第63讲 热学基础（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第63讲热学基础目录01、考情透视，目标导航TOC\o"1-3"\h\u02、知识导图，思维引航 203、考点突破，考法探究 3考点一.分子动理论 3知识点一、分子动理论的内容 3知识点二、温度与物体的内能 4考向1.微观量的估算 4考向2.布朗运动与分子热运动 6考向3.分子力、分子势能与物体的内能 7考点二.固体、液体和气体的性质 9知识点一、固体和液体 9知识点二、气体 10考向1.固体、液体性质的理解 11考向2气体压强的计算及微观解释 12考向3气体分子的运动特点 14考点三.气体实验定律和理想气体状态方程 15知识点1．气体实验定律 15知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系 15考向1等容变化与等温变化 15考向2等压变化与等容变化 16考点四.气体状态变化的图像问题 17考向1气体的p-V图像 17考向2气体的V-T图像 18考向3气体的p-T图像 18考法4气体的p-eq\f(1,V)图像 19考向5气体状态变化图像的转换 1904、真题练习，命题洞见 20考情分析2024·海南·高考物理第5题2024·浙江·高考物理第9题2024·全国甲卷·高考物理第33题2024·江西·高考物理第13题2024·江苏·高考物理第13题2024·安徽·高考物理第13题复习目标目标1.知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。理解扩散现象、布朗运动、热运动。目标2.知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能的概念。目标3.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质。了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。目标4.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题。考点一.分子动理论知识点一、分子动理论的内容1．物体是由大量分子组成的(1)分子的直径：数量级为10－10m。(2)分子的质量：数量级为10－26kg。(3)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023mol－1。2．分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象：在物理学中，人们把不同种物质能够彼此进入对方的现象叫作扩散。温度越高，扩散现象越明显。(2)布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的小颗粒的无规则运动。颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越明显。(3)热运动：分子永不停息的无规则运动。温度越高，分子热运动越剧烈。3．分子间的作用力(1)引力和斥力总是同时存在，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力变化得更快。知识点二、温度与物体的内能温度与温标温度表示物体的冷热程度，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度温标包括摄氏温标(t)和热力学温标(T)，两者的关系是T＝t＋273.15_K分子动能概念分子动能是分子热运动所具有的动能决定因素温度是分子热运动的平均动能的标志分子势能概念分子势能是由分子间的相对位置决定的能决定因素①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；②宏观上：决定于体积和状态物体的内能概念物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量决定因素对于给定的物体，其内能大小是由物体的温度、体积和质量决定，即由物体的内部状态决定考向1.微观量的估算1．两种分子模型(1)球体模型：把分子看成球体，分子的直径：d＝eq\r(3,\f(6V0,π))。适用于固体和液体。(2)立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d＝eq\r(3,V0)。适用于固体、液体和气体。注意：对于气体，利用d＝eq\r(3,V0)计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。2．宏观量与微观量的相互关系微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等宏观量物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的量n等相互关系①一个分子的质量：m0＝eq\f(Mmol,NA)＝eq\f(ρVmol,NA)②一个分子的体积：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)(对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)注意：阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。1．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是()【答案】C【解析】：铁的摩尔体积V＝eq\f(M,ρ)，单个铁原子的体积V0＝eq\f(M,ρNA)，又V0＝eq\f(4,3)πr3，所以铁原子的半径r＝eq\f(1,2)·，铁原子的最大截面积S0＝，铁质晶须的横截面上的铁原子数n＝eq\f(\f(πd2,4),S0)，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力F0＝eq\f(F,n)＝eq\f(F,d2)，故C正确。2．若阿伏加德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为M，密度为ρ。则下列说法正确的是()A．1kg该液体所含有分子数为ρNAB．1m3该液体所含有分子数为eq\f(ρNA,M)C．1个该液体分子的质量为eq\f(NA,M)D．该液体分子的直径约为eq\r(3,\f(6M,ρNA))【答案】B【解析】：1kg该液体所含有分子数为N＝eq\f(1,M)·NA＝eq\f(NA,M)，故A错误；1m3该液体所含有分子数为N＝eq\f(1,\f(M,ρ))·NA＝eq\f(ρNA,M)，故B正确；1个该液体分子的质量为m0＝eq\f(M,NA)，故C错误；设该液体分子的直径为d，则有eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))3＝eq\f(\f(M,ρ),NA)，解得d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))，故D错误。3．在压强不太大、温度不太低的情况下，气体分子本身大小比分子间距小得多，可以忽略分子大小。氮气的摩尔质量为2.8×10－2kg/mol，标准状态下摩尔体积是22.4L，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1。(1)估算氮气分子间距；(2)液氮的密度为810kg/m3，假设液氮可以看成由立方体分子堆积而成，估算液氮分子间距。(结果均保留一位有效数字)【答案】：(1)3×10－9m(2)4×10－10m【解析】：(1)由题知，一个氮气分子占据的体积V＝eq\f(Vmol,NA)≈3.7×10－26m3氮气分子间距L＝eq\r(3,V)≈3×10－9m。(2)设液氮分子间距为L0，则摩尔体积Vmol＝NAL03由题知Mmol＝2.8×10－2kg/mol密度ρ＝eq\f(Mmol,Vmol)，解得L0≈4×10－10m。考向2.布朗运动与分子热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点(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、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动1．我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以下有关分析错误的是()A．扩散现象只发生在气体、液体之间B．扩散现象说明分子在不停息地运动C．温度越高时扩散现象越剧烈D．扩散现象说明分子间存在着间隙【答案】A【解析】：气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A错误；扩散现象本身就是由分子不停地做无规则运动产生的，故B正确；物体的温度越高，分子的热运动就越剧烈，扩散现象就越剧烈，故C正确；不同的物质在相互接触时可以彼此进入对方的现象叫作扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。本题选错误的，故选A。2．(多选)PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害，在静稳空气中，下列关于PM2.5的说法中正确的是()A．