专题15 热学-2026高考物理三轮题型解法技巧

专题15 热学 核心考点 考向1 分子动理论 10 考向2 理想气体状态方程 12 考向3 变质量问题 17 考向4 热力学定律 21 核心知识 一、分子动理论　固体　液体 1．估算问题 (1)分子总数：N＝nNA＝NA＝NA。 特别提醒：对气体而言，V0＝不表示一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间。 (2)两种分子模型。 ①球体模型：V＝πR3＝πd3(d为球体直径)； ②立方体模型：V＝a3。 (3)两点提示。 ①固体、液体分子可认为是紧靠在一起的球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占据的空间。 ②阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要抓住三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量。 2．分子势能、分子力与分子间距离的关系 如图所示。 3．晶体与非晶体 (1)晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点，只有单晶体才可能具有各向异性。晶体与非晶体可以相互转化。 (2)液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学等物理性质上表现出各向异性。 二、气体实验定律　理想气体状态方程 1．压强的计算 (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。 (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 3．关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。 4．变质量问题 在充气、抽气等“变质量”问题中可以把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即把变质量问题转化为恒定质量的问题。 三、热力学定律与气体实验定律的综合 1．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 (1)内能变化量ΔU。 ①由气体温度变化分析ΔU。温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化。 (2)做功情况W。 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。气体等压膨胀(压缩)时，气体对外界(外界对气体)做功W＝pΔV。 (3)气体吸、放热Q。 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况。Q>0，吸热；Q<0，放热。 2．对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热库吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。 领悟真题 1．（2025·贵州·高考真题）如图，在固定的绝热气缸中固定一多孔塞，其两侧各有一绝热活塞。开始时，多孔塞左侧有一定质量的理想气体，其状态参量为，内能为，右侧活塞紧靠多孔塞。在外力作用下，左侧气体在压强不变的条件下缓慢通过多孔塞流向右侧，右侧气体压强因外力作用始终为。当气体全部流入右侧后，其状态参量为，内能为。已知，不计活塞与气缸间的摩擦，装置密闭性良好，则（　　） A．整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为 B．整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为 C． D． 2．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 3．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 4．（2026·浙江·高考真题）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为的液体。初始时，瓶内气体处于状态 A，体积为。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止，随后通过细管缓慢吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A到状态 B 过程中，气体吸收热量。已知，，，，大气压强，g=10m/s2。 (1)图中液体________（选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)求气体在状态B时的体积； (3)求气体从状态A到状态B过程中对外做的功。 5．（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。 6．（2025·全国卷·高考真题）如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则（   ） A． B． C． D． 7．（2025·重庆·高考真题）如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体（视为理想气体）压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时 (1)腔内气体的压强； (2)外界气体的压强； (3)电容器的电容变为初始时的多少倍。 8．（2025·甘肃·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（   ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 9．（2025·湖南·高考真题）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的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (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，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 10．