重難點(diǎn)16熱學(xué)

熱力學(xué)定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律、氣體圖像、理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用

g命題趨勢(shì)

考點(diǎn)分析三年考情分析2025命題熱點(diǎn)

分子動(dòng)理論、固體2023：海南卷、江蘇卷、北京卷

和液體的性質(zhì)2022：山東卷、江蘇卷

2024：廣東卷、廣西卷、安徽卷、湖南卷、江

氣體實(shí)驗(yàn)定律、理西卷、甘肅卷、全國(guó)甲卷、山東卷1、氣體狀態(tài)變化及其圖

想氣體狀態(tài)方程2023：海南卷、遼寧卷、湖北卷像

2022：山東卷、海南卷、廣東卷、湖南卷2、氣體實(shí)驗(yàn)定律

2024：湖北卷、河北卷、山東卷、新課標(biāo)卷、3、熱力學(xué)定律

熱力學(xué)定律與氣體

黑吉遼卷

狀態(tài)變化的綜合應(yīng)

2023：廣東卷、山東卷、新課標(biāo)卷

用

2022：湖北卷、遼寧卷、江蘇卷、河北卷

【課標(biāo)要求】

1.理解分子動(dòng)理論，知道固體、液體和氣體的特點(diǎn)。

2.熟練應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解決問(wèn)題。

3.掌握分析熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合問(wèn)題的方法。

【考查方向】

高考命題對(duì)本專題的考查方向比較廣泛，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有可能涉及到，重點(diǎn)是氣體實(shí)驗(yàn)定

律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用。

【備考建議】

復(fù)習(xí)本章時(shí)，要全面復(fù)習(xí)。尤其對(duì)下列內(nèi)容重點(diǎn)掌握：

①分子動(dòng)理論、固體和液體的性質(zhì)；

②布朗運(yùn)動(dòng)及其實(shí)質(zhì)；

③熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題；

④以汽缸、U形管、直管、形管以及生活生產(chǎn)中的器皿為背景，應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想

氣體狀態(tài)方程的問(wèn)題；

⑤與日常生產(chǎn)生活情境相關(guān)聯(lián)的抽氣、充氣，分裝氣體問(wèn)題;

⑥熱學(xué)實(shí)驗(yàn)。

--------------------------h

重難詮釋

【情境解讀】

1.分子動(dòng)理論與統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)命題情境

分子大小與阿伏伽德羅常數(shù)的計(jì)算：

通常會(huì)給出物質(zhì)的摩爾體積、摩爾質(zhì)量等宏觀物理量，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)，要求考生計(jì)算分

子的大?。ㄈ绶肿又睆?、分子間距）、分子質(zhì)量等微觀物理量。例如，對(duì)于固體和液體，可以

通過(guò)摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)來(lái)估算分子直徑；對(duì)于氣體，可以估算分子間距。

分子熱運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)：

以布朗運(yùn)動(dòng)為背景，考查分子熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。要求考生理解布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),

反映了液體或氣體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)?？赡軙?huì)通過(guò)比較不同溫度下布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，考

查溫度對(duì)分子熱運(yùn)動(dòng)的影響。

分子間作用力與分子勢(shì)能：

給出分子間距離變化的情境，要求考生判斷分子間作用力（引力或斥力）的變化情況和分子勢(shì)

能的變化情況。例如，當(dāng)分子間距離從平衡位置增大時(shí)，分子間引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。

2.氣體命題情境

理想氣體狀態(tài)方程應(yīng)用：

常見(jiàn)的情境是一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下（如等溫、等壓、等容過(guò)程）的變化。要求考

生根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（或其變形公式）來(lái)計(jì)算氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度等物理量。例如，

氣體在活塞容器中，活塞移動(dòng)導(dǎo)致體積變化，同時(shí)溫度或壓強(qiáng)也發(fā)生變化，考生需要根據(jù)給定

的條件進(jìn)行求解。

氣體實(shí)驗(yàn)定律應(yīng)用：

考查玻意耳定律（等溫過(guò)程）、查理定律（等容過(guò)程）、蓋一呂薩克定律（等壓過(guò)程）。例如，

在一個(gè)封閉的U形管中，兩邊的氣體被水銀柱隔開，改變一邊氣體的溫度或壓強(qiáng)，要求考生

根據(jù)實(shí)驗(yàn)定律計(jì)算另一邊氣體的狀態(tài)變化。

氣體壓強(qiáng)的微觀解釋與實(shí)際應(yīng)用：

從微觀角度考查氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因，即大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際

應(yīng)用，如打氣筒打氣過(guò)程中氣體壓強(qiáng)的變化、高壓鍋的原理等，要求考生能夠用氣體壓強(qiáng)的微

觀解釋來(lái)理解這些實(shí)際現(xiàn)象。

3.熱力學(xué)定律命題情境

熱力學(xué)第一定律應(yīng)用：

給出一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程，如氣體膨脹對(duì)外做功、外界對(duì)氣體做功、氣體吸收或放出熱量等，要求

考生根據(jù)熱力學(xué)第一定律計(jì)算內(nèi)能的變化。例如，在一個(gè)絕熱容器中，氣體膨脹推動(dòng)活塞，考

生需要判斷做功情況和內(nèi)能變化情況。

熱力學(xué)第二定律理解與應(yīng)用：

考查對(duì)熱力學(xué)第二定律兩種表述(克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體；

開爾文表述：不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響)的理解。同時(shí)，

結(jié)合熱機(jī)效率的計(jì)算，考查在實(shí)際熱機(jī)(如內(nèi)燃機(jī))中的應(yīng)用。

【高分技巧】

一、熱力學(xué)定律

L熱力學(xué)第一定律的特殊情況

(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q=0,W=AU,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。

(2)若過(guò)程中不做功，則W=0,Q=AU,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。

(3)若過(guò)程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W+Q=O,即物體吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功,

或外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。

2.熱力學(xué)第一、第二定律的比較

熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律

從能量守恒的角度揭示了功、熱量自然界中出現(xiàn)的宏觀過(guò)程是有方向

定律揭示的問(wèn)題

和內(nèi)能改變量三者的定量關(guān)系性的

機(jī)械能和內(nèi)能的當(dāng)摩擦力做功時(shí)，機(jī)械能可以全部?jī)?nèi)能不可能在不引起其他變化的情

轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為內(nèi)能況下完全變成機(jī)械能

熱量可以從高溫物體自發(fā)傳向低說(shuō)明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳

熱量的傳遞

溫物體向高溫物體

在熱力學(xué)中，兩者既相互獨(dú)立，又互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識(shí)的理

兩定律的關(guān)系

論基礎(chǔ)

二、氣體實(shí)驗(yàn)定律

兩個(gè)重要的推論

(1)查理定律的推論:小吟AT

(2)蓋-呂薩克定律的推論:

T1

三、理想氣體的常見(jiàn)圖像

1.一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較

類別特點(diǎn)(其中C為常量)舉例

1

pV=CT,即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離*2

p-V

原點(diǎn)越遠(yuǎn)0、V

T2>TI

P

1p=CT^,斜率左=CT,即斜率越大，溫度越高上

P-VO1

V

T2>TI

p/匕

P=yT,斜率左=,，即斜率越大，體積越小

P-T仝

6T

V/P-2

cc

V-TV=^T,斜率％=：即斜率越大，壓強(qiáng)越小

匠1

6T

P2Vpi

［注意］上表中各個(gè)常量意義有所不同?？梢愿鶕?jù)pV=7求T確定各個(gè)常量“C，的意義。

四、理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系

'溫度不變:P1%=p2v2：玻意耳定律

Pl^lP2,2體積不變:靠=年：查理定律

丫二=\T1T

11,2y2

壓強(qiáng)不變：？v=?：蓋一呂薩克定律

----------------------------------h

限時(shí)提升練

一、單選題

1.（2024.全國(guó).模擬預(yù)測(cè)）盡管分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但大量分子的速率卻按一

