熱學

【備考指南】L2024年新課標卷及其他新高考省份的考查題型保持相對穩定。

即選擇(或填空)題和計算題。考查的內容均為熱學主干知識，包括分子間的作用

力、分子勢能、內能、氣體壓強的微觀解釋、兩個熱力學定律、氣體實驗定律、

氣體的圖像等。計算題多以“汽缸一活塞”模型和“玻璃管一液柱”模型呈現,

2025年“變質量”模型和關聯氣體模型有可能繼續作為重點考查。2.備考復習

過程要強化混合模型的題目訓練，多聯系實際，培養分析問題、解決問題的能

力，提高建構模型的能力和推理論證的能力。

突破點一分子動理論固體液體

1.估算問題

(1)分子總數：N=nNA=￡NA='^~~NA。

Mvmol

特別提醒：對氣體而言，%=《不表示一個氣體分子的體積，而是表示一個氣體

分子占據的空間。

(2)兩種分子模型。

①球體模型：>=，尺3=，〃("為球體直徑)；

36

3

②立方體模型：V=aa

(3)兩點提示。

①固體、液體分子可認為是緊靠在一起的球體或立方體；氣體分子只能按立方

體模型計算所占據的空間。

②阿伏加德羅常數是宏觀與微觀的聯系橋梁，計算時要抓住三個量：摩爾質量、

摩爾體積和物質的量。

2.分子勢能'分子力與分子間距離的關系

如圖所示。

3.晶體與非晶體

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⑴晶體、非晶體的關鍵性區別為是否具有固定的熔點，只有單晶體才可能具有

