙受力分析， 得mg十pS1=S1,对右端活塞受力分析，得F十poS2= AS联立可得罗-气即F-D正扇门 54.解析理想气体状态方程十热力学第一定律 (1)对胎内气体，根据理想气体状态方程有 PiV1P2 V2 T2 代入数据解得p2=3.3X105Pa (2)根据p-V图像与横轴所国图形面积表示气体做功可知， 此过程外界对气体做的功 W=-3.0+3.3×103×(0.560-0.528J=-1.008×104J 根据热力学第一定律有△U=Q十W 又Q=7.608×104J 解得△U=6.6×104J 答案(1)3.3×105Pa(2)6.6×104J 55.解析气体实验定律十热力学第一定律 (1)从T1状态到T2状态，封闭气体发生等压变化，由盖一吕 克龙体行昌 其中V,=Sh1V2=Shg 联立解得：=专 (2)从T1状态到T4状态，封闭气体的温度不变，则整个过程 内能变化量为△U=0 T1状态到T2状态，由平衡条件有 PoS+fo=pIS 22 解得1=210 4 从T2状态到T。状态，封闭气体发生等容变化，由查理定律 可知 会-尝 20 解得P的=2i0 从T3状态到T4状态，封闭气体发生等压变化，由盖一吕萨 V2 Vi 克定律有工下 其中V4=Sh4 解得九，=品 则从T1状态到T4状态，外界对封闭气体做的功为 w-[p1Sh&-A)-内Sg-A门-G3SM 由热力学第一定律△U=W十Q可知，封闭气体吸收的净热 量为 Q-W-高，5h, 答案)宁1(2)品ps0, 56.理想变压器的工作原理十电功率十查理定律 解(1)由原线圈所接正弦交流电的峰值求出其有效值U1= ,设变压器副线圈的输出电压为U,则有一 U1_1 ② Um 求得心一U 5√2 22_Um2 故变压器的输出功率P=R一50R (2)设加热前容器内气体的压强为p0,加热后容器内气体的 温度为T1,则加热后气体的压强为2p。,由题意可知容器内的 气体欧等字度化则由查理定律有二一尝 解得T1=2To 由Q=C△T知气体吸收的热量Q=C(2T。一T。)=CT。 又容器是绝热容器且电热丝产生的热量全部被气体吸收，则 Q=P=CTo,即50R=CT0 50CTR 解得t= U 2 57.(盖一吕萨克定律)十热力学第一定律 解(1)设容器内气体初、末状态体积分别为V。、V,末状态温 废为工，由盖-8摩龙定律好六一号 其中V=%.V=s(+÷) 联立解得T-号 (2)设此过程中容器内气体吸收的热量为Q,外界对气体做的 功为W,由热力学第一定律得△U=Q十W 其中△U=C(T-To) W=-(mg+s)方h 联立解得Q-吉(CT十mgh十，S) 58.解析(1)设活塞缓慢移动时气体压强为p,对活塞有 PS=PoS+f 外界对气体做功W=一SL 由热力学第一定律得△U=Q十W=Q-SL一fL. (2)由理想气体状态方程得 poLS_p·2LS To T 则T=2T（1+pS} f 答案(1)Q-pSL-fL (22T,(（1+p0s) 2 59.解析该过程气体体积增大，对外做正功.由题图可知，从状 态A到状态B,p与V的乘积先增大后减小，根据理想气体状 态方程V =C,可知气体的温度先升高后降低 答案做正功先升高后降低 60.解析对活塞有mg十pS=S,A中细沙多，A中活塞下降 多，外界对A中气体做功多，A中气体内能大于B中气体内 能，A中气体温度高，根据分子速率分布规律可知温度升高时 分子速率分布峰值向右移，故曲线①表示汽缸B中气体分子 的速率分布规律 答案大于① 专题十六原子结构和波粒二象性原子核 1.A[光电效应发生的条件当光照射金属表面时，电子会吸 收光的能量，若金属表面的电子吸收的能量超过逸出功，电子 就能从金属表面逸出，成为光电子，由题意可知照射这些金属 的单色光的光子能量只大于金属铷的逸出功，故能逸出光电子 的金属是铷，A正确.了 2.C[动能定理十德布罗意波 el= P= 2eUm U'=10kV 3.B[遏止电压 IU2>Ual>Ue eU=E →Ek2>Ekg>Ek1,B对] 4.B[光电效应发生的条件十爱因斯坦光电效应方程AB项分 析：光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限颜率 (截止频率)，由于甲的逸出功小于乙的逸出功，所以甲的极限 频率（截止颜率）小于乙的极限颜率（截止颜率），当使用某颜率 的光分别照射甲、乙时，只有甲发射光电子，发生光电效应现 象，所以该光的频率大于甲的极限频率（截止频率），小于乙的 极限频率（截止频率），故使用频率更小的光，乙肯定不会发射 光电子，若频率更小的光的颜率仍大于甲的极限颜率（截止频 率)，则甲仍能发射光电子，由爱因斯坦光电效应方程Ek=h W。可知甲发射的光电子的最大初动能小于之前的最大初动 能，A错误，B正确.CD项分析：由AB项分析可知频率不变，减 弱光强，光的频率仍小于乙的极限频率（截止频率），仍不能使 乙发射光电子，C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek=hy一W, 可知，频率不变，减弱光强，甲发射的光电子的最大初动能不 变，D错误.] 5.BD[光电效应十理解能力金属的逸出功是金属本身的特 性，与照射光的强度无关，A错误；根据E=hy可知，X光的光子 能量与其强度无关，B正确：根据爱因斯坦光电效应方程Ek一 y一W。结合AB项分析可知，逸出的光电子最大初动能与照射光 的强度无关，C错误：若增加此X光的强度，则单位时间入射到金 属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多，D正确.] 6.B「物理学史普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的，A错 误：紫光的频率大于红光的频率，由爱因斯坦光电效应方程 Ek=hv一W。