高考物理专题复习1.1 热学问题

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专题1.1热学问题

目录

【专题知识网络构建】...........................................................................1

【专题高考定位】...............................................................................1

【突破高考题型】...............................................................................2

题型一分子动理论固体和液体............................................................2

题型二气体实验定律理想气体状态方程....................................................5

题型三热力学定律与气体实验定律的综合...................................................10

【专题突破练】................................................................................13

【专题知识网络构建】

分子直径数量级为10T0m,阿伏加德

罗常数-

|扩散现象、布朗运动卜

［分子力卜

I■［玻意耳定律（等温）孙V产广齐一般应用：活塞汽

分子运动速率分布规律、气体压强的缸模型、液柱模型

微观解释-杳理定律（等容）崇华

气1I12

温度是分子热运动丽体

、平均动能的标志.实盖一吕萨克定律（等压）苧=>

射/I/2.

【分子势能V定

律理想气体状态方程:空=毕

-‘I*2

无天然规则形」非晶体

1hH气体实验定律的微观解释I

状，各向同性一

［有确定熔点口4%幽

(

冏｛热力学第一定律AU=Q］诃

有天然规则外体｛执力学定律卜

单晶体P和热力学第二定律（两种表述）］

形，各向异性液-------------U

体

［液晶）一

［表面张力卜

I液体上

［毛细现象H浸润与不浸润卜

【专题高考定位】

1.考查重点：分子动理论；固体和液体的性质；应用气体实验定律和理想气体状态方程解决“玻璃管类”和“活

塞类”的气体性质分析；气体状态变化的图像问题；受力分析、平衡条件与气体实验定律的综合应用；热力

学第一定律和气体实验定律的结合。

2.考题形式：选择题、计算题。

【突破高考题型】

题型一分子动理论固体和液体

【核心主干知识回扣】

1.估算问题

ITlV

（1）分子总数：N="NA=^NA=P^NA。

特别提醒：对气体而言，％=济V等于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：1/=*/?3=标/（4为球体直径）；②立方体模型：丫=〃。

2.分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大,

但某个分子的瞬时速率不一定大。

3.晶体与非晶体

类晶体

非晶体

单晶体多晶体

外形规则不规则

物理性质各向异性各向同性

熔点确定不确定

原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则

联系晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化

4.液体表面张力的理解

表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作

形成原因

用力表现为引力

表面层分子间作用力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷

表面特性

紧的弹性薄膜

表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线

表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面枳趋于最小，而在体

表面张力的效果

积相同的条件下，球形的表面积最小

【典型例题分析】

【例1】（多选）（2022•北京高三二模）关于分子动理论，下列说法中正确的是（）

A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为l（）r°m

B.图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度一时间图线

C.图丙为分子力F与分子间距厂的关系图，分子间距从m开始增大时，分子势能变小

D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的分子平均动能较大

【答案】AD

【解析】图甲“用油膜法估测油酸分子的大小''实验中，测得油酸分子大小的数量级为A正确；

图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动每隔•定时间所到的位置，然后连起

来，可发现该微粒做的是无规则运动，B错误；图丙为分子力尸与分子间距，•的关系图，分子间距从“开

始增大时，分子力做负功，分子势能变大，C错误；图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②中分

子速率较大的占比较大，故对应的分子平均动能较大，D正确•

【例2】（2022•江苏省高考模拟）据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指

悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在［OF〜103

tim之间。已知布朗运动微粒大小通常在10-6m数量级。下列说法正确的是（）

A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动

B.在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，布朗运动越剧烈

C.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹

D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因

为气体浮力作用

【答案】B

【解析】固态或液态颗粒在气体介质中的无规则运动是布朗运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，

而不是悬浮颗粒受到气体浮力导致的，反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作

用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故B正确，A、D错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分

