專題復(fù)習(xí)

專題五熱學(xué)光學(xué)近代物理

第13講熱學(xué)

【目標(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.能熟練應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方

程解決問題。3.會(huì)分析熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律結(jié)合的問題。

T知識(shí)體系II—

.物體4是曰由』大,曰重分八子口組成A的M《廠阿分伏子加直德徑羅數(shù)常量數(shù)級(jí)必為IO"m

-分子的熱運(yùn)動(dòng)一擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)

T分子動(dòng)理論上

一分子間作用力/引力'斥力同時(shí)存在

【分子間作用力表現(xiàn)為引力和斥力的合力

_內(nèi)能J分子動(dòng)能一溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志

肥!分子勢(shì)能

廠單晶體各向異性

晶體十多晶體

「固體卜各向同性

非晶體一

表面張力

浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)

熱

液晶

學(xué)）

廠玻意耳定律（等溫）：

-查理定律（等容）：端=養(yǎng)

1112

廠氣體實(shí)驗(yàn)定律一

-蓋一呂薩克定律（等壓）：蔓=1

TiT2

T氣體卜

-理想氣楸態(tài)方程：華-皿

11T2

匚氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

熱力學(xué)第一定律：AU二W+Q

熱力學(xué)第二定律（兩種表述）

考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體和液體

1.估算問題

(1)分子總數(shù)：A/=HJVA=^VA=77—A/AO

Mhol

特別提醒：對(duì)氣體而言，%得不等于一個(gè)氣體分子的體積，而是表示一個(gè)氣體分子占據(jù)的空間。

(2)兩種分子模型：①球體模型：妗次3=凱"3a為球體直徑)；②立方體模型：y=a\

2.分子熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平均速率越大,

但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大。

3.分子間作用力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系

甲

4.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

平均每個(gè)氣體

決定分子的撞擊力

單位時(shí)間、單

位面積上的撞

擊次數(shù)

5.晶體與非晶體

\分類

晶體

非晶體

單晶體多晶體

比較\

外形規(guī)則不規(guī)則

物理性質(zhì)各向異性各向同性

熔點(diǎn)確定不確定

有規(guī)則，但多晶體中每個(gè)小

原子排列無(wú)規(guī)則

的單晶體間的排列無(wú)規(guī)則

聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

6.液體

(1)表面張力：使液體表面積收縮到最小。

(2)液晶：既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的光學(xué)各向異性。

例1（2024河北省部分高中一模）關(guān)于下列三幅圖的說(shuō)法正確的是（

各速率區(qū)間的分子數(shù)

摩修占總分子數(shù)的百分比

71

O分子的速率薄板上的蜂蠟熔

氣體分子速率分布化成圓形區(qū)域

甲乙丙

A.圖甲中微粒越小，單位時(shí)間內(nèi)受到液體分子撞擊次數(shù)越少，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯

B.圖乙中峰值大的曲線對(duì)應(yīng)的氣體溫度較高

C.圖丙中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說(shuō)明蜂蠟是晶體

D.圖丙中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明薄板上的材料各向同性，一定是非晶體

答案A

解析題圖甲中微粒越小，單位時(shí)間內(nèi)受到液體分子撞擊次數(shù)越少，則微粒越趨于不平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越明

顯，故A正確；題圖乙中峰值大的曲線，中等分子占據(jù)的比例較小，則對(duì)應(yīng)的氣體溫度較低，故B錯(cuò)誤；

題圖丙中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明薄板上的材料導(dǎo)熱性上具有各向同性，則說(shuō)明薄板上的材料可能是多晶體，也有

可能是非晶體，故C、D錯(cuò)誤。

例2（多選）（2024?河南周口市五校聯(lián)考）下列說(shuō)法中正確的是（）

A.水乃“生命之源”，已知水的摩爾質(zhì)量為18g/mol,密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為

6.02xl023mol4,則1毫升水中所含水分子的個(gè)數(shù)約為3.3x1022個(gè)

B.水邕可以停在水面，是因?yàn)槭艿剿母×ψ饔?/p>

C.我們常常能看到，油滴會(huì)漂浮于水面之上，這說(shuō)明油不浸潤(rùn)水

D.由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知，氣體壓強(qiáng)取決于平均每個(gè)分子與容器壁碰撞時(shí)沖擊力大小和單位