可知，若改用紫光照射此金属表面，一定能发生光 电效应，即电子从金属表面逸出，B正确：康普顿散射实验发 现，X射线被较轻物质（石墨、石蜡）等散射后除了有波长与原 波长相同的成分外还有波长较长的成分，C错误：德布罗意认 为实物粒子具有波粒二象性，D错误.] 7,A[由题图可知跃迁时放出的光子①和③均由同一高能级跃 迁到同一低能级，又释放的能量等于两能级的能量差，所以① 和③的能量相等，A正确：由题图可知②的能量比④的能量小， 则由公式E=hy可知②的频率小于④的频率，B错误；用①照 射某金属表面时能发生光电效应现象，但由于②的能量小于 ①，所以用②照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误；用 ①照射某金属时逸出光电子的最大初动能为Ek,由于④的能 量大于①，则由Ek=v一W。可知用④照射该金属逸出光电子 的最大初动能一定大于Ek,D错误. 8.C[卢瑟福的核式结构模型是为了解释α粒子散射实验现象 的，氢光谱的分立特征说明了卢瑟福核式结构模型有一定的局 限性，故A错误：玻尔原子理论只能解释氢原子光谱，对于氦原 子光谱无法解释，由于其理论中还保留了部分经典物理理论， 能够完全揭示微观粒子运动规律需要量子化思想，故B错误：专题十五 考向一分子动理论、内能 1.(多选)(2025·广西卷，6分)在“用油膜法估 测油酸分子的大小”实验中 A.估测油酸分子大小时，油酸分子可以视为 球形 B.油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热 运动 T C.计算油膜面积时，忽略所有不完整的小正 方形 D.与油酸酒精溶液相比，纯油酸更容易在水 面形成单分子油膜 2.(2025·山东卷，3分) 分子间作用力F与分 子间距离r的关系如图 p帅 所示，若规定两个分子 间距离r等于ro时分子 势能E,为零，则( ) A.只有r大于ro时，E。为正 B.只有r小于ro时，E。为正 C.当r不等于ro时，E。为正 D.当r不等于ro时，E。为负 3.(2025·黑吉辽蒙卷，4分)某同学冬季乘火车 旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶 带 中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的 车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶 弥 内气体 A.内能变小 B.压强变大 和 C.分子数密度变大 D.每个分子动能都变大 赵 4.(2023·海南卷，3分)如图为两分子靠近过程 中的示意图，。为分子间平衡距离，下列关于 分子力和分子势能的说法正确的是 () 04 0 A.分子间距离大于0时，分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r。处的过程中分 子势能变大 C.分子势能在ro处最小 D.分子间距离在小于r。且减小时，分子势能 在减小 尔 5.(2022·山东卷，3 分)如图所示，内 母 壁光滑的绝热气 缸内用绝热活塞 封闭一定质量的 热学 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90°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 6.(2021·北京卷，3分)比较45℃的热水和100℃ 的水蒸气，下列说法正确的是 ) A.热水分子的平均动能比水蒸气的大 B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小 C.热水分子的速率都比水蒸气的小 D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈 7.(2021·上海卷，3分) fv) 如图所示为气体分子 的速率分布图线.纵坐 标表示该速率分子占 总体的百分比，图线1 下方的面积为S1·图 线2下方的面积为S2.则温度T和面积S的 大小关系为 A.T>T2 B.T<T2 C.S1>S2 D.S1≤S2 考向二固体、液体和气体 8.（多选)(2025·云南卷，6 分)图甲为1593年伽利略 发明的人类历史上第一支 温度计，其原理如图乙所 示.硬质玻璃泡a内封有一 定质量的气体（视为理想气 体)，与a相连的b管插在水图甲 图乙 槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化 而变化.设b管的体积与a泡的体积相比可忽 略不计，在标准大气压0下，b管上的刻度可 以直接读出环境温度.则在o下 A.环境温度升高时，b管中液面升高 B.环境温度降低时，b管中液面升高 C.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大 9.(多选)(2025·河南卷， 6分)如图，一圆柱形汽 缸水平固置，其内部被 M 活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁 均绝热且两者间无摩擦.平衡时，P左、右两侧 理想气体的温度分别为T1和T2,体积分别为 V1和V2,T1<T2,V1<V2.则 ) A.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同 温度，P将右移 B.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同 温度，P将左移 C.保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间 移动相同距离，P将右移 D.保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间 移动相同距离，P将左移 10.（2023·江苏卷，4分)如图 ↑ .R 所示，密闭容器内一定质量 的理想气体由状态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 11.