定的規(guī)律分布。如圖所示，橫坐標(biāo)表示分子的速率區(qū)間，縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總

分子數(shù)的百分比，圖中兩條曲線分別表示兩種理想氣體在同一溫度下的分子速率分布情況，則

（）

各速率區(qū)間的分子數(shù)

t占總分子數(shù)的百分比

0速率區(qū)間

A.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)氣體分子平均動(dòng)能較大的情形

B.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)氣體分子質(zhì)量較大的情形

C.圖中虛線對(duì)應(yīng)氣體分子平均速率較小的情形

D.圖中兩條曲線與橫軸所圍圖形的面積中實(shí)線所圍圖形的面積大于虛線所圍圖形的面積

【答案】B

【知識(shí)點(diǎn)】氣體溫度的微觀意義、氣體分子速率分布圖像

【詳解】A.理想氣體的分子平均動(dòng)能由溫度決定，兩種理想氣體在同一溫度下，分子平均動(dòng)

能相等，故A錯(cuò)誤；

BC.由題圖可知虛線對(duì)應(yīng)的氣體分子平均速率較大，實(shí)線對(duì)應(yīng)的氣體分子平均速率小，而兩

種氣體分子平均動(dòng)能相同，所以實(shí)線對(duì)應(yīng)氣體分子質(zhì)量較大的情形，故B正確，C錯(cuò)誤；

D.各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨分子速率區(qū)間變化的關(guān)系圖線與橫軸所圍圖形

的面積都相等，故D錯(cuò)誤。

故選B。

2.（2024.遼寧本溪.一模）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了a-O-c-a循環(huán)，其V-T圖像如圖所

示，氣體在各狀態(tài)時(shí)的溫度、壓強(qiáng)和體積部分已標(biāo)出。已知該氣體在狀態(tài)。時(shí)的壓強(qiáng)為P。，下

列說(shuō)法正確的是（）

A.氣體在狀態(tài)。的溫度是

B.氣體由狀態(tài)c到狀態(tài)。的過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)減少

C.氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)0,外界對(duì)氣體做功為

D.氣體經(jīng)歷了c—a循環(huán)的過(guò)程中，吸收的熱量小于釋放的熱量

【答案】D

【知識(shí)點(diǎn)】氣體壓強(qiáng)的微觀意義、應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題、判斷系統(tǒng)吸放熱、做

功情況和內(nèi)能變化情況

【詳解】A.由V-T圖像中ca連線過(guò)原點(diǎn)，可知?dú)怏w由狀態(tài)c到狀態(tài)a,發(fā)生等壓降溫的過(guò)程,

氣體的體積減小，由

笠=%

(To

解得

(=2"

故A錯(cuò)誤；

B.氣體由狀態(tài)c到狀態(tài)。的過(guò)程中，氣體體積減小，分子的數(shù)密度增大，溫度降低，分子的

平均動(dòng)能減小，壓強(qiáng)保持不變，則單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增大。故B錯(cuò)誤；

C.氣體由狀態(tài)。到狀態(tài)。，氣體體積增大，對(duì)外界做功。故C錯(cuò)誤；

D.氣體經(jīng)歷了a—ATC—a循環(huán)的過(guò)程中，由狀態(tài)。到狀態(tài)。，氣體體積增大，對(duì)外界做功

由狀態(tài)6到狀態(tài)c,氣體體積不變，對(duì)外界不做功，由狀態(tài)。到狀態(tài)a,氣體體積減小，外界

對(duì)氣體做功

wca=pca^v

由

可知

Pab<Pea

w=%+%>o

A[/=0

由熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

說(shuō)明氣體經(jīng)歷了。一。一。一。循環(huán)的過(guò)程中，吸收的熱量小于釋放的熱量。故D正確。

故選D。

3.（2024.全國(guó).模擬預(yù)測(cè)）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.絕熱膨脹過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大

