重难点15 热学-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（黑吉辽专用）

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【考点概览】
【高分技巧】
一、 分子动理论 固体、液体
1．分子动理论的三个核心规律
(1)分子模型、分子数
①分子模型：球模型：V＝eq \f(4,3)πR3，立方体模型：V＝a3.
②分子数：N＝nNA＝eq \f(m,Mm)NA＝eq \f(V,Vm)NA.
(2)分子运动：分子做永不停息地无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈．
(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系．
2．固体和液体
(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学、物理性质上表现为各向异性．
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．
二、气体实验定律与理想气体状态方程
1．合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解．
(2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解．
2．关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解．
三、热力学定律和气体状态变化的综合应用
气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的处理方法
（建议用时：40分钟）
【考向一：分子动理论 固体、液体】
1.（ 2024·辽宁辽阳·一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力D．在水珠表面层，水分子间的作用力为零
【答案】B
【详解】A．荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；
BCD．在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确，CD错误。
故选B。
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）下列关于四幅插图的说法正确的是（ ）
A．甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体
B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．丙图为粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
【答案】B
【详解】A．方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现，其内部分子排列是有规则的，A错误；
B．由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，B正确；
C．丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有少量的粒子发生较大角度的偏转，所以运动轨迹所占的比例是最少的，C错误；
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，D错误。
故选B。
3．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法错误的是（ ）
A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈
B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象
C．泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的
D．打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力
【答案】D
【详解】A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈，故A正确，不符合题意；
B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确，不符合题意；
C．泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的，故C正确，不符合题意；
D．打碎的茶杯不能拼接复原，是因为分子间距离太大，分子间作用力可以忽略不计，并不是分子间不存在作用力，故D错误，符合题意。
故选D。
4．（2024·吉林松原·模拟预测）氦是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应用于制冷和冷却中。若以表示氦的摩尔质量，表示在标准状态下氦蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下氦蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，分别表示每个氦分子的质量和体积，则下列表达式正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】D．氦气体中分子之间的距离远大于分子直径，每个分子的体积远小于每个气体分子平均所占的空间。则每个氦分子的体积
D错误；
ABC．一摩尔的任何物质包含的分子数都是阿伏加德罗常数，氦的摩尔质量
则
，，
C正确，AB错误。
故选C。
5．（多选）（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．雨水分子在永不停息地无规则运动
B．照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象
C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果
D．照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小
【答案】AC
【详解】A．所有分子都在永不停息的做无规则运动，故A正确；
