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专题13 热学
2026年高考物理真题及高考模拟优选试题分类汇编，分类练习，高效提分！按照物理学科知识点构成情况，将试题分解组合，全面呈现物理学科知识点在当年高考中及模拟中的考查情况，旨意方便老师和学生掌握高考命题动向、熟悉高考考查方式。
一．选择题（共11小题）
1．（2026 北京）一定质量的理想气体在等温膨胀过程中（　　）
A．气体压强减小 B．外界对气体做正功
C．气体分子平均动能增大 D．气体与外界无热量交换
2．（2026 西藏）如图，一定量理想气体从状态a开始，沿p﹣V图上实线所示过程经状态b、c到达状态d。四个状态下气体内能相等的是（　　）
A．状态a与状态c B．状态a与状态d
C．状态b与状态c D．状态b与状态d
3．（2026 山东）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中f（v）是速率v附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（　　）
A．气体一定从外界吸收热量
B．气体中每个分子的速率都增加
C．速率v1附近单位速率区间内的分子数增加
D．气体中速率在v1～v2区间的分子数占总分子数的比例减小
4．（2026 湖北）容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的一半，压强变为初态的3倍。与气体的初态相比，末态（　　）
A．气体的温度是初态的3倍
B．气体分子的平均动能更大
C．每个气体分子的速率都更大
D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少
5．（2026 湖南）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性质的影响，下列说法正确的是（　　）
A．小气球外部气体压强不变
B．小气球内部气体分子数与外部相等
C．小气球内部气体体积不变
D．小气球内部气体体积变大
6．（2026 河北区模拟）如图1所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处。将汽缸置于恒温冷水中，如图2所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。则（　　）
A．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高
B．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变
C．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变
D．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高
7．（2026 北京一模）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
8．（2026 吉林模拟）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　）
A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B．b→c过程，气体对外做功，内能增加
C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
9．（2026 西和县模拟）1927年，威尔逊因发明云室获诺贝尔物理学奖，如图所示，云室里封闭一定质量的气体。现迅速向下拉动活塞，则云室中的气体（　　）
A．温度升高 B．压强减小
C．向外放出热量 D．分子的数密度增大
10．（2026 湘潭模拟）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p﹣T图像如图所示。该过程对应的p﹣V图像可能是（　　）
A．B．C．D．
11．（2026 西城区模拟）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（　　）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若温度计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
二．多选题（共8小题）
（多选）12．（2026 台湾）将球场上加油的汽笛喇叭，与高压气体罐的喷嘴衔接，如图所示。当按压气阀开关时，瓶内高压气体向喷嘴喷出，可使喇叭发出鸣笛响声，同时亦使气体罐内气体对外界做功而产生能量转移。假设气体罐绝热良好，当持续按压使鸣笛响声较长时间，则下列关于气体喷出过程中的叙述哪些正确？（　　）
A．气体罐内压力变大
B．气体罐内温度下降
C．气体罐内气体内能增加
D．气体罐内气体分子个数保持不变
E．气体罐内气体对外界做正功
（多选）13．（2026 贵州）在贵州凯里，人们常将小西红柿和红辣椒加工后放入如图所示的瓦罐中，罐口处倒扣一个钵并用水密封，发酵制作酸汤。发酵过程中罐内物质缓慢产生气体，压强足够大时气体以气泡形式溢出，间歇性放气。罐内气体可视为理想气体，设罐内气体温度和体积保持不变，则（　　）
A．在放气过程中，溢出的气体对外界做正功
B．在放气过程中，溢出的气体对外界做负功
C．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能减小
D．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能增大
（多选）14．（2026 黑龙江）一定质量的理想气体由状态a经状态b、c变化到状态d，p﹣V图像如图所示，则（　　）
A．状态a的温度比状态b的高
B．状态b的内能比状态c的大
C．b→c、c→d过程气体对外做的功相等
D．c→d过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量
（多选）15．（2026 湖南）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（　　）
A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大
B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大
C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功
D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响