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 考向1 分子动理论 11．（2026·四川南充·二模）夏天天气炎热，给自行车轮胎快速打气后，轮胎外壁明显变热，下列说法正确的是（　　） A．轮胎变热主要是因为外界气温高，气体从外界吸热 B．轮胎变热主要是因为打气筒活塞与筒壁的摩擦生热 C．打气时外界对气体做功，胎内气体内能增大，温度升高 D．打气时气体体积被压缩，分子平均动能减小 12．（2026·河北保定·一模）卡通气球因为形象可爱深受小朋友们的喜欢。寒假时，小朋友将一卡通气球从寒冷的室外拿到温暖的家中（不考虑卡通气球的容积变化），关于气球内的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体压强增大 B．每个分子热运动的速率都变大 C．气体对外做正功 D．气体内能不一定增大 13．（2026·江西宜春·一模）某同学制作了一个简易气温计，如图所示，制作过程：“将一根透明吸管插入一个空的铝制的导热性良好的饮料罐中，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。”用手握住饮料罐一段时间后，发现油柱向外移动（未到达管口）。若不计大气压强的变化和油柱与吸管间的摩擦力，气体可视为理想气体，则该段时间内罐内气体（　　） A．压强增大，分子热运动的平均动能增大 B．压强不变，分子热运动的平均动能增大 C．压强增大，分子热运动的平均动能减小 D．压强不变，分子热运动的平均动能减小 14．（2026·河北石家庄·一模）“自热米饭”盒的内部结构如图所示，加热层有氧化钙等物质，遇水反应放热，可实现无火无电条件下加热食材，加热时食材层内空气温度缓慢上升，通过盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变。若忽略加热过程中食材层体积变化，食材层内空气可视为理想气体，则加热过程中，下列说法正确的是（　　） A．食材层内空气分子单位时间内撞击器壁的分子数不变 B．食材层内空气的内能增加量等于气体从化学反应中吸收的热量 C．食材层内空气的压强与热力学温度成正比 D．食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变 15．（2026·山东青岛·一模）如图所示，内有理想气体的绝热刚性容器处于真空中，器壁上开有小孔，当孔径远小于气体分子间碰撞的平均距离时，高速分子更易从小孔逃逸，发生“泻流”现象。一段时间后，下列说法正确的是（　　） A．容器内气体温度降低 B．容器内气体温度不变 C．由于容器绝热，容器内气体内能不变 D．由于气体对外做功，容器内气体内能减少 考向2 理想气体状态方程 16．（25-26高三下·河南开封·期末）气压升降椅是一种新型椅子，其内部有一个气压棒可调节高度。气压棒由密闭汽缸、活塞及惰性气体组成，如图所示为其简化结构，支架A固定在水平地面上，支架上端为一截面积的圆形活塞，活塞与质量的导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度，封闭气体的长度，外界大气压强。已知重力加速度大小。 (1)当环境温度时，求此时汽缸内封闭气体的长度。 (2)当环境温度时，若气压棒的汽缸上支撑了一个质量的椅子，求此时汽缸内封闭气体的长度。 17．（2026·新疆·三模）高度为L的直立气缸有两个通气阀门，气缸四壁轻薄且视为刚性，如图甲所示，底部与活塞之间用轻质弹簧连接，活塞静止时恰好位于气缸正中间（见图甲），活塞与气缸之间密闭性良好且无摩擦。已知弹簧原长为L，弹簧体积不计。关闭通气阀门后，将气缸缓慢逆时针放倒，活塞再次静止时，与气缸左壁的距离为，如图乙所示。已知气缸内的温度保持不变，大气压强为，活塞面积为S，活塞厚度不计，重力加速度为g。 (1)求图乙中左、右侧气体的压强之比； (2)求活塞的质量； (3)若从图甲到图乙，左侧气体对活塞做功为，那么左侧气体吸热（或放热）是多少？ 18．（2026·西藏拉萨·二模）将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间后乒乓球便恢复原状，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历了由的变化过程，气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示，设、、三种状态下的压强分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 19．（2026·山西·一模）某汽车的空气悬架可简化为竖直放置的气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上方连接车身，如图所示。已知活塞的横截面积为，不计活塞重力和厚度及与气缸间的阻力。初始状态下，车身及负载对活塞产生的总压力为，外部大气压强，气缸内气体的温度，此时活塞距离缸底的高度。 (1)求初始状态下气缸内气体的压强。 (2)若环境温度缓慢升高，气缸内气体的温度从升至，求稳定后活塞距离缸底的高度。 20．（2026·辽宁鞍山·二模）在山区气象观测站，为保障观测仪器安全，小王设计了一套简易低温预警装置如图所示。一导热良好的气缸竖直固定在地面，用横截面积为、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，气缸不漏气。活塞与轻质弹簧相连，弹簧上端连接一固定的力传感器。初始时，环境温度为280K，活塞下表面到气缸底部的距离，弹簧为原长。环境温度降低时活塞缓慢下降。当温度降低至预警温度，活塞下降3.6cm、力传感器受到27N拉力时触发预警电路报警。不计活塞和气缸间的摩擦，取重力加速度，大气压强恒为，求： (1)初始时气缸内气体压强； (2)触发预警电路报警时的温度。 考向3 变质量问题 21．（2026·江西九江·二模）单级水火箭可以简化为如图所示的下方开口的容器。容器中气体体积，压强，下方水的深度。单向气阀（不计重力）是一个只能朝一个方向通入气体的装置，它外部为橡胶材质，将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口摩擦力的最大值。