(2023·辽宁卷，4分)“空 4 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 ) B C 12.(2021·山东卷，3分)血 加压气囊 压仪由加压气囊、臂带、 细管 压强计等构成，如图所 示.加压气囊可将外界 计 臂带 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60cm3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5V,压强计示数为150mmHg.已知大气压 122 强等于750mmHg,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.30 cm B.40 cm3 C.50 cm3 D.60 cm3 13.(2021·上海卷，3分)一根足够长的 试管开口向下，中间用水银封闭了 一定质量的气体，如图所示.现将试 管绕定点缓慢向右转到虚线处，则 下列图像中正确的是 (A) (B) 0 (C) (D) 14.(2025·广东卷，9分) 排气孔 如图是某铸造原理示 进气阀俦型室 h 意图，往气室注入空 气增加压强，使金属 气室 升 液沿升液管进入已预 管 热的铸型室，待铸型 金属液 室内金属液冷却凝固后获得铸件.柱状铸型 室通过排气孔与大气相通，大气压强0= 1.0×105Pa,铸型室底面积S1=0.2m,高度 h1=0.2m,底面与注气前气室内金属液面高 度差H=0.15m,柱状气室底面积S2= 0.8m,注气前气室内气体压强为p0,金属液 的密度p=5.0×103kg/m3,重力加速度取 g=10m/s2,空气可视为理想气体，不计升液 管的体积 (1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属 液面下降的高度2和气室内气体压强p1· (2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且 注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸 型室内的金属液高度为h3=0.04m时，气室 内气体压强p2. 15.(2025·湖南卷，10分)用热力学方法可测量 重力加速度.如图所示，粗细均匀的细管开口 向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度 为L1的空气柱.液柱长为h,密度为ρ.缓慢旋 转细管至水平，封闭空气柱长度为L2,大气压 强为0· (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g 的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在 不同实验参数下进行多次测量，如不同的液 柱长度、空气柱长度、温度等.某次实验测量 数据如下，液柱长h=0.2000m,细管开口向 上竖直放置时空气柱温度T1=305.7K.水 平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度 T2=300.0K时，空气柱长度与竖直放置时 相同.已知p=1.0×103kg/m3,p0=1.0× 105Pa.根据该组实验数据，求重力加速度g 的值 16.(2024·山东卷，8分) 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 图甲 图乙 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 123 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 p=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0、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. 17.(2024·湖南卷，10分)一个充有空气的薄壁 气球，气球内气体压强为、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V。(用po、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=8.66×103kg(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饣和 体积V还满足：(p-po)(V-V0)=C,其中 p0=1.0×105Pa为大气压强，VB0=0.5× 10一3m3为气球无张力时的最大容积，C= 18J为常量.已知该气球自身质量为0= 8.40×10-3kg,外界空气密度为P0= 1.3kg/m3,求气球内气体体积V的大小. 18.(2024·江西卷，10 p/Pa 分)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ABC V> V/m DA完成循环过程，AB和CD均为等温过程， BC和DA均为等容过程.已知T1= 1200K,T2=300K,气体在状态A的压强 pA=8.0×105Pa,体积V1=1.0m3,气体在 状态C的压强pc=1.0×105Pa.求： (1)气体在状态D的压强pD; (2)气体在状态B的体积V2. 19.[物理—选修3一3](15分)（节选） (2)(2024·全国甲卷，10分)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 bc=10ab,活塞的面积为1.0×10-2m2.初 始时，活塞在卡销α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 1.0×105Pa和300K.