热学-2024年新高考物理压轴题专项训练含答案.pdf

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1、1热 学热 学1.本专题是热学部分的典型题型，包括应用分子运动论、气体实验定律、热力学定律的知识解决实际问题。高考中经常在选择题中命题，计算题中必考，2024年高考对于气体的考查仍然是热点。2.通过本专题的复习，不仅利于完善学生的知识体系，也有利于培养学生的物理核心素养。3.用到的相关知识有:分子动理论,分子的能内，理想气体状态方程，热力学第一、第二定律的知识等。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在，重点考查分子力、分子势能，玻意耳定律，查理定律，盖-吕萨克定律，热力学第一定律等。考向一：分子力和分子势能考向一：分子力和分子势能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

2、离的变化情况rr0r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r10r0引力和斥力都很微弱，F=0Ep=02.判断分子势能变化的“两法”方法一：利用分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断：如图所示。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆。热学-2024年新高考物理压轴题专项训练23分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。(2)决定内能大小的因素为：物质的量、温度

3、、体积、以及物质状态。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。考向二：气体图像问题考向二：气体图像问题1.气体状态变化的图像分析等温变化等容变化等压变化图像p V图像p 1V图像p T图像V T图像特点pV=CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p=CT1V，斜率k=CT，即斜率越大，温度越高p=CVT，斜率k=CV，即斜率越大，体积越小V=CpT，斜率k=Cp，即斜率越大，压强越小注意上表中各个常量“C”意义有所不同。(可以根据克拉伯龙方程PV=nRT确定各个常量“C”意义)2.气体状态变化

4、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VT图像(pT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)明确图像面积的物理意义：在 p V图像中，p V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。考向三：理想气体状态方程与气体实验定律考向三：理想气体状态方程与气体实验

5、定律1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1=p2V2T2温度不变：p1V1=p2V2(玻意耳定律)体积不变：p1T1=p2T2(查理定律)压强不变：V1T1=V2T2(盖-吕萨克定律)注意适用条件：一定质量的某种理想气体。2.解决问题的基本思路3考向四：气体实验定律与热力学定律的综合考向四：气体实验定律与热力学定律的综合求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路0101分子力和分子势能分子力和分子势能1如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r

6、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，Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是()A.虚线为Epr图线、实线为Fr图线B.当分子间距离rr1时分子力表现为引力C.图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少D.图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化，由图可知T1T222(2024重庆模拟预测)一定质量的理想气体经历了如图所示的ABCDA循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的体积为210-3m3，则()A.D状态的体积为410-3m3B.B状态的体积为510-3m3C.完成一次循

7、环，气体从外界吸热D.完成一次循环，外界对气体做功23(2024内蒙古呼和浩特二模)一定质量的理想气体沿如图所示箭头方向发生状态变化，则下列说法正确的是()A.bc过程温度降低B.ab过程放热，内能减少C.bc过程气体吸收的热量大于气体对外做功值D.ca过程内能一直不变E.完成一个循环过程，气体内能不变24(2024重庆二模)如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高L0处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L

8、与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。11已知外界环境气压始终为p0气缸内初始热力学温度为T0，则()A.在状态A时，缸内封闭气体的压强为0.5p0B.在状态C时，LC=1.5L0C.整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为QD.直线BC一定不过坐标原点25(2024山东聊城二模)图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750cm3的左右两部分。面积为S=100cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300K、压强p1=2.04105Pa的状态1。抽取隔板A，右侧的气体就会扩散到左侧，最终达到

9、状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止。当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动(无摩擦)，电阻丝C放出89.3J的热量时气体达到温度T2=350K的状态3。已知大气压强p0=1.01105Pa，隔板厚度不计，下列说法正确的是()A.气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能减小B.水平恒力F的大小为10NC.状态3气体的体积为1750cm3D.气体从状态1到状态3内能增加63.8J26(2024广东二模)如图为某款自行车的气压式减震装置，活塞连接车把，气缸连接前轮。当路面不平时，自行车颠簸使得活塞上下振动，气缸内封闭的理想气体体积随之变化，起到减震作用。活塞迅速下压的过程中

