2025年高考物理专项复习：热学定律及能量守恒问题（分层练）（解析版）

专题12热学定律及能量守恒问题

A•常考题不丢分

命题点01分子力、分子力做功和分子势能

命题点02气体状态变化的图象问题

命题点03实验：用油膜法估测分子大小

命题点04热力学定律与气体状态变化的综合运用

B•拓展培优拿高分

C-挑战真题争满分

.AR常考题不善

【命题点01分子力、分子力做功和分子势能】

◎针置纥单⑥

【针对练习1】如图所示，将甲分子固定于坐标原点。处，乙分子放置于7■轴上距离。点很远的％处，〃、

-2、73为/■轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力尸和分子势能场随两分子间距离r的变化关系分

别如图中两条曲线所示。设两分子间距离很远时，4=0。现把乙分子从%处由静止释放，下列说法中正确

A.实线为£p—r图线、虚线为F—r图线

B.当分子间距离r＜二时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随厂减小而减小

C.乙分子从q到上做加速度先增大后减小的加速运动，从上到心做加速度增大的减速运动

D.乙分子从「4到万的过程中，分子势能先增大后减小，在「3位置时分子势能最大

【答案】c

【详解】A.当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为切-r图线，实线为Rr

图线，故A错误；

B.女为平衡位置，当分子间距离r＜女时，甲、乙两分子间既有引力也有斥力，且斥力随厂减小而增大，

故B错误；

C.根据实线结合牛顿第二定律可知，乙分子从4到上做加速度先增大后减小的加速运动，此过程引力做正

功，从七到G做加速度增大的减速运动，此过程克服斥力做功，故C正确；

D.根据虚线可知，乙分子从心到r2的过程中，分子势能一直减小，在r3位置时分子势能不是最大，故D错

误。

故选C。

【针对练习2】（多选）分子势能与分子间距离的关系图像如图所示，下列说法正确的是（）

A.分子间距为々时，分子间作用力为零

B.分子间距由厂2逐渐增大时，分子力始终做负功

C.分子间距在〃到厂2之间时，分子间作用力表现为引力

D.分子间距由〃增大到r2的过程中，分子间的引力和斥力都逐渐减小

【答案】BD

【详解】A.根据分子间作用力做功与分子势能之间的关系可知，图像的斜率表示分子间的作用力。故当分

子间距为〃时，分子势能为零，分子间作用力不为零。故A错误；

B.分子间距由〃逐渐增大时，分子势能一直增大，故分子力始终做负功。故B正确；

C.分子间距由〃增大到，2过程，分子势能逐渐减小，分子力做正功，故分子间距在r/到，2之间时，分子

间作用力表现为斥力。故C错误；

D.分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小，分子间距由〃增大到厂2的过程中，分子间的引力

和斥力都逐渐减小。故D正确。

故选BD。

【点睛】分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负

功，分子势能增大。

【针对练习3】（多选）分子力与分子间距离的关系图像如图所示，图中々为分子斥力和引力平衡时两个分

子间的距离，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0,下列说法正确的是（）

A.当分子间的距离r<S时，引力大于斥力

B.当分子间的距离10%>r>s时，引力大于斥力

C.分子间距离从q减小到力的过程中，分子势能减小

D.分子间距离从无限远减小到5的过程中，分子势能先减小后增大

【答案】BC

【详解】AB.由图可知，当分子间的距离r<为时，斥力大于引力，分子力表现为斥力；当10%>r>为时，

引力大于斥力，分子力表现为引力，故A错误、B正确；

C.由图可知，分子间距离从〃减小到山的过程中，分子力体现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故

