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2026年高考物理二轮复习第13讲热学专项训练
一、选择题
1．（2025·浙江模拟）已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（　　）
A．地球大气层空气分子总数为
B．地球大气层空气分子总数为
C．空气分子之间的平均距离为
D．空气分子之间的平均距离为
【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】AB．大气中的压强由大气的质量产生，即
而
地球大气层空气分子总数为
联立解得
故AB错误；
CD．大气体积为
则气体分子之间的距离为
故C正确，D错误。
故选C。
【分析】AB、根据，结合地球表面积求解大气质量，由此求解大气层空气分子总数；
CD、根据大气层体积求解大气分子间距。
2．（2025高二下·资阳期末）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．图甲中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有扩张的趋势
B．图乙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体
C．图丙中，在测温装置的玻璃槽内放入水银，液面出现如图所示不浸润现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力
D．图丁中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量
【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算；晶体和非晶体；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．图甲中用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有收缩的趋势，而不是扩张的趋势，故A错误；
B．图乙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，所以该固体是单晶体，故B错误；
C．图丙中，当玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力时，水银在玻璃表面表现为不浸润，故C正确；
D．图丁中，设题中气体的摩尔体积为V，摩尔质量为M和阿伏加德罗常数为，根据
可以估算出气体分子的质量；但由于气体分子间距离较大，根据V和能估算出气体分子所占据的空间体积，不能估算出气体分子的体积，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 本题核心思路是逐一分析每个选项对应的物理现象和原理，结合液体表面张力、晶体特性、浸润现象及气体分子模型的知识进行判断。
3．（2025高三下·湖北期末）如图所示为一竖直放置、上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管，上部和下部的横截面积之比为，上管足够长，下管长度在管内用长度的水银柱封闭一定质量的理想气体，气柱长度大气压强，气体初始温度，缓慢升高温度至水银恰好全部进入粗管。下列说法正确的是（　　）
A．水银恰好全部进入粗管时，管内气体温度
B．水银恰好全部进入粗管时，管内气体温度
C．从开始到水银恰好全部进入粗管，管内气体压强保持不变
D．从开始到水银恰好全部进入粗管，管内气体对外放热
【答案】A
【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】解：A. 初始状态，封闭气体的压强，体积，温度；
水银全部进入粗管时，因粗细管横截面积比2：1，水银柱等效高度为，压强，体积；
由理想气体状态方程，代入，解得，该选项正确。
B. 由上述计算可知，该选项错误。
C. 水银进入粗管过程中，等效水银柱高度减小，封闭气体的压强随水银柱高度减小而减小，并非保持不变，该选项错误。
D. 气体温度升高，理想气体内能增大，体积膨胀对外做功，由热力学第一定律，、，故，气体需从外界吸热，该选项错误。
故答案为：A
【分析】本题考查理想气体状态方程与热力学第一定律的综合应用，核心是分析气体状态参量的变化。首先确定气体初末状态的压强、体积，初态压强由大气压强加水银柱高度得出，末态结合粗细管横截面积比确定等效水银柱高度，进而得到末态压强；再代入理想气体状态方程计算末态温度。同时结合水银柱高度变化分析压强变化，根据内能变化、做功情况，利用热力学第一定律判断吸放热情况。
4．（2025·湖北模拟）负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救，使用时病员舱内气压低于外界大气压，病员舱负压值（为负值）是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前，医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度，同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T＝t+273K，打开开关前舱内气体的温度为37℃，舱内气体压强与外界大气压强均为；打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的倍，舱内温度降至27℃，则该病员舱规定的负压值为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】以打开开关后剩余的气体为研究对象，设舱内体积为V，根据理想气体状态方程，有
，解得，该病员舱规定的负压值为，故ABD错误，C正确。
故选C。
【分析】1、理想气体状态方程
或
2、变质量问题（漏气、抽气等）的处理方法
方法一：克拉珀龙方程（或物质的量守恒）
方法二：选取剩余气体为研究对象，视为质量不变，体积可膨胀到充满整个容器的等效状态（本题所用方法）。
3、负压值的定义与计算
负压值 = 舱内气压 外界大气压 （值为负）。
4、摄氏温标与热力学温标的换算
。
5．（2025·江苏）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【答案】C
【知识点】分子运动速率的统计规律；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，故AB错误；
C．温度越高，速率较大的分子所占百分比越大，乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，则乙状态下气体温度较高，则分子的平均动能大，故C正确；
D．乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，气体分子平均速度大，气体分子的数密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 根据体积保持不变，分析判断分子密度、分子的平均距离是否相同；温度越高，则分子的平均动能越大，曲线中速率大的分子占据的比例就比较大；根据气体压强的微观解释分析判断。
