2025年高考物理二轮复习：热学（讲义）解析版

专题17热学

目录

01考情透视目标导航............................................................................3

02知识导图•思维引航............................................................................4

03核心精讲•题型突破............................................................................5

题型一分子动理论固体和液体...............................................................5

【核心精讲】...............................................................................5

一、分子动理论..............................................................................5

二、固体和液体..............................................................................6

【真题研析】...............................................................................7

【命题预测】...............................................................................8

考向一分子动理论..........................................................................8

考向二固体和液体..........................................................................9

题型二气体实验定律和理想气体状态方程......................................................10

【核心精讲】..............................................................................10

一、气体实验定律与理想气体状态方程........................................................10

二、处理气缸类问题的思路..................................................................11

三、处理管类问题的思路....................................................................11

四、处理变质量类问题的思路................................................................11

【真题研析】..............................................................................12

【命题预测】..............................................................................13

考向一有关理想气体的气缸类问题...........................................................13

考向二有关理想气体的管类问题.............................................................15

考向三有关理想气体的变质量类问题.........................................................16

题型三热力学定律与气体状态变化的综合......................................................18

【核心精讲】..............................................................................18

一、理想气体的常见图像....................................................................18

二、热力学定律.............................................................................18

【真题研析】..............................................................................19

【命题预测】..............................................................................20

考向一热力学定律和图像相结合的问题.......................................................20

考向二热力学定律与气体实验定律相结合的问题...............................................22

考情透视・目标导航

题统计

2024年2023年2022年

命题要点

分子动理论2023北京卷T12022江苏卷T6

固体和液体2023海南卷T5

2024江苏卷T132023重庆卷T42022重庆卷T16

2024全国甲卷T52023湖北卷T132022广东卷T16

2024湖南卷T132023辽宁卷T52022河北卷T16

气体实验定律2024山东卷T162023海南卷T162022湖南卷T16

热2024江西卷T132023湖南卷T132022山东卷T15

考

2024广西卷T142023全国乙卷T14

角

度2024广东卷T13

2024重庆卷T32023河北卷T132022天津卷T6

2024浙江卷T192023广东卷T132022福建卷T10

2024海南卷T112023天津卷T22022重庆卷T15

热力学定律

2024北京卷T32023浙江卷T202022北京卷T3

2024河北卷T92023全国理综卷T82022江苏卷T7

2024湖北卷T13

从近三年高考试题来看，试题以选择题和计算题为主，其中气体实验定律和

命题规律热力学定律的考查非常频繁，分子动理论、固体和液体这两部分内容考查频率不

是太高。

预计在2025年高考中，还会以选择题和计算题的形式重点考查气体实验定

考向预测

律和热力学定律，可能结合图像、生活中的场景和前沿科技进行考查。

命题情景多以典型的图像、生产生活和科技与气体有关的为命题背景

常用方法平衡法、牛顿第二定律、整体和隔离法

小知识导图•思维引航\\

物质是由大量分子组成

核心增出•翱型空衲

//\\

题型一分子动理论固体和液体

I核心精讲"0

一、分子动理论

1.两种分子模型

球体分子模型立方体分子模型气体分子模型

物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。

(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立

方体的棱长，所以』=肝(球体模型)或4=遮(立方体模型)。

(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均

空间，如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d=Nv.

提醒:对于气体，利用1=近得到的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

2.微观量与宏观量间的关系

微观量:分子体积—、分子直径"、分子质量加0。

宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量相、摩尔质量A/、物体的密度"。

(1)分子的质量:用0=，=学。

(2)分子的体积:％二手=三(适用于固体和液体)。

“APNA

⑶物体所含的分子数:N==三-NA或N=?.NA=%NA。

VrnPVmMM

3.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

活动分子固体微小颗粒分子

主体

是分子的运动，发生在是比分子大得多的颗粒的运动,只能在是分子的运动，不能通过光学显

区别

任何两种物质之间液体、气体中发生微镜直接观察到

共同

(D都是无规则运动;(2)都随温度的升高而更加激烈

点

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

4.气体分子的速率分布

气体分子的速率呈“中间多、两头少”分布。

单位速率间隔的分子数

占总分子数的百分比

4.分子力和分子势能

分子力变化分子势能变化

J-10”_-

r1

①分子斥1力、引力同时存在；

②当r>ro时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更

①当r=ro时，分子势能最小；

快，分子力变现为引力；

②当r>ro时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小；

③当r<r。当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更

③当r<ro当，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。

快，分子力变现为斥力；

④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。

二、固体和液体

1.晶体与非晶体的对比

晶体

非晶体

比较单晶体多晶体

外形规则不规则不规则

熔点确定确定不确定

物理性质各向异性各向同性各向同性

原子排列规则多晶体的每个晶体间排列不规则不规则

玻璃、蜂蜡、

典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜

松香

2.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

表面张力的效果

的表面积最小

典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润

真题研析J

1.（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（）

r◄——

O--------2Q------------------♦

A.分子间距离大于s时，分子间表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离切处过程中分子势能变大

