气体（解析版）-2023高考物理一轮复习知识点精讲和高考题模拟题同步训练

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第十九章热学

专题113气体

第一部分知识点精讲

表达A：M=C或⑵PN产p,'1

珑京不定律

广1图像的子温坎：是一条双曲段

表达式：1=（：7•般③1T,

萨克定律

I-H8像的号ZK班：是一热延长线过年.点的九线

表达式：呼曲网甘壮

气体实龄定律

片7羽他的*%蛾：是一热造长线过原点妁克线

洲队p-

H为三体状态方形表达式,：勺~=C式1⑤（T,

气体实验定件的阮氏酊择

1.气体压强

（1）产生的原因

由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用

在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。

（2）决定因素

①宏观上：决定于气体的温度和体积。

②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。

2.气体压强的求解方法

（1）平衡状态下气体压强的求法

力平选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的

衡法受力平衡方程，求得气体的压强

等压在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深h处压强p=

面法p0+pgh,p（）为液面上方的压强

液片选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平

法衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强

（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法

恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿

第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。

2.典例分析

模型模型图示求解方法

分类

带活汽缸对活塞，受力平衡：pS=mg+pS,则压强：p=

pS0

塞汽开口mg

缸模向上

型

汽缸对活塞，受力平衡：p（）S=mg-p0S,则压强：p=

开口P°+詈

向下

汽缸对活塞，受力平衡：p（）S=pS,则压强：p=p0

开口

水平

活塞以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件,

上放

得：Mg+mg+p0S=pS,即：p=p0+

置物

体

水银开口对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：ps=

柱模向上mg+poS。又由：m=pV=phS,则压强：p=詈+

型

Po=Po+pgh

类似、压强：p=詈+Po=Po+pgh

开口\(

向上卜

的弯\

管

开口对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：PoS=

向下mg+pS。又由:m=pV=phS,则压强:p=p^y=

110

渗」

Po-pgh

类似J,压强：P=Po-詈=Po-pgh

开口h

向下f

的弯

管

水平对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p°S=

放置ps

双液it同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵

柱封活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。

1

闭气1—如图所示，M、N两处压强相等。故有PA+Ph2—PB

(

%

体1B从右侧管看，有PB=PO+Phi

tV

蕤5

玻璃沿斜面方向：pS=POS+mgs讥。，则压强：p=

管倾mgsinO..

s+Po=Po+pghLsmdn

斜rmg

2.理想气体

(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体,实

际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。

(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，所以理想气体无分子势能。

［注4］［注4］理想气体是理想化的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体温度有

关，与气体体积无关。

3.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种气体，一定质量的某种气体，

一定质量的某种气体，

内在体积不变的情况下，在压强不变的情况下，

在温度不变的情况下，

容压强与热力学温度成正其体积与热力学温度成

压强与体积成反比

比正比

表

元=元或

TiTi诙

达PI%=P2y2

21=宜V1_7\

P2T1

式V2~Tz

图pPK

V/

象OO7

4.理想气体的状态方程

一定质量的理想气体的状态方程：需=*或牛=Co

5.气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用

力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。

(3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均

等。

(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，

速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率

都增大。

第二部分最新高考题精选

1.(2022高考上海)将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体()