面積上的碰撞頻率，所以氣體溫度升高時(shí)壓強(qiáng)未必增大

答案AD

解析1毫升水中所含水分子的個(gè)數(shù)約為N號(hào)?名與導(dǎo)3<6.02xl023個(gè)近3x1022個(gè)，故A正確；水晶可

以停在水面是因?yàn)樗谋砻鎻埩Φ木壒?，故B錯(cuò)誤；我們常常能看到，油滴會(huì)漂浮于水面之上，這說(shuō)明油

比水的密度小，故C錯(cuò)誤；由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知，氣體壓強(qiáng)取決于平均每個(gè)分子與容器壁碰撞時(shí)沖

擊力大小和單位面積上的碰撞頻率，所以氣體溫度升高時(shí)壓強(qiáng)未必增大，故D正確。

例3（多選）（2024?甘肅張掖市模擬）如圖甲、乙所示，分別表示兩分子間的作用力、分子勢(shì)能與兩

分子間距離的關(guān)系。分子a固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，分子b從尸小處以某一速度向分子a運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)

過程中僅考慮分子間作用力），假定兩個(gè)分子的距離為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢(shì)能為0,貝U（）

A.圖甲中分子間距從F2到「3,分子間的引力增大，斥力減小

B.分子b運(yùn)動(dòng)至F3和F1位置時(shí)動(dòng)能可能相等

C.圖乙中乃一定大于圖甲中「2

D.若圖甲中陰影面積S=S2,則兩分子間最小距離小于F1

答案BD

解析題圖甲中分子間距從於到3分子間的引力、斥力均減小，分子間作用力增大，故A錯(cuò)誤；分子b

從片到廠2和從F2到n兩過程，若圖像與橫軸所圍面積相等，則分子間作用力做功為0,動(dòng)能變化量為0,

分子b在r3和"兩位置時(shí)動(dòng)能可能相等，故B正確；題圖甲中廠2處分子間作用力為0,分子b在此處分子

勢(shì)能最小，應(yīng)對(duì)應(yīng)題圖乙中“處，即題圖乙中作一定小于題圖甲中2故C錯(cuò)誤；若題圖甲中阻影面積

則分子b從以到n過程分子間作用力做功為0,分子b在小處速度不為0,則分子b在n處速度不

為0,將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，靠近分子a,故D正確。

考點(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程

1.壓強(qiáng)的計(jì)算

(1)被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，壓強(qiáng)單位

為Pa。

(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p=po+ph或p=po-ph計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHgo

2.合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程

(1)若氣體質(zhì)量一定，P、入7中有一個(gè)量不發(fā)生變化，則選用對(duì)應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解。

(2)若氣體質(zhì)量一定，p、入T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程求解。

3.關(guān)聯(lián)氣體問題

解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時(shí)，根據(jù)活塞或液柱的受力特點(diǎn)和狀態(tài)特點(diǎn)列出兩部分氣體的

壓強(qiáng)關(guān)系，找出體積關(guān)系，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。

例4(2023?遼寧卷-5)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的裝置，可在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存

能量、用電高峰時(shí)釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€(gè)工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的圖像如

圖所示。該過程對(duì)應(yīng)的°--圖像可能是()

答案B

解析根據(jù)可得從。到3氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，則體積變大；從6到c,氣體壓強(qiáng)減

小，溫度降低，因c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于6點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，c狀態(tài)的體積大于6狀態(tài)的體積，

故選B。

例5(2024?全國(guó)甲卷?33(2))如圖，一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體，一不計(jì)厚度的輕質(zhì)

活塞可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，移動(dòng)范圍被限制在卡銷a、b之間，6與汽缸底部的距離反=10瓦，活

塞的面積為1.0x10-2n?。初始時(shí)，活塞在卡銷。處，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、溫度與活塞外大氣的壓

強(qiáng)、溫度相同，分別為1.0x105Pa和300K。在活塞上施加豎直向下的外力，逐漸增大外力使活塞

緩慢到達(dá)卡銷6處(過程中氣體溫度視為不變)，外力增加到200N并保持不變。

a力////////5

匚

(1)求外力增加到200N時(shí)，卡銷6對(duì)活塞支持力的大?。?/p>

(2)再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，求當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時(shí)氣體的溫度。