10、，气缸内的气体()A.对外做正功B.内能减小C.温度升高，分子平均动能增加D.分子对气缸壁单位面积的平均撞击力增加27(2024黑龙江牡丹江一模)一定质量的理想气体从状态a经状态b、c、d回到状态a，此过程气体的p-V关系图像如图所示，其中da过程为双曲线的一部分，ab、bc、cd过程平行于坐标轴.已知12在状态a时气体温度为T0，则()A.在状态c时气体的温度为T0B.ab过程气体吸热C.da过程气体对外做功3p0V0D.从状态a经一次循环再回到状态a的过程中气体向外放热大于3p0V028(2024广东惠州一模)压缩空气储能系统(CAES)能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推

11、动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是()A.压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变B.压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加C.该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%D.压缩的空气在推动发电机工作的过程中；空气对外做功，压强减小29(2024浙江温州二模)下列说法正确的是()A.大量处于激发态的氢原子可以向外辐射紫外线，也可向外辐射射线B.卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，也可估算出原子核的大小C.扩散现象说明组成物质的分子在做永不停息的热运动，也可说明分子间存在空隙D.从单一热库吸

12、收热量可以自发地全部传递给低温物体，也可以自发地完全变成功30(2024陕西宝鸡二模)下列有关热现象的说法正确的是()A.一定质量的0的冰融化为0的水时，分子势能增加B.所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点C.水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行D.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，符合热力学第二定律E.液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性31(2024四川乐山二模)下列说法正确的是()A.水和酒精混合后体积会变小，是因为水分子和酒精分子间存在引力B.完全失重的空间实验室中，悬浮液体将呈绝对球形C.烧水过程中，随水温的升高

13、，每个水分子热运动的速率都将增大D.大块岩盐是晶体，粉碎后的岩盐小颗粒仍然是晶体E.夏天空调制冷时，热量能够从温度较低的室内传递到温度较高的室外，这一现象不违背热力学第二定律32(2024内蒙古包头二模)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a、其p-V图像如图所示。ab、bc、ca皆为直线，ca平行于p轴，bc平行于V轴。关于理想气体经历的三个过程，下列说法正确的是()13A.ca过程中，温度升高B.a、b两个状态下的气体温度相等C.ca过程中，外界一定对气体做功D.bc过程中，气体一定向外界放热E.ab过程中，气体分子的平均动能先变大后变小33(2024全国

14、模拟预测)如图，一定质量的理想气体沿图示从状态abca，其中ab的反向延长线通过坐标原点，bc和ca分别与横轴和纵轴平行。下列说法正确的是()A.从ab，气体压强减小B.从ab，气体内能增大C.从bc，气体放出热量D.从bc，气体对外界做功E.从ca，气体分子的平均动能不变34(2024内蒙古赤峰一模)如图，一定质量的理想气体从状态A经热力学过程AB、BC、CA后又回到状态A。对于AB、BC、CA三个过程，下列说法正确的是()A.AB过程中气体压强增大B.AB过程中气体对外界做功C.BC过程中气体内能减小D.BC过程中气体分子的平均动能减小E.CA过程中气体放出热量35(2024陕西模拟预测)

15、关于热力学的理论，下列说法不正确的是()14A.空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越大B.空调制冷时热量是从低温物体传向高温物体，说明热传递不存在方向性C.布朗运动是液体或气体分子的无规则运动的体现D.一定质量的理想气体吸热时，温度一定升高E.一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大三、解答题三、解答题36(2024安徽淮南二模)密封饭盒是运送外卖的必备餐具。某企业欲对其生产的密封饭盒同时进行高温消毒及密封性能的检测，在环境温度t1=27时盖上盒盖，然后将饭盒移至高温消毒箱内足够长时间，已知大气压强恒为p0，消毒箱内温度恒为t2=108，忽略饭盒内容积的变化，视封闭气

16、体为理想气体，T=t+273K。(1)若饭盒密封良好，求此时盒内封闭气体压强的理论值p1；(2)若测得盒内封闭气体的实际压强p2=1.25p0，求溢出气体的质量与原有气体的质量之比。37(2024广东揭阳二模)如图所示，高为h、导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上，汽缸中间和缸口均有卡环，质量为m的活塞在缸内封闭了一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，活塞与汽缸内壁无摩擦且汽缸不漏气。开始时，活塞对中间卡环的压力大小为15mg(g为重力加速度大小)，活塞离缸底的高度为12h，大气压强恒为4mgS，环境的热力学温度为T0，不计卡环、活塞及汽缸的厚度。现缓慢升高环境温度至2.5T0，求此时