各向異性。晶體與非晶體可以相互轉化。

（2）液晶是一種特殊的物質，既可以流動，又可以表現出單晶體的分子排列特點,

在光學、電學等物理性質上表現出各向異性。

［典例1］（分子動理論）2024年3月底受冷空氣以及大風天氣影響，全國各地均

出現不同程度的沙塵天氣，內蒙古、北京等地區局部有強沙塵暴，甚至局部地

區出現下“泥點”的惡劣天氣，山東、河南、安徽、江蘇等地區也都出現AQI（空

氣質量指數）達到500的現象，AQI指數中一項重要指標就是大家熟知的PM2.5

指數，PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5pm的懸浮顆粒物，飄浮在空中，

很難自然沉降到地面。對于上述天氣現象的解釋正確的是（）

A.沙塵暴中的沙塵顆粒所做的無規則運動是布朗運動

B.一團質量不變的沙塵暴從溫度較低的地區吹到溫度較高的地區，溫度逐漸升

高、風速逐漸減小，其內能逐漸減小

C.PM2.5顆粒的尺寸與空氣中氧氣分子的尺寸數量級相當

D.PM2.5顆粒在空氣中的無規則運動是由大量空氣分子無規則運動對其撞擊的

不平衡性引起的

D［布朗運動是懸浮在液體或氣體中的固體顆粒，受到液體或氣體分子的無規

則撞擊所做的無規則運動，用肉眼無法觀察到布朗運動，沙塵暴的運動是氣流

運動形成的，不是布朗運動，故A錯誤；一定質量的物體，從低溫到高溫，分

子平均動能增加，分子動能與物體的宏觀速度無關，故B錯誤；氧分子尺寸的

數量級為IO"。m,而PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5pm的懸浮顆粒物，

故C錯誤；PM2.5顆粒在空氣中的運動是由空氣中大量空氣分子無規則運動對

其撞擊的不平衡性引起的，是布朗運動，故D正確。］

［典例2］（固體、液體的性質）（多選）（2024?四川內江統考一模）噴霧型防水劑是

現在市場上廣泛銷售的特殊防水劑，其原理是防水劑在玻璃上形成一層薄薄的

保護膜，形成類似于荷葉外表的效果，水滴以橢球形分布在玻璃表面，無法停

留在玻璃上，從而在遇到雨水的時候，雨水會自然流走，保持視野清晰。下列

說法正確的是（）

A.玻璃和水滴之間發生了浸潤現象

B.水滴呈橢球形是液體表面張力和重力共同作用的結果

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C.水滴表面分子比水滴的內部密集

D.水滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內部的水分子間距大

BD［浸潤即液體在與固體表面接觸時能夠彌散附著在固體表面的現象，而題中

的玻璃和水不浸潤，故A錯誤；由于液體表面張力的作用使水滴呈球形，但在

重力的作用下水滴呈橢球形，故B正確；水滴表面分子比水滴的內部稀疏，水

滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內部的水分子間距大，表面層分子

間的作用力為引力，使表面層分子有收縮的趨勢，從而形成球形，故C錯誤，D

正確。故選BD。］

突破點二氣體實驗定律理想氣體狀態方程

1.壓強的計算

⑴被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應用平衡條件或牛

頓第二定律求解，壓強單位為Pa。

(2)水銀柱密封的氣體，應用0=00+0/,或0=。0—p”計算壓強，壓強p的單位為

cmHg或mmHgo

2.合理選取氣體變化所遵循的規律列方程

(1)若氣體質量一定，p、K7中有一個量不發生變化，則選用對應的氣體實驗

定律列方程求解。

(2)若氣體質量一定，p、K7均發生變化，則選用理想氣體狀態方程列式求解。

3.關聯氣體問題

解決由活塞、液柱相聯系的兩部分氣體問題時，根據兩部分氣體壓強、體積的

關系，列出關聯關系式，再結合氣體實驗定律或理想氣體狀態方程求解。

4.變質量問題

在充氣、抽氣等“變質量”問題中可以把充進或抽出的氣體包含在氣體變化的

始、末狀態中，即把變質量問題轉化為恒定質量的問題。

［典例3］(“單一”氣體問題)(2024?湖南卷)一個充有空氣的薄壁氣球，氣球內

氣體壓強為p、體積為匕氣球內空氣可視為理想氣體。

(1)若將氣球內氣體等溫膨脹至大氣壓強po,求此時氣體的體積K(用po、p和/

表示)；

(2)小贊同學想測量該氣球內氣體體積廠的大小，但身邊僅有一個電子天平。將

氣球置于電子天平上,示數為m=8.66X10-3kg(此時須考慮空氣浮力對該示數的

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影響）。小贊同學查閱資料發現，此時氣球內氣體壓強P和體積/還滿足：（P-

po）（V-VBo）=C,其中po=1.0X105Pa為大氣壓強，FBO=O.5X10-3為氣球無

張力時的最大容積，C=18J為常量。已知該氣球自身質量為加.=8.40X10-3kg,

外界空氣密度為"o=L3kg/m3,重力加速度g取10m/s2,求氣球內氣體體積V

的大小。

［解析］（1）由玻意耳定律有p〉=poHo

解得Fo=—o

Po

（2）氣球內空氣體積為匕）時，密度為“，故氣球內部空氣質量用內=poK=歿叱

Po

對氣球和氣球內部氣體組成的系統受力分析，由力的平衡條件有

（mo+m內）g=F泮+mg

又歹浮=pog>

結合仍一“））（>一/o）=C

聯立解得r=5X103m3o

［答案］（1端（2）5X10-3nP

反思感悟氣體實驗定律的應用思路

礪箴A根據題意，選出所研究的某一部分

（或一定質量）的氣體

京維'分別找出這部分氣體狀態發生變化前

后的p、P、T數值或表達式（壓強的確

定是關鍵）

認過程認清變化過程，正確選用物理規律

選擇實驗定律列式求解，有時要討論

列方程

結果的合理性

【教師備選資源】

（2023?湖北卷）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁

光滑，橫截面積分別為S、2S,由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有

一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相

連。初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為以，彈簧長度恰好為原長。現往右

側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子,直至右側活塞下降匏,左側活塞上升步,

已知大氣壓強為po,重力加速度大小為g,汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不

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變，彈簧始終在彈性限度內。求:

⑴最終汽缸內氣體的壓強。

(2)彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。

［解析］對汽缸中的氣體，初狀態pi=po,V!=HS+2HS=3HS-,設最終狀態氣

體壓強為p2,體積匕=(H+1)5+2s(H-=^HS0

=

由玻意耳定律有p\V\piVi9

解得P2=噌po。

(2)對左側活塞受力分析有p^S+k?^H=p2S9

解得彈簧的勁度系數4=鬻。

±7H

對右側活塞受力分析有P0?2S+mg=p2?IS,

解得添加的沙子質量產篝。

［答案1(1譚。Q篇罌

［典例4］(“關聯”氣體問題)(2024?廣東卷)差壓閥可控制氣體進行單向流動，

廣泛應用于減震系統。如圖所示，A、B兩個導熱良好的汽缸通過差壓閥連接，

A內輕質活塞的上方與大氣連通，B內氣體體積不變。當A內氣體壓強減去B

內氣體壓強大于如時差壓閥打開，A內氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等

于Ap時差壓閥關閉。當環境溫度7i=300K時,A內氣體體積以1=4.0X102m3,

B內氣體壓強PB1等于大氣壓強po,已知活塞的橫截面積S=0.10m2,Ap=o.llpo?