C正确；

D.分子间距离从无限远减小到的过程中，分子力一直做正功，故分子势能一直减小，故D错误。

故选BC。

【命题点02气体状态变化的图象问题】

【针对练习4】如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的p-*图像，其中42段为双曲线，则下

列说法正确的是（）

A.过程①中气体分子的平均动能不变

B.过程②中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多

C.过程②中气体分子的平均动能减小

D.过程③中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多

【答案】D

【详解】根据理想气体状态方程

pV=nRT

可得

1

p=nRT—

故可知p-F图像的斜率

k=nRT

对于一定质量的理想气体而言，斜率定性的反映温度的高低。

A.p-器图像在过程①的每点与坐标原点连线的斜率逐渐减小，表示理想气体的温度逐渐降低，则过程①

中气体分子的平均动能减小，A错误；

B.p-器图像在过程②中压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程可知温度升高，分子的平均动能尻增

大，由理想气体压强的微观意义，气体压强与气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数N、气体分子平均动

能&有关，在压强P不变，屏增大的条件下，可得单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数减少，B错误;

C.图像在过程②的每点与坐标原点连线的斜率逐渐增大，表示理想气体的温度逐渐升高，则过程②中

气体分子的平均动能增大，C错误；

D.p-器图像在过程③中压强增大，温度不变，分子的平均动能屏不变，由理想气体压强的微观意义，气

体压强与气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数N、气体分子平均动能用有关，在压强p增大，温度不变

的条件下，可得单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多，D正确。

故选D。

【针对练习5】如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态。经b、c、d三个状态又回到状态已

知线段反、4均与p轴平行，下列说法错误的是（）

A.a-b过程，单位体积分子数增大

B.6-c过程，气体分子的平均动能增大

C.c-d过程，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小

D.d-a过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数不变

【答案】D

【详解】A.a-b过程，体积减小，气体分子的数密度增大，故A正确；

B.。一c过程，体积不变，压强增大，所以温度升高，气体分子的平均动能增大，故B正确；

C.c-d过程，压强减小，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小，故C正确；

D.d-a过程，温度降低，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小，故D错误。

本题选择错误选项；故选D。

【针对练习6】一定质量的理想气体，经历如图过程，其中仍、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d

四点温度大小比较正确的是（）

A.Ta>TbB.Tb>TcC.Tc>TdD.丁弓>Ta

【答案】B

【详解】AC.由题可知一定质量的理想气体，ab、cd分别为双曲线的一部分，故防、cd分别为该气体的两

段等温变化的过程。则

Ta.=Tb、Tc=Td

AC错误；

BD.ad、儿两过程都是等容变化，由图可知

Pa>Pd，Pb>Pc

根据查理定律可知

Pa_Pd

可得

Ta>Td、Tb>Tc

故B正确，D错误。

故选B。

【命题点03实验：用油膜法估测分子大小】

【针对练习7】（多选）在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单

位体积溶液中含有纯油酸的体积），1ml上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀琲子粉的水面上用注射

器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜,下图为油膜稳定后的形状,每个正方形小方格的边长为lOmmo

下列有关该实验说法正确的有（）

A.油膜的面积为100cm2

B.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0xl0-6ml

C.油酸分子的直径约为7.4xl（y9m

D,为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液

E.数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，不影响估算结果的数量级

【答案】BDE

【详解】A.图中每个正方形小方格的面积为

So=102mm2

数图中轮廓线所围小方格数为116个（大于半个的算一个，小于半个的舍弃），图中油酸薄膜的面积为

S=116so=116x104mm2=116cm2

故A错误；

B.一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为

14

V=—x0.06%ml=8.0X10-6ml

故B正确；

C.由

V=Sd

可得油酸分子的直径约为

故C错误；

D.为了减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液，故D正确；

E.数油膜面积时不慎将几个不足一格的按照一格计算，不影响估算结果的数量级，故E正确。

故BDE。

【针对练习8]（2024•福建宁德・福建省宁德第一中学校考一模）在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如

