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高考一轮复习：气体、固体与液体
一、选择题
1．（2024高二下·岳阳期末）关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同
B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈
C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变
D．布朗运动是液体分子的无规则运动
2．（2025·江苏）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（　　）
A．内能迅速增大 B．温度迅速升高
C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀
3．（2025·湖北）如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
A．外力F保持不变
B．密封气体内能增加
C．密封气体对外界做正功
D．密封气体的末态压强是初态的2倍
4．（2025·宁波模拟）下面有四幅图片，涉及有关物理现象，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，水银在玻璃上形成“椭球形”的液滴说明水银不浸润玻璃
B．图乙中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体的温度将降低
C．图丙中，观察二氧化氮扩散实验，说明空气分子和二氧化氮分子间存在引力
D．图丁中，封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子间斥力会增大
5．（2024高二下·临沭月考）下列说法正确的是（　　）
A．图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长
B．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
D．图丁光电效应实验中滑动变阻器的触头向右移动，电流表的示数一定增大
6．（2025·金华模拟）如图1，宝石折光仪是用来测量宝石折射率的仪器。折光仪的基本原理如图2，把待测宝石紧密贴放在半球棱镜上，标准光源发出黄光，射向半球棱镜球心。通过棱镜射向被测宝石的光，当入射角小于全反射临界角的光线会折射进宝石，观测目镜上表现为暗域；当入射角大于临界角的光线全反射回棱镜，观测目镜上表现为亮域。亮暗域的分界线相当于该临界角的位置，目镜下安装有一个标尺，刻有与此临界角相对应的折射率值。下列说法正确的是（　　）
A．棱镜对黄光的折射率大于宝石对黄光的折射率
B．换用白光光源，测量宝石折射率的准确度会更高
C．换用红光光源，其明暗域分界线在标尺上的位置会在原黄光明暗域分界线位置的下方
D．把宝石的另一个侧面与棱镜接触，测得宝石的折射率与之前不同，说明宝石是非晶体
7．（2024·市中区模拟）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
8．（2025·佛山模拟）如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
9．（2025·湖南模拟）如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分，A内充满气体，B内为真空。现抽开隔板，让A中气体进入B并最终达到平衡状态，则（　　）
A．气体的内能始终不变
B．气体的压强始终不变
C．气体分子的平均动能将减小
D．B中气体不可能自发地再全部回到A中
10．（2025·浙江模拟）下列说法正确的是(　　)
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
11．（2025·云南） 图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体（视为理想气体），与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在下（　　）
A．环境温度升高时，b管中液面升高
B．环境温度降低时，b管中液面升高
C．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小
D．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大
12．（2025·烟台模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．状态a到状态c气体放出热量
B．状态b到状态c气体分子的平均动能减少
C．b→c过程气体对外做功大于c→d过程外界对气体做功
D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd的面积来表示
13．（2025·甘肃）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是
A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程
C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小
14．（2024·海南） 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．be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
15．（2024高三上·长春模拟）对于下列四幅图描述说明正确的是（　　）
A．由图（a）可知，水分子在短时间内的运动是规则的
B．由图（b）可知，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性
C．由图（c）可知，管的内径越大，毛细现象越明显
D．由图（d）可知，温度越高，分子的热运动越剧烈
16．（2024高二下·唐县期末）下列说法正确的是（　　）
A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点
B．布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用
17．（2024·全国甲卷）[物理——选修3-3]如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．a中水的饱和气压最小
B．a、b中水的饱和气压相等
C．c、d中水的饱和气压相等
D．a、b中试管内气体的压强相等
E．d中试管内气体的压强比c中的大
18．（2023·河南模拟）下列说法正确的是（　　）
A．晶体一定具有固定的熔点，但不一定具有规则的几何外形
B．降低温度能够使气体的饱和气压降低，从而使气体液化
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中一定从外界吸收热量
D．当两分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越大，分子势能越大
E．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞器壁次数随着温度的降低而增大
19．（2025·惠州模拟）在夏天高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为。由于胎压过高会影响行车安全，故快速放出了适量气体，此时监测系统显示胎压为、温度为，设轮胎内部体积始终保持不变，胎内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．放气过程中气体对外做功
B．放气后，轮胎内部气体分子平均动能减小
C．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D．放气后瞬间，轮胎内每个气体分子的速率都会变小
20．（2025·广西壮族自治区模拟）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A状态到C状态气体吸收热量
B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示
21．（2024高三上·嘉兴月考）下列说法正确的是（　　）
A．动量守恒定律由牛顿力学推导得到，因此微观领域动量守恒定律不适用
B．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，具有各向同性
C．食盐被灼烧时发的光主要是由钠原子从低能级向高能级跃迁时产生的
D．光电效应、黑体辐射、物质波等理论均与普朗克常量有关
22．（2025·河南） 如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（　　）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移
C．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移
D．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移
23．（2023·浙江）下列说法正确的是（　　）
A．热量能自发地从低温物体传到高温物体
B．液体的表面张力方向总是跟液面相切
C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
三、非选择题
24．（2025·湖南）用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。
（1）若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；
（2）考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。
25．（2024高三下·济南月考） 气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，气缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，气缸有效容积，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为，为大气压强，当气罐内气体压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为，。
（1）使用过程中，当气罐内气体压强降为时气泵启动，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，求气泵共向气罐内泵入压强为的空气体积；
（2）充气结束后用气钉枪射出100颗钉子后，求此时气罐中气体压强p。
26．（2025·海南）竖直放置的气缸内，活塞横截面积，活塞质量不计，活塞与气缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体，，大气压强，
（1）若加热活塞缓慢上升，体积变为，求此时的温度；
（2）若往活塞上放的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积。
27．（2025·重庆市）如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体（视为理想气体）压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时
（1）腔内气体的压强；
（2）外界气体的压强；
（3）电容器的电容变为初始时的多少倍。
28．（2025·浙江）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。
（1）从状态2到状态3，气体分子平均速率　 　（“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求气体在状态3的体积V3；
（3）求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。
29．（2025·宜宾模拟）某探究小组设计了一个气缸如图甲，开口向上并竖直放置，其上端装有固定卡环，气缸导热性能良好且内壁光滑。质量kg，横截面积的活塞将一定质量气体（可视为理想气体）封闭在气缸内。现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的图像如图乙所示，已知大气压强Pa，重力加速度m/s2。求：
（1）状态C时气体的压强；
（2）气体从A到C的过程中气体内能增加了72J，则这一过程中气体吸收的热量是多少？
30．（2024·广西） 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。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，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。
（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图像，并通过计算标出a、b处坐标值。
31．（2025·广东）如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸 型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0=1.0×105Pa，铸型室底面积S1=0.2m2，高度h1=0.2m，底面与注气前气室内金属液面高度差H=0.15m，柱状气室底面积S2=0.8m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ=5.0×103kg/m3，重力加速度取g=10m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
（1）求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。
（2）若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度为h=0.04m时，气室内气体压强p2。
32．（2025·陕西）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。
（1）求此时胎内气体的压强；
（2）若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。