B.等溫壓縮過(guò)程中，氣體向外界放出熱量

C.等壓膨脹過(guò)程中，氣體的內(nèi)能可能不變

D.從高溫?zé)釒?kù)吸收熱量使之完全變成功是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的

【答案】B

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題、判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況、

熱力學(xué)第二定律兩種表述

【詳解】A.絕熱膨脹過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功，無(wú)熱量交換，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體

內(nèi)能減少，溫度降低，故氣體分子的平均動(dòng)能減小，故A錯(cuò)誤；

B.等溫壓縮過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界

放出熱量，故B正確；

C.等壓膨脹過(guò)程中，由

可知，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，故c錯(cuò)誤；

D.由熱力學(xué)第二定律可知，可以從單一熱庫(kù)吸收熱量使之完全變成功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響,

故D錯(cuò)誤。

故選Bo

4.（2024?云南?模擬預(yù)測(cè)）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)A-3、B-C、C—A三個(gè)過(guò)

程后回到初始狀態(tài)A,其P-V圖像如圖所示，已知狀態(tài)A的氣體溫度為北=200跖下列說(shuō)法正

A.狀態(tài)3的氣體溫度為800K

B.在A—3過(guò)程中，氣體對(duì)外界做負(fù)功

C.在3—C過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功為120J

D.在A—3—C—A一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體從外界吸收熱量為450J

【答案】A

【知識(shí)點(diǎn)】計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功、應(yīng)用查理定律解決實(shí)際問(wèn)題

【詳解】A.在過(guò)程中，氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得

PA_=PJL

TA~TB

解得

TB=800K

故A正確；

B.在A-3過(guò)程中，氣體的體積不變，所以氣體對(duì)外不做功，故B錯(cuò)誤;

C.在過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功為

叱=—匕）=4X1（）5義（5—2）X10-3J=1200J

故C錯(cuò)誤；

D.在4一3一C—A一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能不變，則

AU=0ABC圍成的面積表示一個(gè)循環(huán)過(guò)程中外界對(duì)氣體做的功，為

I￥=-X（5-2）X10^X（4-1）X105J=450J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

可知，氣體從外界吸收的熱量

Q=AU—W=T50J

即氣體向外界釋放熱量450J,故D錯(cuò)誤。

故選Ao

二、多選題

5.（2024.吉林長(zhǎng)春.一模）對(duì)于下列四幅圖描述說(shuō)明正確的是（）

圖（b）石墨的微觀結(jié)構(gòu)

分子的

速率

圖（C）毛細(xì)現(xiàn)象圖（d）氧氣分子的速率分布情況

A.由圖（。）可知，水分子在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是規(guī)則的

B.由圖"）可知，石墨中碳原子排列具有空間上的周期性

C.由圖（c）可知，管的內(nèi)徑越大，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯

D.由圖（d）可知，溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈

【答案】BD

【知識(shí)點(diǎn)】毛細(xì)現(xiàn)象、晶體和非晶體、氣體溫度的微觀意義、氣體分子速率分布圖像、布朗運(yùn)

動(dòng)的定義、現(xiàn)象和解釋

【詳解】A.由圖（a）可知，水分子在永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤;

B.由圖（。）可知，石墨中碳原子排列具有空間上的周期性，故B正確；

C.由圖（c）可知，管的內(nèi)徑越小，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，故C錯(cuò)誤；

D.由圖（d）可知，溫度越高，速率大的分子比例越多，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，故D正確。

故選BDo

6.（2024.四川成者B.模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，導(dǎo)熱良好的固定直立圓筒內(nèi)，用面積為S,重力為

O.OlpoS的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)。圓筒與溫度為3To的熱源接觸，

平衡時(shí)圓筒內(nèi)的氣體處于狀態(tài)A,此時(shí)體積為6%。緩慢推動(dòng)活塞使氣體達(dá)到狀態(tài)3,此時(shí)體

積為5V°。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達(dá)到狀態(tài)C,此時(shí)壓強(qiáng)為1.例0。從狀態(tài)A到狀態(tài)C,