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次的充入压强，体积的气体。当容器内的气体压强到达一定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出，水火箭可以获得一定的速度发射。已知重力加速度，容器口的横截面积，水的密度。假设容器中的气体为理想气体，充气和喷水时忽略温度的变化。 (1)求水火箭刚好喷水时容器内气体压强p； (2)求水火箭刚好喷水时的充气次数。 22．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）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。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。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态时触动报警器。从状态到状态的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度取，求： (1)气体在状态时的压强； (2)气体由状态到状态的过程中，从外界吸收的热量； (3)达到状态后，由于意外导致容器开始缓慢漏气，漏气过程中容器内温度视为不变，求活塞与卡口刚要分离时，漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比。 23．（2026·广西桂林·一模）某双层真空保温杯夹层中残留少量空气，温度为27℃时，压强为。夹层体积为。（热力学温度与摄氏度关系： (1)当夹层中空气的温度升至47℃时，求此时夹层中空气的压强：（计算结果保留三位有效数字） (2)当保温杯外层出现微小裂隙，静置足够长时间，夹层内空气与外界大气相通，设环境温度为27℃，大气压强为。求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。 24．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。如图是烧制瓷器的某窑炉结构示意图，上方有一单向排气阀，当窑内外气压差升高到（为大气压强）时，排气阀会开启，减压泄气，此后窑内气体压强保持不变。某次烧制过程中，初始时窑内温度为27℃，窑内气体压强为，密度为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高，不考虑瓷胚体积的变化，气体可视为理想气体。当温度逐渐升高至烧制温度1027℃时，窑内气体密度为（　　） A． B． C． D． 25．（2026·江西·二模）某款温度报警器的结构简图如图所示。竖直放置的导热汽缸顶端有一气孔和大气相通且内表面安装了一个报警器（大小不计），底端左侧装有充气阀门。某次测试时关闭充气阀门，汽缸下部分通过轻质活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，当测试环境的热力学温度时，活塞与汽缸底端的距离，当测试环境的热力学温度缓慢升到时，活塞刚好触及报警器，触发报警。不计活塞和汽缸间的摩擦，测试环境气压始终不变。 (1)求汽缸顶端到底端的距离； (2)通过充气阀门向汽缸下部分充入同种气体，使得触发报警的热力学温度变为，求充入气体质量与汽缸下部分原有气体质量的比值。 考向4 热力学定律 26．（2026·云南昆明·二模）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放入一小团蘸了酒精的硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。初始时，玻璃筒内封闭体积为的气体，其压强等于，气体温度为；迅速压下活塞后气体体积变为，温度达到时硝化棉即被点燃。该气体可看作理想气体。求： (1)硝化棉被点燃前瞬间，封闭气体的压强为多少？ (2)若在压缩过程中，封闭气体放出15J的热量，外界对气体做功70J，则压缩后气体的内能变化量是多少？ 27．（2026·浙江绍兴·二模）如图所示，竖直轻杆一端固定于点，另一端连接活塞，导热良好的薄壁气缸通过活塞密封一定质量的理想气体，水平台面上有一尺寸较小的压力传感器。初始时，气缸保持静止，活塞底部与汽缸底部的距离为，气缸底部与压力传感器上表面的距离为，环境温度为。缓慢升高环境温度，气缸向下运动，恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J；继续升高环境温度，直至压力传感器示数为。已知气缸质量为，大气压强恒为，气缸底面积为，活塞一直未脱离汽缸，不计一切摩擦。 (1)从初始状态至气缸接触压力传感器， ①气缸内气体压强_______气体分子的平均动能________；（以上两空均选填“变大”“变小”或者“不变”）； ②求：气缸内气体吸收的热量________； (2)求：压力传感器示数为时，气缸内气体的热力学温度。 28．（2026·辽宁大连·模拟预测）一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 29．（2026·甘肃兰州·二模）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 30．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸（图中未画出）。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：①保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；②在操作①稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)操作①中，平衡时活塞到汽缸口的距离； (2)操作②中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题15 热学 核心考点 考向1 分子动理论 10 考向2 理想气体状态方程 12 考向3 变质量问题 17 考向4 热力学定律 21 核心知识 一、分子动理论　固体　液体 1．