33．（2024高三下·杨浦模拟）一、组成物质的分子
物质是由分子组成的，人类无法直接观察分子的运动，通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息。分子的运动也对应着能量的转化和守恒。
（1）（多选）下列关于各种材料的说法正确的是（　　）
A．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
B．半导体材料的导电性能通常介于金属导体和绝缘体之间
C．物质的微粒小到纳米数量级，其性质会发生很多变化
D．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
（2）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁；此过程中（　　）
A．瓶内空气分子的平均速率增大，气体对外界做正功
B．瓶内空气分子的平均速率减小，外界对气体做正功
C．瓶内空气分子的平均速率不变，外界对气体不做功
D．瓶内空气分子的平均速率减小，外界对气体做负功
（3）利用海浪制作的发电机工作时气室内的活塞随海浪上升或下降，通过改变气室中空气的压强驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭来推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体，理想气体的定义是　 　。压缩过程中，两个阀门均关闭，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为，压强为1个标准大气压。已知阿伏加德罗常数，估算此时气室中气体的分子数为　 　（计算结果保留2位有效数字）。
34．（2024·浙江）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=4.0×10-4m2，m=0.1 kg，L1=0.2 m，L2=0.3 m，T2=350 K，V0=2.0×10-4m3，大气压强p0=1.0×105Pa，环境温度T1=300 K。
（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”)，气体分子数的密度　 　(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10.3J，求吸收热量Q。
35．（2025·上海）自MCB系统是由若干控制器和传感器组成，评估汽车当前速度和移动情况，并检查踏板上是否有驾驶者介入，若是MCB判断安全气囊弹出后驾驶者没有踩踏板或是踩踏力度不够，则启动电子稳定控制机制，向车轮施加与车辆速度和移动幅度匹配的制动力，以防止二次事故发生。
（1）如图，下列元件在匀强磁场中绕中心轴转动，下列电动势最大的是（　　）
A．和 B．和 C．和 D．和
（2）在倾斜角为4.8°的斜坡上，有一辆向下滑动的小车在做匀速直线运动，存在动能回收系统；小车的质量。在时间内，速度从减速到，运动过程中所有其他阻力的合力。求这一过程中：
①小车的位移大小x？
②回收作用力大小F？
（3）如图，大气压强为，一个气缸内部体积为，初始压强为，内有一活塞横截面积为S，质量为M。
①等温情况下，向右拉开活塞移动距离X，求活塞受拉力F？
②在水平弹簧振子中，弹簧劲度系数为k，小球质量为m，则弹簧振子做简谐运动振动频率为，论证拉开微小位移X时，活塞做简谐振动，并求出振动频率f。
③若气缸绝热，活塞在该情况下振动频率为，上题中等温情况下，活塞在气缸中的振动频率为，则两则的大小关系为　 　。
A． B． C．
36．（2025·山东）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内，玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为P0，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为：，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1=330K时，气柱高度为h1，活塞开始缓慢上升：继续缓慢加热至T2=440K时停止加热，活塞不再上升：再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至T3=400K时，活塞才开始缓慢下降：温度缓慢降至T4=330K时，保持温度不变，活塞不再下降，求：
（1）T2=440K时，气柱高度h2：
（2）从T1状态到T4状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】布朗运动；热力学第一定律及其应用；热平衡与热平衡定律
【解析】【解答】A．两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，故A错误；
B．气体温度上升时，分子的平均动能变大，但不是每个分子的热运动都变得更剧烈，故B错误；
C．气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则其内能可能不变，故C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的具体表现，故D错误。
故选C。
【分析】1、两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，而非内能相同。内能是宏观量，与系统分子数、自由度等因素有关，平衡时只需温度一致。
2、温度上升是分子平均动能增加的宏观表现，但个别分子运动可能因碰撞瞬时减速，并非所有分子都变得更剧烈。
3、根据热力学第一定律ΔU=Q+W，若气体吸热（Q>0）同时对外做功（W<0），且二者数值相等，则内能可能不变（ΔU=0）。例如等温膨胀过程。
4、布朗运动是悬浮微粒（如花粉）受液体分子撞击产生的无规则运动，反映了液体分子的运动，但其本身并非分子运动。
2．【答案】D
【知识点】热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，气体压强由温度和体积决定，温度减小，体积增大，则气体压强一定减小，故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】气体对外做功，体积膨胀，时间关系，不吸收热量；再根据热力学第一定律进行判断得出内能的变化，再得出温度的变化，再结合理想气体状态方程得出压强变化。
3．【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】ABC.使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，温度升高，内能增大，同时其体积缓慢减小，根据影响气体的宏观因素可知，温度越高，体积越小，压强必定越大，即气体的压强增大，对活塞，由平衡条件可得：pS=F+mg+p0S，解得：F=pS-mg-p0S，由于p增大，则外力F在增大， 体积减小，外界对气体做正功，故AC错误，B正确；
D.根据，热力学温度变为原来的2倍，体积减小，则气体压强大于原来的2倍，故D错误。
故答案为：B。
【分析】 由平衡条件结合理想气体状态方程及题意可知内能增加，F增大，气体体积减小，外界对气体做正功；由理想气体状态方程结合题意判断初末状态的压强的大小关系。
4．【答案】A
【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；浸润和不浸润
【解析】【解答】本题考查了浸润和不浸润现象，气体的自由膨胀、气体的扩散现象、以及气体压强的变化等问题，基础题。A．图甲中，水银在玻璃上形成“椭球形”的液滴说明水银不浸润玻璃，故A正确；
B．图乙中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体会扩散均匀，没有做功，气体温度不变，故B错误；
C．图丙中，观察二氧化氮扩散实验，说明空气分子和二氧化氮分子永不停息的做无规则运动，故C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这是由于气体压强逐渐增加，与分子间的斥力无关，故D错误。
故选A。
【分析】根据不浸润的现象分析；气体做的是自由膨胀；扩散现象说明分子在做无规则运动；体积减小，气体的压强增大。
5．【答案】A
【知识点】晶体和非晶体；黑体、黑体辐射及其实验规律；光电效应；康普顿效应
【解析】【解答】美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。A．入射光子与静止的电子发生碰撞，碰撞过程中系统动量守恒，碰后，入射光的动量减小，根据德布罗意波波长的计算公式可知，碰后散射光的波长变长，故A正确；
B．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a表现出各向同性，a可能是多晶体，也可能是非晶体，b表现出各向异性，b一定是单晶体，故B错误；
C．根据黑体辐射的规律，图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较高的方向移动，故C错误；
D．图丁中光电效应实验中电源所加电压为加速电压，逸出的光电子加速到达A极，当滑动变阻器的触头向右移动时，加速电压增大，若电流没有达到饱和电流，电流表的示数先增大，达到饱和电流后，电流表的示数不变，故D错误。
故选A。
【分析】图甲为康普顿效应的示意图，根据光子动量的变化，判断波长的变化；晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性；根据黑体辐射的规律分析图丙中黑体辐射强度的极大值移动度方向；图丁中，当电路中电流达到饱和电流后，电流表的示数不变。
6．【答案】A
【知识点】光的全反射；晶体和非晶体
【解析】【解答】A．黄光从棱镜射入宝石能发生全反射，说明棱镜的折射率 （光密→光疏介质）。因此，棱镜对黄光的折射率确实大于宝石对黄光的折射率，故A正确；
B．白光包含不同波长的光（折射率不同，）。当入射角固定时：红光（折射率小）可能未达临界角，不发生全反射（亮区）。紫光（折射率大）可能已达临界角，发生全反射（暗区）。目镜会观察到明暗交错的色带，导致测量结果不准确，故B错误；
C．红光的折射率小于黄光，因此临界角 。实验中，明暗分界线对应临界角位置。红光临界角更大，分界线会向入射角减小的方向移动（即标尺上的上方），故C错误；
D．若宝石不同侧面测得的折射率不同，说明其光学性质随方向变化（即各向异性）。单晶体具有各向异性（如石英、方解石），而多晶体和非晶体各向同性，故D错误。
故选A。
【分析】1、全反射发生的必要条件包括光线从折射率较大的介质（光密介质）进入折射率较小的介质（光疏介质）入射角必须大于临界角，这个临界角可以通过两种介质的折射率比值计算得出。
在题目描述的情况下，黄光能够在棱镜和宝石的界面发生全反射，这一现象明确表明棱镜材料的折射率高于宝石材料。
2、在大多数透明介质中，红光的折射率明显小于黄光，折射率的差异直接影响了临界角的大小，由于红光的临界角较大，在相同实验条件下，其明暗分界线会出现在更靠近上方的位置。
3、单晶体材料在不同结晶方向上往往表现出不同的光学性质，这种各向异性特征可以通过精确的折射率测量来检测，当宝石不同晶面与棱镜接触时，测量到不同的折射率数据
这一结果是判断材料是否为单晶体的重要依据。
7．【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解答本题时，要抓住不变量，分过程利用热力学第一定律分析气体内能或热传递情况。A． 先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩， 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．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。
【分析】压缩气体过程，气体温度不变，气体内能不变，根据玻意耳定律分析压强的变化情况，根据热力学第一定律分析吸放热情况，根据理想气体状态方程分析
8．【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】本题考查了理想气体状态方程，理解气体前后压强、体积和温度的变化关系是解决此类问题的关键。由题可知气缸导热性能良好，代表在热交换中气缸内的气体温度保持不变，缓缓向活塞上倒细沙的过程中，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。
因此本题选A。
【分析】根据气缸内温度不变，结合玻意耳定律分析求解。
9．【答案】A,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学第二定律；温度和温标；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】本题主要考查热力学定律的应用及运用理想气体状态方程对气体的温度、压强和体积的判断。A．由于内为真空，抽走隔板后，A部分气体自由膨胀，膨胀过程中没有对外做功，容器又是绝热容器，所以气体也不可能与外界发生热交换，由热力学第一定律可知气体的内能始终不变，故A正确；
C．由于气体的内能不变，故气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；
B．由于气体发生的是等温膨胀，故由玻意耳定律可知，气体的压强将减小，故B错误；
D．由热力学第二定律可知，气体不可能再自发地全部回到A部分，故D正确。
故选AD。
【分析】绝热过程，自由扩散，体积变大，故内能不变，由玻意耳定律和热力学第二定律求解。
10．【答案】A,C,D
【知识点】液体的表面张力；浸润和不浸润；毛细现象
【解析】【解答】凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。A、把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确；
B、水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故B错误；
C、宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，故C正确；
D、毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，故D正确；
E、当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于大气压力的缘故，故E错误．
故选ACD。
【分析】表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
11．【答案】B,D