B．浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而照片中的玻璃和水不浸润，故B错误；
C．由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确；
D．照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距大，内部分子对表面层分子为引力的作用，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。
故选AC。
【考向二：气体实验定律与理想气体状态方程】
6．（2024·辽宁·模拟预测）中医经常利用拔罐器为病人去除身上的寒气和湿气，如图所示。设罐体的容积为，真空枪容积为，大气压强为。某次拔罐仅抽一次气时，由于皮肤鼓起，使得罐体内容积减小了，假设气体温度不变，则罐体内气体压强大小变为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由玻意耳定律可得
可得
故选A。
7．（2024·辽宁沈阳·一模）如图（a），某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中封闭了一段气体，简化模型如图（b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（ ）
A．体积变小，压强变小B．体积变大，压强变大
C．体积变小，压强变大D．体积变大，压强变小
【答案】D
【详解】根据题意可知杯口上升，则空气所在的液面深度减小，可知气体内压强减小，根据玻意义耳定律可知体积变大。
故选D。
8．（2024·黑龙江大庆·三模）如图所示，在两端开口的U形管中，下部有一段水银柱a，右侧直管内封闭气体上有一段水银柱b、若向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为x的水银，则平衡后（ ）
A．右侧直管内封闭气体的压强减小B．右侧直管内封闭气体的体积减小
C．水银柱a两侧水银面的高度差增加D．水银柱b升高
【答案】D
【详解】设水银柱b的长度为，则左侧水银柱高于右侧，此时封闭气体的压强为
根据理想气体状态方程有
可知右侧封闭气体的压强不变，环境温度不变，气体体积也不变，所以a部分水银柱两侧液面的高度差始终为，当向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为x的水银时，a部分水银柱两侧液面同时升高，各升高为
故选D。
9．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）如图所示，光滑的绝热汽缸内有一质量为m的绝热活塞，活塞下方封闭一定质量的理想气体，初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸内气体缓慢加热至某一状态B，停止加热前，活塞已经与卡口接触。下列图像能反映封闭气体状态变化的是（ ）
A．甲和丙B．甲和丁C．乙和丙D．乙和丁
【答案】D
【详解】设活塞面积为S，初始时大气压强为，对活塞受力分析，有
解得气体压强
在活塞与卡口接触前，活塞受力不变，气体做等压变化，当活塞与卡口接触后，气体体积不变，继续加热气体，温度升高，由理想气体状态方程可知压强增大，故整个过程气体先等压膨胀，再等容升压，题图甲气体一直等压膨胀，一定错误；题图乙气体先等压膨胀，再等容升压，可能正确：题图丙气体先等压压缩，再等容升压，一定错误；题图丁气体先等压膨胀，再等容升压，可能正确。
故选D。
10．（2024·辽宁大连·模拟预测）学校举行趣味运动会，某同学用气泉给“陆地龙舟”充气。“陆地龙舟”里原有压强为的空气，气泵每秒钟能把体积为压强为的空气打入“陆地龙舟”中。请估算气泵工作多长时间能使“陆地龙舟”里的压强达到（近似认为“陆地龙舟”的体积和温度保持不变）（ ）
A．0.5minB．1.0minC．2.0minD．3.0min
【答案】C
【详解】设气泵工作时间为t，则
解得
则
故选C。
11．（2023·辽宁·高考）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】根据
可得
从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。
故选B。
12．（多选）（2023·吉林、黑龙江·高考）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
【答案】ACD
【详解】A．对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，故A正确；
B．根据理想气体状态方程
可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误；
C．根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确；
D．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确；
E．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误。
故选ACD。
13．（2024·吉林·二模）汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，压强为，囊内氮气的密度；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为时，不再排气，将气体视为理想气体。求：
（1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量，阿伏加德罗常数）
（2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）充气后一瞬间，气囊内氮气的质量
气囊内含有氮气分子个数
（个）
（2）设囊中气体温度降为280K、压强变为时总体积为，根据理想气体状态方程
解得
排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的比例