6．（2024高三下·海淀模拟）如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”（树果子或打湿的小纸团）。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的气体（　　）
A．压强增大 B．温度不变
C．内能不变 D．每个分子的动能都变大
【答案】A
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】本题考查热力学第一定律，解题关键掌握气体各参量的变化情况分析，注意内能升高，温度变大，分子平均动能变大，但不是每个分子的动能都变大。迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。
故选A。
【分析】迅速推动木棍过程中，气体体积减小，可认为是没有发生热交换，根据热力学第一定律和理想气体状态方程分析解答。
7．（2025高三上·北京月考）假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　）
A．图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线
B．在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功
C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小
D．若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】A：图1中处分子力为0，是分子力随距离变化的图线；图2中处分子势能最小，是分子势能随距离变化的图线，A错误；
B：从无穷远到过程中，分子力（引力）对分子B做正功，B错误；
C：分子B靠近时，分子斥力和引力均增大，只是斥力增大更快，C错误；
D：从较远处到，分子力做正功，速率增大；小于时分子力做负功，速率减小，故处速率最大，D正确。
故答案为：D。
【分析】结合分子力、分子势能的变化规律，分析分子运动过程中力的做功与速率的关系。
8．（2025·湖北模拟）某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　）
A．在状态a和c时气体温度
B．过程，气体对外界做功、内能减少
C．过程，气体增加的内能小于该过程吸收的热量
D．完成一次循环过程，气体对外界做的功大于吸收的热量
【答案】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
【解析】【解答】A．据题意，结合题图可知，气体从c到d为绝热膨胀，则，
根据， ，则温度降低；气体从d到a，体积不变，压强减小，则温度降低，则该气体在状态c的温度高于在状态a时的温度，故A错误；
B．a→b过程为绝热压缩，外界对气体做功， ，则，即外界对气体做的功全部用于增加内能，故B错误；
C．过程中体积增大，气体对外做功，即，根据热力学第一定律，可知
，即增加的内能小于该过程吸收的热量，故C正确；
D．根据p V图像与V轴围成的面积表示气体做功的大小，可知一次循环过程中气体对外界做的功
，而一次循环过程整个过程气体内能变化为零，则整个过程，即在一次循环过程中气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故D错误。
故选C。
【分析】1、热力学第一定律及其应用
符号约定：气体吸热 ，放热 ；气体对外做功 ，外界，对气体做功 。
2、理想气体状态方程与图像分析
，在 图上，等温线是双曲线；绝热线比等温线更陡。
3、p-V 图上的过程判断与能量分析
绝热过程：，
等压过程：。
等容过程：，。
4、循环过程的净功与净热
循环 。
图上循环顺时针 对外做功 ()，逆时针 外界对气体做功。
面积法：循环包围的面积 = ∣。
9．（2025高二下·江苏月考）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱，不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知吸管的横截面积为S，封闭气体温度为T、体积为V，当温度变化量为时，油柱移动的距离为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】饮料罐中气体的压强与外界大气压是相同的，饮料罐中的气体做等压变化，根据，可得
解得
故答案为：A。
【分析】本题考查盖-吕萨克定律的应用，核心思路是识别气体的等压变化过程，利用体积与温度的比例关系，结合体积变化的几何意义推导油柱移动距离。
10．（2025·湛江模拟）气垫床已经成为露营的重要家庭用品。如图为一气垫床，未充气时，床内气体压强为p0、体积为V。用电动充气泵充气，每秒钟充入压强为p0、体积为0.1V的气体，充气结束时床内气体压强为3p0、体积为5V，充气过程气体温度保持不变。若要回家时为便于携带，气垫床就要放气。气体为理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．充气泵充气的时间为14s
B．充气结束后人就躺在气垫床上，床内气体的压强变小
C．傍晚时气垫床内气体温度降低，则气垫床内气体密度增大
D．气垫床在放气过程中，气体对外做功，气垫床内气体温度升高
【答案】C
【知识点】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】A．设气垫床充气的时间为n s，由，解得n=140，故A错误；
B．充气结束后人就躺在气垫床上，气体体积减小，床内气体的压强变大，故B错误；
C．傍晚时气垫床内气体温度降低，气体体积变小，但质量不变，则密度变大，故C正确；
D．气垫床放气过程，气体对外做功，但与外界发生热交换，且由于气体体积变小到气压等于大气压时就没有变化，可知气体内能先减少后可能不变，温度先降低后不变，故D错误。
故答案为：C。
【分析】利用玻意耳定律分析充气时间，结合气体的体积、温度变化对压强、密度的影响，以及热力学第一定律判断温度变化。
11．（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
12．（2025·湖南模拟）肺活量是指在标准大气压下，人所能呼出气体的最大体积。肺活量可反映肺功能和胸腔壁的扩张程度。某实验小组设计了一款肺活量测量仪器，原理如图所示，活塞质量为，横截面积为，配重物质量为，测量前需要将仪器置于环境中，调节配重物使活塞稳定在零刻度位置。零刻度位置对应封闭气体体积为，体积刻度上的刻度值表示从零刻度到显示刻度位置活塞下封闭气体体积的变化量，即肺活量，记为。测试时，受试人员深吸一口气后，从测试口呼出气体，即可通过体积刻度上的刻度读出受试者的肺活量。重力加速度为，忽略一切摩擦和气体温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．正常情况下若要完成校准，配重物质量应满足
B．校正完成后，若外界大气压变为，则转换为标准大气压，肺活量为原来的1.1倍
C．随着测试不断进行，活塞下部积累了许多小水滴，会导致测量肺活量偏小
D．肺活量越大，活塞稳定时，受试者肺部气体压强越大
【答案】C
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解题的关键是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律即可完成分析。要注意玻意耳定律的研究对象是质量一定的气体。
A．校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，即封闭气体内部压强为，对活塞受力分析有
对配重物受力分析有
联立解得
故A错误；
B．当外界大气压变为时，活塞稳定时，活塞下封闭气体的压强为，设转换为标准大气压后，人呼出气体的体积为，根据玻意耳定律，则有
解得
故B错误；
C．活塞下部积累的许多小水滴会导致活塞受力平衡时，容器内部压强增大，测得体积变化量减小，即测量肺活量偏小，故C正确；
D．当活塞稳定时，活塞下方气体压强与外界压强相同，受试者肺部与活塞下方气体相通，压强等于环境大气压，与受试者肺活量无关，故D错误。
故选C。
【分析】校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，对活塞、配重物受力分析，求解m1、m2的关系；根据题意分析气体状态变化前后的状态参量，将空腔中的气体和人肺部的气体看成整体，结合玻意耳定律列式求解人的肺活量。
二、多项选择题
13．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正确的是（　　）
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】A,B,C
【知识点】分子动理论的基本内容；布朗运动；分子间的作用力
【解析】【解答】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；
B：放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确；
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；
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
【分析】 本题核心思路是结合分子热运动、扩散现象、浸润现象和分子力的物理规律，逐一分析泡茶过程中各物理现象的本质，判断选项正误。
14．（2026·河北模拟）一理想气体系统经历一循环过程a→b→c→d→a，其p–V图如图所示，其中d→a过程气体温度不变。下列说法正确的是（　　）
A．a→b过程气体分子的平均动能增加
B．b→c过程气体向外界放出热量
C．状态c、a的体积和压强满足
D．a→b→c→d→a过程气体从外界吸收热量
【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；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】A．a→b过程，气体体积不变，压强增大，根据查理定律可知，气体温度升高，内能增大，则分子的平均动能增加，故A正确；
B．b→c过程，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据盖-吕萨克定律可知，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故B正确；
C．根据理想气体状态方程可得，d→a过程气体温度不变，即
c→d过程气体体积不变，压强增大，则温度升高，即，所以，故C正确；
D．a→b→c→d过程，气体体积减小，外界对气体做功，气体放出热量等于外界对气体做的功，d→a过程气体体积增大，气体对外界做功，气体吸收的热量等于气体克服外界做的功，图线与坐标轴所围区域的面积表示做功，由图可知，外界对气体做的功大于气体克服外界做的功，所以气体放出热量大于气体吸收的热量，则整个过程气体向外界放出热量，故D错误。
故答案为：ABC。
【分析】本题考查理想气体的状态变化与热力学定律的综合应用，核心是结合p V图像分析各阶段的状态变化（等容、等压、等温），利用查理定律、盖 - 吕萨克定律、理想气体状态方程判断温度、内能变化，再通过热力学第一定律ΔU=Q+W分析吸放热情况。
15．（2025·山东模拟）如图所示粗细相同、导热良好的薄壁U形管竖直放置，左管开口，右管封闭。管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高，左管内水银面到管口的距离，右管内封闭的空气柱长度。现用活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面齐平。已知大气压强恒为，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是（　　）
A．左管内水银面向下移动的距离为
B．活塞向下移动的距离为
C．稳定后右管中气体的压强为
D．稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐低于右管
【答案】B,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】A．当左、右管内水银面齐平时，左管内水银面向下移动的距离为 h1=6cm，右侧上升 h1=6cm，A错误；
BC．对右侧气体，根据玻意耳定律
解得
则左侧气体压强也为112cmHg，对左侧气体
解得
活塞向下移动的距离为，BC正确；
D．假设环境温度降低时两边液面仍平齐，则由查理定理，因稳定后两管中气体压强相等，若环境温度缓慢降低，则两管中气压减小量相等，所以两管中气压仍然相等，水银柱不动，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】对左右两部分气体分别应用玻意耳定律（等温过程），结合水银面的几何变化，分析压强与体积变化，逐一验证选项。
16．（2025·靖远模拟）在某湖泊底部产生一直径为0.4cm的球形气泡，气泡由湖底上升10m时，直径变为0.44cm。若该过程中气体膨胀对外界做的功为W，气泡内的气体可视为理想气体，忽略气泡上升过程中气体的温度变化，气泡内气体的压强始终等于气泡外水的压强，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，水的密度恒为=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．上升10m过程中，气体从外界吸收的热量为W
B．上升10m过程中，气体向外界放出的热量为W
C．湖泊的深度约为20m
D．湖泊的深度约为30m
【答案】A,D
【知识点】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】AB．气泡上升过程中气体温度不变，则内能不变，即，根据热力学第一定律可得，故，即气体从外界吸收的热量为W，故A正确，B错误；
CD．设气泡在湖底时气体的压强为，气泡由湖底上升时气体的压强为，则有，，根据玻意耳定律可得，联立解得，故C错误，D正确。
故选AD。
【分析】易错点
1、热力学第一定律的符号约定
题目说“气体膨胀对外界做的功为W”，这是气体对外做功，数值 。
很多教材写 时，W 表示外界对气体做功，则 。
本题解析直接用了 的思路，得到 。
如果混淆符号，会得出 的错误结论，从而错选 B。
2、直径与体积的比例计算
体积 ，所以
注意直径单位统一即可，比值与单位无关。
易错：直接用直径平方（当成球面积）去算，忘记是立方关系。
3、压强单位的统一
计算时 ，
代入玻意耳定律时，可以直接用压强数值运算，但要注意单位一致。
深度 H 解出是米，要检查合理性。
4、上升 10 m 后深度的表示
湖底深度H，上升 10 m 后深度为 ，不是 （那是离湖底高度）。
若误以为上升 10 m 后压强就是 ，则会解出错误深度。
17．（2025·深圳模拟）如图，实验室研究一台四冲程内燃机的工作情况．封闭喷油嘴，使活塞和汽缸封闭一定质量的气体（可视为理想气体），连杆缓慢推动活塞向上运动，运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F。活塞由图示位置缓慢向上运动的最大距离为L，环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好，关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．活塞向上运动到最大距离过程中对气体做功为
B．气体放出的热量等于活塞对气体做的功
C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加
D．速率大的分子数占总分子数的比例增加
【答案】B,C
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】本题考查了理想气体的状态方程、热力学第一定律、气体压强的产生以及气体分子运动的速率分布与温度的关系，要理解这些基础知识，能够正确运用。A． 环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好， 体积减小，根据气体压强的影响因素可知压强增大， 运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F ，活塞缓慢向上运动，活塞对封闭气体的作用力逐渐增大，所以活塞对气体做功大于，故A错误；
B．气体温度不变，所以气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量等于活塞对气体做的功，故B正确；
C．气体压强增大，温度不变，根据气体压强的微观解释，单位时间撞击汽缸壁单位面积的气体分子数增加，故C正确；
D．温度不变，速率大的分子数占总分子数的比例不变，故D错误。
故选BC。
【分析】根据理想气体的状态方程，结合做功公式分析作答；根据热力学第一定律分析作答；根据气体压强产生的机理分析作答；根据气体分子运动的速率分布与温度的关系分析作答。
三、计算题
18．（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。
19．（2025·西峰模拟）某气压式升降电脑椅如图甲所示，其气压式升降结构的原理简图如图乙所示，圆柱形汽缸与椅子主体固定连接，汽缸与椅子主体总质量，汽缸内腔横截面积，底部的柱状气动杆与底座固定连接，气动杆与汽缸壁间有润滑油且紧密接触，在汽缸内密封了一定质量的氮气（视为理想气体），汽缸的气密性，导热性良好，其升降时与气动杆间的摩擦力忽略不计。电脑椅上不坐人，稳定不动时测得封闭氮气柱长度。已知大气压强，重力加速度。现在让质量分别为、的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定后不动，假设室温不变，人对椅子的压力大小等于人的重力，方向竖直向下。求：
（1）稳定后两把电脑椅汽缸内气体的压强；
（2）稳定后两把电脑椅主体的高度差。
【答案】（1）解：质量的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，设汽缸内对应氮气的压强分别为
对人、汽缸和椅子主体整体由平衡条件得，
解得，
（2）解：电脑椅上不坐人稳定不动时，设汽缸内氮气的压强为p，对汽缸和椅子主体整体由平衡条件得
解得
设两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，汽缸内对应氮气柱的长度分别为
由于汽缸是导热的且室温不变，故氮气均发生等温变化，由玻意耳定律得，
解得，
则两把电脑椅主体的高度差
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）气体压强：通过椅子整体的受力平衡，结合重力、大气压力与内部气体压力的关系求解。
（2）高度差：利用玻意耳定律（等温变化）计算两种情况下的气柱长度，其差值即为高度差。
（1）质量的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，设汽缸内对应氮气的压强分别为
对人、汽缸和椅子主体整体由平衡条件得，
解得，
（2）电脑椅上不坐人稳定不动时，设汽缸内氮气的压强为p，对汽缸和椅子主体整体由平衡条件得
解得
设两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，汽缸内对应氮气柱的长度分别为
由于汽缸是导热的且室温不变，故氮气均发生等温变化，由玻意耳定律得，
解得，
则两把电脑椅主体的高度差
20．（2024高三下·湖北模拟）在我国，地铁已经成为一种重要的城市交通工具。为了减轻振动，让乘客更加舒适，地铁车厢使用了空气弹簧作为支撑。空气弹簧可简化为一个充有气体的圆柱形密闭气缸，活塞上固定有连杆，用于支撑车厢。当车厢有振动时，气缸内的气体可以起到缓冲作用。下图是一节地铁车厢的简化示意图。该车厢质量为吨，一共用4个空气弹簧支撑，每个空气弹簧的活塞面积为。车厢空载时，活塞到气缸底部距离为20cm。大气压强为，重力加速度g取。空气弹簧内的气体可以视为理想气体，且其温度始终不变。
（1）若该节车厢某次搭载60名乘客，每名乘客的平均质量按60kg估计，相比于空载，此次载客车厢下降的距离为多少？
（2）为了保障乘客上下车安全，车厢设备会按照载客量调整空气弹簧内的气体质量，以保证车厢高度不变。为此，此次载客应该充入空气弹簧内的气体质量与空载时空气弹簧内原有气体质量之比为多少？
【答案】（1）解：空载时对车厢与活塞整体受力分析有①
满载时对车厢与活塞整体受力分析有②
对气体根据玻意耳定律③
得 则活塞下降的距离为④
（2）解：设将充入的气体压缩到空载压强时，体积为，
对气体根据玻意耳定律⑤
故⑥
则⑦
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1） 空载时以及满载时对车厢与活塞整体受力分析，根据受力平衡列式求解，等温变化，根据玻意耳定律列式求解；
（2） 调整空气弹簧内的气体质量 前后依然是等温变化，根据玻意耳定律列式求解。
1 / 12026年高考物理二轮复习第13讲热学专项训练
一、选择题
1．（2025·浙江模拟）已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（　　）