【知识点】温度和温标；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】AB.压强影响的宏观因素为温度和体积， 环境温度升高时， 如果a体积不变，则a压强一定变大，故b液面下降，同理环境温度降低时， 如果a体积不变，则a压强一定变小，故b液面上升，故A错误，B正确；
CD. 内外压强差等于b中液面高度，水槽中的水少量蒸发后， 如果环境温度保持不变，为了维持高度差不变，则b中液面下降少许，由AB分析可知，b液面下降，温度升高，下面刻度温度值高，故温度值比准确值大，即温度测量值偏大，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】 根据影响压强的宏观因素分析；水槽中的水少量蒸发后，初状态下，b管中液面h0的真实位置要降低。
12．【答案】B,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．a状态到c状态，根据理想气体状态方程有
可知
可得a状态到c状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A错误；
B．b状态到c状态，根据理想气体状态方程有
可知
则状态b到状态c气体分子的平均动能减少，故B正确；
C．根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，图像可知b→c图像与横轴围成的面积小于c→d图像与横轴围成的面积，即b→c过程气体对外做功小于c→d过程外界对气体做功，故C错误；
D．气体从a状态开始，经过a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用abcd的面积来表示，故D正确。
故选BD。
【分析】根据理想气体状态方程判断a与c状态温度关系，从而判断内能的增减，再由热力学第一定律判断吸、放热情况；b状态到c状态，根据理想气体状态方程判断温度的变化情况，从而判断气体分子的平均动能的变化情况；根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小进行判断；根据气体的内能变化结合热力学第一定律，可判断气体对外界做的功。
13．【答案】A,C,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】A．由图可知，A→B过程，体积不变，则W=0，温度升高，则 U>0，根据热力学第一定律 U=W+Q
可知Q>0，即该过程气体从外界吸热，故A正确；
B ．B→C过程，温度不变，则 U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律 U=W+Q
可知Q<0，即该过程为气体向外界放热，故B错误；
C ．A→B过程，体积不变，温度升高，根据可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，故C正确；
D．状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，故D正确。
故选ACD。
【分析】 本题考查理想气体的等容、等温变化，结合热力学第一定律和理想气体状态方程分析。
由图像分析气体状态变化，由热力学第一定律 U=W+Q分析A→B过程 、 B→C过程是吸热还是放热；根据图像和理想气体状态方程分析AB状态的压强；气体之间距离非常大，分子力可以忽略，分子势能不计，气体内能就是分子平均动能的和，而温度是分子平均动能的标志，由图像分析A、C状态温度关系，判断内能关系。
14．【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】A、由V-T图可知，bc过程中气体体积减小，所以外界对气体做功，故A正确；
B、根据理想气体状态方程，可知，则V-T图像与坐标原点连线的斜率越大，压强越小，因此ca过程气体压强逐渐减小，故B错误；
C、由V-T图可知，ab过程的气体体积减小，温度不变，所以外界对气体做功，且内能不变，根据
可知，气体放出热量，故C正确；
D、由V-T图可知，ca过程气体温度升高，则内能增大，故D错误。
故选：AC。
【分析】有V-T图像可知，在bc过程中，气体体积减小，即可判断气体做功特点；由可知，V-T图像与坐标原点连线的斜率越大，压强越小；先判断内能的变化情况，再根据△U=W+Q分析热传递情况；ca过程气体温度升高，即知内能的变化。
15．【答案】B,D
【知识点】布朗运动；气体热现象的微观意义；晶体和非晶体；毛细现象
【解析】【解答】A．悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动叫布朗运动 。由图（a）可知，水分子在永不停息的做无规则运动，故A错误；
B．由图（b）可知，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性，故B正确；
C．由图（c）可知，管的内径越小，毛细现象越明显，故C错误；
D．由图（d）可知，温度越高，速率大的分子比例越多，分子的热运动越剧烈，故D正确。
故选BD。
【分析】 图甲中的折线是碳颗粒在不同时刻的位置的连线，不是碳颗粒的运动轨迹，间接反映水分子的运动是无规则的；晶体的原子排列规则，具有空间上的周期性；管的内径越小，毛细现象越明显；温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，分子运动更加剧烈
16．【答案】A,C,D
【知识点】布朗运动；分子势能；液体的表面张力；液晶
【解析】【解答】A．液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A正确；
B． 布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，布朗运动说明了液体分子永不停息地做无规则运动，故B错误：
C．当分子间的距离从到，随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确；
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是由于水的表面张力可以使液面具有收缩的趋势，故D正确。
故选ACD。
【分析】液晶是一类比较特殊的物质，既有液体的流动性，又具有晶体的各向异性；布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，当分子间距从平衡位置以内增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大；液体存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势。
17．【答案】A,C,D
【知识点】饱和汽及物态变化中能量；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】 A．同一物质的饱和汽压与温度有关，温度越大，饱和汽压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和汽压最小，故A正确；
B．同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和汽压小于b中水的饱和汽压，故B错误；
C．c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和汽压相等，故C正确；
D．设大气压强p，试管内外水面的高度差h，则a、b中试管内气体的压强均为
p'=p+ρgh
故D正确；
E．d中试管内气体的压强为
pd=p-ρgh
c中试管内气体的压强为
pc=p+ρgh
可知
pd＜pc
故E错误。
故选：ACD。
【分析】同一物质的饱和汽压与温度有关，温度越大，饱和汽压越大；
根据试管内外水面的高度差结合力学公式求解出压强大小。
18．【答案】A,B,C
【知识点】分子间的作用力；饱和汽及物态变化中能量；理想气体与理想气体的状态方程；晶体和非晶体
【解析】【解答】A．晶体分为单晶体和多晶体，都具有固定的熔点，但单晶体有规则的几何外形，而多晶体没有规则的几何外形，A符合题意；
B．降低温度能够使气体的饱和气压降低，从而使气体液化，B符合题意；
C．根据，可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度一定升高，理想气体的内能一定增大，同时气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，C符合题意；
D．当两分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离增大，分子力做正功，分子动能增大，势能减小，D不符合题意；
E．一定量的理想气体，如果体积不变，根据可知，温度降低，压强减小，因此分子每秒平均碰撞器壁次数将减小，故E错误；
故答案为：ABC。
【分析】晶体有固定的熔点，单晶体由规则的几何形状，多晶体没有规则的几何外形，温度降低，气体的饱和气压降低，结合理想气体状态方程和分子间的作用力分析判断。
19．【答案】A,B,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】AB．快速放气时，气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，则轮胎内部气体分子平均动能减小，故AB正确；
C．已知，，，，则快速放出适量气体的过程，根据
解得
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
故C正确；
D．温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，故D错误。
故选ABC。
【分析】AB、放气过程气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小；
C、根据理想气体状态方程求解压强为 时气体体积，则此过程中放出的气体质量与原有气体质量之比为；
D、温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小。
20．【答案】A,B,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．根据理想气体状态方程有
可得
则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
B．根据理想气体状态方程有
可得
则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B正确；
C．根据p V图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足
C→D过程外界对气体做功
可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C错误；
D．气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确。
故选ABD。
【分析】气体体积变大，气体对外做功；一定量的理想气体内能由温度决定，温度越高气体内能越大；由图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程判断气体温度如何变化；p-V图线与坐标轴围成图形的面积等于气体做功，根据图示图象应用热力学第一定律分析答题。
21．【答案】B,D
【知识点】动量守恒定律；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；晶体和非晶体；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．动量守恒定律虽由牛顿力学推导，但它是普适规律，适用于宏观、微观、高速、低速等所有领域，故A错误；
B．非晶体内部粒子排列无序，沿任意方向物理性质（如导热、导电 ）相同（各向同性 ）；晶体粒子有序排列，有各向异性，故B正确；
C．食盐被灼烧时发的光主要是由钠原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故C错误；
D．根据粒子性与波动性的规律可知，光电效应、黑体辐射、物质波等理论均与普朗克常量有关，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】A：不受外力系统动量守恒，与宏观 / 微观无关，适用所有领域。
B：内部结构无序，则具有各向同性（物理性质无方向差异 ）。
C：发光是高能级向低能级跃迁（释放能量 ），低到高需吸收能量。
D：作为量子化标志，关联光子能量、物质波波长等，贯穿光电效应、黑体辐射、物质波理论。
22．【答案】A,C
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】AB. 假设P静止，则气体做等容变化，根据查理定律可得，，即，初始时刻压强相等，温度越高，缓慢升高相同温度，越小，故左边增加压强较多，P向右移，故A正确，B错误；
CD. 保持不变， 假设P静止，发生等温变化，
根据玻意耳定律可得p1V1=p1'V1'=p1'（V1-）
p1'==，p1和相同，V1V2，故两边末状态压强p1'p2'，P向右移，故C正确，D错误。
故答案为：AC。【分析】 假设P静止，则气体做等容变化，根据查理定律分析AB选项；保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，假设P静止，根据玻意耳定律分析末状态压强大小进行分析。
23．【答案】B,D
【知识点】多普勒效应；热力学第二定律；液体的表面张力
【解析】【解答】A.根据热力学第二定律知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A不符合题意；
B.液体的表面张力方向总是跟液面相切 ，故B符合题意；
C.由狭义相对论的两个基本假设知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C不符合题意；
D.根据多普勒效应的原理知，当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；反之，观察者接收到的频率减小，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】根据热力学第二定律分析即可；根据液体表面张力的特点分析即可；根据狭义相对论分析即可；根据多普勒效应分析即可。
24．【答案】（1）直放置时里面气体的压强为
水平放置时里面气体的压强
由等温过程可得
解得
（2）定容过程
代入数据可得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】 （1）根据压强的计算，结合等温变化与玻意耳定律求解即可；