估算问题 (1)分子总数：N＝nNA＝NA＝NA。 特别提醒：对气体而言，V0＝不表示一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间。 (2)两种分子模型。 ①球体模型：V＝πR3＝πd3(d为球体直径)； ②立方体模型：V＝a3。 (3)两点提示。 ①固体、液体分子可认为是紧靠在一起的球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占据的空间。 ②阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要抓住三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量。 2．分子势能、分子力与分子间距离的关系 如图所示。 3．晶体与非晶体 (1)晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点，只有单晶体才可能具有各向异性。晶体与非晶体可以相互转化。 (2)液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学等物理性质上表现出各向异性。 二、气体实验定律　理想气体状态方程 1．压强的计算 (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。 (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 3．关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。 4．变质量问题 在充气、抽气等“变质量”问题中可以把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即把变质量问题转化为恒定质量的问题。 三、热力学定律与气体实验定律的综合 1．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 (1)内能变化量ΔU。 ①由气体温度变化分析ΔU。温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化。 (2)做功情况W。 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。气体等压膨胀(压缩)时，气体对外界(外界对气体)做功W＝pΔV。 (3)气体吸、放热Q。 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况。Q>0，吸热；Q<0，放热。 2．对热力学第二定律的理解 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热库吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。 领悟真题 1．（2025·贵州·高考真题）如图，在固定的绝热气缸中固定一多孔塞，其两侧各有一绝热活塞。开始时，多孔塞左侧有一定质量的理想气体，其状态参量为，内能为，右侧活塞紧靠多孔塞。在外力作用下，左侧气体在压强不变的条件下缓慢通过多孔塞流向右侧，右侧气体压强因外力作用始终为。当气体全部流入右侧后，其状态参量为，内能为。已知，不计活塞与气缸间的摩擦，装置密闭性良好，则（　　） A．整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为 B．整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为 C． D． 【答案】AC 【详解】A．气体缓慢通过多孔塞，设圆柱的横截面积为S，所以整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为，故A正确； B．同理，整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为，故B错误； C．固定的绝热气缸两侧有绝热活塞，该系统为绝热系统即，根据热力学第一定律可知 即 整理得，故C正确； D．内能与温度成正比 根据得 代入方程 得 两边约掉得，故D错误。 故选AC。 2．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 【答案】C 【详解】A．根据，过程的压强总比过程的压强大，则过程外界对气体做功多，故A错误； B．同理可知过程外界对气体做功比过程大，根据热力学第一定律 可知过程气体放出的热量多，故B错误； C．根据理想气体状态方程结合题图可知状态A时和在状态C温度相等，则气体内能相同，故C正确； D．根据理想气体状态方程可知状态B的温度高于状态D的温度，则状态B气体分子热运动的平均动能大，故D错误。 故选C。 3．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有 泵水器恰能出水满足 联立解得 故选B。 4．（2026·浙江·高考真题）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为的液体。初始时，瓶内气体处于状态 A，体积为。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止，随后通过细管缓慢吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A到状态 B 过程中，气体吸收热量。已知，，，，大气压强，g=10m/s2。 (1)图中液体________（选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将________（选填“升高”、“不变”或“降低”）； (2)求气体在状态B时的体积； (3)求气体从状态A到状态B过程中对外做的功。 【答案】(1) 浸润 升高 (2)420cm3 (3)2.05J 【详解】（1）[1][2]图中管中液面上升且液面呈现凹状，则液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，毛细现象更加明显，管内液面升高。 （2）初态对活塞以及上面的液体分析可知气体压强 末态吸走液体后气体的压强为 根据玻意耳定律可知 解得气体在状态B时的体积为 （3）气体从状态A到状态B过程中气体温度不变，则根据热力学第一定律 其中 即气体对外做的功2.05J。 5．（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 6．（2025·全国卷·高考真题）如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则（   ） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】根据理想气体的状态方程有 变形有 则V—T图线上的点与坐标原点连线的斜率代表 则由题图可知pc > pb = pa 故选AD。 7．（2025·重庆·高考真题）如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体（视为理想气体）压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时 (1)腔内气体的压强； (2)外界气体的压强； (3)电容器的电容变为初始时的多少倍。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知腔内气体温度，根据玻意耳定律有 其中，， 可得 （2）对下极板受力分析有 可得 （3）根据平行板电容器的决定式，变化后间距为2d，其他条件均不变 可知电容器的电容变为初始时的。 8．（2025·甘肃·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（   ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 【答案】ACD 【详解】A．A→B过程，体积不变，则W=0，温度升高，则∆U>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q>0，即该过程吸热，选项A正确； B ．B→C过程，温度不变，则∆U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B错误； C ．A→B过程，体积不变，温度升高，根据 可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，选项C正确； D．状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，选项D正确。 故选ACD。 9．（2025·湖南·高考真题）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的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (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，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）竖直放置时里面气体的压强为 水平放置时里面气体的压强 由等温过程可得 解得 （2）由定容过程 代入数据可得 10．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 【答案】A 【详解】气袋被压缩且绝热（无热交换），视为理想气体。 AB．绝热压缩时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，B错误； C．根据理想气体状态方程，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C错误； D．气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做负功，故D错误。 故选A。 考向1 分子动理论 11．（2026·四川南充·二模）夏天天气炎热，给自行车轮胎快速打气后，轮胎外壁明显变热，下列说法正确的是（　　） A．轮胎变热主要是因为外界气温高，气体从外界吸热 B．轮胎变热主要是因为打气筒活塞与筒壁的摩擦生热 C．打气时外界对气体做功，胎内气体内能增大，温度升高 D．打气时气体体积被压缩，分子平均动能减小 【答案】C 【详解】A．快速打气过程时间极短，气体与外界的热交换可忽略，轮胎变热不是气体从外界吸热导致，故A错误； B．活塞与筒壁摩擦生热主要使打气筒筒壁升温，不是轮胎变热的原因，故B错误； C．打气时外界对胎内气体做功，快速过程热传递可忽略，根据热力学第一定律，气体内能增大，而理想气体内能仅与温度有关，可知气体温度升高，导致轮胎外壁变热，故C正确； D．温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子平均动能增大，故D错误。 故选C。 12．（2026·河北保定·一模）卡通气球因为形象可爱深受小朋友们的喜欢。寒假时，小朋友将一卡通气球从寒冷的室外拿到温暖的家中（不考虑卡通气球的容积变化），关于气球内的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体压强增大 B．每个分子热运动的速率都变大 C．气体对外做正功 D．气体内能不一定增大 【答案】A 【详解】A．题干明确气球容积不变，气体做等容变化，且从室外到室内温度升高，根据查理定律，一定质量的气体等容变化时，压强与热力学温度成正比，温度升高则气体压强增大，故A正确； B．温度是分子平均热运动动能的标志，温度升高仅说明分子热运动的平均速率增大，不代表每个分子的热运动速率都变大，故B错误； C．气体对外做功 因气球容积不变，故气体对外做功为0，故C错误； D．理想气体内能仅由温度决定，气体温度升高，内能一定增大，故D错误。 故选A。 13．（2026·江西宜春·一模）某同学制作了一个简易气温计，如图所示，制作过程：“将一根透明吸管插入一个空的铝制的导热性良好的饮料罐中，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。”用手握住饮料罐一段时间后，发现油柱向外移动（未到达管口）。若不计大气压强的变化和油柱与吸管间的摩擦力，气体可视为理想气体，则该段时间内罐内气体（　　） A．压强增大，分子热运动的平均动能增大 B．压强不变，分子热运动的平均动能增大 C．