A、分子热运动平均动能变小，压强变小

B、分子热运动平均动能变小，压强变大

C、分子热运动平均动能增大，压强变小

D、分子热运动平均动能增大，压强变大

【参考答案】D

【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+查理定律+模型思想

【名师解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器

壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项DiE确。

【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球

内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。

2.（2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一

段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm,大气压强为75cmHg。

现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（）

A.20cmB.25cm

C.40cmD.45cm

【参考答案】A

【命题意图】本题考查气体实验定律+试管液柱模型+模型思想

【名师解析】对封闭在左管的气体,初状态气体压强为pi=p（）-pgh=75cmHg-25cmHg=50cmHg

设玻璃管横截面积为S,初状态气体体积Vl=30S

当两侧玻璃管内液面相平时，设左管气柱长度为L,则气体体积V2=LS

气体压强p2=po=75cmHg

由玻意耳定律,piV|=P2V2

解得L=20cm,选项A正确。

3.（2022高考上海）在描述气体状态的参量中，是气体分子空间所能够达

到的范围。压强从微观角度来说，是的宏观体现。

【参考答案】体积单位面积上气体分子平均撞击力

【命题意图】本题考查压强的微观含义+模型思维

【名师解析】在描述气体状态的参量中，气体的体积是指气体分子所能够达到的空间范围。

根据气体压强的微观含义，气体压强是指单位面积上气体分子平均撞击力的宏观体现。

4.（2022高考河北）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，

将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆

孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强外。活塞面积为5,

隔板两侧气体体积均为S。，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋

转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的设整个过程温度保持不变，求：

（i）此时上、下部分气体的压强；

（ii）"H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。

【参考答案】（1）2p0,|po；（2）

【命题意图】本题考查气体实验定律及其相关知识点。

【名师解析】

（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知

Po-SLQ=PI~SLQ

解得旋转后上部分气体压强为

P\=2Po

13

旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为则

3

P『Sk=

解得旋转后下部分气体压强为

2

Pl=§Po

（2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力”8竖直向下，匕部分气体对活塞的作

用力竖直向上，卜.部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条

件可知

ptS=mg+p2S

解得活塞的质量为

4%S

m=———

3g

5（6分）（2022•高考广东物理）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图14所示，潜水

员在水面上将80mL水装入容积为380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，

打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230mL。将瓶内气体视为理想气体，

全程气体不泄漏且温度不变。大气压强Po取l.OxlO'Pa,重力加速度g取10m/s2,水的

密度夕取L0xlO'kg/m3.求水底的压强p和水的深度儿

—滞后液面

T下涔前我面

【命题意图】本题考查气体实验定律，液体压强。

【解题思路】（2）初状态玻璃瓶中气体体积Vo=38OmL-80mL=300mL,

末状态玻璃瓶中气体体积V=380mL-230mL=150mL,

由玻意耳定律，p（）Vo=pV

解得p=2p0

由p=pgh+p（）

解得:h=10m。

6.（2022•全国理综乙卷•33）（2）.如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒

组成，汽缸中活塞I和活塞II之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽

缸连接处有小卡销，活塞II不能通过连接处。活塞【、II的质量分别为2帆、m,面积分别

为2S、S,弹簧原长为初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1/,活塞I、

II到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为勾。已知活塞外大气压强为P。，忽略

活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。

(1)求弹簧的劲度系数；

(2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞n刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和

温度。

【参考答案】(1)詈；(2)P2=p°+喑，

T2=^TO

I»D

【名师解析】

(1)设封闭气体的压强为p「对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有

mg+p0-2S+2mg+ptS=pnS+pt-2S

解得

3mg

四=〃o+

S

对活塞I由平衡条件有

2mg+p0-2S+k-OAl=p「2S

解得弹簧的劲度系数为

.40mg

K=-------

(2)缓慢加热两活塞间的气体使得活塞II刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体

由平衡条件可知，气体的压强不变依然为

3mg

“2=Pi=P。+

S

即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为

”1.1/m1.1/c3.3/5

V.=-----x2Sd------xS---------，=L-2S

'222-'

由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有

/2=1.1/

有等压方程可知

乂=色

T.T2

解得

4

7（2021重庆高考）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。

现有容积为VI的某气罐装有温度为T1、压强为pl的氧气，将该气罐与未充气的某定高气

球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1,压强均为kpi，k

为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程

无漏气。

①求密封时定高气球内气体的体积；

②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2,求此时气体的压强。

【参考答案】①上士Vi.②女匹

k4

【名师解析】①设密封时定高气球内气体体积为V,由玻意耳定律，

piV1=kpi（Vi+V）

1一”

解得7=----Vi.

k

②由查理定律，％=2，

解得

工

8.（2021高考新课程I卷山东卷）血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示.

