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专题十五 热学
考向三 气体实验定律及其综合应用
2025年高考物理专题复习资料
考点切片
考点1 气体实验定律 理想气体状态方程
1.如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管和 ，竖直插入同
一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气
柱长度，水银柱长度 。今使封闭气柱降低相同的温度
（大气压保持不变），则两管中气柱上方水银柱的运动情况是( )
A
A.均向下移动，管移动较多 B.均向上移动， 管移动较多
C.管向上移动，管向下移动 D.均向下移动， 管移动较多
【解析】 根据力的平衡可得管内封闭气体的压强为,同理 管内封闭气体
的压强为,因为,故 。封闭气柱降低相同的温度,两部分气体
发生等压变化,管中气体根据盖-吕萨克定律得,解得 ,温度降低,
则,管气柱上方水银柱向下移动。同理,管中气体有, 管气柱上方
水银柱也向下移动,又因为,即,且,所以 ,故两管中气柱上
方水银柱均向下移动, 管移动较多,A正确。
【快解】温度降低,取其极限,降低到绝对零度,两管中气体皆为固体,水银在重力的作用下
向下移动,又,则 管移动较多,故A正确。
跳跳学长有话说
在高中物理中灵活运用极限法可以化繁为简,将隐含条件或临界状态暴露出来,从而快
速解决问题。例如,如图所示,两端封闭的试管中的液柱将管内气体分为两部分,当外部
环境发生变化时,判断气柱的移动方向。这类定性判断试题,若温度降低,我们可以将温
度降低到绝对零度,气体变为固体,可判断出液柱向下移动。若存在温度不同的两部分
气体,我们也可以假设降低到某一温度时一种气体变为液体,另一种气体仍为气体,再进行
判断。若题目给出的是温度升高,我们还可取反向极限,仍假设温度降低到绝对零度, 判断
液柱移动方向,进而推出温度升高时液柱移动方向。
2.（2024山东卷）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制
作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。
长柄顶部封闭，横截面积，长度 ，
侧壁有一小孔。储液罐的横截面积 ，高度
，罐底有一小孔 。汲液时，将汲液器竖直浸入液
体，液体从孔进入，空气由孔 排出；当内外液面相平时，
长柄浸入液面部分的长度为；堵住孔 ，缓慢地将汲液器竖直
提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度 ，重力加速度大
小取，大气压强 。整个过程温度保持不变，空气可视为理想
气体，忽略器壁厚度。
（1） 求 ；
【答案】 2
【解析】 由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程,气体发生等温变化,所以根据玻
意耳定律有
,
又因为 ,
,
代入数据联立解得 。
（2） 松开孔，从外界进入压强为、体积为 的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，
堵住孔，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求 。
【答案】
【解析】 当外界气体进入后,以所有气体为研究对象,根据玻意耳定律有
,
又因为 ,
代入数据联立解得 。
跳跳学长有话说
情境化命题一直是高考命题的重要趋势,情境取材于生产生活、科技场景、传统文化等,
往往与实际生活联系紧密,有利于考生从解题到解决问题的能力转变。本题以战国时期
青铜汲酒器为素材考查气体实验定律、气体压强的计算和变质量气体问题,要求考生从
情境中提取关键模型并解决实际问题。
3.（2023全国甲卷）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压,温度为 ,密度为
， 。
（1） 升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至 时
舱内气体的密度;
【答案】
（2） 保持温度 不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求此
