第30讲 热学基础（分子动理论 内能 固体、液体和气体）（专项训练）（天津专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以“基础-重难-真题”三级进阶为框架，系统覆盖分子动理论、固体液体、气体、热力学定律核心内容，通过生活情境与跨学科案例渗透科学思维与模型建构。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|4题型16题|概念辨析与基础应用，结合布朗运动、表面张力等微观现象|从微观分子动理论到宏观热力学定律，构建“微观机理-宏观性质-能量转化”逻辑链| |重难·创新演练|8题|含自热火锅、湖面结冰等生活情境，跨学科融合与复杂过程分析|通过理想气体状态方程与热力学定律综合应用，深化能量观念与科学推理| |真题·实战演练|7题|聚焦p-V/T图像、气体实验定律等高频考点，对接高考命题|以真题为载体，强化模型建构与实际问题解决能力，体现科学态度与责任|

第30讲 热学基础(分子动理论 内能 固体、液体和气体)（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 ⌛题型01 分子动理论 1 ⌛题型02 固体和液体 3 ⌛题型03 气体 5 ⌛题型04 热力学定律 8 重难·创新演练 11 真题·实战演练 21 模拟·基础演练 考查重点：阿伏伽德罗常数、分子动理论、布朗运动、分子力与分子势能、内能、晶体与非晶体、液体表面张力、气体实验定律、理想气体状态方程。 ⌛题型01 分子动理论 1．关于以下各图所示的热学相关知识，描述正确的是（     ） A．图甲中，布朗微粒越大，布朗运动越明显 B．图乙中，当分子距离为时，分子势能最小 C．图丙中，曲线1对应气体的温度低于曲线2对应气体的温度 D．图丁中，当分子间的距离时，随着增大，分子力先减小后增大 【答案】C 【详解】A．布朗运动中，布朗微粒越小，液体分子对微粒的撞击不平衡性越显著，布朗运动越明显。故A错误； B．分子势能随分子间距变化的规律是：分子势能最小值出现在分子势能曲线的最低点，对应图乙的位置，不是。故B错误； C．气体分子速率分布满足：温度越高，分子的平均速率越大，速率分布曲线的峰值向大速率方向移动，且峰值降低（曲线更平缓）。图丙中曲线1峰值靠左、更高，对应温度更低，因此曲线1温度低于曲线2的温度。故C正确； D．由图丁可知，时，分子力表现为引力，随增大，分子力的大小先增大后减小，不是先减小后增大。故D错误。 故选C。 2．2025年中国农业科学院团队开发的单分子纳米农药技术中，离子液体通过分子间作用力在农药分子周围形成保护层，赋予其水溶性，突破了传统难溶性农药的分散难题。当两个农药分子在溶液中靠近时，两分子间作用力随分子间距离的变化关系如图中曲线所示，下列说法正确的是（     ） A．当农药分子间距离时，分子间作用力表现为斥力 B．当农药分子间距离时，分子加速度为零，分子势能最大 C．当，在农药分子相互靠近过程中，分子势能一直增大 D．当，在农药分子相互远离过程中，分子间作用力先减小后增大 【答案】C 【详解】A．由题图可知，当农药分子间距离时，分子间作用力表现为引力，故A错误； BC．当，分子力表现为引力，在农药分子相互靠近过程中，分子力做正功，分子势能一直减小；当，分子力表现为斥力，在农药分子相互靠近过程中，分子力做负功，分子势能一直增大；所以当农药分子间距离时，分子力为0，分子加速度为零，分子势能最小，故B错误，C正确； D．由题图可知，当，在农药分子相互远离过程中，分子间作用力先减小后增大再减小，故D错误。 故选C。 3．“自热火锅”利用加热层中的发热包遇水反应释放热量加热食物，气体由透气孔排出，其结构可简化如图所示。则该过程中对食材层内气体分析正确的是（     ） A．压强增大 B．分子数密度减小 C．所有气体分子的速率均增大 D．香味传播是因为气体分子的布朗运动 【答案】B 【详解】A．食材层盖子留有透气孔，气体可与外界大气连通，内部气体压强始终等于大气压，压强不变，故A错误； B．发热包放热使内部气体温度升高，气体热膨胀，大量气体从透气孔排出，容器体积不变，内部气体分子总数减少，分子数密度减小，故B正确； C．温度升高仅增大分子平均速率，仍存在速率更小的分子，并非所有分子速率都增大，故C错误； D．香味扩散是气体分子永不停息的无规则热运动（扩散现象）；布朗运动是悬浮小颗粒的运动，不是分子本身的运动，故D错误。 故选B。 4．（多选）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（     ） A．温度高的物体内能一定大，分子平均动能一定大 B．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动 C．颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越显著 D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 【答案】BC 【详解】A．温度高的物体内能不一定大，还与质量、体积、状态有关，但温度高，分子平均动能一定大，故A错误； B．扩散现象是不同物质的分子彼此进入对方的现象，直接说明分子在永不停息地做无规则运动，故B正确； C．布朗运动的剧烈程度与颗粒大小、温度有关：颗粒大小一定时，温度越高，分子无规则运动越剧烈，对固体颗粒的撞击不平衡性越明显，布朗运动越显著，故C正确； D．分子间作用力与分子间距离的关系不是单调的。当分子距离从小于平衡距离增大到大于时，分子力由表现为斥力变为引力，大小先减小后增加再减小，故D错误。 故选BC。 ⌛题型02 固体和液体 5．我国科学家在月球陨石中新发现的铈镁嫦娥石，在2026年4月22日被国际矿物学会正式认定为全新月球矿物，该嫦娥石能形成双折射现象。则铈镁嫦娥石（     ） A．光学性质具有各向同性 B．内部微粒的排列不规则 C．在熔化过程中内能增加 D．在熔化过程中分子的平均动能增加 【答案】C 【详解】A．单晶体光学性质具有各向异性，双折射正是光学各向异性的典型表现，光学各向同性的材料不存在该现象，故A错误； B．单晶体内部微粒按规则的空间点阵结构排列，仅非晶体内部微粒排列不规则，故B错误； C．晶体熔化过程持续吸收热量，内能满足，熔化时温度不变则总分子动能不变，吸收的热量全部用于增加分子势能，因此总内能增加，故C正确； D．分子平均动能仅由温度决定，晶体有固定熔点，熔化过程温度保持不变，因此分子平均动能不变，故D错误。 故选C。 6．如图所示，某新型 “自清洁玻璃” 具有特殊的微纳米结构，水滴在其表面会形成近球形的液滴并能自发滚落，滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。关于 “自清洁玻璃” 上的水滴说法正确的是（     ） A．水滴能浸润该 “自清洁玻璃” B．水滴表面层分子间作用力表现为引力 C．水滴中的水分子在做无规则的布朗运动 D．水滴中的水分子在空间上按照一定的规则排列 【答案】B 【详解】A．水滴在玻璃表面形成近球形液滴，说明水分子间的内聚力大于水分子与玻璃分子间的附着力，表现为不浸润现象，故A错误； B．液体表面层分子比较稀疏，分子间距离r大于平衡距离，分子间作用力表现为引力，即表面张力，使液面有收缩趋势，故B正确； C．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，水分子本身做的是热运动，不是布朗运动，故C错误； D．水是液体，液体分子在空间上的排列是杂乱无章的（短程有序，长程无序），故D错误。 故选B。 7．下列说法正确的是（     ） A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 C．两个铅块挤压后能粘在一起，说明分子间有引力 D．10g、100℃水的分子平均动能小于100g、100℃水蒸气的分子平均动能 【答案】C 【详解】A．液体表面张力的方向沿液面切线方向、与液面的分界线垂直，并非与液面垂直指向液体内部，故A错误； B．单晶体和多晶体都属于晶体，均有固定的熔点，只有非晶体无固定熔点，故B错误； C．两个铅块挤压后分子间距缩小到分子引力的作用范围，分子引力使二者粘在一起，可说明分子间存在引力，故C正确； D．温度是分子平均动能的唯一标志，分子平均动能仅与温度有关，与质量、物态无关，100℃的水和100℃的水蒸气温度相同，分子平均动能相等，故D错误。 故选C。 8．（多选）下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是（     ） A．甲图，石墨烯中碳原子紧密结合成单层六边形结构，碳原子在六边形顶点附近振动 B．乙图，显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 C．丙图，水黾可以在水面自由运动，说明水黾受到水的浮力，且浮力等于重力 D．丁图，两端开口的玻璃管对液体是浸润现象，两端开口的塑料管对液体是不浸润现象 【答案】AD 【详解】A．石墨烯为单层碳原子结构，碳原子排列成六边形，固体原子在平衡位置（六边形顶点附近）做无规则振动，故A正确； B．乙图中是布朗运动每隔一定时间记录的小炭粒位置连线，不是小炭粒的实际运动轨迹，故B错误； C．水黾能在水面停留，依靠的是液体的表面张力，水黾未浸入水中，不是依靠浮力平衡重力，故C错误； D．液体在玻璃管中上升，是玻璃管对液体浸润现象；液体在塑料管中下降，是塑料管对液体不浸润现象，故D正确。 故选AD。 ⌛题型03 气体 9．（多选）用铝制易拉罐制作温度计，如图所示，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330。薄吸管横截面积为 0.5，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27°C时，油柱离罐口l=10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　 ） A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度是均匀的 B．若在吸管上标注等差温度值，则吸管最右侧示数最小 C．该装置所测温度不高于 31.5°C D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 【答案】AC 【详解】A．设油柱离罐口距离为，罐体积为，吸管横截面积为，则气体的总体积 罐内气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律有（C为常数） 代入得 即 所以，与 成线性关系，等差温度对应相等的长度间隔，因此刻度是均匀的，故A正确； B．温度越高，罐内气体体积越大，油柱越靠近吸管最右侧，因此吸管最右侧示数最大，故B错误； C．初始状态， 油柱最多到吸管最右端，此时 根据盖-吕萨克定律有 解得 温度超过该值油柱会溢出，因此装置所测温度不高于，故C正确； D．其他条件不变，将吸管拉出一点后，假设油柱离罐口距离不变，则气体的总体积不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强也不变，仍然等于大气压，因此假设成立，故油柱离罐口距离不变，故D错误。 故选AC。 10．如图所示，20 ℃的氧气和10 ℃的氢气体积相同，水银柱在连通两容器的足够长的细管中央，当氧气和氢气的温度都降低10 ℃时，水银柱（     ） A．不移动 B．向左移动 C．向右移动 D．先向右后向左移动 【答案】C 【详解】A．假设降温后水银柱不动，两边气体均做等容变化，设两气体的初始压强均为，根据查理定律有 解得气体压强的减小量为 已知左侧氧气的初温为，右侧氢气的初温为，两部分气体降低的温度相同，因为，代入上式推导可得 即左侧氧气压强的减小量小于右侧氢气压强的减小量，降温后左侧气体的压强将大于右侧气体的压强，水银柱受到向右的压力差，无法保持静止，故A错误； B．由对A选项的分析可知，降温后水银柱受到向右的压力差，不可能向左移动，故B错误； C．由对A选项的分析可知，水银柱受到向右的压力差，将向右移动，故C正确； D．由对A选项的分析可知，水银柱将向右单向移动，不会出现先向右后向左移动的情况，故D错误。 故选C。 11．一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体。如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强 B．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为 D．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 【答案】B 【详解】A．玻璃管在光滑斜面上运动时加速度为a1，对整体由牛顿第二定律有m总gsinθ=m总a1，解得a1=5m/s2 对水银柱，根据牛顿第二定律有p0S+mgsinθ-p1S=ma1，其中m=ρSh 联立解得封闭气体的压强p1=p0=75cmHg，故A错误； B．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，对水银柱，根据牛顿第二定律有p2S-p0S-mgsinθ=ma2，其中m=ρSh 联立解得稳定时封闭气体压强p2=78cmHg 封闭气体做等温变化，则有p1LS=p2L2S 联立解得L2=38.46cm，故B正确。 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，封闭气体的长度L=40cm，由查理定律有 联立解得，故C错误； D．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，根据玻意耳定律有p1LS=（p0+ρgh）L1S 解得L1=37.5cm，故D错误。 故选B。 12．如图所示，两端封闭内径均匀的U形玻璃管竖直放置，内有一段水银把玻璃管内空气分为A、B两段气柱且液面高度差为h，初始状态气体温度相同。现使两段气柱升高相同温度，则在此过程中玻璃管内的水银如何运动（　　） A．会向A气体移动 B．会向B气体移动 C．不会移动 D．如何移动跟A、B两段气柱的长度有关 【答案】A 【详解】假设水银柱不动，则A、B两部分气体均做等容变化。根据查理定律的推论，压强变化量 由图可知，左侧A液面高于右侧B液面，高度差为，根据连通器原理，初始压强关系为 即。由于初始温度相同，升高的温度也相同，且，代入公式可知 这说明气体B的压强增加量大于气体A的压强增加量，原有的平衡被打破，水银柱将向压强增加较小的一侧移动，即向A气体移动。 故选A。 ⌛题型04 热力学定律 13．一定质量的理想气体经历如图循环过程，其中c→a过程是绝热过程，则下列说法正确的是（     ） A．c→a过程，气体做等温变化 B．b→c过程，气体分子的平均动能增大 C．a→b过程，气体温度升高 D．a→b过程，单位时间单位面积撞击器壁的分子数增大 【答案】C 【详解】A．c→a为绝热过程，即Q=0，因体积减小，故外界对气体做功，即W>0，根据热力学第一定律可知，即气体内能增大，温度升高，故A错误； B．b→c过程，压强减小，体积不变，根据可知，气体温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误； C．a→b过程中，气体压强不变、体积增大，根据可知，温度升高，故C正确； D．压强由单位时间单位面积的撞击次数（与分子数密度相关）和单次撞击力（与分子速率相关）共同决定。a→b过程，气体体积增大导致分子数密度降低，温度升高，但压强保持不变，故单位时间单位面积撞击器壁的分子数减少，故D错误。 故选C。 14．某同学设计了一种利用海浪发电的装置，其原理图如图所示，海浪上下起伏驱动空气流动，进而推动涡轮机带动发电机发电。当海水下降时，阀门关闭，打开，空气进入气室。当海水上升时，关闭，海水推动活塞压缩空气（空气可视为理想气体，装置导热性能良好），气室内空气压强达到一定的值时阀门打开，活塞继续推动气室中的部分空气进入工作室推动涡轮机工作。假设全过程环境温度不变，下列说法正确的是（     ） A．海水下降时，活塞对气室内气体做正功 B．海水上升，未打开时，气室中的气体向外界放出热量 C．海水上升，未打开时，气体被压缩，分子力表现为斥力，导致气体压强增大 D．海水上升，未打开时，气体被压缩，压强增大，气体分子单次对器壁的平均撞击力增大 【答案】B 【详解】A．活塞对气室内的气体作用力向上，可知海水下降时，活塞对气室内气体做负功，A错误； B．海水上升，未打开时，活塞对气室内的气体做正功，因气室内气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气室中的气体向外界放出热量，B正确； CD．海水上升，未打开时，气体被压缩，气体体积减小，气体数密度增加，则气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数增加，导致气体压强增大，因气体温度不变，分子平均速率不变，气体分子单次对器壁的平均撞击力不变，而因空气看做理想气体，则分子力表现为零，CD错误。 故选B。 15．（多选）2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 【答案】BD 【详解】A．根据热力学第二定律的克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传向高温物体，冷水区温度低于温跃层热水区，热量无法自发传回热水区，故A错误； B．热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现，所有涉及内能的转化、转移过程都遵循该定律，海洋与大气的能量交换也不例外，故B正确； C．根据热力学第二定律的开尔文表述，热机工作时必然要向低温热源释放部分热量，无论如何优化结构，热机效率都不可能达到100%，故C错误； D．自发热传递具有方向性，热量只能自发从高温物体传向低温物体，表层高温海水温度高于上空大气，自发向大气传递热量符合热力学第二定律的规律，故D正确。 故选BD。 16．（多选）布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 【答案】BD 【详解】A．由题意可知到过程为绝热过程，气体与外界没有热交换，气体体积增大，对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体的内能减小，温度降低，则状态的温度高于状态的温度，故A错误； B．整个循环过程对应的图像包围的面积大于零，即一个完整的循环中气体对外做正功，由于经过一个完整的循环气体内能变化量为零，根据热力学第一定律可知气体吸收的热量大于放出的热量，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，热机工作时能吸收热量并转化为对外的功，但必定会向冷凝器放出热量或引起其它变化，不可能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化，故C错误； D．到过程为等压压缩过程，气体体积减小，根据盖—吕萨克定律可知气体温度降低，则内能减小，设此过程中外界对气体做的功为，气体向外界放出的热量为，气体内能的变化量为，根据热力学第一定律有 由于气体内能减小，即，推导可得 即外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故D正确。 故选BD。 重难·创新演练 设题创新: 结合生活实际；新角度考查研究方法；跨学科融合 1．一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（     ） A．过程中温度先降低再升高 B．过程中气体内能变化量为 C．过程中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量 D．整个过程中气体对外界做功为零 【答案】B 【详解】A．根据题图可知状态的体积为，压强为，由于ab的延长线过坐标原点，可知、状态满足 结合图像可知，解得 由于、两状态下气体的温度相同，根据理想气体状态方程可知、状态满足 由图可知，代入数据解得 在过程中图像为直线，根据两点式方程有 化简解得 根据理想气体状态方程有 解得 由二次函数性质可知，当时温度最高，由于体积由增大到，故过程中温度先升高再降低，故A错误； B．在过程中，气体体积减小，外界对气体做正功，根据图像面积的物理意义有 代入数据解得 已知过程气体向外界放热为，根据热力学第一定律有 代入数据解得 即气体内能变化量为，故B正确； C．在过程中，气体体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量，故C错误； D．在图像中，闭合曲线包围的面积表示整个循环过程气体对外做的功，由图可知整个过程图线包围的面积不为零，故整个过程气体对外界做功不为零，故D错误。 故选B。 2．一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到初状态a，其热力学温度T随体积V变化的图像如图所示，其中ab的反向延长线过原点O，bc垂直于横轴，ca垂直于纵轴。已知气体在状态a的压强为p0，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强为 B．从b到c过程中气体对外做功 C．从c到a过程中气体放出的热量小于 D．一次循环内气体吸收的热量小于 【答案】C 【详解】A．根据，由图可知，气体由状态a到状态b为等压变化，即气体在状态b的压强为，故A错误； B．气体从b到c过程中，气体的体积不变，则气体对外不做功，故B错误； C．气体从b到c过程中，气体的体积不变，根据可知 由题意画出图线，如图所示 根据图线与坐标轴所围面积表示做功可知，从c到a过程中外界对气体做功为 又因为从c到a过程中气体温度不变，气体内能不变，即，根据热力学第一定律可得 所以，气体放出的热量，故C正确； D．根据热力学第一定律可得 即一次循环内气体内能不变，吸收的热量等于一次循环内气体对外界做功，即图像中三角形的面积，即 即一次循环内气体吸收的热量大于，故D错误。 故选C。 3．一定质量的封闭理想气体，经历的循环过程，其压强与体积的关系图像如图所示，图中线段和的延长线均过原点。已知气体在状态时的温度为，下列说法正确的是（     ） A．过程气体从外界吸收热量 B．过程外界对气体做功为 C．过程气体的温度降低了 D．整个循环过程气体吸收和放出的热量相等 【答案】AC 【详解】A．线段的延长线过原点，过程中气体的乘积变大，根据可知温度升高，内能变大，又体积变大，气体对外做功，根据可得，即气体从外界吸收热量，故A正确； B．过程气体等压变化，体积变大了，可知气体对外做功为，故B错误； C．的延长线过原点，过程，压强和体积均变为之前的，根据可得 过程根据等压变化有 可得 联立可得 可得过程气体的温度降低了，故C正确； D．整个循环过程，气体回到原状态，内能不变。根据图像与坐标轴围成的面积表示功，可知和气体对外做的功大于和外界对气体做的功，可知气体吸收的热量大于放出的热量，故D错误。 故选AC。 4．寒冷冬季湖面开始结冰，已知冰的厚度为h，冰的熔化热（或凝固热）为L。假设冰面以上空气温度恒为-20℃，冰水交界处水温近似恒为0℃。设热流密度为：式中k为导热系数，为上下表面温差。假设湖水凝固放出的热量全部通过冰层向上传导。关于冰层厚度随时间的变化，下列说法正确的是（　　） A．随着厚度h的增大，冰层增厚速率逐渐减小 B．冰层增厚速率与凝固热L成反比 C．冰层从10cm增加到20cm所需的时间是从0cm增加到10cm所需时间的3倍 D．冰层厚度h随时间t呈指数增长 【答案】AC 【详解】AB．单位面积结冰放出的热量 热流密度 整理得 即随着厚度h的增大，冰层增厚速率逐渐减小，在同样厚度下，冰层增厚速率与凝固热L成反比，A正确，B错误； CD．将两边定积分可得，即厚度的平方与时间成正比。当厚度从的时间 从的时间。可见，C正确，D错误。 故选AC。 5．如图甲所示，两个大小相同的竖直气缸，左侧气缸绝热，右侧气缸导热良好，两气缸顶部和底部均有绝热细管连通，细管分别带有绝热阀门、，两气缸中各有一厚度不计且与气缸壁垂直的绝热活塞。开始时两阀门关闭，左侧活塞静置于气缸正中间的限位卡环上侧，上方为真空，下方充有压强为、温度为的理想气体；右侧活塞静止在气缸正中间，上方和下方分别充有压强为、的理想气体，两活塞下方为同种气体。启动温控加热模块对左侧封闭气体缓慢加热，气体体积随热力学温度的变化规律如图乙所示，停止加热时，左侧活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好接触但没有挤压。打开阀门、，同时撤掉左侧气缸限位卡环，经过一段时间两活塞达到平衡。已知环境温度为，两气缸高度为、内部横截面积为，气体的内能与热力学温度满足（为已知常数），忽略细管的体积，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求： (1)左右活塞的质量之比； (2)温控加热模块加热过程中左侧气体吸收的热量； (3)重新达到平衡后左侧活塞与缸顶的距离。 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】（1）左侧气缸内的气体从升高到的过程中体积保持不变，根据查理定律有 解得 初始状态下，对左侧活塞根据受力平衡有 对右侧活塞根据受力平衡有 联立解得 （2）左侧气缸内的气体从加热到最终温度的过程中发生等压膨胀，根据盖—吕萨克定律有 解得 在此膨胀过程中，左侧气体对外做功为 解得 加热全过程中，左侧气体内能的增加量为 解得 根据热力学第一定律有 联立解得 （3）打开阀门并撤去卡环后，系统达到热平衡，由于右侧气缸导热且环境温度为，最终所有气体温度均为。左侧活塞质量大，所需支撑压强差大，右侧活塞质量小。分析可知最终状态为右侧活塞顶在气缸顶部，左侧活塞悬浮。设左侧活塞距底部高度为，则左侧下方体积为，上方体积为。右侧活塞在顶部，下方体积为，上方体积为0。两气缸下方连通，总体积，上方连通，总体积。由理想气体状态方程，下方气体总物质的量对应值为 在时，下方压强满足 即 右侧上方气体初态，对应值为。在时，上方压强满足 即 左侧活塞悬浮，受力平衡 且 故 代入压强表达式得 化简得 令，方程化为 整理得 解得 因，取 左侧活塞距缸顶距离 6．如图所示，两个导热良好高度均为的汽缸竖直放置，左右两汽缸的横截面积相同均为，底部由一细管连通（细管体积不计）。左缸顶部有一缺口和大气相通，大气压强为，左缸的活塞A质量为，与汽缸的滑动摩擦力大小，A和左缸顶部通过一劲度系数为的轻质弹簧连接。右缸有一质量为的光滑活塞B，右缸可通过顶部的阀门进行缓慢充气。初始时，活塞A、B间密封理想气体a，B和右缸顶端密封理想气体b，且b气体压强等于大气压强，两活塞到底端的高度均为，弹簧处于原长，外界环境温度恒为，已知，重力加速度大小为，不计活塞的厚度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求初始时a气体的压强； (2)现打开阀门K缓慢充入与b同种的气体，当活塞A恰好开始向上移动时，求： ①活塞B向下移动的距离； ②充入右缸的气体质量和原有b气体质量的比值； (3)若在初始时便将活塞B固定，并用调温装置对汽缸进行缓慢加热，使活塞A缓慢向上移动，已知a气体内能和热力学温度的关系为（为已知常数），求该过程a气体吸收的热量。 【答案】(1)；(2)①；②；(3) 【详解】（1）以活塞B为对象，根据平衡条件可得 已知，代入解得初始时a气体的压强为 （2）①当活塞A恰好开始向上移动时，设a气体的压强为，以活塞A为对象，根据平衡条件可得 已知，代入解得 a气体发生等温变化，根据玻意耳定律可得 联立解得活塞B向下移动的距离为 ②根据，可知原有b气体的摩尔数为 当a气体的压强为时，以活塞B为对象，根据平衡条件可得 解得充入气体后，b气体的压强为 充入气体后总的摩尔数为 则充入右缸的气体质量和原有b气体质量的比值为 （3）用调温装置对汽缸进行缓慢加热，使活塞A缓慢向上移动，设此时a气体的压强为，以活塞A为对象，根据平衡条件可得 解得 对a气体，由理想气体状态方程可得 解得a气体的温度变为 则a气体的内能变化为 该过程外界对a气体做功为 根据热力学第一定律可得 解得该过程a气体吸收的热量为 7．如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求： (1)时，气柱高度； (2)从状态到状态的全过程中，封闭气体内能变化量和吸收的热量。 【答案】(1)；(2)0， 【详解】（1）活塞轻质，不计重力。初始加热至时，活塞开始上升，此时气体压强恰好克服大气压与向下的最大静摩擦力，由受力平衡 解得封闭的理想气体压强 缓慢上升过程中摩擦力为滑动摩擦力，方向向下，气体压强保持不变，发生等压膨胀。由盖-吕萨克定律 解得 （2）全过程初态与末态温度相同，均为，理想气体内能不变 由热力学第一定律，故只需计算全过程气体对外做的总功。 升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功 降温过程中，等容变化，外界对气体做功 活塞受力平衡有 解得封闭的理想气体压强 降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律 解得 外界对气体做功 全程中外界对气体做功 解得 故封闭气体吸收的净热量 8．如图所示，圆柱形容器开口向上竖直放置，导热性能好；横截面积为、质量为的活塞封闭了一定质量的理想气体，容器内壁光滑。初始状态A，容器内封闭气体的温度与外部环境温度相同为，气柱高度为；外环境温度保持不变，在活塞上缓慢加质量为的细沙，活塞缓慢下降后平衡，此状态为B；外环境温度缓慢升高，使活塞（含细沙）缓慢上升回到原位置后再次平衡，此状态为C。已知容器内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，为已知常量，重力加速度大小为。求： (1)大气压强； (2)状态C时外环境的温度； (3)从状态B到状态C，容器内封闭气体吸收的热能。 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】（1）初始状态A时，根据平衡条件可得 状态B时，根据平衡条件可得 从状态A到状态B，根据玻意耳定律可得 联立解得大气压强为 （2）从状态B到状态C，气体发生等压变化，则有 解得状态C时外环境的温度为 （3）从状态B到状态C，气体内能变化量为 外界对气体做功为 根据热力学第一定律可得 解得容器内封闭气体吸收的热能为 真题·实战演练 高频考点：气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律、p-V/p-T/V-T图像 1．（2026·江苏·高考真题）一定质量的理想气体从状态到状态经历等温变化，此过程外界压缩气体对其做的功为W。已知状态气体体积为，压强为，b状态气体体积为。求： (1)该过程气体放出的热量； (2)b状态时气体的压强。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）理想气体经历从a状态到b状态等温变化，气体的内能不变，由热力学第一定律有 解得 负号表示过程中气体放出热量。 （2）理想气体经历从a状态到b状态等温变化，由玻意耳定律有 解得 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 【答案】BD 【详解】A．根据题意，由图可知，从过程中，气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，可知，状态a的温度比状态b的低，故A错误； B．从过程中，结合图像，由理想气体状态方程有 解得 可知，状态b的温度比状态c的高，则状态b的内能比状态c的大，故B正确； C．根据图像的面积表示气体做功，由图可知，过程中，气体对外做功为 过程中，气体对外做功为 可知，、过程气体对外做的功不相等，故C错误； D．由图可知，过程气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，气体的内能增大，由热力学第一定律可知，过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量，故D正确。 故选BD。 3．（2026·山东·高考真题）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（     ） A．气体一定从外界吸收热量 B．气体中每个分子的速率都增加 C．速率附近单位速率区间内的分子数增加 D．气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 【答案】D 【详解】根据理想气体分子速率分布规律：温度越高，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率更大的方向移动，且峰值降低、曲线更平缓。由此可知，图中状态Ⅱ温度高于状态Ⅰ，气体从Ⅰ到Ⅱ温度升高。 A．一定质量理想气体的内能仅与温度有关，温度升高则内能增大。根据热力学第一定律，若外界对气体做功，则可能，气体可能是放热，A错误； B．温度升高是分子平均速率增大，属于统计规律，不代表每个分子的速率都增加，B错误； C．f(v)的物理意义是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比，由图可知状态Ⅱ在处的小于状态Ⅰ，因此附近单位速率区间内的分子数减少，C错误； D．状态Ⅱ的峰值右移，速率小于的占比减少、速率大于的占比增加，由图可知，区间图像面积减小，则气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小，D正确。 故选D 。 4．（2026·湖南·高考真题）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是（     ） A．小气球外部气体压强不变 B．小气球内部气体分子数与外部相等 C．小气球内部气体体积不变 D．小气球内部气体体积变大 【答案】D 【详解】设心形气球总体积为V（恒定），小气球体积为V1，外部气体体积V2 = V－V1，小气球内气体物质的量为n1，压强为p1；外部气体物质的量为n2，压强为p2。 B．初始时，且已知p1 > p2，由理想气体状态方程pV = nRT，得， 因为p1 > p2，所以n1 > n2，内外分子数不相等，故B错误； CD．当温度缓慢升高时，系统导热良好，内外气体温度始终相等。先假设升温过程中小气球体积不变，即V1与V2均保持初始值，两部分气体均发生等容变化，由p∝T知， 由于初始p1 > p2，因此Δp1 > Δp2 即内部气体压强的增加量大于外部气体压强的增加量。于是，若体积不变，升温后内外压强差p1－p2会变大。 但题目说明“忽略温度变化对气球材料性质的影响”，这意味着在相同体积（相同形变）下，弹性气球膜能提供的附加压强不随温度改变。初始平衡时，气体压强差等于膜提供的附加压强。升温后若体积不变，气体压强差将大于膜在同体积下能提供的附加压强，平衡被打破，小气球必然向外膨胀，即V1增大。因此，小气球内部气体体积变大，故C错误、D正确； A．升温后小气球体积V1增大，则外部气体体积V2 = V－V1减小。对外部气体，由理想气体状态方程 温度T升高，同时V2减小，故p2一定增大，故A错误。 故选D。 5．（2024·湖北·高考真题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得 即 解得 （2）此过程中气体内能增加 气体对外做功大小为 由热力学第一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量 6．（2024·江西·高考真题）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完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： （1）气体在状态D的压强； （2）气体在状态B的体积。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）从D到A状态，根据查理定律 解得 （2）从C到D状态，根据玻意耳定律 解得 7．（2024·安徽·高考真题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： （1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 （2）充进该轮胎的空气体积。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由查理定律可得 其中 ，， 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为 （2）由玻意耳定律 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第30讲 热学基础(分子动理论 内能 固体、液体和气体)（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 ⌛题型01 分子动理论 1 ⌛题型02 固体和液体 3 ⌛题型03 气体 5 ⌛题型04 热力学定律 8 重难·创新演练 11 真题·实战演练 21 模拟·基础演练 考查重点：阿伏伽德罗常数、分子动理论、布朗运动、分子力与分子势能、内能、晶体与非晶体、液体表面张力、气体实验定律、理想气体状态方程。 ⌛题型01 分子动理论 1．关于以下各图所示的热学相关知识，描述正确的是（     ） A．图甲中，布朗微粒越大，布朗运动越明显 B．图乙中，当分子距离为时，分子势能最小 C．图丙中，曲线1对应气体的温度低于曲线2对应气体的温度 D．图丁中，当分子间的距离时，随着增大，分子力先减小后增大 2．2025年中国农业科学院团队开发的单分子纳米农药技术中，离子液体通过分子间作用力在农药分子周围形成保护层，赋予其水溶性，突破了传统难溶性农药的分散难题。当两个农药分子在溶液中靠近时，两分子间作用力随分子间距离的变化关系如图中曲线所示，下列说法正确的是（     ） A．当农药分子间距离时，分子间作用力表现为斥力 B．当农药分子间距离时，分子加速度为零，分子势能最大 C．当，在农药分子相互靠近过程中，分子势能一直增大 D．当，在农药分子相互远离过程中，分子间作用力先减小后增大 3．“自热火锅”利用加热层中的发热包遇水反应释放热量加热食物，气体由透气孔排出，其结构可简化如图所示。则该过程中对食材层内气体分析正确的是（     ） A．压强增大 B．分子数密度减小 C．所有气体分子的速率均增大 D．香味传播是因为气体分子的布朗运动 4．（多选）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（     ） A．温度高的物体内能一定大，分子平均动能一定大 B．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动 C．颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越显著 D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 ⌛题型02 固体和液体 5．我国科学家在月球陨石中新发现的铈镁嫦娥石，在2026年4月22日被国际矿物学会正式认定为全新月球矿物，该嫦娥石能形成双折射现象。则铈镁嫦娥石（     ） A．光学性质具有各向同性 B．内部微粒的排列不规则 C．在熔化过程中内能增加 D．在熔化过程中分子的平均动能增加 6．如图所示，某新型 “自清洁玻璃” 具有特殊的微纳米结构，水滴在其表面会形成近球形的液滴并能自发滚落，滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。关于 “自清洁玻璃” 上的水滴说法正确的是（     ） A．水滴能浸润该 “自清洁玻璃” B．水滴表面层分子间作用力表现为引力 C．水滴中的水分子在做无规则的布朗运动 D．水滴中的水分子在空间上按照一定的规则排列 7．下列说法正确的是（     ） A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 C．两个铅块挤压后能粘在一起，说明分子间有引力 D．10g、100℃水的分子平均动能小于100g、100℃水蒸气的分子平均动能 8．（多选）下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是（     ） A．甲图，石墨烯中碳原子紧密结合成单层六边形结构，碳原子在六边形顶点附近振动 B．乙图，显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 C．丙图，水黾可以在水面自由运动，说明水黾受到水的浮力，且浮力等于重力 D．丁图，两端开口的玻璃管对液体是浸润现象，两端开口的塑料管对液体是不浸润现象 ⌛题型03 气体 9．（多选）用铝制易拉罐制作温度计，如图所示，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330。薄吸管横截面积为 0.5，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27°C时，油柱离罐口l=10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　 ） A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度是均匀的 B．若在吸管上标注等差温度值，则吸管最右侧示数最小 C．该装置所测温度不高于 31.5°C D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 10．如图所示，20 ℃的氧气和10 ℃的氢气体积相同，水银柱在连通两容器的足够长的细管中央，当氧气和氢气的温度都降低10 ℃时，水银柱（     ） A．不移动 B．向左移动 C．向右移动 D．先向右后向左移动 11．一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体。如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．被封闭气体的压强 B．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 C．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为 D．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 12．如图所示，两端封闭内径均匀的U形玻璃管竖直放置，内有一段水银把玻璃管内空气分为A、B两段气柱且液面高度差为h，初始状态气体温度相同。现使两段气柱升高相同温度，则在此过程中玻璃管内的水银如何运动（　　） A．会向A气体移动 B．会向B气体移动 C．不会移动 D．如何移动跟A、B两段气柱的长度有关 ⌛题型04 热力学定律 13．一定质量的理想气体经历如图循环过程，其中c→a过程是绝热过程，则下列说法正确的是（     ） A．c→a过程，气体做等温变化 B．b→c过程，气体分子的平均动能增大 C．a→b过程，气体温度升高 D．a→b过程，单位时间单位面积撞击器壁的分子数增大 14．某同学设计了一种利用海浪发电的装置，其原理图如图所示，海浪上下起伏驱动空气流动，进而推动涡轮机带动发电机发电。当海水下降时，阀门关闭，打开，空气进入气室。当海水上升时，关闭，海水推动活塞压缩空气（空气可视为理想气体，装置导热性能良好），气室内空气压强达到一定的值时阀门打开，活塞继续推动气室中的部分空气进入工作室推动涡轮机工作。假设全过程环境温度不变，下列说法正确的是（     ） A．海水下降时，活塞对气室内气体做正功 B．海水上升，未打开时，气室中的气体向外界放出热量 C．海水上升，未打开时，气体被压缩，分子力表现为斥力，导致气体压强增大 D．海水上升，未打开时，气体被压缩，压强增大，气体分子单次对器壁的平均撞击力增大 15．（多选）2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 16．（多选）布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 重难·创新演练 设题创新: 结合生活实际；新角度考查研究方法；跨学科融合 1．一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（     ） A．过程中温度先降低再升高 B．过程中气体内能变化量为 C．过程中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量 D．整个过程中气体对外界做功为零 2．一定质量的理想气体从状态a开始，经历一次循环回到初状态a，其热力学温度T随体积V变化的图像如图所示，其中ab的反向延长线过原点O，bc垂直于横轴，ca垂直于纵轴。已知气体在状态a的压强为p0，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态b的压强为 B．从b到c过程中气体对外做功 C．从c到a过程中气体放出的热量小于 D．一次循环内气体吸收的热量小于 3．一定质量的封闭理想气体，经历的循环过程，其压强与体积的关系图像如图所示，图中线段和的延长线均过原点。已知气体在状态时的温度为，下列说法正确的是（     ） A．过程气体从外界吸收热量 B．过程外界对气体做功为 C．过程气体的温度降低了 D．整个循环过程气体吸收和放出的热量相等 4．寒冷冬季湖面开始结冰，已知冰的厚度为h，冰的熔化热（或凝固热）为L。假设冰面以上空气温度恒为-20℃，冰水交界处水温近似恒为0℃。设热流密度为：式中k为导热系数，为上下表面温差。假设湖水凝固放出的热量全部通过冰层向上传导。关于冰层厚度随时间的变化，下列说法正确的是（　　） A．随着厚度h的增大，冰层增厚速率逐渐减小 B．冰层增厚速率与凝固热L成反比 C．冰层从10cm增加到20cm所需的时间是从0cm增加到10cm所需时间的3倍 D．冰层厚度h随时间t呈指数增长 5．如图甲所示，两个大小相同的竖直气缸，左侧气缸绝热，右侧气缸导热良好，两气缸顶部和底部均有绝热细管连通，细管分别带有绝热阀门、，两气缸中各有一厚度不计且与气缸壁垂直的绝热活塞。开始时两阀门关闭，左侧活塞静置于气缸正中间的限位卡环上侧，上方为真空，下方充有压强为、温度为的理想气体；右侧活塞静止在气缸正中间，上方和下方分别充有压强为、的理想气体，两活塞下方为同种气体。启动温控加热模块对左侧封闭气体缓慢加热，气体体积随热力学温度的变化规律如图乙所示，停止加热时，左侧活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好接触但没有挤压。打开阀门、，同时撤掉左侧气缸限位卡环，经过一段时间两活塞达到平衡。已知环境温度为，两气缸高度为、内部横截面积为，气体的内能与热力学温度满足（为已知常数），忽略细管的体积，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求： (1)左右活塞的质量之比； (2)温控加热模块加热过程中左侧气体吸收的热量； (3)重新达到平衡后左侧活塞与缸顶的距离。 6．如图所示，两个导热良好高度均为的汽缸竖直放置，左右两汽缸的横截面积相同均为，底部由一细管连通（细管体积不计）。左缸顶部有一缺口和大气相通，大气压强为，左缸的活塞A质量为，与汽缸的滑动摩擦力大小，A和左缸顶部通过一劲度系数为的轻质弹簧连接。右缸有一质量为的光滑活塞B，右缸可通过顶部的阀门进行缓慢充气。初始时，活塞A、B间密封理想气体a，B和右缸顶端密封理想气体b，且b气体压强等于大气压强，两活塞到底端的高度均为，弹簧处于原长，外界环境温度恒为，已知，重力加速度大小为，不计活塞的厚度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求初始时a气体的压强； (2)现打开阀门K缓慢充入与b同种的气体，当活塞A恰好开始向上移动时，求： ①活塞B向下移动的距离； ②充入右缸的气体质量和原有b气体质量的比值； (3)若在初始时便将活塞B固定，并用调温装置对汽缸进行缓慢加热，使活塞A缓慢向上移动，已知a气体内能和热力学温度的关系为（为已知常数），求该过程a气体吸收的热量。 7．如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求： (1)时，气柱高度； (2)从状态到状态的全过程中，封闭气体内能变化量和吸收的热量。 8．如图所示，圆柱形容器开口向上竖直放置，导热性能好；横截面积为、质量为的活塞封闭了一定质量的理想气体，容器内壁光滑。初始状态A，容器内封闭气体的温度与外部环境温度相同为，气柱高度为；外环境温度保持不变，在活塞上缓慢加质量为的细沙，活塞缓慢下降后平衡，此状态为B；外环境温度缓慢升高，使活塞（含细沙）缓慢上升回到原位置后再次平衡，此状态为C。已知容器内气体内能变化量与温度变化量的关系式为，为已知常量，重力加速度大小为。求： (1)大气压强； (2)状态C时外环境的温度； (3)从状态B到状态C，容器内封闭气体吸收的热能。 真题·实战演练 高频考点：气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律、p-V/p-T/V-T图像 1．（2026·江苏·高考真题）一定质量的理想气体从状态到状态经历等温变化，此过程外界压缩气体对其做的功为W。已知状态气体体积为，压强为，b状态气体体积为。求： (1)该过程气体放出的热量； (2)b状态时气体的压强。 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）（多选）一定质量的理想气体由状态经状态、变化到状态，图像如图所示，则（     ） A．状态的温度比状态的高 B．状态的内能比状态的大 C．、过程气体对外做的功相等 D．过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量 3．（2026·山东·高考真题）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（     ） A．气体一定从外界吸收热量 B．气体中每个分子的速率都增加 C．速率附近单位速率区间内的分子数增加 D．气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 4．（2026·湖南·高考真题）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是（     ） A．小气球外部气体压强不变 B．小气球内部气体分子数与外部相等 C．小气球内部气体体积不变 D．小气球内部气体体积变大 5．（2024·湖北·高考真题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为，C为已知常数，大气压强恒为，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求 （1）再次平衡时容器内气体的温度。 （2）此过程中容器内气体吸收的热量。 6．（2024·江西·高考真题）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完成循环过程，和均为等温过程，和均为等容过程。已知，气体在状态A的压强，体积，气体在状态C的压强。求： （1）气体在状态D的压强； （2）气体在状态B的体积。 7．（2024·安徽·高考真题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求： （1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 （2）充进该轮胎的空气体积。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $