高考物理專題復(fù)習(xí)1.1 熱學(xué)問題

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專題1.1熱學(xué)問題

目錄

【專題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】...........................................................................1

【專題高考定位】...............................................................................1

【突破高考題型】...............................................................................2

題型一分子動理論固體和液體............................................................2

題型二氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程....................................................5

題型三熱力學(xué)定律與氣體實驗定律的綜合...................................................10

【專題突破練】................................................................................13

【專題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】

分子直徑數(shù)量級為10T0m,阿伏加德

羅常數(shù)-

|擴散現(xiàn)象、布朗運動卜

［分子力卜

I■［玻意耳定律（等溫）孫V產(chǎn)廣齊一般應(yīng)用：活塞汽

分子運動速率分布規(guī)律、氣體壓強的缸模型、液柱模型

微觀解釋-杳理定律（等容）崇華

氣1I12

溫度是分子熱運動麗體

、平均動能的標志.實蓋一呂薩克定律（等壓）苧=>

射/I/2.

【分子勢能V定

律理想氣體狀態(tài)方程:空=畢

-‘I*2

無天然規(guī)則形」非晶體

1hH氣體實驗定律的微觀解釋I

狀，各向同性一

［有確定熔點口4%幽

(

冏｛熱力學(xué)第一定律AU=Q］訶

有天然規(guī)則外體｛執(zhí)力學(xué)定律卜

單晶體P和熱力學(xué)第二定律（兩種表述）］

形，各向異性液-------------U

體

［液晶）一

［表面張力卜

I液體上

［毛細現(xiàn)象H浸潤與不浸潤卜

【專題高考定位】

1.考查重點：分子動理論；固體和液體的性質(zhì)；應(yīng)用氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程解決“玻璃管類”和“活

塞類”的氣體性質(zhì)分析；氣體狀態(tài)變化的圖像問題；受力分析、平衡條件與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用；熱力

學(xué)第一定律和氣體實驗定律的結(jié)合。

2.考題形式：選擇題、計算題。

【突破高考題型】

題型一分子動理論固體和液體

【核心主干知識回扣】

1.估算問題

ITlV

（1）分子總數(shù)：N="NA=^NA=P^NA。

特別提醒：對氣體而言，％=濟V等于一個氣體分子的體積，而是表示一個氣體分子占據(jù)的空間。

（2）兩種分子模型：①球體模型：1/=*/?3=標/（4為球體直徑）；②立方體模型：丫=〃。

2.分子熱運動：分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，即平均速率越大,

但某個分子的瞬時速率不一定大。

3.晶體與非晶體

類晶體

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

熔點確定不確定

原子排列有規(guī)則，但多晶體每個晶體間的排列無規(guī)則無規(guī)則

聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

4.液體表面張力的理解

表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作

形成原因

用力表現(xiàn)為引力

表面層分子間作用力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃

表面特性

緊的彈性薄膜

表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線

表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面枳趨于最小，而在體

表面張力的效果

積相同的條件下，球形的表面積最小

【典型例題分析】

【例1】（多選）（2022?北京高三二模）關(guān)于分子動理論，下列說法中正確的是（）

A.圖甲“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，測得油酸分子大小的數(shù)量級為l（）r°m

B.圖乙為布朗運動實驗的觀測記錄，圖中記錄的是某個微粒做布朗運動的速度一時間圖線

C.圖丙為分子力F與分子間距廠的關(guān)系圖，分子間距從m開始增大時，分子勢能變小

D.圖丁為大量氣體分子熱運動的速率分布圖，曲線②對應(yīng)的分子平均動能較大

【答案】AD

【解析】圖甲“用油膜法估測油酸分子的大小''實驗中，測得油酸分子大小的數(shù)量級為A正確；

圖乙為布朗運動實驗的觀測記錄，圖中記錄的是某個微粒做布朗運動每隔?定時間所到的位置，然后連起

來，可發(fā)現(xiàn)該微粒做的是無規(guī)則運動，B錯誤；圖丙為分子力尸與分子間距，?的關(guān)系圖，分子間距從“開

始增大時，分子力做負功，分子勢能變大，C錯誤；圖丁為大量氣體分子熱運動的速率分布圖，曲線②中分

子速率較大的占比較大，故對應(yīng)的分子平均動能較大，D正確?

【例2】（2022?江蘇省高考模擬）據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播。氣溶膠是指

懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)。這些固態(tài)或液態(tài)顆粒的大小一般在［OF?103

tim之間。已知布朗運動微粒大小通常在10-6m數(shù)量級。下列說法正確的是（）

A.布朗運動是氣體介質(zhì)分子的無規(guī)則運動

B.在布朗運動中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越小，布朗運動越劇烈

C.在布朗運動中，顆粒無規(guī)則運動的軌跡就是分子的無規(guī)則運動的軌跡

D.當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中，顆粒的運動屬于布朗運動，能長時間懸浮是因

為氣體浮力作用

【答案】B

【解析】固態(tài)或液態(tài)顆粒在氣體介質(zhì)中的無規(guī)則運動是布朗運動，是氣體分子無規(guī)則熱運動撞擊的結(jié)果，

而不是懸浮顆粒受到氣體浮力導(dǎo)致的，反映氣體分子的無規(guī)則運動；顆粒越小，氣體分子對顆粒的撞擊作

用越不容易平衡，布朗運動越劇烈，故B正確，A、D錯誤；在布朗運動中，顆粒本身并不是分子，而是分

子集團，所以顆粒無規(guī)則運動的軌跡不是分子無規(guī)則運動的軌跡，故C錯誤。

【提煉總結(jié)】擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動主體分子微小固體顆粒分子

分子的運動，發(fā)生在固

比分子大得多的微粒的分子的運動，不能通過光

區(qū)別體、液體、氣體任何兩種

運動學(xué)顯微鏡直接觀察到

物質(zhì)之間

共同點①都是無規(guī)則運動；②都隨溫度的升高而更加激烈

聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映分子做無規(guī)則的熱運動

【例3】（2022?江蘇揚州期末）2021年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個氣泡，如圖所示,

氣泡靜止在水中，此時（）

A.氣泡受到浮力

B.氣泡內(nèi)分子熱運動停止

C.氣泡內(nèi)氣體在界面處對水產(chǎn)生壓力

D.水與氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力

【答案】C

【解析】由于在完全失重狀態(tài)下，氣泡不會受到浮力，A錯誤；氣泡內(nèi)分子一直在做無規(guī)則的熱運動，B

錯誤；即便在失重狀態(tài)下，氣泡內(nèi)氣體在界面處也會產(chǎn)生壓強，所以氣泡內(nèi)氣體在界面處對水產(chǎn)生壓力，C

正確；水與氣泡界面處，水分子較為稀疏，水分子間作用力表現(xiàn)為引力，D錯誤。

【例4】（2022?福建莆田市4月模擬）關(guān)于熱學(xué)知識的理解，下列說法中正確的是（）

A.單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性

B.液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為

斥力

C.雨水沒有透過雨傘是因為水和傘的不浸潤現(xiàn)象

D.在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，但溫度可以保持不變

【答案】A

【解析】單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性，選項A正確；液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分

子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為引力，選項B錯誤；雨水沒有透過雨傘是因為液體表面張力，故C錯誤；

在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，溫度升高，故D錯誤。

【例5】（多選）下列理解正確的是（）

A.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點

B.單晶體具有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點

C.有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布

D.固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的

【答案】AC

【解析】液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利

用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點，故A項正確；單晶體和多晶體都具有固定的熔點，故B項錯誤；

有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，例如石

墨和金剛石，故C項正確；固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對的，是可以相互轉(zhuǎn)化

的；例如天然石英是晶體，熔融過的石英是非晶體；把晶體硫加熱熔化（溫度超過300C）再倒入冷水中，會

變成柔軟的非晶硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故D項錯誤。

題型二氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程

【核心主干知識回扣】

1.氣體實驗定律及狀態(tài)方程

等溫變化）一2丫=。或〃1匕=〃2V2

等容變化1一W=c或』上

TJT,T2

1VVV

等壓變化）_Y=c或匕=的

TT2

理想氣體2丫一c或Pl%_P2V2

狀態(tài)方程T-XT,T2

2.氣體狀態(tài)變化的圖像問題

類別特點舉例

P

pY=CT（其中C為恒量），即pY之積越大的等溫線

p-V

溫度越高，線離原點越遠士,

0V

T2>TI

P

1p=CT^,斜率上=CT,即斜率越大，溫度越高

C1

V

T2>TI

P

口；

p=§T,斜率氏=§,即斜率越大，體積越小

P-Tp.1

OT

V2<Vi

V

V=jT,斜率％即斜率越大，壓強越小

V-T，，'叮

0

P2Vpi

3.壓強的計算

(1)被活塞、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，壓強單位

為Pa。

(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用/?=00+0/,或2=/70-。〃計算壓強，壓強p的單位為cmHg或mmHg。

4.規(guī)律的選取

(1)若氣體質(zhì)量一定，P、乂7中有一個量不發(fā)生變化，則選用對應(yīng)的氣體實驗定律列方程求解。

(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、7均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解。

【例1】(2021?湖南卷，16)小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸

開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量g=600g、截面積S=20cn?的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與

汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點A上，左端用不可伸長的細繩豎直懸掛活塞，右端用相同

細繩豎直懸掛一個質(zhì)量如=1200g的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0g時，

測得環(huán)境溫度Ti=300K。設(shè)外界大氣壓強po=l.Oxl()5pa,重力加速度g=10m/s?。

輕桿

電子天平

(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時，環(huán)境溫度八為多少？

(2)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度儲皿為多少？

【答案】(1)297K(2)309K

【解析】(1)整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)的氣體發(fā)生等容變化，當(dāng)電子天平的示數(shù)為600.0g時，細繩

對鐵塊的拉力大小F產(chǎn)S—FNI，右端細繩對輕桿的拉力大小也為Fi，對輕桿根據(jù)平衡條件可得左端細繩

對輕桿的拉力大小為Q,左端細繩對活塞向上的拉力大小為對活塞根據(jù)平衡條件有Q+0S=p()S+〃ng,

解得pi=po

當(dāng)電子天平的示數(shù)為400.0g時，右端細繩對鐵塊的拉力大小F2=m2g-Fm

同理，對活塞有尸2+p2S=poS+"?|g

解得P2=0.99x1。5pa

由查理定律得發(fā)=%，解得乃=297K。

(2)氣體的溫度越高繩的張力越小，當(dāng)繩中的張力為零時，系統(tǒng)的溫度最高，此時對活塞有〃3S=po5+mg

解得P3=103x1()5pa

由查理定律得增=/

/I/max

解得該裝置可測量的最高環(huán)境溫度Tm”=309Ko

【總結(jié)提煉】氣體實驗定律的應(yīng)用思路

根據(jù)題意，選出所研究的某一部分

(一定質(zhì)量的氣體)

餐士分別找出這部分氣體狀態(tài)發(fā)生變化前

后的外v、T數(shù)值或表達式(壓強的

確定是關(guān)—)

認過程認清變化過程，正確選用物理規(guī)律

選擇實驗定律列式求解，有時要討論

列方覆

結(jié)果的合理性

【例2】(2022?遼寧沈陽質(zhì)監(jiān))2021年11月8日，王亞平身穿我國自主研發(fā)的艙外航天服“走出”太空艙，成

為我國第一位在太空“漫步”的女性。艙外航天服是密封一定氣體的裝置，用來提供適合人體生存的氣壓。王

亞平先在節(jié)點艙(宇航員出艙前的氣閘艙)穿上艙外航天服，航天服密閉氣體的體積約為H=2L,壓強

1.0x105pa,溫度“=27℃。她穿好航天服后，需要把節(jié)點艙的氣壓不斷降低，以便打開艙門。

(1)若節(jié)點艙氣壓降低到能打開艙門時，密閉航天服內(nèi)氣體體積膨脹到吻=3L,溫度變?yōu)椋?=—3℃,這時

航天服內(nèi)氣體壓強P2為多少？

(2)為便于艙外活動，宇航員出艙前需要把航天服內(nèi)的一部分氣體緩慢放出，使氣壓降到p3=4.0xl()4pa。假

設(shè)釋放氣體過程中溫度不變，體積變?yōu)镵3=2.5L,那么航天服需要放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量比為多少？

【答案】（1）6x104Pa（2）1

【解析】（1）由題意可知密閉航天服內(nèi)氣體初、末狀態(tài)溫度分別為

Ti=300K、7^=270K

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有第=若

解得P2=6xl（）4pa。

（2）設(shè)航天服需要放出的氣體在壓強為P3狀態(tài)下的體積為AV,根據(jù)玻意耳定律有P2V2=P3（%+AV）,解得AV

=2L

則放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量比淅A泮VB=去4

【提煉總結(jié)】

理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系

"溫度不變：pWi=p2y2

（玻意耳定律）

體積不變：華=華

皿=國2T,T1

八一T2]（查理定律）

壓強不變：孕=乎

i112

、（蓋一呂薩克定律）

二.變質(zhì)量氣體”模型

1.充氣問題

選擇原有氣體和即將充入的氣體作為研究對象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的

狀態(tài)變化問題。

2.抽氣問題

將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可以看成是等溫膨脹過程。

3.灌氣問題

把大容器中的剩余氣體和多個小容器中的氣體整體作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題。

4.漏氣問題

選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對象，便可使問題變成一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化，可用理想氣

體的狀態(tài)方程求解。

【例3][2022?河北卷，15（2）]水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，將汽缸內(nèi)

一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過，連桿與隔板之間密

封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強加?；钊娣e為S,隔板兩側(cè)氣體體積均為SLo,各接觸面光滑。

連桿的截面積忽略不計。現(xiàn)將整個裝置緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的最設(shè)整個

過程溫度保持不變，求：

(i)此時上、下部分氣體的壓強；

(ii)"H”型連桿活塞的質(zhì)量(重力加速度大小為g)。

【答案】(i)2po＞盆(”)*聯(lián)

【解析】(i)旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可知

paSLo=pi；SL()

解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為⑶=2p0。

旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體也發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為太及+SLO=,SZ4)

貝i]po-SLo—pz^SLo

解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強為P2=孤2。

(ii)對“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力，“方向豎直向下，上部分氣體對活塞的作用力方向豎直

向上，下部分氣體對活塞的作用力方向豎直向下，上下接觸面所受大氣壓力平衡，根據(jù)平衡條件可知

p\S=mg+p2S

解得活塞的質(zhì)量為噂。

【總結(jié)提煉】'、汽缸活塞類〃模型

1.解題的一般思路

(1)確定研究對象，研究對象分兩類：一類是熱學(xué)研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對象(汽

缸、活塞或某系統(tǒng))。

(2)分析物理過程，對熱學(xué)研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實驗定律列出方程；對

力學(xué)研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程。

(3)挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程。

(4)多個方程聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意檢驗它們的合理性。

2.常見類型

(1)氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。

(2)氣體系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。

(3)兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，找

出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求

解。

【例4】(2022?山東日照一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷兩個不同過程，分別由壓強一體積⑺一均圖上的兩條

曲線I和H表示，如圖所示，曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分。縱匕為曲線I上的兩點，氣體在狀態(tài)a

和。的壓強分別為p“、ph,溫度分別為A、Tb。c、d為曲線II上的兩點，氣體在狀態(tài)c和d的壓強分別為

【答案】B

【解析】根據(jù)理想氣體狀態(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為等溫變化，故可得a、

匕兩點的溫度相同，A錯誤；。到c為等壓變化，即有乎=的=1B正確；由圖像可知外=加又烏=春=

I，故t=1，C錯誤;由圖像可知p°=pc，乂t=,,靠=3，故賁=2，D錯誤。

題型三熱力學(xué)定律與氣體實驗定律的綜合

【核心主干知識回扣】

1.AU、W、。的理解

(1)內(nèi)能變化量

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，AU<0°

②由公式AU=Q+W分析內(nèi)能變化。

(2)做功情況W

由體積變化分析氣體做功情況。體積膨脹，氣體對外界做功，W<0;體積被壓縮，外界對氣體做功，卬>0。

(3)氣體吸、放熱。

一般由公式分析氣體的吸、放熱情況，Q>0,吸熱；。<0,放熱。

2.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，但會產(chǎn)生其他影響。

【例1】(2022?江西上饒六校聯(lián)考)如圖所示，P、。是兩個厚度不計的活塞，可在豎直固定的兩端開口的汽

缸內(nèi)無摩擦地滑動，其面積分別為S=30cn?、&=10cn?,質(zhì)量分別為M=i.5kg、M2=2.5kg,它們之

4

間用一根長為點/的輕質(zhì)細桿連接，靜止時汽缸中氣體的溫度71=600K,活塞P下方氣柱(較粗的一段氣柱)

長為d=12cm,已知大氣壓強p()=lxl05pa,g=i0m/s2,缸內(nèi)氣體可看作理想氣體，活塞在移動過程中不

(1)求活塞靜止時汽缸內(nèi)氣體的壓強；

(2)若缸內(nèi)氣體的溫度逐漸降為了7^=300K,已知該過程中缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小100J,求活塞下移的距離/?

和氣體放出的熱量。。

【答案】(1)1.2x105Pa⑵10cm124J

【解析】(1)對兩個活塞的整體受力分析可得(M+M2)g+po(0—S2)=p(S—S2)

解得p=1.2x105Pa

(2)由以上分析可知逐漸降溫的過程中活塞始終受力平衡，缸內(nèi)氣體發(fā)生等壓變化，

則￥￥

其中V|=S|J+S2-1(/

V2=Si(d-h')+S2-(^d+h)

解得力=10cm<12cm

活塞下降的過程對缸內(nèi)氣體用熱力學(xué)第一定律得^U=Q+W

其中W=p(Sih-S2h)

解得。=-124J,故放出熱量為124J。

【總結(jié)提煉】熱力學(xué)定律與氣體實驗定律綜合的分析思路

［一定質(zhì)量的氣體］

確定研上

究對象卜

I汽缸、活塞、液柱等］

熱力學(xué)定律吸、放熱情況

內(nèi)能變化情況

氣體的三個實驗定律、理想氣體狀

態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律

【例2】（2022?湖北卷，3）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)?變?yōu)闋顟B(tài)c,其過程如「一V圖中a-c直線段所示,

狀態(tài)6對應(yīng)該線段的中點。下列說法正確的是（）

A.“Tb是等溫過程

B.a—b過程中氣體吸熱

C.a—c過程中狀態(tài)匕的溫度最低

D.a—c過程中外界對氣體做正功

【答案】B

【解析】根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程竿=C,可知。一人氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大，氣體對外

界做功，則WV0,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W,可知a—b過程中氣體吸熱，A錯誤，B正確；根據(jù)理

想氣體的狀態(tài)方程華=C可知，p-V圖像坐標值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標值的乘積相等，

而中間狀態(tài)的坐標值乘積最大，故a-c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；4TC

過程氣體體積增大，外界對氣體做負功，D錯誤。

【例3】（多選）（2022?福建龍巖市質(zhì)檢）某容器中一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)4開始發(fā)生狀態(tài)變化，經(jīng)狀態(tài)

B、C回到狀態(tài)A,其狀態(tài)變化的0一丫圖像

如圖所示，設(shè)A、B、C三個狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別是勿、TB、TC,則（）

pc

A.TA>TB

B.TA=TC

C.從狀態(tài)4變化到狀態(tài)B過程氣體吸熱

D.從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)8、C回到狀態(tài)A的過程氣體先吸熱后放熱

【答案】CD

【解析】從4到8是等壓膨脹，由蓋一呂薩克定律可知溫度升高，故及VTs，A錯誤；從B到C是等容

升壓，溫度升高，TB<Tc，所以。<%，B錯誤；從A到8,氣體溫度升高，內(nèi)能增加，體積膨脹，氣體

對外做功，由熱力學(xué)第一定律AUnQ+W可知，氣體一定吸收熱量，C正確；整個過程氣體的內(nèi)能不變，

體積變化為0,外界做的總功為0,從A到B吸收熱量，從8到C,體積不變，溫度升高，繼續(xù)吸收熱量,

所以從C回到A狀態(tài)，溫度降低，內(nèi)能減少，壓強和體積都減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律知

氣體應(yīng)該放出熱量，D正確。

【總結(jié)提煉】處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像問題的思路

(1)根據(jù)氣體圖像的特點判斷氣體的溫度、體積的變化情況，從而判斷氣體與外界的吸、放熱關(guān)系及做功關(guān)

系。

(2)在°一丫圖像中，圖線與V軸圍成的面積表示氣體對外界或外界對氣體做的功。

(3)結(jié)合熱力學(xué)第一定律判斷有關(guān)問題。

【專題突破練】

1.(2022?江蘇基地學(xué)校聯(lián)考)北京冬奧會的雪花形主火炬由96塊小雪花和6個橄欖枝組成。關(guān)于雪花下列

說法正確的是()

A.一片雪花大約由1000個水分子組成

B.雪花融化成的水是液態(tài)的晶體

C.雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體

D.沒有兩片雪花是相同的，因此雪花不屬于晶體

【答案】C

【解析】一片雪花由大量的水分子組成，遠大于1000個，A錯誤；雪花融化成的水是液體，不是液態(tài)的

品體，B錯誤：根據(jù)物態(tài)變化可知，雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體，C正確，D錯誤。

2.（2022?江蘇海安市期末）將墨汁滴入水中，逐漸擴散，最終混合均勻，下列關(guān)于該現(xiàn)象的解釋正確的是（）

A.墨汁擴散是水的對流形成的

B.墨汁擴散時炭粒與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

C.混合均勻主要是由于炭粒受重力作用

D.混合均勻過程中，水分子和炭粒都做無規(guī)則運動

【答案】D

【解析】墨汁的擴散運動是因為炭粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡引起的，不是水

的對流形成的，也不是炭粒與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A、B錯誤；碳素墨水滴入清水中，觀察到的布朗運動

是液體分子不停地做無規(guī)則撞擊炭懸浮微粒，懸浮微粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡

導(dǎo)致的無規(guī)則運動，不是因為炭粒受重力作用，C錯誤；混合均勻的過程中，水分子做無規(guī)則運動，炭粒的

布朗運動也是無規(guī)則運動，D正確。

3.（2022?山東省教科所模擬）中國最早的農(nóng)學(xué)論文《呂氏春秋?任地》論述到：“人耨必以旱，使地肥而土緩”。

農(nóng)諺“鋤板底下有水”、“鋤頭自有三寸澤”。這都是對松土保摘功能的生動總結(jié)。關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的松土保埔

環(huán)節(jié)蘊含的科學(xué)原理，下列說法正確的是（）

A.松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細管，保存水分

B.松土是為了讓土壤里的毛細管變得更細，保護土壤里的水分

C.松土保埔利用了浸潤液體在細管中下降，不浸潤液體在細管中上升的科學(xué)原理

D.松土除了保埔、刈草外，還可促進蒸發(fā)、降低地溫；“多鋤地發(fā)暖”這句農(nóng)諺沒有科學(xué)道理

【答案】A

【解析】松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細管，防止發(fā)生浸潤現(xiàn)象，可有效減小

水分蒸發(fā)，保存水分，A正確，B、C錯誤；松土除了保墻、刈草外，還減少土壤下水分蒸發(fā)，提高地溫,

D錯誤。

4.（2022?北京市豐臺區(qū)模擬）玻璃杯中裝入半杯熱水后擰緊瓶蓋，經(jīng)過一段時間后發(fā)現(xiàn)瓶蓋很難擰開。原因是

（）

A.瓶內(nèi)氣體壓強變小

B.瓶內(nèi)氣體分子熱運動的平均動能增加

C.瓶內(nèi)氣體速率大的分子所占比例增大

D.瓶內(nèi)氣體分子單位時間內(nèi)撞擊瓶蓋的次數(shù)增加

【答案】A

【解析】經(jīng)過一段時間后，玻璃杯中的水溫度降低，瓶內(nèi)氣體壓強變小，所以瓶蓋很難擰開，則A正確；

瓶內(nèi)氣體分子熱運動的平均動能減小，所以B錯誤：瓶內(nèi)氣體速率大的分子所占比例減小，所以C錯誤；

瓶內(nèi)氣體分子單位時間內(nèi)撞擊瓶蓋的次數(shù)減少，所以D錯誤。

5.（2022?浙江紹興二模）溫室效應(yīng)是全球變暖的重要原因之一，如圖為溫室效應(yīng)的簡化圖（圖中數(shù)據(jù)單位為

W/m2）,它展現(xiàn)了自然界，包括太空、大氣與地表（水、陸平均）之間的能量流向與功率以及溫室效應(yīng)。圖中

X為土地和海洋表面每單位面積轉(zhuǎn)移給大氣的熱量功率，依據(jù)圖中的資料，X的數(shù)值為（）

地球吸收射向太空地表向太空

太陽輻射：235的勇射：195輻射：40

n；……可

中>大氣中的熱與能

16832J］二溫室效應(yīng)）

土地與海洋表面加熱到平均恒溫14七

A.452B.492

C.519D.586

【答案】A

【解析】由圖可知土地與海洋表面單位面積吸收熱量的功率為「，氏=168W/m2+324W/m2=492W/m2,單

位面積放出熱量的功率-&=X+40W/n?,土地與海洋表面溫度不變，內(nèi)能不變，則尸械解得X=452

W/m2>A正確，B、C、D錯誤。

6.（2022?天津濱海新區(qū)模擬預(yù)測）氣墊運動鞋表面材質(zhì)導(dǎo)熱良好，防滑耐用，可以在運動過程中起到很好的緩

沖作用。使用過程中，氣墊內(nèi)氣體被反復(fù)壓縮、擴張，下列說法正確的是（）

氣墊

A.踩下時，氣墊內(nèi)氣體壓強增大

B.踩下時，氣墊內(nèi)氣體分子平均動能增大

C.踩下后抬起腳時，氣墊內(nèi)氣體向外界放熱

D.踩下后抬起腳時，氣體對外做功數(shù)值大于氣體吸收的熱量

【答案】A

【解析】由于材質(zhì)導(dǎo)熱良好，可認為氣體溫度不變，內(nèi)能保持不變，氣體分子平均動能不變，踩下時,

由華=C可知氣墊內(nèi)氣體體積減小，氣體壓強增大，A正確，B錯誤；踩下后抬起腳時，氣體體積增大，氣

體對外做功，W<0,溫度不變則內(nèi)能不變，△（/=（）,由AU=Q+W知。>0,即氣體吸熱，氣體對外做功的

數(shù)值等于吸收的熱量，C、D錯誤。

7.（2022?山東煙臺市適應(yīng)性考試）如圖所示，在光滑水平面上，一質(zhì)量為小的導(dǎo)熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體

封閉在內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸中，開始時活塞和汽缸靜止，此時氣柱長度為/,現(xiàn)使汽缸底部繞一豎直軸由

靜止開始轉(zhuǎn)動，緩慢增大轉(zhuǎn)動的角速度當(dāng)汽缸轉(zhuǎn)動的角速度為幼時，氣柱長度為2/,當(dāng)汽缸轉(zhuǎn)動的角

速度為g時，氣柱長度為3/,若外界大氣壓不變，則助與叱的比值為（）

A.3：272B.2吸：3

C.2：2D.3：2

【答案】A

【解析】當(dāng)汽缸轉(zhuǎn)動的角速度為劭時，有poS—05=%2欣彳；當(dāng)汽缸轉(zhuǎn)動的角速度為初時，有poS—〃2s

—wr3/co2;根據(jù)等溫變化方程poS/=pS2/=p2s，3/,解得。?:<02=3:2^/2?故A正確。

8.（2022?天津南開區(qū)模擬）新冠肺炎疫情期間，某班級用于消毒的噴壺示意圖如圖所示。閉合閥門K,向下壓

壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣，多次充氣后按下按柄B打開閥門K,消毒液會自動經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲

氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過程中溫度均保持不變，則下列說法正確的是（）

A.充氣過程中儲氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多且分子運動劇烈程度增加

B.噴液過程中，儲氣室內(nèi)氣體對外界做功并吸收熱量

C.充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能不變

D.噴液過程中，儲氣室內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的平均作用力增大

【答案】B

【解析】充氣過程中儲氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多，但是充氣過程中氣體溫度保持不變，則分子運動劇烈程

度不變，A錯誤；噴液過程中，儲氣室內(nèi)氣體對外界做功，W<0,噴液過程中溫度保持不變，則氣體的內(nèi)

能保持不變，△{/=（）,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AUnW+Q可知Q>0,則氣體吸收熱量，B正確；充氣過程中，

儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增大，因為氣體的質(zhì)量增大，分子數(shù)增大，總動能增大，則內(nèi)能增大，C錯誤；噴液過程

中，根據(jù)等溫變化，可知氣體的體積增大，壓強減小，則儲氣室內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的平均作用力

減小，D錯誤。

9.（2022?山東泰安模擬）如圖所示，在豎直放置的導(dǎo)熱性能良好的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分

理想氣體，活塞能無摩擦地滑動，容器的橫截面積為S。整個裝置放在大氣壓為po的室內(nèi)，穩(wěn)定時活塞與

容器底的距離為〃0?，F(xiàn)把容器移至大氣壓仍為po的室外，活塞緩慢上升”后再次平衡，重力加速度大小為

g。若此過程中氣體吸收的熱量為Q,則密閉氣體的內(nèi)能（）

A.減少了Q—（mg+poS）d

B.減少\Q+（wig+poS）d

C.增加了Q—（，"g+p（）5）d

D.增加了Q+（%g+poS）d

【答案】C

【解析】活塞緩慢上升，外界對氣體做功W=—（〃?g+poS）d,由熱力學(xué)第一定律AU=Q+W得，密閉氣

體的內(nèi)能增加了AU=Q-Q"g+p（S）d,故C正確。

10.（多選）（2022?湖北武漢市4月質(zhì)檢）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a—bn回到初始狀態(tài)小

其p-V圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.在過程中氣體的內(nèi)能保持不變

B.在b-c過程中外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

C.在c-a過程中氣體吸收的熱量等于b-c過程中氣體向外界放出的熱量

D.在aTb—c—a過程中氣體做的功為2Poyo

【答案】BD

【解析】根據(jù)華=C可知，在“一b過程中氣體的溫度先升高后降低，故內(nèi)能先增大后減小，故A錯誤:

在〃一。過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，體積變小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在。一c過程中

外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量，故B正確：八人兩點溫度相同，在CT”過程中氣體做功為

零，而/7TC過程中外界對氣體做功，兩次內(nèi)能變化量大小相同，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在CT“過程中氣體

吸收的熱量不等于b^c過程中氣體向外界放出的熱量，故C錯誤；根據(jù)圖像與橫軸圍成面積代表功可知，

在a—b—CTa過程中氣體做的功為IV=1x2pox2Vo=2poVo，故D正確。

11.（多選）（2022?遼寧百師聯(lián)盟聯(lián)考）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，依次經(jīng)等容過程①、等壓過程②、

等容過程③、等壓過程④，再回到狀態(tài)。完成一次循環(huán)，其p-V圖像如圖所示。下列判斷正確的是（）

A.氣體在a、c兩狀態(tài)時具有的內(nèi)能相等

B.過程①中釋放的熱量等于過程③中吸收的熱量

C.過程①中釋放的熱量小于過程②中吸收的熱量

D.過程①④中釋放的總熱量大于過程②③中吸收的總熱量

【答案】ACD

【解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可知氣體在“、c兩狀態(tài)的溫度相同，所以具有的內(nèi)能相等，A正確；

設(shè)氣體在人狀態(tài)時的溫度為則在a、c狀態(tài)時的溫度為2n，在d狀態(tài)時的溫度為4八，過程①的溫度降

低了介，過程③的溫度升高了2元，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得，一0—卬2+。2=0,所以@＜。2,C正確，B

錯誤：過程②氣體對外做的功仍小于過程④外界對氣體做的功必，故一個循環(huán)過程中，釋放的熱量大于

吸收的熱量，D正確。

12.（多選）（2022?廣東佛山市南海區(qū)摸底汝口圖所示，在乘坐飛機時，密封包裝的食品從地面上帶到空中時包

裝袋會發(fā)生膨脹現(xiàn)象，在此過程中溫度不變，把袋內(nèi)氣體視為理想氣體，則以下說法正確的是（）

A.袋內(nèi)空氣分子的平均距離一定增大

B.袋內(nèi)空氣分子的平均動能一定增大

C.袋內(nèi)空氣壓強一定增大

D.袋內(nèi)空氣一定從外界吸收熱量

【答案】AD

【解析】氣體膨脹，體積增大，所以袋內(nèi)空氣分子的平均距離一定增大，A正確；溫度不變，所以袋內(nèi)

空氣分子的平均動能一定不變，B錯誤；根據(jù)公式竿=C,溫度不變，氣體體積增大，所以壓強減小，C錯

誤；對于理想氣體，溫度不變，內(nèi)能不變，氣體膨脹對外做功，所以袋內(nèi)空氣一定從外界吸收熱量，D正

確。

13.（多選）（2022?山東日照市模擬）蛟龍?zhí)柺俏覈着_自主研制的作業(yè)型深海載人潛水器，下潛深度已突破7

000m。已知在深度3000m以下，海水溫度基本不變。若蛟龍?zhí)栐趫?zhí)行某次任務(wù)時，外部攜帶一裝有氧氣（可

看作理想氣體）的小型汽缸，汽缸及活塞導(dǎo)熱性能良好，活塞與汽缸間無摩擦，若蛟龍?zhí)枏?000m深度下

潛到5000m深度的過程中，氣體質(zhì)量不變，則（）

A.每個氧氣分子的動能均不變

4

B.5000m深度時氧氣的體積為4000m深度時體積的,

C.外界對氧氣做的功大于氧氣放出的熱量

D.氧氣分子單位時間撞擊汽缸壁單位面積的次數(shù)增加

【答案】BD

【解析】每個氧氣分子的運動是無規(guī)則的，其動能無法確定，溫度不變是分子的平均動能不變，A錯誤；

根據(jù)玻意耳定律有p\V\—piViipi-po+pgh\,pi-p（）+pghi,代入數(shù)據(jù)可得,=[==

；：；■￡；；；：：：；：片：：；：*,所以5000m深度時氧氣的體積為4000m深度時體積的小B正確；根據(jù)熱

力學(xué)第一定律AU=W+。，由于溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，AU=0,氣體壓強增大，體積減小，外界對

氣體做正功，W>0,則氧氣放出熱量，并且外界對氧氣做的功等于氧氣放出的熱量，C錯誤；氣體壓強增

大，體積減小，但是溫度不變，氣體分子的平均動能不變，則氧氣分子單位時間撞擊汽缸壁單位面積的次

數(shù)增加，壓強才會增大，D正確。

14.（2022?江西南昌一模）如圖所示為我國上海某精密器械工程公司的科研人員開發(fā)的一種氣壓型“體積測量

儀”的工作原理簡化示意圖，該測量儀可以測量不規(guī)則物體的體積。A（壓氣筒）和8（測量罐）均為高L、橫截

面積S的導(dǎo)熱汽缸，中間用體積可忽略不計的細管連接，C為質(zhì)量〃八潤滑良好且厚度不計的密閉活塞，將

缸內(nèi)的理想氣體（氮氣）封閉。外界大氣壓為。0=坐2環(huán)境溫度為27℃,此時活塞正好在壓氣筒A的頂部。

現(xiàn)在C活塞上放置-質(zhì)量5機的重物，活塞緩慢下移，待缸內(nèi)溫度再次和環(huán)境溫度相等時，測量活塞與缸底

的間距為0.553求：

溫

溫壓壓

度度強

強傳口

⑹傳傳

感感

感感器

器器器

罐

測量

筒

壓氣

；