po=l.OXlO5Pa,重力加速度大小取g=10m/s2,A、B內的氣體可視為理想氣體,

忽略活塞與汽缸間的摩擦，差壓閥與連接管內的氣體體積不計。當環境溫度降

到,2=270K時:

⑴求B內氣體壓強PB2；

5/21

⑵求A內氣體體積以2；

(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內氣體壓強回到po并保持不變，求已倒入鐵砂

的質量取。

［解析］⑴⑵假設溫度降低到Ti時，差壓閥沒有打開，A、B兩個汽缸導熱良好,

B內氣體做等容變化，初態

PBi=po,71=300K

末態炎=270K

根據等=等

代入數據可得

4

pB2=9X10Pa

A內氣體做等壓變化，壓強保持不變，初態

以1=4.0X102m3,7\=300K

末態T2=270K

根據組=也

T1T2

代入數據可得

以2=3.6X102m3

由于Po—PB2VAp

假設成立，即

4

pB2=9X10Pa,以2=3.6X102up。

(3)恰好穩定時，A內氣體壓強為

B內氣體壓強

P'B=PO

此時差壓閥恰好關閉，所以有

P'A-p'B=Ap

代入數據聯立解得

陽=1.1X102kgo

［答案］(l)9X104pa(2)3.6X102m3(3)1.1X102kg

反思感悟多個系統相互聯系的恒定質量氣體問題，往往利用壓強建立起系統間

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的關系，各系統獨立進行狀態分析。要確定每個研究對象的變化性質，分別應

用相應的氣體實驗定律，并充分應用各研究對象之間的壓強、體積、溫度等量

的有效關聯。若液柱（或活塞）可自由移動，一般要根據液柱（或活塞）的平衡狀態

確定兩部分氣體的壓強關系。

［典例5］（“變質量”氣體問題）（2024?山東卷）圖甲為戰國時期青銅汲酒器，根

據其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成的汲液器，如圖乙所示。長柄

頂部封閉，橫截面積Si=L0cm2,長度H=100.0cm,側壁有一小孔N。儲液罐

的橫截面積S2=90.0cm2,高度〃=20.0cm,罐底有一小孔6。汲液時，將汲液

器豎直浸入液體，液體從孔5進入，空氣由孔N排出；當內外液面相平時，長

柄浸入液面部分的長度為X；堵住孔N,緩慢地將汲液器豎直提出液面，儲液罐

內剛好儲滿液體。已知液體密度"=1.0X103kg/nR重力加速度大小g=10m/s2,

大氣壓po=LOXlO5pa。整個過程溫度保持不變，空氣可視為理想氣體，忽略

器壁厚度。

⑴求X；

Q）松開孔a從外界進入壓強為p。、體積為/的空氣，使滿儲液罐中液體緩緩

流出，堵住孔N,穩定后罐中恰好剩余一半的液體，求匕

A°

H

__

h

._B.

甲乙

［解析］（1）在緩慢將汲液器豎直提出液面的過程，封閉氣體發生等溫變化，根據

玻意耳定律有

pi（H-x）Si=pzHSi

根據題意可知pi=po,pi+pgh=po

聯立解得x=2cm0

⑵對新進入的氣體和原有的氣體整體分析，由玻意耳定律有po/+p2flSi=

P3（HS1+^S2）

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又P3+〃g*異PO

聯立解得r=8.92X10-4m3o

［答案］(1)2cm(2)8.92X10W

【教師備選資源】

(2023?湖南卷)汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力。如圖所示，剎車

助力裝置可簡化為由助力氣室和抽氣氣室等部分構成，連桿N5與助力活塞固定

為一體，駕駛員踩剎車時，在連桿N6上施加水平力推動液壓泵實現剎車。助力

氣室與抽氣氣室用細管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強，利用大氣壓與助力

氣室的壓強差實現剎車助力。每次抽氣時，Ki打開，R閉合，抽氣活塞在外力

作用下從抽氣氣室最下端向上運動，助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達到兩

氣室壓強相等；然后，Ki閉合，R打開，抽氣活塞向下運動，抽氣氣室中的全

部氣體從K2排出，完成一次抽氣過程。已知助力氣室容積為治,初始壓強等于

外部大氣壓強po,助力活塞橫截面積為S,抽氣氣室的容積為匕。假設抽氣過

程中，助力活塞保持不動，氣體可視為理想氣體，溫度保持不變。

(1)求第1次抽氣之后助力氣室內的壓強

(2)第〃次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小A尸。

［解析］(1)以第1次抽氣之前助力氣室內的氣體為研究對象，根據玻意耳定律有

poFo=/>i(Fo+匕)

解得第1次抽氣之后助力氣室內氣體的壓強

_v0

PLW。。

(2)第2次抽氣前后，根據玻意耳定律有

piFo=p2(Fo+Fi)

解得第2次抽氣之后助力氣室內氣體的壓強

P2=(贏))。

第3次抽氣前后，根據玻意耳定律有

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P2匕）=03（匕）+Kl）

解得第3次抽氣之后助力氣室內氣體的壓強

口3=（福）7。

則第〃次抽氣之后助力氣室內氣體的壓強

P"=（肅力

則第〃次抽氣后，該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小

A歹=poS_p"S=poS［l_（前力。

（1）

［答案1V^°⑵/1—（贏）”］

突破點三熱力學定律與氣體實驗定律的綜合

1.理想氣體相關三量AU、印、。的分析思路

（1）內能變化量AU。

①由氣體溫度變化分析AU。溫度升高，內能增加，AU>0；溫度降低，內能減少,

AU<0。

②由公式AU=%+2分析內能變化。

（2）做功情況Wo

由體積變化分析氣體做功情況。體積膨脹，氣體對外界做功，眸0;體積被壓縮,

外界對氣體做功，%>0。氣體等壓膨脹（壓縮）時，氣體對外界（外界對氣體）做功

W=p\V.

（3）氣體吸、放熱2。

一般由公式。=AU—次分析氣體的吸、放熱情況。2>0,吸熱；2<0,放熱。

2.對熱力學第二定律的理解

熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱庫吸收熱量全部轉化為

功，但會產生其他影響。

［典例6］（熱力學定律與氣體實驗定律的綜合應用）（2024?湖北卷）如圖所示，在

豎直放置、開口向上的圓柱形容器內用質量為陽的活塞密封一部分理想氣體，

活塞橫截面積為S,能無摩擦地滑動。初始時容器內氣體的溫度為To,氣柱的

高度為肌當容器內氣體從外界吸收一定熱量后，活塞緩慢上升卻再次平衡。

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已知容器內氣體內能變化量AU與溫度變化量A7的關系式為AU=CAT,。為己

知常量，大氣壓強恒為po,重力加速度大小為g,所有溫度為熱力學溫度。求

(1)再次平衡時容器內氣體的溫度。

(2)此過程中容器內氣體吸收的熱量。

［解析］(1)設容器內氣體初、末狀態體積分別為匕)、V,末狀態溫度為7,由蓋

-呂薩克定律得空=5

101

其中Fo=S/i,V=S(h+

聯立解得T=1Too

(2)設此過程中容器內氣體吸收的熱量為。，外界對氣體做的功為次,由熱力學

第一定律得

\U=Q+W

其中AU=C(T-n)

W=—(ntg+poS)^h

聯立解得Q=^CT0+ntgh+P0Sh)o

［答案］(l)|To(2)^CT0+,ngh+p0Sh)

［典例7］(熱力學定律與圖像綜合問題)(2024?山東卷)一定質量理想氣體經歷

如圖所示的循環過程，過程是等壓過程，8-c過程中氣體與外界無熱量交

換，cfa過程是等溫過程。下列說法正確的是()

A.a一分過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功

B.8-c過程，氣體對外做功，內能增加

C.a-A-c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功

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D.a一8過程，氣體從外界吸收的熱量等于c-a過程放出的熱量

C口-8過程是等壓變化且體積增大，則比如＜0,由蓋-呂薩克定律可知方＞￡,

即AU加＞0,根據熱力學第一定律AU=?+%可知過程，氣體從外界吸收的

熱量一部分用于對外做功，另一部分用于增加內能，A錯誤；過程中氣體

與外界無熱量交換，即。兀=0,又由氣體體積增大可知麻c＜0,由熱力學第一定

律AU=2+/可知氣體內能減少，B錯誤；c-a過程為等溫過程，可知或=。,

AUe=0,根據熱力學第一定律可知a-A-c過程，氣體從外界吸收的熱量全部

用于對外做功，C正確；由A項分析可知=一比血由B項分析可知

Wbc=\Ubc,由C項分析可知0=/a+&?,又AUM+ASC=0,聯立解得Qab-{-

Qca）=~Wca-Wbc-Wab,根據p-V圖像與坐標軸所圍圖形的面積表示外界對氣

體（氣體對外界）做的功，結合題圖可知。岫一（一。館）W0,所以過程氣體從

外界吸收的熱量不等于c-a過程放出的熱量，D錯誤。］

方法技巧處理理想氣體狀態變化圖像問題的技巧

（1）首先應明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態，它對應著

三個狀態量p、KT；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣

體狀態變化的一個過程。看此過程屬于等溫、等容還是等壓變化，就用相應規

律求解。

（2）在匕7圖像（或p-7圖像）中，比較兩個狀態的壓強（或體積）時，根據p/=CT

可知，可比較這兩個狀態到原點連線的斜率的大小，斜率越大，壓強（或體積）

越小；斜率越小，壓強（或體積）越大。

?臨考預測，名師押題?

1.（熱點情境?傳統文化）（2024?河南許昌11月測試）陶瓷藝術成型或藝術設計、

施釉裝飾之后，需經過一系列高溫燒制的檢驗，所謂“匣器調色，與書家不同,

器上諸色，必出火而后定”（朱琰《陶說》）o如圖所示是燒制瓷器所用窯爐的簡

圖，上方有一只能向上打開的單向閥門，閥門橫截面積為S,當閥門受到大于等

于2.5poS的凈壓力時，閥門打開，已知大氣壓強恒為po,絕對零度取一273℃,

T=/+273Ko某次模擬燒制過程，初始時窯內溫度為27C,窯內氣體體積為

%,壓強為po,窯內氣體可看成理想氣體，閥門打開后，窯內氣體壓強不變,

則（）

11/21

單向排氣閥

A.窯內溫度為727℃時閥門打開

B.閥門打開時，窯內氣壓可能為2.6poS

C.窯內溫度為427℃時，窯內氣壓為2.0川

D.窯內溫度為987℃時，窯內剩余氣體質量為初始時的J

D［外界大氣對閥門的作用力恒為poS,閥門恰好打開時，設窯內氣體壓強為p,

有pS-p0S=2.5°遙，解得p=3.5po,選項B錯誤；閥門打開前，窯內氣體發生

等容變化，有言=今解得7=1050K,即f=777C,選項A錯誤；窯內溫度為

427℃時，根據詈=詈，解得此時窯內氣壓為m=3o,選項C錯誤；窯內溫度為

987°C時，閥門處于打開狀態，選窯爐內原有氣體為研究對象，根據華=的，

解得＞=1.2%,窯內氣體的剩余質量為初始時氣體質量的粵=工選項D正確。］

V6

2.（高考熱點?匕7圖像分析）（2024?山東淄博10月測試）一定質量的理想氣體

經歷了如圖所示的循環過程。下列說法正確的是（）

A.N-6-C過程中，氣體壓強先增加后不變

B.C一刀一N過程中，單位體積內分子數先不變后增加

C.整個循環過程中，氣體對外界做的功大于外界對氣體做的功

D.整個循環過程中，氣體對外界放熱，內能不變

D［理想氣體由N-6為等溫膨脹過程，由玻意耳定律可知，氣體壓強減小。

6-C為等容升溫過程，由查理定律可知，氣體的壓強增大，可得N-6-C過

程中，氣體壓強先減小后增大，故A錯誤；理想氣體由C-O-N的過程中，氣

體的體積先減小后不變，所以單位體積內分子數先增加后不變，故B錯誤；理

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想氣體由N-5為等溫膨脹，壓強減小過程；5-C為等容升溫，壓強增大過程;

C一刀為等壓壓縮，溫度降低過程；O-N為等容降溫，壓強減小過程。整個循

環過程定性的p-V圖像如圖甲所示，可知N-5過程中體積膨脹，氣體對外界做

的功為圖乙中陰影部分的面積，C-Z）過程中外界對氣體做的功為圖丙中陰影部

分的面積，6—C和O—N的過程氣體與外界沒有相互做功，故整個循環過程中，

氣體對外界做的功小于外界對氣體做的功，故C錯誤；對整個循環過程，由熱

力學第一定律知AU=。+%,由上面的分析可知外界對氣體做的功大于氣體對外

界做的功，即吟0,氣體的溫度最終回到了初始狀態，內能變化量為0,內能不

變，即AU=0,可知整個循環過程。＜0,氣體對外界放熱，故D正確。

3.（高考新趨勢?活塞一液柱混合模型）如圖所示，豎直圓筒是固定不動的，粗

筒橫截面積是細筒的2倍。粗筒中封有壓強為pi=75cmHg的空氣柱I（可視為

理想氣體），氣柱長Li=20cm,細筒中N、5兩輕質活塞間封有空氣柱H（可視

為理想氣體），氣柱長L2=10cm。活塞N上方的水銀柱高10cm,兩輕質活

塞與筒壁間的摩擦不計。用外力向上托住活塞6,使之處于平衡狀態，水銀面與

細筒上端相平。現使活塞6緩慢上移，直至水銀恰好全部被推入粗筒中，設在

整個過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強po=75cmHg。求：

（1）水銀恰好被全部推入粗筒時，空氣柱I的壓強；

（2）活塞6上移的距離。（結果保留2位小數）

［解析］⑴對于空氣柱I,初態pi="o=75cmHg,Vn=LiSi

末態，設壓強為P2,體積匕2=（Li—?Si

根據玻意耳定律得piVu=piV\2

13/21

解得/?2=100cmHgo

(2)對于空氣柱II,初態p2i=po+E(cmHg)=85cmHg,匕i=L2s

末態壓強為p22=p2+*cmHg)=105cmHg,體積匕2=22262

由玻意耳定律得P21V21=P22V22

解得上22=8.10cm

活塞5上移的距離為＜/=￡2+^-￡22=11.90cm。

［答案］⑴100cmHg⑵11.90cm

專題限時集訓(十三)

［A組基礎保分練］

i.下列四幅圖所涉及的物理知識，下列論述正確的是()

A.圖甲表明晶體熔化過程中分子平均動能變大

B.圖乙水電可以在水面自由活動，說明它所受的浮力大于重力

C.圖丙是顯微鏡下三顆小炭粒的運動位置連線圖，連線表示小炭粒的運動軌跡

D.圖丁中N是浸潤現象，5是不浸潤現象

D［晶體熔化過程中溫度不變，分子平均動能不變，故A錯誤；水患可以在水

面自由活動，是因為水的表面張力，故B錯誤；每隔一段時間把觀察到的炭粒

的位置記錄下來，然后用直線把這些位置依次連接成折線，所以布朗運動圖像

反映每隔一段時間小炭粒的位置，而不是運動軌跡，故C錯誤；題圖丁中N是

浸潤現象，6是不浸潤現象，故D正確。］

2.如圖所示，內壁光滑的絕熱汽缸豎直倒放，汽缸內用絕熱活塞(活塞質量不可

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忽略）封閉一定質量的理想氣體，氣體處于平衡狀態。現把汽缸稍微傾斜一點,

達到平衡時與原來相比（）

A.氣體的密度增大

B.氣體的內能減小

C.單位時間氣體分子對活塞的沖量減小

D.氣體分子的平均動能增大，所有氣體分子熱運動速率都增大

A［以活塞為研究對象，開始時有po5=〃，g+pS,當汽缸稍微傾斜一點，設傾

角為，，平衡時有poS=?/gsin，+pS,可知封閉氣體的壓強增大，根據理想氣

體狀態方程可知封閉氣體的半在變小，結合熱力學第一定律AU=%+。，因為系

統絕熱。=0,所以有AU=%,同時理想氣體的內能只與溫度有關，可得7變大，

V減小，故氣體的密度增大，內能增大，A正確，B錯誤；封閉氣體的壓強變大，

單位時間氣體分子對活塞的沖量增大，C錯誤；理想氣體的內能增大，氣體分子

的平均動能增大，但并非所有氣體分子熱運動速率都增大，D錯誤。］

3.制作“吸管潛水艇”是深受小朋友喜愛的科學實驗，如圖所示，將吸管對折

后用回形針固定，然后管口豎直向下插入裝有水的礦泉水瓶中，使吸管頂部露

出水面，最后用蓋子封緊礦泉水瓶（如圖甲）。實驗時，用力按壓瓶身，“潛水艇”

就會沉入水底，松開手后，“潛水艇”又浮出水面。設水面上方的封閉氣體體

積為壓強為po,吸管內封閉氣體的體積為匕“吸管潛水艇”的總質量為

m,水的密度恒為〃，氣體溫度始終保持不變，所有氣體視為理想氣體。緩慢擠

壓瓶身時，瓶內封閉氣體吸熱還是放熱？擠壓瓶身使“潛水艇”恰好懸浮在水

中時（如圖乙），水面上方的氣體體積減小了多少？（不考慮吸管厚度和回形針的

體積，吸管內外液面高度差產生的壓強遠小于大氣壓，即管內外氣壓始終相等）

下列選項正確的是（）

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體積y

A.吸熱，2%(1-1)B.放熱,B(1J)

C.吸熱，c(i-9D.放熱，2Ml-第

B［氣體溫度不變，則瓶內封閉氣體發生等溫變化，故內能保持不變，即AU=O,

擠壓瓶身時，水面上方氣體體積減小，外界對氣體做功，即%>0,根據熱力學

第一定律AU=2+%,則2<0,即氣體對外放熱。設“潛水艇”懸浮時，吸管

內部封閉氣體的壓強為P1,體積為匕，根據平衡條件得"gH=Mg,解得匕=￡,

對吸管內的氣體，根據玻意耳定律poV="H,解得“=管，設水面上方的氣

體體積減小AP,對水面上方的氣體，根據玻意耳定律po%=pi(Fo-AF),解得

AF=Fo(l-^),故選B。］

4.(2024?四川綿陽統考二模)如圖所示，一定質量理想氣體被活塞封閉在汽缸

中，活塞的質量為〃2,面積為S,與汽缸底部相距〃汽缸和活塞絕熱性能良好,

氣體的溫度與外界大氣相同均為北，大氣壓強為P0。現接通電熱絲加熱氣體，

一段時間后斷開，活塞緩慢向上移動距離0.5上后停止，整個過程中氣體吸收的

熱量為2。忽略活塞與汽缸間的摩擦，重力加速度為g。求:

(1)理想氣體最終的溫度7;

(2)理想氣體內能的增加量AU。

［解析］(1)活塞向上移動了0.5上，在此等壓過程中有察=粵

丁0T

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且匕=1.5匕

解得T=L5Too

(2)活塞緩慢移動，所以受力平衡，則piS=poS+/Mg

外界對氣體做功W=~0.5piSL

根據熱力學第一定律AU=Q+W

解得AU=Q-O.5(poS+mg)L。

［答案］(1)1.5，)(2)Q-O.5(poS+mg)L

5.(2024?河北邯鄲統考二模)“空氣炮”是非常有趣的小玩具，深受小朋友們

喜愛。其使用方法是先用手拉動后面的橡膠膜，抽取一定質量的空氣后，迅速

放手，橡膠膜在恢復原狀的過程中壓縮空氣，從而產生內外壓強差，空氣從管

口沖出形成沖力。已知“空氣炮”在未使用前的容積為600mL,拉動橡膠膜至

釋放前的容積變為800mL,大氣壓強為1.05X105pa,整個過程中“空氣炮”

中的空氣溫度等于環境溫度27C不變。

(1)若橡膠膜恢復原狀的過程可視為沒有空氣沖出，試求恢復原狀瞬間“空氣炮”

內部空氣壓強。

(2)經檢測，橡膠膜恢復原狀瞬間，“空氣炮”內部空氣壓強為1.2X105pa,試

求此時已沖出管口的空氣質量與仍在“空氣炮”內部的空氣質量之比。

［解析］(1)以抽入空氣后的“空氣炮”內空氣為研究對象，初始空氣壓強pi=

1.05X105Pa

空氣體積匕=800mL

橡皮膜恢復原狀時空氣體積匕=600mL

空氣做等溫變化，由玻意耳定律得,1匕=,2匕，解得p2=L4X105pa

即橡膠膜恢復原狀瞬間“空氣炮”內部空氣壓強為1.4X105pa。

(2)以抽入空氣后的“空氣炮”內空氣為研究對象，初始空氣壓強pi=1.05X105

Pa,空氣體積匕=800mL

橡皮膜恢復原狀時空氣在管內的體積匕=600mL

已沖出管口的空氣壓強視為與內部相同為p，2=1.2X105Pa,設其體積為匕，空

氣做等溫變化，由玻意耳定律得。1匕=/2(匕+匕)，解得匕=100mL

同壓強下空氣質量與體積成正比，則沖出管口的空氣質量與內部的空氣質量之

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比為膽=常解得膽=3

m2V2m26

［答案］⑴1.4X105pa（2）1

［B組能力提分練］

6.（2024?山東濰坊壽光現代中學校考模擬預測）一定質量的理想氣體從狀態N

緩慢經過6、C、刀再回到狀態N,其熱力學溫度7和體積/的關系圖像如圖所

示，區4和CD的延長線均過原點O,氣體在狀態N時的壓強為po,下列說法正

確的是（）

A.N-5過程中氣體向外界放熱

B.6-C過程中氣體分子的平均動能不斷增大

C.C-。過程中氣體分子在單位時間內對單位容器壁的碰撞次數不斷減少

D.O-N過程中氣體的溫度升高了?

D3一6過程中氣體的溫度升高，內能增大。氣體體積增大的過程中對外做功，

W<0,根據AU=%+2,可知2>0,說明氣體從外界吸熱，故A錯誤；5—C過

程中氣體做等溫變化，氣體分子的平均動能不變，故B錯誤；C-O過程中氣體

的溫度降低，分子的平均動能減小，則分子撞擊器壁的平均撞擊力減小，根據

CD的延長線過原點O,可知C—O過程中氣體壓強不變，所以氣體分子在單位

時間內對單位容器壁的碰撞次數不斷增加，故C錯誤；由題圖中幾何關系知，

TA=-^-=~Z-,TD=~=~,則N過程中氣體的溫度升高了AT=7LI—TD=~T,

LL336

故D正確。］

7.如圖所示為某型血壓儀的結構簡圖，加壓氣囊、臂帶組成一個密閉部分，壓

強計能顯示臂帶內氣體與外界大氣的壓強差。測血壓時先調節壓強計示數為0,

之后通過加壓氣囊充氣加壓，臂帶通過軟組織作用于肱動脈，當所加壓力高于

心臟收縮壓力時聽診器聽不到心臟搏動的聲音，之后通過加壓氣囊慢慢向外放

氣，臂帶內的壓強隨之下降，血液沖開被阻斷的血管時可以再次聽到心臟搏動

的聲音，壓強計顯示的壓力值就等于收縮壓。若臂帶容積為各連接管的體

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積均不計，充氣過程臂帶內氣體體積不變，溫度不變，外界大氣壓強恒為750

mmHgo現測得某同學的收縮壓為120mmHg,則再次聽到心臟搏動聲音時臂帶

、

A.—35C*

29B-7?25

C［結合題述可知，再次聽到心臟搏動聲音時臂帶內氣體的壓強為pi=750

mmHg+120mmHg,設再次聽到心臟搏動聲音時臂帶內氣體在大氣壓強下的體

=/=

積為V\9根據玻意耳定律有p\V^p^V\9解得Ki=—Jo^Fo,故四■=空，tn\

Po25m()VQ

=||/"0,C正確。］

8.(2024?江西卷)可逆斯特林熱機的工作循環如圖所示，一定質量的理想氣體

經N6aM完成循環過程，N5和CD均為等溫過程，5C和均為等容過程，

已知71=1200K,T2=300K,氣體在狀態N的壓強1=8.0義105Pa,體積匕

=1.0m3,氣體在狀態。的壓強pc=1.0X105Pa。求：

(1)氣體在狀態D的壓強PD；

(2)氣體在狀態5的體積匕。

［解析］⑴氣體從狀態D到狀態A的過程發生等容變化,根據查理定律有詈=詈

5

代入數據解得po=2.0X10Pao

(2)氣體從狀態C到狀態D的過程發生等溫變化，根據玻意耳定律有pcV2=pDVl

代入數據解得匕=2.0m3

又氣體從狀態5到狀態。發生等容變化，因此氣體在6狀態的體積也為匕=2.0

3

mo

［答案］(1)2.0X105Pa(2)2.0m3

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9.(2024?浙江1月卷)如圖所示，一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板N分

成體積均為匕=750cup的左右兩部分。面積為S=100cmz的絕熱活塞6被鎖

定，隔