14．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如图所示的装置测量。操作步骤和实验数据如下：a、打开阀门K，使管A、容器C、容器B和大气相通，上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置；b、关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为19.0cm；c、打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K；d、向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为20.0cm。已知容器C和管A的总体积为，求被测固体的体积？
【答案】
【详解】设水银的密度为ρ，大气压强为p0，容器B体积为VB，管A和容器C的总体积为VC，矿物体积V。以C、A、B中封闭的气体为研究对象，以封闭时水银面处于n处为初状态，以水银面调至m处为末状态。由玻意耳定律得
以C中装入矿物质后C、A、B中气体为研究对象，以封闭时水银面处于n处为初状态，以水银面调至m处为末状态．由玻意耳定律得
解得
15．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上（如图）。假设加热后小罐内的空气温度为87℃，当时的室温为27℃，大气压为，小罐开口部位的面积。当罐内空气温度变为室温时，求：（不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响）
（1）小罐内的空气对皮肤的压力大小；
（2）某次拔罐时由于医生操作不当，小罐未紧贴在皮肤上，当罐内空气变为室温时，进入罐内空气与原有空气质量之比为多少。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）加热后小罐内的空气
罐内空气温度变为室温时
气体做等容变化，则
解得
小罐内的空气对皮肤的压力大小为
（2）设小罐的体积为，小罐未紧贴在皮肤上，气体做等压变化，则
罐内空气温度变为室温时，原先小罐内的空气的体积变为
进入罐内空气与原有空气质量之比为
16．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）学校举办的趣味运动会上，同学们进行了水火箭的制作与发射比赛。装置如图所示。圆柱形可乐瓶内封闭了一定质量的气体，比赛中利用打气筒向瓶内多次打气，直到瓶内气体的压力冲开瓶塞，瓶内水从瓶口快速喷出，瓶身因反冲获得向上的速度射向空中。已知瓶塞的横截面积为S，未打气时，瓶中气体的压强为（大气压强），体积为，每次打入瓶中的气体压强为，体积为。忽略打气过程中气体温度的变化，同时忽略水及瓶塞重力产生的压强，气体可看作理想气体，瓶塞与瓶颈间的最大静摩擦力大小为。多次打入气体后，水恰好冲开瓶塞，水火箭成功发射。重力加速度为g。求：
（1）打气n次后，可乐瓶仍静止，瓶内气体的压强；
（2）瓶塞刚被冲开时，打气的次数N。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）以加入气体后可乐瓶内气体为研究对象，气体温度不变，初态：压强为，体积为，末态：压强为，体积为，由气体的等温变化有
解得
（2）设瓶塞刚被冲开时，瓶内气体压强为，根据上述分析可知
根据瓶塞受力平衡有
解得
则
17．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）竖直放置的导热良好的汽缸固定在水平面上，A、B活塞的面积分别为SA=10cm2，SB=20cm2，质量分别为mA=1kg，mB=2kg，它们用一根长为、不可伸长的轻绳连接，均可沿汽缸内壁无摩擦地上下运动。初始时，轻绳恰好伸直且没有拉力，如图甲所示，A、B活塞间封闭气体Ⅰ的上、下段气柱的长度分别为L、2L，B下方封闭气体Ⅱ的长度为L，A上方的汽缸足够长。现用一跨过两个定滑轮的轻绳连接活塞A和物块C，如图乙所示，当活塞再次静止时，A、B活塞均向上移动L，两活塞间均无漏气，大气压强，环境温度恒定。取，求：
（1）初始状态下，封闭气体Ⅰ和封闭气体Ⅱ的压强。
（2）物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小。
【答案】（1），；（2）3.1175kg，21.55N
【详解】（1）初始状态下，轻绳拉力为零，对活塞A受力分析，则有
解得封闭气体Ⅰ的压强
对活塞B受力分析，则有
解得封闭气体Ⅱ的压强
（2）对于气体Ⅰ，初态和末态体积分别为
根据玻意耳定律有
解得
设物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小T，对于气体Ⅱ，初态和末态体积分别为
根据
解得玻意耳定律有
对于活塞B
解得
T=21.55N
对于活塞A
解得
18．（2024·吉林·一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将一定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为h，活塞的质量为m、横截面积为S，大气压强恒为，重力加速度为g，容器中气体的温度为，不计活塞与容器内壁的摩擦。求：
（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位置时，则水平力的大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）将封闭气体的温度升高原来温度的，气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律有
解得
（2）对活塞受力分析可知
将容器水平放置，设外力为F，则有
根据查理定律有
解得
19．（2024·辽宁·三模）如图所示，某老师用封闭着一定质量理想气体、横截面积的注射器提起质量的桶装水，此时注射器内气柱长度。已知大气压强，环境温度，注射器内气柱最大长度为8cm，g取，注射器和水桶质量可以忽略，不计一切阻力，注射器密封良好。求：
（1）当放下桶装水时，注射器内气柱的长度；
（2）当环境温度变为37℃时，注射器最多能提起桶装水的质量（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，受力分析有
解得
气体发生等温变化，有
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
又有
解得
20．（2024·辽宁沈阳·三模）2024年4月我省凌源地区遭遇了暴雨袭击，导致一些排水井内水面上升，若井盖排气孔被堵塞，会产生井盖移位的安全隐患。如图所示，井盖质量，圆柱形竖直井内水面面积，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强。若井内水位以的速度上涨，空气视为理想气体，温度保持不变，。
（1）求密闭空气的压强为多大时，井盖刚好被顶起；