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200N并保持不变. (i)求外力增加到200N时，卡销b对活塞 支持力的大小： (ⅱ)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. 124 20.[物理—选修3-3](15分)（节选） (2)(2023·全国乙卷，10分)如 图，竖直放置的封闭玻璃管由 B 管径不同、长度均为20cm的 10cm A、B两段细管组成，A管的内 径是B管的2倍，B管在上方. 10cm 管内空气被一段水银柱隔开， 水银柱在两管中的长度均为 10cm.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1cm.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cmHg为压强单位) 21.[物理—选修3-3](15分)（节选） (2)(2023·全国甲卷，10分)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/m°. (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，求此时 舱内气体的密度. 22.(2023·湖南卷，10分)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AB与助力活塞固定为一体，驾驶员 踩刹车时，在连杆AB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，K1打开，K2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，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下 运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完 成一次抽气过程.已知助力气室容积为V。, 初始压强等于外部大气压强。，助力活塞横 截面积为S,抽气气室的容积为V1.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 恝 抽气活塞 助力活塞 抽气气室 Vo 鲍 AO 液压泵 助力气室 连杆 B 水平力 (1)求第1次抽气之后助力气室内的压 派 强1； (2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶 当 员省力的大小△F 蜜 23.(2023·海南卷，10分)如图所示，某饮 料瓶内密封一定质量理想气体，1 27℃时，压强p=1.050×105Pa,则 (1)=37℃时，气压是多大？ (2)保持温度不变，挤压气体，使之压强 赵 与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？ 攀 24.(2023·浙江6月，8分)如图所 热源 尔 示，导热良好的固定直立圆筒内 用面积S=100cm2,质量m 母 1kg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 125 圆筒内气体处于状态A,其体积VA= 600cm3.缓慢推动活塞使气体达到状态B, 此时体积VB=500cm3.固定活塞，升高热源 温度，气体达到状态C,此时压强℃=1.4× 105Pa.已知从状态A到状态C,气体从外界 吸收热量Q=14J;从状态B到状态C,气体 内能增加△U=25J;大气压0=1.01× 105Pa. (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. 25.(2022·全国甲卷，10C= 分)如图，容积均为V。、 缸壁可导热的A、B两汽 A B 缸放置在压强为p。、温 度为T。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、 V四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为 gV和V。.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2T。,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V部 分气体的压强。 26.(2022·全国乙卷，10分)如图， 一竖直放置的汽缸由两个粗细 25 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2m、m,面积分 别为2S、S,弹簧原长为1.初始时系统处于平 衡状态，此时弹簧的伸长量为0.11，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T.已知活塞外大气压强为p0,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 27.(2022·广东卷，6分)玻璃 瓶可作为测量水深的简易 下潜后液面 装置.如图所示，潜水员在 下潜前液面 水面上将80mL水装人容 积为380mL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 230mL.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p。取1.0× 105Pa,重力加速度g取10m/s2,水的密度p 取1.0×103kg/m3.求水底的压强饣和水的深 度h. 126 28.(2022·湖南卷，8分) 如图，小赞同学设计 了一个液体拉力测量 仪.一个容积V。= 9.9L的导热汽缸下 接一圆管，用质量 U形金属丝 待测液体 m1=90g、横截面积S =10cm2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m2= 10g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.