C.分子势能在w处最小

D.分子间距离小于s且减小时，分子势能在减小

【答案】C

【详解】分子间距离大于3分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离M处过程中，引力做正功，分

子势能减小，则在w处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。

故选C。

【技巧点拨】

（1）根据分子力大小随距离变化的特点做出判断；

（2）分子力做正功分子势能减小，反之，增大。

2.（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，根据几

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。

【技巧点拨】

(1)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；

(2)大量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律。

1命题预测」

考向一分子动理论

3.(2024•北京朝阳.二模)分子势能给随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是()

A.〃处分子间表现为引力

72处分子间表现为斥力

<r<为时，r越小分子势能越大

分子间距离足够大时分子势能最小

【答案】C

【详解】ABD.分子势能为标量，在尸厂2时，分子势能最小，则「2为平衡位置，分子力为零，由图可知〃

处分子间表现为斥力。故ABD错误；

C.由图可知q<r<桂时，r越小分子势能越大。故C正确。

故选C。

4.（2024•黑龙江齐齐哈尔・三模）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励

清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法错误的是（）

A.泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈

B.放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象

C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的

D.打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力

【答案】D

【详解】A.泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈，故A正确，不符

合题意；

B.放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确，不符合题意；

C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的，故C正确，不符合题

思；

D.打碎的茶杯不能拼接复原，是因为分子间距离太大，分子间作用力可以忽略不计，并不是分子间不存在

作用力，故D错误，符合题意。

故选D。

考向二固体和液体

5.（2024•浙江温州•模拟预测）如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画

出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片

B.甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变

C.乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致

D.在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短

【答案】A

【详解】A.玻璃是非晶体，具有各向同性，各个方向的传热能力相同，因此熔化的石蜡呈圆形，故A正

确；

B.甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能增大，故B错误；

CD.乙实验在太空中，由于薄膜厚度分布均匀，将不会出现干涉条纹，故CD错误。

故选A。

6.（2024•浙江金华.三模）2022年11月21日中国空间站第三次太空授课中演示了紫色水球从“活跃”到“懒

惰”的过程。如图所示，用注射器向水球喷气，水球发生振动。向水球射入一枚质量10g的钢球，钢球留在

水球中，再用注射器以相同方式向水球喷气，水球振动幅度减小。则（）

A.首次喷气水球振幅较大一定是因为注射器喷气的频率与水球的固有频率相等

B.水球振动中不破裂，是因为中心的水对外面的水有万有引力的作用

C.钢球射入水球而未穿出，是水的表面张力起了作用

D.钢球在水中受到浮力为0.1N

【答案】C

【详解】A.根据动量定理，力的冲量相同的情况下，质量小的物体获得的速度大，振幅也大，故A错误;

BC.水球振动中不破裂，钢球射入水球而未穿出，是水的表面张力起了作用，故B错误，C正确。

D.太空中处于失重状态，浮力为0,故D错误；故选C。

题型二气体实验定律和理想气体状态方程

核心精讲口

一、气体实验定律与理想气体状态方程

1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系

（温度不变:Pl%=P2V2玻意耳定律

体

雯

%%积宁?2

P1石

一-

r-P2n查理定律

彩

压

差

强%-

不

瓦

一盖一吕萨克定律

rl

2.两个重要的推论

（1）查理定律的推论:△片器AT

T1

（2）盖-吕萨克定律的推论:

T1

二、处理气缸类问题的思路

1.弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：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.分析清楚题目所述的物理过程，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

或理想气体状态方程列出方程；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.注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。

4.多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。

三、处理管类问题的思路

解答此类问题，关键是液柱封闭气体压强的计算，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析

受力、列平衡方程，要注意：

1.液体因重力产生的压强大小为（其中h为至液面的竖直高度）；

2.不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；

3.有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；

4.当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。

四、处理变质量类问题的思路

分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象“化变为定”，即把“变质量”问题转化为

“定质量”的气体问题，然后利用气体实验定律或理想气体状态方程求解。

1.充气问题：在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。

这样,可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。

2.抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法

与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为

“定质量''的问题。

3.灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把

大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。

4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的

气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。

5.也可以利用pV=nRT来处理有关变质量问题。

1真题研析J

7.（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330cm3,薄吸管底面积0.5cm2,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（）

20cm

—J

0cm

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.由盖一吕萨克定律得向=*其中％=VQ+S"=335cm3,乙=273+27（K）=300K,%=%+

S'=330+0.5x（cm3）代入解得T=至*+?四9（K）根据T=t+273K可知t=至光+竺竺（久）故若在吸管上

67676767

标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；

BC.当x=20cm时，该装置所测的温度最高，代入解得tmax=3L5°C故该装置所测温度不高于31.5K,当

尤=0时，该装置所测的温度最低，代入解得t*=223C故该装置所测温度不低于22.5冤，故B正确，C

错误；

D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖一吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。

故选Bo

【技巧点拨】

（1）该变化是一个等压变化，利用盖吕萨克定律写出T和x的关系；

（2）找出温度最高和最低x对应的长度。

8.（2024・甘肃・高考真题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、8两部分，隔板

与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2/。开始时系统处

于平衡态，A、8体积均为S/,压强均为po,弹簧为原长。现将8中气体抽出一半，8的体积变为原来的J。

整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：

（1）抽气之后A、5的压强以、pBo

（2）弹簧的劲度系数鼠

AB

SWVWWWAAAAAAMAAM

1/

【答案】（I）P4=：Po，PB=|po；⑵k=誓

【详解】（1）设抽气前两体积为V=SL,对气体A分析：抽气后以=2V—|，=根据玻意耳定律得po,=

P49V解得加=（Po对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即（Po，

则根据玻意耳定律得解得PB=|po

z43

（2）由题意可知，弹簧的压缩量为%对活塞受力分析有%S=PBS+F根据胡克定律得尸=k：联立得k=鬻

【技巧点拨】

（1）对两部分气体分别列玻意耳定律方程；

（2）对活塞列平衡方程，求弹簧劲度系数。

I命题预测飞

考向一有关理想气体的气缸类问题

9.（2024・广东•高考真题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个

导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强

减去B内气体压强大于Ap时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Ap时差压阀关闭。

当环境温度Ti=300K时，A内气体体积以1=4.0x10-2m3,B内气体压强PBI等于大气压强Po，已知活塞的

5

横截面积S=O.lOm?,Ap=0.1lp0,po=l.Ox10Pa,重力加速度大小取g=lOm/s2,A、B内的气体可

视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到72=270K

时：

⑴求B内气体压强PB2；

（2）求A内气体体积以2；

（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到po并保持不变，求已倒入铁砂的质量加。

【答案】（1）0.9Xl（）5pa；（2）3.6x10-2m3；（3）110kg

【详解】（1、2）假设温度降低到72时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，

初态PBI=p（）,Ti=300K末态72=270K根据等=警代入数据可得PB2=x105Pa,A内气体做等压变化，

压强保持不变，初态勿1=4.0x10-2m3,Ti=300K末态心=270K根据等=当代入数据可得力2=3.6x

-23J5

10md&Fp0-PB2<△口假设成立，即PB2=09x10Pa

（3）恰好稳定时，A内气体压强为p，A=Po+詈B内气体压强p，B=Po此时差压阀恰好关闭，所以有P'A—

p'B=Ap代入数据联立解得m=110kg

10.（2024•宁夏四川・高考真题）如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞

可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销4、6之间，b与汽缸底部的距离反=10万，活塞的面积为

1.0xl0-2m2o初始时，活塞在卡销。处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别

为1.0x105pa和300K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处（过程中气

体温度视为不变），外力增加到200N并保持不变。

（1）求外力增加到200N时，卡销6对活塞支持力的大小；

（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。

、f

b==

【答案】（1）WON；（2）327K

【详解】（1）活塞从位置a到b过程中，气体做等温变化，初态％=1.0X105Pa>匕=S-11而末态p?=?、

/=S•10面根据小%=22%解得P2=1-1x105pa此时对活塞根据平衡条件尸+P1s=p2s+N解得卡销b

对活塞支持力的大小N=100N

（2）将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态P2=1.1x

105Pa,T=300K末态，对活塞根据平衡条件p3s=F+解得P3=1,2Xl()5pa设此时温度为4，根据黑=

2l2

也解得73a327K

T3

考向二有关理想气体的管类问题

11.(2023・河北•高考真题)如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开

口、内部横截面积为(Mem2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封

闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度Z为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已

知外界大气压恒为1.0x105Pa,水柱长度不计。

(1)求温度变化过程中氮气对外界做的功；

(2)求葫芦的容积；

(3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知Imol氮气在1.0x105pa、273K状态下的

体积约为22.4L,阿伏伽德罗常数以取6.0XlO^mor^

【答案】(1)0.4J；(2)119cm3；(3)2.9X1021

【详解】(1)由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为Po,塑料管的横

截面积为S,初、末态气柱的长度分别为12,气体对外做的功为W。根据功的定义有勿=PoSC"-%)解

得W=0.4J

(2)设葫芦的容积为V,封闭气体的初、末态温度分别为A、T2,体积分别为％、/，根据盖一吕萨克定律

3

有£="vr=V+Slr,V2=V+S%联立以上各式并代入题给数据得了=119cm

(3)设在1.0xl()5pa、273K状态下，lmol氮气的体积为％、温度为T(),封闭气体的体积为匕，被封闭氮气

的分子个数为n。根据盖一吕萨克定律有二四=孑其中n=今想联立以上各式并代入题给数据得n=2.9X

1021个

12.（2025•陕西宝鸡・一模）如图所示，均匀薄壁U形玻璃管，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，管

内装有一定量的某种液体。右管内有一轻活塞，与管壁间无摩擦且不漏气。活塞与管内液体在左、右管内

密封了两段空气柱（可视为理想气体）。当温度为To时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为心

已知大气压强为外，玻璃管横截面积为S,不计轻活塞重力。现将左右两管理想气体缓慢升高相同的温度，

使两管液面高度差为L左管压强变为原来的1.2倍。求：

（1）理想气体温度升高到多少时两管液面高度差为L?

（2）温度升高过程中，右管内的轻活塞上升的距离为多少？

【答案】（1）7M.8?X2）L3L

【详解】（1）当两管液面高度差为L时左管液柱下降△久，右管液柱上升△%,设此时温度为T,则有：

2Ax=L解得Ax=5寸左管封闭气体，根据理想气体状态方程有竽=上颦垩联立以上式解得7=1.87。

（2）升温过程中，右管封闭气体压强不变，设末状态时右管中封闭气体长度为则有色=多解得L'=1.8L

T0T

活塞上升的高度△%=（//+△--L=1.3L

考向三有关理想气体的变质量类问题

13.（2024・广东•模拟预测）如图，竖直放置的内壁光滑且导热良好的圆柱体储气罐上、下封闭，上面带有

一单向的限压阀，储气罐的高为H,横截面积为S,距离底部的地方有一圈卡槽，卡槽上放有一质量爪=小

5g

的活塞将罐内空间分为上、下两部分，当上部分气体的压强大于4Po时，顶部的限压阀就会被顶开，金属孔

盖与外部预警电路（图中未画出）连通发出预警，当上部分气体压强小于等于4Po时，顶部的孔盖就会自动

复原。开始时活塞下部分是真空的，上部分气体压强与外界一样均为po,环境的热力学温度始终为To。现在

往储气罐的下部分充入外界气体，活塞恰好没动，气体视为理想气体，储气罐密封良好，重力加速度g取

10m/s2»

（1）求此时储气罐下部分的气体压强；

（2）若继续往储气罐下部分充入相同气体，预警器恰好未报警，求稳定时活塞上移的距离;

（3）在第（2）间的条件下，求第二次充入气体的质量与第一次充入气体的质量之比。

【答案】（l）2po（2焉H（3）||

【详解】（1）活塞恰好没动时，卡槽对活塞的作用力为0,设下部分气体的压强为Pi，对活塞进行受力分

析，有Pi=Po+詈解得Pi=2Po

（2）预警器恰好未报警时，上部分气体压强为4p0,设此时活塞距储气罐顶端的高度为“'，对上部分气体，

由玻意耳定律有Po.=4po"'S解得印=/H即活塞上移=^H

（3）下部分气体的压强P2=4p0+詈=5Po稳定时下部分气体的体积U=为HS设第二次充入气体的体积为

矿V,对下部分气体有2pO《HS+p0V=5p°U解得/=珠助同理可得，第一次充入的气体体积匕=2­

^HS=则第二次充入气体的质量与第一次充入气体的质量之比吆=3=更

557nl匕32

14.（2024•陕西西安・三模）胎压指的是轮胎内部空气的压强，胎压的高低对汽车的性能和动力有着至关重

要的作用，过高和过低都会缩短轮胎的使用寿命。绝大多数小轿车的轮胎胎压在230~250kPa之间为正常范

围。己知轮胎内原有空气的压强为p=240kPa,胎内空气温度仁27℃,体积为V=20L。由于长时间行驶，胎

内空气温度力=77℃,胎内空气体积变成匕=21L。胎内气体均可视为理想气体。

（1）通过计算说明此时胎压是否正常？

（2）若胎压不正常，则需要放出部分空气，已知放出气体后胎压为p2=250kPa,胎内空气温度为念=57。，

胎内空气体积变成V'=20.5L,求放出气体的质量与胎内原来气体质量的比值。（保留小数点后两位）

【答案】（1）不正常；（2）0.03

【详解】（1）根据理想气体状态方程有七=坐7解得Pi=266.7kPa>250kPa说明此时胎压不正常;

（2）根据理想气体状态方程有誓=产二+竽放出气体的质量与胎内原来气体质量的比值为型=

0+273t2+273T3m

P3P3

=°.O3。

ti+273

题型三热力学定律与气体状态变化的综合

核心精讲=］

.............

一'理想气体的常见图像

1.一定质量的气体不同图像的比较

类别特点(其中C为常量)举例

p>

p-VpV=CT,即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远

0、V

丁2〉丁1

P小

1p=CT^,斜率左=CT,即斜率越大，温度越高

P-VO1

V

T2>TI

尸A72

4

斜率％=,，即斜率越大，体积越小

P-T

0T

y/Pz

cC

V-TV奇T,斜率左即斜率越大，压强越小

0T

P2〈P]

［注意］上表中各个常量“。’意义有所不同。可以根据呼=成7确定各个常量的意义。

2.气体状态变化图像的分析方法

(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体

的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态

变化的一个过程。

(2)明确图像斜率的物理意义：在V-T图像(p-T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两

个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。

(3)明确图像面积物理意义:在图像中图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。

二、热力学定律

1.对热力学第一定律的理解

(1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。

(2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。

(3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。

2.热力学第一定律的三种特殊情况

(1)若过程是绝热的，则。=0,外界对物体做的功等于物体内能的增加。

(2)若过程中不做功，则W=0,0=AU,物体吸收的热量等于物体内能的增加。

(3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W+Q=0,即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物

体做的功等于物体放出的热量。

3.公式中符号法则的理解

物理量QAU

+外界对物体做功物体吸收热量内能增加

—物体对外界做功物体放出热量内能减少

3.热力学第二定律的含义

(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。

(2)“不产生其他影响，，的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的

影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀

15.(2024.山东•高考真题)一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，过程是等压过程，6-c过程

中气体与外界无热量交换，c-a过程是等温过程。下列说法正确的是()

A.a-6过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

B.6—c过程，气体对外做功，内能增加

C.a—b—c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

D.。一6过程，气体从外界吸收的热量等于c-a过程放出的热量

【答案】C

【详解】A.a—b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0,由盖-吕萨克定律可知

Tb>Ta

即内能增大，△/">(),根据热力学第一定律AU=Q+W可知a—b过程，气体从外界吸收的热量一部分

用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；

B.方法一：6-c过程中气体与外界无热量交换，即=0又由气体体积增大可知Wbc＜0，由热力学第

一定律AU=Q+勿可知气体内能减少。

方法二：cta过程为等温过程，所以或=Ta结合底＞Ta分析可知B＞或所以匕到c过程气体的内能减少。

故B错误;

C.c-a过程为等温过程，可知或=TaAUac=0根据热力学第一定律可知a-b-c过程，气体从外界吸收

的热量全部用于对外做功，C正确；

D.根据热力学第一定律结合上述解析可知：a-6~c-a一整个热力学循环过程AU=0,整个过程气体

对外做功，因此热力学第一定律可得AU=Qab-Qca-W=0故a-b过程气体从外界吸收的热量（?此不等

于c—a过程放出的热量—Qca，D错误。故选C。

【技巧点拨】

（1）明确每个过程是何种变化，该过程中温度、体积和压强如何变化；

（2）利用热力学第一定律判断功、能、热量的变化。

16.（2024・重庆•高考真题）某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上

浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（）

A.外界对气囊内气体做正功B.气囊内气体压强增大

C.气囊内气体内能增大D.气囊内气体从外界吸热

【答案】D

【详解】AB.气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律°V=C可知，体积变大，则压强变小，气

体对外做功，故AB错误；

CD.气体温度不变，内能不变，气体对外做功，卬＜0,由热力学第一定律AU=