17、活塞与上卡环间的弹力大小F。38(2024江西南昌二模)使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27上升至57。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的体积变化。(1)求暴晒后瓶内气体的压强；(2)为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？39(2024内蒙古呼和浩特二模)如图所示，两内壁光滑、横截面积不同的竖直圆柱形汽缸内，分别用质量和厚度均不计的活塞A、B封闭了两部分

18、理想气体，气体由活塞B隔为、两个气室，上方汽缸内壁的横截面积为下方汽缸的2倍，两汽缸连接处固定一细卡环。初始时汽缸静置于空气中，两活塞离各自缸底的距离均为l=20cm，气室中封闭气体的压强为2p0。已知p0=1.0105Pa。水的密度=1.0103kg/m3，取重力加速度g=10m/s2。现用系于汽缸外壁的细线将该装置竖直缓慢放入深水中，忽略缸内两部分气体温度的变化，外界大气压强p0保持不变，装置气密性良好，求：(1)当活塞A离水面4m时，卡环到A的距离L(结果可用分数表示)；(2)当活塞A恰好接触卡环时，A离水面的深度H。1540(2024河北邯郸一模)如图所示，竖直导热汽缸内有一质量不计的

19、活塞，活塞下密封一定质量的氧气，活塞上面放有一些沙子，环境温度为T0，大气压强为p0。初状态氧气的体积为V、温度为2.8T0、压强为1.4p0。由于汽缸缓慢散热，为了维持活塞不下降，需要逐渐取走沙子，沙子全部取走后，随着汽缸继续散热，活塞开始下移，直到氧气与环境温度完全一致。忽略汽缸与活塞之间的摩擦力。求：(1)沙子全部取走时氧气的温度下降了多少；(2)氧气与环境温度完全一致时的体积是多少；(3)降温过程中氧气内能减少了E，这一过程氧气放出的热量是多少。41(2024安徽黄山二模)一定质量的某种理想气体初始温度为T0=400K，压强p0=1105Pa，体积为V0。经等容变化放出400J热量，温

20、度降低到T1=300K；若经等压变化，则需要放出600J的热量才能使温度降低到300K。求：(1)等压过程中外界对气体做的功W；(2)初始状态下气体的体积V0。42(2024浙江杭州二模)如图所示，在一个绝热的气缸中，用一个横截面S=80cm2的绝热活塞A和固定的导热隔板B密封了两份氮气和，氮气、物质的量相等。当氮气和氮气达到热平衡时，体积均为V0=480cm3，氮气压强为p1=1.03105Pa，温度为T1=300K。现通过电热丝缓慢加热，当氮气的温度增加到T2=450K时停止加热，该过程氮气内能增加了U=60J，已知大气压p0=1.01105Pa，活塞A与气缸之间的摩擦不计。(1)缓慢加热

21、过程中，氮气、氮气具有相同的(选填“压强”、“体积”或“温度”)。(2)求活塞A的质量；(3)求氮气最终的体积；(4)求氮气从电热丝上吸收的总热量。1643(2024湖南邵阳二模)在导热良好的矩形气缸内用厚度不计的活塞封闭有理想气体，当把气缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于气缸口处，如图甲所示；当把气缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强p0=4mgS，环境温度为T0，气缸的深度为h，重力加速为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。(1)求图乙中活塞离气缸底部的高度h1；(2)活塞达到图乙状态时将环境温度缓慢升高，直到活塞再次位于气缸口，已知封闭气

22、体的内能随热力学温度变化的关系为U=kT，k为常数，大气压强保持不变，求在该过程中封闭气体所吸收的热量Q。44(2024浙江模拟预测)如图所示，圆柱形汽缸竖直悬挂于天花板，用横截面积为S=0.04m2的轻质光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下悬挂质量为m=80kg的重物，此时活塞处在距离汽缸上底面为h1=0.2m的A处，气体的温度为T1=300K。汽缸内的电阻丝加热，活塞缓慢移动到距离汽缸上底面为h2=0.24m的B处。已知大气压为p0=1.0105Pa。(1)求活塞在B处时的气体温度T2；(2)求活塞从A处到B处的过程中气体对外界做功的大小，并分析气体的内能是增大还是减小。(3)保持温度T