氣體從外界吸收熱量。；從狀態(tài)3到狀態(tài)C,氣體內(nèi)能增加AU。已知大氣壓強(qiáng)為1.0ao,下

列說(shuō)法正確的是（）

熱源

A.氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)3,其分子平均動(dòng)能不變，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大

B.氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)為L(zhǎng)2Po

C.氣體在狀態(tài)C的溫度為3.6To

D.氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)做的功W=AU-Q

【答案】AD

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題、計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功

【詳解】A.圓筒導(dǎo)熱良好，則氣體從狀態(tài)A緩慢推動(dòng)活塞到狀態(tài)5,氣體溫度不變，則氣體

分子平均動(dòng)能不變；氣體體積減小，則壓強(qiáng)變大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大，A正確；

B.狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為

I0.01^5

幺m----—=p

Jq0

B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)

PA匕Pc/

TA~Tc

解得

Tc=3.56

C錯(cuò)誤；

D.氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)3為等溫變化過(guò)程，該過(guò)程內(nèi)能不變；氣體從狀態(tài)3到狀態(tài)C為等容

變化過(guò)程，該過(guò)程外界對(duì)系統(tǒng)不做功；氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C,由熱力學(xué)第一定律得

^UAC=WAC+QAC

其中

\UAC=O+\U,WAC=W+Q,QAC=Q

可得氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)做的功

W=AU-Q

D正確。

故選ADo

7.（2025?廣西?模擬預(yù)測(cè)）一定質(zhì)量的理想氣體從A狀態(tài)開始，經(jīng)過(guò)ATBTC-D-A,最后回

到初始狀態(tài)A,各狀態(tài)參量如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.A狀態(tài)到C狀態(tài)氣體吸收熱量

B.3狀態(tài)到。狀態(tài)氣體分子的平均動(dòng)能減小

C.5-C過(guò)程氣體對(duì)外做功大于C-D過(guò)程外界對(duì)氣體做功

D.氣體在整個(gè)過(guò)程中從外界吸收的總熱量可以用ABCD的面積來(lái)表示

【答案】ABD

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題、判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況

【詳解】A.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

2PoVP0-3V

TA~Tc

可得

TA<TC

則A狀態(tài)到C狀態(tài)的內(nèi)能增大，又此過(guò)程氣體膨脹對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體

吸熱，故A正確；

B.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

2Po-2VPo-3V

TB>￡

則3狀態(tài)氣體分子平均動(dòng)能大于C狀態(tài)氣體分子平均動(dòng)能，故B正確；

C.根據(jù)p-V圖像與橫軸圍成的面積表示做功大小，則3-C過(guò)程氣體對(duì)外做功滿足

＜出產(chǎn)丫C-D過(guò)程外界對(duì)氣體做功

WCD=PO-2V^2POV

可知8-C過(guò)程氣體對(duì)外做功小于C-D過(guò)程外界對(duì)氣體做功，故C錯(cuò)誤；

D.氣體從A狀態(tài)開始，經(jīng)過(guò)A-B-C-D-A,最后回到初始狀態(tài)4由于氣體的內(nèi)能變化為

0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在整個(gè)過(guò)程中從外界吸收的總熱量等于氣體對(duì)外界做的功,

即可以用A3CD的面積來(lái)表示，故D正確。

故選ABDo

8.（24-25高三上?甘肅白銀?期中）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)方、。

和d后再回到狀態(tài)。，則（）

A.。到6過(guò)程，氣體內(nèi)能減少B.6至I"過(guò)程，氣體對(duì)外界做正功

C.c到d過(guò)程，氣體從外界吸收熱量D.經(jīng)過(guò)一次循環(huán)過(guò)程，氣體從外界吸收熱量

【答案】ACD

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用查理定律解決實(shí)際問(wèn)題、判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況

【詳解】A.0到6過(guò)程為等容變化，氣體對(duì)外界不做功，由查理定律有

Pa_=Pb_

可得

Ta>Tb

則氣體內(nèi)能減少，故A正確；

B.〃至I"過(guò)程，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，故B錯(cuò)誤;