答案(1)100N(2)327K

解析⑴活塞從位置。到6過程中，初態(tài)pi=7%=L0xl()5Pa、yl=s-liab

末態(tài)必=?、%=STQab

根據(jù)玻意耳定律有pi%=p2-2

解得P2=l.1x105Pa

此時(shí)對(duì)活塞根據(jù)平衡條件得尸叨OS=P2S+尸N

解得卡銷b對(duì)活塞支持力的大小FN=100N

⑵將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時(shí)，

初態(tài)P2=L1X105pa,7^=300K

末態(tài)，對(duì)活塞根據(jù)平衡條件得必

解得曲=1.2x105pa

設(shè)此時(shí)溫度為根據(jù)查理定律有冷票

1213

解得73a327Ko

例6(2024?安徽卷?13)某人駕駛汽車，從北京到哈爾濱，在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車的某個(gè)輪胎內(nèi)氣體的

壓強(qiáng)有所下降(假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變，且沒有漏氣，可視為理想氣體)。于是在哈爾濱給該輪

胎充入壓強(qiáng)與大氣壓相同的空氣，使其內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)恢復(fù)到出發(fā)時(shí)的壓強(qiáng)(假設(shè)充氣過程中，輪

胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境相同，且保持不變)。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積K)=30L,從北京出發(fā)時(shí)，

該輪胎氣體的溫度力=-3℃,壓強(qiáng)0=2.7x105Pa。哈爾濱的環(huán)境溫度打=-23℃,大氣壓強(qiáng)夕o取

1.0x105Pa。求：

(1)在哈爾濱時(shí)，充氣前該輪胎氣體壓強(qiáng)的大?。?/p>

(2)充進(jìn)該輪胎的空氣體積。

答案(1)2.5x105Pa(2)6L

解析(1)由查理定律可得產(chǎn)

1112

其中“=2.7x105pa,乃=(273-3)K=270K,7^=(273-23)K=250K

代入數(shù)據(jù)解得，在哈爾濱時(shí)，充氣前該輪胎氣體壓強(qiáng)的大小為必=2.5義1。5pa

⑵由玻意耳定律piVo+poV=piVo

代入數(shù)據(jù)解得，充進(jìn)該輪胎的空氣體積為々6L。

■提煉?總結(jié)

利用克拉伯龍方程解決氣體變質(zhì)量的問題

克拉伯龍方程pJM次7,其中〃表示氣體物質(zhì)的量，R為理想氣體常數(shù)，此方程描述了理想氣體的壓強(qiáng)是由氣體

的體積、溫度和物質(zhì)的量決定的，故可以只對(duì)氣體的一個(gè)狀態(tài)列式分析問題，處理氣體變質(zhì)量的問題尤其方便。

考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用

1.理想氣體相關(guān)三量AU、K。的分析思路

(1)內(nèi)能變化量AU

①由氣體溫度變化分析AU：溫度升高，內(nèi)能增加，AU>Q；溫度降低，內(nèi)能減少，At/<Oo

②由公式分析內(nèi)能變化。

（2）做功情況W

由體積變化分析氣體做功情況：體積膨脹，氣體對(duì)外界做功，眸0;體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功，W>0.

（3）氣體吸、放熱。

一般由公式少分析氣體的吸、放熱情況：。:>0,吸熱；。<0,放熱。

2.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解

熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響。

例7（2024?山東卷—6）一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，。一6過程是等壓過程，b-c

過程中氣體與外界無(wú)熱量交換，過程是等溫過程。下列說(shuō)法正確的是（）

A.a—6過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功

B.b—c過程，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增加

C.a—b—c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功

D.a—b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c-a過程放出的熱量

答案C

解析。一6過程壓強(qiáng)不變，體積增大，氣體對(duì)外做功％芯0,由蓋一呂薩克定律可知T戶北，即內(nèi)能增大，

△UQ0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+彳可知。>0,氣體從外界吸收的熱量一部分用于對(duì)外做功，另一部分

用于增加內(nèi)能，A錯(cuò)誤；

方->c過程中氣體與外界無(wú)熱量交換，即。6c=0

又由氣體體積增大可知用;"0,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+少可知AU<0,即氣體內(nèi)能減少，B錯(cuò)誤；

c―a過程為等溫過程，可知Af7flC=0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知-c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功，C正確；

