五年高考真题汇编--热学解析版

考点八：热学——五年（2018-2022）高考物理真题专项汇编卷新高考版1.【2022山东卷】如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动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2.【2022湖北卷】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3.【2022江苏卷】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4.【2022江苏卷】如图所示，一定质量的理想气体分别经历a b →和a c →两个过程，其中a b →为等温过程，状态b c 、的体积相同．则()A.状态a 的内能大于状态bB.状态a 的温度高于状态cC.a c →过程中气体吸收热量D.a c →过程中外界对气体做正功5.【2021山东卷】如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。

一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。

挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体()A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量6.【2021山东卷】血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。

（五年高考真题）20XX届高考物理专题选修3-3热学考点一分子动理论内能1.[2015·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（）A.温度越高，扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的2.[2015·福建理综，29（1），6分]（难度★★））下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是（）A.分子间距离减小时分子势能一定减小B.温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性3.[2015·山东理综,37]（难度★★）（多选）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是（）a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用b.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动c.使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的4.[2015·江苏单科，12A（1）]（难度★★）（多选）对下列几种固体物质的认识，正确的有（）A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同5.（2015·广东理综，17，6分）（难度★★）（多选）如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气（）A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大6.（2014·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法中正确的是（）A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低，其内能一定增大D.物体温度不变，其内能一定不变7.（2013·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法正确的是（）A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量，其内能一定增加D.物体对外界做功，其内能一定减少8.[2013·福建理综,29（1），6分]（难度★★）下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是（）9.（2012·全国理综，14，6分）（难度★★）（多选）下列关于布朗运动的说法，正确的是（）A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的10.（2012·广东理综，13，4分）（难度★★）清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的（）A.引力消失，斥力增大B.斥力消失，引力增大C.引力、斥力都减小D.引力、斥力都增大11.[2012·海南单科,17（1），4分]（难度★★★）（多选）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）A.在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B.在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C.在r＝r0时，分子势能最小，动能最大D.在r＝r0时，分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变考点二固体液体气体1.[2015·新课标全国Ⅰ，33（1），5分]（难度★★）（多选）下列说法正确的是（）A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变2.[2014·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）下列说法正确的是（）A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果3.（2014·广东理综，17，6分）（难度★★★）（多选）用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（）A.体积减小，内能增大B.体积减小，压强减小C.对外界做负功，内能增大D.对外界做正功，压强减小4.（2014·大纲全国，16，6分）（难度★★）（多选）对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是（）A.压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时，分子间的平均距离必然变小D.压强变小时，分子间的平均距离可能变小5.（2013·广东理综，18，6分）（难度★★）（多选）如图所示为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L.保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L.设在所有过程中空气可看做理想气体,且温度不变，下列说法正确的有（）A.充气后，密封气体压强增加B.充气后，密封气体的分子平均动能增加C.