压强增大，分子热运动的平均动能减小 D．压强不变，分子热运动的平均动能减小 【答案】B 【详解】罐内气体的压强等于外界大气压强，则油柱向外移动时，管内气体压强不变，体积变大，根据可知，罐内气体温度升高，罐中气体的内能增大，气体分子的平均动能增大。 故选B。 14．（2026·河北石家庄·一模）“自热米饭”盒的内部结构如图所示，加热层有氧化钙等物质，遇水反应放热，可实现无火无电条件下加热食材，加热时食材层内空气温度缓慢上升，通过盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变。若忽略加热过程中食材层体积变化，食材层内空气可视为理想气体，则加热过程中，下列说法正确的是（　　） A．食材层内空气分子单位时间内撞击器壁的分子数不变 B．食材层内空气的内能增加量等于气体从化学反应中吸收的热量 C．食材层内空气的压强与热力学温度成正比 D．食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变 【答案】D 【详解】B．根据热力学第一定律 虽然气体体积不变，但是气体分子数减小，有气体泄漏，可视作气体体积增大，可得 所以，故B错误； CD．压强的物理意义就是分子对单位面积器壁的平均作用力，由于盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变，所以食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变，故C错误，D正确； A．设在时间内撞击器壁的分子数为，分子的平均速度为，器壁受到的平均作用力为，根据动量定理可得 解得单位时间内撞击器壁的分子数 根据选项D可知不变，随着加热食材层内温度升高，分子的平均速度增大，可得减小，故A错误。 故选D。 15．（2026·山东青岛·一模）如图所示，内有理想气体的绝热刚性容器处于真空中，器壁上开有小孔，当孔径远小于气体分子间碰撞的平均距离时，高速分子更易从小孔逃逸，发生“泻流”现象。一段时间后，下列说法正确的是（　　） A．容器内气体温度降低 B．容器内气体温度不变 C．由于容器绝热，容器内气体内能不变 D．由于气体对外做功，容器内气体内能减少 【答案】A 【详解】AB．由题知，高速分子更易从小孔逃逸，因此容器内剩余气体的平均速率会降低，即容器内剩余气体的平均动能会减小，故容器内气体温度降低，故A正确，B错误； C．理想气体的内能只与温度和分子数有关，由于容器内的温度降低且分子数减少，所以容器内气体内能减小，故C错误； D．由于绝热刚性容器处于真空中，故气体逃逸时不对外做功，故D错误。 故选A。 考向2 理想气体状态方程 16．（25-26高三下·河南开封·期末）气压升降椅是一种新型椅子，其内部有一个气压棒可调节高度。气压棒由密闭汽缸、活塞及惰性气体组成，如图所示为其简化结构，支架A固定在水平地面上，支架上端为一截面积的圆形活塞，活塞与质量的导热圆柱形汽缸B间封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。已知环境温度，封闭气体的长度，外界大气压强。已知重力加速度大小。 (1)当环境温度时，求此时汽缸内封闭气体的长度。 (2)当环境温度时，若气压棒的汽缸上支撑了一个质量的椅子，求此时汽缸内封闭气体的长度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）封闭气体做等压变化，由盖-吕萨克定律得 解得 （2）当无椅子施压时，分析汽缸的受力得 解得 当汽缸支撑椅子时，分析汽缸的受力得 解得 封闭气体做等温变化，由玻意耳定律得 解得 17．（2026·新疆·三模）高度为L的直立气缸有两个通气阀门，气缸四壁轻薄且视为刚性，如图甲所示，底部与活塞之间用轻质弹簧连接，活塞静止时恰好位于气缸正中间（见图甲），活塞与气缸之间密闭性良好且无摩擦。已知弹簧原长为L，弹簧体积不计。关闭通气阀门后，将气缸缓慢逆时针放倒，活塞再次静止时，与气缸左壁的距离为，如图乙所示。已知气缸内的温度保持不变，大气压强为，活塞面积为S，活塞厚度不计，重力加速度为g。 (1)求图乙中左、右侧气体的压强之比； (2)求活塞的质量； (3)若从图甲到图乙，左侧气体对活塞做功为，那么左侧气体吸热（或放热）是多少？ 【答案】(1)2:1 (2) (3) 【详解】（1）关闭通气阀门后，从图甲到图乙，图乙中左、右侧气体均做等温变化，由玻意耳定律得 ， 解得， 压强之比 （2）在图甲中，活塞在气缸正中间且受力平衡，设弹簧的劲度系数为k，由胡克定律得 活塞受力平衡，有 在图乙中，活塞受力平衡，有 代入化简得 解得 （3）从图甲到图乙，左侧气体做等温变化，内能不变，体积收缩，活塞对左侧气体做功，由热力学第一定律得 其中， 可得 故左侧气体向外界放热。 18．（2026·西藏拉萨·二模）将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间后乒乓球便恢复原状，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历了由的变化过程，气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示，设、、三种状态下的压强分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】对状态、，由图可知，， 由理想气体状态方程有 代入解得 所以 由图可知，从状态到状态是等容变化，根据查理定律 有 可知温度升高压强增大，由图可知 因此 综上可得压强关系为 故选D。 19．（2026·山西·一模）某汽车的空气悬架可简化为竖直放置的气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上方连接车身，如图所示。已知活塞的横截面积为，不计活塞重力和厚度及与气缸间的阻力。初始状态下，车身及负载对活塞产生的总压力为，外部大气压强，气缸内气体的温度，此时活塞距离缸底的高度。 (1)求初始状态下气缸内气体的压强。 (2)若环境温度缓慢升高，气缸内气体的温度从升至，求稳定后活塞距离缸底的高度。 【答案】(1) (2)10.5cm 【详解】（1）活塞处于平衡状态，由平衡条件可得 解得 （2）缸内气体的压强始终保持不变，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有 联立解得活塞距缸底高度为 20．