23、2不变，当悬挂重物为m=160kg时，打开汽缸阀门放出一部分的气体使得活塞仍处于B处，求放出气体的质量与原来汽缸内气体质量的比值。1745(2024黑龙江二模)某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S=100cm2、质量m=1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA=300K、活塞与容器底的距离h=15cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d=1cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC=360K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中，气体内能

24、增加了U=140J，大气压强p0=0.99105Pa，重力加速度g取10m/s2，求：(1)气体在状态C时的压强；(2)气体由状态A到状态C过程中，从外界吸收的热量Q。46(2024四川宜宾二模)如图，上端开口的汽缸竖直固定在水平地面上，a、b位置处内壁有卡口，位于卡口处的活塞通过轻绳(绕过定滑轮p、q)与可以视为质点的重物连接，重物悬空。活塞与汽缸中封闭着一定质量的理想气体。开始时活塞紧压在卡口上，汽缸中的气体压强为p1，温度为T1，再将低温材料包裹在汽缸外壁，使得汽缸中的气体温度缓慢降低，直至活塞刚好到达c、d位置处。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略，重物的质量3m；卡口距离缸底为H

25、，c、d位置距离缸底为H3；汽缸外面的空气压强保持为p0不变；不计汽缸与活塞之间、轻绳与定滑轮之间的摩擦，重力加速度大小为g。(1)活塞刚好到达c、d位置时理想气体的温度T2；(2)若开始降温到活塞刚好到达c、d位置过程中，理想气体对外放出热量的大小为Q，求理想气体的内能变化量U。47(2024四川成都二模)如图，水平固定不动的绝热气缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞横截面积为S，汽缸底部有一电热丝，其阻值为R，一轻绳左端连接活塞，另一端跨过定滑轮后与质量为m的空小桶相连。开始时小桶静止，外界大气压强为p0，活塞距离气缸底部的距离为L0，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为g

26、。(i)若将电热丝通以大小为I的恒定电流缓慢加热气体，经时间t后，活塞缓慢向右移动的距离为L1，求该过程气体内能的增量；(ii)若将小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加热功率，保持气缸内气体温度不变，当加入质量为m的18细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离L2。48(23-24高三下贵州黔东南开学考试)如图所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的横截面积为2S，小活塞的横截面积为S；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为2L，汽缸外大气压强为p0，温度为T。初始时大活塞与大圆筒底部相距L，两活塞间封闭气体的温度为2T，活塞总质量为m，现汽缸内气体温度缓

27、慢下降，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小为g。(1)在大活塞到达两圆筒衔接处前的瞬间，求缸内封闭气体的温度T1；(2)活塞到达衔接处后继续降低温度，当缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，求缸内封闭气体的压强p2；(3)从初始状态到缸内、缸外气体达到热平衡的过程中，若气体向外界放出的热量为Q，求缸内封闭气体在此过程中减小的内能U。49(2024海南模拟预测)如图1所示，粗细均匀、导热良好的圆柱形汽缸水平放置，两个完全相同的活塞M、N封闭了质量相等的a、b两部分同种理想气体，每部分气体的长度均为L。现将汽缸缓慢转至开口向上，活塞质量均为m=p0S4g，其中p0为大气压强，S为活塞截面

28、积，g为重力加速度。已知环境温度、大气压强均恒定，M、N两活塞可以沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。(1)判断此过程a、b两部分气体哪个放热较多，并简要说明理由；(2)汽缸开口向上，稳定后a、b两部分气体的长度分别为多少。50(2024四川一模)在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点，气体在A点的压强为p=9.0104Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q=3.2102J，求：19气体在状态B的体积VB；此过程中气体内能的增量U。1热 学热 学1.本专题是热学部分的典型题型，包括应用分子运动论、气体实验

29、定律、热力学定律的知识解决实际问题。高考中经常在选择题中命题，计算题中必考，2024年高考对于气体的考查仍然是热点。2.通过本专题的复习，不仅利于完善学生的知识体系，也有利于培养学生的物理核心素养。3.用到的相关知识有:分子动理论,分子的能内，理想气体状态方程，热力学第一、第二定律的知识等。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在，重点考查分子力、分子势能，玻意耳定律，查理定律，盖-吕萨克定律，热力学第一定律等。考向一：分子力和分子势能考向一：分子力和分子势能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rr0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep

30、增大r=r0F引=F斥，F=0Ep最小，但不为零r10r0引力和斥力都很微弱，F=0Ep=02.判断分子势能变化的“两法”方法一：利用分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断：如图所示。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆。23分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。(2)决定内能大小的因素为：物质的量、温度、体积、以及物质状态。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体

31、，分子的平均动能相同。考向二：气体图像问题考向二：气体图像问题1.气体状态变化的图像分析等温变化等容变化等压变化图像p V图像p 1V图像p T图像V T图像特点pV=CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p=CT1V，斜率k=CT，即斜率越大，温度越高p=CVT，斜率k=CV，即斜率越大，体积越小V=CpT，斜率k=Cp，即斜率越大，压强越小注意上表中各个常量“C”意义有所不同。(可以根据克拉伯龙方程PV=nRT确定各个常量“C”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

32、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VT图像(pT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)明确图像面积的物理意义：在 p V图像中，p V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。考向三：理想气体状态方程与气体实验定律考向三：理想气体状态方程与气体实验定律1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1=p2V2T2温度不变：p1V1=p2V2(玻意耳定律)体

33、积不变：p1T1=p2T2(查理定律)压强不变：V1T1=V2T2(盖-吕萨克定律)注意适用条件：一定质量的某种理想气体。2.解决问题的基本思路3考向四：气体实验定律与热力学定律的综合考向四：气体实验定律与热力学定律的综合求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路0101分子力和分子势能分子力和分子势能1如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep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，Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是

34、()A.虚线为Epr图线、实线为Fr图线B.当分子间距离r0，可知，气体吸收热量，且气体吸收的热量大于其对外做的功，大于其增加的内能，选项 C正确，D错误。故选C。7(2024北京房山一模)下列说法正确的是()A.液体分子的无规则热运动称为布朗运动B.物体对外界做功，其内能一定减少C.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大D.在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果【答案】C【详解】布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故 A错误；物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误；物体

35、温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确；在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。故选C。8(2024北京海淀一模)将一只踩扁的乒乓球放到热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形的过程中，球内气体()A.吸收的热量等于其增加的内能B.压强变大，分子平均动能变大C.吸收的热量小于其增加的内能D.对外做的功大于其吸收的热量【答案】B【详解】将踩扁的乒乓球放入热水中，一段时间后，乒乓球恢复为球形，说明压强变大，是因为乒乓球中的气体吸收热量，温度升高，气体内能增大，分子平均动能变大；由于气体压强变大，体积膨胀，所以气体对外做功，

36、根据热力学第一定律U=Q+W，可知U0，Q0，WU，Q W，即气体吸收的9热量一部分转化为气体的内能，一部分用来对外做功，因此气体吸收的热量大于其增加的内能，也大于气体对外做的功。故选B。9(2024贵州黔西一模)如图所示为一定质量的理想气体的p-V图像，第一次该理想气体从状态a经等温过程到状态b，第二次从状态a经绝热过程到状态c。下列说法正确的是()A.ab过程中，气体始终放热B.ab过程中，外界对气体做功C.ac过程中，气体的内能不变D.ac过程中，气体的温度降低【答案】C【详解】ABab过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，气体体积增大，则气体对外做功，根据热力学第一定律U=W+Q可知

37、ab过程中，气体吸热，故AB错误；ac过程中，气体体积增大，则气体对外做功，ac过程中绝热，根据热力学第一定律可知气体的内能减小，气体的温度降低，故 C正确，D错误。故选C。10(2024北京东城一模)用活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，改变条件使气缸内气体发生由abc的变化过程，其p-V图像如图所示，其中ac为等温线，已知理想气体的内能与热力学温度成正比，下列说法正确的是()A.ab过程气缸中气体的密度不变B.ab的过程气体是从外界吸收热量的C.abc的总过程气体是向外界放热的D.a状态气体的体积是c状态气体体积的2倍【答案】C【详解】A由图可知，ab过程气体进行等压变化，体积减小，气缸