（2）根据等容变化与查理定律求解即可。
25．【答案】（1）解：充气之前，气罐内气体的压强为，充气后气罐内气体的压强为，充气过程为等温变化，所以有
解得
（2）解：设发射第一个钉子有
解得
发射第二个钉子有
解得
发射第三个钉子有
解得
由此类推，则发第100个钉子后，有
将题中数据带入，解得
【知识点】热平衡与热平衡定律；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据等温变化求出泵入压强为的空气体积；
（2）根据等温变化求出发射第一个钉子与第二个钉子等的压强，推理出压强通式，求出答案。
26．【答案】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律
代入数值解得
（2）设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有
分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律
联立解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律进行解答；
（2）根据平衡条件求解稳定后气体的压强，根据玻意耳定律求解气体的体积。
27．【答案】（1）解：根据题意可知腔内气体温度不变，发生等温变化，根据玻意耳定律有
其中
，，
可得
；
（2）解：对下极板受力分析有
可得

（3）解：根据平行板电容器的决定式，变化后间距为2d，其他条件均不变，可知电容器的电容变为初始时的。
【知识点】电容器及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】本题主要考查理想气体状态方程的应用和电容器的动态分析问题。
（1）腔内气体发生等温变化，根据玻意耳定律列式求解 腔内气体的压强；
（2）以下极板为研究对象，根据受力平衡条件列式求解 外界气体的压强；
（3）极板间距离变化，根据判断电容的变化。
28．【答案】（1）不变；减小
（2）V3 = 1.0201 × 103 cm3
（3）ΔU = 2.53 J
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】 本题考查水银柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。分析气体内能变化时，要使用热力学第一定律。其中气体做功通过W=pΔV求解。
（1）从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
【分析】（1）由温度分析气体分子平均速率的变化；根据气体压强的变化分析单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数的变化；
（2）由盖—吕萨克定律和玻意耳定律列式求解；
（3）由W=pΔV求出气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做的功，再由热力学第一定律计算从状态1到状态3气体内能的改变量。
（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中
，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中
，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
29．【答案】（1）解：在A状态气体压强为
气体由B状态变化到C状态，气体发生等容变化，则有
又
联立解得
（2）解：气体从A状态到B状态为等压过程，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立解得
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）先根据求出气体在状态A时的压强，气体从A变化到B发生的是等压变化，气体从状态B变化到状态C，发生等容变化，根据查理定律求状态C时气体的压强；
（2）根据公式W=pΔV计算出气体从A到B过程中对外做功。气体从B到C过程中不做功，再根据热力学第一定律计算此过程气体吸收的热量。
（1）在A状态气体压强为
气体由B状态变化到C状态，气体发生等容变化，则有
又
联立解得
（2）气体从A状态到B状态为等压过程，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立解得
30．【答案】（1）解：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，故此时封闭气体对活塞的压力大小为
（2）解：根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得
根据可得气体压强为
故可知活塞从a处到b处对封闭气体得
故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。
（3）解：分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时
在b处时气体体积为
在a处时气体体积为
根据玻意耳定律
解得
故封闭气体等温变化的图像如下
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）根据压力与压强、受力面积的关系分析求解；
（2）根据图像，结合F=pS以及pV的值分析求解；
（3）根据玻意耳定律结合不同状态下气体的体积变化分析求解。
31．【答案】（1）进入铸型室的金属液体积不变，可得
可得下方液面下降高度
此时下方气体的压强
代入数据可得
（2）初始时，上方铸型室气体的压强为，体积
当上方铸型室液面高为时体积为
根据玻意耳定律
可得此时上方铸型室液面高为时气体的压强为
同理根据体积关系
可得
此时下方气室内气体压强
代入数据可得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】本题主要考查理想气体状态方程的应用，确定各状态的压强、体积、温度，根据理想气体状态方程求解。
（1）根据金属液体积关系求得方液面下降高度，由液体压强公式和气室内外压强关系求得 气室内气体压强。
（2）以上方铸型室气体为研究对象，确定初末状态压强、体积，根据玻意耳定律列式求得上方铸型室内气体的压强，再根据下方气室内气体压强上下方气室压强关系求得下方气室压强。
32．【答案】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程
整理代入数据得
（2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为
由热力学第一定律
代入数据可得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【分析】（1）根据理想气体状态方程求解作答；
（2）p-V图像的面积表示气体对外做功，根据热力学第一定律求解作答。
33．【答案】（1）B；C
（2）B
（3）在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体；
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；晶体和非晶体
【解析】【解答】（1）A．液晶既有液体的流动性，分子取向排列的液晶具有各向异性，A错误；
B．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间。它们的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多，B正确；
C．当构成物质的微粒某个维度达到纳米尺度时，其性质会发生很多变化，例如石墨烯，C正确；
D．单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体（单晶体）集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性。单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D错误；
故选BC。
（2）如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加△U。温度降低分子的平均动能减小，由于密闭薄塑料瓶，物质相同，质量相同，所以瓶内空气分子的平均速率减小，薄塑料瓶因降温而变扁、空气体内积减小，外界压缩空气做功，故外界对气体做正功；
故选B。
（3）本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合等压变化的特点完成分析。在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
设气体在标准状况下的体积为，上述过程为等压过程，有
气体物质的量为
分子数为
联立以上各式，代入得
【分析】（1）理解液晶和半导体的特点，根据其物理性质和导电性质完成分析；
（2）根据气体的体积变化分析出气体对外界的做功类型，结合热力学第一定律分析出气体的温度变化趋势，从而得出气体分子的平均速率变化趋势；
（3）理解理想气体的定义，结合等压变化的特点得出对应的分子数量。
（1）A．液晶既有液体的流动性，分子取向排列的液晶具有各向异性，A错误；
B．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间。它们的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多，B正确；
C．当构成物质的微粒某个维度达到纳米尺度时，其性质会发生很多变化，例如石墨烯，C正确；
D．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D错误；
故选BC。
（2）温度降低分子的平均动能减小，由于密闭薄塑料瓶，物质相同，质量相同，所以瓶内空气分子的平均速率减小，薄塑料瓶因降温而变扁、空气体内积减小，外界压缩空气做功，故外界对气体做正功；
故选B。
（3）[1]在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
[2]设气体在标准状况下的体积为，上述过程为等压过程，有
气体物质的量为
分子数为
联立以上各式，代入得
34．【答案】（1）不变；变小
（2）解：由盖吕萨克定律得
（3）对活塞
气体对外做功
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】（1）在此过程中气体的压强不变，则器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变；气体的体积增大，故气体分子数密度减小。
【分析】（1）根据气体压强的微观意义可得出结论；通过气体体积的变化可得出气体分子数密度的变化；
（2）利用气体做等压变化的规律，结合盖吕萨克定律可得出气体体积的大小；
（3）根据受力分析可得出气体压强的大小，进而可得出气体做的功，利用热力学第一定律可得出吸收的热量大小。
35．【答案】（1）A
（2）小车的位移
小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律
解得
（3）根据玻意耳定律对活塞分析可知解得
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿运动定律的综合应用；简谐运动；导体切割磁感线时的感应电动势；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】（1）图中各点的线速度都沿切线方向，由图可知，磁场方向竖直向下，此时A1和A2点速度方向与磁场方向垂直，根据E=BLv可知，产生的感应电动势最大。故BCD错误，A正确；
故选：A。
（2）①小车的位移
②小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律F+f﹣mgsin4.8°＝ma
解得F＝5230N
（3）①根据玻意耳定律p0V0＝p（V0+XS）
对活塞分析可知F＝（p0﹣p）S
解得
②设X方向为正方向，则此时活塞所受合力
当X很微小时，则
即活塞的振动可视为简谐振动。其中
振动频率为
③若气缸绝热，则当气体体积增大时，气体对外做功，内能减小，温度降低，则压强减小，即p'＜p，根据
则k值偏大，则f1＜f2
故AB错误，C正确。
故选：C。
【分析】（1）根据速度方向与磁场方向垂直，产生的感应电动势最大分析求解；
（2）根据牛顿第二定律，结合匀变速直线运动公式分析求解；
（3）根据玻意耳定律，结合对活塞的受力分析，综合热力学第一定律分析求解。
（1）（1）图中各点的线速度都沿切线方向，由图可知，磁场方向竖直向下，此时A1和A2点速度方向与磁场方向垂直，根据E=BLv可知，产生的感应电动势最大。故BCD错误，A正确；
故选：A。
（2）（2）①小车的位移
②小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律F+f﹣mgsin4.8°＝ma
解得F＝5230N
（3）（3）①根据玻意耳定律p0V0＝p（V0+XS）
对活塞分析可知F＝（p0﹣p）S
解得
②设X方向为正方向，则此时活塞所受合力
当X很微小时，则
即活塞的振动可视为简谐振动。其中
振动频率为
③若气缸绝热，则当气体体积增大时，气体对外做功，内能减小，温度降低，则压强减小，即p'＜p，根据
则k值偏大，则f1＜f2
故AB错误，C正确。
故选：C。
36．【答案】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡p0S+f0=p1S
可得封闭的理想气体压强
T1→T2升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律
解得
（2）解
升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功
降温过程中，等容变化，外界对气体做功
活塞受力平衡有
解得封闭的理想气体压强
降温过程中，等压压缩，由盖-昌萨克定律
解得
外界对气体做功
全程中外界对气体做功
因为，故封闭的理想气体总内能变化
利用热力学第一定律
解得
故封闭气体吸收的净热量。
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】 （1）根据平衡条件和盖-吕萨克定律列式解答；
（2）根据盖-吕萨克定律求解各个过程中气体对外做功、结合热力学第一定律列式解答。
1 / 1高考一轮复习：气体、固体与液体
一、选择题
1．（2024高二下·岳阳期末）关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同