A．地球大气层空气分子总数为
B．地球大气层空气分子总数为
C．空气分子之间的平均距离为
D．空气分子之间的平均距离为
2．（2025高二下·资阳期末）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．图甲中，用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有扩张的趋势
B．图乙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是多晶体
C．图丙中，在测温装置的玻璃槽内放入水银，液面出现如图所示不浸润现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力
D．图丁中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量
3．（2025高三下·湖北期末）如图所示为一竖直放置、上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管，上部和下部的横截面积之比为，上管足够长，下管长度在管内用长度的水银柱封闭一定质量的理想气体，气柱长度大气压强，气体初始温度，缓慢升高温度至水银恰好全部进入粗管。下列说法正确的是（　　）
A．水银恰好全部进入粗管时，管内气体温度
B．水银恰好全部进入粗管时，管内气体温度
C．从开始到水银恰好全部进入粗管，管内气体压强保持不变
D．从开始到水银恰好全部进入粗管，管内气体对外放热
4．（2025·湖北模拟）负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救，使用时病员舱内气压低于外界大气压，病员舱负压值（为负值）是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前，医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度，同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T＝t+273K，打开开关前舱内气体的温度为37℃，舱内气体压强与外界大气压强均为；打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的倍，舱内温度降至27℃，则该病员舱规定的负压值为（　　）
A． B． C． D．
5．（2025·江苏）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
6．（2024高三下·海淀模拟）如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”（树果子或打湿的小纸团）。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的气体（　　）
A．压强增大 B．温度不变
C．内能不变 D．每个分子的动能都变大
7．（2025高三上·北京月考）假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　）
A．图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线
B．在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功
C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小
D．若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大
8．（2025·湖北模拟）某拖拉机的往复式柴油内燃机利用迪塞尔循环进行工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　）
A．在状态a和c时气体温度
B．过程，气体对外界做功、内能减少
C．过程，气体增加的内能小于该过程吸收的热量
D．完成一次循环过程，气体对外界做的功大于吸收的热量
9．（2025高二下·江苏月考）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱，不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知吸管的横截面积为S，封闭气体温度为T、体积为V，当温度变化量为时，油柱移动的距离为（　　）
A． B． C． D．
10．（2025·湛江模拟）气垫床已经成为露营的重要家庭用品。如图为一气垫床，未充气时，床内气体压强为p0、体积为V。用电动充气泵充气，每秒钟充入压强为p0、体积为0.1V的气体，充气结束时床内气体压强为3p0、体积为5V，充气过程气体温度保持不变。若要回家时为便于携带，气垫床就要放气。气体为理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．充气泵充气的时间为14s
B．充气结束后人就躺在气垫床上，床内气体的压强变小
C．傍晚时气垫床内气体温度降低，则气垫床内气体密度增大
D．气垫床在放气过程中，气体对外做功，气垫床内气体温度升高
11．（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
12．（2025·湖南模拟）肺活量是指在标准大气压下，人所能呼出气体的最大体积。肺活量可反映肺功能和胸腔壁的扩张程度。某实验小组设计了一款肺活量测量仪器，原理如图所示，活塞质量为，横截面积为，配重物质量为，测量前需要将仪器置于环境中，调节配重物使活塞稳定在零刻度位置。零刻度位置对应封闭气体体积为，体积刻度上的刻度值表示从零刻度到显示刻度位置活塞下封闭气体体积的变化量，即肺活量，记为。测试时，受试人员深吸一口气后，从测试口呼出气体，即可通过体积刻度上的刻度读出受试者的肺活量。重力加速度为，忽略一切摩擦和气体温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．正常情况下若要完成校准，配重物质量应满足
B．校正完成后，若外界大气压变为，则转换为标准大气压，肺活量为原来的1.1倍
C．随着测试不断进行，活塞下部积累了许多小水滴，会导致测量肺活量偏小
D．肺活量越大，活塞稳定时，受试者肺部气体压强越大
二、多项选择题
13．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正确的是（　　）
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
14．（2026·河北模拟）一理想气体系统经历一循环过程a→b→c→d→a，其p–V图如图所示，其中d→a过程气体温度不变。下列说法正确的是（　　）
A．a→b过程气体分子的平均动能增加
B．b→c过程气体向外界放出热量
C．状态c、a的体积和压强满足
D．a→b→c→d→a过程气体从外界吸收热量