38、中气体的密度增大，故A错误；ab过程气体体积减小，温度降低，气体内能减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故B错误；ac为等温线，两点内能相同，从abc过程体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，全过程气体放热，所以ab过程气体放出的热量大于bc过程气体吸收的热量，即总过程气体是向外界放热的，故C正确；ac为等温线，即 p0Va=3p0V0，所以Va=3V0，故D错误。故选C。11(2024北京朝阳一模)关于质量一定的理想气体，下列说法正确的是()A.气体温度降低，其压强一定减小B.气体体积减小，其压强一定增大10C.气体不断被压缩的过程中，其温度一定升高D.气

39、体与外界不发生热量交换的过程中，其内能也可能改变【答案】D【详解】根据题意，由理想气体状态方程pVT=C可知，若气体温度降低，体积也减小，其压强可能增大，可能不变，可能减小，故AB错误；由热力学第一定律U=W+Q，可知，气体不断被压缩的过程中，外界对气体做正功，如果气体同时向外界放热，气体的内能可能不会增加，气体温度不一定升高，若气体与外界不发生热量交换的过程中，如果外界对气体做功，气体内能发生变化，故C错误，D正确。故选D。12(2024重庆二模)如图，玻璃管中封闭一定质量的理想气体倒扣在水银槽中，当温度为T0时，管内的水银面比槽内水银面高hcm，管中气体的长度也为hcm。当把玻璃管缓慢下压

40、至管底部与槽内水银面持平，同时改变气体的温度保持管内气体体积不变，已知大气压强为 p0(单位：cmHg)，则管内气体()A.最终压强为p0hB.对外界做功C.温度的变化量为2hT0p0-hD.对外界放出热量【答案】C【详解】当玻璃管底部与槽内水银面持平，保持管内气体体积不变，则管内的水银面比槽内水银面低 hcm，最终压强为 p=p0+h故A错误；由于体积不变，所以对外界不做功W=0，故B错误；原来气体的压强 p1=p0-h，根据查理定律p1T0=pT，解得T=p0+hp0-hT0，温度的变化量为T=2hT0p0-h，故C正确；由于温度升高，U0根据U=Q+W，可得Q0从外界吸收热量，故D错误。

41、故选C。13(2024安徽池州二模)如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为2L，内装1.4L消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.05L的1.0atm的空气，经n次下压后，壶内气体压强变为2.0atm时按下B，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷液全过程气体状态变化 p-V图像如图乙所示。(已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0atm=1.0105Pa)下列说法正确的是()A.充气过程向下压A的次数n=10次B.气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功11C.乙图中RtOAC和RtOBD的面积相等D.从状态A变化到状态B

42、，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变【答案】C【详解】A壶中原来空气的体积V1=0.6L，由玻意耳定律 p1(nV0+V1)=p2V1，解得n=12，故A错误；气体从A到B，体积增大，对外做功，由于温度不变，理想气体内能不变，根据热力学第一定律 U=Q+W可得，气体吸收的热量等于气体做的功，故B错误；三角形面积为S=12pV，由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程pVT=C，则pV=CT，由于C是常数，温度T保持不变，则 pV相等，两三角形RtOAC和RtOBD的面积相等，故C正确；A到B的过程中，温度不变，分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，压强减小，所以气

43、体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故 D错误。故选C。14(2024海南模拟预测)真空轮胎在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气。海南夏天天气炎热，胎内气体开始升温，假设此过程胎内气体的体积不变，则此过程中()A.每个气体分子动能均增大B.气体对外做功C.速率大的区间内分子数减少D.气体压强增大【答案】D【详解】A气体分子的平均动能Ek=32kT=12m(v)2，胎内气体开始升温，则平均动能增大，平均速率增大，但不是每一个气体分子的速率都减小，故A错误；胎内气体的体积不变，则气体对外做功为零，故B错误；温度升高，根据气体分子速率分布可知速率小的区间内分子数减少，速率大的区间内分子数

44、增多，图像的最高点向温度高的方向移动，故C错误；由理想气体状态方程 pV=nRT可知，一定质量的理想气体温度升高，体积不变，则压强增大，故D正确。故选D。15(2024湖北二模)如图为一定质量的理想气体经历abc过程的压强p 随摄氏温度t变化的图像，其中ab平行于 t轴，cb 的延长线过坐标原点。下列判断正确的是()A.ab过程，所有气体分子的运动速率都减小B.ab过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加C.bc过程，气体体积保持不变，从外界吸热，内能增加D.bc过程，气体膨胀对外界做功，从外界吸热，内能增加【答案】B【详解】ab过程，温度降低，气体分子的平均速率减小，满足统计规律，也有个别

45、分子运动速率会增加，A错误；ab过程，温度降低，分子撞击容器壁的平均作用力减小，而压强保持不变，因此单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加，B正确；把该图像转化为 p-T图像如图12在bc过程，图像上的点与坐标原点连线斜率增加，根据pVT=C可知气体体积减小，外界对气体做功，温度升高内能增加，C、D错误。故选B。16(2024北京延庆一模)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，先后到达状态b和c，最后回到原状态a，其pT图像如图所示。下列判断正确的是()A.从状态a到状态b的过程中，气体既不吸热也不放热B.从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加C.从状态c到状态a的过程中，气体的体积不

46、变D.a、b和c三个状态中，状态a时分子的平均动能一定最大【答案】C【详解】从状态a到状态b的过程中，气体压强不变，温度升高，内能增加，体积变大，气体对外做功，则根据U=W+Q则气体吸热，选项A错误；从状态b到状态c的过程中，气体的温度不变，则内能不变，选项B错误；根据 p=CVT，可知，从状态c到状态a的过程中，气体的体积不变，选项C正确；a、b和c三个状态中，状态a时温度最低，可知该状态下分子的平均动能一定最小，选项D错误。故选C。17(2024天津一模)一定质量的理想气体状态变化情况如图所示，a、c状态的温度相同，下列判断正确的是()A.a状态比b状态的内能大B.a到b过程气体吸收热量C

47、.b到c过程气体对外做功D.b到c过程气体内能不变【答案】B【详解】从a状态到b状态，气体产生等压变化，体积增大，由盖-吕萨克定律可得VaTa=VbTb，可知气体温度升高，一定质量的理想气体内能由温度决定，因此气体的内能增加，即U0，由热力学第一定律U=W+Q，由于体积增大，气体对外做功，即W0，即气体吸收热量，A错误，B正确；从 b到c过13程，气体产生等容变化，由查理定律可得pbTb=pcTc，气体压强减小，温度降低，因此气体的内能减小，即U0，则根据热力学第一定律U=W+Q，可知Qr1时分子力表现为引力C.图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少

48、15D.图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化，由图可知T1rr1时分子力表现为斥力，选项B错误；图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体体积变大，对外界做功，因来不及与外界进行热交换，则气体的内能减少，选项C正确；图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化，由图可知距离原点越远的曲线上 pV乘积越大，可知温度越高，即T10，压强不变，体积变小，根据盖-吕萨克定律，温度降低，所以内能变小，即U0，所以Q0，体积减小气体一定放热，故D正确；根据a、b两点的等温线，可知ab过程中温度先增大后减小，所以气体分子的平均动能先变大后变小，故E

49、正确。故选ADE。33(2024全国模拟预测)如图，一定质量的理想气体沿图示从状态abca，其中ab的反向延长线通过坐标原点，bc和ca分别与横轴和纵轴平行。下列说法正确的是()A.从ab，气体压强减小B.从ab，气体内能增大C.从bc，气体放出热量D.从bc，气体对外界做功E.从ca，气体分子的平均动能不变【答案】BCE【详解】由图可知，从ab的V-T图像的反向延长线过原点，则ab为等压变化，温度升高，气体内能增大，故A错误，B正确；由图可知，从bc的过程中，气体体积不变，气体对外界不做功，气体温度降低，内能减小，则气体放出热量，故C正确，D错误；由图可知，从ca，的过程中，气体温度不变，气

50、体分子的平均动能不变，故E正确。故选BCE。2134(2024内蒙古赤峰一模)如图，一定质量的理想气体从状态A经热力学过程AB、BC、CA后又回到状态A。对于AB、BC、CA三个过程，下列说法正确的是()A.AB过程中气体压强增大B.AB过程中气体对外界做功C.BC过程中气体内能减小D.BC过程中气体分子的平均动能减小E.CA过程中气体放出热量【答案】ACD【详解】由图可知，AB过程中气体温度不变，体积减小，外界对气体做功，由玻意耳定律可知，气体的压强增大，故A正确，B错误；由图可知，BC过程中气体温度降低，则气体的内能减小，气体分子的平均动能减小，故CD正确；由图可知，CA过程中气体的温度升