下：

①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2500mL的刻度为止，摇

动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；

③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒

精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有

爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；

④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；

⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。

(1)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为n?,求得的油酸分子直

径为m(此空保留一位有效数字)。

(2)于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大。出现这种结果的原因,

可能是。

A.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理

B.水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开

C.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

【答案】4x10-124X10T°B

【详解】(1)口］一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为

11X10-6,

V=———x-—m3=4X10-12m3

o°2500100

⑵由图可知油膜中大约有H2个小方格，则油膜面积为

S=112x(1X10-2)2m2=1.12X10-2m2

则油酸分子直径为

,%4xIO”

m~4x10-10m

一1.12x10-2

(2)［3］于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大，根据

,为

A.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，则油膜面积测量值偏大，油酸分子的

直径测量值偏小，故A错误;

B.水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏大,

故B正确；

C.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，则一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积测量值偏小，

油酸分子的直径测量值偏小，故c错误。

故选Bo

【针对练习9】（2023•海南省直辖县级单位•嘉积中学校考一模）根据某同学所做“用油膜法估测分子的大小”

实验，已知2500mL的油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL,回答下列问题。

①每滴油酸酒精溶液的体积为力,将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S,则油酸分子直径

大小的表达式为d=。

②该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大，出现这种情况的原因可能是o（填选项前

的序号）

a.将滴入的油酸酒精溶液的体积作为油酸的体积进行计算

b.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

c.水面上琲子粉撒得太多，油膜没有充分展开

【详解】①川每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为蕊，稳定后形成油膜的面积为S,则油酸分子直径大小

的表达式为

八%

2500S

②⑵a.根据油酸分子直径大小的表达式，若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则外偏大，

d偏大，故a正确；

b.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则S将偏大，d偏小，故b错误；

c.如果水面上琲子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S偏小，1偏大，故c正确。

故选aco

【命题点04热力学定律与气体状态变化的综合运用】

O针置缘用。

【针对练习10］（2024•广西贵港・统考模拟预测）如图所示，一定质量的某种理想气体，沿P-U图像中箭头

所示方向，从状态a开始先后变化到状态氏c,再回到状态a。已知a状态气体温度为27。&则下列说法正确

的是（）（绝度零度取-273。0

/j/(xlO5Pa)

3

2

—►K/(xlO-3m3)

A.气体在c状态时的温度为600K

B.从状态a-b-c的过程中，气体对外界做功200J

C.气体在a-b-c-a过程中放出热量100J

D.气体在b-c过程中单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数增多

【答案】C

【详解】A.根据理想气体状态方程

一

T

对a、c两状态结合图像，可求得气体在c状态时的温度为

pV

〃=笠cc兀=400K

PaVa

故A错误；

B.理想气体在a-b-c过程中，气体体积增大，则气体对外界做功，外界对气体做的功为

W=-phV=-2x105X(4-2)X10-3J=-400J

所以气体对外界做功为400J,故B错误；

C.气体在atbtcta过程中，则外界对气体做的功

根据热力学第一定律

△U=W'+Q

可得

Q=-100J

所以放出热量为100J,故C正确；

D.气体在6-c过程中，气体压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能增大，则单位时间内撞击

单位面积器壁上的气体分子个数变少，故D错误。

故选C。

【针对练习11](2024.辽宁沈阳・统考一模)2021年2月21日~4月2日，“深海一号”钻井平台搭载“蛟龙”

号潜艇赴西北太平洋深渊区开展7000米级作业。若开始下潜时，“蛟龙”号潜艇内气体温度为27汽、压强为

l.Ox105Pa,当下潜到某一深度时，艇内温度降到17。g潜艇内气体视为理想气体，体积和质量不变，下

列关于艇内气体的说法，正确的是()

