重难专题13 热学（抢分专练）（上海专用）2026年高考物理终极冲刺讲练测

重难专题13 热学 重难解读 1. 分子力做功特点：和路径无关，因此分子在特定的位置，存在分子势能。（类比重力势能） (1)当r＞r0，r增大，分子力为引力，分子力做负功，分子势能增加。 (2)当r＜r0，r减小，分子力为斥力，分子力做负功，分子势能增加。 (3)当r=r0，势能最小，动能最大，速度最大。 (4)分子力做功，分子的动能和势能守恒，取无穷远处为势能零点，则Ep-r图像如下： 2. 理想气体实验定律 3. 理想气体状态方程 一定质量理想气体状态遵循以下规律： ，称为理想气体状态方程。 如果理想气体分割成多个部分，每个部分都各自遵循实验定律，则： 4. 热力学第一定律： ∆U=W+Q 外界对系统做功时取 W >0，系统对外界做功时取 W < 0； 系统从外界吸收热量时取 Q >0，系统向外界放出热量时取 Q<0。 命题预测 1. 分子间作用力 结合生活实例，如固体和液体的难以压缩性、液体的表面张力等，考查学生对分子间引力和斥力的理解。 2. 气体实验定律 气体状态变化过程分析：结合实际情境，如气缸内气体的等温变化、等压变化或等容变化，考查学生对气体状态变化过程的理解和分析能力。 变质量问题：通过设计充气、抽气、灌气或漏气等情境，考查学生处理变质量气体问题的能力，要求学生能够巧妙地选择合适的研究对象，将变质量问题转化为定质量问题进行求解。 3. 热力学定律 运用热力学第一定律（ΔU=Q+W）计算气体内能的变化，并理解其物理意义。 4. 科技前沿应用 随着科技的不断发展，热学知识在科技前沿领域的应用也越来越广泛。在高考命题中，可能会结合航天技术、量子通信等科技前沿话题，设计相关情境化命题。例如，通过给出航天器在太空中的热控制问题或量子计算机中的热管理问题等情境，考查学生运用热学知识分析和解决科技前沿问题的能力。 题型01 分子动理论 1．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A．A、B间距离为时分子力为零 B．释放时A、B系统的分子势能为 C．A、B间距离为时分子力为零 D．A、B系统的分子势能最小值为 2．科学研究中，科学家经常通过宏观世界中某些事物遵循的规律来类比研究微观世界。 (1)我们都知道，弹簧振子在只有弹簧弹力做功的情况下，物体的动能和弹簧的弹性势能发生相互转化，系统总机械能保持不变。若弹性势能表达式（为弹簧的劲度系数，为形变量）。如图1所示，一个与已知劲度系数为的轻质弹簧连接的物块B，质量为，静止于光滑水平面上，轻质弹簧另一端固定。现将物块B拉离平衡位置，然后释放，忽略空气阻力，B的运动为简谐运动，求物块B在运动过程中获得的最大动能______。 (2)如图2所示，、为某种双原子分子中的两原子，以原子为坐标原点，沿两原子连线建立直线坐标系。如果选取两个原子相距无穷远时的势能为零，则两个原子之间的势能与它们之间距离的关系图线如图3所示。关系图线的切线斜率的绝对值表示______，斜率为负表示______； (3)由图3可知，两原子间距离为时，势能最小，假设原子固定不动，原子在附近的振动近似看作简谐运动，其振动的范围为，其中远小于。已知在点附近随变化的规律可近似写作，式中和均为常量且已知。计算原子在其振动范围内的最大动能______（用和表示），若某时刻原子的动能为，则此时的势能______（用、、和表示）。 题型02 气体实验定律 1．某实验小组利用如图甲所示的装置来探究一定质量的理想气体在温度保持不变的条件下气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器旁的刻度尺直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 (1)关于该实验下列说法正确的是 （　　） A．推拉活塞时，动作要快； B．要用手握住注射器主管以保持其稳定 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)为探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组分别进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1______T2（填“<”“=”或“>”）。 (3)某同学想利用此装置来测定一颗形状不规则的小物体的体积，主要实验步骤为：将不规则物体放入注射器内；注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；多次移动活塞，记录注射器的体积刻度V以及压强传感器的读数p。 ①根据实验测量数据，不考虑压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，作出的图像可能是图丙中的( ) A．A     B．B     C． C ②若正确图像的延长线与横、纵轴的交点坐标值分别是a、b，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为V0（V物>V0），则小物体的体积为______（用题中已知物理量的字母表示）。 2．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中的气体温度大于g中的气体温度 C．f中的气体温度大于h中的气体温度 D．f中的气体压强大于h中的气体压强 题型03 气体内能 1．中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（　　） A．气体在状态a的温度高于在状态c的温度 B．a→b→c的过程中外界对气体做正功 C．a→b的过程气体吸热 D．气体在状态b的内能等于在状态c的内能 2．一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中、间的实线是一条双曲线，发生等温变化，平行于横轴，平行纵轴，下列说法正确的是（　　） A．