时舱内气体的密度。
【答案】
解法一 假设被释放的气体始终保持与舱内气体同温同压,对升温前舱内气体,由理想气体
状态方程有 ,
气体的体积, ,
解得 。
（1）气体压强不变,已知, ,
,
则有 ,
将已知数据代入解得 。
（2）气体温度,,压强, ,密度
,
则有 ,
解得 。
解法二（1）已知初态气体压强,温度 ,
。初始时高压舱内气体体积为 ,保持气体压强不变,假设升温后气体体
积增大为,由盖-吕萨克定律可知 ,
又因气体质量保持不变,即 ,
解得 。
（2）保持气体温度不变,降压前气体体积为,压强为 ,降压后气体压强
减小为,气体体积增大为,由玻意耳定律有 ,
同时 ,
联立解得 。
解法三（1）设升温并释放部分气体之前,舱内气体的压强为,温度为,质量为 ,体积
为;升温并释放部分气体之后,舱内剩余气体的压强为,温度为,质量为,体积为 ,
则由题意可知, 。
由理想气体状态方程有 ,
,
又因, ,
则 ,
代入数据解得 。
（2）设压强降至1.0个大气压时,舱内气体的压强为,温度为,质量为,体积为 。
由理想气体状态方程有 ,
,
又, ,
则 ,
又由（1）得 ,
联立可得 ,
代入数据解得 。
考点2 理想气体中的图像问题
解题觉醒
1.题型特征：根据、、图像分析、、。
2.三图通用解题技巧
（1）一个箭头表示气体的一次变化。
（2）要顺着箭头方向看，箭头尾部表示变化前的状态，箭头尖部表示变化后的状态。
（3）箭头垂直某坐标轴，表示该变化中该物理量不变。
图甲
3. 图看体积：看割线（图线）斜率倒数，过原点直线表示等容变
化。如图甲所示，到 为等容变化。
图乙
4. 图看压强：看割线（图线）斜率倒数，过原点直线表示等压变
化。如图乙所示，到 为等压变化。
图丙
5.图看温度：看面积。如图丙所示，、、 三点对应的温度
之比等于矩形、矩形、矩形 面积之比。
6.分析外界对气体做的功气体体积增大，气体对外做功， ；
气体体积减小，外界对气体做功， 。
7.分析内能的变化量气体的温度升高， 为正值;气体的温度降
低， 为负值。
8.分析气体吸热还是放热：先分析和，再用判断
的正负。
4.［多选］（2024河南名校联考） 软件利用手机传感器，即时显示有关物理数
据，同时建立坐标系，能够直观对比实验数据，操作简单，可测物理量全面。某同学准
备用 软件测量导热良好的透明玻璃杯内气体的压强与温度的关系。该同学将手
机放入玻璃杯内，拧好杯盖，然后将玻璃杯放入热水中，测出气体的压强随温度变化的
规律如图所示，玻璃杯内气体视为理想气体，环境压强不变。下列说法正确的是
( )
BC
A.状态玻璃杯内气体分子平均距离比状态 玻璃杯内气体分子平
均距离大
B.从状态到状态 ，玻璃杯内气体分子平均动能变大，但有的气
体分子动能可能减小
C.从状态到状态 ，该同学没有完全把杯盖拧紧，玻璃杯内气体
有漏气现象
D.从状态到状态 ，玻璃杯中气体质量不变
【解析】 根据理想气体状态方程,可得,从状态到状态
的过程中,图线上的点与原点连线的斜率在逐渐减小,玻璃杯中气体体积逐渐增大,
（【大招运用】体积变化看图线割线斜率的倒数,气体从状态到状态 ,割线斜率
的倒数逐渐增大,则气体体积逐渐增大。）由玻璃杯的容积不变可知从状态到状态 的
过程中,玻璃杯内气体有漏气现象,即玻璃杯中气体的质量在减小。由于玻璃杯中气体的
分子数减少,所以玻璃杯内气体分子平均距离变大,即状态 玻璃杯内气体分子平均距离
比状态 玻璃杯内气体分子平均距离小。
从状态到状态 ,温度升高,玻璃杯内气体分子平均动能变大,但有的气体分子动能
可能减小。
. .
. .
5.［多选］（2024海南卷）一定质量的理想气体从状态开始经、、 三个过程回
到原状态，已知垂直于轴，延长线过 点，下列说法正确的是( )
AC
A.过程外界对气体做功 B. 过程气体压强不变
C.过程气体放出热量 D. 过程气体内能减小
【解析】 由题意可知 过程气体体积减小,则外界对气体做功。
由理想气体状态方程,化简可得,由题图可知, 过程图像上的点与原
点连线的斜率逐渐增大,则 过程气体压强逐渐减小。（【大招运用】由大招可知,压强
变化看图线割线斜率的倒数, 过程割线斜率的倒数逐渐减小,则气体压强逐渐减
小。）
过程为等温变化过程,内能不变,故 ,气体体积减小,外界对气体做功,故
,根据热力学第一定律,解得,即 过程气体放出热量。
过程,温度升高,气体内能增大。
. .
. .
6.（2023广东卷）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的
压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内
气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为
如图所示的图像。气泡内气体先从压强为、体积为 、
温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态 ，
然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为 的
状态,到过程中外界对气体做功为。已知、、和 。求：
（1） 的表达式；
【答案】
【解析】 由题可知,根据玻意耳定律可得 ,
解得 。
（2） 的表达式；
【答案】
【解析】 根据理想气体状态方程可知 ,
解得 。
（3） 到 过程，气泡内气体的内能变化量。
【答案】
【解析】 根据热力学第一定律可知 ,
其中,故气体内能变化量为 。
考点3 汽缸模型
解题觉醒
1.题型特征：汽缸内气体状态发生变化，求变化后的、、。
2.解题技巧
（1）看不变：明确气体变化过程中、、哪个不变。
（2）分析气体：列，约掉不变量。
（3）分析活塞：列变化前、后活塞所受合力为0的方程。
①分析汽缸两边气体对活塞的力。
②分析其他对活塞的力（只分析与气体压力在一条直线上的力）。
③列合力为0的方程。
7.（2025河南安阳一模）四冲程柴油机的工作原理包含进气、压缩、燃烧膨胀和排气这
四个过程，这四个过程构成了一个工作循环。为研究压缩冲程原理，将这一过程用如图
所示装置模拟。初始时刻用不计厚度和重力的活塞在 位置（汽缸顶端）封住一部分气
体，此时绝热汽缸内气体的压强刚好为，温度为。在活塞上放置质量为 的重物，
重物将活塞缓慢压到位置（汽缸高度一半处）时静止，此时汽缸内气体压强达到 ，
在此位置混合气体瞬间压燃，温度升高，压强变为。已知汽缸的横截面积为 ，外界
大气压强始终为，重力加速度为 ，下列说法正确的是( )
A.活塞从到 过程，缸内气体内能可能不变
B.活塞到位置气体压燃前缸内气体温度为
C.重物质量
D.气体压燃后瞬间，重物的加速度大小为
【解析】 因汽缸绝热,活塞从到 过程,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高。
由理想气体状态方程,活塞从到过程有,解得 。
活塞在位置静止时,对重物及活塞受力分析有,解得 。
气体压燃后瞬间,对重物及活塞由牛顿第二定律有 ,解得
。
√
8.（2023甘肃张掖模拟）如图甲所示，水平放置的导
热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ的横截面积 相同，长度均为
，内部分别有质量均为 、厚度不计的活塞
、 ，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动。汽缸Ⅰ
左端开口，外界大气压强为，汽缸Ⅱ内通过 封有
压强为 的气体，汽缸Ⅰ内通过一细管与汽缸Ⅱ连通
（细管容积可忽略不计），初始时、 均位于汽缸
最左端，缸内气体温度为 。将汽缸缓慢转到竖直位置，如图乙所示。求：
（1） 活塞、分别下移的距离、 ；
【答案】 ;
【解析】 第一步：找出前后稳定状态的不变量。
汽缸转动前、后,汽缸Ⅰ、Ⅱ中气体温度不变,气体体积和压强发生变化。先对汽缸Ⅱ内气
体进行分析。设汽缸缓慢转到竖直位置时,汽缸Ⅱ内气体压强为,体积为 ,则
,
。
第二步：列 ,约掉不变量。（【点拨】正式考试时这句话不要写出,可直接
列 。此处是为了让大家尽快掌握解题方法。）
,
解得 ,
同理,汽缸Ⅰ内气体压强 ,
体积 ,
列 ,约掉不变量。
得 ,
解得 。
. .
（2） 对汽缸Ⅱ气体加热，使活塞恰好回到初始位置，此时汽缸Ⅱ内气体温度 。
【答案】
【解析】 对汽缸Ⅱ内气体加热,使活塞 恰好回到初始位置的过程,气体做等压变化,列
,约掉不变量。
得 ,
解得 。
9.（2025江西模拟）低压气体单向阀是一种常见的气动元
件，主要用于控制气体的单向流动。在气动系统中，当气
体压力达到一定值时，单向阀将开启并允许气体在一个方
向上流动，而不能反向流动。如图所示，汽缸、 通过单
向阀连接，当汽缸内气体压强减去汽缸内气体压强大于（ 为大气压强）时单
向阀打开，内气体缓慢进入中；当该差值小于或等于 时单向阀关闭。初始时，
环境温度、汽缸和中气体温度均为，汽缸 上面的活塞用销钉固定且缸内
气体体积、压强，汽缸 导热性能良好且缸内气体体积
，压强。汽缸、 内的气体可视为理想气体，忽略活塞的
质量和活塞与汽缸间的摩擦，单向阀与连接管内的气体体积不计。
（1） 若汽缸绝热，加热汽缸中气体，求汽缸 中气体温度为多少时，单向阀开始打开？
【答案】 450
【解析】 对中的气体分析,加热汽缸中气体,设其温度为 时,单向阀开始打开；单向
阀开始打开前, 内气体做等容变化,不变量为气体体积。
列 。
初状态:, ,
末状态:单向阀即将打开时压强 ,
则 ,
解得 。
（2） 若汽缸导热性能良好，拔去汽缸 上活塞的销钉，并在活塞上面施加竖直向下
的压力，缓慢压缩汽缸中气体，求汽缸 中气体体积为多少时，单向阀开始打开？
【答案】
【解析】 对中的气体分析,由题知气体发生的是等温变化,设汽缸中气体体积为 时,
单向阀开始打开,单向阀即将打开时压强
,
初状态有 ,
列 ,约去不变量。
则 ,
解得 。
（3） 接（2）问，将汽缸中气体全部压入汽缸中，则汽缸 的气体体积变为多少？
【答案】
【解析】 本题属于充气问题,对汽缸、 中的气体整体进行分析,列充气方程
,气体发生的是等温变化,则 。
将汽缸中气体全部压入汽缸中,设汽缸的气体体积变为 ,则
,
解得 。
考点4 液柱模型
解题觉醒
1.题型特征：由液柱和被液柱封闭的气体组成的模型。
2.解题技巧
（1）液体产生的压强，是待求点到液体上表面的竖直高度，而不是液柱长度。
（2）液柱模型核心公式
①同一液柱上、下液面关系：。
②封闭气体压强气、液接触面液体压强。
（3）连通液体的性质：连通液体同一水平面液体压强相同，无论上方是开放还是密封。
（4）两线法分析封闭气体压强，使用条件：液体连通。
①找到外部大气与液面的接触面，过接触面画水平线。
②找到封闭气体与液面的接触面，过接触面画水平线。
③对两线间夹的液柱列 。
10.（2024安徽合肥巢湖一中月考）如图所示，一端封闭的玻璃管用 的水银柱封闭
一定质量的理想气体，玻璃管水平放置时，气柱长为。设大气压强为 ，环境
温度保持不变，当玻璃管置于倾角为 的斜面上且开口端沿斜面向上静止不动时，空
气柱的长度是( )
A
A. B. C. D.
【解析】 被封闭气体初始压强,初始体积 。计算玻璃管倾斜放在
斜面上的压强：运用大招75分析思路。如图所示,①找到外部大气与液面的接触面,过接
触面画水平线；②找到封闭气体与液面的接触面,过接触面画水平线；③对两线间夹的
液柱列 。被封闭气体末状态压强
,末状态体积 ,根据玻意耳定律
,解得 ,故选A。
11.（2024福建福州检测）如图所示，一粗细均匀的 形玻璃管开口向上竖
直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体、，水银面、 间的高
度差为，水银柱的长度为，且，面与 面恰处于同一高度，
则气体的压强是__________；气体的压强是___（已知大气压强为 ，
水银的密度为，重力加速度为 ）。
【解析】 根据分析气体的压强。分析水银柱,可得 ,连
通液体同一水平面液体压强相同,玻璃管左侧与液面等高液面处的压强也为 ,分析水
银柱,有,又,解得 。
跳跳学长传妙招
在判断连通液面哪边压强大时,很多同学都搞不清。教大
家一个巧记忆方法：就是无论给你哪种情况,只看哪边的
液面低,低的液面这边压强就大,如下面四个图。
12.（2023全国乙卷）如图所示，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度
均为的、两段细管组成，管的内径是管的2倍， 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
璃管倒置使管在上方，平衡后，管内的空气柱长度改变。求 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】 ;
【解析】 管在上方时,设管中气体的压强为,长度 ,
则管中气体的压强为,长度 。
倒置后,管在上方,设管中气体的压强为,管内空气柱长度 ,
已知管的内径是 管的2倍,则水银柱长度为
,
则管中气体压强为 ,
B管内空气柱长度 。
对 管中气体,由玻意耳定律有
,
对 管中气体,由玻意耳定律有
,
联立解得 。
13.（2024浙江四校联考）如图所示，内径相同，导热
良好的“ ”形细玻璃管上端开口，下端封闭，管中用水
银封闭着、两部分理想气体， 为轻质密闭活塞，
各部分长度如图所示。现缓慢推动活塞，将水平管中
水银恰好全部推进竖直管中，已知大气压强
，假设外界温度不变。求：
（1） 水平管中水银恰好全部推进竖直管中时，气体 的压强；
【答案】 100
【解析】 水平管中水银恰好全部被推进竖直管中时,根据 分析气体的压
强,可知气体 的压强
。
（2） 活塞移动的距离。
【答案】
【解析】 初状态,气体 的压强
。
设玻璃管横截面积为,初状态气体的体积 ,
设末状态气体的体积为,对气体由玻意耳定律得,解得 。
末状态部分气柱的长度 ,
A部分气柱的长度减少量 。
初状态气体的压强 ,
末状态气体的压强 。
（【点拨】假设水平管中水银全部被推进竖直管后,部分气体体积不变,则气体 的压强
为,而部分气柱长度减少了,则水银柱下降,则气体 的压强
为 。）
初状态气体的体积 ,
设活塞移动的距离为,末状态气体 的体积
,
对气体由玻意耳定律得 ,
代入数据解得 。
. .
考点5 充放气问题
解题觉醒
1.题型特征：往容器里充气或给容器放气。
2.解题技巧
若充气或放气前后温度不变，则
（1）充气方程：。
（2）放气方程：。
温度变化，应用（为气体的物质的量，为一个常量）。若份同种气体混
合，混合前后气体物质的量不变，定值，则+…=。
14.（2023湖南卷）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹
车省力。如图所示，刹车助力装置可简化为助力气室和抽
气气室等部分构成，连杆 与助力活塞固定为一体，驾驶
员踩刹车时，在连杆 上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细
管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。
每次抽气时，打开， 闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，
助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等;然后，闭合， 打开，抽气
活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从 排出，完成一次抽气过程。已知助力气室
容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为,抽气气室的容积为 。
假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
（1） 求第1次抽气之后助力气室内的压强 ;
【答案】
【解析】 第1次抽气过程,助力气室内气体发生等温变化,由玻意耳定律有
,
解得 。
. .
（2） 第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 。
【答案】
【解析】 同理第2次抽气过程,有,（列 ）
解得 。
故第次抽气后,助力气室内的压强为,（【点拨】当求解 次后的问题时
往往会采用数学归纳法,如本题推出前几次的气体压强的结果后,寻找规律并归纳成通
式。）
故第次抽气后,驾驶员省力的大小 ,（【点拨】驾驶员省力的大小等于
抽气前后助力气室内的压强差乘以助力活塞的面积。）
解得 。
. .
. .
. .
15.生活实践（2024广东深圳中学三模）汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压，是衡量汽
车行车安全及动力性能的一个重要指标。如图所示，是一辆家用轿车在一次出行过程中
仪表盘上显示的两次胎压值，其中图甲表示刚出发时的显示值，图乙表示到达目的地时
的显示值，出发前胎内温度与环境温度相同。（ 可近似等于1个标准
大气压，车胎内气体可视为理想气体且忽略体积变化）轿车仪表盘胎压实时监测。
（1） 此次出行过程中轿车的左前轮胎内气体温度升高了多少摄氏度？
【答案】
【解析】 第一步：求出初、末态胎内气体压强和初态胎内气体的温度
设标准大气压为 ,依题意,刚出发时,左前胎内气体的温度
,
压强 ,
到达目的地时,左前胎内气体的温度设为,压强 。
第二步：对两状态下的气体列等式
由得 ,
解得 ,
左前轮胎内气体温度升高 。
（2） 如果出发时就使轮胎气压恢复到正常胎压 ，需要充入一定量的同种气体，
求左前轮胎内充入气体质量和该车胎内原有气体质量的比值（忽略充气过程中轮胎体积
和温度的变化）。
【答案】
【解析】 设左前轮胎内气体体积为,依题意,正常胎压 ,
设打气后恢复到正常胎压时左前车胎内气体在压强为时的总体积为,由 得
,
则 ,
所以 。
16.（2024河南郑州七中模拟）如图所示，一竖直放置的绝热汽缸
被质量为（ 为汽缸横截面积）的活塞和固定的绝热隔板
分成上、下两个气室，下方气室内有加热装置（图中未画出），
固定隔板上装有单向阀门（质量不计），单向阀门只能向上开启
（下方气压大于上方气压时开启）。状态稳定时，下方气室内气
体压强为，上、下两气室内气体温度均为 。汽缸上部有固定卡
塞，卡塞到活塞的距离、活塞到隔板的距离以及隔板到汽缸底部的距离均相同，重力加
速度为，大气压强为 ，不计活塞与汽缸、单向阀门与转轴之间的摩擦，求：
（1） 加热下方气体，使温度缓慢升高到 ，稳定后下方气室内气体的压强；
【答案】
【解析】 上方气室内气体压强为 ,
加热下方气体,使温度缓慢升高到,下方气体做等容变化有 ,
解得 ,
可知单向阀门未被打开,故下方气室内气体的压强为 。
（2） 加热下方气体，使其温度缓慢升高到 ，稳定后下方气室内气体的压强。
【答案】 3
【解析】 加热下方气体,使其温度缓慢升高到,假设下方气体做等容变化,有 ,
解得 ,
可知单向阀门被打开,两气室连通。
当温度为时,假设活塞已经顶住卡塞,设两气室气体初始体积均为 ,则
,
解得 ,
故假设成立,气体的压强为 。
觉醒集训
1.（2025浙江名校联考）关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是( )
A
A.图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮
水，但不违背能量守恒定律
B.图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，
是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量
C.图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散
的快慢与温度无关
D.图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自
发地从冰箱内部传到了外部
【解析】 “饮水小鸭”“喝”完一口水后,直立起来,直立一会儿,又会慢慢俯下身去,再
“喝”一口,如此循环往复,“饮水小鸭”头部饮水后,水不断蒸发,吸收周围空气的热量,才能持
续工作下去,不违背能量守恒定律。
迅速下压活塞,活塞压缩空气做功,机械能转化为内能,使硝化棉被点燃。
分子的热运动与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈,则红墨水扩散的快慢与温度有
关。
冰箱内的热量不可能自发地传到冰箱外高温的空气中,之所以冰箱内部温度降低是
因为压缩机工作,同时消耗了电能。
2.（2025江苏镇江模拟预测）下列四幅图的有关说法不正确的是( )
B
A.分子间距离为 时，分子间引力和斥力恰好
等大，体现为分子力等于0
B.图乙中的布朗运动轨迹图正是液体分子热运
动的直接反映
C.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，
这种规则性分布是单晶体物质在某些性质上
体现出各向异性的微观原因
D.牛角点火器中猛推木质推杆，密闭的气体温
度升高，压强变大，可视为绝热变化
【解析】 当分子间距离为 时,分子间存在的引力和斥力大小相等,所以分子力整体
的效果为0。
题图乙是悬浮微粒每隔一定时间所处位置的连线图,并不是运动轨迹图,由题图乙可
以看出悬浮微粒在做无规则运动,不能直接观察到液体分子的无规则运动。
食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性,这种规则性分布是
单晶体物质在某些性质上体现出各向异性的微观原因。
猛推木质推杆,外界对气体做正功,密闭的气体温度升高,气体内能增大,压强变大,可
视为绝热变化。
本题选说法不正确的,故选B。
3.（2023辽宁卷）“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。在“空气充电宝”某
个工作过程中，一定质量理想气体的 图像如图所示。该过程对
应的 图像可能是( )
B
A. B. C. D.
【解析】
4.（2024福建泉州五中一模）历史上因为阴极射线管真空度不高，高速电子运动时受空
气阻力的影响，没有观察到电子的有效偏转，人们一度认为电子不带电，后来卢瑟福改
进仪器，才发现电子在电场中的偏转，进而说明电子是带负电的另一种新粒子。某同学
为了自制真空管，采用抽气装置对某一体积为 的玻璃管进行抽气，初始时，气体的压
强等于大气压，已知每次能从玻璃管中抽走气体的体积为， ，抽气过程温
度不变，经过次抽气后，玻璃管中气体的压强 和剩余气体的质量与原有气体质量的
比值分别为( )
A
A.、 B.、 C.、 D.、
【解析】 根据大招76对气体的初、末状态列等式,再利用数学归纳总结出规律。
【易错】每次抽出气体后,玻璃管里的体积是保持不变的,只是压强发生了变化,并且抽出
的气体的压强和当次剩余气体的压强是相等的。
5.（2024广东部分学校模拟预测）将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间
后乒乓球便恢复原状，然后将其从热水中拿出，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历
了的变化过程，图像如图所示， 为热力学温度，已知理想气体的
内能与热力学温度成正比，则下列结论正确的是( )
C
A.状态、的压强之比为
B. 过程，球内气体从外界吸收的热量为零
C.在状态、 时气体分子无规则运动的平均速率之比为
D.在状态、 时气体分子无规则运动的平均速率之比为
【解析】 根据理想气体状态方程可知,解得 。
过程,温度不变,故内能不变,气体体积增大,对外做功,根据热力学第一定律可
知,气体从外界吸收热量。
由题意可知,气体分子的平均动能, 为气体分子数，
,可得 。
6.［多选］（2023新课标卷）如图所示，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，
用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为、、 三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初
始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对 中的
气体缓慢加热,停止加热并达到稳定后( )
AD
A.中的气体内能增加 B.与 中的气体温度相等
C.与中的气体温度相等 D.与 中的气体压强相等
【解析】 本题考查的是双活塞模型,根据双活塞的解题技巧,对于相邻的空间针对中间活
塞分别列合力为零的等式,再联立理想气体的状态方程进行求解；将两个活塞和中间弹
簧看成整体进行求解。
对活塞和弹簧整体受力分析 压强 。
中的气体升温,活塞右移,
对 中的气体 。
升温前,弹簧处于原长状态,和 中气体的压强相等,升温后判断弹簧的形变情况如下：
假设升温后,弹簧处于原长,则
相矛盾,假设不成立。
假设升温后,弹簧伸长,则 相矛盾,假设不成立；
因此弹簧只能压缩,则 ,假设成立。
对活塞受力分析可知,则压强关系满足 。由
理想气体状态方程可知,,又,,则 ,
。
7.（2024湖南长沙湖南师大附中一模）如图所示，竖直放置的汽缸质
量，活塞的质量 ，活塞的横截面积
，厚度不计。汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞上方
汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞下表面与劲度系数
的轻弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦。
当汽缸内气体的温度时，缸内气柱长 ，汽缸总
长，汽缸下端距水平地面的高度 。现使汽缸内气体的温度缓慢降低，
已知大气压强，重力加速度大小取 。
（1） 汽缸刚接触地面时，求活塞上方汽缸内气体的热力学温度 。
【答案】
【解析】 汽缸缓慢下降至汽缸下端边缘刚好接触地面的过程,缸内气体压强不变,则弹簧
弹力不变,则有 ,
解得 。
（2） 汽缸接触地面后被固定，把活塞下方的气体与外界隔开且不漏气，地面导热良好。
现改变活塞上方汽缸内气体温度，求当弹簧刚好恢复到原长时，活塞下方的气体压强 。
【答案】
【解析】 设弹簧初状态的压缩量为,由平衡条件有 ,
解得 ,
对活塞下方的气体有 ,（【点拨】由题意可得初始时弹
簧长度为,故弹簧原长为 。）
解得 。
. .
（3） 求（2）问中，弹簧刚好恢复到原长时，活塞上方汽缸内气体的热力学温度 为多少。
【答案】 231
【解析】 设活塞上方气体末状态的压强为 ,由于弹簧恢复到原长,弹力为0,对活塞受力
分析有 ,
解得 ,
活塞上方气体初状态压强 ,
对活塞上方气体,有 ,
解得 。
觉醒原创
1.研究表明，尽管单个气体分子做无规则运动，速率有大有小，但大量分子的速率却按
一定的规律分布。一容积不变的密闭容器内封闭着一定质量的理想气体，如图为该容器
内理想气体分子在和 两种温度下的速率分布情况，下列说法正确的是( )
B
A.图中虚线对应理想气体分子在 时的速率分布情
况
B.和 对应的曲线与横轴围成的面积相等
C.该理想气体分子热运动的平均分子动能和每个分子的
动能在时都比 时大
D.该理想气体在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子
数在时比 时多
【解析】 根据分子动理论可知温度越高,分子的平均动能越大,则对于相同的气体
来说,温度越高,速率大的分子所占的比例越大,题图中实线代表的状态中速率大的分子所
占的比例较大,则其对应理想气体分子在 时的速率分布情况。
由题图可知,在和 两种不同温度下,图线与横轴所围面积都应该等于1,即图
中两条曲线与横轴围成的面积相等。
温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大,但不是每个分子动能都增
大。
在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数取决于容器中气体分子的数密度和温
度,体积不变,温度越高,气体分子的平均动能越大,则与器壁碰撞的次数越多,故该理想气
体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数在时比 时多。
2.某品牌的保温杯容量为，开始为空杯，杯子敞口，杯内气体的温度为 ，
现将杯内迅速装入 的开水，并盖上杯盖，静置一段时间后，水面上方的气体温
度达到。已知外界大气压恒为 ，假设装水及盖杯盖过程和迅速打开杯盖过程杯
内气体的温度不变，杯内气体可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的气体体积的变化。
如果此时迅速打开杯盖，则此时杯内剩余气体质量与溢出杯外气体质量的比值 为
( )
C
A.3 B.4 C.5 D.6
【解析】 装水盖杯后静置一小段时间过程中气体的体积不变, ,
,根据查理定律有,解得,杯容量为,装入
的开水后,杯内气体的体积为 ,迅速打开杯盖过程杯内气
体的温度不变,压强变为大气压,根据玻意耳定律有,解得 ,设此
时杯内气体的密度为,现在杯内气体质量为,气体总质量为 ,溢出杯外
气体质量为,杯内剩余气体质量与溢出杯外气体质量的比值 。
3.如图，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，
两个活塞、将两部分理想气体、 封闭在汽缸内，两部分气体
的温度均为，其中活塞为导热活塞，活塞 为绝热活塞。初
始时活塞距卡环的距离为，两活塞的间距为，活塞 距汽缸
底的距离为。汽缸的横截面积为 ，其底部有一体积很小的加热
装置，其体积可忽略不计。现用加热装置缓慢加热气体 ，使其温
度升高，已知外界的大气压为，环境的温度为 且始终保持不变，重力加速度大
小为 ，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均可忽略不计，两活塞始终在水
平方向上， 。求:
（1） 当气体温度达到时活塞距汽缸底的距离 ；
【答案】
【解析】 初始状态、两气体压强均为,活塞 在没有到达卡环之前两气体压强不变,
设活塞刚好到达卡环时气体温度为,活塞为导热活塞,则气体 温度不变,压强不变,
则体积也不变,即两活塞之间的距离还为,则气体的体积变为
温度,对气体,根据盖-吕萨克定律有
解得
当气体温度达到,活塞还没有到达卡环,气体、 的压强均不
发生变化
根据盖-吕萨克定律有
解得 。
（2） 当气体温度达到时活塞距汽缸底的距离 ；
【答案】
【解析】 当气体温度达到,活塞已到达卡环,气体的压强 、
要发生变化
设此时两气体的压强为,对气体,根据玻意耳定律有
气体的体积变为
对气体,根据理想气体状态方程有
以上各式联立解得 。
（3） 保持气体的温度为，现缓慢向活塞上加细沙，直到活塞 又回到最初
的位置，求所加沙子的质量 。
【答案】
【解析】 设活塞又回到最初的位置时两活塞之间的距离为,此时两气体的压强为 ,
对气体,根据玻意耳定律有
气体的体积变为
对气体,根据理想气体状态方程有
以上各式联立解得
根据平衡条件可得
解得 。

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