B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈
C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变
D．布朗运动是液体分子的无规则运动
【答案】C
【知识点】布朗运动；热力学第一定律及其应用；热平衡与热平衡定律
【解析】【解答】A．两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，故A错误；
B．气体温度上升时，分子的平均动能变大，但不是每个分子的热运动都变得更剧烈，故B错误；
C．气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则其内能可能不变，故C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的具体表现，故D错误。
故选C。
【分析】1、两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，而非内能相同。内能是宏观量，与系统分子数、自由度等因素有关，平衡时只需温度一致。
2、温度上升是分子平均动能增加的宏观表现，但个别分子运动可能因碰撞瞬时减速，并非所有分子都变得更剧烈。
3、根据热力学第一定律ΔU=Q+W，若气体吸热（Q>0）同时对外做功（W<0），且二者数值相等，则内能可能不变（ΔU=0）。例如等温膨胀过程。
4、布朗运动是悬浮微粒（如花粉）受液体分子撞击产生的无规则运动，反映了液体分子的运动，但其本身并非分子运动。
2．（2025·江苏）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（　　）
A．内能迅速增大 B．温度迅速升高
C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀
【答案】D
【知识点】热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，气体压强由温度和体积决定，温度减小，体积增大，则气体压强一定减小，故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】气体对外做功，体积膨胀，时间关系，不吸收热量；再根据热力学第一定律进行判断得出内能的变化，再得出温度的变化，再结合理想气体状态方程得出压强变化。
3．（2025·湖北）如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（　　）
A．外力F保持不变
B．密封气体内能增加
C．密封气体对外界做正功
D．密封气体的末态压强是初态的2倍
【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】ABC.使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，温度升高，内能增大，同时其体积缓慢减小，根据影响气体的宏观因素可知，温度越高，体积越小，压强必定越大，即气体的压强增大，对活塞，由平衡条件可得：pS=F+mg+p0S，解得：F=pS-mg-p0S，由于p增大，则外力F在增大， 体积减小，外界对气体做正功，故AC错误，B正确；
D.根据，热力学温度变为原来的2倍，体积减小，则气体压强大于原来的2倍，故D错误。
故答案为：B。
【分析】 由平衡条件结合理想气体状态方程及题意可知内能增加，F增大，气体体积减小，外界对气体做正功；由理想气体状态方程结合题意判断初末状态的压强的大小关系。
4．（2025·宁波模拟）下面有四幅图片，涉及有关物理现象，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，水银在玻璃上形成“椭球形”的液滴说明水银不浸润玻璃
B．图乙中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体的温度将降低
C．图丙中，观察二氧化氮扩散实验，说明空气分子和二氧化氮分子间存在引力
D．图丁中，封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子间斥力会增大
【答案】A
【知识点】分子动理论的基本内容；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；浸润和不浸润
【解析】【解答】本题考查了浸润和不浸润现象，气体的自由膨胀、气体的扩散现象、以及气体压强的变化等问题，基础题。A．图甲中，水银在玻璃上形成“椭球形”的液滴说明水银不浸润玻璃，故A正确；
B．图乙中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体会扩散均匀，没有做功，气体温度不变，故B错误；
C．图丙中，观察二氧化氮扩散实验，说明空气分子和二氧化氮分子永不停息的做无规则运动，故C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这是由于气体压强逐渐增加，与分子间的斥力无关，故D错误。
故选A。
【分析】根据不浸润的现象分析；气体做的是自由膨胀；扩散现象说明分子在做无规则运动；体积减小，气体的压强增大。
5．（2024高二下·临沭月考）下列说法正确的是（　　）
A．图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长
B．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
D．图丁光电效应实验中滑动变阻器的触头向右移动，电流表的示数一定增大
【答案】A
【知识点】晶体和非晶体；黑体、黑体辐射及其实验规律；光电效应；康普顿效应
【解析】【解答】美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。A．入射光子与静止的电子发生碰撞，碰撞过程中系统动量守恒，碰后，入射光的动量减小，根据德布罗意波波长的计算公式可知，碰后散射光的波长变长，故A正确；
B．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a表现出各向同性，a可能是多晶体，也可能是非晶体，b表现出各向异性，b一定是单晶体，故B错误；
C．根据黑体辐射的规律，图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较高的方向移动，故C错误；
D．图丁中光电效应实验中电源所加电压为加速电压，逸出的光电子加速到达A极，当滑动变阻器的触头向右移动时，加速电压增大，若电流没有达到饱和电流，电流表的示数先增大，达到饱和电流后，电流表的示数不变，故D错误。
故选A。
【分析】图甲为康普顿效应的示意图，根据光子动量的变化，判断波长的变化；晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性；根据黑体辐射的规律分析图丙中黑体辐射强度的极大值移动度方向；图丁中，当电路中电流达到饱和电流后，电流表的示数不变。
6．（2025·金华模拟）如图1，宝石折光仪是用来测量宝石折射率的仪器。折光仪的基本原理如图2，把待测宝石紧密贴放在半球棱镜上，标准光源发出黄光，射向半球棱镜球心。通过棱镜射向被测宝石的光，当入射角小于全反射临界角的光线会折射进宝石，观测目镜上表现为暗域；当入射角大于临界角的光线全反射回棱镜，观测目镜上表现为亮域。亮暗域的分界线相当于该临界角的位置，目镜下安装有一个标尺，刻有与此临界角相对应的折射率值。下列说法正确的是（　　）
A．棱镜对黄光的折射率大于宝石对黄光的折射率
B．换用白光光源，测量宝石折射率的准确度会更高
C．换用红光光源，其明暗域分界线在标尺上的位置会在原黄光明暗域分界线位置的下方
D．把宝石的另一个侧面与棱镜接触，测得宝石的折射率与之前不同，说明宝石是非晶体
【答案】A
【知识点】光的全反射；晶体和非晶体
【解析】【解答】A．黄光从棱镜射入宝石能发生全反射，说明棱镜的折射率 （光密→光疏介质）。因此，棱镜对黄光的折射率确实大于宝石对黄光的折射率，故A正确；
B．白光包含不同波长的光（折射率不同，）。当入射角固定时：红光（折射率小）可能未达临界角，不发生全反射（亮区）。紫光（折射率大）可能已达临界角，发生全反射（暗区）。目镜会观察到明暗交错的色带，导致测量结果不准确，故B错误；
C．红光的折射率小于黄光，因此临界角 。实验中，明暗分界线对应临界角位置。红光临界角更大，分界线会向入射角减小的方向移动（即标尺上的上方），故C错误；
D．若宝石不同侧面测得的折射率不同，说明其光学性质随方向变化（即各向异性）。单晶体具有各向异性（如石英、方解石），而多晶体和非晶体各向同性，故D错误。
故选A。
【分析】1、全反射发生的必要条件包括光线从折射率较大的介质（光密介质）进入折射率较小的介质（光疏介质）入射角必须大于临界角，这个临界角可以通过两种介质的折射率比值计算得出。
在题目描述的情况下，黄光能够在棱镜和宝石的界面发生全反射，这一现象明确表明棱镜材料的折射率高于宝石材料。
2、在大多数透明介质中，红光的折射率明显小于黄光，折射率的差异直接影响了临界角的大小，由于红光的临界角较大，在相同实验条件下，其明暗分界线会出现在更靠近上方的位置。
3、单晶体材料在不同结晶方向上往往表现出不同的光学性质，这种各向异性特征可以通过精确的折射率测量来检测，当宝石不同晶面与棱镜接触时，测量到不同的折射率数据
这一结果是判断材料是否为单晶体的重要依据。
7．（2024·市中区模拟）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
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解答本题时，要抓住不变量，分过程利用热力学第一定律分析气体内能或热传递情况。A． 先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩， 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．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。
【分析】压缩气体过程，气体温度不变，气体内能不变，根据玻意耳定律分析压强的变化情况，根据热力学第一定律分析吸放热情况，根据理想气体状态方程分析
8．（2025·佛山模拟）如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】本题考查了理想气体状态方程，理解气体前后压强、体积和温度的变化关系是解决此类问题的关键。由题可知气缸导热性能良好，代表在热交换中气缸内的气体温度保持不变，缓缓向活塞上倒细沙的过程中，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。
因此本题选A。
【分析】根据气缸内温度不变，结合玻意耳定律分析求解。
二、多项选择题
9．（2025·湖南模拟）如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分，A内充满气体，B内为真空。现抽开隔板，让A中气体进入B并最终达到平衡状态，则（　　）
A．气体的内能始终不变
B．气体的压强始终不变
C．气体分子的平均动能将减小
D．B中气体不可能自发地再全部回到A中
【答案】A,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学第二定律；温度和温标；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】本题主要考查热力学定律的应用及运用理想气体状态方程对气体的温度、压强和体积的判断。A．由于内为真空，抽走隔板后，A部分气体自由膨胀，膨胀过程中没有对外做功，容器又是绝热容器，所以气体也不可能与外界发生热交换，由热力学第一定律可知气体的内能始终不变，故A正确；
C．由于气体的内能不变，故气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；
B．由于气体发生的是等温膨胀，故由玻意耳定律可知，气体的压强将减小，故B错误；
D．由热力学第二定律可知，气体不可能再自发地全部回到A部分，故D正确。
故选AD。
【分析】绝热过程，自由扩散，体积变大，故内能不变，由玻意耳定律和热力学第二定律求解。
10．（2025·浙江模拟）下列说法正确的是(　　)
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
【答案】A,C,D
【知识点】液体的表面张力；浸润和不浸润；毛细现象
【解析】【解答】凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。A、把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确；
B、水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故B错误；
C、宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，故C正确；
D、毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，故D正确；
E、当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于大气压力的缘故，故E错误．
故选ACD。
【分析】表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
11．（2025·云南） 图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体（视为理想气体），与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在下（　　）
A．环境温度升高时，b管中液面升高
B．环境温度降低时，b管中液面升高
C．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小
D．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大
【答案】B,D
【知识点】温度和温标；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】AB.压强影响的宏观因素为温度和体积， 环境温度升高时， 如果a体积不变，则a压强一定变大，故b液面下降，同理环境温度降低时， 如果a体积不变，则a压强一定变小，故b液面上升，故A错误，B正确；