在其他条件相同时，温度越高，PM2.5的运动越激烈B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动D．减少工业污染的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响【答案】AC【解析】：PM2.5的运动是布朗运动，不是分子的热运动，是空气分子无规则运动对PM2.5微粒的撞击不平衡造成的，B错误，C正确；温度越高，空气分子无规则的运动越激烈，对PM2.5微粒的撞击不平衡越明显，PM2.5的运动越激烈，A正确；减少工业污染的排放可减少空气中的PM2.5，进而减少“雾霾”天气的出现，D错误。3．对分子的热运动，以下叙述中正确的是()A．分子的热运动就是布朗运动B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈【答案】C【解析】：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而组成微粒的分子有成千上万个，微粒的运动是大量分子集体的运动，并不是微粒分子的无规则运动，A错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，同种物质的分子若温度不同，其热运动的激烈程度也不同，B错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，温度越高，分子热运动越激烈，由于气体和液体的温度高低不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈，C正确；分子的无规则热运动与物体的温度有关，与物体的机械运动的速度无关，D错误。考向3.分子力、分子势能与物体的内能1.分子力与分子势能的比较分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况r＜r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小r＞r0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零r＞10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝02.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较分子动能分子势能内能机械能定义分子无规则运动的动能由分子间相对位置决定的势能所有分子的热运动动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的总和决定因素温度(决定分子平均动能)分子间距温度、体积、物质的量跟宏观运动状态、参考系和参考平面的选取有关说明温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义1.设甲分子在坐标原点O处不动，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系如图中曲线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力。a、b、c为r轴上三个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放(设无穷远处分子势能为零)，则()A.乙分子从a到c，分子力先减小后增大B.乙分子运动到c点时，动能最大C.乙分子从a到c，分子力先做正功后做负功D.乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零【答案】B【解析】由题图可知，乙分子从a到c，分子力先增大后减小，故A错误；从a到c，分子间作用力为引力，引力做正功，动能一直增加，当乙分子运动到c点左侧时，分子力为斥力，斥力做负功，所以乙分子运动到c点时，动能最大，故B正确；乙分子从a到c，分子力一直做正功，故C错误；乙分子运动到c点时，分子力为零，但由于分子力一直做正功，所以分子势能应小于零，故D错误。2.(多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同C.质量和温度相同的冰和水，内能不同D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大【答案】CD【解析】温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，选项A错误；物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，选项B错误，C正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定内能的大小，选项D正确。3.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是()A．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关D．摩擦生热使机械能转化为内能【答案】ACD【解析】：内能是指物体内部所有分子的热运动动能与分子势能的总和，故A正确。内能与机械能是不同概念，内能与机械能没有直接关系，一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关；一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化，故B错误，C正确。摩擦生热时，要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D正确。考点二.固体、液体和气体的性质知识点一、固体和液体1．固体：固体通常可分为晶体和非晶体，具体见下表：分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性微观结构组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列注意：多晶体中每个小晶体间的排列无规则无规则2．液体(1)液体的表面张力作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势方向表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界面垂直(2)浸润和不浸润①浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。②不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上的现象。③当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体，反之，液体不浸润固体。(3)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，毛细管越细，毛细现象越明显。(4)液晶①液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。②液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。知识点二、气体气体压强产生原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度理想气体模型宏观模型在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体注意：实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体微观模型理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能气体实验三定律玻意耳定律p1V1＝p2V2查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)盖-吕萨克定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)理想气体的状态方程表达式eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C考向1.固体、液体性质的理解1．区别晶体和非晶体的方法(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是非晶体。(2)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非晶体。2．对液体表面张力的理解形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷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的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小1．随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现C．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性【答案】D【解析】：单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，选项A错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，选项B错误；单晶体和多晶体都具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项C错误；多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项D正确。