子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误。

【提炼总结】扩散现象、布朗运动与热运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子微小固体颗粒分子

分子的运动，发生在固

比分子大得多的微粒的分子的运动，不能通过光

区别体、液体、气体任何两种

运动学显微镜直接观察到

物质之间

共同点①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动

【例3】（2022•江苏扬州期末）2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示,

气泡静止在水中，此时（）

A.气泡受到浮力

B.气泡内分子热运动停止

C.气泡内气体在界面处对水产生压力

D.水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力

【答案】C

【解析】由于在完全失重状态下，气泡不会受到浮力，A错误；气泡内分子一直在做无规则的热运动，B

错误；即便在失重状态下，气泡内气体在界面处也会产生压强，所以气泡内气体在界面处对水产生压力，C

正确；水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，D错误。

【例4】（2022•福建莆田市4月模拟）关于热学知识的理解，下列说法中正确的是（）

A.单晶体的某些物理性质呈现各向异性

B.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为

斥力

C.雨水没有透过雨伞是因为水和伞的不浸润现象

D.在熔化过程中，非晶体要吸收热量，但温度可以保持不变

【答案】A

【解析】单晶体的某些物理性质呈现各向异性，选项A正确；液体表面张力产生的原因是液体表面层分

子间距离比较大，分子力表现为引力，选项B错误；雨水没有透过雨伞是因为液体表面张力，故C错误；

在熔化过程中，非晶体要吸收热量，温度升高，故D错误。

【例5】（多选）下列理解正确的是（）

A.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

B.单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点

C.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布

D.固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的

【答案】AC

【解析】液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利

用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故A项正确；单晶体和多晶体都具有固定的熔点，故B项错误；

有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布，例如石

墨和金刚石，故C项正确；固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化

的；例如天然石英是晶体，熔融过的石英是非晶体；把晶体硫加热熔化（温度超过300C）再倒入冷水中，会

变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故D项错误。

题型二气体实验定律理想气体状态方程

【核心主干知识回扣】

1.气体实验定律及状态方程

等温变化）一2丫=。或〃1匕=〃2V2

等容变化1一W=c或』上

TJT,T2

1VVV

等压变化）_Y=c或匕=的

TT2

理想气体2丫一c或Pl%_P2V2

状态方程T-XT,T2

2.气体状态变化的图像问题

类别特点举例

P

pY=CT（其中C为恒量），即pY之积越大的等温线

p-V

温度越高，线离原点越远士,

0V

T2>TI

P

1p=CT^,斜率上=CT,即斜率越大，温度越高

C1

V

T2>TI

P

口；

p=§T,斜率氏=§,即斜率越大，体积越小

P-Tp.1

OT

V2<Vi

V

V=jT,斜率％即斜率越大，压强越小

V-T，，'叮

0

P2Vpi

3.压强的计算

(1)被活塞、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/?=00+0/,或2=/70-。〃计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。

4.规律的选取

(1)若气体质量一定，P、乂7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、7均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。

【例1】(2021•湖南卷，16)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸

开口向上并固定在桌面上，用质量g=600g、截面积S=20cn?的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与

汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同

细绳竖直悬挂一个质量如=1200g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时，

测得环境温度Ti=300K。设外界大气压强po=l.Oxl()5pa,重力加速度g=10m/s?。

轻杆

电子天平

(1)当电子天平示数为400.0g时，环境温度八为多少？

(2)该装置可测量的最高环境温度储皿为多少？

【答案】(1)297K(2)309K

【解析】(1)整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0g时，细绳

对铁块的拉力大小F产S—FNI，右端细绳对轻杆的拉力大小也为Fi，对轻杆根据平衡条件可得左端细绳

对轻杆的拉力大小为Q,左端细绳对活塞向上的拉力大小为对活塞根据平衡条件有Q+0S=p()S+〃ng,

解得pi=po

当电子天平的示数为400.0g时，右端细绳对铁块的拉力大小F2=m2g-Fm

同理，对活塞有尸2+p2S=poS+"?|g

解得P2=0.99x1。5pa

由查理定律得发=%，解得乃=297K。

(2)气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有〃3S=po5+mg

解得P3=103x1()5pa

由查理定律得增=/

/I/max

解得该装置可测量的最高环境温度Tm”=309Ko

【总结提炼】气体实验定律的应用思路

根据题意，选出所研究的某一部分

(一定质量的气体)