打开阀门后，密封气体对外界做正功D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光6.[2012·福建理综，28（2），6分]（难度★★）空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L.设充气过程为等温过程,空气可 看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（ ）A.2.5 atmB.2.0 atmC.1.5 atmD.1.0 atm7.（2012·重庆理综，16，6分）（难度★★★）图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是（ ）A.温度降低，压强增大B.温度升高，压强不变C.温度升高，压强减小D.温度不变，压强减小8.[2013·福建理综,29（2）,6分]（难度★★）某自行车轮胎的容积为V ，里面已 有压强为p 0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p ，设充气过程为等温过 程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p 0，体积为 的空气.（填选项前的字母） A.p 0pV B.p p 0V C.（p p 0－1）V D.（p p 0＋1）V 9.[2015·新课标全国Ⅰ，33（2），10分]（难度★★★★）如图，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.已知大活塞的质量 为m 1＝2.50 kg ，横截面积为S 1＝80.0 cm 2；小活塞的质量为m 2＝1.50 kg ，横截面积为S 2＝40.0 cm 2；两活塞用刚性轻杆连接,间距为l ＝40.0 cm ；汽缸外 大气的压强为p ＝1.00×105 Pa,温度为T ＝303 K.初始时大活塞与大圆筒底部 相距l 2，两活塞间封闭气体的温度为T 1＝495 K.现汽缸内气体温度缓慢下降， 活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g 取 10 m/s 2. 求：（ⅰ）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；（ⅱ）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强.10.[2015·新课标全国Ⅱ，33（2），10分]（难度★★★）如图，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关 闭；A 侧空气柱的长度为l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝3.0 cm.现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭.已知大气压强p 0＝75.0 cmHg.（ⅰ）求放出部分水银后A 侧空气柱的长度；（ⅱ）此后再向B 侧注入水银，使A 、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度.11.[2015·江苏单科,12A（3）]（难度★★）给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L.将其缓慢压缩到压强为2 个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L.请通过计算判断该包装袋是否漏气.12.[2015·重庆理综，10（2），6分]（难度★★）北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结.若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1，压强为p1,肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2.整个过程中泡内气体视为理想气体,不计体积和质量变化，大气压强为p0.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差.13. [2015·山东理综，37（2）]（难度★★★）扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象.如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300 K，压强为大气压强p0.当封闭气体温度上升至303 K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为p0，温度仍为303 K.再经过一段时间，内部气体温度恢复到300 K.整个过程中封闭气体均可视为理想气体.求：（ⅰ）当温度上升到303 K且尚未放气时，封闭气体的压强；（ⅱ）当温度恢复到300 K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力.14.[2014·新课标全国Ⅰ，33（2），9分]（难度★★★）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动.开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h,外界的温度为T0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积.已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.15. [2014·新课标全国Ⅱ，33（2），10分]（难度★★★）如图,两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通,A的直径是B的2 倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热.两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气.当大气压为p 0、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡 时，活塞a 离汽缸顶的距离是汽缸高度的14，活塞b 在汽缸正中间.（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 恰好升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a 上升.当活塞a 上升的距离是汽缸高度的116时，求氧气的压强.16.[2014·山东理综，37（2）]（难度★★★）一种水下重物打捞方法的工作原理 如图所示.将一质量M ＝3×103 kg 、体积V 0＝0.5 m 3的重物捆绑在开口朝下 的浮筒上.向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h 1＝40 m ，筒内气体体积V 1＝1 m 3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h 2时，拉力减为零，此时气体体积为V 2，随后浮筒和重物自动上 浮.求V 2和h 2. 