加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充

气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂

带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V,压强计示数为150mmHg。已知大气压强等

于750mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（）

A.30cm''B.40cm''c.50cm3D.60cm3

【参考答案】D

【名师解析】充气前臂带内气体压强为pi=750mmHg,每次挤压气囊都能将V。=6001?的外

界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积为5V,压强为p2=750mmHg+150mmHg

=900mmHg）由玻意耳定律，p,V+5piVO=5p?V,解得V=60cm,选项D正确。

9.（9分）（2021高考新课程湖北卷）质量为m的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面

积为s的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。当

气缸如图（a）竖直倒立静置时.缸内气体体积为V”.温度为Ti。已知重力加速度大小为g,

大气压强为poo

（1）将气缸如图（b）竖直悬挂，缸内气体温度仍为Ti，求此时缸内气体体积V2；

（2）如图（c）所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时,

求此时缸内气体的温度。

图（a）图（b）图（c）

【参考答案］（1）「4+〃琢%（2）PM3T_

P0S-mg（p（）S+〃2g）K

【解题思路】⑴对图（a）,由平衡条件,p/S=poS+mg,

将气缸如图（b）竖直悬挂，由平衡条件，〃2S+mg=pOS,

由玻意耳定律,piVl=p2V2，

联立解得：V2=型士螫K

PoS-mg

（2）如图（c）所示，将气缸水平放置，其压强等于大气压pO,设体积为V,

由玻意耳定律，pNl=p（）V,解得：V=（1+3暨）VI。

P°S

稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时，设此时缸内气体的温度为T3。由盖吕萨

克定律，

4

IJ

解得：T3=%S匕1。

（PaS+mgWt

10.（2）（10分）（2021高考全国甲卷）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中

间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为匕压强均等于大气压外。

隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5。时隔板就会滑动，否则隔

板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为会o

蕈隔板

I

IAB

（i）求A的体积和B的压强；

（ii）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。

【名师解析】（i）对气体由玻意耳定律，paV=pBV/2,

解得:PB=2po»

对气体A,末状态压强为pA-].5p（）,poV-P，\VA>

解得：以=2V/3。

（ii）再使活塞向左缓慢回到初始位置，隔板将向左移动，最后'=0.58

对气体A,由玻意耳定律，P°V=PA'VA'，

对气体8,由玻意耳定律，p（）V=PB'VB'>

VA'+VB'=2V

联立解得：VA=(x/5-l)V(PB'=-^-=

3-V5

11（IO分）（2021高考全国乙卷）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、

C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连

通。A、B两管的长度分别为"=13.5cm,/2=32cm«将水银从C管缓慢注入，直至B、C两

管内水银柱的高度差口=5（：01。已知外界大气压为po=75cmHg。求A、B两管内水银柱的高度

【名师解析】设AB两管内截面积分别为S1和S2,注入水银后AB空气柱分别减小了hl

和h2,压强分别为pl和p2,由玻意耳定律

Pol\S\=p\（/i-//i）5i

P。/2s2=P2（，2・）S2

P2=po+pgh

〃产po+pg（h+A2-/?I）

A、B两管内水银柱的高度差-小

联立解得4/?=1cm

12.（8分）（2021新高考湖南卷）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装

置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量町=600g、截面积S=20cm2

的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A

上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量加2=1200g

的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时.，测得环境温度

7；=300Ko设外界大气压强〃o=LOxl()5pa,重力加速度g=10m/s2。

(i)当电子天平示数为400.0g时，环境温度7；为多少？

(ii)该装置可测量的最高环境温度工皿为多少？

【解题思路】本题考查理想气体实验定律及其相关知识点，主要考查综合分析能

力。

(i)当电子天平示数为600.0g时，分析铁块受力可知轻绳拉力为

F1=Wlg.FN=1.2X10N-0.6X10N=6N

根据杠杆原理，可知两侧轻绳拉力一样大，对活塞，

F]+p\S-m\g+pnS

解得：pi=po

当电子天平示数为400.0g时、分析铁块受力可知轻绳拉力为

F2=M2g-FN

对活塞，Fi+P2S-mig+p0S

解得：0.99XIO5Pa

根据查理定律，有p\/TFpg

解得：T2=297K

(ii)当温度升高时，气体压强增大，轻绳拉力减小，天平示数增大，直到轻绳拉力为零时。

天平示数不再继续增大，此时对应测量的最大温度。

对活塞，/为5=mig+p()S

解得：/?3=1.03X105Pa

根据查理定律，有p\/T/=pVT.f

解得：n=309K

小包裹通过传送带所需时间t=t\+f2=2.5s+2.0s=4.5s»

13.（10分）（2021新高考辽宁卷）如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于

地面，高度可控的氧气球，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氮气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。轻弹簧右端，左

端与活塞连接。

ffi(a)ffl(b)

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,

氮气体积变为地面时的L5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的1/6。已知地面

大气压强po=l.OXlO5Pa,温度To=3OOK,弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。

（1）设气球升空的过程中氢气温度不变，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

4

压缩量为左、右挡板之间的距离的一。求气球驻留处的大气温度T。

5

【解题思路】（1）在地面时，主气囊中气体压强等于大气压，气球升空到目标高度时，

主气囊中气体

体积V2=1.5V,由玻意耳定律，⑷V=p2V2,

2

解得：P2=yp"