过程气体做功量大小小于过程气体做功量大小 B．状态的平均分子速率小于状态的平均分子速率 C．从状态，气体吸收热量小于气体对外界做的功 D．气体状态的内能小于状态的内能 3．如图所示，一定量的理想气体从状态A经等温过程、绝热过程、等温过程、绝热过程后，又回到状态A。其中，过程中气体的温度为、过程中气体的温度为，则__________（选填“大于”或“小于”），经历整个循环过程后，气体__________（选填“释放”或“吸收”）热量。 题型04 液体与固体 1．如图在空间站中，宇航员将两块带有半个水球的板慢慢靠近，直到水球融合在一起，再把两板缓慢拉开，两块板间形成了一座“水桥”，放开双手后，两板吸引到了一起。靠近前两板上的水形成半球状是因为存在_______；水球融合后，在缓慢拉开两块板的过程中，水分子总势能______（选填“增加”、“减少”、“不变”）。 物质的相态 相态是指物质在不同条件下的不同物理状态。研究物质的相态对于理解物质的基本性质、开发新材料和新技术具有重要意义。 2．用注射器将药液从密封药瓶中缓缓抽出，在此过程中瓶中气体的（    ） A．压强增大，分子数密度增大 B．压强增大，分子数密度减小 C．压强减小，分子数密度增大 D．压强减小，分子数密度减小 3．下列关于固体、液体的说法正确的是（    ） A．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 B．发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降 C．表面张力使液体表面具有扩张趋势，使液体表面积趋于最大 D．液晶是介于气态和液态之间的一种物质状态 4．当气体温度升高到一定程度时，其中的分子或原子将由于激烈的相互碰撞而分解为电子和正离子，这种状态的物质叫等离子体。等离子体有很多奇妙的性质，例如，宇宙中的等离子体会发生“磁冻结”。满足某种理想条件的等离子体，其内部不能有电场存在，但是可以有磁场。如图所示，一块这样的等离子体从很远处向着磁场B运动，在移进磁场的过程中，下列对等离子体行为的解释错误的是（    ） A．由于变化的磁场产生电场，因此等离子体内部的磁场能随时间变化 B．若等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其外部的磁感线不会发生变化 C．若等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其内部磁场一直为零 D．设想磁场刚要进入等离子体中时感应出了电流，则此电流的磁场与磁场B方向相反 宏观世界的规律可以从分子动理论和能量的角度来理解。 1．下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（    ） A．图甲说明晶体都有确定熔点，且熔化过程分子平均动能变大 B．图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力 C．图丙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 D．图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润 2．下列与热现象有关的说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大 C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大 D．密闭容器内有一滴的水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变 3．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（    ） A．楞次定律 B．动量守恒定律 C．闭合电路欧姆定律 D．热力学第一定律 4．小明去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包现象。假设食品袋里密封一定质量的理想气体，全过程温度保持不变。从低海拔地区到高海拔地区的过程，下列分析不正确的是（    ） A．袋内气体压强增加 B．大气压强减小 C．袋内气体吸收了热量 D．袋内气体分子的平均动能不变 5．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（    ） A．在过程中气体向外界放热 B．在过程中气体分子的平均动能变大 C．在过程中气体对外界做功 D．在过程中气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不变 6．一开口向下导热的均匀直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定的水银槽中，管内外水银面高度差为，该装置从同一天的中午到夜晚，由于气温下降，下列说法正确的（    ） A．相比中午，夜晚细绳的拉力变小 B．相比中午，夜晚细绳的拉力增大 C．相比中午，封闭气体压强增大 D．相比中午，封闭气体内能增大 气体状态变化 使用注射器和压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。下表为小明和小曹同学对同一空气样本测得的实验数据，操作序号1~5为小明完成，操作序号5~9为小曹完成。 操作序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 185.1 131.6 102.4 84.2 71.1 88.9 114.5 164.6 244.5 体积 5 7 9 11 13 11 9 7 5 乘积 925.5 921.2 921.6 926.2 924.3 977.9 1030.5 1152.2 1222.5 7．（1）分析表格的数据可知___________（选填：A．小明    B．