餐士分别找出这部分气体状态发生变化前

后的外v、T数值或表达式(压强的

确定是关—)

认过程认清变化过程，正确选用物理规律

选择实验定律列式求解，有时要讨论

列方覆

结果的合理性

【例2】(2022•辽宁沈阳质监)2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成

为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压。王

亚平先在节点舱(宇航员出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为H=2L,压强

1.0x105pa,温度“=27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。

(1)若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到吻=3L,温度变为，2=—3℃,这时

航天服内气体压强P2为多少？

(2)为便于舱外活动，宇航员出舱前需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3=4.0xl()4pa。假

设释放气体过程中温度不变，体积变为K3=2.5L,那么航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为多少？

【答案】（1）6x104Pa（2）1

【解析】（1）由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为

Ti=300K、7^=270K

根据理想气体状态方程有第=若

解得P2=6xl（）4pa。

（2）设航天服需要放出的气体在压强为P3状态下的体积为AV,根据玻意耳定律有P2V2=P3（%+AV）,解得AV

=2L

则放出的气体与原来气体的质量比淅A泮VB=去4

【提炼总结】

理想气体状态方程与气体实验定律的关系

"温度不变：pWi=p2y2

（玻意耳定律）

体积不变：华=华

皿=国2T,T1

八一T2]（查理定律）

压强不变：孕=乎

i112

、（盖一吕萨克定律）

二.变质量气体”模型

1.充气问题

选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体的

状态变化问题。

2.抽气问题

将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程。

3.灌气问题

把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。

4.漏气问题

选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气

体的状态方程求解。

【例3][2022•河北卷，15（2）]水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内

一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密

封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强加。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为SLo,各接触面光滑。

连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的最设整个

过程温度保持不变，求：

(i)此时上、下部分气体的压强；

(ii)"H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。

【答案】(i)2po＞盆(”)*联

【解析】(i)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知

paSLo=pi；SL()

解得旋转后上部分气体压强为⑶=2p0。

旋转前后，下部分气体也发生等温变化，下部分气体体积增大为太及+SLO=,SZ4)

贝i]po-SLo—pz^SLo

解得旋转后下部分气体压强为P2=孤2。

(ii)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力，“方向竖直向下，上部分气体对活塞的作用力方向竖直

向上，下部分气体对活塞的作用力方向竖直向下，上下接触面所受大气压力平衡，根据平衡条件可知

p\S=mg+p2S

解得活塞的质量为噂。

【总结提炼】'、汽缸活塞类〃模型

1.解题的一般思路

(1)确定研究对象，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽

缸、活塞或某系统)。

(2)分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对

力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。

(3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。

(4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。

2.常见类型

(1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。

(2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。

(3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找

出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求

解。

【例4】(2022•山东日照一模)一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强一体积⑺一均图上的两条

曲线I和H表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。纵匕为曲线I上的两点，气体在状态a

和。的压强分别为p“、ph,温度分别为A、Tb。c、d为曲线II上的两点，气体在状态c和d的压强分别为

【答案】B

【解析】根据理想气体状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线I为等温变化，故可得a、

匕两点的温度相同，A错误；。到c为等压变化，即有乎=的=1B正确；由图像可知外=加又乌=春=

I，故t=1，C错误;由图像可知p°=pc，乂t=,,靠=3，故贲=2，D错误。

题型三热力学定律与气体实验定律的综合

【核心主干知识回扣】

1.AU、W、。的理解

(1)内能变化量

①由气体温度变化分析AU。温度升高，内能增加，At/>0；温度降低，内能减少，AU<0°

②由公式AU=Q+W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，卬>0。

(3)气体吸、放热。

一般由公式分析气体的吸、放热情况，Q>0,吸热；。<0,放热。

2.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，也可以从单一热源吸收热量全部转化为

功，但会产生其他影响。

【例1】(2022•江西上饶六校联考)如图所示，P、。是两个厚度不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽

缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S=30cn?、&=10cn?,质量分别为M=i.5kg、M2=2.5kg,它们之

4

间用一根长为点/的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度71=600K,活塞P下方气柱(较粗的一段气柱)

长为d=12cm,已知大气压强p()=lxl05pa,g=i0m/s2,缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不

(1)求活塞静止时汽缸内气体的压强；

(2)若缸内气体的温度逐渐降为了7^=300K,已知该过程中缸内气体的内能减小100J,求活塞下移的距离/?

和气体放出的热量。。

【答案】(1)1.2x105Pa⑵10cm124J

【解析】(1)对两个活塞的整体受力分析可得(M+M2)g+po(0—S2)=p(S—S2)

解得p=1.2x105Pa

(2)由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，缸内气体发生等压变化，

则¥¥

其中V|=S|J+S2-1(/

V2=Si(d-h')+S2-(^d+h)

解得力=10cm<12cm

活塞下降的过程对缸内气体用热力学第一定律得^U=Q+W

其中W=p(Sih-S2h)

解得。=-124J,故放出热量为124J。

【总结提炼】热力学定律与气体实验定律综合的分析思路

［一定质量的气体］

确定研上

究对象卜

I汽缸、活塞、液柱等］

热力学定律吸、放热情况

内能变化情况

气体的三个实验定律、理想气体状

态方程、热力学第一定律

【例2】（2022•湖北卷，3）一定质量的理想气体由状态«变为状态c,其过程如「一V图中a-c直线段所示,

状态6对应该线段的中点。下列说法正确的是（）

A.“Tb是等温过程

B.a—b过程中气体吸热

C.a—c过程中状态匕的温度最低

D.a—c过程中外界对气体做正功

【答案】B

【解析】根据理想气体的状态方程竿=C,可知。一人气体温度升高，内能增加，且体积增大，气体对外

界做功，则WV0,由热力学第一定律AU=Q+W,可知a—b过程中气体吸热，A错误，B正确；根据理

想气体的状态方程华=C可知，p-V图像坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，

而中间状态的坐标值乘积最大，故a-c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；4TC

过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。

【例3】（多选）（2022•福建龙岩市质检）某容器中一定质量的理想气体，从状态4开始发生状态变化，经状态

B、C回到状态A,其状态变化的0一丫图像

如图所示，设A、B、C三个状态对应的温度分别是勿、TB、TC,则（）

pc

A.TA>TB

B.TA=TC

C.从状态4变化到状态B过程气体吸热

D.从状态A经状态8、C回到状态A的过程气体先吸热后放热

【答案】CD

【解析】从4到8是等压膨胀，由盖一吕萨克定律可知温度升高，故及VTs，A错误；从B到C是等容

升压，温度升高，TB<Tc，所以。<%，B错误；从A到8,气体温度升高，内能增加，体积膨胀，气体

对外做功，由热力学第一定律AUnQ+W可知，气体一定吸收热量，C正确；整个过程气体的内能不变，

体积变化为0,外界做的总功为0,从A到B吸收热量，从8到C,体积不变，温度升高，继续吸收热量,

所以从C回到A状态，温度降低，内能减少，压强和体积都减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知

气体应该放出热量，D正确。

【总结提炼】处理热力学第一定律与气体图像问题的思路

(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关

系。

(2)在°一丫图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。

(3)结合热力学第一定律判断有关问题。

【专题突破练】

1.(2022•江苏基地学校联考)北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花下列

说法正确的是()