（多选）16．（2026 仁怀市一模）如图所示，底面为圆形的塑料瓶内装有一定量的水和气体A，在瓶内放入开口向下的玻璃瓶，玻璃瓶内封闭有一定质量的气体B，拧紧瓶盖，用力F挤压塑料瓶，使玻璃瓶恰好悬浮在水中，假设环境温度不变，塑料瓶导热性能良好，气体A、B均视为理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体A与气体B的压强相同
B．气体A的压强小于气体B的压强
C．增大挤压力F，玻璃瓶将下沉
D．增大挤压力F，玻璃瓶将上浮
（多选）17．（2026 咸阳三模）图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高L处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为p0，气缸内初始热力学温度为T。则（　　）
A．在状态A时，缸内封闭气体的压强为0.5p0
B．在状态C时，Lc＝1.5L
C．整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为Q
D．直线BC一定不过坐标原点
（多选）18．（2026 滕州市二模）一定质量的某理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后回到原来的温度（　　）
A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强
B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强
C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
（多选）19．（2026 红塔区模拟）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如T﹣V图上的两条线段所示，则气体在（　　）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
三．解答题（共14小题）
20．（2026 甘肃）如图，汽缸内壁光滑，横截面积为S，用质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与缸底用一轻质弹簧连接。汽缸水平放置时，缸内气体温度为T0，弹簧为原长l。现将汽缸与水平面成θ＝30°角放置，缸内气体温度保持不变，弹簧长度变为l。已知大气压强为p0，重力加速度为g，忽略弹簧体积。
（1）求弹簧的劲度系数k。
（2）若加热缸内气体使弹簧恢复为原长l，则气体压强和温度分别变为多少？
21．（2026 浙江）如图所示，在平台上固定安装一个内壁光滑的绝热汽缸，缸内被绝热活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞处于位置1被锁定，抽气后气体处于状态A。解除锁定，活塞移至位置2处时再次被锁定。接着用电阻丝为气体加热，直至气体达到状态B。已知气体在状态A时，压强pA＝9×104Pa，体积VA＝20L，温度TA＝300K，在状态B时，压强pB＝1.5×105Pa，体积VB＝18L。
（1）求气体在状态B时的温度TB；
（2）从状态A到状态B，气体内能增加ΔU＝2.2×103J；电阻丝发热为气体提供的热量Q＝1.8×103J。求状态A到状态B过程中外界对气体做的功W；
（3）气体处于状态B时，让平台匀速上升，则气体的内能　 　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；相对于汽缸，向上运动的分子数目　 　 （选填“明显大于”、“明显小于”或“近似等于”）向下运动的分子数目。
22．（2026 上海）压缩点火实验是验证热力学第一定律与气体状态变化规律的经典物理实验，通过活塞对密闭气缸内的气体做功，可改变气体的内能、温度、压强等状态参量，直观展现热力学过程的物理本质；同时该实验装置的光学特性分析，也涉及光的折射定律与全反射规律的综合应用。
（1）如图所示为压缩点火装置，密闭气缸的底部放置了一小块浸有乙醚的硝化棉。气缸内气体可看作理想气体。
①（多选）若缓慢推动活塞压缩气缸内的空气，硝化棉不会被点燃，此过程可认为气缸内气体的温度始终保持不变。下列p﹣V图与p﹣T图中，哪些符合上述过程的变化规律（　 　 ）
②若快速猛推活塞压缩气缸内的空气，硝化棉会更容易被点燃，这是因为（　 　 ）
A.气体从环境吸收的热量更少 B.针筒内壁吸收的热量更少
C.气体从环境吸收的热量更多 D.针筒内壁吸收的热量更多
③若在温度不变的情况下，将气缸内气体的体积压缩到原来的一半以下，下列哪个物理量会发生变化（　 　 ）
A.气体的内能 B.气体分子热运动的剧烈程度
C.单位体积内的气体分子数 D.气体分子间的平均作用力
（2）（计算）一束光射向该点火装置的均匀中空厚圆筒，在外表面发生折射，入射角为θ，在内表面恰好发生全反射，已知圆筒外表面半径R，求筒壁厚度为　 　 。
23．（2026 广东）图（a）所示的空气垫是由多个相连的独立气室构成的包装材料，其简化模型如图（b）。充气前气室内均没有气体，在室温T0下，将压强p0、体积V0的气体通过单向阀充入10个气室（忽略气道内气体），此时每个气室均为圆柱体，横截面半径为r，长度为h，当充气后的气室受到挤压变形时，其横截面变成图（c）所示的“跑道”形（两端是直径为d的半圆），且气室长度、横截面周长均保持不变，气室内气体可视为理想气体，充气及挤压变形过程中气体温度始终与室温相同。
（1）求充气后未挤压变形时气室中的压强p1；
（2）求挤压变形后气室中的压强p2；
（3）已知气室中的压强超过pc时气室会爆破，若气室经如图（c）所示的挤压变形后，体积不变、室温升高，求气室不爆破的最高室温Tc。
24．（2026 山东）如图甲所示，竖直固定的圆柱形透明管深度为l，管内横截面积为S；圆柱形物块长为l，横截面积为S，密度为ρ。室温T1＝300K时，某同学将表面涂抹润滑油的物块竖直置于管口封住管内气体，并使物块缓慢进入透明管，过程中气体无泄漏。当物块处于静止状态时，其上表面恰好与管口齐平，如图乙所示。已知透明管与物块均具有良好的导热性能，不计物块与透明管间的摩擦，重力加速度大小为g，大气压强恒定，空气可视为理想气体。
（1）求当地的大气压强p0；
（2）装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为l，该同学认为此装置漏气，测得此时室温T2＝270K，求管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量比。
25．（2026 山西）某小组设计并完成了“稳定平抛水柱”实验。如图，竖直放置的储水瓶液面上方封闭少量气体，底部竖直细管甲与大气连通、水平细管乙有一阀门K。初始时K关闭，瓶内上方气体体积V1＝200mL，甲管内恰无水且A端口距水面高h1＝20cm，乙管B端口距水面高h2＝30cm；打开K，水持续从乙管流出，大气通过甲管进入瓶内，当水面与甲管A端口齐平时关闭K，此时瓶内上方气体的总体积V2＝1510mL。已知大气压强p0＝1.00×105Pa、水的密度ρ＝1.00×103kg/m3，重力加速度g取10m/s2，忽略温度变化与瓶体形变，气体均可视为理想气体。求：
（1）初始K关闭时，瓶内上方气体压强p1和乙管B端口处压强p2；
（2）在打开K到关闭K的过程中，进入瓶内的空气在大气压强下的体积ΔV。
26．（2026 浙江）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为m2的液体。初始时，瓶内气体处于状态A，其体积为VA。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止。随后通过细管缓慢吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A到状态B过程中，气体吸收热量Q＝2.05J。已知S＝40cm2，VA＝400cm3，m1＝0.4kg，m2＝2kg，大气压强p0＝0.99×105Pa。
（1）图中液体 　 　 （选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将 　 　 （选填“升高”、“不变”或“降低”）；
（2）求气体在状态B时的体积VB；
（3）求气体从状态A到状态B过程中对外做的功WAB。
27．（2026 河南）机械装置的润滑油系统常用图示设备稳定油压。气腔内充有氮气，当润滑油系统油压过高时，油会泵入油腔，压缩皮囊；油压降低时，皮囊膨胀，油从油腔泵出。设备的工作温度为T1＝300K、气腔内氮气压强为p1＝0.25MPa时，气腔体积为V1＝6L，氮气视为理想气体。
（1）某次泵油，氮气压强从p1变为p2＝0.2MPa，求泵出油的体积；（泵油过程为等温过程）
（2）若使设备在T2＝270K时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为p1时气腔体积仍为V1，求补充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比。（补气过程为等温过程）
28．（2026 江苏）一定质量的理想气体从a状态到b状态经历等温变化，此过程外界压缩气体对其做的功为W。已知a状态气体体积为V0，压强为p0，b状态气体体积为V。求：
（1）该过程气体放出的热量；
（2）b状态时气体的压强。
29．（2026 云南）某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为p0的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为S1、S2（S1＜S2）。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。
（1）打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小；
（2）在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为V0的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功；
（3）在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。
30．（2026 泰安模拟）如图甲所示，潜水员潜水时，需要通过呼吸调节器将高压气瓶中气体的压强降至所在位置的环境压强，即潜水员的吸入气体压强，图乙为调节器的剖面示意图。固定隔板和轻质活塞将调节器隔成高压室与中压室两部分，活塞通过两根轻弹簧与隔板相连，高压室接气瓶，中压室接呼吸器，细管固定在活塞上，活塞带动细管向下移动可连通高压室与中压室。在水中，中压室压强会随水深的变化而变化，但与潜水员所在位置的环境压强差始终维持在10p0。活塞面积为S，所有过程气体温度保持不变，摩擦不计。某次潜水员所在位置的环境压强为2p0。
（1）细管上管口关闭时，细管与高压室上壁的弹力大小为FN，求每根弹簧的弹力大小；
（2）已知高压气瓶的容积为12L，某时刻压强计示数为180p0，30分钟后示数变为120p0，呼吸调节器内的气体相比于气瓶内的气体体积可忽略不计，求潜水员在水下每分钟吸入气体的体积。
31．（2026 广州模拟）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1cm2的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度l为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为1.0×105Pa，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；
（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知1mol氮气在1.0×105Pa、273K状态下的体积约为22.4L，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1。
32．（2026 合肥模拟）如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。
图（b）为某一“系留气球”的简化模型图：主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。
当气球在地面达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触，弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触，氦气体积变为地面时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0＝1.0×105Pa、温度T0＝300K，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。
（1）设气球升空过程中氦气温度不变，求目标高度处的大气压强p；
（2）气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的。求气球驻留处的大气温度T。
33．（2026 邗江区校级模拟）如图甲所示，一圆柱形绝热气缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内，活塞质量m＝1kg，横截面积S＝5×10﹣4m2，原来活塞处于A位置，现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的V﹣T图象如图乙所示，已知大气压强P0＝1.0×105Pa，忽略活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g＝10m/s2。