根据题述，活塞两侧气体压强差为地面大气压的,，即以-p=Lp＜）,

66

解得p二;/?o=5X104Pao

（2）设左、右挡板之间的距离为L,由胡克定律和平衡条件，

4

p?S=poS+kL,〃3S=pS+kqL,

联立解得：p3=—p（）。

30

由查理定律，卫=隹，解得：T=105K。

丁。T

14..（2018・高考全国卷II）（1）（5分）对于实际的气体，下列说法正确的是。（填正

确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。没选错1个扣3分，最

低得分为0分）

A.气体的内能包括气体分子的重力势能

B.气体的内能包括分子之间相互作用的势能

C.气体的内能包括气体整体运动的动能

D.气体体积变化时，其内能可能不变

E.气体的内能包括气体分子热运动的动能

【参考答案】ABC

【命题意图】本题考查气体内能及其相关的知识点。

【解题思路】气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故AC错，BE

对；根据热力学第一定律△U=W+Q知道，改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发

生变化时，内能可能不变，故D正确；

第三部分最新模拟题精选

I.（2022河南许昌一模）如图所示，一定质量的气体被封闭在容器内，“态是容器放在冰

水混合物中气体达到的平衡状态；。态是容器从冰水混合物中移出后，在室温（27°C）中

达到的平衡状态。.若忽略气体分子之间的势能，则

〃

/警

-

-.三

-Z

-

-二

-三

-

（1）6态的气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的个数比“态—（选填“多”或

“少”）；

（2）从“态到b态，容器中气体内能（选填“增加”或“减少”）。

【参考答案】①.多②.增加

【名师解析】

（1）［11因为b态的温度较大，分子平均速率大于。态，可知b态的气体分子在单位时间内

撞击单位面积器壁的个数比。态多；

（2）［2］从a态到b态，温度升高，则容器中气体内能增加。

2.（2022山东四县区质检）某探究小组同学尝试用如图所示装置测定大气压强。实验过程

中温度保持不变。最初U形管两臂中的水银面齐平，烧瓶内密封体积为800mL的理想气体，

烧瓶中无水。当用注射器缓慢往烧瓶中注入200mL的水，稳定后U形管两臂中的水银面出

现25cm的高度差。不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。则所测得的大气压强为（）

C.75.5cmHgD.76cmHg

【参考答案】B

【名师解析】

烧瓶中的气体，初状态为

Pi=Po，Vi=800mL

注入水后

p2=Po+25cmHg,5600mL

由玻意耳定律可得

PM=P2V2

代入数值解得Po=75cmHg,B正确。

3.（2022山东枣庄一模）某同学将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的注射器内，

注射器通过非常细的导气管与压强传感器相连，将整套装置置于恒温水池中。开始时，活塞

位置对应刻度数为“8”，测得压强为尸0。活塞缓慢压缩气体的过程中，当发现导气管连接

处有气泡产生时，立即进行气密性加固。继续缓慢压缩气体，当活塞位置对应刻度数为“2”