小曹）的操作有错误。 （2）错误的原因可能是___________。 8．将表格数据绘制成右侧图像，曲线①对应小明的操作，曲线②对应小曹的操作，在曲线上找到气体的三个状态、c，其对应坐标如图所示。 （1）在的过程中__________ A．活塞对密封气体做正功 B．分子平均动能几乎不变 C．气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力增大 （2）气体处于a、c状态时温度分别为和，则可知___________。（用图中字母表示） （3）在的过程中，密封气体从外界吸收了热量___________（选填：A．小于、B．等于、C．大于）气体对活塞做的功。 9．传感器 传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用。 (1)用量程合适的电压传感器测量中国境内的家庭电路中火线和零线间的电压，得到随时间变化的关系式u=asin（bt+φ）。分析得出a=______V，b=______rad/s。（写出大小） (2)热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。 ①为了使温度过高时报警器响铃，c应接在______处（选填“a”、“b”）。 ②若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向______移动（选填“左”、“右”）。 ③如果在调试时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各元件都能处于工作状态，则造成电路不能正常工作的原因可能是( ) A．电源提供的电流太小，导致电磁铁磁性太弱    B．复位弹簧劲度系数太小 C．电源提供的电流太大，导致电磁铁磁性过大    D．复位弹簧劲度系数太大 (3)某监测设备的简易结构如图所示，导热性能良好且顶部开孔与大气相通的气缸底部与一热源表面紧贴，气缸顶部内侧装有一个体积可以忽略的压力传感器。开始时，活塞与气缸底部距离为h1=0.3m、与顶部的距离为h2=0.2m，横截面积为S=10-2m2，活塞下方封闭温度为T0=300K、压强为p0=105Pa的空气，此时压力传感器的示数为0。已知外界空气压强为105Pa，活塞质量及摩擦可不计。当热源的温度从300K缓慢升到T1时，活塞刚好触及传感器但压力示数仍为0。试解答下列问题： ①从300K缓慢升到T1过程中封闭空气分子的平均动能( ) A．变大    B．变小    C．不变 ②从300K缓慢升到T1过程中气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数( ) A．变大  B．变小    C．不变 ③求出T1=______K； ④若热源温度从T0=300K缓慢升到T2=550K。 Ⅰ.画出此过程压力传感器示数F与外壁温度T的关系图像（标出关键数据）； Ⅱ.（计算）此过程气体吸收了Q=370J的热量，求该过程中气体内能的变化量。______ 消防员训练 消防员需要通过无数次的训练，提升体能，磨炼技能，以在关键时刻科学施救，全力守护人民的生命财产安全。 10．如图（a）所示，消防员进行爬杆练习。在他竖直向上爬杆的某段过程中，手与杆之间不打滑，且攀爬速率的倒数与攀爬高度的关系如图（b）所示。 在此过程中，消防员 （1）所受的摩擦力和合外力的方向分别为___________； A．向上、向上    B．向上、向下    C．向下、向上    D．向下、向下 （2）所用的时间为___________s。 11．消防员用灭火弹消防车进行灭火演练，如图（c）所示。已知消防车的出弹口与高楼竖直外墙面着火处的高度差为，连线与水平面的夹角为，灭火弹恰好垂直墙面击中处，重力加速度大小为，不计空气阻力，从出弹口射出的灭火弹可视为质点。 （1）求灭火弹从出弹口射出时的速度大小__________； （2）以所在水平面为零势能面，当灭火弹运动到高度处时，重力势能和动能相等。 证明：__________。 12．消防员在灭火演练现场发现一个废弃的氧气瓶。到达安全地带后，检测出钢瓶内封闭气体压强为（为1个标准大气压）。为消除安全隐患，他拟用下面两种处理方案： （1）冷却法：经过合理冷却，使瓶内温度降为，此时封闭气体压强降为。则瓶内气体原来的温度为___________℃； （2）放气法： ①保持瓶内气体温度不变，缓慢放出一部分气体，使瓶内气体压强降为。则放好气后，瓶内剩余气体质量是原来封闭气体质量的___________； ②若不刻意保持气体温度不变，直接打开阀门，缓慢放出气体。瓶内气体压强降为时，瓶内剩余气体的质量为。则___________。 A．     B．     C． 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难专题13 热学 重难解读 1. 分子力做功特点：和路径无关，因此分子在特定的位置，存在分子势能。（类比重力势能） (1)当r＞r0，r增大，分子力为引力，分子力做负功，分子势能增加。 (2)当r＜r0，r减小，分子力为斥力，分子力做负功，分子势能增加。 (3)当r=r0，势能最小，动能最大，速度最大。 (4)分子力做功，分子的动能和势能守恒，取无穷远处为势能零点，则Ep-r图像如下： 2. 理想气体实验定律 3. 理想气体状态方程 一定质量理想气体状态遵循以下规律： ，称为理想气体状态方程。 如果理想气体分割成多个部分，每个部分都各自遵循实验定律，则： 4. 热力学第一定律： ∆U=W+Q 外界对系统做功时取 W >0，系统对外界做功时取 W < 0； 系统从外界吸收热量时取 Q >0，系统向外界放出热量时取 Q<0。 命题预测 1. 分子间作用力 结合生活实例，如固体和液体的难以压缩性、液体的表面张力等，考查学生对分子间引力和斥力的理解。 2. 气体实验定律 气体状态变化过程分析：结合实际情境，如气缸内气体的等温变化、等压变化或等容变化，考查学生对气体状态变化过程的理解和分析能力。 