（1）求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积；
（2）若缸内气体原来的内能U0＝72J且气体内能与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量。
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专题13 热学
参考答案与试题解析
一．选择题（共11小题）
1．【答案】A
【分析】根据玻意耳定律判断压强的变化；根据体积的变化判断做功；温度是分子平均动能的标志；根据热力学第一定律判断。
【解答】A、气体在等温膨胀的过程中温度不变，体积增大，根据pV＝C可知，气体的压强减小，故A正确；
B、气体的体积增大，该过程中气体对外界做正功，外界对气体做负功，故B错误；
C、温度是分子的平均动能的标志，气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，故C错误；
D、外界对气体做负功，则W＜0；一定量的理想气体的内能仅仅与温度有关，温度不变则气体的内能不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q
可知Q＞0，说明气体吸收热量，与外界有热量交换，故D错误。
故选：A。
2．【答案】B
【分析】由理想气体状态方程，温度是一定质量理想气体内能大小的唯一量度确定。
【解答】根据理想气体状态方程可得
其中，，Va＝2L，Vb＝Vc＝5L，Vd＝8L
可得Tb＞Ta＝Td＞Tc
温度相同，内能相同，可知四个状态下气体内能相等的是状态a与状态d，故ACD错误，B正确。
故选：B。
3．【答案】D
【分析】1.由麦克斯韦速率分布曲线峰值右移判断温度升高；
2.结合热力学第一定律ΔU＝Q+W分析吸放热；
3.区分统计规律与单个分子运动，根据f（v）图像纵坐标、面积判断各速率区间分子占比变化。
【解答】麦克斯韦分子速率分布规律：温度越高，曲线峰值（最概然速率）越大、曲线越宽越平缓。状态Ⅱ峰值v2＞v1（状态Ⅰ峰值），故TⅡ＞TⅠ，理想气体内能只由温度
决定，所以ΔU＞0。
A.理想气体内能增加ΔU＞0，但体积变化未知，无法确定外界对气体做功W正负，因此无法确定是吸热还是放热，故A错误；
B.速率分布是统计规律，平均速率升高，仍存在低速分子，不是每个分子速率都增加，故B错误；
C.f（v）代表单位速率区间分子数占比，v1处Ⅰ的f（v）高于Ⅱ，说明v1附近单位速率区间分子占比减小，总分子数不变，则该区间分子数减少，故C错误；
D.在v1～v2区间内，曲线Ⅰ在该区间包围的面积大于曲线Ⅱ的面积；面积代表分子数占总分子数的比例，因此该区间分子占比减小，故D正确。
故选：D。
4．【答案】B
【分析】根据理想气体状态方程，由初末态的压强和体积关系可推导出温度变为初态的一点五倍，温度升高则分子平均动能增大；但平均动能增大不代表每个分子速率都增大；体积减小、温度升高，单位时间单位面积碰撞的分子数应增多而非减少。
【解答】A.由理想气体状态方程
代入数据可得
末态温度为初态的1.5倍，故A错误；
B.温度是分子平均动能的标志，温度升高则分子平均动能增大，末态温度高于初态，故气体分子平均动能更大，故B正确；
C.温度升高使分子平均速率增大，这是统计意义上的平均值，并非每个气体分子的速率都增大，部分分子速率可能减小，故C错误；
D.由压强微观解释，体积减小使分子数密度增大，温度升高使分子平均速率增大，两者均导致数单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数增多，而非更少，故D错误。
故选：B。
5．【答案】D
【分析】当温度缓慢升高时，分析小气球内部气体压强和体积的变化，从而得到外部气体体积和压强的变化，根据克拉伯龙方程分析分子数的多少。
【解答】A．当温度缓慢升高时，小气球内部气体压强增大，使得气球的体积增大，则小气球外部气体体积减小，温度升高，则压强增大，故A错误；
B．根据克拉伯龙方程可得pV＝nRT，由于原来小气球内部气体压强大于外部气体压强，且内外气体体积相等，温度相等，所以小气球内部气体分子数大于外部气体的分子数，故B错误；
CD．假设气体做等容变化，根据查理定律可得：，解得：
小气球内部气体压强大于外部气体压强，当升高相同的温度时，小气球内部气体压强增加大，小气球内部气体体积增大，故C错误，D正确。
故选：D。
6．【答案】C
【分析】活塞从a到b的过程是在恒温冷水中自发进行的，根据稳定时活塞内气体与外界冷水温度相等，可知气体温度下降，即可分析内能变化情况；由活塞受力平衡，可知内部气体压力、外界大气压力及活塞重力平衡，即可知内部气压变化情况；活塞从b到a的过程是外力缓慢提升，但汽缸保持不动，由充分热交换可知，气体温度与恒温冷水相同，可分析内能变化情况；由温度不变，根据玻意耳定律，可知体积增大时，压强的变化情况。
【解答】AB、由题意可知，当活塞由a位置缓慢运动到b位置时，汽缸内气体温度下降，其内能随之减少；由活塞受力平衡，即内部气体压力、外界大气压力、活塞重力平衡，即内部气体压强不变，故AB错误；
CD、在活塞从b缓慢运动至a的过程中，汽缸内气体温度恒定，内能无变化；温度恒定，依据玻意耳定律pV＝C，可知体积增大时，压强相应减小，故C正确，D错误。
故选：C。
7．【答案】D
【分析】气体体积膨胀，对外做功，时间很短来不及与外界发生明显热交换，可视为绝热过程（Q＝0）；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。
【解答】瓶塞跳出的过程中，瓶内的气体对外做功，则气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，故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，根据
可知，体积增大，温度减小，则气体压强减小，故D正确，ABC错误。
故选：D。
8．【答案】C
【分析】根据气体实验定律分析各个过程气体状态参量的变化，根据热力学第一定律判断气体内能的变化、做功情况与吸放热情况。对于D选项可根据p﹣V图像与横轴所围图形的面积等于气体做功的绝对值，判断a→b→c→a一个循环过程气体做功情况，再根据热力学第一定律判断a→b过程气体从外界吸收的热量与c→a过程放出的热量的大小关系。
【解答】A、a→b的过程是等压变化，且体积增大，气体对外界做功（W＜0），根据：，可知温度升高，则气体内能增加（ΔU＞0），根据热力学第一定律：ΔU＝W+Q，可知Q＞0，即气体从外界吸收的热量，且吸收的热量大于气体对外做的功，故A错误；
B、b→c的过程中气体与外界无热量交换，即Q＝0，气体体积增大，对外界做功（W＜0），由热力学第一定律：ΔU＝W+Q，可知ΔU＜0，即气体内能减少，故B错误；
C、c→a的过程为等温过程，即：Tc＝Ta，则a→b→c过程气体内能不变（ΔU＝0），根据热力学第一定律，可知a→b→c过程气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，故C正确；