4

时停止压缩，此时压强为]兄。则该过程中（）

A.泄露气体的质量为最初气体质量的;2

B.气泡在上升过程中会放出热量

C.在压缩气体的过程中，气体分子的平均动能变大

D.泄露出的气体的内能与注射器内存留气体的内能相等

【参考答案】A

【名师解析】

4

对被封闭气体，如没有泄露气体，等温变化时，由玻意耳定律Po-8/S=]Po.HS，解得

则泄露气体的质量与最初气体质量之比为4:6=2:3；A正确；

B.气泡在上升过程，随着压强的减小，体积将增大，气体对外做功，由热力学第一定律，

温度不变内能不变，则此过程会吸收热量，B错误；注射器导热性能良好，在压缩气体的过

程中，气体温度不变，气体分子的平均动能不变，C错误；由A项分析知泄露出的气体的质

量与注射器内存留气体的质量之比为2:1,同种气体，在同样的状态下，显然泄露出的气体

内能大于残留气体的内能，D错误。

4.（2022福建厦门四模）如图所示，飞机在飞行时外界空气经由压缩机进入机舱，同时由

排气通道排出部分舱内气体，从而保持机舱内空气的新鲜。已知舱外气体温度低于舱内气体

温度，由此可判断舱外气体分子平均动能（选填“大于”“等于”或“小于”）舱

内气体分子平均动能。若机舱内气体质量保持不变，空气压缩机单位时间内压入舱内气体的

压强为2p、体积为V、温度为T,则单位时间内机舱排出压强为p,温度为£的气体体积为

【参考答案】①.小于②.半V

【名师解析】

11］舱外气体温度低于舱内气体温度，舱外气体分子平均动能小于舱内气体分子平均动能

［2］舱内气体质量保持不变，则压入和排出的气体质量相等，根据理想气体的状态方程，则

则辿

解得排出气体体积匕=2丫

T

5.（2022广东潮州二模）地球大气上下温差过大时，会造成冷空气下降热空气上升，从而形成

气流漩涡，并有可能逐渐发展成龙卷风。热气团在上升过程中，若来不及与外界发生热交换，

因外界大气压强减小，热气团气体体积（选填“变大”或“变小”），热气团对外做

（选填“正”或“负”）功。

【参考答案】①.变大②.正

【名师解析】

［I］外界大气压强减小，热气团气体的压强在上升过程中变小,气体体积变大，

［2］热气团气体体积变大，热气团气体对外做正功。

6.（2022山东济南5月模拟）如图所示，经过高温消毒的空茶杯放置在水平桌面上，茶杯

内密封气体的温度为87℃,压强等于外界大气压强P。。已知杯盖的质量为如茶杯（不含

杯盖）的质量为M,杯口面积为S,重力加速度为g。当茶杯内气体温度降为27℃时，下列

说法正确的是（）

A.茶杯对杯盖的支持力为tng-¥—p0S

6

B.茶杯对杯盖的支持力为mg+3Pos

C.茶杯对桌面的压力为Mg+3

D.茶杯对桌面的压力为例g+mg

【参考答案】AD

【名师解析】

由题意E=（273+87）K=360K,7；=（273+27）K=300K

由查理定律可得黑=今

对于茶杯内的气体,

解得Pi=3%

对杯盖受力分析，由平衡条件可得加g+P°S=ptS+FN

解得/p（）s,A正确，B错误；

6

对茶杯、杯盖整体受力分析可知桌面对茶杯的支持力为F=（M+m）g

由牛顿第三定律可知茶杯对桌面的压力为（〃+m）g,C错误，D正确。

7.（2022湖北新高考协作体高二质检）如图所示是氧气分子在0℃和100℃两种不同温度下

的速率分布情景图像，下列说法正确的是（）

A.图像①是氧气分子在100℃下的速率分布情景图像

B.两种温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间多，两头少”的分布规律

C.随着温度的升高，并不是每一个氧气分子的速率都增大

D.随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例减小

【参考答案】BC

【名师解析】

由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温

度较高，所以①是氧气分子在0℃卜的速率分布情景图像，故A错误；

两种温度下，都是中等速率大的氧气分子数所占的比例大，呈现“中间多，两头少”的分布规

律，故B正确；

温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不是每一个氧气分子的速率都增大，故C正确；

随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大，从而使分子平均动能增大，故

D错误；故选BC。

8.（2022山东聊城重点高中质检）一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了8、

C,最后到。状态，下列说法中正确的是（）

A.A-8温度升高，体积不变

B.8—C压强不变，体积变小

C.C-D压强变小，体积变小

D.B点的温度最高，C点的体积最小

【参考答案】ABD

【名师解析】

从图像直接看出A-8温度升高，因为AB延长线经过原点，是等容线，体枳不变，A正确;

BTC是等压线，压强不变，根据生=C,压强不变，随着温度降低，体积变小，B正确;

T

根据拳=c，CT。温度不变，压强变小，体积增大，C错误；

由图线直接看出，B点的温度最高；根据P于V=C得，5p=c,，气体的体积与尸-T图像的

斜率成反比，由图像得

则

匕=%>%>%

所以C点的体积最小，D正确。

9.(2022四川成都三模)如图，一定质量的理想气体用活塞封闭在固定的圆柱型气缸内，不计

活塞与缸壁间的摩擦。现缓慢降低气体的温度使其从状态。出发，经等压过程到达状态"