A.17久时，压强约为0.63xl()5paB.17%：时，压强约为0.97xl()5pa

C.下潜过程中，内能增加D.下潜过程中，吸收热量

【答案】B

【详解】AB.依题意，潜艇内气体体积保持不变，由查理定律可得

Pl_P2

其中

Ti=(273+27)K=300K,T2=(273+17)K=290K

解得

5

p2=0.97X10Pa

故A错误；B正确；

CD.由热力学第一定律，可得

AU=W+Q

依题意，下潜过程中，气体温度降低，内能减小，即

AU<0

又因为气体体积不变，即

W=0

解得

Q<0

即下潜过程中，放出热量。故CD错误。

故选B。

【针对练习121(多选)(2023・四川乐山・统考一模)一定质量的理想气体从状态。开始，经历油、be、ca

三个过程回到原状态a,变化过程的p-U图像如图所示，关于理想气体经历的三个过程，下列说法正确的

是（)

B.be过程中，气体一定从外界吸热

C.be过程中，气体体积变小，外界对气体做功

D.ca过程中，气体压强增大，温度升高

E.演过程中，气体分子的平均动能保持不变

【答案】ACD

【详解】A.根据理想气体状态方程

PgVg_PbVb

丁一丁

b两状态下气体温度之比为

马」

『工

故A正确；

BC.从■过程中，气体做等压变化，则

vb_vc

从过程中，气体体积减小，则气体温度减小，气体内能减小，根据热力学第一定律

△u=W+Q

儿过程中，气体体积减小，外界对气体做功，气体内能减小，气体放热，故B错误，C正确;

D.ca过程中，气体做等容变化，则

Pa_Pc

KF

ca过程中，气体压强增大，温度升高，故D正确；

E.成过程中，气体压强与体积的乘积先减小后增大，气体温度先降低后上升，气体分子的平均动能先减小

后增大，故E错误。

故选ACDo

冒:B.《i展培休量高分

一、单选题

1.分子a固定在无轴上的。点，另一分子6由无穷远处只在分子力的作用下沿x轴负方向运动，其分子势

能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）

A.从无穷远处到无=冷处，分子。的速度先增大后减小

B.从无穷远处到无=冷处，分子。的加速度先增大后减小

C.分子6在x=%2处，两分子间的分子力最大

D.分子b在尤=/处，两分子间的分子力为零

【答案】B

【详解】C.分子间存在斥力和引力，当二者大小相等时两分子势能最小，所以分子在X2处受到的分子力为

0,故C错误；

A.从无穷远处到x=X2处，分子a对分子b的引力一直做正功，分子势能减小，分子动能增大，所以分子b

的速度一直在增大，故A错误；

B.从无穷远处到X=X2处，分子。对分子6的引力先增大后减小，所以分子b的加速度先增加后减小，故B

正确；

D.分子。在广内处，两分子间的分子力表现为斥力，不为零，故D错误;

故选B。

2.用油膜法估测油酸分子大小时，下列操作会导致测量值偏小的是（）

A.洒萍子粉时，琲子粉在水面上铺的太厚

B.配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了

C.计算油膜面积时，把不到半格的油膜也记为一格

D.测量1ml溶液总滴数时，误将61滴溶液计为60滴

【答案】C

【详解】根据公式

V

d=s

进行分析，有

A.洒琲子粉时，痒子粉在水面上铺的太厚，导致油酸未能充分展开，造成面积偏小，所以直径测量值偏大，

故A错误；

B.在配置油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算小一些，则体积

测量值偏大，直径测量值偏大，故B错误；

C.计算油膜面积时，把不到半格的油膜也记为一格，造成面积偏大，所以直径测量值偏小，故C正确；

D.测量1ml溶液总滴数时，误将61滴溶液计为60滴，导致计算1滴纯油酸体积偏大，所以直径测量值偏

大，故D错误；

故选Bo

3.一定质量的理想气体从。状态开始，经过a—6、b-c、c-d、d—a四个过程后回到初状态a,p-T图像

如图所示，下列说法正确的是（）

A.。状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比6状态下多

B.d状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多

C.6-c过程中气体与外界交换的热量小于气体d-a过程与外界交换的热量

D.过程中气体吸收的热量小于气体c-d过程中向外界放出的热量

【答案】B

【详解】A.根据理想气体状态方程"=C,得

C

P=/

可知图像中图线上各点与原点的连线的斜率

则过程中气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，气体分子平均速率变大，分子撞击容器壁的时

间间隔减小，次数增多，故A错误；

B.设单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数为小单个气体分子单次撞击容器壁的平均冲量为/,

则气体压强

p=nl

由题图可知

Td<Tb

d状态下气体分子平均速率比6状态下的小

单次撞击冲量

la<【b

而由题图知压强

Pa>Pb

因此

nd>nb

故B正确；

C.6-c过程中气体温度不变

△Ubc=o,%Wbc=pbc(yb-^)>o

过程放热

\Qbc\=wbc=pbc(yb-

d-a过程中气体温度不变

△4a=0,匕>%，Wda<0

过程吸热

\Qda\=一％。=Paella一匕)

因为

%「be>Pad

所以

\Qbc\>iQcZal

故c错误；

D.a—6、c—d过程中气体体积不变，外界对气体不做功，又因为

Ta=Ta，Tb=兀

因此

△Uab=-Qab=-Qcd

故D错误；

故选Bo

4.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为根的A、B分子从无轴上的-与

和配处由静止释放，如图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零,

下列说法正确的是（）

匕

F0x0xv

/'B~~"0

甲乙

A.A、8间距离为均时分子力为零

B.A、B间距离为2Q1—久。）时分子力为零

C.A、B系统的分子势能最小值为谚-亥

D.释放时A、8系统的分子势能为m谚

【答案】D

【详解】AB.由图可知，8分子在回~用过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在用处速

度最大，加速度为0,即两分子间的作用力为0,根据运动的对称性可知，此时A、8分子间的距离为2制,

故A、B错误；

D.由图可知，两分子运动到无穷远处的速度为也，在无穷远处的总动能为

1

2X-mvl=mv2

由题意可知，无穷远处的分子势能为0,由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为小谚，故D正确；

C.由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为

Epmin=mv2—2x|mvf=mv^—mvf

故C错误。

故选D。

5.如图所示，内壁光滑的气缸固定于水平面，气缸内用活塞封闭一定量的理想气体，活塞与一端固定的水

平轻弹簧连接，气体温度为。时弹簧处于原长。现使气体温度由。缓慢升高到T2,用马表示弹簧弹性势

能，U、p、丫分别表示缸内气体的内能、压强和体积，下列图像可能正确的是（）

【详解】A.气体温度升高，气缸内气体压强增大，气体膨胀，弹簧的弹性势能等于气体膨胀过程活塞对弹

簧所做的功

Ep=W=p/W=（/+Po）（V-匕）

由于弹簧弹力逐渐变大，所以Ep-U图像是曲线，斜率逐渐变大，故A错误；

B.理想气体的内能与温度有关，一定量的理想气体的内能与热力学温度成正比，与体积无关；由理想气体

状态方程华=C,可知由于气体升温过程中气体压强变化，所以气体体积与温度不成正比，因此气缸内气体

内能不与气体体积成正比，故B错误；

C.由题意可知气体升温过程中气体体积变大，由理想气体状态方程学=C,P-T图像的斜率逐渐变小，故

C错误;

D.由题意可知气体升温过程中气体压强变大，由理想气体状态方程华=C,V-T图像的斜率逐渐变小,

故D正确。

故选D。

6.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态8、C和。后再回到状态A其中，A到8和C到

。为等温过程，B到C和。到A为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是（）

A.A到8过程中，气体对外界做功，吸热

B.B到C过程中，气体分子的平均动能增加

C.C到。过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化

D.该循环过程中，气体放热

【答案】A

【详解】A.A到B过程中，体积增大，气体对外界做功，为等温过程，温度不变，内能不变，根据△[/=◊

+W可知气体吸热，故A正确；

B.B到C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；

C.C到。过程为等温过程，温度不变，分子平均动能不变，因此气体分子的速率分布曲线不发生变化，故

C错误；

D.一个循环过程中，A到C过程中体积增大，气体对外做功，C到A过程中体积减小，外界对气体做功，

由于勿=「△!/,根据p-V■图像的面积可知，气体对外做功大于外界对气体做功，所以一个循环中气体对外

做功，回到原状态内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热，故D错误。

故选Ao

7.1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律.如图所示为氧气分子在不同

温度下的分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为7\、&•、则下列说法正确的是（）

各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

B.7\、72温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同

C.将7\、“温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的

面积之和

D.将71、乃温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线

【答案】B

【详解】A.温度越高，分子热运动越激烈，速率大的分子所占的比例大，由图可知曲线2速率大的分子所

占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故温度T?高于温度A，A错误；

B.7\、R温度下，实线1、2相较于一点，即该速率区间的分子数占相同，B正确；

C.由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴

所围面积都应该等于1,故将7k、心温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积仍为1，

C错误；

D.将7\、72温度下的氧气混合后，温度不会比A的温度更低，故对应的分子速率分布规律曲线不可能是图

中的虚线，D错误。

故选B。

8.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态3、C又回到状态A。下列说法正确的是（）

A.A-2过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加

B.A—B过程中气体吸收的热量大于B—C过程中气体放出的热量

C.C-A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少

D.A—B过程中气体对外做的功小于C—A过程中外界对气体做的功

【答案】B

【详解】A.过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，48直线过原点表示该过程为等压变化,

故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，故A错误；

B.气体从A-B过程中，温度升高且体积增大，故气体吸收热量且对外做功，设吸热大小为Q,做功大小

为M，根据热力学第一定律有

△Ui=Q1-W1

气体从B-C过程中，温度降低且体积不变，故气体不做功且对外放热，设放热大小为根据热力学第

一定律

△U2=.Qz

气体从C-A过程中，温度不变，内能增量为零，有

△U=AU1+AU2=Qi-W1-Q2=o

即

Q1=叫+

所以A―8过程中气体吸收的热量Q大于8-C过程中气体放出的热量。2，故B正确；

C.C-A过程中体积减小，单位体积内分子数增加，温度不变，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数