D、c→a的过程为等温压缩过程，气体内能不变，而外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知c→a的过程放出的热量。根据p﹣V图像与横轴所围图形的面积等于气体做功的绝对值，可知a→b→c过程气体对外界做的功大于c→a的过程外界对气体做的功，可得a→b→c→a一个循环，气体对外界做的功（W＜0），一个循环气体内能不变（ΔU＝0），根据热力学第一定律，可知一个循环气体从外界吸热，故a→b过程气体从外界吸收的热量大于c→a过程放出的热量，故D错误。
故选：C。
9．【答案】B
【分析】迅速向下拉动活塞，云室里封闭的气体来不及与外界发生热交换，但是对外做功，根据热力学第一定律分析内能变化情况，进而分析温度的变化。根据理想气体状态方程分析压强的变化。根据体积变化分析分子的数密度变化情况。
【解答】AC、云室内封闭一定质量的气体，迅速向下拉动活塞，时间极短，云室里封闭的气体来不及与外界发生热交换，故看作绝热过程，Q＝0。气体体积增大，对外做功，W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，可知内能减小，温度降低，故AC错误；
B、被封气体体积增大，温度降低，由理想气体状态变化方程C可知压降减小，故B正确；
D、气体体积增大，总分子数不变，则分子的数密度减小，故D错误。
故选：B。
10．【答案】B
【分析】根据p﹣T图像判断各阶段气体的压强与温度的变化情况，根据一定质量理想气体的状态方程判断气体体积的变化情况，再确定p﹣V图像。
【解答】由p﹣T图像可知a→b的过程为等压升温的过程，由一定质量理想气体的状态方程：，可知此过程气体的体积增大，则此过程的p﹣V图像是平行于横轴的直线，且b在a右侧。
由p﹣T图像可知b→c的过程，气体的压强减小，温度降低，根据，可得：，可知图像上的点与原点连线的斜率越小体积越大，则b→c的过程体积增大。
综合上述分析，可知全过程对应的p﹣V图像只有B选项的图像是可能的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
11．【答案】B
【分析】温度升高，气体体积增大，油柱向右移动；根据气体实验定律找出体积的变化量与温度的变化量的函数关系，判断刻度线是否均匀和怎样可提高灵敏度；在大气压较大的冬天使用时，在相同温度条件下，封闭气体的体积会变小。
【解答】AB、根据题意可知，气体发生等压变化，则根据盖—吕萨克定律可得：
可得：
设吸管内部的横截面积为S，内部气体热力学温度为T1，体积为V1，
当温度变化Δt时油柱移动的距离为Δl，则有
解得：ΔtΔl
由此可知，Δt与Δl成正比关系，故相邻刻度线对应的示数差值相同。
温度升高，气体体积增大，油柱向右移动，故由左向右刻度线对应的示数依次增大，故A错误，B正确。
C、由ΔtΔl，S越小即细管越细，温度变化相同时，Δl变化越大，即测量精度越高。故为提高测量精度，应该用细一点的吸管，故C错误；
D、气压计在夏天制作，在大气压较大的冬天使用时，在相同温度条件下，封闭气体的体积会变小，油柱靠近饮料罐较近，因此测量值会偏小，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共8小题）
12．【答案】BE
【分析】气体喷出过程，气体罐内气体分子个数减少，气体罐内的封闭气体压强变小，罐内气体对外做正功，而外界对罐内做负功，根据热力学第一定律判断气体罐内气体内能的变化与温度的变化。
【解答】AD．易知气体喷出过程，气体罐内气体分子个数减少，气体罐内的封闭气体压强变小，则气体罐内压力变小，故AD错误；
BCE．根据热力学第一定律：ΔU＝W+Q，气体喷出过程，罐内气体对外做正功，而外界对罐内做负功，则W＜0；气体罐绝热良好，则Q＝0，可知ΔU＜0，即气体罐内气体内能减少，则气体罐内温度下降，故BE正确，C错误。
故选：BE。
13．【答案】AD
【分析】AB、气体体积变大对外做功，体积变小外界对气体做功；
CD、一定质量的气体，内能由温度决定，相同温度时，气体质量越大分子数越多，内能越大。
【解答】AB、放气过程中，气体膨胀对外做正功，故A正确，B错误；
CD、在刚放完气到下次即将放气的过程中，罐内气体温度不变，但发酵产生气体，气体质量变大，分子数变大，所以内能变大，故D正确，C错误。
故选：AD。
14．【答案】BD
【分析】A、根据坐标图分析气体的变化，再根据理想气体状态方程分析；
B、根据坐标图分析状态参量，根据理想气体状态方程分析温度变化，再分析内能；
C、p﹣V图中，图像与横轴所围图形的面积代表做功；
D、先根据坐标图和理想气体状态方程分析温度变化，内能变化，然后根据热力学第一定律分析吸热和做功的关系。
【解答】A、由图可知，理想气体由a到b做等压变化，体积增大，由理想气体状态方程可知，温度升高，即状态b的温度比状态a的高，故A错误；
B、由图可知pb＝3p0，Vb＝2V0，pc＝p0，Vc＝3V0，由理想气体状态方程可知，代入数据可得Tb＝2Tc，温度降低，内能减小，则状态b的内能较大，故B正确；
C、p﹣V图中，图像与横轴所围图形的面积代表做功，由图可知由b到c气体做功较大，故C错误；
D、由图可知，理想气体由c到d做等压变化，体积增大，由理想气体状态方程可知，温度升高，内能增大ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，气体从外界吸热大于气体的对外做功，故D正确。
故选：BD。
15．【答案】BC
【分析】温度很高时，分子平均动能大，并不是所有分子的动能都大；根据内能的决定因素进行分析；根据工作过程分析热传递情况；该均热板是从高温物体吸热，向低温物体放热，产生了其它影响。
【解答】A．温度很高时，也有少部分分子平均速率小，温度低时也有少部分分子速率很大，所以空腔内高温处不是所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大，故A错误；
B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，分子之间的势能增大，所以内能变大，故B正确；
C．根据题意可知，水从高温芯片处吸收热量，在低温冷凝端放出热量，所以该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功，故C正确；
D．根据热力学第二定律可知，该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，但是要产生其他影响，故D错误。
故选：BC。
16．【答案】BC
【分析】题目中玻璃瓶悬浮在水中，说明其受力平衡，重力与浮力相等。气体A与气体B通过水柱相连，分析压强关系时需考虑水柱产生的压强，因此气体B的压强等于气体A的压强加上水柱压强，故气体A的压强小于气体B的压强。当增大挤压力F时，塑料瓶被压缩，气体A体积减小，根据玻意耳定律其压强增大，进而导致气体B压强也增大，气体B体积减小，玻璃瓶排开水的体积减小，所受浮力减小，而重力不变，因此玻璃瓶下沉。