根據(jù)熱力學(xué)第一定律結(jié)合上述分析可知：a一8一。一。一整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)過程AU=0,整個(gè)過程氣體對(duì)外做

功，W<0,由熱力學(xué)第一定律可得

故a-b過程氣體從外界吸收的熱量不等于c—a過程放出的熱量，D錯(cuò)誤。

例8（2024?浙江1月選考-17）如圖所示，一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為

匕=750cn?的左右兩部分。面積為5=100cm2的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側(cè)為真空，右側(cè)

中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度為=300K、壓強(qiáng)01=2.04x105Pa的狀態(tài)1。抽取隔板A,右側(cè)中的

氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中，最終達(dá)到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力尸，仍使其保持靜

止，當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)（無(wú)摩擦），使氣體達(dá)到溫度A=350K的狀態(tài)3,氣體

內(nèi)能增加AU=63.8J。已知大氣壓強(qiáng)00=1.01x1（）5Pa,隔板厚度不計(jì)。

:］c

⑴氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是（選填“可逆”或“不可逆”）過程，分子平均動(dòng)能

（選填“增大”“減小”或“不變”）；

（2）求水平恒力F的大?。?/p>

（3）求電阻絲C放出的熱量Qo

答案（1）不可逆不變（2）10N⑶89.3J

解析（1）根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，由于隔板A的左側(cè)為真空，可

知?dú)怏w從狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體不做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，所以氣體的內(nèi)能不變，氣體的溫度不變，分

子平均動(dòng)能不變。

（2）氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化，則有piVx=pr2Vx

解得狀態(tài)2氣體的壓強(qiáng)為0華1.02義105Pa

解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力%仍使其保持靜止，以活塞B為研究對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得

pzS=poS+F

,554

解得F=（P2-po）S=（l-O2xlO-l.OlxlO）xlOOxlO-N=10No

⑶當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)（無(wú)摩擦），使氣體達(dá)到溫度73=350K的狀態(tài)3,可知?dú)怏w做等壓

變化，則有

2%,3

可得狀態(tài)3氣體的體積為

J^=^-2KI-X2X750cm3=l750cm3

Ti300

該過程氣體對(duì)外做功為

W=P2^V=P2（F3-2T1）=1.02x1o5x（1750-2x750）x10-6=25.5j

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得AU=少+?！?/p>

解得氣體吸收的熱量為Q'=AU+W=63.8J+25.5J=89.3J

可知電阻絲C放出的熱量為。=2=89.3J。

專題強(qiáng)化練

［1選擇題］［分值：50分］

1?6題每題4分，7?9題每題6分，10題8分，共50分

［保分基礎(chǔ)練］

1.（2023?北京卷?1）夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)變低。與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體（）

A.分子的平均動(dòng)能更小

B.單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)更少

C.所有分子的運(yùn)動(dòng)速率都更小

D.分子對(duì)輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大

答案A

解析夜間氣溫低，分子的平均動(dòng)能更小，但不是所有分子的運(yùn)動(dòng)速率都更小，故A正確，C錯(cuò)誤；由于

汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)變低，輪胎會(huì)略微被壓癟，則單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)更多，分子對(duì)輪胎內(nèi)壁單位面

積的平均作用力更小，B、D錯(cuò)誤。

2.（2024?遼寧沈陽(yáng)市質(zhì)監(jiān)）“深海一號(hào)”鉆井平臺(tái)搭載“蛟龍”號(hào)潛艇赴西北太平洋深淵區(qū)開展7000米級(jí)

作業(yè)。若開始下潛時(shí)，“蛟龍”號(hào)潛艇內(nèi)氣體溫度為27℃、壓強(qiáng)為1.0x105pa,當(dāng)下潛到某一深度時(shí)，艇

內(nèi)溫度降到17潛艇內(nèi)氣體視為理想氣體，體積和質(zhì)量不變，下列關(guān)于艇內(nèi)氣體的說(shuō)法，正確的是

（）

A.17C時(shí)，壓強(qiáng)約為0.63x105Pa

B.17C時(shí),壓強(qiáng)約為0.97x105pa

C.下潛過程中，內(nèi)能增加

D.下潛過程中，吸收熱量

答案B

解析依題意，潛艇內(nèi)氣體體積保持不變，由查理定律可得土祟，其中八=（273+27）K=300K,4=（273+17）

1112

K=290K,解得必Y）.97xl05pa,故A錯(cuò)誤，B正確；由熱力學(xué)第一定律，可得依題意，下潛過

程中，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，即AU<0,又因?yàn)闅怏w體積不變，即沙=0,解得。<0,即下潛過程中，

放出熱量，故C、D錯(cuò)誤。

3.（2024?江蘇省海安高級(jí)中學(xué)二模）如圖所示，取一個(gè)透明塑料瓶，向瓶?jī)?nèi)注入少量的水。將橡膠塞打孔，

安裝上氣門嘴，再用橡膠塞把瓶口塞緊，并向瓶?jī)?nèi)打氣。觀察發(fā)現(xiàn)橡膠塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧，下列說(shuō)

法正確的是（）

A.打氣過程中，瓶?jī)?nèi)氣體的分子動(dòng)能保持不變

B.打氣過程中，瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比

C.橡膠塞跳出后，瓶?jī)?nèi)氣體迅速膨脹，溫度降低

D.橡膠塞跳出后，瓶?jī)?nèi)水迅速蒸發(fā)，出現(xiàn)白霧

答案C

解析打氣過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，瓶?jī)?nèi)氣體的分子動(dòng)能變大，故A錯(cuò)誤；打氣過程中,

若瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量不變，則根據(jù)查理定律，瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，但打氣過程中，瓶?jī)?nèi)氣

體的質(zhì)量增加，則瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度不再成正比關(guān)系，故B錯(cuò)誤；橡膠塞跳出后，瓶?jī)?nèi)氣體迅

速膨脹，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣遇冷液化成小水珠，出現(xiàn)白霧，故C正確，D

錯(cuò)誤。

4.侈選X2024?海南卷?11）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)岫、be、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，已知仍

垂直于T軸，be延長(zhǎng)線過。點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.6c過程外界對(duì)氣體做功

B.ca過程氣體壓強(qiáng)不變

C.M過程氣體放出熱量

D.ca過程氣體內(nèi)能減小

答案AC

解析由理想氣體狀態(tài)方程可得號(hào)T,由％7圖像可知，圖像的斜率越大，壓強(qiáng)越小，故Pa<Pb=Pc,

6c過程為等壓變化，體積減小，外界對(duì)氣體做功，故A正確；由A選項(xiàng)可知，ca過程壓強(qiáng)減小，故B錯(cuò)

誤；仍過程為等溫變化，內(nèi)能不變，故AU=O,根據(jù)玻意耳定律可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體

做功，故修>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+%解得0<0,故岫過程氣體放出熱量，故C正確；ca過程，

溫度升高，內(nèi)能增大，故D錯(cuò)誤。

5.（多選乂2024?新課標(biāo)卷?21）如圖，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個(gè)過程組成：1-2為絕熱過程（過程中氣

體不與外界交換熱量），2一3為等壓過程，3-4為絕熱過程，4-1為等容過程。上述四個(gè)過程是四沖程柴

油機(jī)工作循環(huán)的主要過程。下列說(shuō)法正確的是（）

A.1—2過程中,氣體內(nèi)能增加

B.2—3過程中，氣體向外放熱

C.3-4過程中，氣體內(nèi)能不變

D.4一1過程中，氣體向外放熱

答案AD

解析1-2為絕熱過程，此過程中氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+葉可知

氣體內(nèi)能增加，故A正確；2-3為等壓過程，由［C知?dú)怏w體積增大時(shí)溫度增加，內(nèi)能增大，氣體體積增

大時(shí)，氣體對(duì)外界做功眸0,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+少知?dú)怏w吸收熱量，故B錯(cuò)誤；3-4為絕熱過程,

此過程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功眸0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能減小，故C錯(cuò)誤；4-1

為等容過程，根據(jù)臺(tái)。知壓強(qiáng)減小時(shí)溫度減小，內(nèi)能減?。挥捎隗w積不變W=0,由熱力學(xué)第一定律

^=W+Q,可知?dú)怏w向外放熱，故D正確。

6.（多選X2023?山東卷9）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K,壓強(qiáng)為lxi05pa。經(jīng)等容過程，該氣體

吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。

下列說(shuō)法正確的是（）

A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6L

B.等壓過程中，氣體對(duì)外做功400J

c.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的;

4

D.兩個(gè)過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為400J

答案AD

解析設(shè)理想氣體初始狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為6=次，力=%,方=300K,等容過程為狀態(tài)二

P*?,匕=%=瓜72=400K,等壓過程為狀態(tài)三小=如匕=?,A=400K,由理想氣體狀態(tài)方程可得，

等等詈，解得必令0,匕三%,等壓過程中，氣體體積增加了原體積的士C錯(cuò)誤；等容過程中氣體

做功為零，由熱力學(xué)第一定律AUW+Q=400J,兩個(gè)過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加

量都為400J,D正確；等壓過程內(nèi)能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對(duì)外做

功為200J,即做功的大小為吃%尸200J,解得%=6L,A正確，B錯(cuò)誤。

［爭(zhēng)分提能練］

7.（2024?海南卷—7）用鋁制易拉罐制作溫度計(jì)，一透明薄吸管里有一段油柱（長(zhǎng)度不計(jì)）粗細(xì)均勻，吸管與罐密

封性良好，罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，已知罐體積為330cm3,薄吸管底面積為0.5cn?,罐外吸管總長(zhǎng)度

為20cm,當(dāng)溫度為27c時(shí)，油柱離罐口10cm,不考慮大氣壓強(qiáng)變化，下列說(shuō)法正確的是（）

A.若在吸管上標(biāo)注等差溫度值，則刻度左密右疏

B.該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃

C.該裝置所測(cè)溫度不低于23.5℃

D.其他條件不變，緩慢把吸管拉出來(lái)一點(diǎn)，則油柱離罐口距離增大

答案B

解析由蓋一呂薩克定律得？專

其中Fi=Fb+S/i=335cm3,

為=（273+27）K=300K,

V2=Fo+5x=330+0.5x（cm3）

代入解得7=茶冷K）

根據(jù)片什273K

可知審一（℃）

故若在吸管上標(biāo)注等差溫度值，則刻度均勻，故A錯(cuò)誤；

當(dāng)x=2Qcm時(shí)，該裝置所測(cè)的溫度最高，代入解得/max~31.5℃,故該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃,當(dāng)x=0

時(shí)，該裝置所測(cè)的溫度最低，代入解得總戶22.5C,故該裝置所測(cè)溫度不低于22.5℃,故B正確，C錯(cuò)誤;

其他條件不變，緩慢把吸管拉出來(lái)一點(diǎn)，由蓋一呂薩克定律可知，油柱離罐口距離不變，故D錯(cuò)誤。

8.（2024?安徽池州市二模）如圖甲所示為壓氣式消毒噴壺，若該壺容積為2L,內(nèi)裝1.4L消毒液。閉合閥門

K,緩慢向下壓A,每次可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充入0.05L的1.0atm的空氣，經(jīng)"次下壓后，壺內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?/p>

2.0atm時(shí)按下B,閥門K打開，消毒液從噴嘴處噴出，噴液全過程氣體狀態(tài)變化p-廠圖像如圖乙所示（已

知儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過程中溫度保持不變，1.0atm=1.0xl05pa）。下列說(shuō)法正確的

是（）

A.充氣過程向下壓A的次數(shù)〃=10次

B.氣體從狀態(tài)/變化到狀態(tài)3的過程中，氣體吸收的熱量大于氣體做的功

C.乙圖中直角△O4C和直角△OAD的面積相等

D.從狀態(tài)/變化到狀態(tài)3,氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積上的碰撞次數(shù)不變

答案C

解析壺中原來(lái)空氣的體積匕=0.6L,壓強(qiáng)0=1atm,由玻意耳定律?5詼+匕尸.匕，解得〃=12,故A錯(cuò)

誤；氣體從/到8,體積增大，對(duì)外做功，由于溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=Q+",可得，氣體吸收的熱量等于氣體做的功，故B錯(cuò)誤；三角形面積為S=$匕由題意可知，圖線