A.一片雪花大约由1000个水分子组成

B.雪花融化成的水是液态的晶体

C.雪花是水蒸气凝华时形成的晶体

D.没有两片雪花是相同的，因此雪花不属于晶体

【答案】C

【解析】一片雪花由大量的水分子组成，远大于1000个，A错误；雪花融化成的水是液体，不是液态的

品体，B错误：根据物态变化可知，雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，C正确，D错误。

2.（2022•江苏海安市期末）将墨汁滴入水中，逐渐扩散，最终混合均匀，下列关于该现象的解释正确的是（）

A.墨汁扩散是水的对流形成的

B.墨汁扩散时炭粒与水分子发生化学反应

C.混合均匀主要是由于炭粒受重力作用

D.混合均匀过程中，水分子和炭粒都做无规则运动

【答案】D

【解析】墨汁的扩散运动是因为炭粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，不是水

的对流形成的，也不是炭粒与水分子发生化学反应，A、B错误；碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动

是液体分子不停地做无规则撞击炭悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡

导致的无规则运动，不是因为炭粒受重力作用，C错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则运动，炭粒的

布朗运动也是无规则运动，D正确。

3.（2022•山东省教科所模拟）中国最早的农学论文《吕氏春秋•任地》论述到：“人耨必以旱，使地肥而土缓”。

农谚“锄板底下有水”、“锄头自有三寸泽”。这都是对松土保摘功能的生动总结。关于农业生产中的松土保埔

环节蕴含的科学原理，下列说法正确的是（）

A.松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分

B.松土是为了让土壤里的毛细管变得更细，保护土壤里的水分

C.松土保埔利用了浸润液体在细管中下降，不浸润液体在细管中上升的科学原理

D.松土除了保埔、刈草外，还可促进蒸发、降低地温；“多锄地发暖”这句农谚没有科学道理

【答案】A

【解析】松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，防止发生浸润现象，可有效减小

水分蒸发，保存水分，A正确，B、C错误；松土除了保墙、刈草外，还减少土壤下水分蒸发，提高地温,

D错误。

4.（2022•北京市丰台区模拟）玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，经过一段时间后发现瓶盖很难拧开。原因是