【解答】AB、气体A与气体B的压强关系满足pB＝pA+ρgh，因此气体A的压强小于气体B的压强，故A错误，B正确；
CD、增大挤压力F，气体A的体积减小，其压强增大，故气体B的压强也随之增大。根据玻意耳定律，气体B的体积将减小，导致玻璃瓶所受浮力减小，因此玻璃瓶将下沉，故D错误，C正确。
故选：BC。
17．【答案】AB
【分析】A.封闭气体从A到B，气体的体积不变，做等容变化，根据查理定律求解作答；
B.封闭气体从B到C，做等压变化，根据盖—吕萨克定律求解作答；
C.根据W＝pΔV求封闭气体对外做功，根据热力学第一定律求解作答；
D.根据数学知识，结合图像求解作答。
【解答】A.由图2可知，封闭气体从A到B，气体的体积不变，做等容变化，在B处的压强pB＝p0；
根据查理定律
代入数据解得
B.封闭气体从B到C，做等压变化，根据盖—吕萨克定律
解得，故B正确；
C.整个过程中，缸内封闭气体对外做功W＝﹣pBΔV＝﹣p0（1.5LS﹣LS）＝﹣0.5p0LS
根据热力学第一定律，缸内封闭气体增加的内能ΔU＝Q+W＝Q﹣0.5p0LS＜Q，故C错误；
D.L﹣T图像如图所示：
C点对应的Lc＝1.5L，根据数学知识
因此直线BC一定通过坐标原点，故D错误。
故选：AB。
18．【答案】AD
【分析】根据题意，应用力学气体状态方程分析答题．
【解答】A、由理想气体状态方程：C可知，保持压强不变而使它的体积膨胀，温度T升高，接着保持体积不变而减小压强，温度降低，温度可能回到原来的温度，故A正确；
B、由理想气体状态方程：C，先保持压强不变而使它的体积减小，温度降低，接着保持体积不变而减小压强，温度继续降低，温度不可能回到原来的温度，故B错误；
C、由理想气体状态方程：C，先保持体积不变而增大压强，温度升高，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度继续升高，温度不可能回到原来的值，故C错误；
D、由理想气体状态方程：C，先保持体积不变而减小压强，温度降低，接着保持压强不变而使它的体积膨胀，温度升高，温度可能回到原来的温度，故D正确；
故选：AD。
19．【答案】ABD
【分析】根据理想气体状态方程判断气体压强的变化，根据气体体积的变化判断气体做功情况，根据温度的变化判断内能的变化，结合热力学第一定律即可判断热传递情况。
【解答】AC、气体从状态a到状态b，图线是过原点的倾斜直线，不变，由C可知该过程是等压变化；从状态b变化到状态c，V增大，T降低，由C可知压强p减小，所以状态a处的压强大于状态c处的压强，故A正确，C错误；
BD、由a变化到b的过程中，V增大，所以气体对外做功，T升高，则内能增大，由热力学第一定律ΔU＝W+Q可知气体吸热，故BD正确。
故选：ABD。
三．解答题（共14小题）
20．【答案】（1）弹簧的劲度系数为；
（2）气体压强和温度分别变为p0，（1）T0。
【分析】（1）根据平衡条件分析初末状态的压强与活塞质量的关系，根据胡克定律以及玻意耳定律列式联立即可求解弹簧的劲度系数k；
（2）当弹簧恢复原长时，根据查理定律即可列式求解。
【解答】（1）汽缸水平放置时，缸内气体压强等于大气压强p0。
将汽缸与水平面成θ＝30°角放置后，根据胡克定律可知，弹簧的弹力大小为F＝k（ll）kl
对活塞分析，由平衡条件得
p0S+mgsinθ＝F+p1S
对封闭气体，根据玻意耳定律得
p0lS＝p1 lS
联立解得k
（2）当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强p2＝p0p0
根据查理定律可得
联立解得T2＝（1）T0
答：（1）弹簧的劲度系数为；
（2）气体压强和温度分别变为p0，（1）T0。
21．【答案】（1）气体在状态B时的温度是450K；
（2）求状态A到状态B过程中外界对气体做的功是400J；
（3）气体处于状态B时，让平台匀速上升，则气体的内能不变；相对于汽缸，向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。
【分析】（1）应用理想气体状态方程求出物体在状态B的温度。
（2）根据热力学第一定律求解。
（3）一定量理想气体的内能由气体的温度决定；气体分子不停地做无规则运动，根据题意分析答题。
【解答】（1）对封闭气体，由理想气体状态方程得，代入数据解得TB＝450K
（2）由热力学第一定律得ΔU＝W+Q，解得W＝ΔU﹣Q＝2.2×103J﹣1.8×103J＝400J
（3）气体处于状态B时，让平台匀速上升，气体温度不变，气体的内能不变；
气体分子不停地做无规则运动，气缸的机械运动对分子无规则运动没有影响，
气体分子向各方向运动的数据基本相等，相对于汽缸，向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。
答：（1）气体在状态B时的温度是450K；
（2）求状态A到状态B过程中外界对气体做的功是400J；
（3）气体处于状态B时，让平台匀速上升，则气体的内能不变；相对于汽缸，向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。
22．【答案】（1）①AD；②B；③C；（2）R（1﹣sinθ）。
【分析】（1）①缓慢压缩气缸内的气体，此过程气缸内的气体温度保持不变，体积减小，由玻意耳定律分析气缸内的气体的压强的变化，根据状态参量的变化与气体实验定律解答。
②若快速猛推活塞压缩气缸内气体，因压缩时间极短，气体释放到环境中的热量更少，温度快速升高。
③气缸内的气体看作理想气体，由温度的变化判断气体的内能如何变化，以及气体分子的热运动剧烈程度的变化；因气体的体积减小，故分子数密度变大；理想气体分子间没有作用力。
（2）根据题意作出光路图，根据全反射临界角满足的条件和折射定律，根据几何关系解答。
【解答】（1）①AB．缓慢压缩气缸内的气体，此过程气缸内的气体温度保持不变，则T﹣p图线为与p轴平行的直线，根据玻意耳定律pV＝C可知，气体压强增大，故A正确，B错误；
CD．气体温度不变，根据玻意耳定律pV＝C可知，p﹣V图线为双曲线，且体积减小，压强增大，故C错误，D正确。
故选：AD。
②若快速猛推活塞压缩气缸内气体，硝化棉会被点燃，这是因为压缩时间极短，外界对针筒内气体做功，针筒内气体升温，针筒内壁吸收的热量更少，气体释放到环境中的热量更少，气体内能快速增加，温度快速升高。故B正确，ACD错误。
故选：B。
③AD．理想气体忽略分子间作用力，则理想气体的内能只与温度有关，理想气体的温度不变，则内能不变，故AD错误；
B．理想气体的温度不变，气体分子的热运动剧烈程度不变，故B错误；
C．气体的体积压缩到原来的一半以下，即气体的体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故C正确。
故选：C。
（2）设圆筒的折射率为n，全反射临界角为C，筒壁厚度为d，作出光路图如下图所示：
全反射临界角C满足：sinC
由折射定律可得：n
在△OAB中，由正弦定理得：
联立解得：d＝R（1﹣sinθ）
故答案为：（1）①AD；②B；③C；（2）R（1﹣sinθ）。
23．【答案】（1）充气后未挤压变形时气室中的压强为；
（2）挤压变形后气室中的压强为；
（3）气室不爆破的最高室温为
【分析】（1）在充气过程中，气体的温度不变，对所有充入气室的气体，由玻意耳定律列式即可求解；
（2）由几何关系可求气室挤压后的体积，对单个气室中的气体，由玻意耳定律列式即可解答；
（3）对单个气室中的气体，由查理定律列式即可求出气室不爆破的最高室温。
【解答】（1）由题意可知，在充气过程中，气体的温度不变，对所有充入气室的气体，由玻意耳定律可得：p0V0＝p1V1，其中：，代入数据解得充气后未挤压变形时气室中的压强为：；
（2）变形前，每个气室的体积为：V＝πr2h，在挤压过程中，温度不变，且气室长度、横截面周长均保持不变，原圆形横截面的周长为：C＝2πr，变形后跑道形状横截面两端半圆合为一个整圆周，周长为：C1＝πd，则剩余直边的总长度为：C2＝C﹣C1＝2πr﹣πd，单根直边长为：，则变形后单个气室是体积为：，对单个气室中的气体，由玻意耳定律可得：p1V＝p2V2，代入数据解得挤压变形后气室中的压强为：；
（3）挤压变形后，体积不变，气体发生等容变化，对单个气室中的气体，由查理定律可得：，代入数据解得气室不爆破的最高室温为：。
答：（1）充气后未挤压变形时气室中的压强为；
（2）挤压变形后气室中的压强为；
（3）气室不爆破的最高室温为。
24．【答案】（1）当地的大气压强为；
（2）管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量7：8。
【分析】（1）写出气体初末状态的体积和压强，气体温度不变，根据玻意耳定律可以求出当地的大气压强p0；
（2）写出气体初末状态的温度和体积，气体压强不变，由理想气体状态方程可以求出管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量比。
【解答】（1）设密封刚完成时管内气体压强为p1，气柱长度为，体积，
物块受力平衡有
解得
初始时管内气体体积为V0＝lS，压强为大气压p0，温度均为T1。温度不变，由玻意耳定律
解得
化简有；
（2）装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为，体积，温度T2＝270K，
物块受力平衡不变，故此时气体压强
密封刚完成时状态p1＝ρgl，，T1＝300K
由理想气体状态方程，气体质量比等于之比，且压强p不变，则
答：（1）当地的大气压强为；
（2）管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量7：8。
25．【答案】（1）瓶内上方气体压强为9.8×104Pa，乙管B端口处压强为1.01×105Pa；
（2）进入瓶内的空气在大气压强下的体积为1314mL。
【分析】（1）初始状态下，利用液体压强公式计算瓶内气体压强和乙管端口处的压强；
（2）当水面与甲管端口齐平时，对瓶内原有气体和进入的空气整体应用玻意耳定律，求解进入瓶内的空气体积。
【解答】（1）初始K关闭时，甲管与大气连通且管内恰无水，说明A端口处压强等于大气压强p0，
由液体压强公式可知，瓶内上方气体压强p满足p1+ρgh1＝p0，
代入数据解得，
乙管B端口处压强p2满足p2＝p1+ρgh2，
代入数据解得；
（2）当水面与甲管A端口齐平时，瓶内上方气体压强等于大气压强p0，
设进入瓶内的空气在大气压强下的体积为ΔV，
对瓶内原有气体和进入的空气整体应用玻意耳定律，有p1V1+p0ΔV＝p0V2，
代入数据解得ΔV＝1314mL。
答：（1）瓶内上方气体压强为9.8×104Pa，乙管B端口处压强为1.01×105Pa；
（2）进入瓶内的空气在大气压强下的体积为1314mL。
26．【答案】（1）图中液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将升高；
（2）气体在状态B时的体积VB为420cm3；
（3）气体从状态A到状态B过程中对外做的功WAB为2.05J。
【分析】（1）根据液体在细管中上升，结合毛细现象公式分析求解；
（2）根据状态A时，气体压强由大气压、活塞重力和液体重力共同产生，结合状态B时，气体压强由大气压、活塞重力共同产生分析求解；
（3）根据热力学第一定律ΔU＝WAB+Q分析求解。
【解答】（1）液体在细管中上升，说明液体与管壁之间是浸润的；根据毛细现象公式：h，可知管的内径r变小，液面会升高。
（2）状态A时，气体压强由大气压、活塞重力和液体重力共同产生；
状态B时，气体压强由大气压、活塞重力共同产生；
由等温过程可知：pAVA＝pBVB
解得：
（3）由ΔU＝WAB+Q，ΔU＝0可知：气体对外做功为WAB＝2.05J
答：（1）图中液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面将升高；
（2）气体在状态B时的体积VB为420cm3；
（3）气体从状态A到状态B过程中对外做的功WAB为2.05J。
27．【答案】（1）某次泵油，氮气压强从p1变为p2＝0.2MPa，泵出油的体积是1.5L；（泵油过程为等温过程）
（2）若使设备在T2＝270K时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为p1时气腔体积仍为V1，补充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比是。
【分析】（1）针对泵油过程，由于题目说明是等温过程，根据玻意耳定律可知压强与体积成反比，利用初始和最终的压强关系求出气体膨胀后的总体积，该体积与原体积之差即为被挤出的油的体积；
（2）针对补气问题，利用理想气体状态方程分析，在压强和体积保持不变的情况下，气体的质量与热力学温度成反比；分别计算出低温环境下维持正常工作所需的总气体质量与原有气体质量，二者之差即为需要补充的气体质量，进而求出补充质量与原质量的比值。
【解答】（1）设泵出油的体积为ΔV，由玻意耳定律可得p1V1＝p2（V1+ΔV）
代入数据可得ΔV＝1.5L
（2）补充的氮气压强为大气压p0设其体积为V0则
对补充的氮气有p0V0＝p1V2
代入数据可得，则补入氮气的质量与气腔内原有氮气的质量之比为
代入数据可得
答：（1）某次泵油，氮气压强从p1变为p2＝0.2MPa，泵出油的体积是1.5L；（泵油过程为等温过程）
（2）若使设备在T2＝270K时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为p1时气腔体积仍为V1，补充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比是。
28．【答案】（1）该过程气体放出的热量为W；
（2）b状态时气体的压强为。
【分析】（1）根据热力学第一定律分析；
（2）根据玻意耳定律分析。
【解答】（1）气体做等温变化，内能不变，由热力学第一定律可知气体放出的热量Q＝W；
（2）气体从a状态到b状态经历等温变化，由玻意耳定律可知p0V0＝pbV，代入数据可得。
答：（1）该过程气体放出的热量为W；
（2）b状态时气体的压强为。
29．【答案】（1）最大静摩擦力大小为mg；
（2）活塞a的位移大小为，拉力对活塞a做的功为；
（3）水平拉力对活塞a做的功为2mgH。
【分析】（1）打开气阀K，则气缸活塞b上下气压一致，活塞刚要向下运动时，其受到向下的拉力、向上的最大静摩擦力，即可得到最大静摩擦力大小；
（2）重物刚要开始向上运动时，对活塞b受力分析，即可得到气缸内的气体压强；由题意可知气缸导热性良好、环境恒温，结合理想气体状态方程，即可得到此时气缸内的总体积，结合几何关系，即可得到活塞a的位移大小；根据热力学第一定律，结合气缸吸热量，即可得到拉力对活塞a做的功；
（3）重物上升高度H过程，根据缓慢拉动，可知压强、温度均不变，结合理想气体状态方程，可知气缸内气体总体积不变，即可得到活塞a移动的位移；活塞a移动过程，受力始终平衡，即可得到外力大小，结合活塞a移动的位移，即可得到外力对活塞a做的功。
【解答】（1）打开气阀K，则气缸活塞b上下气压一致，活塞刚要向下运动时，其受到向下的拉力、向上的最大静摩擦力平衡，即最大静摩擦力大小f＝mg；
（2）重物刚要开始向上运动时，对活塞b受力分析，可得：p0S2＝pS2+mg+f，气缸内的气体压强为：p；
由题意可知气缸导热性良好、环境恒温，结合理想气体状态方程，可得：p0V0＝pV，此时气缸内的总体积
根据几何关系，可得活塞a的位移大小，解得：x；
根据热力学第一定律，结合气缸吸热量，可知活塞对气体做功满足：ΔU＝W外+Q，
气缸导热性良好、环境恒温，即ΔU＝0，活塞对气体做功为W外＝﹣Q，则气体对活塞做功为：﹣W外＝Q，
对活塞分析，可知拉力对活塞a做的功满足：﹣W外+W﹣p0S1x＝0，解得：W；
（3）重物上升高度H过程，根据缓慢拉动，可知压强、温度均不变，结合理想气体状态方程，可知气缸内气体总体积不变，即可得到活塞a移动的位移；
活塞a移动过程，受力始终平衡，外力大小满足：F+pS1＝p0S1，结合活塞a移动的位移，即可得到外力对活塞a做的功W2＝Fxa，解得：W2＝2mgH。
答：（1）最大静摩擦力大小为mg；
（2）活塞a的位移大小为，拉力对活塞a做的功为；
（3）水平拉力对活塞a做的功为2mgH。
30．【答案】（1）每根弹簧的弹力大小为5p0S；
（2）潜水员在水下每分钟吸入气体的体积为12L。
【分析】（1）根据受力分析，结合平衡方程分析求解；
（2）根据气体状态方程，结合气体前后压强和体积的变化关系分析求解。
【解答】（1）由受力分析，得平衡方程：
Fn+2p0S+2F＝12p0S
解得：
（2）由题意知，气瓶初始压强 p＝180p0，末状态压强p4＝120p0，环境压强 p3＝2p0
由气体状态方程得：p3V2＝p4V+pΔV
潜水员每分钟吸入的气体体积
解得：V2＝12L
答：（1）每根弹簧的弹力大小为5p0S；
（2）潜水员在水下每分钟吸入气体的体积为12L。
31．【答案】（1）温度变化过程中氮气对外界做的功为0.4J；
（2）葫芦的容积为119cm3；
（3）被封闭氮气分子的个数为2.9×1021个。
【分析】（1）温度变化过程中，容器的气体等压膨胀，根据W＝p0ΔV计算功；
（2）根据盖—吕萨克定律求葫芦的容积；
（3）根据盖一吕萨克定律结合阿伏加德罗常数解答。
【解答】（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为p0，塑料管的横截面积为S，初、末态气柱的长度分别为l、l1，气体对外做的功为W。根据功的定义有
W＝p0S（l1﹣l）
解得
W＝0.4J
（2）设葫芦的容积为V，封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2，体积分别为V1、V2，根据盖—吕萨克定律有
其中
V1＝V+Sl
V2＝V+Sl1
联立以上各式并代入题给数据得
V＝119cm3
（3）设在1.0×105Pa、273K状态下，1mol氮气的体积为V0、温度为T0，封闭气体的体积为V3，被封闭氮气的分子个数为n。根据盖一吕萨克定律有
其中
联立以上各式并代入题给数据得
n＝2.9×1021个
答：（1）温度变化过程中氮气对外界做的功为0.4J；
（2）葫芦的容积为119cm3；
（3）被封闭氮气分子的个数为2.9×1021个。
32．【答案】（1）目标高度处的大气压强p为5×104Pa；
（2）气球驻留处的大气温度T为266K。
【分析】（1）确定氦气的初末状态参量，气体发生等温变化，由玻意耳定律求解；
（2）对活塞受力分析，由平衡条件得到温度平衡后的氦气压强，由几何关系得到末态体积，依据理想气体状态方程求解。
【解答】（1）对于封闭的氦气，其初态的压强p1＝p0，体积为V1；末态的压强p2＝pp0，体积V2＝1.5V1。
发生等温变化过程，则有：p1V1＝p2V2
代入整理得：p0＝1.5（pp0）
解得：pp01.0×105Pa＝5×104Pa
（2）设左、右挡板间距离为L，活塞面积为S，弹簧劲度系数为k，温度达到平衡后，氦气压强为p3，体积为V3.
活塞与右挡板刚好接触时，对活塞由平衡条件得：
p2S＝pS+kL，又有：p2﹣pp0，
温度达到平衡后，对活塞由平衡条件得：
p3S＝pSkL，
解得：p3p0
V3＝V1（1.5V1﹣V1）V1；
由理想气体状态方程得：
解得：T＝266K
答：（1）目标高度处的大气压强p为5×104Pa；
（2）气球驻留处的大气温度T为266K。
33．【答案】见试题解答内容
【分析】（1）利用平衡，求出封闭气体的压强，气体变化过程为等压过程，根据盖﹣吕萨克定律即可求出缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积；
（2）根据气体内能与热力学温度成正比，列出比例式子求出B状态的内能，等压过程利用公式W＝PΔV求出做功，再根据热力学第二定律即可求出缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量。
【解答】（1）活塞从A位置缓慢到B位置，活塞受力平衡，气体为等压变化
以活塞为研究对象：PS＝P0S+mg，得：P＝P01.2×105Pa
根据盖﹣吕萨克定律：，可得：VB6×10﹣4m3
（2）由气体内能与热力学温度成正比：，得：UB＝108J
外界对气体做功：W＝﹣PΔV＝﹣P（VB﹣VA）＝﹣24J
根据热力学第一定律：ΔU＝UB﹣U0＝Q+W
可得气体变化过程吸收的总热量Q＝60J
答：（1）缸内气体的压强为1.2×105Pa，活塞到达位置B时缸内气体的体积为6×10﹣4m3；
（2）缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量为60J。
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