（2026·辽宁鞍山·二模）在山区气象观测站，为保障观测仪器安全，小王设计了一套简易低温预警装置如图所示。一导热良好的气缸竖直固定在地面，用横截面积为、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，气缸不漏气。活塞与轻质弹簧相连，弹簧上端连接一固定的力传感器。初始时，环境温度为280K，活塞下表面到气缸底部的距离，弹簧为原长。环境温度降低时活塞缓慢下降。当温度降低至预警温度，活塞下降3.6cm、力传感器受到27N拉力时触发预警电路报警。不计活塞和气缸间的摩擦，取重力加速度，大气压强恒为，求： (1)初始时气缸内气体压强； (2)触发预警电路报警时的温度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）初始时，弹簧刚好处于原长，可知此时弹簧拉力为0，以活塞为对象，根据平衡条件可得 解得初始时，气缸内气体的压强为 （2）设低温报警器报警时的临界温度为，此时弹簧拉力大小为F，以活塞为对象，根据平衡条件可得 解得气缸内气体的压强为 根据理想气体状态方程可得 式中， 解得低温报警器报警时的临界温度为 考向3 变质量问题 21．（2026·江西九江·二模）单级水火箭可以简化为如图所示的下方开口的容器。容器中气体体积，压强，下方水的深度。单向气阀（不计重力）是一个只能朝一个方向通入气体的装置，它外部为橡胶材质，将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口摩擦力的最大值。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次的充入压强，体积的气体。当容器内的气体压强到达一定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出，水火箭可以获得一定的速度发射。已知重力加速度，容器口的横截面积，水的密度。假设容器中的气体为理想气体，充气和喷水时忽略温度的变化。 (1)求水火箭刚好喷水时容器内气体压强p； (2)求水火箭刚好喷水时的充气次数。 【答案】(1) (2)48 【详解】（1）对单向气阀受力分析 解得 代入数据得 （2）气体做等温变化，有 解得充气次数N=48 22．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）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。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。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态时触动报警器。从状态到状态的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度取，求： (1)气体在状态时的压强； (2)气体由状态到状态的过程中，从外界吸收的热量； (3)达到状态后，由于意外导致容器开始缓慢漏气，漏气过程中容器内温度视为不变，求活塞与卡口刚要分离时，漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比。 【答案】(1) (2)170J (3) 【详解】（1）气体在状态时，有 解得 气体由状态到状态过程中，气体的压强不变 由盖吕萨克定律有 解得 气体由状态到状态过程中，气体的体积不变，由查理定律有 解得 （2）气体从状态到状态的过程中，气体对外做的功为 由热力学第一定律有   解得 （3）活塞与卡口刚要分离时气体压强为 由（1）知 根据 解得 漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比 23．（2026·广西桂林·一模）某双层真空保温杯夹层中残留少量空气，温度为27℃时，压强为。夹层体积为。（热力学温度与摄氏度关系： (1)当夹层中空气的温度升至47℃时，求此时夹层中空气的压强：（计算结果保留三位有效数字） (2)当保温杯外层出现微小裂隙，静置足够长时间，夹层内空气与外界大气相通，设环境温度为27℃，大气压强为。求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。 【答案】(1) (2)49 【详解】（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）原有空气：，体积 最终状态： 由玻意耳定律，将原有空气等温压缩到大气压下的体积； 可得 最终夹层内空气在下的增加的体积为；质量比等于同温同压下的体积比 解得 24．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。如图是烧制瓷器的某窑炉结构示意图，上方有一单向排气阀，当窑内外气压差升高到（为大气压强）时，排气阀会开启，减压泄气，此后窑内气体压强保持不变。某次烧制过程中，初始时窑内温度为27℃，窑内气体压强为，密度为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高，不考虑瓷胚体积的变化，气体可视为理想气体。当温度逐渐升高至烧制温度1027℃时，窑内气体密度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】初始状态温度，压强，密度为。若气体体积不变，当温度升高至时，依据查理定律可得 解得 表明排气阀已被打开，因此窑内气体的最终压强为 假设气体排出过程为等温膨胀，设瓷胚体积为，则 解得 设初始时瓷胚内气体的质量为，则， 解得 故选C。 25．（2026·江西·二模）某款温度报警器的结构简图如图所示。竖直放置的导热汽缸顶端有一气孔和大气相通且内表面安装了一个报警器（大小不计），底端左侧装有充气阀门。某次测试时关闭充气阀门，汽缸下部分通过轻质活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，当测试环境的热力学温度时，活塞与汽缸底端的距离，当测试环境的热力学温度缓慢升到时，活塞刚好触及报警器，触发报警。不计活塞和汽缸间的摩擦，测试环境气压始终不变。 (1)求汽缸顶端到底端的距离； (2)通过充气阀门向汽缸下部分充入同种气体，使得触发报警的热力学温度变为，求充入气体质量与汽缸下部分原有气体质量的比值。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设活塞的横截面积为，测试环境的热力学温度缓慢升高至过程中，气体发生等压变化，满足 解得。 （2）对充气完成后的气体，测试环境的热力学温度缓慢升高至过程中，气体发生等压变化，有 因此，充入气体的质量与汽缸下部分原有气体质量的比值 联立解得 考向4 热力学定律 26．（2026·云南昆明·二模）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放入一小团蘸了酒精的硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。初始时，玻璃筒内封闭体积为的气体，其压强等于，气体温度为；迅速压下活塞后气体体积变为，温度达到时硝化棉即被点燃。该气体可看作理想气体。求： (1)硝化棉被点燃前瞬间，封闭气体的压强为多少？ (2)若在压缩过程中，封闭气体放出15J的热量，外界对气体做功70J，则压缩后气体的内能变化量是多少？ 【答案】(1) (2)55J 【详解】（1）根据理想气体状态方程有 解得 （2）根据热力学第一定律有 27．（2026·浙江绍兴·二模）如图所示，竖直轻杆一端固定于点，另一端连接活塞，导热良好的薄壁气缸通过活塞密封一定质量的理想气体，水平台面上有一尺寸较小的压力传感器。初始时，气缸保持静止，活塞底部与汽缸底部的距离为，气缸底部与压力传感器上表面的距离为，环境温度为。缓慢升高环境温度，气缸向下运动，恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J；继续升高环境温度，直至压力传感器示数为。已知气缸质量为，大气压强恒为，气缸底面积为，活塞一直未脱离汽缸，不计一切摩擦。 (1)从初始状态至气缸接触压力传感器， ①气缸内气体压强_______气体分子的平均动能________；（以上两空均选填“变大”“变小”或者“不变”）； ②求：气缸内气体吸收的热量________； (2)求：压力传感器示数为时，气缸内气体的热力学温度。 【答案】(1) 不变 变大 152J (2)363K 【详解】（1）①设气缸内气体压强为，有 解得 从初始状态至气缸接触压力传感器，由上式可知气体做等压变化，压强不变，温度升高，可知气体分子的平均动能变大。 ②恰好与压力传感器接触，此过程气缸内气体内能增加了102J。气体对外做功 由热力学第一定律 可得气缸内气体吸收的热量 （2）设缸内气体压强为，有 解得 根据理想气体状态方程有 解得 28．（2026·辽宁大连·模拟预测）一导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。图甲中，汽缸水平横放在水平面上，缸内气柱长为。现将汽缸如图乙所示悬于空中。已知大气压强稳定为，活塞横截面积为，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。重力加速度为。 (1)求汽缸稳定后，气柱的压强和长度； (2)若环境温度缓慢降低，活塞回到甲图中位置，此过程气柱释放热量为，求气柱内能的变化量。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）设汽缸竖直悬挂时，内部气体压强为，空气柱长度为，对汽缸受力分析，由平衡条件 有 得 由玻意耳定律 有 联立可得，稳定后，汽缸内空气柱长度为 （2）由热力学第一定律 有，其中 得气体内能的变化量 29．（2026·甘肃兰州·二模）卡诺循环广泛应用于内燃机以提高能源转化效率。如图所示，是一定质量的理想气体经历一次卡诺循环的p-V图像，其中a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为绝热过程，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态a时的温度低于状态d时的温度 B．c→d过程中，外界对气体做功 C．b→c过程中，气体内能增加 D．a→b过程气体吸收的热量大于c→d过程气体放出的热量 【答案】BD 【详解】A．在图像中，等温线离原点的距离远，温度就越高，由此可知气体在状态时的温度高于状态的温度，故A错误； B．过程为等温压缩过程，气体体积减小，即外界压缩气体对气体做功故B正确； C．过程中温度减小，气体向外辐射热量，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，故C错误； D．经过整个循环过程，气体内能不变，对外做功，而过程和过程绝热，根据热力学第一定律，过程气体吸收的热量与过程气体放出的热量之差等于气体对外做的功，故过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量，故D正确。 故选BD。 30．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）如图所示，将汽缸开口斜向上放在倾角为的固定斜面体上，汽缸口有一厚度不计的卡环能限制活塞离开汽缸（图中未画出）。用质量为、横截面积为的密封性良好的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，稳定时活塞距离汽缸底端的距离为，活塞距离汽缸口的距离为，此时封闭气体的温度为，外界大气压强恒为。随后进行如下操作：①保持环境温度不变，将汽缸缓慢转到开口竖直向上；②在操作①稳定后用电热丝缓慢对封闭气体加热，当温度为时活塞刚好到达汽缸口。忽略活塞厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度g取。求： (1)操作①中，平衡时活塞到汽缸口的距离； (2)操作②中，封闭气体吸收的热量为，求和气体内能的增加量。 【答案】(1)6.6cm (2)，7.08J 【详解】（1）初始状态对活塞有 解得 操作①中，平衡时对活塞有 解得 根据玻意耳定律有 联立解得 故平衡时活塞到汽缸口的距离。 （2）操作②中，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有 解得 操作②中，气体对外做功 根据热力学第一定律有 其中，联立解得 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $