2025年高考备考高中物理个性化分层教辅中等生篇《热学》

第1页（共1页）2025年高考备考高中物理个性化分层教辅中等生篇《热学》一．选择题（共10小题）1．（2024春•炎陵县期末）一定质量的气体，在恒温下体积膨胀，下列说法中正确的是（）A．气体分子的总数目将增多 B．气体分子的平均速率将减小 C．气体的压强将减小 D．容器壁受到的气体分子的平均冲力将增大2．（2024春•华州区期末）下列说法正确的是（）A．布朗运动反映了微粒中分子运动的不规则性 B．对于一定质量的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是不确定的 C．能量的耗散是从能量的转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．只要有足够高的技术条件，绝对零度是可以达到的3．（2024春•潍坊期末）图甲为桶装纯净水使用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理图。当手按下压水器时，压水器中的活塞打开，外界空气压入桶内，放手后，压水器活塞关闭。内桶底横截面积S＝0.05m2，容积为20L。现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外液面相平，出水口与桶内水面的高度差h＝0.3m空气可视为理想气体。出水管的体积与桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2。设桶内气体温度不变，压出5L水后，出水管中的液面恰好在出水管顶部，则压入外界空气的体积为（）A．5.45L B．5.60L C．5.75L D．6.00L4．（2024春•临沂期末）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程是等容过程，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（）A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B．b→c过程，气体吸热，内能增加 C．c→a过程，气体放热，内能不变 D．a→b过程气体对外界做的功等于c→a过程外界对气体做的功5．（2024•内江模拟）如图，健身球是一个充满气体的大皮球，当人压向健身球上时，假设球内气体温度不变，则在这个过程中（）A．气体分子的平均速率增大 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收热量 D．气体的压强不变6．（2024春•道里区校级期末）新疆早晚的温差比较大，某些地区早晨的温度为﹣1℃、中午的温度能达到32℃，假设环境的大气压几乎不变。则中午和早晨相比（）A．空气分子的平均动能减小 B．单位体积内空气的质量减小 C．单位体积内的分子数增大 D．单位时间撞击某建筑物单位面积的分子数增多7．（2024春•慈溪市期末）关于热力学第二定律说法正确的是（）A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小 B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律 C．热量能自发地从低温物体传向高温物体 D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响8．（2024春•海门区期末）如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动的是（）A．降低环境温度 B．使玻璃管做竖直上抛运动 C．使玻璃管做自由落体运动 D．顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小9．（2024春•枣庄期末）一定质量的理想气体的体积V随温度T的变化关系，如图所示。气体从状态a变化到状态b，从外界吸收热量为Q，该变化过程在V﹣T图像中的图线ba的延长线恰好过原点O，气体状态参量满足pVTA．气体对外做功为C（T2﹣T1） B．气体对外做功为p（V2﹣V1） C．气体内能变化为ΔU＝C（T2﹣T1）+Q D．气体内能变化为ΔU＝p（V2﹣V1）+Q10．（2024春•克州期末）下列说法正确的是（）A．一定质量的理想气体吸热时，其温度一定升高 B．第一类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．一定质量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少二．多选题（共5小题）（多选）11．（2024春•华州区期末）一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p﹣V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时的温度为TA＝300K，下列说法正确的是（）A．气体在状态C时的温度TC＝375K B．从A到C过程外界对气体做了﹣600J的功 C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变 D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从A→B→C→D→A（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J（多选）12．（2024春•长寿区期末）气压式电脑桌的简易结构如图所示。导热性能良好的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦运动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上，桌面下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，桌面回到初始高度，此时气体状态为C。下列说法正确的是（）A．从A到B的过程中，内能不变 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体分子平均动能不变 D．从B到C的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变少（多选）13．（2024春•广西期末）下列几幅图对应的说法中正确的有（）A．图甲是玻璃管插入某液体中的情形，表明该液体能够浸润玻璃 B．图乙中玻璃管锋利的断口在烧熔后变钝，原因是玻璃是非晶体，加热后变成晶体 C．图丙说明气体速率分布随温度变化，且T1＞T2 D．图丁中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小（多选）14．（2024春•广西期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示a、b、c的压强，下列判断正确的是（）A．过程a到b中气体内能增大 B．过程b到c中气体吸收热量 C．过程b到c中每一分子的速率都减小 D．过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功（多选）15．（2024春•太原期末）用活塞压缩密封在汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J。对于汽缸里压缩后的空气，下列选项正确的是（）A．空气的分子势能增大 B．每个空气分子的动能都变大 C．空气温度升高，内能增加690J D．空气分子单位时间内与汽缸壁单位面积上的碰撞次数增加三．填空题（共5小题）16．（2024•泉州模拟）树木输液是一种有效的绿化养护手段，能够促进树木的生长和成活。如图所示，玻璃瓶内气体的压强（选填“大于”“小于”或“等于”）外界的大气压强，在瓶内的营养液缓缓下滴的过程中，瓶内气体（选填“吸收”或“放出”）热量。17．（2024春•泉州期末）一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A（其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行），这一过程称为一个循环，则：（1）由A→B，气体的温度。（填“升高”、“降低”或“不变”）（2）由B→C，气体分子的平均动能（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）由C→A，气体的内能。（填“增大”、“减小”或“不变”）18．（2024•鼓楼区校级二模）在汽缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历a→b→c→d的一系列变化，p﹣V图像如图所示，其中bc的反向延长线过原点O，曲线cd是双曲线的一部分，a、b、d在一条平行于横轴的直线上。则（填“a→b”“b→c”或“c→d”）；过程中气体的温度不变；d状态下单位时间与单位面积活塞碰撞的分子数与a状态相比（填“要多”“要少”或“一样多”）。19．（2024•鲤城区校级模拟）2022年，我国“深海勇士”号和“奋斗者”号载人潜水器共完成175个潜次，开辟了我国深潜科学研究的新领域，现利用固定在潜水器体外的一个密闭气缸完成实验：如图，气缸内封闭一定质量的理想气体，轻质导热活塞可自由移动，在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低。则此过程中，气缸内气体的内能（选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”），活塞对气体所做的功（选填“大于”、“小于”或者“等于”）气体向外界放出的热量；单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数（选填“增多”、“减少”或者“不变”）。20．（2024•三明模拟）已知泰宁大金湖某处水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为27℃，大气压强为1.0×105Pa，取g＝10m/s2，ρ＝1.0×103kg/m3，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的倍，此过程气泡内的气体（选填“吸热”或“放热”），气泡内的气体可视为理想气体。四．解答题（共5小题）21．（2024春•武昌区期末）如图甲所示，平直木板与固定在水平地面上的铰链相连，内壁光滑的气缸固定在木板上，厚度不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内。在竖直平面内缓慢地转动木板，木板与水平地面之间的夹角用θ表示，则气体的压强p与sinθ的关系图线如图乙所示，图乙中p0为已知量。（1）已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量；（2）当θ＝30°，活塞与气缸底部的距离为d时，气缸内的气体温度为T1；当θ＝53°，活塞与气缸底部的距离为0.5d时，气缸内的气体温度为T2，求T1：T2。22．（2024•衡水模拟）实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，气缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，气缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强p0，环境温度为T0，求：（1）气体的温度的变化量？（2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少？23．（2023秋•碑林区校级期末）如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27℃时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm。（T＝t+273K）（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？（2）当温度达到多少℃时，报警器会报警？24．（2024春•潍坊期末）如图，竖直放置的汽缸中，用横截面积为S的轻活塞封闭一定质量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B两部分气柱的长度均为L。已知隔板的质量为m，不计活塞、隔板与汽缸间的摩擦力，外界大气压强为p0，重力加速度为g。气体温度始终保持不变，缓慢向活塞上倒入铁砂。（1）若倒入铁砂的质量为m，求隔板向下移动的距离；（2）若隔板向下缓慢移动了L225．（2024•广州模拟）为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置—压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭．皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内．设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为P0和V0．现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为ℎ(ℎ＜P（1）简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热；（2）求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。

2025年高考备考高中物理个性化分层教辅中等生篇《热学》参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2024春•炎陵县期末）一定质量的气体，在恒温下体积膨胀，下列说法中正确的是（）A．气体分子的总数目将增多 B．气体分子的平均速率将减小 C．气体的压强将减小 D．容器壁受到的气体分子的平均冲力将增大【考点】气体的等温变化与玻意耳定律的应用．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】C【分析】气体恒温膨胀，体积增大，分子总数不变，根据温度是分子平均动能的标志，分析分子平均速率的变化．结合压强的微观含义分析平均冲力的变化。【解答】解：A、由题意，气体质量不变，分子的总数目不变，故A错误。B、温度是分子平均动能的标志，分子的平均动能不变，则分子的平均速率不变，故B错误。CD、由pV＝C知，体积增大，压强减小，分子的平均动能不变，单位体积内的分子数减小，气缸壁受到气体分子的平均冲力将减小，故C正确，D错误。故选：C。【点评】解决本题的关键是掌握分子动理论、气态方程和分子平均速率的因素。2．（2024春•华州区期末）下列说法正确的是（）A．布朗运动反映了微粒中分子运动的不规则性 B．对于一定质量的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是不确定的 C．能量的耗散是从能量的转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．只要有足够高的技术条件，绝对零度是可以达到的【考点】热力学第二定律的不同表述与理解；布朗运动实例、本质及解释；温度与分子动能的关系．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；理解能力．【答案】C【分析】根据布朗运动的本质解答；在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是确定的根据热力学第二定律的几种不同的说法解答；绝对零度是一切低温物体的极限。【解答】解：A、布朗运动反映了液体中分子运动的不规则性，故A错误；B、对于一定质量的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是确定的，故B错误；C、根据热力学第二定律，能量的耗散是从能量的转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故C正确；D、绝对零度是一切低温物体的极限，不可能达到，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了布朗运动、热力学第二定律等有关知识，难度不大，注意知识的积累。3．（2024春•潍坊期末）图甲为桶装纯净水使用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理图。当手按下压水器时，压水器中的活塞打开，外界空气压入桶内，放手后，压水器活塞关闭。内桶底横截面积S＝0.05m2，容积为20L。现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外液面相平，出水口与桶内水面的高度差h＝0.3m空气可视为理想气体。出水管的体积与桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2。设桶内气体温度不变，压出5L水后，出水管中的液面恰好在出水管顶部，则压入外界空气的体积为（）A．5.45L B．5.60L C．5.75L D．6.00L【考点】气体的等温变化与玻意耳定律的应用．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】B【分析】根据题意分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律得出对应的空气体积。【解答】解：设流出5L水后，液面下降Δh，则Δh=此刻瓶内气体压强：p2＝p0+ρg（h+Δh）瓶内气体体积：V2＝V0+V1＝10L+5L＝15L设瓶内气体在外界压强下的体积为V′，则结合玻意耳定律可得p2V2＝p0V′初始状态瓶中气体压强为p0，体积为V0，则ΔV＝V′﹣V0解得：ΔV＝5.60L，故B正确，ACD错误；故选：B。【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律列式即可完成分析。4．（2024春•临沂期末）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程是等容过程，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（）A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B．b→c过程，气体吸热，内能增加 C．c→a过程，气体放热，内能不变 D．a→b过程气体对外界做的功等于c→a过程外界对气体做的功【考点】热力学第一定律的表达和应用；理想气体多种状态变化并存的图像问题．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】C【分析】根据图像分析出气体变化前后的状态参量，根据热力学第一定律分析出气体的吸放热情况；根据图像的物理意义分析出气体在不同过程中的做功大小关系。【解答】解：A、a→b过程，气体做等压变化，气体体积增大，则气体温度升高，内能增大，由于体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，气体吸热，故a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，一部分用于增加内能，故A错误；B、b→c过程，气体做等容变化，气体压强减小，则气体温度降低，内能减小，由于体积不变，外界对气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，气体放热，故B错误；C、c→a过程，气体做等温变化，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，气体放热，故C正确；D、p﹣V图像与坐标轴围成的面积表示做功，a→b过程p﹣V图像与坐标轴围成的面积大于c→a过程p﹣V图像与坐标轴围成的面积，故a→b过程气体对外界做的功大于c→a过程外界对气体做的功，故D错误；故选：C。【点评】本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，解题的关键点是理解图像的物理意义，结合热力学第一定律即可完成分析。5．（2024•内江模拟）如图，健身球是一个充满气体的大皮球，当人压向健身球上时，假设球内气体温度不变，则在这个过程中（）A．气体分子的平均速率增大 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收热量 D．气体的压强不变【考点】热力学第一定律的表达和应用；温度与分子动能的关系；理想气体及理想气体的状态方程．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】B【分析】气体的温度不变，则气体分子的平均速率不变；根据气体体积的变化得出做功的类型，结合热力学第一定律分析出气体的吸放热情况；根据公式pV＝CT分析出气体压强的变化趋势。【解答】解：A．气体温度不变，气体分子的平均动能保持不变，则气体分子的平均速率不变。故A错误；BC．因为气体的内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知气体要向外放出热量，故B正确，C错误；D．根据公式PVT故选：B。【点评】本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，解题的关键点是分析出气体状态参量的变化，结合热力学第一定律即可完成分析。6．（2024春•道里区校级期末）新疆早晚的温差比较大，某些地区早晨的温度为﹣1℃、中午的温度能达到32℃，假设环境的大气压几乎不变。则中午和早晨相比（）A．空气分子的平均动能减小 B．单位体积内空气的质量减小 C．单位体积内的分子数增大 D．单位时间撞击某建筑物单位面积的分子数增多【考点】温度与分子动能的关系；气体压强的微观解释．【专题】定性思想；推理法；气体的压强专题；推理能力．【答案】B【分析】根据温度是分子平均动能的标志分析判断；根据气体压强微观解释分析判断，由于单位体积内的分子数一定减少，单位体积内空气的质量减小。【解答】解：A．温度是分子平均动能的唯一标志，温度升高则分子的平均动能增大，故A错误；BCD．温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，单位时间内气体分子撞击某建筑物单位面积的分子数减少，单位体积内的分子数也一定减少，气体的密度减小，单位体积内空气的质量减小，故B正确，CD错误。故选：B。【点评】解决本题的关键掌握影响气体压强的微观因素：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度，知道温度是分子平均动能的标志。7．（2024春•慈溪市期末）关于热力学第二定律说法正确的是（）A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小 B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律 C．热量能自发地从低温物体传向高温物体 D．物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响【考点】熵与熵增加原理；热力学第二定律的不同表述与理解．【专题】开放题；定性思想；推理法；热力学定律专题；理解能力．【答案】B【分析】热力学定律的两种表述：（1）按传热的方向性表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；（2）按机械能与内能转化的方向性表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。熵增加原理的内容：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加。【解答】解：A、根据熵增加原理，孤立系统的总熵不会自然减少，故A错误；B、热力学第二定律是从微观角度看的一个统计规律，故B正确；C、根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，而不产生任何变化，故C错误；D、根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故D错误。故选：B。【点评】明确热力学第二定律的内容和两种描述方式，知道熵的意义，明确熵增加的原理即可正确求解。8．（2024春•海门区期末）如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动的是（）A．降低环境温度 B．使玻璃管做竖直上抛运动 C．使玻璃管做自由落体运动 D．顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小【考点】理想气体及理想气体的状态方程；自由落体运动的规律及应用；竖直上抛运动的规律及应用．【专题】定性思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】A【分析】根据题意分析出气体压强的变化，结合公式pV＝CT分析出气体体积的变化趋势。【解答】解：A、当环境温度降低时，根据公式pV＝CT可知，气体的体积减小，能使管中水银柱相对于玻璃管向B端移动，故A正确；BC、玻璃管做竖直上抛或者自由落体，水银柱都处于完全失重状态，则气体的压强等于大气压强，会让气体的体积增大，水银柱相对于玻璃管向A端移动，故BC错误；D、顺时针缓慢转动玻璃管使θ角减小，则水银柱对气体的压力减小，会让气体的体积增大，水银柱相对于玻璃管向A端移动，故D错误；故选：A。【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，解题的关键点是分析出气体压强的变化，结合一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。9．（2024春•枣庄期末）一定质量的理想气体的体积V随温度T的变化关系，如图所示。气体从状态a变化到状态b，从外界吸收热量为Q，该变化过程在V﹣T图像中的图线ba的延长线恰好过原点O，气体状态参量满足pVTA．气体对外做功为C（T2﹣T1） B．气体对外做功为p（V2﹣V1） C．气体内能变化为ΔU＝C（T2﹣T1）+Q D．气体内能变化为ΔU＝p（V2﹣V1）+Q【考点】理想气体多种状态变化并存的图像问题；热力学第一定律的表达和应用．【专题】定量思想；图析法；热力学定律专题；分析综合能力．【答案】A【分析】气体从状态a变化到状态b，气体压强不变，根据W＝pΔV计算气体对外做功；根据热力学第一定律求解气体内能变化量。【解答】解：AB、根据pVT=C可知，气体从状态a变化到状态b，VT不变，气体压强p不变，由于气体温度升高，体积增大，所以气体对外做功，内能增大，则气体对外做功为W＝p（V2结合Cp=V2−CD、根据热力学第一定律可得气体内能变化为ΔU＝Q﹣W＝Q﹣C（T2﹣T1），故CD错误。故选：A。【点评】本题考查盖—吕萨克定律、热力学第一定律，在应用热力学第一定律时注意符号法则的规定。10．（2024春•克州期末）下列说法正确的是（）A．一定质量的理想气体吸热时，其温度一定升高 B．第一类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．一定质量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少【考点】热力学第二定律的不同表述与理解；分子间的作用力与分子间距的关系；分子势能与分子间距的关系；热力学第一定律的表达和应用；第一类永动机不可能制成．【专题】定性思想；归纳法；分子间相互作用力与分子间距离的关系；热力学定律专题；气体的压强专题；理解能力．【答案】C【分析】根据热力学第一定律判断；第一类永动机违反了能量守恒定律；根据分子力做功与分子势能的变化判断；根据压强的微观解释判断。【解答】解：A、根据热力学第一定律，可知当一定质量的理想气体吸热时，如果同时对外做功，则其内能可能减小，温度可能降低，故A错误；B、第一类永动机违反了能量守恒定律，故B错误；C、当分子距离小于平衡距离时，表现为斥力，随着分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，故C正确；D、温度降低，分子的平均动能减小，分子每次对器壁的撞击力减小，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必增加，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了热力学第一定律、第一类永动机、分子力做功与分子势能变化的关系、气体压强微观解释等基础知识，要求学生能够深刻理解并熟练应用，要重视课本。二．多选题（共5小题）（多选）11．（2024春•华州区期末）一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p﹣V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时的温度为TA＝300K，下列说法正确的是（）A．气体在状态C时的温度TC＝375K B．从A到C过程外界对气体做了﹣600J的功 C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变 D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从A→B→C→D→A（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J【考点】热力学第一定律的图像问题；温度与分子动能的关系；理想气体及理想气体的状态方程．【专题】定性思想；理想气体状态方程专题；能力层次．【答案】ABD【分析】（1）根据图像可知各状态的气体参数，应用一定质量的理想气体状态方程可得C点的温度。（2）根据热力学第一定律结合功的计算公式得出气体放热量及功。【解答】解：A．根据一定质量的理想气体状态方程得解得TC＝375K，故A正确；B．从A到C过程气体体积增大，外界对气体做负功WAB＝﹣p（VB﹣VA）＝﹣600J，故B正确；C．气体从状态D变化到状态A，气体体积减小，单位体积内的气体分子数增大；气体从状态D变化到状态A，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；D．气体从C到D过程中外界对气体做功为WCD一次循环气体吸收的热量为Q＝600J﹣250J﹣100J＝250J，故D正确。故选：ABD。【点评】本题主要考察了一定质量的理想气体的状态方程，理解图像的物理意义，结合热力学第一定律和一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。（多选）12．（2024春•长寿区期末）气压式电脑桌的简易结构如图所示。导热性能良好的汽缸与活塞之间封闭一定质量的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦运动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上，桌面下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，桌面回到初始高度，此时气体状态为C。下列说法正确的是（）A．从A到B的过程中，内能不变 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体分子平均动能不变 D．从B到C的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变少【考点】热力学第一定律的表达和应用；温度与热平衡及热平衡定律；气体的等压变化与盖﹣吕萨克定律的应用．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】AD【分析】根据A到B的过程中各阶段的气体状态参量的变化情况，结合热力学第一定律分析判断；根据A到C过程中各阶段的气体状态参量的变化情况，结合盖—吕萨克定律、气体压强的微观解释即可。【解答】解：AB．从A到B的过程中，气体压强变大，体积减小，因汽缸导热性良好，可知气体温度不变，内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体向外放热，故A正确，B错误；CD．从B到C的过程中，气体压强不变，体积变大，根据盖—吕萨克定律可知，气体温度升高，则气体分子平均动能变大，气体分子对器壁的平均碰撞力变大，而气体数密度减小，可知气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变少，故C错误，D正确。故选：AD。【点评】本题考查了在封闭气体经历多个变化过程中应用气体实验定律和热力学第一定律分析问题，解题关键是要分析好压强、体积、温度三个状态参量的变化情况，选择合适的实验定律解答。（多选）13．（2024春•广西期末）下列几幅图对应的说法中正确的有（）A．图甲是玻璃管插入某液体中的情形，表明该液体能够浸润玻璃 B．图乙中玻璃管锋利的断口在烧熔后变钝，原因是玻璃是非晶体，加热后变成晶体 C．图丙说明气体速率分布随温度变化，且T1＞T2 D．图丁中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小【考点】浸润和不浸润；分子间的作用力与分子间距的关系；分子热运动速率随温度变化具有统计规律；晶体和非晶体．【专题】定性思想；推理法；分子运动论专题；分子间相互作用力与分子间距离的关系；理解能力．【答案】AD【分析】液体能够浸润器壁，液面呈凹形；熔化后液体的表面张力使玻璃管变钝；根据分子热运动与平均速率的关系判断；分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，分子力为零，分子势能最小。【解答】解：A．液体在毛细管中上升，说明该液体能够浸润玻璃。故A正确；B．玻璃为非晶体，熔化再凝固仍为非晶体，烧熔后变钝的原因是熔化后液体的表面张力使玻璃管变钝。故B错误；C．温度越高，速率大的分子占比越大，则T1＜T2。故C错误；D．分子间距离为r0时，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，分子力为零，分子势能最小。故D正确。故选：AD。【点评】本题主要是对图示的把握，以及对所学知识的应用能力，对生活中的现象，应该能用自己掌握的知识给予解释，侧重知识的实际应用能力。（多选）14．（2024春•广西期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示a、b、c的压强，下列判断正确的是（）A．过程a到b中气体内能增大 B．过程b到c中气体吸收热量 C．过程b到c中每一分子的速率都减小 D．过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功【考点】热力学第一定律的图像问题；温度与分子动能的关系．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】AD【分析】A、根据理想气体内能只与温度有关分析；B、根据气体温度、体积变化可知ΔU和W的正负，利用热力学第一定律可得Q的正负，则可得结论；C、根据温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义分析；D、根据热力学第一定律分析。【解答】解：A、a→b过程气体温度升高，理想气体的内能增大，故A正确；B、b→c过程气体温度降低，内能减小，即：ΔU＜0，体积减小，外界对气体做功，则W＞0由热力学第一定律ΔU＝W+Q，可知Q＜0，所以气体放出热量，故B错误；C、温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以b→c过程中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每个分子的速率都减小，故C错误；D、由图可知c→a过程气体等温膨胀，理想气体内能不变，则气体对外做功，即：ΔU＝0，W＜0由热力学第一定律可知，Q＞0，气体吸热，则气体吸收的热量等于对外做的功，故D正确。故选：AD。【点评】本题考查了热力学图像问题，解题的关键是知道理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小。（多选）15．（2024春•太原期末）用活塞压缩密封在汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J。对于汽缸里压缩后的空气，下列选项正确的是（）A．空气的分子势能增大 B．每个空气分子的动能都变大 C．空气温度升高，内能增加690J D．空气分子单位时间内与汽缸壁单位面积上的碰撞次数增加【考点】热力学第一定律的表达和应用；温度与分子动能的关系；分子势能与分子间距的关系．【专题】信息给予题；定量思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】CD【分析】A.根据分子间的作用力类型结合距离的变化分析出分子势能的变化趋势；BC.根据热力学第一定律分析出气体内能的变化趋势，由此得出空气分子的动能变化特点；D.压缩空气的过程中，空气的体积减小，空气分子的密度增大，据此分析作答。【解答】解：A.空气分子之间的作用力为引力，在压缩的过程中，空气分子的间距减小，分子间作用力做正功，则空气的分子势能减小，故A错误；BC.根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知气体的内能ΔU＝900J﹣210J＝690J＞0因此空气分子的内能增加了690J空气分子的内能增加，温度升高，但并不是每个空气分子的动能都变大，故B错误，C正确；D.压缩空气的过程中，空气的体积减小，空气分子的密度增大，则空气分子单位时间内与汽缸壁单位面积上的碰撞次数增加，故D正确。故选：CD。【点评】本题主要考查了分子力做功与分子势能的关系，考查了热力学第一定律的相关应用；知道温度是分赃平均动能大小的标志。三．填空题（共5小题）16．（2024•泉州模拟）树木输液是一种有效的绿化养护手段，能够促进树木的生长和成活。如图所示，玻璃瓶内气体的压强小于（选填“大于”“小于”或“等于”）外界的大气压强，在瓶内的营养液缓缓下滴的过程中，瓶内气体吸收（选填“吸收”或“放出”）热量。【考点】热力学第一定律的表达和应用；气体压强的计算．【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；气体的压强专题；理解能力．【答案】小于；吸收。【分析】根据瓶内气体压强与营养液液柱的压强之和等于营养液进入树木处的压强列式，则可得结论；根据瓶内气体体积的变化，可知气体对外界做功，根据热力学第一定律分析气体吸收热量还是放出热量。【解答】解：设瓶内气体的压强为p，大气压强为p0，营养液液柱的高度为h，则有：p0＝p+ρgh，可知玻璃瓶内气体的压强小于外界的大气压强，瓶内的营养液缓缓下滴的过程，瓶内气体体积增大，气体对外界做功，可知W＜0，气体的温度不变，可知ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W+Q，可得Q＞0，可知瓶内气体吸收热量。故答案为：小于；吸收。【点评】本题考查了热力学第一定律，解题的关键是知道营养液进入树木处压强等于大气压强，注意气体体积增大，气体对外界做功，则W＜0，气体吸收热量，则Q＞0。17．（2024春•泉州期末）一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A（其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行），这一过程称为一个循环，则：（1）由A→B，气体的温度升高。（填“升高”、“降低”或“不变”）（2）由B→C，气体分子的平均动能减小（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）由C→A，气体的内能减小。（填“增大”、“减小”或“不变”）【考点】理想气体多种状态变化并存的图像问题．【专题】定性思想；推理法；理想气体状态方程专题；分析综合能力．【答案】（1）升高，（2）减小，（3）减小【分析】（1）先判断A→B过程的压强、体积变化趋势，结合理想气体方程PV＝CT即可知道气体温度变化趋势；（2）先判断B→C过程的压强、体积变化趋势，再结合理想气体方程PV＝CT分析出气体温度变化趋势，利用分子平均动能与温度间的联系判断分子平均动能的变化趋势；（3）先判断C→A过程的压强、体积变化趋势，再结合理想气体方程PV＝CT分析出气体温度变化趋势，根据理想气体内能与温度间的联系分析出气体内能的大小变化。【解答】解：（1）由A→B，压强增大，体积减小，根据理想气体方程可知，气体温度一定升高；（2）由B→C，压强减小，体积不变，根据理想气体方程可知，气体温度一定降低，根据分子热运动与温度间的联系可得，气体分子的平均动能减小；（3）由C→A，压强不变，体积减小，由理想气体方程可知，气体温度一定降低，由于理想气体的内能只考虑分子热运动的动能，所以气体内能随温度降低而降低。故答案为：（1）升高，（2）减小，（3）减小【点评】本题主要结合图像考察对理想气体方程的理解和应用、以及物质内能的理解，难度一般。18．（2024•鼓楼区校级二模）在汽缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历a→b→c→d的一系列变化，p﹣V图像如图所示，其中bc的反向延长线过原点O，曲线cd是双曲线的一部分，a、b、d在一条平行于横轴的直线上。则c→d（填“a→b”“b→c”或“c→d”）；过程中气体的温度不变；d状态下单位时间与单位面积活塞碰撞的分子数与a状态相比要少（填“要多”“要少”或“一样多”）。【考点】理想气体及理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；气体的等温变化与玻意耳定律的应用．【专题】定性思想；图析法；气体的压强专题；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】c→d；要少【分析】由理想气体状态方程分析各个过程中各状态参量的变化情况气，从中选出温度不变的过程；d状态与a状态相比压强相等、体积大，由理想气体状态方程可知温度要高，气体分子的平均速率大，根据气体压强的微观解释判断单位时间与单位面积活塞碰撞的分子数的关系。【解答】解：由p﹣V图像可知a→b过程中气体压强不变，体积增大，由理想气体状态方程可知气体的温度升高；b→c过程中气体压强增大，体积增大，由理想气体状态方程可知气体的温度升高；c→d过程中气体压强减小，体积增大，曲线cd是双曲线的一部分，由玻意耳定律可知气体的温度不变；d状态与a状态相比压强相等、体积大，由理想气体状态方程可知温度要高，气体分子的平均速率大，所以d状态下单位时间与单位面积活塞碰撞的分子数与a状态相比要少。故答案为：c→d；要少【点评】本题考查了理想气体状态方程及对p﹣V图像和气体压强的微观解释，关键要根据理想气体状态方程判断各状态参量的变化，常见题型。19．（2024•鲤城区校级模拟）2022年，我国“深海勇士”号和“奋斗者”号载人潜水器共完成175个潜次，开辟了我国深潜科学研究的新领域，现利用固定在潜水器体外的一个密闭气缸完成实验：如图，气缸内封闭一定质量的理想气体，轻质导热活塞可自由移动，在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低。则此过程中，气缸内气体的内能逐渐减小（选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”），活塞对气体所做的功小于（选填“大于”、“小于”或者“等于”）气体向外界放出的热量；单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多（选填“增多”、“减少”或者“不变”）。【考点】热力学第一定律的表达和应用；气体压强的微观解释．【专题】定量思想；推理法；热力学定律专题；推理能力．【答案】逐渐减小，小于，增多【分析】根据温度变化分析内能，根据热力学第一定律分析出W与Q的关系；根据气体压强的微观解释完成分析。【解答】解：在潜水器缓慢下潜的过程中，气体的压强逐渐增大，体积逐渐减小，则外界对气体做功，又因为海水温度降低，所以气体的温度降低，内能逐渐减小，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，活塞对气体所做的功小于气体向外界放出的热量，根据上述分析可知，因为气体压强增大，且温度降低，则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多；故答案为：逐渐减小，小于，增多【点评】本题主要考查了热力学第一定律的应用，解题的关键点是分析出气体状态参量的变化，结合ΔU＝Q+W可完成分析。20．（2024•三明模拟）已知泰宁大金湖某处水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为27℃，大气压强为1.0×105Pa，取g＝10m/s2，ρ＝1.0×103kg/m3，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.141倍，此过程气泡内的气体吸热（选填“吸热”或“放热”），气泡内的气体可视为理想气体。【考点】热力学第一定律的表达和应用；理想气体及理想气体的状态方程．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】3.141，吸热。【分析】本题根据理想气体状态方程结合热力学第一定律分析求解。【解答】解：湖底水泡内压强大约为：p＝p0+ρ水gh，解得p＝3×105Pa，湖底水温为4℃＝277K，水面温度为27℃＝290K，由理想气体状态方程可得：pV1277K根据热力学第一定律，气泡温度上升，内能增加，体积变大对外做功，故气泡内的气体吸热。故答案为：3.141，吸热。【点评】本题考查了理想气体状态方程的应用，熟悉气体变化过程中各个物理量的含义及初末状态，合理利用公式分析是解决此类问题的关键。四．解答题（共5小题）21．（2024春•武昌区期末）如图甲所示，平直木板与固定在水平地面上的铰链相连，内壁光滑的气缸固定在木板上，厚度不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内。在竖直平面内缓慢地转动木板，木板与水平地面之间的夹角用θ表示，则气体的压强p与sinθ的关系图线如图乙所示，图乙中p0为已知量。（1）已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量；（2）当θ＝30°，活塞与气缸底部的距离为d时，气缸内的气体温度为T1；当θ＝53°，活塞与气缸底部的距离为0.5d时，气缸内的气体温度为T2，求T1：T2。【考点】理想气体及理想气体的状态方程；气体压强的计算．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】（1）已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，活塞的质量为2p（2）当θ＝30°，活塞与气缸底部的距离为d时，气缸内的气体温度为T1；当θ＝53°，活塞与气缸底部的距离为0.5d时，气缸内的气体温度为T2，T1：T2为20：13。【分析】（1）对活塞进行受力分析，结合题意得出活塞的质量；（2）根据题意分析出气体变化前后的状态参量，结合理想气体状态方程得出温度的比值关系。【解答】解：（1）以活塞为研究对象得p=mg由图乙有p＝2p0sinθ+p0联立解得：m=2（2）当θ＝30°，代入②中，p1＝2p0当θ＝53°，代入②中，p1＝2.6p0由理想气体状态方程得p1解得：T1：T2＝20：13答：（1）已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，活塞的质量为2p（2）当θ＝30°，活塞与气缸底部的距离为d时，气缸内的气体温度为T1；当θ＝53°，活塞与气缸底部的距离为0.5d时，气缸内的气体温度为T2，T1：T2为20：13。【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合理想气体状态方程即可完成分析。22．（2024•衡水模拟）实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，气缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，气缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强p0，环境温度为T0，求：（1）气体的温度的变化量？（2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少？【考点】气体的等容变化与查理定律的应用；气体的等温变化与玻意耳定律的应用．【专题】定量思想；推理法；气体的状态参量和实验定律专题；分析综合能力．【答案】（1）气体的温度的变化量mgT（2）需要充入空气的体积是mgℎp【分析】（1）对气缸系统进行受力分析，根据平衡条件求解压强的变化；由于活塞位置不变，根据查理定律可得气体的温度的变化量；（2）温度不变时，根据玻意耳定律，结合在压强p2不变的情况下，想要回到原位置根据玻意耳定律可得活塞的位置不变需要充入空气的体积。【解答】解：（1）初态时，对气缸系统进行受力分析，根据平衡条件有：p1S＝p0S+Mg整理得到：p当往活塞系统放置m时，再次对活塞系统受力分析，同理有：p2S＝p0S+Mg+mg整理得到：p所以压强的变化为：Δp=根据查理定律有：p变形后求得：ΔT=（2）由题意知初态时，气体体积：V1＝Sh温度不变时，根据玻意耳定律有：p1V1＝p2V2代入数据求得：V则在压强p2不变的情况下，想要回到原位置，还需要：ΔV＝V1﹣V2则根据玻意耳定律有：p2ΔV＝p0Vx变形求得：V答：（1）气体的温度的变化量mgT（2）需要充入空气的体积是mgℎp【点评】本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解；本题注意根据平衡条件求解压强。23．（2023秋•碑林区校级期末）如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27℃时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm。（T＝t+273K）（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？（2）当温度达到多少℃时，报警器会报警？【考点】气体的等压变化与盖﹣吕萨克定律的应用；气体压强的计算．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为102cmHg；（2）当温度达到102℃时，报警器会报警。【分析】（1）根据压强的计算公式，代入数据得出气体的压强；（2）气体做等压变化，代入数据得出对应的报警温度。【解答】解：（1）根据压强的计算公式可得：p＝p0+p1＝76cmHg+26cmHg＝102cmHg（2）温度升高，封闭气体做等压变化，则SL代入数据解得：T2＝375K则t＝（375﹣273）℃＝102℃答：（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为102cmHg；（2）当温度达到102℃时，报警器会报警。【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。24．（2024春•潍坊期末）如图，竖直放置的汽缸中，用横截面积为S的轻活塞封闭一定质量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B两部分气柱的长度均为L。已知隔板的质量为m，不计活塞、隔板与汽缸间的摩擦力，外界大气压强为p0，重力加速度为g。气体温度始终保持不变，缓慢向活塞上倒入铁砂。（1）若倒入铁砂的质量为m，求隔板向下移动的距离；（2）若隔板向下缓慢移动了L2【考点】气体的等温变化与玻意耳定律的应用；气体压强的计算．【专题】定量思想；推理法；理想气体状态方程专题；推理能力．【答案】（1）若倒入铁砂的质量为m，隔板向下移动的距离为(p（2）若隔板向下缓慢移动了L2的距离，活塞向下移动的距离为3L【分析】（1）分别对两部分气体进行分析，由题意得出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律列式得出对应的距离；（2）根据玻意耳定律列式得出活塞向下移动的距离。【解答】解：（1）若倒入质量为m的铁砂平衡时，根据固体压强公式可得此刻A中气体的压强：pAB中气体的压强：pB因为气体温度始终保持不变，所以B中气体发生等温变化，令末状态B气体长度为l初状态：pB0VB0＝LS末状态：VB＝lS由玻意耳丁定律得：pB0VB0＝pBVB解得：l=则隔板向下移动的距离：Δx＝L﹣l=（2）对B内气体分析，由于温度不变初状态：pB0VB0＝LS末状态：VB1由玻意耳定律得：pB0VB0＝pB1VB1解得：p由于p所以：p设A中气体现在的长度为d，由玻意耳定律得：p0LS＝pA1dS则活塞向下移动的距离：x=3L解得：x=答：（1）隔板向下移动的距离为(p（2）活塞向下移动的距离为3L2【点评】本题主要考查了玻意耳定律的相关应用，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律列式即可完成分析。25．（2024•广州模拟）为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置—压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭．皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内．设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为P0和V0．现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为p0，水的密度为ρ，下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为ℎ(ℎ＜P（1）简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热；（2）求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。【考点】理想气体及理想气体的状态方程；热力学第一定律的表达和应用．【专题】定量思想；推理法；气体的状态参量和实验定律专题；分析综合能力．【答案】（1）见解析；（2）下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积为p0【分析】（1）根据题意分析此过程气体做功情况以及吸放热情况，再根据热力学第一定律ΔU＝W+Q即可求解；（2）此过程气体做等温变化，分别求出气体的压强、体积等初末状态量，根据玻意尔定律列式即可求解。【解答】解：（1）下压手柄带动皮，碗向上运动，气体对外做功，缓慢过下压手柄过程，气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，则气体应吸热；（2）设下阀门恰好要被顶开时，腔内气体压强为p1，体积为V1，则p0＝p1+mgSp0V0＝p1V1联立解得V1=答：（1）见解析；（2）下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积为p0【点评】本题主要考查了热力学第一定律以及玻意耳定律的运用，需要对基本公式熟记并能熟练运用。

考点卡片1．自由落体运动的规律及应用【知识点的认识】1．定义：物体只在重力作用下从静止开始竖直下落的运动叫做自由落体运动．2．公式：v＝gt；h=12gt2；v3．运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．4．物体做自由落体运动的条件：①只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力；②从静止开始下落．重力加速度g：①方向：总是竖直向下的；②大小：g＝9.8m/s2，粗略计算可取g＝10m/s2；③在地球上不同的地方，g的大小不同．g随纬度的增加而增大（赤道g最小，两极g最大），g随高度的增加而减小．【命题方向】自由落体运动是常见的运动，可以看作是匀变速直线运动的特例，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题．单独考查的题型一般为选择题或计算题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度一般中等或偏易．例1：关于自由落体运动，下列说法中正确的是（）A．在空气中不考虑空气阻力的运动是自由落体运动B．物体做自由运动时不受任何外力的作用C．质量大的物体，受到的重力大，落到地面时的速度也大D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动分析：自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落加速度为g的匀加速直线运动运动，加速度g与质量无关．解答：A、自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落的运动，故A错误；B、物体做自由运动时只受重力，故B错误；C、根据v＝gt可知，落到地面时的速度与质量无关，故C错误；D、自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落加速度为g的匀加速直线运动运动，故D正确．故选：D．点评：把握自由落体运动的特点和规律，理解重力加速度g的变化规律即可顺利解决此类题目．例2：一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB．该爱好者用直尺量出轨迹的实际长度，如图所示．已知曝光时间为11000A.6.5cmB.10mC.20mD.45m分析：根据照片上痕迹的长度，可以知道在曝光时间内物体下落的距离，由此可以估算出AB段的平均速度的大小，在利用自由落体运动的公式可以求得下落的距离．解答：由图可知AB的长度为2cm，即0.02m，曝光时间为11000s，所以AB段的平均速度的大小为v=由自由落体的速度位移的关系式v2＝2gh可得，h=v故选：C．点评：由于AB的运动时间很短，我们可以用AB段的平均速度来代替A点的瞬时速度，由此再来计算下降的高度就很容易了，通过本题一定要掌握这种近似的方法．【解题思路点拨】1．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动．2．该知识点的3个探究结论：（1）物体下落快慢不是由轻重来决定的，是存在空气阻力的原因．（2）物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动．“自由”的含义是物体只受重力作用、且初速度为零．（3）不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的．2．竖直上抛运动的规律及应用【知识点的认识】1．定义：物体以初速度v0竖直向上抛出后，只在重力作用下而做的运动，叫做竖直上抛运动。2．特点：（1）初速度：v0≠0；（2）受力特点：只受重力作用（没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计）；（3）加速度：a＝g，其大小不变，方向始终竖直向下。3．运动规律：取竖直向上的方向为正方向，有：vt＝v0﹣gt，h＝v0t−12gtvt4．几个特征量：（1）上升的最大高度hmax=v（2）质点在通过同一高度位置时，上升速度与下落速度大小相等；上升到最大高度处所需时间t上和从最高处落回到抛出点所需时间相等t下，t上＝t下=v【命题方向】例1：某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2．5s内物体的（）A．路程为65mB．位移大小为25m，方向向上C．速度改变量的大小为10m/sD．平均速度大小为13m/s，方向向上分析：竖直上抛运动看作是向上的匀减速直线运动，和向下的匀加速直线运动，明确运动过程，由运动学公式即可求出各物理量。解答：由v＝gt可得，物体的速度减为零需要的时间t=vA、路程应等于向上的高度与后2s内下落的高度之和，由v2＝2gh可得，h=v22g=45m，后两s下落的高度h'B、位移h＝v0t−12gtC、速度的改变量△v＝gt＝50m/s，方向向下，故C错误；D、平均速度v=ℎ故选：AB。点评：竖直上抛运动中一定要灵活应用公式，如位移可直接利用位移公式求解；另外要正确理解公式，如平均速度一定要用位移除以时间；速度变化量可以用△v＝at求得。例2：在竖直的井底，将一物块以11m/s的初速度竖直向上抛出，物体冲出井口再落回到井口时被人接住，在被人接住前1s内物体的位移是4m，位移方向向上，不计空气阻力，取g＝10m/s2．求：（1）物体从抛出点到被人接住所经历的时间；（2）竖直井的深度。分析：竖直上抛运动的处理方法有整体法和分段法，要求路程或上升的最大高度时一般用分段法，此题可以直接应用整体法进行求解。解答：（1）设最后1s内的平均速度为v则：v=平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即接住前0.5s的速度为v1＝4m/s设物体被接住时的速度为v2，则v1＝v2﹣gt得：v2＝4+10×0.5＝9m/s，则物体从抛出点到被人接住所经历的时间t=v2−（2）竖直井的深度即抛出到接住物块的位移，则h＝v0t−12gt2＝11×1.2−1答：（1）物体从抛出点到被人接住所经历的时间为1.2s（2）竖直井的深度为6m。点评：竖直上抛运动的处理方法有整体法和分段法，要求路程或上升的最大高度时一般用分段法，此题只有竖直向上的匀减速运动，直接应用整体法求解即可。【解题方法点拨】1．竖直上抛运动的两种研究方法：（1）分段法：上升阶段是匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动，下落过程是上升过程的逆过程。（2）整体法：从全程来看，加速度方向始终与初速度v0的方向相反，所以可把竖直上抛运动看成一个匀变速直线运动，要特别注意v0、vt、g、h等矢量的正、负号。一般选取竖直向上为正方向，v0总是正值，上升过程中vt为正值，下落过程中vt为负值；物体在抛出点以上时h为正值，物体在抛出点以下时h为负值。住：竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性：①速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向；②时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。3．布朗运动实例、本质及解释【知识点的认识】1．布朗运动的定义：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动．2．原因：小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的．3．实质：不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动．4.特点：①无规则每个液体分子对小颗粒撞击时给颗粒一定的瞬时冲力，由于分子运动的无规则性，每一瞬间，每个分子撞击时对小颗粒的冲力大小、方向都不相同，合力大小、方向随时改变，因而布朗运动是无规则的。②永不停歇因为液体分子的运动是永不停息的，所以液体分子对固体微粒的撞击也是永不停息的[2]。颗粒越小，布朗运动越明显③颗粒越小，颗粒的表面积越小，同一瞬间，撞击颗粒的液体分子数越少，据统计规律，少量分子同时作用于小颗粒时，它们的合力是不可能平衡的。而且，同一瞬间撞击的分子数越少，其合力越不平衡，又颗粒越小，其质量越小，因而颗粒的加速度越大，运动状态越容易改变，故颗粒越小，布朗运动越明显。④温度越高，布朗运动越明显温度越高，液体分子的运动越剧烈，分子撞击颗粒时对颗粒的撞击力越大，因而同一瞬间来自各个不同方向的液体分子对颗粒撞击力越大，小颗粒的运动状态改变越快，故温度越高，布朗运动越明显。⑤肉眼看不见做布朗运动的固体颗粒很小，肉眼是看不见的，必须在显微镜才能看到。布朗运动间接反映并证明了分子热运动。5．物理意义：间接证明了分子永不停息地做无规则运动．【命题方向】用显微镜观察液体中悬浮微粒的布朗运动，观察到的是（）A、液体中悬浮的微粒的有规则运动B、液体中悬浮的微粒的无规则运动C、液体中分子的有规则运动D、液体中分子的无规则运动分析：花粉微粒做布朗运动的情况，其运动不是自身运动，而是花粉微粒周围的分子做无规则运动，对其撞击产生的运动．解答：布朗运动是固体花粉颗粒的无规则运动，产生原因是液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的，故布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动。故选：AB。点评：考查了微粒的运动与分子的运动的区别，同时要知道温度越高、颗粒越小，运动越剧烈．【解题方法点拨】对布朗运动的理解要准确：（1）布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，但它反映了液体分子的无规则运动（理解时注意几个关联词：不是…，而是…，但…）．（2）温度越高，悬浮颗粒越小布朗运动越明显．（3）产生原因：周围液体分子的无规则运动对悬浮颗粒撞击的不平衡．（4）布朗运动是永不停止的．注意布朗颗粒的限度是非常小的，不能用肉眼直接观察到．（5）常见的错误如：光柱中看到灰尘的布朗运动、风沙的布朗运动、液体的布朗运动等。4．分子间的作用力与分子间距的关系知识点的认识】分子间的相互作用力1．特点：分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力．2．分子间的相互作用力与分子间距离的关系如图所示，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快．（1）当r＝r0时，F引＝F斥，分子力F＝0；（2）当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥比F引增大得更快，分子力F表现为斥力；（3）当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥比F引减小得更快，分子力F表现为引力；（4）当r＞10r0（10﹣9m）时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0．【命题方向】（1）第一类常考题型是考查分子间的作用力：如图所示，纵坐标表示两个分间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（）A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10﹣10mB．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10﹣10mC．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能亦越大分析：在F﹣r图象中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力．解答：在F﹣r图象中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力．故选B．点评：本题主要考查分子间的作用力，要明确F﹣r图象的含义．（2）第二类常考题型是结合分子势能进行考查：如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则（）A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加分析：由图可知分子间的作用力的合力，则由力和运动的关系可得出物体的运动情况，由分子力做功情况可得出分子势能的变化情况．解答：A、分子在a点受引力，故分子开始做加速运动，c点后，分子力变成了斥力，分子开始减速；故从a到c分子一直做加速运动，故A错误；B、由A分析可知，分子从a到c做加速运动，c点后开始减速，故c时速度最大，故B正确；C、乙分子由a到b的过程中，分子力做正功，故分子势能一直减小，故C正确；D、由b到d的过程中，分子力仍做正功，故分子势能减小，故D错误；故选BC．点评：分子间的势能要根据分子间作用力做功进行分析，可以类比重力做功进行理解记忆．【解题方法点拨】1．要准确掌握分子力随距离变化的规律：（1）分子间同时存在着相互作用的引力和斥力．（2）引力和斥力都随着距离的减小而增大，随着距离的增大而减小，但斥力变化得快．2．分子力做功与常见的力做功有相同点，就是分子力与分子运动方向相同时，做正功，相反时做负功；也有不同点，就是分子运动方向不变，可是在分子靠近的过程中会出现先做正功再做负功的情况．5．分子热运动速率随温度变化具有统计规律【知识点的认识】分子运动整体的统计规律1．在气体中，大量分子的频繁碰撞，使某个分子何时何地向何处运动是偶然的．但是对大量分子整体来说，在任意时刻，沿各个方向的机会是均等的，而且气体分子向各个方向运动的数目也是基本相等的．这就是大量分子运动整体表现出来的统计规律．2．气体中的大多数分子的速率都接近某个数值，与这个数值相差越多，分子数越少，表现出“中间多，两头少”的分布规律．当温度升高时，分子最多的速率区间移向速度大的地方，速率小的分子数减小，速率大的分子数增加，分子的平均动能增大，总体上仍然表现出“中间多，两头少”的分布规律，气体分子速率分布规律也是一种统计规律．【命题方向】常考题型是对统计规律的理解：（1）如图描绘一定质量的氧气分子分别在0℃和100℃两种情况下速率分布情况，符合统计规律的是．（）A．B．C．D．分析：解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线理解温度是分子平均动能的标志的含义．解答：A、B、温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，故平均速率越大，故A正确，B错误；C、D、分子总数目是一定的，故图线与横轴包围的面积是100%，故两个图线与横轴包围的面积是相等的，故C错误，D错误；故选A．点评：对于物理学中的基本概念和规律要深入理解，理解其实质，不能只是停留在表面上，同时要通过练习加强理解．（2）某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TI，TII，TIII，则（）A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢB．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ分析：本题关键在于理解：温度高与低反映的是分子平均运动快慢程度解：温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低，故B正确．故答案为：B．点评：本题考查气体分子速率分布曲线与温度的关系，温度高不是所有分子的速率都大．6．气体压强的微观解释【知识点的认识】1.气体压强的产生单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生了持续，均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。2.决定气体压强大小的因素（l）微观因素①气体分子的数密度：气体分子数密度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性