已知大气压强p 0＝1×105 Pa,水的密度ρ＝1×103 kg/m 3，重力加速度的大小 g ＝10 m/s 2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略.17.[2014·重庆理综，10（2），6分]（难度★★）如图为一种减震垫，上面布满了 圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V 0,压强为p 0的气体，当平板状物 品平放在气泡上时，气泡被压缩.若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V 时气泡与物品接触面的面积为S ，求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力.18.（2013·新课标全国Ⅱ，33，15分）（难度★★★）（多选）（1）关于一定量的气体，下列说法正确的是（ ）A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C.在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D.气体从外界吸收热量，其内能一定增加E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高 （2）如图所示,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长l 1＝25.0 cm 的空气柱,中间有一段长l 2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气 柱的长度l 3＝40.0 cm.已知大气压强为p 0＝75.0 cmHg.现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l 1′＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离.19.[2013·新课标全国Ⅰ，33（2），9分]（难度★★★）如图所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通.顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为V0,汽缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）.开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4.现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡.已知外界温度为，不计活塞与汽缸壁间的摩擦.求：T（1）恒温热源的温度T；（2）重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积V x.考点三热力学定律与能量守恒定律1.（2015·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法正确的是（）A.物体放出热量，其内能一定减小B.物体对外做功，其内能一定减小C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变2.[2015·重庆理综,10（1），6分]（难度★★）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（）A.外界对胎内气体做功，气体内能减小B.外界对胎内气体做功，气体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小D.胎内气体对外界做功，内能增大3.[2015·福建理综,29（2）]（难度★★★）如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac.则（）A.T b＞T c，Q ab＞Q acB.T b＞T c，Q ab＜Q acC.T b＝T c，Q ab＞Q acD.T b＝T c，Q ab＜Q ac4.[2014·重庆理综，10（1），6分]（难度★★）重庆出租车常以天然气作为燃料. 加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体（可视为理想气体）（）A.压强增大，内能减小B.吸收热量，内能增大C.压强减小，分子平均动能增大D.对外做功，分子平均动能减小5.[2014·新课标全国Ⅰ，33（1），6分]（难度★★）（多选）一定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pT图象如图所示.下列判断正确的是（）A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同6.[2014·山东理综,37（1）]（难度★★）如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时，缸内气体. （双选，填正确答案标号）A.内能增加B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大7.[2013·山东理综，36（1）]（难度★★）关于热现象的描述正确的一项是（）A.根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的8.[2012·福建理综，28（1），6分]（难度★★）关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是Ｗ.A.一定量气体吸收热量，其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体C.若两分子间距离增大，分子势能一定增大D.若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大9.[2011·新课标全国卷，33（1），6分]（难度★★）（多选）对于一定量的理想气体，下列说法正确的是（）A.若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B.若气体的内能不变，其状态也一定不变C.若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E.当气体温度升高时，气体的内能一定增大10.（2015·江苏单科，12A（2））（难度★★）在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用.某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试.测试时，对包装袋缓慢地施加压力.将袋内的氮气视为理想气体,则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力（选填“增大”、“减小”或“不变”）,包装袋内氮气的内能（选填“增大”、“减小”或“不变”）.（五年高考真题）20XX届高考物理专题十三热学（参考答案）考点一分子动理论内能1 解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故C正确、B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误. 