（）

A.瓶内气体压强变小

B.瓶内气体分子热运动的平均动能增加

C.瓶内气体速率大的分子所占比例增大

D.瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数增加

【答案】A

【解析】经过一段时间后，玻璃杯中的水温度降低，瓶内气体压强变小，所以瓶盖很难拧开，则A正确；

瓶内气体分子热运动的平均动能减小，所以B错误：瓶内气体速率大的分子所占比例减小，所以C错误；

瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数减少，所以D错误。

5.（2022•浙江绍兴二模）温室效应是全球变暖的重要原因之一，如图为温室效应的简化图（图中数据单位为

W/m2）,它展现了自然界，包括太空、大气与地表（水、陆平均）之间的能量流向与功率以及温室效应。图中

X为土地和海洋表面每单位面积转移给大气的热量功率，依据图中的资料，X的数值为（）

地球吸收射向太空地表向太空

太阳辐射：235的勇射：195辐射：40

n；……可

中>大气中的热与能

16832J］二温室效应）

土地与海洋表面加热到平均恒温14七

A.452B.492

C.519D.586

【答案】A

【解析】由图可知土地与海洋表面单位面积吸收热量的功率为「，氏=168W/m2+324W/m2=492W/m2,单

位面积放出热量的功率-&=X+40W/n?,土地与海洋表面温度不变，内能不变，则尸械解得X=452

W/m2>A正确，B、C、D错误。

6.（2022•天津滨海新区模拟预测）气垫运动鞋表面材质导热良好，防滑耐用，可以在运动过程中起到很好的缓

冲作用。使用过程中，气垫内气体被反复压缩、扩张，下列说法正确的是（）

气垫

A.踩下时，气垫内气体压强增大

B.踩下时，气垫内气体分子平均动能增大

C.踩下后抬起脚时，气垫内气体向外界放热

D.踩下后抬起脚时，气体对外做功数值大于气体吸收的热量

【答案】A

【解析】由于材质导热良好，可认为气体温度不变，内能保持不变，气体分子平均动能不变，踩下时,

由华=C可知气垫内气体体积减小，气体压强增大，A正确，B错误；踩下后抬起脚时，气体体积增大，气

体对外做功，W<0,温度不变则内能不变，△（/=（）,由AU=Q+W知。>0,即气体吸热，气体对外做功的

数值等于吸收的热量，C、D错误。

7.（2022•山东烟台市适应性考试）如图所示，在光滑水平面上，一质量为小的导热活塞将一定质量的理想气体

封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为/,现使汽缸底部绕一竖直轴由

静止开始转动，缓慢增大转动的角速度当汽缸转动的角速度为幼时，气柱长度为2/,当汽缸转动的角

速度为g时，气柱长度为3/,若外界大气压不变，则助与叱的比值为（）

A.3：272B.2吸：3

C.2：2D.3：2

【答案】A

【解析】当汽缸转动的角速度为劭时，有poS—05=%2欣彳；当汽缸转动的角速度为初时，有poS—〃2s

—wr3/co2;根据等温变化方程poS/=pS2/=p2s，3/,解得。।:<02=3:2^/2»故A正确。

8.（2022•天津南开区模拟）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K,向下压

压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K,消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储

气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（）

A.充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加

B.喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量

C.充气过程中，储气室内气体内能不变

D.喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大

【答案】B

【解析】充气过程中储气室内气体分子数增多，但是充气过程中气体温度保持不变，则分子运动剧烈程

度不变，A错误；喷液过程中，储气室内气体对外界做功，W<0,喷液过程中温度保持不变，则气体的内

能保持不变，△{/=（）,根据热力学第一定律AUnW+Q可知Q>0,则气体吸收热量，B正确；充气过程中，

储气室内气体内能增大，因为气体的质量增大，分子数增大，总动能增大，则内能增大，C错误；喷液过程

中，根据等温变化，可知气体的体积增大，压强减小，则储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力

减小，D错误。

9.（2022•山东泰安模拟）如图所示，在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分

理想气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S。整个装置放在大气压为po的室内，稳定时活塞与

容器底的距离为〃0。现把容器移至大气压仍为po的室外，活塞缓慢上升”后再次平衡，重力加速度大小为

g。若此过程中气体吸收的热量为Q,则密闭气体的内能（）

A.减少了Q—（mg+poS）d

B.减少\Q+（wig+poS）d

C.增加了Q—（，"g+p（）5）d

D.增加了Q+（%g+poS）d

【答案】C

【解析】活塞缓慢上升，外界对气体做功W=—（〃?g+poS）d,由热力学第一定律AU=Q+W得，密闭气

体的内能增加了AU=Q-Q"g+p（S）d,故C正确。

10.（多选）（2022•湖北武汉市4月质检）一定质量的理想气体从状态a开始，经a—bn回到初始状态小

其p-V图像如图所示。下列说法正确的是（）

A.在过程中气体的内能保持不变

B.在b-c过程中外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量

C.在c-a过程中气体吸收的热量等于b-c过程中气体向外界放出的热量

D.在aTb—c—a过程中气体做的功为2Poyo

【答案】BD

【解析】根据华=C可知，在“一b过程中气体的温度先升高后降低，故内能先增大后减小，故A错误:

在〃一。过程中，温度降低，内能减小，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，在。一c过程中

外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故B正确：八人两点温度相同，在CT”过程中气体做功为

零，而/7TC过程中外界对气体做功，两次内能变化量大小相同，根据热力学第一定律，在CT“过程中气体

吸收的热量不等于b^c过程中气体向外界放出的热量，故C错误；根据图像与横轴围成面积代表功可知，

在a—b—CTa过程中气体做的功为IV=1x2pox2Vo=2poVo，故D正确。

11.（多选）（2022•辽宁百师联盟联考）一定质量的理想气体从状态a开始，依次经等容过程①、等压过程②、

等容过程③、等压过程④，再回到状态。完成一次循环，其p-V图像如图所示。下列判断正确的是（）

A.气体在a、c两状态时具有的内能相等

B.过程①中释放的热量等于过程③中吸收的热量

C.过程①中释放的热量小于过程②中吸收的热量

D.过程①④中释放的总热量大于过程②③中吸收的总热量

【答案】ACD

【解析】根据理想气体状态方程，可知气体在“、c两状态的温度相同，所以具有的内能相等，A正确；

设气体在人状态时的温度为则在a、c状态时的温度为2n，在d状态时的温度为4八，过程①的温度降

低了介，过程③的温度升高了2元，根据热力学第一定律得，一0—卬2+。2=0,所以@＜。2,C正确，B

错误：过程②气体对外做的功仍小于过程④外界对气体做的功必，故一个循环过程中，释放的热量大于

吸收的热量，D正确。

12.（多选）（2022•广东佛山市南海区摸底汝口图所示，在乘坐飞机时，密封包装的食品从地面上带到空中时包

装袋会发生膨胀现象，在此过程中温度不变，把袋内气体视为理想气体，则以下说法正确的是（）

A.袋内空气分子的平均距离一定增大

B.袋内空气分子的平均动能一定增大

C.袋内空气压强一定增大

D.袋内空气一定从外界吸收热量

【答案】AD

【解析】气体膨胀，体积增大，所以袋内空气分子的平均距离一定增大，A正确；温度不变，所以袋内

空气分子的平均动能一定不变，B错误；根据公式竿=C,温度不变，气体体积增大，所以压强减小，C错

误；对于理想气体，温度不变，内能不变，气体膨胀对外做功，所以袋内空气一定从外界吸收热量，D正

确。

13.（多选）（2022•山东日照市模拟）蛟龙号是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器，下潜深度已突破7

000m。已知在深度3000m以下，海水温度基本不变。若蛟龙号在执行某次任务时，外部携带一装有氧气（可

看作理想气体）的小型汽缸，汽缸及活塞导热性能良好，活塞与汽缸间无摩擦，若蛟龙号从4000m深度下

潜到5000m深度的过程中，气体质量不变，则（）

A.每个氧气分子的动能均不变

4

B.5000m深度时氧气的体积为4000m深度时体积的,

C.外界对氧气做的功大于氧气放出的热量

D.氧气分子单位时间撞击汽缸壁单位面积的次数增加

【答案】BD

【解析】每个氧气分子的运动是无规则的，其动能无法确定，温度不变是分子的平均动能不变，A错误；

根据玻意耳定律有p\V\—piViipi-po+pgh\,pi-p（）+pghi,代入数据可得,=[==

；：；■£；；；：：：；：片：：；：*,所以5000m深度时氧气的体积为4000m深度时体积的小B正确；根据热

力学第一定律AU=W+。，由于温度不变，气体的内能不变，AU=0,气体压强增大，体积减小，外界对

气体做正功，W>0,则氧气放出热量，并且外界对氧气做的功等于氧气放出的热量，C错误；气体压强增

大，体积减小，但是温度不变，气体分子的平均动能不变，则氧气分子单位时间撞击汽缸壁单位面积的次

数增加，压强才会增大，D正确。

14.（2022•江西南昌一模）如图所示为我国上海某精密器械工程公司的科研人员开发的一种气压型“体积测量

仪”的工作原理简化示意图，该测量仪可以测量不规则物体的体积。A（压气筒）和8（测量罐）均为高L、横截

面积S的导热汽缸，中间用体积可忽略不计的细管连接，C为质量〃八润滑良好且厚度不计的密闭活塞，将

缸内的理想气体（氮气）封闭。外界大气压为。0=坐2环境温度为27℃,此时活塞正好在压气筒A的顶部。

现在C活塞上放置-质量5机的重物，活塞缓慢下移，待缸内温度再次和环境温度相等时，测量活塞与缸底

的间距为0.553求：

温

温压压

度度强

强传口

⑹传传

感感

感感器

器器器

罐

测量

筒

压气

；