增加，故C错误；

D.气体做功

W=plW

A-B过程中体积变化的大小等于C-A过程中体积变化的大小，但图像上的点与原点连线的斜率越大，压

强越小，故A-B过程中气体对外做的功大于C-A过程中外界对气体做的功，故D错误。

故选B。

二、多选题

9.如图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的p-U图像，虚线

A、T2,为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物

质与低温热源和高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是

A.a-b过程气体压强减小完全是由于单位体积内分子数减少导致的

B.一个循环过程中，外界对气体做的功大于气体对外界做的功

C.d-a过程向外界释放的热量等于b-c过程从低温热源吸收的热量

D.a-b过程气体对外做的功等于c-d过程外界对气体做的功

【答案】BD

【详解】A.由理想气体状态方程可得

Pi匕._PiVi

『工

由图像可以看出

P-iVl>P2V2

所以

TI>T2

即a-6过程气体压强减小是由于单位体积内分子数减少和温度降低导致的，故A错误；

B.理想气体状态方程和图形面积表示做功可知，一个循环过程中，c-d->a外界对气体做的功大于a一

btc气体对外界做的功，故B正确；

C.由图像可知，d-a过程外界对气体做的功大于b-c过程气体对外做的功，所以d-a过程向外界释放的

热量大于b-c过程从低温热源吸收的热量，故C错误；

D.因为两个过程是绝热过程，a一6过程气体对外做的功，气体温度由A减小到72,等于c-d过程外界对

气体做的功，气体温度由£增加到由热力学第一定律可知，a-b过程气体对外做的功等于c->d过程外

界对气体做的功，故D正确。

故选BD„

10.如图，一定质量的理想气体从状态a（po、%、To）经热力学过程a-bfc-a后又回到状态a,且外界

环境为非真空状态。则下列说法正确的是（）

A.b、c两个状态，气体的温度相同

B.a-b过程中，每个气体分子热运动的速率都增大了一倍

C.b-c过程中，气体的温度先降低再升高

D.c—a过程中，外界对气体做功PoX

E.a-67c-a循环过程中，气体吸收的热量比放出的热量多之「。匕

【答案】ADE

【详解】A.根据理想气体状态方程pV=nRT,结合图中数据可知，b、c两个状态时，pV的乘积相等，即

两个状态气体的温度相同，故A正确；

B.a-b过程中，气体体积不变，压强增大一倍，气体热运动的平均动能增大一倍，则平均速度变为原来

的四倍，并非每个气体分子速率增大一倍，故B错误；

C.由理想气体状态方程可得

nRT

结合图形和题意可知，气体的温度应该先升高后降低，故C错误；

D.c-a过程中，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，其做功大小为

W=P0(2VQ-VQ)=p0V0

故D正确；

E.根据p-V图像的面积表示气体对外所做功的功，结合题意可知，c-a过程中，外界对气体做功，c-a-b

过程中，向外界释放热量，6Tc过程中，气体对外界做功，从外界吸收热量，结合图形可知，循环过程中，

气体吸收的热量比放出的热量多，其值为三角形而c的面积，即］poVo,故E错误。

故选ADEo

匚排虢商题争满才

一、单选题

1.（2021.重庆.高考真题）图1和图2中曲线I、n、in分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，S为

平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，

则曲线I、II,in对应的物理量分别是（）

A.①③②B.②④③C.④①③D.①④③

【答案】D

【详解】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为力）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之

间距离r变化的图像；

根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为小）时分子力为零，可知曲线II为分子力随分子之间距离厂变化

的图像；

根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线III为分子斥力随分子之间距离，

变化的图像。

D正确，故选D。

2.（2023・北京•统考高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内

的气体（）

A.分子的平均动能更小B.单位体积内分子的个数更少

C.所有分子的运动速率都更小D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大

【答案】A

【详解】AC.夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误；

BD.由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内

壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。

故选Ao

3.（2023•辽宁•统考高考真题）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能

量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程

对应的P-U图像可能是（)

A.B.

C.D.

【答案】B

【详解】根据

可得

C

P=vT

从。到6,气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c,气体压强减小，温度降低，因c点与原点连

线的斜率小于b点与原点连线的斜率，。态的体积大于方态体积。

故选Bo

4.（2023•江苏・统考高考真题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选

取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（）

＜笛-压力表

塞

气

柱

胶

塞

A.把柱塞快速地向下压

B.把柱塞缓慢地向上拉

C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞

D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞

【答案】B

【详解】因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封

闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。

故选B。

5.（2023・江苏•统考高考真题）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态瓦该过程

A.气体分子的数密度增大

B.气体分子的平均动能增大

C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小

D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小

【答案】B

【详解】A.根据

可得

c

p=y

则从A到8为等容线，即从A到2气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；

B.从A到8气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，则选项B正确；

C.从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞

力变大，选项C错误；

D.气体的分子密度不变，从A到8气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分

子数变大，选项D错误。

故选B。

6.（2022.江苏・高考真题）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的

是（）

A.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变

B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大

C.因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体

D.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化

【答案】D

【详解】A.密闭容器中的氢气质量不变，分子个数不变，根据

_N0

n~v

可知当体积增大时，单位体积内分子个数变少，分子的密集程度变小，故A错误；

B.气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的；压强增大并不是因为分子

间斥力增大，故B错误；

C.普通气体在温度不太低，压强不太大的情况下才能看作理想气体，故C错误；

D.温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律，温度变化时，大

量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化，故D正确。

故选D。

7.（2023・天津•统考高考真题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度

减小，则气体（）

A.对外做功B.内能减小C.吸收热量D.压强不变

【答案】B

【详解】A.由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；

B.爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确；

C.根据热力学第一定律可知

△U=川+Q

爬山过程中气体不做功，但内能见效，故可知气体放出热量，故C错误；

D.爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有

PV

T=c

可知气体压强减小，故D错误；

故选B。

8.（2022.重庆・高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”III型浮空艇创造了海拔9032米的

大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内

气体（）（视为理想气体）

A.吸收热量B.压强增大C.内能减小D.对外做负功

【答案】C

【详解】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据

一

T

可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据

AU=W+Q

可知气体放出热量。

故选C。

9.（2022•北京・高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态6和以

下列说法正确的是（）

A.从。到b,气体温度保持不变B.从。到b,气体对外界做功

C.从b到c,气体内能减小D.从6到c,气体从外界吸热

【答案】D

【详解】AB.一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强

减小，根据查理定律器=。，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律AU=Q+W,由于气体不做功，内

能减小，则气体放热，AB错误；

CD.一定质量的理想气体从状态6沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大,根据（=C,

可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律4。=。+W,可知》到。过程吸热，且吸收的热量大

于功值，C错误、D正确。

故选D。

10.（2022・江苏•高考真题）如图所示,一定质量的理想气体分别经历a—b和afc两个过程，其中a~b为

等温过程，状态6、c的体积相同，则（）

A.状态a的内能大于状态6B.状态a的温度高于状态c

C.a-c过程中气体吸收热量D.afc过程中外界对气体做正功

【答案】C

【详解】A.由于a-b的过程为等温过程,即状态a和状态匕温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体

状态a的内能等于状态6的内能，故A错误；

B.由于状态。和状态c体积相同，且Pb<Pc，根据理想气体状态方程

PbVb=PcVc

可知〃<Tc,又因为〃=Tb,故Ta<TC,故B错误；

CD.因为arc过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据

△U=W+Q

可知气体吸收热量；故C正确，D错误；

故选C。

11.（2022・辽宁・高考真题）一定质量的理想气体从状态a变化到状态6,其体积V和热力学温度T变化图像

如图所示，此过程中该系统（）

A.对外界做正功B.压强保持不变C.向外界放热D.内能减少

【答案】A

【详解】A.理想气体从状态。变化到状态6,体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；

B.由题图可知

V=Vo+kT

根据理想气体的状态方程有

T

联立有

C

P=—k+拿xF

可看出T增大，p增大,B错误；

D.理想气体从状态a变化到状态6,温度升高，内能增大，D错误；

C.理想气体从状态a变化到状态6,由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学

第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。

故选Ao

12.（2022.湖北.统考高考真题）一定质量的理想气体由状态a变为状态c,其过程如p—V图中a—c直线段

所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（）

A.a-b是等温过程

B.a—b过程中气体吸热

C.a-c过程中状态b的温度最低

D.a—c过程中外界对气体做正功

【答案】B

【详解】AB.根据理想气体的状态方程

叱=C

T

可知a-b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W<0,由热力学第一定律

A17=W+Q

可知a-b过程中气体吸热，A错误、B正确；

C.根据理想气体的状态方程

叱=0

T

可知，p—y图像的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

积更大，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；

D.a-c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。

故选B。

13.（2022・山东.统考高考真题）如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,

初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90。过程中，缸内气体（）

A.内能增加，外界对气体做正功

B.内能减小，所有分子热运动速率都减小

C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少

D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加

【答案】C

【详解】初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则

有

（Pi-Po）s=mg

汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的

将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压。

AB.汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽缸内气体压强作用将活塞往外推，气

体对外做功，根据热力学第一定律AU=Q+勿得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运

动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；

CD.气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子

数的比例减小，C正确，D错误。

故选Co

二、多选题

14.（2023•山西・统考高考真题）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两

绝热活塞将汽缸分为了、g、〃三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温

度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对/中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（）

1MB

——口fgh