為等溫曲線，由理想氣體狀態(tài)方程+C,可知°%CT,由于C是常數(shù)，溫度T保持不變，貝?。荨銖S相等，則

圖中直角△O4C和直角△O3D的面積相等，故C正確；4到5的過程中，溫度不變，分子平均運(yùn)動(dòng)速率

不變，但是體積變大，分子數(shù)密度減小，壓強(qiáng)減小，所以氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積上的碰撞次

數(shù)減少，故D錯(cuò)誤。

9.（多選）（2023?新課標(biāo)卷-21）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱

活塞將汽缸分為/、g、〃三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，三部分中氣體的溫度、

體積、壓強(qiáng)均相等?，F(xiàn)通過電阻絲對(duì)/中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后（）

」了「g九

/////////////////////////////////

A.h中的氣體內(nèi)能增加

B/與g中的氣體溫度相等

C/與〃中的氣體溫度相等

D/與h中的氣體壓強(qiáng)相等

答案AD

解析對(duì)/中的氣體加熱，貝！1/中氣體溫度升高，體積增加，此時(shí)/擠壓g、h,而g、〃中均為絕熱部分，

故g、右體積均減小，壓強(qiáng)增大，彈簧彈力增加。當(dāng)了右側(cè)活塞向右移動(dòng)時(shí)，對(duì)g、力均做正功，由熱力學(xué)

第一定律可知，內(nèi)能增加，g、力中的氣體溫度升高，故A正確；當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，滿足以片為5+廠="S,貝（!

此時(shí)/與〃中的氣體壓強(qiáng)相等，故D正確；由于，體積變小，溫度升高，且pfS=pgS+F=phS,故以〈右〈勿，

由理想氣體狀態(tài)方程可知心警學(xué)，所以〃<辦故C錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程可知智竽竿，

TfToThTgToTf

由于n%，vg<Vf.故Tg<4,故B錯(cuò)誤。

10.（多選）（2024?山西太原市一模）高壓鍋是一種常見的鍋具，是通過增大氣壓來(lái)提升液體沸點(diǎn)，達(dá)到快速烹

煮食物的目的。如圖為某燃?xì)鈮毫﹀伡捌浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，廚師將食材放進(jìn)鍋內(nèi)后蓋上密封鍋蓋，并將壓力閥套

在出氣孔上開始加熱烹煮。當(dāng)加熱至鍋內(nèi)壓強(qiáng)為1.27atm時(shí)，壓力閥剛要被頂起而發(fā)出嘶響聲；繼續(xù)加熱,

當(dāng)鍋內(nèi)溫度為117c時(shí)達(dá)到沸點(diǎn)，停止加熱。已知加熱前鍋內(nèi)溫度為27℃,壓強(qiáng)為1atm,壓力閥套在出

氣孔上的橫截面積為8mm2,g取lOm/s?。大氣壓強(qiáng)。為1atm=l（）5Pa,忽略加熱過程水蒸氣和食材（包括

水）導(dǎo)致的氣體體積變化，氣體可視為理想氣體。貝1）（）

出氣孔

A.壓力閥的質(zhì)量約為0.1kg

B.壓力閥剛要被頂起時(shí)鍋內(nèi)溫度為108℃

C.停止加熱時(shí)放出氣體的質(zhì)量為加熱前鍋內(nèi)氣體質(zhì)量的言

D.停止加熱時(shí)鍋內(nèi)氣體的質(zhì)量為加熱前鍋內(nèi)氣體質(zhì)量的粉

答案BD

解析設(shè)加熱前鍋內(nèi)溫度為Ti=27℃=300K,壓強(qiáng)為pi=latm,當(dāng)加熱至鍋內(nèi)壓強(qiáng)為必=1.27atm,時(shí)，壓

力閥剛要被頂起而發(fā)出嘶響聲，在這個(gè)過程中，氣體體積不變，質(zhì)量不變，由查理定律得產(chǎn)，得4=381

K=108℃,故B正確；壓力閥剛要被頂起時(shí)，設(shè)壓力閥的質(zhì)量為如由受力平衡得必S=pS+mg,代入數(shù)據(jù)

得加乜）.02kg,故A錯(cuò)誤；設(shè)鍋內(nèi)溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)溫度為7>117℃=390K,從壓力閥剛要被頂起到達(dá)到沸