C.。到d過(guò)程為等容變化，氣體對(duì)外界不做功，由查理定律有

&=區(qū)

Tc~Td

可得

Td>Tc

則氣體內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=w+Q可知，氣體從外界吸收熱量，故c正確；

D.由

W=pV

可知，P-U圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積代表做功，可知由d到。氣體對(duì)外界做的正功大于由。至Uc

外界對(duì)氣體做的正功，所以一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體對(duì)外界做正功，而氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力

學(xué)第一定律AU=W+?？芍瑲怏w從外界吸收熱量，故D正確。

故選ACDo

三、解答題

9.（2025?廣東?模擬預(yù)測(cè)）卡諾熱機(jī)是只有兩個(gè)熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩春鸵粋€(gè)低溫?zé)嵩矗┑暮?jiǎn)單

熱機(jī)，其循環(huán)過(guò)程的。-V圖像如圖所示，它由兩個(gè)等溫過(guò)程（a一人和c—d）和兩個(gè)絕熱過(guò)程

O-C和d-a）組成。若熱機(jī)的工作物質(zhì)為理想氣體，高溫?zé)嵩礈囟葹榈?，低溫?zé)嵩礈囟葹?/p>

0.87],p-V圖像中b、c、d各狀態(tài)的參量如圖所示。求：

⑴氣體處于狀態(tài)c的壓強(qiáng)心；

（2）氣體處于狀態(tài)a的體積《；

⑶若過(guò)程熱機(jī)從高溫?zé)嵩次鼰?,過(guò)程c-d熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶艧岜兀鬅釞C(jī)完成一次

循環(huán)對(duì)外做的功Wo

【答案】（1）%=；為

（2）K=1K

（3嚴(yán)=?！?。2

【知識(shí)點(diǎn)】計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功

【詳解】（1）過(guò)程c-d為等溫變化，根據(jù)玻意耳定律，有

Pc?2%=00%

解得

1

Pc'Po

（2）過(guò)程d-a,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得

2.5*

0.87；4

解得

匕=；%

（3）過(guò)程?！猚和d-a為絕熱過(guò)程，吸熱

2=0

熱機(jī)完成一次循環(huán)內(nèi)能不變，即

A[7=0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

W=Q,-Q2

10.（2024?浙江金華?二模）如圖甲所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量機(jī)=2kg的

活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=18cm,活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)?，F(xiàn)將汽缸順時(shí)針

緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90。使其開口端水平向右如圖乙，不計(jì)活塞厚度，汽缸足夠長(zhǎng)且不漏氣，大氣壓強(qiáng)

Po=1.01xIO,pa,g取lOm/s?。

⑴此過(guò)程中缸內(nèi)氣體的內(nèi)能（選填“增大”“減小”或“不變”）；單位時(shí)間內(nèi)氣體分子碰撞

活塞的次數(shù)（填“變多”、“變少”或“不變”）。

⑵現(xiàn)將汽缸固定在傾角為夕=30。斜面上，如圖丙，求活塞穩(wěn)定后封閉氣柱的長(zhǎng)度。

⑶降低丙圖中的氣體溫度，使活塞緩慢回到甲圖位置，若氣體釋放了40J的熱量，求氣體內(nèi)能

的變化量。

【答案】⑴不變變少

（2）18.54cm

⑶減少34.6J

【知識(shí)點(diǎn)】氣體的狀態(tài)參量、應(yīng)用波意耳定律解決實(shí)際問(wèn)題、判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)

能變化情況、計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功

【詳解】（1）山汽缸導(dǎo)熱良好，外界環(huán)境溫度不變，內(nèi)能不變；

⑵封閉氣體壓強(qiáng)減小，溫度不變，氣體分子平均動(dòng)能不變，體積增大，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子

碰撞活塞的次數(shù)變少。

（2）開始時(shí)氣體的壓強(qiáng)