变质量问题：通过设计充气、抽气、灌气或漏气等情境，考查学生处理变质量气体问题的能力，要求学生能够巧妙地选择合适的研究对象，将变质量问题转化为定质量问题进行求解。 3. 热力学定律 运用热力学第一定律（ΔU=Q+W）计算气体内能的变化，并理解其物理意义。 4. 科技前沿应用 随着科技的不断发展，热学知识在科技前沿领域的应用也越来越广泛。在高考命题中，可能会结合航天技术、量子通信等科技前沿话题，设计相关情境化命题。例如，通过给出航天器在太空中的热控制问题或量子计算机中的热管理问题等情境，考查学生运用热学知识分析和解决科技前沿问题的能力。 题型01 分子动理论 1．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A．A、B间距离为时分子力为零 B．释放时A、B系统的分子势能为 C．A、B间距离为时分子力为零 D．A、B系统的分子势能最小值为 【答案】B 【详解】AC．由图可知，B分子在过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为，故AC错误； B．由图可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为 由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故B正确； D．由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为 Epmin= 故D错误。 故选B。 2．科学研究中，科学家经常通过宏观世界中某些事物遵循的规律来类比研究微观世界。 (1)我们都知道，弹簧振子在只有弹簧弹力做功的情况下，物体的动能和弹簧的弹性势能发生相互转化，系统总机械能保持不变。若弹性势能表达式（为弹簧的劲度系数，为形变量）。如图1所示，一个与已知劲度系数为的轻质弹簧连接的物块B，质量为，静止于光滑水平面上，轻质弹簧另一端固定。现将物块B拉离平衡位置，然后释放，忽略空气阻力，B的运动为简谐运动，求物块B在运动过程中获得的最大动能______。 (2)如图2所示，、为某种双原子分子中的两原子，以原子为坐标原点，沿两原子连线建立直线坐标系。如果选取两个原子相距无穷远时的势能为零，则两个原子之间的势能与它们之间距离的关系图线如图3所示。关系图线的切线斜率的绝对值表示______，斜率为负表示______； (3)由图3可知，两原子间距离为时，势能最小，假设原子固定不动，原子在附近的振动近似看作简谐运动，其振动的范围为，其中远小于。已知在点附近随变化的规律可近似写作，式中和均为常量且已知。计算原子在其振动范围内的最大动能______（用和表示），若某时刻原子的动能为，则此时的势能______（用、、和表示）。 【答案】(1) (2) 分子力的大小 分子间为斥力 (3) 【详解】（1）根据机械能守恒定律，弹簧为原长时弹性势能最小，动能最大，可得 （2）根据 图像的斜率的绝对值表示分子力的大小，斜率为正值表示分子间为引力，斜率为负值表示分子间为斥力。 （3）由题意可知，当原子B处于r1=r0处时，系统的动能最大，设为Ek1，系统的势能最小，设为Ep1， 则有 当原子B处于r2=r0-b处时，系统的动能为0，系统的势能最大，设为Ep2， 则有 根据能量守恒定律可得 联立解得 若某时刻原子B的动能为Ek，则此时的势能 题型02 气体实验定律 1．某实验小组利用如图甲所示的装置来探究一定质量的理想气体在温度保持不变的条件下气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器旁的刻度尺直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 (1)关于该实验下列说法正确的是 （　　） A．推拉活塞时，动作要快； B．要用手握住注射器主管以保持其稳定 C．在活塞与注射器壁间涂上润滑油主要是为了减小摩擦 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)为探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组分别进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1______T2（填“<”“=”或“>”）。 (3)某同学想利用此装置来测定一颗形状不规则的小物体的体积，主要实验步骤为：将不规则物体放入注射器内；注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；多次移动活塞，记录注射器的体积刻度V以及压强传感器的读数p。 ①根据实验测量数据，不考虑压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，作出的图像可能是图丙中的( ) A．A     B．B     C． C ②若正确图像的延长线与横、纵轴的交点坐标值分别是a、b，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为V0（V物>V0），则小物体的体积为______（用题中已知物理量的字母表示）。 【答案】(1)D (2)> (3) A b+V0 【详解】（1）A．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉活塞，如果快速推拉活塞，将会导致注射器内气体的温度发生变化，故A错误； B．推拉活塞时不可用手握住注射器，否则会使气体温度发生变化，故B错误； C．活塞上涂油是为了防止漏气，确保气体的质量不变，并不是为了减小摩擦，故C错误； D．由于气体的体积V=Sh，注射器的横截面积不变，注射器旁的刻度尺如果刻度分布均匀，可以用气柱的长度来间接表示体积，可以不标注单位，故D正确。 故选D。 （2）由理想气体状态方程 变形得 结合图乙可知，当体积一定时，温度高，则压强大，所以 （3）[1]设小物体的体积为V物，由理想气体方程得 化简得 因为温度不变，图像应该是倾斜的直线，且纵截距为正。 