（2）若48分钟后井盖刚好被顶起，求此时井内水位与井盖之间的距离h；
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设此时密闭空气的压强为，对井盖受力分析可知
解得
（2）由题可知，设刚开始时的压强，密闭气体的体积，井盖被顶开时的压强为，此时密闭气体的体积为，整个过程是等温变化，根据玻意耳定律可知
其中
代入数据解得
21．（2022·吉林、黑龙江·高考）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
【答案】（1）；（2），
【详解】（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有
解得
对活塞Ⅰ由平衡条件有
解得弹簧的劲度系数为
（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为
即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为
，
由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有
有等压方程可知
解得
22．（2023·吉林、黑龙江·高考）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以为压强单位）
【答案】，
【详解】设B管在上方时上部分气压为pB，则此时下方气压为pA，此时有
倒置后A管气体压强变小，即空气柱长度增加1cm，A管中水银柱减小1cm，A管的内径是B管的2倍，则
可知B管水银柱增加4cm，空气柱减小4cm；设此时两管的压强分别为、，所以有
倒置前后温度不变，根据玻意耳定律对A管有
对B管有
其中
联立以上各式解得
【考向三：热力学定律和气体状态变化的综合应用】
23．（2024·吉林·一模）某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶。然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞的同时瓶内出现白雾，则（ ）
A．挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小
B．挤压水瓶过程中，瓶内气体内能不变
C．瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功
D．瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高
【答案】C
【详解】AB．旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶，外界对气体做正功，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变大，瓶内气体温度升高，则瓶内气体分子的平均动能增大，故AB错误；
CD．然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功，，瓶内气体来不及发生热传导，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变小，瓶内气体温度降低，故C正确，D错误。
故选C。
24．（2024·辽宁·模拟预测）某次防灾演练中，消防员演示了遭遇洪水时正确使用塑料盆进行自救的方法。如图甲所示，消防员用双手环抱住倒扣的盆体，将盆口压入水中，最终消防员和塑料盆一起漂浮，其示意图如图乙所示。若盆中空气可视为理想气体，且温度保持不变，则（ ）
A．将盆口下压的过程中，盆中气体的压强增大
B．将盆口下压的过程中，盆中气体对外做正功
C．将盆口下压的过程中，盆中气体从外界吸热
D．盆中气体对盆的作用力与人对盆的压力大小相等
【答案】A
【详解】A．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，由玻意耳定律
可知，盆中气体的压强增大，故A正确；
B．将盆口下压的过程中，盆中气体的体积减小，外界对盆中气体做正功，故B错误；
C．根据热力学第一定律
其中
，
解得
故将盆口下压的过程中，盆中气体向外界放热，故C错误；
D．对盆受力分析可知，盆中气体对盆的作用力与人对盆的压力不是一对平衡力，故大小不相等，故D错误。
故选A。
25．（2024·辽宁·一模）某校物理学科后活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不漏气，则下列说法中正确的是（ ）
A．针筒内气体压强减小
B．针筒内气体吸热
C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少
D．用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中
【答案】D
【详解】A．压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，则压强变大，故A错误；
B．压缩气体过程中针筒内气体温度不变，则气体内能不变，即有
压缩过程中，气体体积变小，外界对气体做功，即有，则根据热力学第一定律
可知，即针筒内气体放热，故B错误；
C．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大，则单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数增大，故C错误；
D．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大。则根据理想气体状态方程
整理可得
可知用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中，故D正确。
故选D。
26．（2022·辽宁·高考）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ）
A．对外界做正功B．压强保持不变C．向外界放热D．内能减少
【答案】A
【详解】A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；
B．由题图可知
V = V0 + kT
根据理想气体的状态方程有
联立有
可看出T增大，p增大，B错误；
D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；
C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。
故选A。
27．（多选）（2024·黑龙江·二模）一定质量的理想气体从状态A开始，经历四个过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中DA段为双曲线的一支。下列说法正确的是（ ）
A．外界对气体做功
B．气体的内能增加
C．气体向外界放热
D．容器壁单位时间单位面积内受到气体分子撞击的次数增加
【答案】CD
【详解】A．过程，气体体积变大，气体对外做功，故A错误；
B．过程，气体体积不变，根据理想气体状态方程
可知压强减小，气体温度降低，内能减小，故B错误；
C．过程，气体压强不变，体积减小，即外界对气体做功，依据理想气体状态方程可得气体温度降低，气体内能减小，所以根据热力学第一定律
其中
，
可知
气体向外界放热，故C正确；
D．过程为等温变化，而气体压强变大，故单位面积单位时间，气体撞击器壁次数变多，故D正确。
故选CD。
28．（多选）（2022·吉林、黑龙江·高考）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】ABD
【详解】AC．根据理想气体状态方程可知
即图像的斜率为，故有
故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；
DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有
而，，则有
可得
，
即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；
故选ABD。
29．（多选）（2024·黑龙江·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．在a→b过程中，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多
B．在b→c过程中，气体向外界放热
C．在c→a过程中，气体吸收的热量小于
D．气体在a→b→c→a一个循环过程中吸收的热量等于
【答案】AC
【详解】A．在a→b过程中，气体压强不变，根据理想气体状态方程有
体积减小，则温度降低，则分子的平均动能减小，即平均撞击力减小，故单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增多，故A正确；
B．在b→c过程中，气体做等容变化，体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律有
由于气体体积不变，做功为0，可知，气体增加的内能等于从外界吸收的热量，故B错误；
C．将图像转换为图像，如图所示
由图像可知在c→a为等温过程过程，气体对外界做的功为， 气体对外界做的功等于图像与坐标轴包围的面积，可知
由热力学第一定律
在c→a过程中，气体吸收的热量小于，故C正确；
D．气体在a→b→c→a一个循环过程中，气体对外界做的功等于下图阴影的面积
由图像可知
由热力学第一定律
气体在a→b→c→a一个循环过程中吸收的热量
故D错误。
故选AC。
30．（多选）（2024·吉林·一模）如图所示为一定质量的理想气体从状态a→b→c→d→a过程的图像，其中ac的连线过原点，bc、da连线与横轴平行，cd连线与纵轴平行。则下列说法正确的是（ ）
A．从状态a到状态b，气体对外做正功
B．从状态b到状态c，单位时间、单位面积撞击器壁的分子数不变
C．从状态c到状态d，气体向外放出热量
D．a到b气体对外做的功等于c到d外界对气体做的功
【答案】AC
【详解】A．从状态a到状态b，气体体积增大，则气体对外做正功，故A正确；
B．从状态b到状态c，气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，根据
可知气体压强增大，又温度升高，气体平均动能增大，所以单位时间、单位面积撞击器壁的分子数增加，故B错误；
C．从状态c到状态d，气体温度不变，故内能不变；体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律
可知，气体放出热量，故C正确；
D．由
可得
图像上各点与原点连线的斜率越大，气体的压强越小，从状态a到状态b与从状态c到状态d，气体体积变化量在数值上相等，由状态a到状态b的平均压强小于状态c到状态d，所以a到b气体对外做的功小于c到d外界对气体做的功，故D错误；
故选AC。
31．（多选）（2024·辽宁丹东·二模）家庭中使用的一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为S，强力挂钩的总质量为m，与墙面间的最大静摩擦力是正压力的k倍，外界大气压强为，重力加速度为g，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．吸盘内的气体的压强增大
B．吸盘内的气体要从外界吸收热量
C．吸盘内的气体分子的平均动能不变
D．安装结束后，此挂钩所挂物体的最大质量为
【答案】BC
【详解】A．理想气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律可知，吸盘内的气体的压强减小，故A错误；
B．理想气体温度一定，则内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内的气体要从外界吸收热量，故B正确；
C．理想气体温度不变，则吸盘内的气体分子的平均动能不变，故C正确；
D．根据玻意耳定律有
令此挂钩所挂物体的最大质量为M，对物体与挂钩整体分析有
，
解得
故D错误。
故选BC。
32．（2024·辽宁、吉林、黑龙江·高考）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2 = 5：1，原线圈接在电压峰值为Um的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为T0。
（1）求变压器的输出功率P；
（2）已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比，即Q = CΔT，其中C已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求电热丝的通电时间t。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为
设变压器副线圈的输出电压为U2，根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有