點(diǎn)的過程，鍋內(nèi)壓強(qiáng)不變，由蓋一呂薩克定律弁，得匕嗡匕停止加熱時(shí)放出氣體的質(zhì)量與加熱前鍋

1213ool

內(nèi)氣體質(zhì)量的比為：停止加熱時(shí)鍋內(nèi)氣體的質(zhì)量與加熱前鍋內(nèi)氣體質(zhì)量的比為胃焉，故

m.2匕390m2%390

D正確，C錯(cuò)誤。

［2計(jì)算題］［分值：60分］

［保分基礎(chǔ)練］

1.（10分X2024?湖北卷?13）如圖所示，在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為小的活塞密封一部分

理想氣體，活塞橫截面積為S,能無(wú)摩擦地滑動(dòng)。初始時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度為To,氣柱的高度為鼠當(dāng)容

器內(nèi)氣體從外界吸收一定熱量后，活塞緩慢上升和再次平衡。已知容器內(nèi)氣體內(nèi)能變化量與溫度變化

量AT的關(guān)系式為C為已知常數(shù)，大氣壓強(qiáng)恒為po,重力加速度大小為g,所有溫度為熱力學(xué)溫

度。求：

（1）（4分）再次平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度；

（2）（6分）此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量。

答案（1孰（2曲加g）*To

解析（1）氣體進(jìn)行等壓變化，則由蓋一呂薩克定律得然1,即魯坐

解得八胃。

⑵此過程中氣體內(nèi)能增加量AgCATWcTo

氣體對(duì)外做功，W=-pSAh=[h（poS+mg）

此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量

11

Q=^U-W=fh（p0S+mg）+^CT0

2.（10分）（2024?甘肅卷—13）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板

與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S、長(zhǎng)為2/。開始時(shí)系統(tǒng)處

于平衡態(tài)，A、B體積均為S/,壓強(qiáng)均為po,彈簧為原長(zhǎng)?，F(xiàn)將B部分氣體抽出一半，系統(tǒng)穩(wěn)定后B的體

積變?yōu)樵瓉?lái)的;。整個(gè)過程系統(tǒng)溫度保持不變，氣體視為理想氣體。求：

4

AB

SWVWWAAAMAAM

11

⑴（7分）抽氣之后A、B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pA、PBO

（2）（3分）彈簧的勁度系數(shù)鼠

答案（嗑。）（2圈

解析（1）對(duì)A內(nèi)氣體分析：

抽氣前：體積V=Sl壓強(qiáng)po

Qr

抽氣后：-A=2

根據(jù)玻意耳定律得poV=PAVK

解得

對(duì)B內(nèi)氣體分析，

若體積不變的情況下抽去一半的氣體，則壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的一半即]。,

則根據(jù)玻意耳定律得10V=PB^V

解得PB=pO

（2）由題意可知，彈簧的壓縮量為:，對(duì)隔板受力分析有PAS=PBS+F

根據(jù)胡克定律得尸=其

聯(lián)立得仁誓。

［爭(zhēng)分提能練］

3.（10分）（2024?山東卷?16）圖甲為戰(zhàn)國(guó)時(shí)期青銅汲酒器，根據(jù)其原理制作了由中空?qǐng)A柱形長(zhǎng)柄和儲(chǔ)液罐組成

的汲液器，如圖乙所示。長(zhǎng)柄頂部封閉，橫截面積Si=1.0cn?,長(zhǎng)度H=1OO.Ocm,側(cè)壁有一小孔A。儲(chǔ)液

罐的橫截面積S2=90.0cm2,高度6=20.0cm,罐底有一小孔B。汲液時(shí)，將汲液器豎直浸入液體，液體從

孔B進(jìn)入，空氣由孔A排出；當(dāng)內(nèi)外液面相平時(shí)，長(zhǎng)柄浸入液面部分的長(zhǎng)度為x；堵住孔A,緩慢地將汲

液器豎直提出液面，儲(chǔ)液罐內(nèi)剛好儲(chǔ)滿液體。已知液體密度p=L0xl（）3kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2,

大氣壓po=LOxi（）5pa。整個(gè)過程溫度保持不變，空氣可視為理想氣體，忽略器壁厚度。

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