CD. 内外压强差等于b中液面高度，水槽中的水少量蒸发后， 如果环境温度保持不变，为了维持高度差不变，则b中液面下降少许，由AB分析可知，b液面下降，温度升高，下面刻度温度值高，故温度值比准确值大，即温度测量值偏大，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】 根据影响压强的宏观因素分析；水槽中的水少量蒸发后，初状态下，b管中液面h0的真实位置要降低。
12．（2025·烟台模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．状态a到状态c气体放出热量
B．状态b到状态c气体分子的平均动能减少
C．b→c过程气体对外做功大于c→d过程外界对气体做功
D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用abcd的面积来表示
【答案】B,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．a状态到c状态，根据理想气体状态方程有
可知
可得a状态到c状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A错误；
B．b状态到c状态，根据理想气体状态方程有
可知
则状态b到状态c气体分子的平均动能减少，故B正确；
C．根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，图像可知b→c图像与横轴围成的面积小于c→d图像与横轴围成的面积，即b→c过程气体对外做功小于c→d过程外界对气体做功，故C错误；
D．气体从a状态开始，经过a→b→c→d→a，最后回到初始状态a，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用abcd的面积来表示，故D正确。
故选BD。
【分析】根据理想气体状态方程判断a与c状态温度关系，从而判断内能的增减，再由热力学第一定律判断吸、放热情况；b状态到c状态，根据理想气体状态方程判断温度的变化情况，从而判断气体分子的平均动能的变化情况；根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小进行判断；根据气体的内能变化结合热力学第一定律，可判断气体对外界做的功。
13．（2025·甘肃）如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是
A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程
C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小
【答案】A,C,D
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】A．由图可知，A→B过程，体积不变，则W=0，温度升高，则 U>0，根据热力学第一定律 U=W+Q
可知Q>0，即该过程气体从外界吸热，故A正确；
B ．B→C过程，温度不变，则 U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律 U=W+Q
可知Q<0，即该过程为气体向外界放热，故B错误；
C ．A→B过程，体积不变，温度升高，根据可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，故C正确；
D．状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，故D正确。
故选ACD。
【分析】 本题考查理想气体的等容、等温变化，结合热力学第一定律和理想气体状态方程分析。
由图像分析气体状态变化，由热力学第一定律 U=W+Q分析A→B过程 、 B→C过程是吸热还是放热；根据图像和理想气体状态方程分析AB状态的压强；气体之间距离非常大，分子力可以忽略，分子势能不计，气体内能就是分子平均动能的和，而温度是分子平均动能的标志，由图像分析A、C状态温度关系，判断内能关系。
14．（2024·海南） 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．be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
【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】A、由V-T图可知，bc过程中气体体积减小，所以外界对气体做功，故A正确；
B、根据理想气体状态方程，可知，则V-T图像与坐标原点连线的斜率越大，压强越小，因此ca过程气体压强逐渐减小，故B错误；
C、由V-T图可知，ab过程的气体体积减小，温度不变，所以外界对气体做功，且内能不变，根据
可知，气体放出热量，故C正确；
D、由V-T图可知，ca过程气体温度升高，则内能增大，故D错误。
故选：AC。
【分析】有V-T图像可知，在bc过程中，气体体积减小，即可判断气体做功特点；由可知，V-T图像与坐标原点连线的斜率越大，压强越小；先判断内能的变化情况，再根据△U=W+Q分析热传递情况；ca过程气体温度升高，即知内能的变化。
15．（2024高三上·长春模拟）对于下列四幅图描述说明正确的是（　　）
A．由图（a）可知，水分子在短时间内的运动是规则的
B．由图（b）可知，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性
C．由图（c）可知，管的内径越大，毛细现象越明显
D．由图（d）可知，温度越高，分子的热运动越剧烈
【答案】B,D
【知识点】布朗运动；气体热现象的微观意义；晶体和非晶体；毛细现象
【解析】【解答】A．悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动叫布朗运动 。由图（a）可知，水分子在永不停息的做无规则运动，故A错误；
B．由图（b）可知，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性，故B正确；
C．由图（c）可知，管的内径越小，毛细现象越明显，故C错误；
D．由图（d）可知，温度越高，速率大的分子比例越多，分子的热运动越剧烈，故D正确。
故选BD。
【分析】 图甲中的折线是碳颗粒在不同时刻的位置的连线，不是碳颗粒的运动轨迹，间接反映水分子的运动是无规则的；晶体的原子排列规则，具有空间上的周期性；管的内径越小，毛细现象越明显；温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，分子运动更加剧烈
16．（2024高二下·唐县期末）下列说法正确的是（　　）
A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点
B．布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用
【答案】A,C,D
【知识点】布朗运动；分子势能；液体的表面张力；液晶
【解析】【解答】A．液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A正确；
B． 布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，布朗运动说明了液体分子永不停息地做无规则运动，故B错误：
C．当分子间的距离从到，随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确；
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是由于水的表面张力可以使液面具有收缩的趋势，故D正确。
故选ACD。
【分析】液晶是一类比较特殊的物质，既有液体的流动性，又具有晶体的各向异性；布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，当分子间距从平衡位置以内增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大；液体存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势。
17．（2024·全国甲卷）[物理——选修3-3]如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．a中水的饱和气压最小
B．a、b中水的饱和气压相等
C．c、d中水的饱和气压相等
D．a、b中试管内气体的压强相等
E．d中试管内气体的压强比c中的大
【答案】A,C,D
【知识点】饱和汽及物态变化中能量；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】 A．同一物质的饱和汽压与温度有关，温度越大，饱和汽压越大，a中水的温度最低，则a中水的饱和汽压最小，故A正确；
B．同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和汽压小于b中水的饱和汽压，故B错误；
C．c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和汽压相等，故C正确；
D．设大气压强p，试管内外水面的高度差h，则a、b中试管内气体的压强均为
p'=p+ρgh
故D正确；
E．d中试管内气体的压强为
pd=p-ρgh
c中试管内气体的压强为
pc=p+ρgh
可知
pd＜pc
故E错误。
故选：ACD。
【分析】同一物质的饱和汽压与温度有关，温度越大，饱和汽压越大；
根据试管内外水面的高度差结合力学公式求解出压强大小。
18．（2023·河南模拟）下列说法正确的是（　　）
A．晶体一定具有固定的熔点，但不一定具有规则的几何外形
B．降低温度能够使气体的饱和气压降低，从而使气体液化
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中一定从外界吸收热量
D．当两分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越大，分子势能越大
E．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞器壁次数随着温度的降低而增大
【答案】A,B,C
【知识点】分子间的作用力；饱和汽及物态变化中能量；理想气体与理想气体的状态方程；晶体和非晶体
【解析】【解答】A．晶体分为单晶体和多晶体，都具有固定的熔点，但单晶体有规则的几何外形，而多晶体没有规则的几何外形，A符合题意；
B．降低温度能够使气体的饱和气压降低，从而使气体液化，B符合题意；
C．根据，可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度一定升高，理想气体的内能一定增大，同时气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，C符合题意；
D．当两分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离增大，分子力做正功，分子动能增大，势能减小，D不符合题意；
E．一定量的理想气体，如果体积不变，根据可知，温度降低，压强减小，因此分子每秒平均碰撞器壁次数将减小，故E错误；
故答案为：ABC。
【分析】晶体有固定的熔点，单晶体由规则的几何形状，多晶体没有规则的几何外形，温度降低，气体的饱和气压降低，结合理想气体状态方程和分子间的作用力分析判断。
19．（2025·惠州模拟）在夏天高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为。由于胎压过高会影响行车安全，故快速放出了适量气体，此时监测系统显示胎压为、温度为，设轮胎内部体积始终保持不变，胎内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．放气过程中气体对外做功
B．放气后，轮胎内部气体分子平均动能减小
C．此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D．放气后瞬间，轮胎内每个气体分子的速率都会变小
【答案】A,B,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】AB．快速放气时，气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，则轮胎内部气体分子平均动能减小，故AB正确；
C．已知，，，，则快速放出适量气体的过程，根据
解得
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
故C正确；
D．温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，故D错误。
故选ABC。
【分析】AB、放气过程气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小；
C、根据理想气体状态方程求解压强为 时气体体积，则此过程中放出的气体质量与原有气体质量之比为；
D、温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小。
20．（2025·广西壮族自治区模拟）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A状态到C状态气体吸收热量
B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示
【答案】A,B,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。A．根据理想气体状态方程有
可得
则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
B．根据理想气体状态方程有
可得
则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B正确；
C．根据p V图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足
C→D过程外界对气体做功
可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C错误；
D．气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确。
故选ABD。
【分析】气体体积变大，气体对外做功；一定量的理想气体内能由温度决定，温度越高气体内能越大；由图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程判断气体温度如何变化；p-V图线与坐标轴围成图形的面积等于气体做功，根据图示图象应用热力学第一定律分析答题。
21．（2024高三上·嘉兴月考）下列说法正确的是（　　）
A．动量守恒定律由牛顿力学推导得到，因此微观领域动量守恒定律不适用
B．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，具有各向同性
C．食盐被灼烧时发的光主要是由钠原子从低能级向高能级跃迁时产生的
D．光电效应、黑体辐射、物质波等理论均与普朗克常量有关
【答案】B,D
【知识点】动量守恒定律；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；晶体和非晶体；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．动量守恒定律虽由牛顿力学推导，但它是普适规律，适用于宏观、微观、高速、低速等所有领域，故A错误；
B．非晶体内部粒子排列无序，沿任意方向物理性质（如导热、导电 ）相同（各向同性 ）；晶体粒子有序排列，有各向异性，故B正确；
C．食盐被灼烧时发的光主要是由钠原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故C错误；
D．根据粒子性与波动性的规律可知，光电效应、黑体辐射、物质波等理论均与普朗克常量有关，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】A：不受外力系统动量守恒，与宏观 / 微观无关，适用所有领域。
B：内部结构无序，则具有各向同性（物理性质无方向差异 ）。
C：发光是高能级向低能级跃迁（释放能量 ），低到高需吸收能量。
D：作为量子化标志，关联光子能量、物质波波长等，贯穿光电效应、黑体辐射、物质波理论。
22．（2025·河南） 如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（　　）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移
C．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移
D．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移
【答案】A,C
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】AB. 假设P静止，则气体做等容变化，根据查理定律可得，，即，初始时刻压强相等，温度越高，缓慢升高相同温度，越小，故左边增加压强较多，P向右移，故A正确，B错误；
CD. 保持不变， 假设P静止，发生等温变化，
根据玻意耳定律可得p1V1=p1'V1'=p1'（V1-）
p1'==，p1和相同，V1V2，故两边末状态压强p1'p2'，P向右移，故C正确，D错误。
故答案为：AC。【分析】 假设P静止，则气体做等容变化，根据查理定律分析AB选项；保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，假设P静止，根据玻意耳定律分析末状态压强大小进行分析。
23．（2023·浙江）下列说法正确的是（　　）
A．热量能自发地从低温物体传到高温物体
B．液体的表面张力方向总是跟液面相切
C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
【答案】B,D
【知识点】多普勒效应；热力学第二定律；液体的表面张力
【解析】【解答】A.根据热力学第二定律知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A不符合题意；
B.液体的表面张力方向总是跟液面相切 ，故B符合题意；
C.由狭义相对论的两个基本假设知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C不符合题意；
D.根据多普勒效应的原理知，当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；反之，观察者接收到的频率减小，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】根据热力学第二定律分析即可；根据液体表面张力的特点分析即可；根据狭义相对论分析即可；根据多普勒效应分析即可。
三、非选择题
24．（2025·湖南）用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。
（1）若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；
（2）考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。
【答案】（1）直放置时里面气体的压强为
水平放置时里面气体的压强
由等温过程可得
解得
（2）定容过程
代入数据可得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】 （1）根据压强的计算，结合等温变化与玻意耳定律求解即可；
（2）根据等容变化与查理定律求解即可。
25．（2024高三下·济南月考） 气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，气缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，气缸有效容积，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为，为大气压强，当气罐内气体压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为，。
（1）使用过程中，当气罐内气体压强降为时气泵启动，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，求气泵共向气罐内泵入压强为的空气体积；
（2）充气结束后用气钉枪射出100颗钉子后，求此时气罐中气体压强p。
【答案】（1）解：充气之前，气罐内气体的压强为，充气后气罐内气体的压强为，充气过程为等温变化，所以有
解得
（2）解：设发射第一个钉子有
解得
发射第二个钉子有
解得
发射第三个钉子有
解得
由此类推，则发第100个钉子后，有
将题中数据带入，解得
【知识点】热平衡与热平衡定律；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据等温变化求出泵入压强为的空气体积；
（2）根据等温变化求出发射第一个钉子与第二个钉子等的压强，推理出压强通式，求出答案。
26．（2025·海南）竖直放置的气缸内，活塞横截面积，活塞质量不计，活塞与气缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体，，大气压强，
（1）若加热活塞缓慢上升，体积变为，求此时的温度；
（2）若往活塞上放的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积。
【答案】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律
代入数值解得
（2）设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有
分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律
联立解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律进行解答；
（2）根据平衡条件求解稳定后气体的压强，根据玻意耳定律求解气体的体积。
27．（2025·重庆市）如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体（视为理想气体）压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时
（1）腔内气体的压强；
（2）外界气体的压强；
（3）电容器的电容变为初始时的多少倍。
【答案】（1）解：根据题意可知腔内气体温度不变，发生等温变化，根据玻意耳定律有
其中
，，
可得
；
（2）解：对下极板受力分析有
可得

（3）解：根据平行板电容器的决定式，变化后间距为2d，其他条件均不变，可知电容器的电容变为初始时的。
【知识点】电容器及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】本题主要考查理想气体状态方程的应用和电容器的动态分析问题。
（1）腔内气体发生等温变化，根据玻意耳定律列式求解 腔内气体的压强；
（2）以下极板为研究对象，根据受力平衡条件列式求解 外界气体的压强；
（3）极板间距离变化，根据判断电容的变化。
28．（2025·浙江）如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 = 300 K，体积V1 = 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h = 10 cm。将瓶子放进T2 = 303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。
（1）从状态2到状态3，气体分子平均速率　 　（“增大”、“不变”、“减小”），单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数　 　（“增大”、“不变”、“减小”）；
（2）求气体在状态3的体积V3；
（3）求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。
【答案】（1）不变；减小
（2）V3 = 1.0201 × 103 cm3
（3）ΔU = 2.53 J
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】 本题考查水银柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。分析气体内能变化时，要使用热力学第一定律。其中气体做功通过W=pΔV求解。
（1）从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
【分析】（1）由温度分析气体分子平均速率的变化；根据气体压强的变化分析单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数的变化；
（2）由盖—吕萨克定律和玻意耳定律列式求解；
（3）由W=pΔV求出气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做的功，再由热力学第一定律计算从状态1到状态3气体内能的改变量。
（1）[1][2]从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。
（2）气体从状态1到状态2的过程，由盖—吕萨克定律
其中
，，
解得
此时气体压强为
气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律
其中
代入数据解得，气体在状态3的体积为
（3）气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律
其中
，
代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为
29．（2025·宜宾模拟）某探究小组设计了一个气缸如图甲，开口向上并竖直放置，其上端装有固定卡环，气缸导热性能良好且内壁光滑。质量kg，横截面积的活塞将一定质量气体（可视为理想气体）封闭在气缸内。现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的图像如图乙所示，已知大气压强Pa，重力加速度m/s2。求：
（1）状态C时气体的压强；
（2）气体从A到C的过程中气体内能增加了72J，则这一过程中气体吸收的热量是多少？
【答案】（1）解：在A状态气体压强为
气体由B状态变化到C状态，气体发生等容变化，则有
又
联立解得
（2）解：气体从A状态到B状态为等压过程，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立解得
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）先根据求出气体在状态A时的压强，气体从A变化到B发生的是等压变化，气体从状态B变化到状态C，发生等容变化，根据查理定律求状态C时气体的压强；
（2）根据公式W=pΔV计算出气体从A到B过程中对外做功。气体从B到C过程中不做功，再根据热力学第一定律计算此过程气体吸收的热量。
（1）在A状态气体压强为
气体由B状态变化到C状态，气体发生等容变化，则有
又
联立解得
（2）气体从A状态到B状态为等压过程，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立解得
30．（2024·广西） 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。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，膨胀过程曲线如图乙。大气压强。
（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图像，并通过计算标出a、b处坐标值。
【答案】（1）解：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，故此时封闭气体对活塞的压力大小为
（2）解：根据题意可知图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得
根据可得气体压强为
故可知活塞从a处到b处对封闭气体得
故可知该过程中对封闭气体的值恒定不变，故可知做等温变化。
（3）解：分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时
在b处时气体体积为
在a处时气体体积为
根据玻意耳定律
解得
故封闭气体等温变化的图像如下
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）根据压力与压强、受力面积的关系分析求解；
（2）根据图像，结合F=pS以及pV的值分析求解；
（3）根据玻意耳定律结合不同状态下气体的体积变化分析求解。
31．（2025·广东）如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸 型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0=1.0×105Pa，铸型室底面积S1=0.2m2，高度h1=0.2m，底面与注气前气室内金属液面高度差H=0.15m，柱状气室底面积S2=0.8m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ=5.0×103kg/m3，重力加速度取g=10m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
（1）求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。
（2）若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度为h=0.04m时，气室内气体压强p2。
【答案】（1）进入铸型室的金属液体积不变，可得
可得下方液面下降高度
此时下方气体的压强
代入数据可得
（2）初始时，上方铸型室气体的压强为，体积
当上方铸型室液面高为时体积为
根据玻意耳定律
可得此时上方铸型室液面高为时气体的压强为
同理根据体积关系
可得
此时下方气室内气体压强
代入数据可得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】本题主要考查理想气体状态方程的应用，确定各状态的压强、体积、温度，根据理想气体状态方程求解。
（1）根据金属液体积关系求得方液面下降高度，由液体压强公式和气室内外压强关系求得 气室内气体压强。
（2）以上方铸型室气体为研究对象，确定初末状态压强、体积，根据玻意耳定律列式求得上方铸型室内气体的压强，再根据下方气室内气体压强上下方气室压强关系求得下方气室压强。
32．（2025·陕西）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。
（1）求此时胎内气体的压强；
（2）若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。
【答案】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程
整理代入数据得
（2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为
由热力学第一定律
代入数据可得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【分析】（1）根据理想气体状态方程求解作答；
（2）p-V图像的面积表示气体对外做功，根据热力学第一定律求解作答。
33．（2024高三下·杨浦模拟）一、组成物质的分子
物质是由分子组成的，人类无法直接观察分子的运动，通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息。分子的运动也对应着能量的转化和守恒。
（1）（多选）下列关于各种材料的说法正确的是（　　）
A．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
B．半导体材料的导电性能通常介于金属导体和绝缘体之间
C．物质的微粒小到纳米数量级，其性质会发生很多变化
D．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
（2）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁；此过程中（　　）
A．瓶内空气分子的平均速率增大，气体对外界做正功
B．瓶内空气分子的平均速率减小，外界对气体做正功
C．瓶内空气分子的平均速率不变，外界对气体不做功
D．瓶内空气分子的平均速率减小，外界对气体做负功
（3）利用海浪制作的发电机工作时气室内的活塞随海浪上升或下降，通过改变气室中空气的压强驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭来推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体，理想气体的定义是　 　。压缩过程中，两个阀门均关闭，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为，压强为1个标准大气压。已知阿伏加德罗常数，估算此时气室中气体的分子数为　 　（计算结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）B；C
（2）B
（3）在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体；
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；晶体和非晶体
【解析】【解答】（1）A．液晶既有液体的流动性，分子取向排列的液晶具有各向异性，A错误；
B．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间。它们的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多，B正确；
C．当构成物质的微粒某个维度达到纳米尺度时，其性质会发生很多变化，例如石墨烯，C正确；
D．单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体（单晶体）集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性。单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D错误；
故选BC。
（2）如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加△U。温度降低分子的平均动能减小，由于密闭薄塑料瓶，物质相同，质量相同，所以瓶内空气分子的平均速率减小，薄塑料瓶因降温而变扁、空气体内积减小，外界压缩空气做功，故外界对气体做正功；
故选B。
（3）本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合等压变化的特点完成分析。在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
设气体在标准状况下的体积为，上述过程为等压过程，有
气体物质的量为
分子数为
联立以上各式，代入得
【分析】（1）理解液晶和半导体的特点，根据其物理性质和导电性质完成分析；
（2）根据气体的体积变化分析出气体对外界的做功类型，结合热力学第一定律分析出气体的温度变化趋势，从而得出气体分子的平均速率变化趋势；
（3）理解理想气体的定义，结合等压变化的特点得出对应的分子数量。
（1）A．液晶既有液体的流动性，分子取向排列的液晶具有各向异性，A错误；
B．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间。它们的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多，B正确；
C．当构成物质的微粒某个维度达到纳米尺度时，其性质会发生很多变化，例如石墨烯，C正确；
D．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D错误；
故选BC。
（2）温度降低分子的平均动能减小，由于密闭薄塑料瓶，物质相同，质量相同，所以瓶内空气分子的平均速率减小，薄塑料瓶因降温而变扁、空气体内积减小，外界压缩空气做功，故外界对气体做正功；
故选B。
（3）[1]在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
[2]设气体在标准状况下的体积为，上述过程为等压过程，有
气体物质的量为
分子数为
联立以上各式，代入得
34．（2024·浙江）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=4.0×10-4m2，m=0.1 kg，L1=0.2 m，L2=0.3 m，T2=350 K，V0=2.0×10-4m3，大气压强p0=1.0×105Pa，环境温度T1=300 K。
（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”)，气体分子数的密度　 　(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10.3J，求吸收热量Q。
【答案】（1）不变；变小
（2）解：由盖吕萨克定律得
（3）对活塞
气体对外做功
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】（1）在此过程中气体的压强不变，则器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变；气体的体积增大，故气体分子数密度减小。
【分析】（1）根据气体压强的微观意义可得出结论；通过气体体积的变化可得出气体分子数密度的变化；
（2）利用气体做等压变化的规律，结合盖吕萨克定律可得出气体体积的大小；
（3）根据受力分析可得出气体压强的大小，进而可得出气体做的功，利用热力学第一定律可得出吸收的热量大小。
35．（2025·上海）自MCB系统是由若干控制器和传感器组成，评估汽车当前速度和移动情况，并检查踏板上是否有驾驶者介入，若是MCB判断安全气囊弹出后驾驶者没有踩踏板或是踩踏力度不够，则启动电子稳定控制机制，向车轮施加与车辆速度和移动幅度匹配的制动力，以防止二次事故发生。
（1）如图，下列元件在匀强磁场中绕中心轴转动，下列电动势最大的是（　　）
A．和 B．和 C．和 D．和
（2）在倾斜角为4.8°的斜坡上，有一辆向下滑动的小车在做匀速直线运动，存在动能回收系统；小车的质量。在时间内，速度从减速到，运动过程中所有其他阻力的合力。求这一过程中：
①小车的位移大小x？
②回收作用力大小F？
（3）如图，大气压强为，一个气缸内部体积为，初始压强为，内有一活塞横截面积为S，质量为M。
①等温情况下，向右拉开活塞移动距离X，求活塞受拉力F？
②在水平弹簧振子中，弹簧劲度系数为k，小球质量为m，则弹簧振子做简谐运动振动频率为，论证拉开微小位移X时，活塞做简谐振动，并求出振动频率f。
③若气缸绝热，活塞在该情况下振动频率为，上题中等温情况下，活塞在气缸中的振动频率为，则两则的大小关系为　 　。
A． B． C．
【答案】（1）A
（2）小车的位移
小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律
解得
（3）根据玻意耳定律对活塞分析可知解得
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿运动定律的综合应用；简谐运动；导体切割磁感线时的感应电动势；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】（1）图中各点的线速度都沿切线方向，由图可知，磁场方向竖直向下，此时A1和A2点速度方向与磁场方向垂直，根据E=BLv可知，产生的感应电动势最大。故BCD错误，A正确；
故选：A。
（2）①小车的位移
②小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律F+f﹣mgsin4.8°＝ma
解得F＝5230N
（3）①根据玻意耳定律p0V0＝p（V0+XS）
对活塞分析可知F＝（p0﹣p）S
解得
②设X方向为正方向，则此时活塞所受合力
当X很微小时，则
即活塞的振动可视为简谐振动。其中
振动频率为
③若气缸绝热，则当气体体积增大时，气体对外做功，内能减小，温度降低，则压强减小，即p'＜p，根据
则k值偏大，则f1＜f2
故AB错误，C正确。
故选：C。
【分析】（1）根据速度方向与磁场方向垂直，产生的感应电动势最大分析求解；
（2）根据牛顿第二定律，结合匀变速直线运动公式分析求解；
（3）根据玻意耳定律，结合对活塞的受力分析，综合热力学第一定律分析求解。
（1）（1）图中各点的线速度都沿切线方向，由图可知，磁场方向竖直向下，此时A1和A2点速度方向与磁场方向垂直，根据E=BLv可知，产生的感应电动势最大。故BCD错误，A正确；
故选：A。
（2）（2）①小车的位移
②小车的加速度
方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律F+f﹣mgsin4.8°＝ma
解得F＝5230N
（3）（3）①根据玻意耳定律p0V0＝p（V0+XS）
对活塞分析可知F＝（p0﹣p）S
解得
②设X方向为正方向，则此时活塞所受合力
当X很微小时，则
即活塞的振动可视为简谐振动。其中
振动频率为
③若气缸绝热，则当气体体积增大时，气体对外做功，内能减小，温度降低，则压强减小，即p'＜p，根据
则k值偏大，则f1＜f2
故AB错误，C正确。
故选：C。
36．（2025·山东）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内，玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为P0，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为：，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1=330K时，气柱高度为h1，活塞开始缓慢上升：继续缓慢加热至T2=440K时停止加热，活塞不再上升：再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至T3=400K时，活塞才开始缓慢下降：温度缓慢降至T4=330K时，保持温度不变，活塞不再下降，求：
（1）T2=440K时，气柱高度h2：
（2）从T1状态到T4状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
【答案】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡p0S+f0=p1S
可得封闭的理想气体压强
T1→T2升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律
解得
（2）解
升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功
降温过程中，等容变化，外界对气体做功
活塞受力平衡有
解得封闭的理想气体压强
降温过程中，等压压缩，由盖-昌萨克定律
解得
外界对气体做功
全程中外界对气体做功
因为，故封闭的理想气体总内能变化
利用热力学第一定律
解得
故封闭气体吸收的净热量。
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】 （1）根据平衡条件和盖-吕萨克定律列式解答；
（2）根据盖-吕萨克定律求解各个过程中气体对外做功、结合热力学第一定律列式解答。
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