2．关于液晶，下列说法正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质都具有液晶态【答案】B【解析】：液晶并不是指液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A错误，B正确；当液晶通电时，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，故D错误。3．喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上。从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是()A．水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关B．图中的玻璃和水滴发生了浸润现象C．水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大D．图中水滴表面分子比水滴的内部密集【答案】C【解析】：液体表面张力作用使得水滴呈球形，但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；题图中的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C正确；题图中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，D错误。考向2气体压强的计算及微观解释1.平衡状态下气体压强的求法力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，求得气体的压强2.加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。4.若已知大气压强为p0，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，则()A.图甲中被封闭气体的压强为p0＋ρghB.图乙中被封闭气体的压强为p0＋ρghC.图丙中被封闭气体的压强为p0＋eq\f(\r(3),2)ρghD.图丁中被封闭气体的压强为p0＋ρgh1【答案】D【解析】在图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p气S＋ρghS＝p0S，所以p气＝p0－ρgh，故A错误；在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件得F上＝F下，即p气S＋ρghS＝p0S，所以p气＝p0－ρgh，故B错误；在图丙中，以B液面为研究对象，有p气S＋ρghSsin60°＝p0S，所以p气＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh，故C错误；在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p气S＝p0S＋ρgh1S，所以p气＝p0＋ρgh1，故D正确。5.如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。已知外界大气压强为p0。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，则此时缸内封闭气体的压强为()A.p0＋eq\f(（m＋M）F,Sm) B.p0＋eq\f(mF,SM)C.p0＋eq\f(MF,S（m＋M）) D.p0＋eq\f(mF,S（m＋M）)【答案】D【解析】以汽缸和活塞整体为研究对象，根据牛顿第二定律得F＝(M＋m)a；以活塞为研究对象，根据牛顿第二定律得pS－p0S＝ma，联立解得p＝p0＋eq\f(mF,S（M＋m）)，选项D正确。6．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【解析】：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；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，故B、D错误。考向3气体分子的运动特点(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。(2)气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。(3)气体分子向各个方向运动的机会均等。(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。7．氧气分子在0℃和100℃下的速率分布如图所示，纵轴表示对应速率的氧气分子数目ΔN占氧气分子总数N的百分比，则关于分子运动的说法正确的是()A．0℃的氧气分子速率一定比100℃时速率小B．0℃的氧气分子平均动能可能比100℃时的大C．同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大D．温度越高，同样速率的分子对应的百分比都增加【答案】C【解析】：0℃的氧气分子平均速率一定比100℃氧气分子平均速率小，但不是每个分子的速率都小，故A错误；0℃的氧气分子平均动能比100℃氧气分子平均动能小，故B错误；由题图可以知道，氧气分子在0℃和100℃温度下都满足“中间多、两头少”的规律，所以同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大，故C正确；温度越高，同样速率的分子对应的百分比有的增加、有的减少，故D错误。考点三.气体实验定律和理想气体状态方程知识点1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）,体积不变：\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)（查理定律）,压强不变：\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（盖－吕萨克定律）))考向1等容变化与等温变化1．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在－40～100℃温度下正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.535×105Pa，最低胎压不低于1.616×105Pa。设轮胎容积不变，若在温度t为20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？【解析】：由于轮胎容积不变，故轮胎内气体发生等容变化。设在T0＝293K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax。根据题意，当T1＝233K时，胎压p1＝1.616×105Pa，由查理定律，有eq\f(p1,T1)＝eq\f(pmin,T0)，代入数据，解得pmin≈2.032×105Pa；当T2＝373K时，胎压p2＝3.535×105Pa，由查理定律，有eq\f(p2,T2)＝eq\f(pmax,T0)，代入数据，解得pmax≈2.777×105Pa。故充气后的胎压在2.032×105～2.777×105Pa比较合适。2．如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27℃时，压强p＝1.050×105Pa，则(1)t′＝37℃时，气压是多大？(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？【答案】：(1)1.085×105Pa(2)eq\f(30,31)【解析】：(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T＝(27＋273)K＝300K，T′＝(37＋273)K＝310K温度变化过程中体积不变，故由查理定律有eq\f(p,T)＝eq\f(p′,T′)解得p′＝1.085×105Pa。(2)保持温度不变，挤压气体，则该过程为等温变化过程，由玻意耳定律有pV＝p′V′解得V′＝eq\f(30,31)V。考向2等压变化与等容变化3．某同学制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度可以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积S＝10cm2的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为T1＝300K时，活塞与缸底相距H＝3cm，与重物相距h＝2cm。环境空气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g＝10m/s2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。(1)当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度T2；(2)若重物质量为m＝2kg，当轻绳拉力刚好为零时，警报器开始报警，求此时缸内气体温度T3。【答案】：(1)500K(2)600K【解析】：(1)从开始到活塞刚接触重物，气体做等压变化，由盖吕萨克定律得eq\f(HS,T1)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H＋h))S,T2)解得T2＝500K。(2)从刚接触重物到轻绳拉力刚好为零，有p1S＝p0S＋mg由查理定律得eq\f(p0,T2)＝eq\f(p1,T3)解得T3＝600K。考点四.气体状态变化的图像问题气体的四类“等值变化”图像的比较类别特点(其中C为常量)举例等温变化p-V图像pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p-eq\f(1,V)图像p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高等容变化：p-T图像p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小等压变化：V-T图像V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小注意：各个常量“C”意义有所不同，可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。考向1气体的p-V图像1．(2024·邯郸模拟)一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C状态变化，已知该气体在状态C时的热力学温度为280K，则该气体在状态A和状态B时的热力学温度分别为()A．567K,280K B．420K,280KC．567K,300K D．420K,300K【答案】B【解析】：从状态B到状态C，由理想气体状态方程可知eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pCVC,TC)，解得TB＝TC＝280K，又因状态A到状态B为等容过程，有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)，解得TA＝420K，选项B正确。考向2气体的V-T图像2．(多选)汽缸中有一定质量的理想气体。气体由初始状态A开始，经历AB、BC、CA三个过程回到初始状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是()A．AB过程中气体分子的平均动能增大B．BC过程中气体分子数密度增大C．CA过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加D．AB过程中气体对外做的功小于CA过程中外界对气体做的功【答案】AC【解析】：温度是分子平均动能的标志，AB过程中气体温度升高，气体分子的平均动能增大，故A正确；BC过程中，根据图像可知气体的体积不变，则单位体积内的气体分子数不变，故B错误；CA过程中，气体温度不变，分子平均动能不变，但体积减小，单位体积内的分子数目增多，因此单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，故C正确；AB过程中气体体积的变化量等于CA过程中气体体积的变化量，但CA过程中气体的平均压强小于AB过程中气体的平均压强，所以AB过程中气体对外做的功大于CA过程中外界对气体做的功，故D错误。考向3气体的p-T图像3．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B。该过程中()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【解析】：根据eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，B正确；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器壁的作用力变大，C错误；气体分子的数密度不变，从A到B气体分子的平均速率增大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，D错误。考法4气体的p-eq\f(1,V)图像4．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p-eq\f(1,V)图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与eq\f(1,V)轴垂直。气体在此状态变化过程中()A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变【答案】A【解析】：由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确；由理想气体状态方程可知pV＝C·T，由图像可知，连接Ob的直线的斜率小，所以b的温度小，b→c过程温度升高，同时压强增大，且体积也增大，故B错误；由图像可知，c→d过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，气体温度降低，故C错误；由图像可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，气体温度降低，故D错误。考向5气体状态变化图像的转换5.“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-V图像可能是()【答案】B【解析】：根据eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T，从a到b，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，c状态的体积大于b状态体积。故选B。1．（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，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，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口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，则刻度左密右疏B．该装置所测温度不高于31.5℃C．该装置所测温度不低于23.5℃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】B【详解】A．由盖—吕萨克定律得其中，，代入解得根据可知故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；BC．当时，该装置所测的温度最高，代入解得故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得故该装置所测温度不低于，故B正确，C错误；D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。故选B。2．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少【答案】AB【详解】A．中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中性但内部有复杂结构，故A正确；B．根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故B正确；C．根据可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，故C错误；D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于到大于的过程，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，故D错误。故选AB。3.（2024·全国·高考真题）如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（）A．a中水的饱和气压最小B．a、b中水的饱和气压相等C．c、d中水的饱和气压相等D．a、b中试管内气体的压强相等E．d中试管内气体的压强比c中的大【答案】ACD【详解】A．同一物质的饱和气压与温度有关，温度越大，饱和气压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和气压最小，故A正确；B．同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和气压小于b中水的饱和气压，故B错误；C．c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和气压相等，故C正确；D．设大气压强为，试管内外水面的高度差为，则a、b中试管内气体的压强均为故D正确；E．d中试管内气体的压强为c中试管内气体的压强为可知故E错误。故选ACD。4.（2023·海南·高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（

）

A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小【答案】C【详解】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力