己知A、B间距离h=10cm, 外界大气压强po=1.01×10°Pa,重力加速 度取10m/s2,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1； (2)活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F 的大小 29.(2022·山东卷，7 阀门 分)某些鱼类通过 B室 A室 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室壁薄，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. 30.(2021·全国甲卷，15 V/m2 分)(1)(5分)如图，一 定量的理想气体经历 1 的两个不同过程，分别 --V Ⅱ 由体积一温度(V-t) to tt/℃ 图像上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V,分 别为两直线与纵轴交点的纵坐标；。是它们 的延长线与横轴交点的横坐标，to -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2e= 一：气体在状态b和c的压强之比 (2)(10分)如图，一汽缸 活塞 隔板 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.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 0.5po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的体积减小为号。 (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. 31.(2021·全国乙卷，10分)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1= 13.5cm,l2=32cm.将水银从 127 C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高 度差h=5cm.已知外界大气压为p0= 75cmHg.求A、B两管内水银柱的高度差. 32.(2021·上海卷，4分)密闭容器中气体温度 降低，则气体分子的 减小，容器壁单 位面积上受到分子撞击的平均作用力 （选填“增大”“减小”或“不变”). 33.(2021·广东卷，12分)(1)(6分)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”). (2)(6分)为方便抽取密封药瓶里的 药液，护士一般先用注射器注人少 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1.0×10Pa.护士把注射器内横截 面积为0.3cm、长度为0.4cm、压强 为1.0×105Pa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. 34.(2021·湖北卷，9分)质量为m的薄壁导热 柱形汽缸，内壁光滑，用横截面积为S的活塞 封闭一定量的理想气体.在下述所有过程中， 汽缸不漏气且与活塞不脱离.当汽缸如图(a)竖 直倒立静置时，缸内气体体积为V1,温度为T 已知重力加速度大小为g,大气压强为0： (1)将汽缸如图(b)竖直悬挂，缸内气体温度 仍为T.求此时缸内气体体积V2; (2)如图(c)所示，将汽缸水平放置，稳定后对 汽缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时，求 此时缸内气体的温度 % 111171777727777 图(a) 图(b) 图(c) 35.(2021·辽宁卷，10分)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。 主气囊 载荷 锚泊设施 一缆绳 7 7右挡板 副气囊 左挡板 X 图(a) 图b) 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po=1.0×105Pa、温度To= 300K,弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度 忽略不计 128 (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； (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、右挡板间距离的号，求气球驻留处 的大气温度T 36.(2021·湖南卷，8 轻杆 细绳 A 分)小赞同学设计 一细绳 了一个用电子天 平测量环境温度 的实验装置，如图 电子天平 所示.导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用 质量m1=600g、截面积S=20cm2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A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2=1200g 的铁块，并将铁块放置到电子天平上.当电子天 平示数为600.0g时，测量环境温度T1= 300K.设外界大气压强po=1.0×105Pa,重 力加速度g=10m/s2. (1)当电子天平示数为400.0g时，环境温度 T2为多少？ (2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为 多少？ 37.