答案ACD2. 解析当分子间距离r＜r0时，r减小，分子势能增大，当r＞r0时，r减小，分子势能减小，故A错误；温度越高，物体中分子的平均动能越大，分子运动越剧烈，故B正确，温度越高，热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大，故C错误；非晶体和多晶体具有各向同性的特点，单晶体具有各向异性的特点，故D错误. 答案 B 3. 解析根据分子动理论的知识可知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒无规则运动造成的布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选b、c. 答案bc4. 解析若物体是晶体，则在熔化过程中，温度保持不变，可见A正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的，说明云母片是晶体，所以B错误；沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理性质不同，这就是晶体的各向异性.选项C错误，D正确. 答案AD5. 解析隔热外筒使封闭气体与外界无热量交换，因金属内筒导热，所以水温升高时，气体吸热，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子运动速率都增大，D项错误；气体体积不变，分子间距离不变，分子势能不变，分子间引力和斥力均不变，C项错误；分子平均动能增大，分子势能不变，所以封闭气体的内能增大，A正确；根据查理定律pT＝C得p增大，B正确. 答案AB6. 解析 温度是物体分子平均动能的标志，温度升高则其分子平均动能增大，反之，则其分子平均动能减小，故A 错误，B 正确；物体的内能是物体内所 有分子的分子动能和分子势能的总和，宏观上取决于物体的温度、体积和质 量，故C 、D 错误. 答案 B7. 解析 布朗运动是指悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动，而不是液体（或气体）分子的运动，故A 选项正确、B 选项错误；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知,若物体从外界吸收热量同时对外做功，其内能也可能不变 或减少，C 选项错误；物体对外做功同时从外界吸热，其内能也可能增加或 不变，D 选项错误. 答案 A8. 解析 本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化的关系，意在 考查考生对该部分知识的了解情况.当r ＝r 0时，分子间作用力f ＝0，分子势 能E p 最小，排除A 、C 、D ，选B. 答案 B9. 解析 布朗运动是悬浮固体颗粒的无规则运动，而非液体分子的无规则运动，选项A 错误；布朗运动的剧烈程度与液体的温度、固体颗粒大小有关，选项B 正确；布朗运动是由液体分子对悬浮固体颗粒撞击不平衡引起的，选项C 错误，D 正确. 答案 BD10. 解析 露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，液化过程中，分子间的距离变小，引力与斥力都增大，答案 D11. 解析 由E p r 图可知： 在r >r 0阶段，当r 减小时，F 做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选 项A 正确. 在r <r 0阶段，当r 减小时，F 做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选 项B 错误.在r ＝r 0时，分子势能最小，动能最大，故选项C 正确. 在r ＝r 0时，分子势能最小，但不为零，故选项D 错误. 在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E 正确. 答案 ACE考点二 固体 液体 气体1. 解析 晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A 错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B 正确；同种元素 构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨， 选项C 正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D 正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E 错误. 答案 BCD2. 解析 水中花粉的布朗运动，反映的是水分子的热运动规律，则A 项错；正是表面张力使空中雨滴呈球形，则B 项正确；液晶的光学性质是各向异性，液晶显示器正是利用了这种性质，C 项正确；高原地区大气压较低，对应的 水的沸点较低，D 项错误；因为纱布中的水蒸发吸热，则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低，E 项正确.答案 BCE3. 解析 袋内气体与外界无热交换即Q ＝0，袋四周被挤压时,体积V 减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，气体内能增大，则温度升高，由pV T ＝常数知压强增大，选项A 、C 正确，B 、D 错误. 答案 AC4. 解析 对一定量的稀薄气体，压强变大，温度不一定升高，因此分子热运动不一定变得剧烈，A 项错误；在保持压强不变时，如果气体体积变大，则温度升高，分子热运动变得剧烈，选项B 正确；在压强变大或变小时，气体的 体积可能变大，也可能变小或不变，因此选项C 错，D 对. 答案 BD5. 解析 充气后气体温度不变，分子平均动能不变，分子数密度增加，压强增加，所以A 正确、B 错误；打开阀门，气体膨胀对外做功，C 正确.对装置中气体由玻意尔定律得1 atm ×0.6 L ＝p 2×2.5 L,得p 2＝0.24 atm<p 0，故不能将水喷光，D 错误. 答案 AC6. 解析 可把此过程等效为将体积为（6.0 L ＋9.0 L ）、压强为1.0 atm 的空气等温压缩到体积为6.0 L 的储气罐中,对此过程由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2.解得 p 2＝V 1V 2p 1＝2.5 atm. 答案 A 7. 解析 设玻璃泡中气体压强为p ，外界大气压强为p ′,则p ′＝p ＋ρgh ，且玻璃 泡中气体与外界大气温度相同.液柱上升，玻璃泡内空气体积减小，根据理想气体的状态方程pV T ＝C 可知，p T 变大，即p ′T变大，B 、C 、D 均不符合要求，A 正确. 答案 A8. 解析 设需充入体积为V ′的空气，以V 、V ′体积的空气整体为研究对象，由理想气体状态方程有p 0（V ＋V ′）T＝pV T ，得V ′＝（p p 0－1）V . 答案 C9. 解析 （ⅰ）大小活塞在缓慢下移过程中，受力情况不变，汽缸内气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2初状态V 1＝l 2（S 1＋S 2），T 1＝495 K 末状态V 2＝lS 2 代入可得T 2＝23T 1＝330 K（ⅱ）对大、小活塞受力分析则有 m 1g ＋m 2g ＋pS 1＋p 1S 2＝p 1S 1＋pS 2 可得p 1＝1.1×105 Pa缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡过程中，气体体积不变，由查理定律 得p 1T 2＝p 2T 3 T 3＝T ＝303 K 解得p 2＝1.01×105 Pa 答案 （ⅰ）330 K （ⅱ）1.01×105 Pa10. 解析（ⅰ）以cmHg 为压强单位.设A 侧空气柱长度l ＝10.0 cm 时的压强为p ；当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l 1，压强为p 1. 由玻意耳定律得pl ＝p 1l 1① 由力学平衡条件得p ＝p 0＋h ②打开开关K 放出水银的过程中，B 侧水银面处的压强始终为p 0，而A 侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B 、A 两侧水银面的高度差也随之减小，直至B 侧水银面低于A 侧水银面h 1为止.由力学平衡条件有p 1＝p 0－h 1③ 联立①②③式，并代入题给数据得l 1＝12.0 cm ④（ⅱ）当A 、B 两侧的水银面达到同一高度时,设A 侧空气柱的长度为l 2，压强为p 2.由玻意耳定律得pl ＝p 2l 2⑤ 由力学平衡条件有p 2＝p 0⑥ 联立②⑤⑥式，并代入题给数据得l 2＝10.4 cm ⑦ 设注入的水银在管内的长度Δh ，依题意得 Δh ＝2（l 1－l 2）＋h 1⑧ 联立④⑦⑧式，得Δh ＝13.2 cm ⑨11. 解析 若不漏气,设加压后的体积为V 1，由等温过程得：p 0V 0＝p 1V 1，代入数据得V 1＝0.5 L ，因为0.45 L ＜0.5 L ，故包装袋漏气. 答案 漏气12. 解析 对泡内气体由查理定律得 p 1T 1＝p 2T 2① 内外气体的压强差为Δp ＝p 2－p 0② 联立解得Δp ＝T 2T 1p 1－p 0③ 13. 解析 （ⅰ）以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知,初状态温度T 0＝300 K ，压强为p 0； 末状态温度T 1＝303 K ，压强设为p 1，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1① 代入数据得 p 1＝101100p 0＝1.01p 0②（ⅱ）设杯盖的质量为m ，刚好被顶起时，由平衡条件得 p 1S ＝p 0S ＋mg ③ 放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温 度T 2＝303 K ，压强p 2＝p 0，末状态温度T 3＝300 K ，压强设为p 3，由查理定 律得 p 2T 2＝p 3T 3④ 设提起杯盖所需的最小力为F ，由平衡条件得 F ＋p 3S ＝p 0S ＋mg ⑤ 联立得 F ＝20110 100p 0S ＝0.02p 0S ⑥ 14. 解析 设汽缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得 phS ＝（p ＋Δp ）（h －14h ）S ① 解得Δp ＝13p ②外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′.根据盖—吕萨克定律，得 （h －14h ）S T 0＝h ′S T ③ 解得h ′＝3T 4T 0h ④ 据题意可得Δp ＝mg S ⑤ 气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥ 联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT 015. 解析 （ⅰ）活塞b 升至顶部的过程中,活塞a 不动，活塞a 、b 下方的氮气 经历等压过程.设汽缸A 的容积为V 0，氮气初态体积为V 1，温度为T 1；末态 体积为V 2，温度为T 2.按题意,汽缸B 的容积为V 0/4，由题给数据和盖—吕萨克定律有V 1＝34V 0＋12 V 04＝78V 0① V 2＝34V 0＋14V 0＝V 0② V 1T 1＝V 2T 2③ 由①②③式和题给数据得 T 2＝320 K ④。

专题十四热学1.(2023新课标,21,6分)(多选)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f、g、h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f中的气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后()A.h中的气体内能增加B.f与g中的气体温度相等C.f与h中的气体温度相等D.f与h中的气体压强相等答案：AD 通过电阻丝对f中的气体缓慢加热,f中气体受热,体积膨胀,将推动左侧活塞向右移动,则g中气体压强变大,压缩弹簧,右侧活塞也向右移动,压缩h中气体,对h中的气体做功,h中的气体内能增加,A正确;对左侧活塞受力分析,p f S=p g S+F弹①,对右侧活塞受力分析,p g S+F弹'=p h S②,F=F弹'③,联立①②③得p f=p h,D正确;由①式得p f>p g,由分析可知V f>V g,根据理想气体状态方程可弹知T f>T g,B错误;同理可知V f>V h,p f=p h,T f>T h,C错误。

2.(2023江苏,3,4分)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 由图像可知,该过程气体温度升高,压强增大,且图线为延长线过原点的倾斜直线,由理想气体状态方程可知,气体的体积不变,所以气体分子的数密度不变,故A错误。

温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,体积不变的情况下单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多,故B正确,D错误。

气体分子和容器壁撞击,由动量定理可知FΔt=mΔv,当温度升高分子速率变大时,气体分子与器壁碰撞前后速度变化量增大导致单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大,故C错误。

热学专题1.[2024·安徽卷] 某人驾驶汽车,从北京到哈尔滨.在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体),于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变).已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa.哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa.求:(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体压强的大小;(2)充进该轮胎的空气体积.1.(1)2.5×105 Pa(2)6 L[解析] (1)在哈尔滨时,设充气前该轮胎内气体压强的大小为p2.由查理定律可得p1T1=p2 T2其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K解得p2=2.5×105 Pa(2)设充进该轮胎的空气体积为V.以充进的空气和该轮胎内原有的气体整体为研究对象,由玻意耳定律可得p2V0+p0V=p1V0解得V=6 L2.[2024·北京卷] 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体,且气体分子个数不变,外界大气压不变.在上浮过程中气泡内气体 ()A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热2.D[解析] 上浮过程气泡内气体的温度不变,内能不变,故A错误;气泡内气体压强p=p0+ρ水gh,故上浮过程气泡内气体的压强减小,故B错误;由玻意耳定律pV=C知,气体的体积变大,故C错误;上浮过程气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W 知,气体从水中吸热,故D正确.3.[2024·甘肃卷] 如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A 、B 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2l.开始时系统处于平衡态,A 、B 体积均为Sl ,压强均为p 0,弹簧为原长.现将B 中气体抽出一半,B 的体积变为原来的34.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 、B 的压强p A 、p B . (2)弹簧的劲度系数k.3.(1)45p 0 23p 0 (2)8p 0S15l[解析] (1)抽气前两部分的体积为V =Sl ,对A 分析,抽气后V A =2V -34V =54Sl 根据玻意耳定律得p 0V =p A ·54V 解得p A =45p 0对B 分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即V B =12V ,则根据玻意耳定律得p 0·12V =p B ·34V 解得p B =23p 0(2)由题意可知,弹簧的压缩量为l4,对活塞受力分析有p A S =p B S +F 根据胡克定律得F =k l4联立得k =8p 0S15l4.[2024·广东卷] 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 两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变.当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp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Δp时差压阀关闭.当环境温度T1=300 K时,A内气体体积V A1=4.0×10-2 m3;B 内气体压强p B1等于大气压强p0.已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小g取10 m/s2.A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到T2=270 K时:(1)求B内气体压强p B2;(2)求A内气体体积V A2;(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m.4.(1)9×104 Pa(2)3.6×10-2 m3(3)110 kg[解析] (1)当环境温度降低到T2=270 K时,B内气体压强降低.若此时差压阀没打开,设p B2'为差压阀未打开时B内气体的压强,B内气体体积不变,由查理定律得p0 T1=p B2' T2解得p B2'=9×104 Pa由于A、B内气体压强差p0-p B2'<Δp,故差压阀未打开,则p B2=p B2'即p B2=9×104 Pa(2)差压阀未打开时,A内气体的压强不变,由盖-吕萨克定律得V A1 T1=V A2 T2解得V A2=3.6×10-2 m3(3)倒入铁砂后,B内气体的温度和体积都不变,但压强增加,故可知A中气体通过差压阀进入B中,当B内气体压强为p0时,A内气体压强比B内气体压强高Δp,再根据A的活塞受力平衡可知(p0+Δp)S=p0S+mg解得m=110 kg5.[2024·广西卷] 如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积S =500 mm 2的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的b 处,此时封闭气体的长度l 0=200 mm .推动轻杆先使活塞从b 处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm 的a 处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b 处.设活塞从a 处向左移动的距离为x ,封闭气体对活塞的压力大小为F ,膨胀过程F -15+x曲线如图乙.大气压强p 0=1×105 Pa .(1)求活塞位于b 处时,封闭气体对活塞的压力大小; (2)推导活塞从a 处到b 处封闭气体经历了等温变化;(3)画出封闭气体等温变化的p -V 图像,并通过计算标出a 、b 处坐标值.5.(1)50 N (2)见解析 (3)如图所示[解析] (1)活塞位于b 处时,根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p 0,故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F =p 0S =1×105×500×10-6 N=50 N (2)根据题意可知F -15+x 图线为一条过原点的直线,设斜率为k ,可得F =k ·15+x 根据F =pS 可得气体压强为p =k(5+x )S故可知活塞从a 处到b 处对封闭气体由玻意耳定律得 pV =k(5+x )S·S ·(x +5)×10-3=k ·10-3故可知该过程中封闭气体的pV 值恒定不变,故可知a →b 过程封闭气体做等温变化.(3)分析可知全过程中气体做等温变化,开始在b 处时,有 p b V b =p 0Sl 0在b 处时气体体积为 V b =Sl 0=10×10-5 m 3 在a 处时气体体积为 V a =Sl a =0.25×10-5 m 3 根据玻意耳定律有 p a V a =p b V b =p 0Sl 0解得p a=40×105 Pa故封闭气体等温变化的p-V图像如图6.[2024·海南卷] 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330 cm3,薄吸管底面积为0.5 cm2,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐口10 cm,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6.B[解析] 设油柱离罐口的距离为x,由盖-吕萨克定律得V1T1=VT,其中V1=V0+Sl1=335cm3,T1=(273+27)K=300 K,V=V0+Sl=(330+0.5x)cm3,代入解得T=(3067x+1980067)K,根据T=(t+273) K可知t=(3067x+150967)℃,故若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误;当x=20 cm时,该装置所测的温度最高,代入解得t max≈31.5 ℃,故该装置所测温度不高于31.5 ℃,当x=0时,该装置所测的温度最低,代入解得t min≈22.5 ℃,故该装置所测温度不低于22.5 ℃,故B正确,C错误;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.7.(多选)[2024·海南卷] 一定质量的理想气体从状态a 开始经ab 、bc 、ca 三个过程回到原状态,已知ab 垂直于T 轴,bc 延长线过O 点,下列说法正确的是 ( )A .bc 过程外界对气体做功B .ca 过程气体压强不变C .ab 过程气体放出热量D .ca 过程气体内能减小7.AC [解析] 由理想气体状态方程pVT =C ,化简可得V =Cp ·T ,V -T 图线中,各点与原点连线的斜率的倒数表示气体的压强,则图线的斜率越大,压强越小,故p a <p b =p c ,bc 过程为等压变化,气体体积减小,外界对气体做功,故A 正确;由A 选项可知,ca 过程气体压强减小,故B 错误;ab 过程为等温变化,故气体内能不变,即ΔU =0,气体体积减小,外界对气体做功,故W >0,根据热力学第一定律ΔU =Q +W ,解得Q <0,故ab 过程气体放出热量,故C 正确;ca 过程,气体温度升高,内能增大,故D 错误.8.(多选)[2024·河北卷] 如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接.汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计.活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后 ( )A .弹簧恢复至自然长度B .活塞两侧气体质量相等C .与初始时相比,汽缸内气体的内能增加D .与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少8.ACD [解析] 初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力而处于平衡状态,弹簧处于压缩状态.因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧真空散逸,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,由于最终左、右两侧气体相通,故两侧气体压强相等,因此弹簧恢复原长,A 正确;由于活塞向左移动,最终两侧气体压强相等,左侧气体体积小于右侧气体体积,所以左侧气体质量小于右侧气体质量,B 错误;密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,与初始时相比,弹簧弹性势能减少了,所以气缸内气体的内能增加,C 正确;初始时气体都在活塞左侧,最终气体充满整个汽缸,所以初始时活塞左侧单位体积内气体分子数应该是最终的两倍,D 正确.9.[2024·湖北卷] 如图所示,在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一部分理想气体,活塞横截面积为S ,能无摩擦地滑动.初始时容器内气体的温度为T 0,气柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一定热量后,活塞缓慢上升15h 再次平衡.已知容器内气体内能变化量ΔU 与温度变化量ΔT 的关系式为ΔU =C ΔT ,C 为已知常数,大气压强恒为p 0,重力加速度大小为g ,所有温度都为热力学温度.求: (1)再次平衡时容器内气体的温度. (2)此过程中容器内气体吸收的热量.9.(1)65T 0 (2)15h (p 0S +mg )+15CT 0[解析] (1)容器内气体进行等压变化,则由盖-吕萨克定律得V 0T 0=V1T 1即ℎS T 0=(ℎ+15ℎ)S T 1解得T 1=65T 0(2)此过程中容器内气体内能增加量ΔU =C (T 1-T 0) 容器内气体压强p =p 0+mgS气体体积增大,则气体对外做功,W =-pS ·15h 根据热力学第一定律得ΔU =W +Q 联立解得Q =15h (p 0S +mg )+15CT 010.[2024·湖南卷] 一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p 、体积为V.气球内空气可视为理想气体.(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p 0,求此时气体的体积V 0(用p 0、p 和V 表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小,但身边仅有一个电子天平.将气球置于电子天平上,示数为m =8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响).小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p 和体积V 还满足:(p -p 0)(V -V B 0)=C ,其中p 0=1.0×105 Pa 为大气压强,V B 0=0.5×10-3 m 3为气球无张力时的最大容积,C =18 J 为常数.已知该气球自身质量为m 0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m 3,g 取10 m/s 2.求气球内气体体积V 的大小.10.(1)pVp0(2)5×10-3 m3[解析] (1)理想气体做等温变化,根据玻意耳定律有pV=p0V0解得V0=pVp0(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρ0V0对气球进行受力分析如图所示根据平衡条件有mg+ρ0gV=m气g+m0g结合题中p和V满足的关系(p-p0)(V-V B0)=C联立解得V=5×10-3 m311.[2024·江苏卷] 某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300 K、压强为105 Pa 的气体,容器内有一个面积为0.06 m2的观测台.现将这个容器移动到月球,容器内的温度变成240 K.整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态.求:(1)气体现在的压强;(2)观测台对气体的压力.11.(1)8×104 Pa(2)4.8×103 N[解析] (1)由题知,整个过程可认为气体的体积不变,则根据查理定律得p1T1=p2 T2解得p2=8×104 Pa(2)根据压强的定义,观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103 N12.[2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理想气体经ABCDA 完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程.已知T1=1200 K,T2=300 K,气体在状态A的压强p A=8.0×105 Pa,体积V1=1.0 m3,气体在状态C的压强p C=1.0×105 Pa.求:(1)气体在状态D的压强p D;(2)气体在状态B的体积V2.12.(1)2.0×105 Pa(2)2.0 m3[解析] (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化,根据查理定律有p DT2=p A T1解得p D=2.0×105 Pa(2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化,根据玻意耳定律有p C V2=p D V1解得V2=2.0 m3气体从状态B到状态C发生等容变化,因此气体在状态B的体积也为V2=2.0 m313.[2024·山东卷] 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→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.a→b过程,气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量13.C[解析] a→b过程是等压过程且体积增大,则W ab<0,由盖-吕萨克定律可知T b>T a,则ΔU ab>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,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→c过程中气体与外界无热量交换,即Q bc=0,由于气体体积增大,则W bc<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,ΔU bc<0,即气体内能减少,B错误;c→a过程是等温过程,即T c=T a,则ΔU ac=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;由A项分析可知Q ab=ΔU ab-W ab,由B项分析可知W bc=ΔU bc,由C项分析可知0=W ca+Q ca,又ΔU ab+ΔU bc=0,联立解得Q ab-(-Q ca)=(-W ab-W bc)-W ca,根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界与气体之间做的功,结合题图可知a→b→c过程气体对外界做的功大于c→a过程外界对气体做的功,即-W ab-W bc>W ca,则Q ab-(-Q ca)>0,即a→b过程气体从外界吸收的热量Q ab大于c→a过程放出的热量-Q ca,D错误.14.[2024·山东卷] 图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0 cm2,长度H=100.0 cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0 cm2、高度h=20.0 cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2,大气压p0=1.0×105 Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度.(1)求x;(2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V.14.(1)2 cm(2)8.92×10-4 m3[解析] (1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1(H-x)S1=p2HS1根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0联立解得x=2 cm(2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有S2)p0V+p2HS1=p3(HS1+ℎ2=p0又p3+ρg·ℎ2联立解得V=8.92×10-4 m315.(多选)[2024·新课标卷] 如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程.上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程.下列说法正确的是()A.1→2过程中,气体内能增加B.2→3过程中,气体向外放热C.3→4过程中,气体内能不变D.4→1过程中,气体向外放热15.AD[解析] 1→2为绝热过程,则Q=0,由于气体体积减小,则外界对气体做功,即W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,即气体内能增加,故A正确;2→3为等压过程,气体体积增大,根据盖-吕萨克定律可知,气体温度升高,则气体内能增大,即ΔU>0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即气体从外界吸热,故B错误;3→4为绝热过程,则Q=0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU<0,即气体内能减小,故C错误;4→1为等容过程,压强减小,根据查理定律可知,气体温度降低,则气体内能减小,即ΔU<0,由于体积不变,则W=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q<0,即气体向外放热,故D正确.16.[2024·浙江6月选考] 如图所示,测定一个形状不规则小块固体体积,将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中,开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管,其横截面积为S,接口用蜡密封.容器内充入一定质量的理想气体,并用质量为m的活塞封闭,活塞能无摩擦滑动,稳定后测出气柱长度为l1.将此容器放入热水中,活塞缓慢竖直向上移动,再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2.已知S=4.0×10-4 m2,m=0.1 kg,l1=0.2 m,l2=0.3 m,T2=350 K,V0=2.0×10-4 m3.大气压强p0=1.0×105 Pa,环境温度T1=300 K,g取10 m/s2.(1)在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力(选填“变大”“变小”或“不变”),气体分子的数密度(选填“变大”“变小”或“不变”);(2)求此不规则小块固体的体积V;(3)若此过程中气体内能增加10.3 J,求吸收的热量Q.16.(1)不变 变小 (2)4×10-5 m 3 (3)14.4 J[解析] (1)温度升高时,活塞缓慢上升,受力不变,故封闭气体压强不变,由p =F S 知器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变;由于气体体积变大,所以气体分子的数密度变小.(2)气体发生等压变化,有V 0-V+l 1S T 1=V 0-V+l 2S T 2 解得V =4×10-5 m 3(3)此过程中,外界对气体做功为W =-p 1S (l 2-l 1)对活塞受力分析,有p 1S =mg +p 0S由热力学第一定律得ΔU =W +Q其中ΔU =10.3 J联立解得Q =14.4 J。