15．（2025·山东模拟）如图所示粗细相同、导热良好的薄壁U形管竖直放置，左管开口，右管封闭。管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高，左管内水银面到管口的距离，右管内封闭的空气柱长度。现用活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面齐平。已知大气压强恒为，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是（　　）
A．左管内水银面向下移动的距离为
B．活塞向下移动的距离为
C．稳定后右管中气体的压强为
D．稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐低于右管
16．（2025·靖远模拟）在某湖泊底部产生一直径为0.4cm的球形气泡，气泡由湖底上升10m时，直径变为0.44cm。若该过程中气体膨胀对外界做的功为W，气泡内的气体可视为理想气体，忽略气泡上升过程中气体的温度变化，气泡内气体的压强始终等于气泡外水的压强，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，水的密度恒为=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．上升10m过程中，气体从外界吸收的热量为W
B．上升10m过程中，气体向外界放出的热量为W
C．湖泊的深度约为20m
D．湖泊的深度约为30m
17．（2025·深圳模拟）如图，实验室研究一台四冲程内燃机的工作情况．封闭喷油嘴，使活塞和汽缸封闭一定质量的气体（可视为理想气体），连杆缓慢推动活塞向上运动，运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F。活塞由图示位置缓慢向上运动的最大距离为L，环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好，关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．活塞向上运动到最大距离过程中对气体做功为
B．气体放出的热量等于活塞对气体做的功
C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加
D．速率大的分子数占总分子数的比例增加
三、计算题
18．（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。
19．（2025·西峰模拟）某气压式升降电脑椅如图甲所示，其气压式升降结构的原理简图如图乙所示，圆柱形汽缸与椅子主体固定连接，汽缸与椅子主体总质量，汽缸内腔横截面积，底部的柱状气动杆与底座固定连接，气动杆与汽缸壁间有润滑油且紧密接触，在汽缸内密封了一定质量的氮气（视为理想气体），汽缸的气密性，导热性良好，其升降时与气动杆间的摩擦力忽略不计。电脑椅上不坐人，稳定不动时测得封闭氮气柱长度。已知大气压强，重力加速度。现在让质量分别为、的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定后不动，假设室温不变，人对椅子的压力大小等于人的重力，方向竖直向下。求：
（1）稳定后两把电脑椅汽缸内气体的压强；
（2）稳定后两把电脑椅主体的高度差。
20．（2024高三下·湖北模拟）在我国，地铁已经成为一种重要的城市交通工具。为了减轻振动，让乘客更加舒适，地铁车厢使用了空气弹簧作为支撑。空气弹簧可简化为一个充有气体的圆柱形密闭气缸，活塞上固定有连杆，用于支撑车厢。当车厢有振动时，气缸内的气体可以起到缓冲作用。下图是一节地铁车厢的简化示意图。该车厢质量为吨，一共用4个空气弹簧支撑，每个空气弹簧的活塞面积为。车厢空载时，活塞到气缸底部距离为20cm。大气压强为，重力加速度g取。空气弹簧内的气体可以视为理想气体，且其温度始终不变。
（1）若该节车厢某次搭载60名乘客，每名乘客的平均质量按60kg估计，相比于空载，此次载客车厢下降的距离为多少？
（2）为了保障乘客上下车安全，车厢设备会按照载客量调整空气弹簧内的气体质量，以保证车厢高度不变。为此，此次载客应该充入空气弹簧内的气体质量与空载时空气弹簧内原有气体质量之比为多少？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】AB．大气中的压强由大气的质量产生，即
而
地球大气层空气分子总数为
联立解得
故AB错误；
CD．大气体积为
则气体分子之间的距离为
故C正确，D错误。
故选C。
【分析】AB、根据，结合地球表面积求解大气质量，由此求解大气层空气分子总数；
CD、根据大气层体积求解大气分子间距。
2．【答案】C
【知识点】与阿伏加德罗常数有关的计算；晶体和非晶体；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．图甲中用烧热的针刺破棉线某一侧的肥皂膜后，棉线会向着另一侧的肥皂膜收缩，是因为液体表面具有收缩的趋势，而不是扩张的趋势，故A错误；
B．图乙中，石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，所以该固体是单晶体，故B错误；
C．图丙中，当玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力时，水银在玻璃表面表现为不浸润，故C正确；
D．图丁中，设题中气体的摩尔体积为V，摩尔质量为M和阿伏加德罗常数为，根据
可以估算出气体分子的质量；但由于气体分子间距离较大，根据V和能估算出气体分子所占据的空间体积，不能估算出气体分子的体积，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 本题核心思路是逐一分析每个选项对应的物理现象和原理，结合液体表面张力、晶体特性、浸润现象及气体分子模型的知识进行判断。
3．【答案】A
【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】解：A. 初始状态，封闭气体的压强，体积，温度；
水银全部进入粗管时，因粗细管横截面积比2：1，水银柱等效高度为，压强，体积；
由理想气体状态方程，代入，解得，该选项正确。
B. 由上述计算可知，该选项错误。
C. 水银进入粗管过程中，等效水银柱高度减小，封闭气体的压强随水银柱高度减小而减小，并非保持不变，该选项错误。
D. 气体温度升高，理想气体内能增大，体积膨胀对外做功，由热力学第一定律，、，故，气体需从外界吸热，该选项错误。
故答案为：A
【分析】本题考查理想气体状态方程与热力学第一定律的综合应用，核心是分析气体状态参量的变化。首先确定气体初末状态的压强、体积，初态压强由大气压强加水银柱高度得出，末态结合粗细管横截面积比确定等效水银柱高度，进而得到末态压强；再代入理想气体状态方程计算末态温度。同时结合水银柱高度变化分析压强变化，根据内能变化、做功情况，利用热力学第一定律判断吸放热情况。
4．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】以打开开关后剩余的气体为研究对象，设舱内体积为V，根据理想气体状态方程，有
，解得，该病员舱规定的负压值为，故ABD错误，C正确。
故选C。
【分析】1、理想气体状态方程
或
2、变质量问题（漏气、抽气等）的处理方法
方法一：克拉珀龙方程（或物质的量守恒）
方法二：选取剩余气体为研究对象，视为质量不变，体积可膨胀到充满整个容器的等效状态（本题所用方法）。
3、负压值的定义与计算
负压值 = 舱内气压 外界大气压 （值为负）。
4、摄氏温标与热力学温标的换算
。
5．【答案】C
【知识点】分子运动速率的统计规律；气体压强的微观解释
【解析】【解答】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，故AB错误；
C．温度越高，速率较大的分子所占百分比越大，乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，则乙状态下气体温度较高，则分子的平均动能大，故C正确；
D．乙状态下曲线中速率大的分子占据的比例比较大，气体分子平均速度大，气体分子的数密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D错误。
故答案为：C。
【分析】 根据体积保持不变，分析判断分子密度、分子的平均距离是否相同；温度越高，则分子的平均动能越大，曲线中速率大的分子占据的比例就比较大；根据气体压强的微观解释分析判断。
6．【答案】A
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】本题考查热力学第一定律，解题关键掌握气体各参量的变化情况分析，注意内能升高，温度变大，分子平均动能变大，但不是每个分子的动能都变大。迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。
故选A。
【分析】迅速推动木棍过程中，气体体积减小，可认为是没有发生热交换，根据热力学第一定律和理想气体状态方程分析解答。
7．【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】A：图1中处分子力为0，是分子力随距离变化的图线；图2中处分子势能最小，是分子势能随距离变化的图线，A错误；
B：从无穷远到过程中，分子力（引力）对分子B做正功，B错误；
C：分子B靠近时，分子斥力和引力均增大，只是斥力增大更快，C错误；
D：从较远处到，分子力做正功，速率增大；小于时分子力做负功，速率减小，故处速率最大，D正确。
故答案为：D。
【分析】结合分子力、分子势能的变化规律，分析分子运动过程中力的做功与速率的关系。
8．【答案】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
【解析】【解答】A．据题意，结合题图可知，气体从c到d为绝热膨胀，则，
根据， ，则温度降低；气体从d到a，体积不变，压强减小，则温度降低，则该气体在状态c的温度高于在状态a时的温度，故A错误；
B．a→b过程为绝热压缩，外界对气体做功， ，则，即外界对气体做的功全部用于增加内能，故B错误；
C．过程中体积增大，气体对外做功，即，根据热力学第一定律，可知
，即增加的内能小于该过程吸收的热量，故C正确；
D．根据p V图像与V轴围成的面积表示气体做功的大小，可知一次循环过程中气体对外界做的功
，而一次循环过程整个过程气体内能变化为零，则整个过程，即在一次循环过程中气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故D错误。
故选C。
【分析】1、热力学第一定律及其应用
符号约定：气体吸热 ，放热 ；气体对外做功 ，外界，对气体做功 。
2、理想气体状态方程与图像分析
，在 图上，等温线是双曲线；绝热线比等温线更陡。
3、p-V 图上的过程判断与能量分析
绝热过程：，
等压过程：。
等容过程：，。
4、循环过程的净功与净热
循环 。
图上循环顺时针 对外做功 ()，逆时针 外界对气体做功。
面积法：循环包围的面积 = ∣。
9．【答案】A
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】饮料罐中气体的压强与外界大气压是相同的，饮料罐中的气体做等压变化，根据，可得
解得
故答案为：A。
【分析】本题考查盖-吕萨克定律的应用，核心思路是识别气体的等压变化过程，利用体积与温度的比例关系，结合体积变化的几何意义推导油柱移动距离。
10．【答案】C
【知识点】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】A．设气垫床充气的时间为n s，由，解得n=140，故A错误；
B．充气结束后人就躺在气垫床上，气体体积减小，床内气体的压强变大，故B错误；
C．傍晚时气垫床内气体温度降低，气体体积变小，但质量不变，则密度变大，故C正确；
D．气垫床放气过程，气体对外做功，但与外界发生热交换，且由于气体体积变小到气压等于大气压时就没有变化，可知气体内能先减少后可能不变，温度先降低后不变，故D错误。
故答案为：C。
【分析】利用玻意耳定律分析充气时间，结合气体的体积、温度变化对压强、密度的影响，以及热力学第一定律判断温度变化。
11．【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
12．【答案】C
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】解题的关键是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律即可完成分析。要注意玻意耳定律的研究对象是质量一定的气体。
A．校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，即封闭气体内部压强为，对活塞受力分析有
对配重物受力分析有
联立解得
故A错误；
B．当外界大气压变为时，活塞稳定时，活塞下封闭气体的压强为，设转换为标准大气压后，人呼出气体的体积为，根据玻意耳定律，则有
解得
故B错误；
C．活塞下部积累的许多小水滴会导致活塞受力平衡时，容器内部压强增大，测得体积变化量减小，即测量肺活量偏小，故C正确；
D．当活塞稳定时，活塞下方气体压强与外界压强相同，受试者肺部与活塞下方气体相通，压强等于环境大气压，与受试者肺活量无关，故D错误。
故选C。
【分析】校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，对活塞、配重物受力分析，求解m1、m2的关系；根据题意分析气体状态变化前后的状态参量，将空腔中的气体和人肺部的气体看成整体，结合玻意耳定律列式求解人的肺活量。
13．【答案】A,B,C
【知识点】分子动理论的基本内容；布朗运动；分子间的作用力
【解析】【解答】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；
B：放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确；
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；
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
【分析】 本题核心思路是结合分子热运动、扩散现象、浸润现象和分子力的物理规律，逐一分析泡茶过程中各物理现象的本质，判断选项正误。
14．【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；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【解答】A．a→b过程，气体体积不变，压强增大，根据查理定律可知，气体温度升高，内能增大，则分子的平均动能增加，故A正确；
B．b→c过程，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据盖-吕萨克定律可知，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故B正确；
C．根据理想气体状态方程可得，d→a过程气体温度不变，即
c→d过程气体体积不变，压强增大，则温度升高，即，所以，故C正确；
D．a→b→c→d过程，气体体积减小，外界对气体做功，气体放出热量等于外界对气体做的功，d→a过程气体体积增大，气体对外界做功，气体吸收的热量等于气体克服外界做的功，图线与坐标轴所围区域的面积表示做功，由图可知，外界对气体做的功大于气体克服外界做的功，所以气体放出热量大于气体吸收的热量，则整个过程气体向外界放出热量，故D错误。
故答案为：ABC。
【分析】本题考查理想气体的状态变化与热力学定律的综合应用，核心是结合p V图像分析各阶段的状态变化（等容、等压、等温），利用查理定律、盖 - 吕萨克定律、理想气体状态方程判断温度、内能变化，再通过热力学第一定律ΔU=Q+W分析吸放热情况。
15．【答案】B,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】A．当左、右管内水银面齐平时，左管内水银面向下移动的距离为 h1=6cm，右侧上升 h1=6cm，A错误；
BC．对右侧气体，根据玻意耳定律
解得
则左侧气体压强也为112cmHg，对左侧气体
解得
活塞向下移动的距离为，BC正确；
D．假设环境温度降低时两边液面仍平齐，则由查理定理，因稳定后两管中气体压强相等，若环境温度缓慢降低，则两管中气压减小量相等，所以两管中气压仍然相等，水银柱不动，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】对左右两部分气体分别应用玻意耳定律（等温过程），结合水银面的几何变化，分析压强与体积变化，逐一验证选项。
16．【答案】A,D
【知识点】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】AB．气泡上升过程中气体温度不变，则内能不变，即，根据热力学第一定律可得，故，即气体从外界吸收的热量为W，故A正确，B错误；
CD．设气泡在湖底时气体的压强为，气泡由湖底上升时气体的压强为，则有，，根据玻意耳定律可得，联立解得，故C错误，D正确。
故选AD。
【分析】易错点
1、热力学第一定律的符号约定
题目说“气体膨胀对外界做的功为W”，这是气体对外做功，数值 。
很多教材写 时，W 表示外界对气体做功，则 。
本题解析直接用了 的思路，得到 。
如果混淆符号，会得出 的错误结论，从而错选 B。
2、直径与体积的比例计算
体积 ，所以
注意直径单位统一即可，比值与单位无关。
易错：直接用直径平方（当成球面积）去算，忘记是立方关系。
3、压强单位的统一
计算时 ，
代入玻意耳定律时，可以直接用压强数值运算，但要注意单位一致。
深度 H 解出是米，要检查合理性。
4、上升 10 m 后深度的表示
湖底深度H，上升 10 m 后深度为 ，不是 （那是离湖底高度）。
若误以为上升 10 m 后压强就是 ，则会解出错误深度。
17．【答案】B,C
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】本题考查了理想气体的状态方程、热力学第一定律、气体压强的产生以及气体分子运动的速率分布与温度的关系，要理解这些基础知识，能够正确运用。A． 环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好， 体积减小，根据气体压强的影响因素可知压强增大， 运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F ，活塞缓慢向上运动，活塞对封闭气体的作用力逐渐增大，所以活塞对气体做功大于，故A错误；
B．气体温度不变，所以气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量等于活塞对气体做的功，故B正确；
C．气体压强增大，温度不变，根据气体压强的微观解释，单位时间撞击汽缸壁单位面积的气体分子数增加，故C正确；
D．温度不变，速率大的分子数占总分子数的比例不变，故D错误。
故选BC。
【分析】根据理想气体的状态方程，结合做功公式分析作答；根据热力学第一定律分析作答；根据气体压强产生的机理分析作答；根据气体分子运动的速率分布与温度的关系分析作答。
18．【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。
19．【答案】（1）解：质量的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，设汽缸内对应氮气的压强分别为
对人、汽缸和椅子主体整体由平衡条件得，
解得，
（2）解：电脑椅上不坐人稳定不动时，设汽缸内氮气的压强为p，对汽缸和椅子主体整体由平衡条件得
解得
设两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，汽缸内对应氮气柱的长度分别为
由于汽缸是导热的且室温不变，故氮气均发生等温变化，由玻意耳定律得，
解得，
则两把电脑椅主体的高度差
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）气体压强：通过椅子整体的受力平衡，结合重力、大气压力与内部气体压力的关系求解。
（2）高度差：利用玻意耳定律（等温变化）计算两种情况下的气柱长度，其差值即为高度差。
（1）质量的两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，设汽缸内对应氮气的压强分别为
对人、汽缸和椅子主体整体由平衡条件得，
解得，
（2）电脑椅上不坐人稳定不动时，设汽缸内氮气的压强为p，对汽缸和椅子主体整体由平衡条件得
解得
设两个人分别坐在同样的两把电脑椅上稳定不动时，汽缸内对应氮气柱的长度分别为
由于汽缸是导热的且室温不变，故氮气均发生等温变化，由玻意耳定律得，
解得，
则两把电脑椅主体的高度差
20．【答案】（1）解：空载时对车厢与活塞整体受力分析有①
满载时对车厢与活塞整体受力分析有②
对气体根据玻意耳定律③
得 则活塞下降的距离为④
（2）解：设将充入的气体压缩到空载压强时，体积为，
对气体根据玻意耳定律⑤
故⑥
则⑦
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1） 空载时以及满载时对车厢与活塞整体受力分析，根据受力平衡列式求解，等温变化，根据玻意耳定律列式求解；
（2） 调整空气弹簧内的气体质量 前后依然是等温变化，根据玻意耳定律列式求解。
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