联立解得
理想变压器的输出功率等于R的热功率，即
（2）设加热前容器内气体的压强为p0，则加热后气体的压强为2p0，温度为T2，容器内的气体做等容变化，则有
由知气体吸收的热量
根据热力学第一定律，气体的体积不变，所以W = 0，容器是绝热容器，则
电热丝产生的热量全部被气体吸收
联立整理得
解得
33．（2024·辽宁鞍山·二模）如图所示一U形玻璃管竖直放置，右端开口，左管用光滑活塞和水银封闭一段空气柱。外界大气压为，封闭气体的温度，玻璃管的横截面积为，管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知水银的密度为，重力加速度；封闭气体的温度缓慢降至。求：
(1)温度时空气柱的长度L；
(2)已知该过程中气体向外界放出6.0J的热量，气体内能的变化量。（结果保留两位有效数字）
【答案】(1)36cm；(2)-3.5J
【详解】（1）气体温度降低时，气体进行等压变化，由盖吕萨克定律可知
即
解得
L=36cm
（2）该过程中外界对气体做功
体内能的变化量
34．（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、质量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、活塞与容器底的距离的状态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，气体内能增加了，大气压强，重力加速度g取，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。
【答案】（1）；（2）150J
【详解】（1）气体在状态A时，有
解得
气体由状态A到状态B过程中，气体的压强不变，由盖吕萨克定律有
解得
气体由状态B到状态C过程中，气体的体积不变，由查理定律有
解得
（2）气体从状态A到状态C的过程中，气体对外做的功为
由热力学第一定律有
解得
35．（2024·辽宁·二模）油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图a，汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图b所示，其中B→C和D→A为两个绝热过程。燃烧室内的气体可看做理想气体。一定质量的油气混合气体进入燃烧室，初始状态A点处混合气体的温度为，压强约为。火花塞点火瞬间，燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到，然后，活塞被推动向下移动，在经历B→C的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得气缸内温度降低了300K，膨胀结束到达状态C时，燃烧室内压强降低到，求：
（1）在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度；
（2）气缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比，是汽油机动力大小的一个标志。根据题目中条件，计算该汽油机的压缩比。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）从A→B过程气体发生等容升压，气体温度升高；从B→C过程，气体绝热膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减少，温度降低；从C→D过程气体发生等容降压，气体温度降低；从D→A过程，气体绝热压缩，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高；可知在一个冲程内燃烧室内，B状态的温度最高，根据
解得在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度为
（2）在经历B→C的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得气缸内温度降低了300K，膨胀结束到达状态C时，燃烧室内压强降低到，可知
，
根据理想气体状态方程可得
可得该汽油机的压缩比为
36．（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，粗细均匀的T形导热玻璃管（足够细）由A、、三部分组成，其长度分别为8cm、16cm、50cm。现将T形玻璃管固定，使A、管水平，管竖直，管内有一段汞柱分别将一定质量的理想气体封闭在A、管内，A、管内气柱的长度分别为5cm、10cm，管内汞柱高度为14cm。已知大气压强，环境温度t0=27℃，玻璃管横截面面积，热力学温度与摄氏温度的关系为。现对玻璃管缓慢加热，直至水银刚好全部进入管。
（1）求此时封闭气体的热力学温度；
（2）若继续给玻璃管缓慢加热，当气体再吸收10.234J的热量时，管液面上升了20cm，求气体内能的增量。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）528K；（2）10J
【详解】（1）A、管内气体压强相同，A管内气柱长5cm、汞柱长3cm，管内气柱长10cm、汞柱长6cm，比例关系相同，所以升温后A、管内水银同时全部进入管，以A、管内气体整体为研究对象，气体初状态时
，，
当水银全部进入管时
，
据理想气体状态方程
代入数据解得
（2）由题意可知
如果继续给玻璃管缓慢加热，管液面上升了20cm时，气体对外做功
根据热力学第一定律
因为
解得
三年考情分析
2025考向预测
2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T13•热力学第一定律与变压器综合问题
2023•（辽宁、吉林、黑龙江）T5•气体等温变化图像
2022•辽宁T6•热力学第一定律与理想气体状态方程
2023•吉林、黑龙江T33•热力学第一定律、应用玻意耳定律解决实际问题
2022•（吉林、黑龙江）T33•热力学第一定律与理想气体状态方程、应用盖吕萨克定律解决实际问题
本专题属于新高考必考内容，主要考查理想气体三种变化和变化过程的做功与能量的变化——热力学第一定律，三种变化与力学的综合问题。常以理想气体变化为载体结合实际生产生活情景设计试题考查，新高考出现热学与变压器的跨章节综合的新试题，选择题与实验题也出现用“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验考查，复习过程中多注意，多以选择题形式出现，较多新高考省份热学出现在第13题。