(2021·河北卷，8分)某双层玻璃保温杯夹 层中有少量空气，温度为27℃时，压强为 3.0×103Pa. (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，求夹层中增加的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 1.0×105Pa. T 的 r 考向三热力学定律与能量守恒定律 38.(2025·安徽卷，4分)在恒温容器内的水中 让一个导热良好的气球缓慢上升.若气球无 漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变， 则气球上升过程中，球内气体 A.对外做功，内能不变 B.向外放热，内能减少 蜜 C.分子的平均动能变小 D.吸收的热量等于内能的增加量 39.(2025·湖北卷，4分)如 ↓F 图所示，内壁光滑的汽 缸内用活塞密封一定量 电热丝 理想气体，汽缸和活塞 00000007 均绝热.用电热丝对密 n 封气体加热，并在活塞上施加一外力F,使气 烂 体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同 时其体积缓慢减小.关于此过程，下列说法正 确的是 ) A.外力F保持不变 B.密封气体内能增加 C.密封气体对外做正功 墨 D.密封气体的末态压强是初态的2倍 40.(2024·山东卷，3分)一定 P 质量理想气体经历如图所 示的循环过程，a→b过程是 郑 等压过程，bc过程中气体 尔 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 ( 母 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 129 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 41.(多选)(2024·河北卷，6分)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 F2z222 2222222zZ222 理想气体 真空 活塞 「22222222 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 42.(多选)(2024·新课标 卷，6分)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 43.(多选)(2023·新课标卷， 6分)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fgh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∫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.∫与g中的气体温度相等 C.∫与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等 44.(2022·全国甲卷，5分)如图， 一定量的理想气体从状态a变 化到状态b,其过程如p-V图 上从a到b的线段所示.在此 0 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 45.(2022·全国乙卷，5分)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T一V图上的两条线段所 V 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 46.(2022·湖南卷，5分)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( ) 山喷嘴 B端 A端 涡流室 环形管 分离挡板 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 47.(2021·全国乙卷，5分)如图，一定量的理想 气体从状态a(po,Vo,To)经热力学过程ab、 bc、ca后又回到状态a.对于ab、bc、ca三个过 130 程，下列说法正确的是 ↑plp ( ) A.ab过程中，气体始终 吸热 B.ca过程中，气体始终 2 V/Vo 放热 C.ca过程中，气体对外界做功 D.bc过程中，气体的温度先降低后升高 E.bc过程中，气体的温度先升高后降低 48.(2021·山东卷，3分)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 49.（2021·海南卷，4分)如图， V 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ac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的压强等于在状态c的压强 C.在b→c的过程中内能保持不变 D.在a→b的过程对外做功 50.(2021·天津卷，5分)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、汽缸及 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，上下乘客时汽缸内气 体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交 换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快， 气体与外界来不及热交换.若汽缸内气体视为 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 51.(2025·福建卷，4 压力传感器 分)如图，洗衣机水 箱的导管内存在一 洗 空气柱 竖直空气柱，根据缸 此空气柱的长度可 管 知洗衣机内的水量