5

Pi=Po+^=l.O3xlOPa

s

體積

V^LS

將汽缸固定在傾角為6=30。斜面上后氣體的壓強(qiáng)

必5

體積

V2=L2S

根據(jù)玻意耳定律可得

P<V!=0匕

解得

￡2=18.54cm

（3）降低丙圖中的氣體溫度，使活塞緩慢回到甲圖位置，壓強(qiáng)不變，體積減小，該過(guò)程中外

界對(duì)氣體做功為

Wp2S(L2-L)=5AJ

而氣體放熱

Q=Y0J

根據(jù)

\U=W+Q

可知內(nèi)能變化量

AU=5.4J—40J=—34.6J

故內(nèi)能減少34.6J0

U.(2024.廣西.模擬預(yù)測(cè))在駐波聲場(chǎng)作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化,

使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過(guò)程可簡(jiǎn)

化為如下圖所示的P—V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為P。、體積為V。、熱力學(xué)溫度為T。的狀態(tài)

A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為網(wǎng)的狀態(tài)3,然后從狀態(tài)5絕熱收縮到體積為Vo、壓強(qiáng)為

1.9/70,熱力學(xué)溫度為Tc的狀態(tài)C,3到。過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W,已知po、Vo.To和W。

求：

(1)4、3狀態(tài)的壓強(qiáng)之比：

(2)3、C狀態(tài)的熱力學(xué)溫度之比；

(3)3到C過(guò)程，則此過(guò)程中氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少。

【答案】(1)PA：PB=5：1

⑵，Z=1:L9

(3)AC/=W

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用波意耳定律解決實(shí)際問(wèn)題、應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程處理實(shí)際問(wèn)題、計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)

能改變、吸放熱及做功

【詳解】(1)由題可知，根據(jù)玻意耳定律可得

PA^A=PBVB

解得

PA：PB=5：1

（2）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知

PJNBPCVC

TB~Tc

解得

TB:TC=IA.9

（3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知

AU=W+Q

其中。=。，故氣體內(nèi)能增加

AU=W

12.（2024.河北邯鄲.模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，有一個(gè)豎直放置的容器，橫截面積為S,有一隔板

放在卡槽上將容器分隔為容積均為耳的上下兩部分，另有一只氣筒分別通過(guò)單向進(jìn)氣閥與容器

上下兩部分連接（氣筒連接處的體積不計(jì)，抽氣、打氣時(shí)氣體溫度保持不變），初始時(shí)加、〃均

關(guān)閉，活塞位于氣筒最右側(cè)，上下氣體壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)以，活塞從氣筒的最右側(cè)運(yùn)動(dòng)到最左

側(cè)完成一次抽氣，從最左側(cè)運(yùn)動(dòng)到最右側(cè)完成一次打氣?；钊瓿梢淮纬闅?、打氣后，隔板與

卡槽未分離，此時(shí)容器上下兩部分氣體壓強(qiáng)之比為3：5,重力加速度為g。

⑴求氣筒的容積；

⑵當(dāng)完成抽氣、打氣各2次后，隔板與卡槽仍未分離，則隔板的質(zhì)量至少是多少？

【答案】

⑵八等

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用波意耳定律解決實(shí)際問(wèn)題

【詳解】（1）活塞完成一次抽氣、打氣后，隔板與卡槽未分離，氣體做等溫變化，對(duì)上部分氣

體

PO%=0A1"+%)

對(duì)下部分氣體

PBM=PM+PAV

根據(jù)題意

PAI=3

PBI5

解得氣筒的容積為

T。

（2）當(dāng)完成抽氣、打氣各2次后，隔板與卡槽仍未分離，氣體做等溫變化，對(duì)上部分氣體

PAM=PA2（%+V）

對(duì)下部分氣體

PBIK+PA2V=PBZK

解得

923

PB2=-PO

隔板與卡槽仍未分離，則

pA2S+Mg>pB2S

解得隔板的質(zhì)量至少為

8g

13.（2024.浙江臺(tái)州.一模）如圖是一個(gè)內(nèi)部呈不規(guī)則形狀的導(dǎo)熱花瓶，為測(cè)量花瓶?jī)?nèi)部容積，

在花瓶上插入一根兩端開口的玻璃管，接口處用蜜蠟密封。玻璃管豎直放置，其內(nèi)部橫截面積

為S,質(zhì)量為機(jī)的水銀柱將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在花瓶?jī)?nèi)，水銀柱靜止時(shí)玻璃管中的空氣

柱長(zhǎng)度為"此時(shí)外界溫度為7?，F(xiàn)把花瓶浸在溫度為（7的熱水中，水銀柱再次靜止時(shí)下方

的空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?L。若瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變化與溫度變化的關(guān)系為公。=匕7（人為已知常量）。

假設(shè)實(shí)驗(yàn)中環(huán)境溫度和大氣壓不變且水銀未流出。求：

（1）花瓶浸在熱水中直到熱平衡，氣體的平均速率（“增加”、“不變”或“減少”）；單位

面積上氣體碰撞花瓶壁的平均作用力（“增加”、“不變”或“減少”）；

⑵花瓶?jī)?nèi)部的容積V；

⑶若大氣壓強(qiáng)半，溫度從T變?yōu)闀r(shí)，氣體吸收的熱量。

【答案】⑴增加不變

（2）V=SL

⑶0=+

【知識(shí)點(diǎn)】氣體溫度的微觀意義、氣體分子速率分布圖像、氣體壓強(qiáng)的微觀意義、應(yīng)用蓋呂薩

克定律解決實(shí)際問(wèn)題、計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)能改變、吸放熱及做功

【詳解】（1）⑴⑵花瓶浸在熱水中直到熱平衡，因氣體的溫度升高，所以氣體的平均速率增

加，但花瓶連同玻璃管內(nèi)氣體做等壓變化，所以，單位面積上氣體碰撞花瓶壁的平均作用力不

變。

（2）花瓶連同玻璃管內(nèi)氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律得

V+SLV+S-2L

3T

~2

解得

V=SL

（3）花瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為

m25mg

P==-

氣體溫度升高

AT=-T

2

氣體膨脹過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功為

W=-pS-（2L-L）=-5mgL

氣體內(nèi)能的變化為

AU=k\T=k--T

2

由AU=W+。得

Q=AU-W=^kT+5mgL

14.(2024.廣東清遠(yuǎn).模擬預(yù)測(cè))如圖所示為水銀汲取原理圖。在圓柱形容器中裝有一定量的水

銀，將兩端開口、中間有一活塞的圓柱形玻璃管一端緩慢浸入水銀中。待第一次穩(wěn)定時(shí)玻璃管

中液面比容器中的液面低%=5cm,活塞與玻璃管中液面相距〃=7.5cm,玻璃管下沿未與容器

底接觸。已知活塞質(zhì)量加=0.5kg,外界大氣壓強(qiáng)A=75cmHg,圓柱形容器的橫截面積是玻璃管

的2倍，重力加速度g=10m/s2?，F(xiàn)用力F緩慢拉動(dòng)活塞，待第二次穩(wěn)定時(shí)，玻璃管與容器中

的液面等高，外界溫度保持不變，不計(jì)活塞與玻璃管間的摩擦，求:

IF

⑴第一次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，玻璃管中封閉氣體的壓強(qiáng)p；

(2)第二次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，力F的大?。?/p>

⑶兩次穩(wěn)定狀態(tài)下，活塞往上移動(dòng)的距離人

【答案】(l)80cmHg

(2)5N

(3)3cm

【知識(shí)點(diǎn)】應(yīng)用波意耳定律解決實(shí)際問(wèn)題

【詳解】(1)由題意可知，第一次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，玻璃管中封閉氣體的壓強(qiáng)B大小為

Pl=Po+Ph0

代入數(shù)據(jù)解得

Pi=80cmHg

（2）第二次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，玻璃管與容器中的液面等高，故此時(shí)玻璃管中封閉氣體的壓強(qiáng)。2大小

為