故选A。 [2]考虑传感器和注射器连接处的塑料管里的部分气体体积为V0， 则根据玻意耳定律可得 变形得 结合图丙A图线可知，图像的纵截距 因此，小物件的体积 2．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中的气体温度大于g中的气体温度 C．f中的气体温度大于h中的气体温度 D．f中的气体压强大于h中的气体压强 【答案】ABC 【详解】A．当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，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，缓慢向右推动右边活塞。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，故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，故B正确； 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，解得，故C正确； 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，故D错误。 故选ABC。 题型03 气体内能 1．中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了第五十六颗北斗导航卫星。某次火箭发射，舱内携带了装有一定质量理想气体的容器。容器中的气体分别经历了a→b和b→c两个过程，如图所示，其中a→b为等温过程。则（　　） A．气体在状态a的温度高于在状态c的温度 B．a→b→c的过程中外界对气体做正功 C．a→b的过程气体吸热 D．气体在状态b的内能等于在状态c的内能 【答案】C 【详解】A．由于状态b和状态c体积相同，根据 由于，可知，又因为a→b为等温过程，则气体在状态a的温度低于在状态c的温度，故A错误； B．a→b的过程中气体体积增大，气体对外界做正功，b→c的过程中气体体积不变，外界对气体不做功，故B错误； C．a→b的过程中气体体积增大，外界对气体做负功，而气体温度不变，内能不变，根据可知，气体吸收热量，故C正确； D．由上述知，气体在状态b的内能小于在状态c的内能，故D错误。 故选C。 2．一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中、间的实线是一条双曲线，发生等温变化，平行于横轴，平行纵轴，下列说法正确的是（　　） A．过程气体做功量大小小于过程气体做功量大小 B．状态的平均分子速率小于状态的平均分子速率 C．从状态，气体吸收热量小于气体对外界做的功 D．气体状态的内能小于状态的内能 【答案】AB 【详解】由图可知，AB平行于横轴，说明气体从 A 到 B为等压膨胀；C 到A是等温过程（双曲线），而 B 到 C 则为等容过程（竖直线）。 A．比较C → A（等温过程）与 A → B（等压过程）的做功。等压膨胀的功为  而等温过程中压强随体积增大而减小，其平均压强低于等压过程的压强，故同样从初体积膨胀到相同末体积时，等温过程对应的“面积”更小，即做功更小。故从C到A的做功（取绝对值）小于A 到B做功，故A正确。 B．理想气体的平均分子速率只与温度有关。等压膨胀时，体积变大，T 随 V 增大而升高，故B点温度高于A点温度，平均分子速率也更大，故B正确。 C．等压过程中，体积膨胀，气体对外做功 ，温度升高，内能增大。由热力学第一定律，可得，故吸收热量大于做功，故C错误。 D．内能只与温度有关，C 到A是等温，而B相较于A温度升高，所以 因而B 状态的内能大于C 状态的内能，故D错误。 故选AB。 3．如图所示，一定量的理想气体从状态A经等温过程、绝热过程、等温过程、绝热过程后，又回到状态A。其中，过程中气体的温度为、过程中气体的温度为，则__________（选填“大于”或“小于”），经历整个循环过程后，气体__________（选填“释放”或“吸收”）热量。 【答案】 大于 吸收 【详解】[1]BC过程体积增加，气体对外做功，又因为是绝热过程，根据热力学第一定律知内能减小，则温度降低，T1>T2。 [2]过程ABC气体对外做功，过程CDA外界对气体做功，p-V图像中图线围成的面积代表气体做功，则过程ABC比过程CDA做的功多，故全过程气体对外做功，又经历整个循环后气体内能不发生变化，根据热力学第一定律可知气体吸收热量。 题型04 液体与固体 1．如图在空间站中，宇航员将两块带有半个水球的板慢慢靠近，直到水球融合在一起，再把两板缓慢拉开，两块板间形成了一座“水桥”，放开双手后，两板吸引到了一起。靠近前两板上的水形成半球状是因为存在_______；水球融合后，在缓慢拉开两块板的过程中，水分子总势能______（选填“增加”、“减少”、“不变”）。 【答案】 表面张力 增加 【详解】[1]靠近前两板上的水形成半球状是因为水表面存在张力，即表面张力； [2]两块板在缓慢拉开的过程中，水分子间的距离增大，且此时分子间表现为引力。因此为了克服这种引力并将两块板拉开，就需要对系统做功，从而使水分子的总势能增加。 物质的相态 相态是指物质在不同条件下的不同物理状态。研究物质的相态对于理解物质的基本性质、开发新材料和新技术具有重要意义。 2．用注射器将药液从密封药瓶中缓缓抽出，在此过程中瓶中气体的（    ） A．压强增大，分子数密度增大 B．压强增大，分子数密度减小 C．压强减小，分子数密度增大 D．压强减小，分子数密度减小 3．下列关于固体、液体的说法正确的是（    ） A．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 B．发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降 C．表面张力使液体表面具有扩张趋势，使液体表面积趋于最大 D．液晶是介于气态和液态之间的一种物质状态 4．当气体温度升高到一定程度时，其中的分子或原子将由于激烈的相互碰撞而分解为电子和正离子，这种状态的物质叫等离子体。等离子体有很多奇妙的性质，例如，宇宙中的等离子体会发生“磁冻结”。满足某种理想条件的等离子体，其内部不能有电场存在，但是可以有磁场。如图所示，一块这样的等离子体从很远处向着磁场B运动，在移进磁场的过程中，下列对等离子体行为的解释错误的是（    ） A．由于变化的磁场产生电场，因此等离子体内部的磁场能随时间变化 B．若等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其外部的磁感线不会发生变化 C．若等离子体内部原来没有磁场，则穿越磁场的过程中其内部磁场一直为零 D．设想磁场刚要进入等离子体中时感应出了电流，则此电流的磁场与磁场B方向相反 【答案】2．D 3．A 4．AB 【解析】2．用注射器将药液从密封药瓶中缓缓抽出，在此过程中药液的体积减小，气体体积增加，而气体的温度可视为不变，根据可知，气体压强减小，气体分子总数不变，则分子数密度减小。 故选D。 3．A．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故A正确； B．毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外；毛细管插入不浸润液体中，管内液体下降，低于管外，故B错误； C．表面张力使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，故C错误； D．由液晶的性质知它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，是介于固态和液态之间的一种物质状态，故D错误。 故选A。 4．A．如果等离子体内部的磁场发生变化，等离子体内部就会产生电场，与“内部不能有电场存在”相矛盾，因此等离子体内部的磁场不能随时间变化，故A错误，符合题意； BC．等离子体内部的磁场不能随时间变化，如等离子体内部原来没有磁场，即内部磁场等于零，则穿越磁场B的过程中必然产生与外部磁场B等大反向的新磁场，使等离子所在处的合磁场等于零，而磁感线为闭合曲线，必然导致外部的磁感线发生变化，故C正确，不符合题意，B错误，符合题意。 D．因为等离子体内部的磁场不能变化，如果磁场B刚要进入等离子体中，等离子体必然产生与B等大反向的磁场，可能是感应出了电流产生的，故D正确，不符合题意； 本题选择错误选项，故选AB。 宏观世界的规律可以从分子动理论和能量的角度来理解。 1．下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（    ） A．图甲说明晶体都有确定熔点，且熔化过程分子平均动能变大 B．图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力 C．图丙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 D．图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润 2．下列与热现象有关的说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大 C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大 D．密闭容器内有一滴的水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变 3．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（    ） A．楞次定律 B．动量守恒定律 C．闭合电路欧姆定律 D．热力学第一定律 4．小明去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包现象。假设食品袋里密封一定质量的理想气体，全过程温度保持不变。从低海拔地区到高海拔地区的过程，下列分析不正确的是（    ） A．袋内气体压强增加 B．大气压强减小 C．袋内气体吸收了热量 D．袋内气体分子的平均动能不变 5．如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（    ） A．在过程中气体向外界放热 B．在过程中气体分子的平均动能变大 C．在过程中气体对外界做功 D．在过程中气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不变 6．一开口向下导热的均匀直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定的水银槽中，管内外水银面高度差为，该装置从同一天的中午到夜晚，由于气温下降，下列说法正确的（    ） A．相比中午，夜晚细绳的拉力变小 B．相比中午，夜晚细绳的拉力增大 C．相比中午，封闭气体压强增大 D．相比中午，封闭气体内能增大 【答案】1．D 2．C 3．B 4．A 5．A 6．B 【解析】1．A．晶体都有确定熔点，但是晶体在熔化过程中温度不变，而温度是分子平均动能的标志，所以熔化过程分子平均动能不变，故A错误； B．水黾可以在水面自由活动，是因为水的表面张力作用，而不是浮力大于重力，故B 错误； C．液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故C错误； D．根据浸润与不浸润的特点，从图丁中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故D 正确。 故选D。 2．A．布朗运动实际上是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，它反映了液体或气体分子的无规则运动，但本身并不是液体分子的运动，故A错误； B．温度升高确实会使物体内分子的平均动能增大，从而增加分子热运动的剧烈程度，但并不意味着每个分子的速率都会增大。实际上，由于分子运动的随机性，有些分子的速率可能会减小，而有些则会增大，但总体上平均速率是增大的，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，故C正确； D．虽然水的温度没有变化，但在蒸发过程中，水从液态变为气态需要吸收热量，这部分热量转化为水蒸气的内能，使得水蒸气的内能比同温度的水要大，故D错误。 故选C。 3．A．楞次定律是分析机械能转化为电能的过程，体现了能量守恒定律，故A错误； B．动量守恒定律无法体现能量守恒，故B正确； C．闭合电路的欧姆定律 两边同乘以电流I，可得 可知电源的功率等于输出功率与内阻功率之和，直接体现了能量守恒，故C错误； D．热力学第一定律：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变，故D错误。 故选B。 4．A．温度不变，理想气体发生等温变化，根据 其中C为一常数，可知当体积增大时食品袋里压强减小，故A错误，符合题意； B．大气压强随高度的增加而减小，故B正确，不符合题意； C．温度不变，气体内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律有 可知袋内空气从外界吸收热量，故C正确，不符合题意； D．温度不变，袋内气体分子的平均动能不变，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选A。 5．AB．由图可知，在a→b过程中气体体积减小，外界对气体做功，根据 可得 可知气体的温度不变，即气体分子的平均动能不变，内能不变，根据热力学第一定律 可知气体放出热量，故A正确，B错误； C．由图可知，在b→c过程中气体体积减小，外界对气体做功，故C错误； D．由图可知，在b→c过程中气体压强不变，温度降低，气体分子的平均动能减小，体积减小，分子数密度增大，则气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数增加，故D错误。 故选A。 6．ABC．设封闭气体的压强为p，玻璃管质量为m，对玻璃管受力分析， 则有 又 解得 即绳子的拉力等于管的重力和管中高出液面部分水银的重力，相比中午，夜晚环境温度降低，封闭气体的压强减小，根据 可知h增大，故绳子拉力增大，故AC错误，B正确； D．相比中午，夜晚环境温度降低，封闭气体内能减小，故D错误。 故选B。 气体状态变化 使用注射器和压强传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。下表为小明和小曹同学对同一空气样本测得的实验数据，操作序号1~5为小明完成，操作序号5~9为小曹完成。 操作序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 185.1 131.6 102.4 84.2 71.1 88.9 114.5 164.6 244.5 体积 5 7 9 11 13 11 9 7 5 乘积 925.5 921.2 921.6 926.2 924.3 977.9 1030.5 1152.2 1222.5 7．（1）分析表格的数据可知___________（选填：A．小明    B．小曹）的操作有错误。 （2）错误的原因可能是___________。 8．将表格数据绘制成右侧图像，曲线①对应小明的操作，曲线②对应小曹的操作，在曲线上找到气体的三个状态、c，其对应坐标如图所示。 （1）在的过程中__________ A．活塞对密封气体做正功 B．分子平均动能几乎不变 C．气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力增大 （2）气体处于a、c状态时温度分别为和，则可知___________。（用图中字母表示） （3）在的过程中，密封气体从外界吸收了热量___________（选填：A．小于、B．等于、C．大于）气体对活塞做的功。 【答案】7．B 气体的温度升高，即环境温度升高 8．B 大于 【解析】7．[1]根据玻意耳定律知，若实验操作正确，pV乘积基本保持不变，故分析表格的数据可知小曹的操作错误，故选B； [2]根据 可知，pV乘积变大，可能是气体的温度升高，即环境温度升高。 8．[1] A．在的过程中，气体体积增大，活塞对密封气体做负功，故A错误； B．根据小题1的分析知，在的过程中，是等温变化，温度不变，分子平均动能几乎不变，故B正确； C．在的过程中，气体压强减小，气体体积增大，分子数密度减小，温度不变，气体分子垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力减小，故C错误。 故选B。 [2]气体处于a、c状态时温度分别为和，a、c状态压强相等，根据盖-吕萨克定律可知 [3]在的过程中，根据热力学第一定律 根据小题1的分析知，温度升高 即， 故密封气体从外界吸收的热量大于气体对活塞做的功。 9．传感器 传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用。 (1)用量程合适的电压传感器测量中国境内的家庭电路中火线和零线间的电压，得到随时间变化的关系式u=asin（bt+φ）。分析得出a=______V，b=______rad/s。（写出大小） (2)热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。 ①为了使温度过高时报警器响铃，c应接在______处（选填“a”、“b”）。 ②若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向______移动（选填“左”、“右”）。 ③如果在调试时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各元件都能处于工作状态，则造成电路不能正常工作的原因可能是( ) A．电源提供的电流太小，导致电磁铁磁性太弱    B．复位弹簧劲度系数太小 C．电源提供的电流太大，导致电磁铁磁性过大    D．复位弹簧劲度系数太大 (3)某监测设备的简易结构如图所示，导热性能良好且顶部开孔与大气相通的气缸底部与一热源表面紧贴，气缸顶部内侧装有一个体积可以忽略的压力传感器。开始时，活塞与气缸底部距离为h1=0.3m、与顶部的距离为h2=0.2m，横截面积为S=10-2m2，活塞下方封闭温度为T0=300K、压强为p0=105Pa的空气，此时压力传感器的示数为0。已知外界空气压强为105Pa，活塞质量及摩擦可不计。当热源的温度从300K缓慢升到T1时，活塞刚好触及传感器但压力示数仍为0。试解答下列问题： ①从300K缓慢升到T1过程中封闭空气分子的平均动能( ) A．变大    B．变小    C．不变 ②从300K缓慢升到T1过程中气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数( ) A．变大  B．变小    C．不变 ③求出T1=______K； ④若热源温度从T0=300K缓慢升到T2=550K。 Ⅰ.画出此过程压力传感器示数F与外壁温度T的关系图像（标出关键数据）； Ⅱ.（计算）此过程气体吸收了Q=370J的热量，求该过程中气体内能的变化量。______ 【答案】(1) 100π (2) a 左 AD (3) A B 500 见解析，170J 【详解】（1）[1][2]由于家庭电路中电压的有效值为220V，频率为50Hz， 所以， （2）[1]温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强、开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处； [2]滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警温度； [3]在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可能由多种原因造成，如左边电源电压太低，电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等。 故选AD。 （3）[1]当热源的温度从300K缓慢升到T1时，分子平均动能增大。 故选A。 [2]由于活塞刚好触及传感器但压力示数仍为0，可知气体做等压变化，故温度升高、体积增大，压强不变，可知气体分子对容器壁单位时间单位面积的撞击次数变小。 故选B。 [3]根据盖-吕萨克定律可得 代入数据解得 [4]I.从T0→T1过程，活塞未触及传感器，则传感器示数 从T1→T2过程，气体做等容变化，根据查理定律有， 对活塞，由平衡条件有 联立解得（500K＜T＜550K） 综合可得，当300K＜T≤500K时， 当500K＜T＜550K时， 故图像如下 II.根据热力学第一定律有，， 所以 消防员训练 消防员需要通过无数次的训练，提升体能，磨炼技能，以在关键时刻科学施救，全力守护人民的生命财产安全。 10．如图（a）所示，消防员进行爬杆练习。在他竖直向上爬杆的某段过程中，手与杆之间不打滑，且攀爬速率的倒数与攀爬高度的关系如图（b）所示。 在此过程中，消防员 （1）所受的摩擦力和合外力的方向分别为___________； A．向上、向上    B．向上、向下    C．向下、向上    D．向下、向下 （2）所用的时间为___________s。 11．消防员用灭火弹消防车进行灭火演练，如图（c）所示。已知消防车的出弹口与高楼竖直外墙面着火处的高度差为，连线与水平面的夹角为，灭火弹恰好垂直墙面击中处，重力加速度大小为，不计空气阻力，从出弹口射出的灭火弹可视为质点。 （1）求灭火弹从出弹口射出时的速度大小__________； （2）以所在水平面为零势能面，当灭火弹运动到高度处时，重力势能和动能相等。 证明：__________。 12．消防员在灭火演练现场发现一个废弃的氧气瓶。到达安全地带后，检测出钢瓶内封闭气体压强为（为1个标准大气压）。为消除安全隐患，他拟用下面两种处理方案： （1）冷却法：经过合理冷却，使瓶内温度降为，此时封闭气体压强降为。则瓶内气体原来的温度为___________℃； （2）放气法： ①保持瓶内气体温度不变，缓慢放出一部分气体，使瓶内气体压强降为。则放好气后，瓶内剩余气体质量是原来封闭气体质量的___________； ②若不刻意保持气体温度不变，直接打开阀门，缓慢放出气体。瓶内气体压强降为时，瓶内剩余气体的质量为。则___________。 A．     B．     C． 【答案】10．B 7.5 11． 见解析 12．477 40 A 【解析】10．（1）[1]消防员向上爬时，手相对杆有向下滑动的趋势，因此静摩擦力方向向上；由图像可知h增大时增大，说明v减小，即消防员向上做减速运动，加速度方向向下，因此合外力方向向下。 故选B。 （2）[2]根据可得 所以图线与坐标轴所围面积表示时间，则 11．（1）[1]灭火弹恰好垂直墙面击中处，则有 解得 又 解得 连线与水平面的夹角为，则有 解得水平速度 则灭火弹从出弹口射出时的速度大小 （2）[2]从出弹口到着火处根据机械能守恒有 重力势能和动能相等时有 解得 12．（1）[1]冷却过程体积不变，由查理定律有 解得 （2）①[2]若保持瓶内气体温度不变，根据玻意耳定律有 解得 即气体压强降为时总体积应为，而氧气瓶体积固定，剩余气体的体积为， 说明放出的气体 根据 可得瓶内剩余气体质量与原来封闭气体质量之比 ②[3]不刻意保持温度，放气过程中瓶内气体膨胀对外做功，内能减小，压强降到时瓶内温度 由理想气体状态方程 等温放气时剩余气体的物质的量 不刻意保持温度时剩余气体的物质的量 所以。 选A。 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $