第一篇六第14講熱學(xué)講義

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pl第一篇專(zhuān)題復(fù)習(xí)

I專(zhuān)題六熱學(xué)近代物理

第14講熱學(xué)

—?知識(shí)體系it

物質(zhì)是由大量分子直徑數(shù)量級(jí)為1（尸"m

分子組成的

阿伏加德羅常數(shù)M

分子的

次嬴;一擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)

分子動(dòng)理論

分子間引力、斥力同時(shí)存在

作用力分子間作用力表現(xiàn)為引力和斥力的合力

分子動(dòng)能一?溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志

內(nèi)能

分子勢(shì)能

單晶體—各向異性

晶體、多晶體

固體各向同性

非晶體

固體和液體表面張力

液體?浸潤(rùn)和不浸演I

液晶

執(zhí)

，，、、

學(xué)玻意耳定律（等溫）:

PiPi

查理定律（等容）::=

氣體實(shí)驗(yàn)定律TTT7

蓋一呂薩克定律（等壓）:磬=3

T\12

理想氣麻態(tài)方程:華=學(xué)

0J-2

氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

,-------------.「熱力學(xué)第一定律AU=w+Q

執(zhí)力學(xué)定律

熱力學(xué)第二定律（兩種表述）

【命題規(guī)律】1.命題角度：（1）分子動(dòng)理論、固體和液體：（2）氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程;

（3）熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合2常用方法：分析法，圖像法.3.?？碱}型：選擇題、計(jì)

算題.

考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體和液體

1.估算問(wèn)題

VZ

⑴分子總數(shù)：N=nNA=~^NA=y、NA.

特別提醒：對(duì)氣體而言，％=三不等于一個(gè)氣體分子的體積，而是表示一個(gè)氣體分子占據(jù)的

空間.

41

--砥d

(2)兩種分子模型：①球體模型:36?71②立方體模型：V^a3.

2.分子熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平

均速率越大，但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大.

3.分子間作用力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系(如圖)

4.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

一平均每個(gè)氣體

氣

如定氣體分子平均動(dòng)能

分子的撞擊力

一

一

色

素

曲溫度

壓

強(qiáng)單位時(shí)間、單氣體分子平均動(dòng)能

」位面積上的撞

擊次數(shù)氣體分子數(shù)密度

5.晶體與非晶體

分類(lèi)晶體

比腔、非晶體

單晶體多晶體

外形規(guī)則不規(guī)則

物理性質(zhì)各向異性各向同性

熔點(diǎn)確定不確定

有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列

原子排列無(wú)規(guī)則

無(wú)規(guī)則

聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

6.液體

(1)表面張力：使液體表面積收縮到最小.

(2)液晶：既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的光學(xué)各向異性.

例1（2022?江蘇揚(yáng)州市期末）2021年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)

氣泡，如圖所示，氣泡靜止在水中，此時(shí)（）

A.氣泡受到浮力

B.氣泡內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)停止

C.氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力

D.水在氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力

答案C

解析在失重狀態(tài)下，氣泡不會(huì)受到浮力，A錯(cuò)誤；氣泡內(nèi)分子一直在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，

B錯(cuò)誤；由于在失重狀態(tài)下，氣泡內(nèi)氣體在界面處存在壓力差，所以對(duì)水產(chǎn)生壓力，C正確：

水在氣泡界面處，水分子較為稀疏，水分子間作用力表現(xiàn)為引力，D錯(cuò)誤.

例2（多選）（2022?江西南昌市一模）分子勢(shì)能心與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示（取無(wú)窮

遠(yuǎn)處分子勢(shì)能弓=0），下列說(shuō)法正確的是（）

A.在圖中的A位置，分子勢(shì)能最小

B.在圖中的8位置，分子間斥力大于引力

C.兩分子從無(wú)窮遠(yuǎn)處靠近的過(guò)程中分子勢(shì)能先減小后增大

D.分子間距從圖中的A點(diǎn)變化到8點(diǎn)的過(guò)程中，分子間的引力和斥力都在不斷減小

答案ABC

解析由題圖可知，在圖中的A位置，分子勢(shì)能最小，選項(xiàng)A正確；在題圖中的B位置，

分子間作用力表現(xiàn)為斥力，分子間斥力大于引力，選項(xiàng)B正確；由題圖可知，兩分子從無(wú)窮

遠(yuǎn)處靠近的過(guò)程中分子勢(shì)能先減小后增大，選項(xiàng)C正確；分子間距從題圖中的A點(diǎn)變化到B

點(diǎn)的過(guò)程中，分子間距離減小，則分子間的引力和斥力都在不斷增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

例3（多選）（2022?河北省模擬）分子動(dòng)理論以及固體、液體的性質(zhì)是熱學(xué)的重要內(nèi)容，下列說(shuō)

法正確的是（）

A.不浸潤(rùn)現(xiàn)象說(shuō)明固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力

B.晶體在熔化過(guò)程中吸收熱量，內(nèi)能增加，但其分子平均動(dòng)能保持不變

C.用吸管將牛奶吸入口中是利用了毛細(xì)現(xiàn)象

D.物體溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多

答案ABD

解析不浸潤(rùn)現(xiàn)象說(shuō)明固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力，A正確；

晶體在熔化過(guò)程中吸收熱量，內(nèi)能增加，由于熔化過(guò)程溫度不變，則其分子平均動(dòng)能保持不

變，B正確；用吸管將牛奶吸入口中是利用了大氣壓強(qiáng)的原理，不是毛細(xì)現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；物

體溫度升高時(shí)，分子平均速率增大，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，D正

確.

考點(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程

1.壓強(qiáng)的計(jì)算

(1)被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求

解，壓強(qiáng)單位為Pa.

(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p=po+p〃或p=po-p力計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg.

2.合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程

(1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、7中有一個(gè)量不發(fā)生變化，則選用對(duì)應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求

解.

(2)若氣體質(zhì)量一定，p、K7均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解.

3.關(guān)聯(lián)氣體問(wèn)題

解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問(wèn)題時(shí)，根據(jù)兩部分氣體壓強(qiáng)、體積的關(guān)系，列出關(guān)

聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解.

例4(2022?山東日照市一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷兩個(gè)不同過(guò)程，分別由壓強(qiáng)一體積⑦

一V)圖上的曲線I和曲線H表示，如圖所示，曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分.以6為曲

線I上的兩點(diǎn)，氣體在狀態(tài)。和6的壓強(qiáng)分別為小、必，溫度分別為6、Tb.c、d為曲線H上

的兩點(diǎn)，氣體在狀態(tài)c和d的壓強(qiáng)分別為pc、pd，溫度分別為T(mén)c、〃.下列關(guān)系式正確的是()

答案B

解析根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程及曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分，可得曲線I和曲線H

均為等溫變化，故可得4、6兩點(diǎn)的溫度相同，A錯(cuò)誤；從。到C為等壓變化，由蓋一呂薩克

定律有親=￥=[,B正確；從c到d為等溫變化，由玻意耳定律有用=痣=,，由題圖可知

iccZPcvd3

Pa—Pc,故靠=,，c錯(cuò)誤：由玻意耳定律，有發(fā)=費(fèi)=3,故￡=2,D錯(cuò)誤.

例5(2020?全國(guó)卷HL33(2))如圖，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U

形管，左管上端封閉，右管上端開(kāi)口.右管中有高加=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管

口的距離l=12cm.管底水平段的體積可忽略.環(huán)境溫度為T(mén)\—283K.大氣壓強(qiáng)po—16cmHg.

(1)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無(wú)氣隙)，恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部.此

時(shí)水銀柱的高度為多少？

(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時(shí)密封氣體的溫度為

多少？

答案(1)12.9cm(2)363K

解析(1)設(shè)密封氣體初始體積為山，壓強(qiáng)為0,左、右管的橫截面積均為S,密封氣體先經(jīng)

等溫壓縮過(guò)程體積變?yōu)樨?，壓?qiáng)變?yōu)?2,由玻意耳定律有

P1%=P2vz2①

設(shè)注入水銀后水銀柱高度為〃，水銀的密度為"，根據(jù)題設(shè)條件有pi=po+pg〃o②

P2=po+pgh③

VI=(2W-/-/20)S@

⑤

聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得

小12.9cm?

(2)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過(guò)程體積變?yōu)?,溫度變?yōu)椤埃缮w一呂薩克定律有〒=*)

按題設(shè)條件有V3=(,2H-h)S?

聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式并代入題給數(shù)據(jù)得一七363K.

例6(2022?全國(guó)甲卷?33(2))如圖，容積均為人、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強(qiáng)為加、

溫度為n的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過(guò)細(xì)管連通，A汽缸的頂部通過(guò)開(kāi)口C與外界相通；汽

缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、II、III、W四部分，其中第II、III部分的體積分別為《論

和:以環(huán)境壓強(qiáng)保持不變，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦.

(1)將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)的溫度；

(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至27b，然后用氣泵從開(kāi)口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的

活塞到達(dá)汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第IV部分氣體的壓強(qiáng).

答案(曲(2嬴)

解析(1)因兩活塞的質(zhì)量不計(jì)，則當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，IV內(nèi)的氣體壓強(qiáng)總等于大氣壓強(qiáng)，則

該氣體進(jìn)行等壓變化，則當(dāng)2中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)，對(duì)IV中氣體由蓋一呂薩克定律可

4^°Vo4

得方^~=亍,解得

(2)設(shè)當(dāng)A中的活塞到達(dá)汽缸底部時(shí)HI中氣體的壓強(qiáng)為p,則此時(shí)IV內(nèi)的氣體壓強(qiáng)也等于p,

3%

Po—

設(shè)此時(shí)w內(nèi)的氣體的體積為v,則n、in兩部分氣體的體積為(Vo—V),則對(duì)iv中氣體有

/。

nV。。國(guó)+②p(Vn—V)9

=絆，對(duì)II、m兩部分氣體有一7—=>聯(lián)立解得P=%0.

2/0/()2/o

考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合

1.理想氣體相關(guān)三量AU、W、Q的分析思路

(1)內(nèi)能變化量AU

①由氣體溫度變化分析AU：溫度升高，內(nèi)能增加，At/>0；溫度降低，內(nèi)能減少，△"<().

②由公式AU=W+Q分析內(nèi)能變化.

⑵做功情況W

由體積變化分析氣體做功情況：體積膨脹，氣體對(duì)外界做功，W<0:體積被壓縮，外界對(duì)氣

體做功，W>0.

⑶氣體吸、放熱Q

一般由公式分析氣體的吸、放熱情況：Q>0,吸熱；Q<0,放熱.

2.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收

熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響.

例7(2022?江蘇如皋市期末)如圖所示，柱形絕熱汽缸固定在傾角為。的斜面上，一定質(zhì)量

的理想氣體被重力為G、橫截面積為S的絕熱活塞封閉在汽缸內(nèi)，此時(shí)活塞距汽缸底部的距

離為汽缸內(nèi)溫度為7b.現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢對(duì)汽缸內(nèi)氣體加熱，通過(guò)電熱絲的電流為/，電

熱絲電阻為R,加熱時(shí)間為使氣體溫度升高到2々.已知大氣壓強(qiáng)為po,活塞可沿汽缸壁無(wú)

摩擦滑動(dòng)，設(shè)電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收.求汽缸內(nèi)氣體溫度從n升高到2n的過(guò)程

中，

⑴活塞移動(dòng)的距離X；

（2）該氣體增加的內(nèi)能AU.

答案⑴及⑵尸放一3+”粗刀。

解析⑴氣體等壓變化，則由蓋—呂薩克定律有第=舞

活塞移動(dòng)的距離x=Li-Lo

解得x—Lo

⑵設(shè)該氣體壓強(qiáng)為P,

有pS=p（）S+Gsin6

氣體對(duì)外界做功W=-pSx

吸收的熱量Q=?Rf

由熱力學(xué)第一定律有AU=Q+W

解得△U=/2RLS）+9等）鼠0.

高考預(yù)測(cè)

1.（2022?江蘇鹽城市二模）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程回到

原狀態(tài)，其p-7圖像如圖所示，氣體在三個(gè)狀態(tài)的體積分別為匕、/、匕，壓強(qiáng)分別為?“、

Pb、Pc.已知Pb=po,Pc—4po,則下列說(shuō)法正確的是（）

A.p"=3Po

B.%=3匕

C.從狀態(tài)“到狀態(tài)"氣體對(duì)外做功

D.從狀態(tài)c到狀態(tài)a,氣體從外界吸熱

答案D

解析由題圖可知，從狀態(tài)a到狀態(tài)。屬于等容過(guò)程，氣體體積不變，氣體不對(duì)外做功，由

理想氣體狀態(tài)方程可得華=華，又有pb=po得p?=2p。,所以A、C錯(cuò)誤.由題圖可知，從狀

態(tài)h到狀態(tài)。屬于等溫過(guò)程，氣體溫度不變，由理想氣體狀態(tài)方程可得phVh=pcVe,得Vh=

4VC,所以B錯(cuò)誤.從狀態(tài)C到狀態(tài)a,可以等效為先從狀態(tài)C到狀態(tài)b,再?gòu)臓顟B(tài)b到狀態(tài)

a,從狀態(tài)c到狀態(tài)6,溫度不變，即氣體內(nèi)能不變，體積增大，所以氣體對(duì)外做功，即

W<0,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知，氣體要從外界吸收熱量；從狀態(tài)。到狀態(tài)a,體

積不變，即W=0,溫度升高，即△（/>（）,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知，氣體要從外

界吸收熱量，所以從狀態(tài)c到狀態(tài)a,氣體從外界吸熱，所以D正確.

2.（2022.山東濟(jì)南市一模）國(guó)家速滑館（又名“冰絲帶”）是北京2022年冬奧會(huì)冰上運(yùn)動(dòng)的主

場(chǎng)館，為確保運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的順利完成，比賽前需要對(duì)場(chǎng)館內(nèi)氣體降溫.已知降溫前場(chǎng)館內(nèi)外的

溫度均為7°C,降溫后場(chǎng)館內(nèi)的溫度為-8℃,降溫過(guò)程中場(chǎng)館內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變.

（1）從微觀角度解釋降溫過(guò)程中場(chǎng)館內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變的原因；

（2）求降溫后場(chǎng)館內(nèi)增加的氣體質(zhì)量與降溫前場(chǎng)館內(nèi)氣體質(zhì)量的比值.

答案⑴見(jiàn)解析（2）專(zhuān)

解析（1）氣體壓強(qiáng)微觀方面取決于兩個(gè)因素：分子的平均動(dòng)能和單位體積內(nèi)的分子數(shù).溫度

降低，分子平均動(dòng)能減小，質(zhì)量增加，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加，從而使壓強(qiáng)維持不變.

（2）設(shè)一8°C時(shí)館內(nèi)氣體體積為V,氣體狀態(tài)參量初狀態(tài)V,=V+AV,

71=280K

末狀態(tài)巳=匕7^=265K

由蓋一呂薩克定律得

J21\

3

得AV=^V

場(chǎng)館內(nèi)增加的氣體質(zhì)量與降溫前場(chǎng)館內(nèi)氣體質(zhì)量之比為當(dāng)=竿

代入數(shù)據(jù)得智=專(zhuān).

專(zhuān)題強(qiáng)化練

［保分基礎(chǔ)練］

1.（2022?山東泰安市二模）根據(jù)熱學(xué)知識(shí)可以判斷，下列說(shuō)法正確的是（）

A.載重汽車(chē)卸去貨物的過(guò)程中，外界對(duì)汽車(chē)輪胎內(nèi)的氣體做正功

B.氣體的摩爾質(zhì)量為M,分子質(zhì)量為若1摩爾該氣體的體積為V,則該氣體分子的體

積為翳

C.一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能增加

D.空調(diào)的壓縮機(jī)制冷時(shí)，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以這一過(guò)程不

遵守?zé)崃W(xué)第二定律

答案c

解析載重汽車(chē)卸去貨物的過(guò)程中，輪胎體積變大，則汽車(chē)輪胎內(nèi)的氣體對(duì)外界做正功，故

A錯(cuò)誤；若1摩爾該氣體的體積為V,V=NAVO,NA弋,該氣體分子所占空間的體積為Vo

=*,由于氣體分子的體積遠(yuǎn)小于該氣體分子所占空間的體積，故B錯(cuò)誤；因?yàn)樗舭l(fā)要吸

收能量，蒸發(fā)過(guò)程中溫度恒定，分子動(dòng)能不變，能量轉(zhuǎn)化為分子勢(shì)能，故分子之間的勢(shì)能增

加，故C正確；空調(diào)的壓縮機(jī)制冷時(shí)，壓縮機(jī)做功，消耗電能，制冷過(guò)程不是自發(fā)地進(jìn)行的，

所以這一過(guò)程遵守?zé)崃W(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤.

2.（多選）（2022?廣東中山市高三期末）下列說(shuō)法正確的是（）

A.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)（大于10書(shū)m）減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子間作用力

先減小后增大，分子勢(shì)能不斷增大

B.溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大，但并非所有分子的速率都增大

C.無(wú)論什么物質(zhì)，只要它們的物質(zhì)的量相同就含有相同的分子個(gè)數(shù)

D.液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體的各向異性特征

答案BCD

解析在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)（大于10-9m）減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子力先表

現(xiàn)為引力并先增大后減小，之后表現(xiàn)為斥力后再一直增大，分子力先做正功后做負(fù)功，分子

勢(shì)能先減小后增大，故A錯(cuò)誤；分子平均動(dòng)能描述的是大量分子的整體表現(xiàn)，溫度升高，分

子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，故B正確；無(wú)論什么物質(zhì)，

只要它們的物質(zhì)的量相同就含有相同的分子個(gè)數(shù)，故C正確：液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)

具有晶體的各向異性特征，故D正確.

3.（多選）（2022?湖北八市3月聯(lián)考）某同學(xué)記錄2022年3月10日教室內(nèi)溫度如下：

時(shí)刻6：009：0012：0015：0018：00

溫度12℃15℃18℃23℃17℃

教室內(nèi)氣壓可認(rèn)為不變，則當(dāng)天15：00與9：00相比，下列說(shuō)法正確的是（）

A.教室內(nèi)所有空氣分子動(dòng)能均增加

B.教室內(nèi)空氣密度減小

C.教室內(nèi)單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)一定增加

D.單位時(shí)間碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少

答案BD

解析溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高則分子的平均動(dòng)能增大，不是所有空氣分子動(dòng)

能均增加，故A錯(cuò)誤；壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體體積增大，因此教室內(nèi)的空氣質(zhì)量將

減少，教室體積不變，則密度減小，故B正確；空氣密度減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)減小，故

C錯(cuò)誤：與9:00相比，15:00時(shí)教室內(nèi)的溫度升高，空氣分子的平均動(dòng)能增大，教室內(nèi)氣

體分子密度減小，又因?yàn)榻淌覂?nèi)氣壓不變，那么單位時(shí)間內(nèi)碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)

一定減少，故D正確.

4.（2022.山東卷5）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初

始時(shí)汽缸開(kāi)口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90。過(guò)程中，缸內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功

B.內(nèi)能減小，所有分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小

C.溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少

D.溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加

答案C

解析初始時(shí)汽缸開(kāi)口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差與活塞的重

力平衡，則有3-p（））S=〃?g,汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差大于

重力沿汽缸壁的分力，故汽缸內(nèi)氣體緩慢地將活塞往外推，最后汽缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大

氣壓.汽缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，汽缸內(nèi)氣體通過(guò)壓強(qiáng)作

用將活塞往外推，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知，氣體內(nèi)能減小，故

缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，并不是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都減

小，A、B錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的

比例減小，C正確，D錯(cuò)誤.

5.（多選）（2022?山西晉中市期末）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)〃經(jīng)狀態(tài)爪c又回到狀態(tài)a,其

壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系如圖所示，變化過(guò)程有等容、等溫和絕熱過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的

是（）

A.①過(guò)程可能為等溫變化

B.②過(guò)程氣體從外界吸熱

C.全過(guò)程氣體向外界放出的熱量大于從外界吸收的熱量

D.③過(guò)程氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增加

答案BCD

解析①過(guò)程若為等溫變化，②過(guò)程為等容變化，溫度升高，則③過(guò)程為絕熱變化，外界對(duì)

氣體做功，氣體溫度升高，不可能回到初始狀態(tài)，故①為絕熱過(guò)程，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；②過(guò)程為

等容變化，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，外界沒(méi)有對(duì)氣體做功，則氣體從外界吸熱，選項(xiàng)B正

確；②過(guò)程外界沒(méi)有對(duì)氣體做功，根據(jù)p-M圖線和橫軸所圍面積表示氣體和外界功的交換，

③過(guò)程外界對(duì)氣體做的功大于①過(guò)程氣體對(duì)外界做的功，因此全過(guò)程外界對(duì)氣體做功，氣體

內(nèi)能不變，故全過(guò)程氣體向外界放出的熱量大于從外界吸收的熱量，選項(xiàng)C正確；③過(guò)程為

等溫變化，氣體壓強(qiáng)增大，體積減小，分子平均動(dòng)能不變，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積

器壁的碰撞次數(shù)一定增加，選項(xiàng)D正確.

6.（2022?山東淄博市一模）一根足夠長(zhǎng)的試管開(kāi)口豎直向下，中間用水銀封閉了一定質(zhì)量的理

想氣體，如圖所示.現(xiàn)將試管繞定點(diǎn)緩慢向右轉(zhuǎn)到虛線處，則下列圖像中可能正確的是（）

答案D

解析設(shè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為人體積為匕水銀柱的長(zhǎng)度為〃，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為。，則0=加一

p/1cos2當(dāng)6增大時(shí)，cos，減小，封閉氣體的壓強(qiáng)增大、溫度不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

*C,可得丫=搟7,壓強(qiáng)增大，V—T圖像中斜率應(yīng)該減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣體狀

態(tài)方程華=<7,可得p=§T,氣體體積減小，p-T圖像的斜率增大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣

體狀態(tài)方程華=C,可得溫度不變，壓強(qiáng)增大，圖中箭頭方向反了，故C錯(cuò)誤；p

一丫圖像的等溫線為雙曲線的一支，封閉氣體的壓強(qiáng)增大、體積減小、溫度不變，故D正確.

7.（2022.江蘇鹽城市二模）如圖，一端封閉的玻璃管，開(kāi)口向下豎直插在水銀槽里，管內(nèi)封有

長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)和小的兩段氣體.若把玻璃管緩慢向上提起，但管口不離開(kāi)液面，則管內(nèi)氣

體的長(zhǎng)度（）

A.A和心都變小

B.Li和心都變大

C.小變大，心變小

D.D變小,乙2變大

答案B

解析由玻意耳定律有2s=。2,0LS=G,pi=p\+ph,把玻痛管緩慢向上提起，一定有

42增大，P2減小，pi減小，Li增大，B正確，A、C、D錯(cuò)誤.

1爭(zhēng)分提能練］

8.(2022?山東濰坊市一模)如圖所示，圓柱形汽缸水平放置，活塞將汽缸分為左右兩個(gè)氣室，

兩側(cè)氣室內(nèi)密封等質(zhì)量的氮?dú)?現(xiàn)通過(guò)接口K向左側(cè)氣室內(nèi)再充入一定質(zhì)量的氮?dú)?，活塞?/p>

次靜止時(shí)左右兩側(cè)氣室體積之比為3：1.汽缸導(dǎo)熱良好,外界溫度不變，活塞與汽缸間無(wú)摩擦,

則從接口充入的氮?dú)馀c左側(cè)氣室內(nèi)原有氮?dú)獾馁|(zhì)量之比為()

左右

A.2：1B.1：1

C.1：2D.3：1

答案A

解析兩次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，左右兩邊汽缸的壓強(qiáng)平衡，即p&=p：6=p,pt.'-p,對(duì)

右邊汽缸氣體分析，活塞再次靜止時(shí)左右兩側(cè)氣室體積之比為3：1,故右邊氣體的體積由原

VVVV

來(lái)汽缸總體積的,減小到不根據(jù)玻意耳定律有p句=0J解得p=2p右=2p,故pj

=2p*=2p,對(duì)左邊汽缸氣體分析，假設(shè)充入左邊的氣體在一樣的溫度，壓強(qiáng)為p點(diǎn)時(shí)的體積

為華，根據(jù)玻意耳定律得=pJ聯(lián)立解得"=2,從接口充入的氮?dú)馀c左側(cè)氣

室內(nèi)原有氮?dú)獾馁|(zhì)量之比為2：1,故選A.

9.(2021.全國(guó)甲卷.33(1))如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過(guò)程，分別由體積一溫度(V

—r)圖上的兩條直線I和II表示，■和匕分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；而是它們的延

長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，fo=-273.15℃；。為直線I上的一點(diǎn).由圖可知，氣體在狀態(tài)。

和b的壓強(qiáng)之比§=__________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比,

PbPc

ht/t

答案1vx

解析由體積一溫度（丫一。圖像可知，直線I為等壓線，則4、。兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有§=1；

f=0℃時(shí)，當(dāng)氣體體積為％時(shí)，設(shè)其壓強(qiáng)為小，當(dāng)氣體體積為匕時(shí)，設(shè)其壓強(qiáng)為C，根據(jù)

等溫變化，由玻意耳定律有pWl=p2v2

由于直線i和n各為兩條等壓線，則有pi=pi）,p2=Pc

聯(lián)立解得華吟=與.

PcP2V]

10.（2022.江蘇連云港市期末）我們?cè)诖禋馇驎r(shí)，開(kāi)始感覺(jué)特別困難.但當(dāng)把氣球吹到一定體

積后，反而比較輕松.一個(gè)探究小組對(duì)此進(jìn)行了研究，通過(guò)充入不同量的某種理想氣體，測(cè)

量出氣球內(nèi)氣體的體積V與對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)p,得到了如圖（a）所示的p-V圖像，其中po為標(biāo)準(zhǔn)

大氣壓.把不同量的上述理想氣體分別充入甲、乙兩個(gè)相同的氣球.此時(shí)，甲、乙氣球內(nèi)氣

體的體積分別為丫甲和丫乙，且V1乙〉V巾＞玲，甲、乙氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)分別為p甲和pz,現(xiàn)把

甲、乙兩氣球以及一個(gè)容積為％的鋼瓶用帶閥門(mén)的三通細(xì)管（容積可忽略）連接，如圖（b）所

示.初始時(shí)，鋼瓶?jī)?nèi)為真空，閥門(mén)Ki和K?均為關(guān)閉狀態(tài).所有過(guò)程，氣體溫度始終保持不

變.

（1）打開(kāi)閥門(mén)Ki，甲氣球體積將（選填“變大”“變小”或“不變”）；

（2）打開(kāi)閥門(mén)Ki和K2,把甲、乙兩氣球內(nèi)的所有氣體壓入鋼瓶，求壓入后鋼瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng).

答案（1）變?、泼筮隹?/p>

解析（1）由題意可知丫匚＞丫中＞%,

由題圖（a）可知pv＞p匕，

所以打開(kāi)Ki后，甲內(nèi)氣體向乙中流動(dòng)，入變小.

⑵氣體做等溫變化，則有PGVG=P/甲可得空.

11.（2022?江蘇南通市三模）如圖所示，高為3橫截面積為S的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)有一不規(guī)則物體,

厚度不計(jì)的輕質(zhì)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞正好在汽缸的頂部.在活塞上放置質(zhì)

量為機(jī)的物體后，活塞緩慢下移，并靜止在與缸底的間距為0.8L的高度.已知外界大氣壓

強(qiáng)po=*，忽略缸內(nèi)氣體溫度的變化，不計(jì)活塞和汽缸的摩擦，重力加速度為g.求:

(1)不規(guī)則物體的體積V;

(2)缸內(nèi)氣體向外界放出的熱量Q.

答案(1)0.215(2)0.8厘

解析(1)放置物體后，假設(shè)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為例,

根據(jù)受力平衡可得PlS^p0S+mg

解得p\=po+譽(yù)=1po

根據(jù)玻意耳定律可得

po(AS-V)=Pi(O.8LS-V)

解得V=0.2LS

(2)外界對(duì)氣體做功為IV=(/?05+mg)-\h=(poS+mg)-O.2L=O.SmgL

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得At/=卬一Q

又AU=0

解得氣體向外界放出的熱量為Q=0.8〃?gL

12.(2022?山東卷?15)某些魚(yú)類(lèi)通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)魚(yú)鰥的體積實(shí)現(xiàn)浮沉.如圖所示，魚(yú)瞟結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化

為通過(guò)閥門(mén)相連的A、B兩個(gè)密閉氣室，A室壁厚、可認(rèn)為體積恒定，B室壁簿，體積可