即刻锁定活塞，再缓慢加热气体使其从状态方经等容过程到达状态c。已知气体在状态”的

体积为4K压强为。、温度为"，在状态b的体积为％在状态c的压强为4〃。求：

(1)气体在状态人的温度；

(2)从状态a经匕再到c的过程中，气体总的是吸热还是放热，吸收或放出的热量为多少？

气缸

【名师解析】

(I)气体从状态a到状态。的过程为等压变化，则有

4V_V

L

解得气体在状态人的温度为

V

(2)从状态a到状态6,活塞对气体做的功为

W=Fx=pSx=p(4V-V)=3pV

气体从状态b到状态c的过程为等容变化，由查理定律有

P_4P

Tb~Tc

解得

m

从状态。经人再到c的过程中，由热力学第一定律可得

\U=Q+W

因

Tc=Ta

故气体在状态a和状态c的内能相等，即

△U=0

可得

Q=-W=-3pV

即从状态。经h再到C•的过程中，气体放热，放出的热量为3pV。

10.(2022湖北十堰四模)如图所示，横截面积S=0.01m2的薄壁汽缸开口向上竖直放置，

aS为固定在汽缸内壁的卡口，a、〃之间的距离〃=0.03m,b到汽缸底部的距离H=0.45m,

质量根=10kg的水平活塞与汽缸内壁接触良好，只能在a、6之间移动。刚开始时缸内理想

气体的压强为大气压强Po=lxl()5pa,热力学温度7；=300K,活塞停在b处。取重力加

速度大小g=10m/s2,活塞厚度、卡口的体积均可忽略，汽缸、活塞的导热性能均良好,

不计活塞与汽缸之间的摩擦。若缓慢升高缸内气体的温度，外界大气压强恒定。

(1)求当活塞刚要离开卡口b时，缸内气体的热力学温度(：

(2)求当缸内气体的热力学温度n=400K时，缸内气体的压强p；

(3)在以上全过程中气体内能增量△U=250J,求全过程缸内气体吸收的热量0。

【参考答案】(1)7i=330K：(2)p=1.25xlO5Pa；(3)Q=283J

【名师解析】

（1）当活塞刚要离开卡口6时，设此时缸内压强为小，以活塞为研究对象，根据受力平衡

可得

ptS=p0S+mg

解得

Pi=l.lxl()5Pa

根据查理定律有

PO___PL

”一工

解得

Ti=33OK

（2）假设当活塞恰好与卡扣，，处接触时缸内气体热力学温度为73,此时体积为匕，根据盖

-吕萨克定律有

匕/

工笃

即

HS(H+h)S

工一4

解得

7^=352K<T2

所以当缸内的热力学温度（=400K时，活塞能到达卡扣。处，根据查理定律可得

P_Pi

Tj工

解得

p=1.25xlO5Pa

(3)当缓慢升高缸内气体的温度时，由前面的分析可知，活塞从6到。的过程中，气体做

等压变化，压强为⑶，到达缸“处时，温度升高到小，然后气体再做等容变化，直到温度

升高到72,因此气体对活塞做功为

W=p】Sh

根据热力学第一定律

Q=AU+W=283J

11.(2022福建龙岩三模)如图，在大气压强恒为P。、温度为"的大气中，有一水平放

置的气缸，A3为大小气缸的结合处。气缸内用甲、乙两个导热活塞封闭一定质量的理想气

体。甲、乙活塞的面积分别为S和2S,活塞的重均为O1P°S,两活塞用长度为2L的刚性

细轻杆连接，活塞与气缸壁之间无摩擦，气缸壁厚度不计。初始时气体温度为"，乙活塞

刚好静止在两气缸的结合处，杆的弹力为零，重力加速度为g。

(1)把气缸缓慢转成竖直放置，求稳定时乙活塞与A8的距离d；

(2)保持气缸竖直放置，对封闭的气体缓慢加热，使得甲活塞刚好到达A8处，求此时气

体的温度及此过程气体对外做的功。

甲

A

乙---------甲_AL_?

d

w

B

乙

【参考答案】(1)0.5L；(2)1.67；,1.2p0LS

【名师解析】

(1)水平放置时对缸内气体

h=2LS,(=7；

由杆的弹力为零，可得

Pl=P。

竖直放置时对缸内气体

匕=2dS+（2L—d）S=（2L+d）S,

对两活塞有

p（,-2S+p2S-p（）S+p2-2S+0.2p（）S

解得

p2=O-8po

由玻意耳定律可得

PM=P1V2

解得

d=0.5L

（2）设甲活塞恰到AB时缸内气体温度为T、，此时有

V3=4LS,P3=P,=0.8Po

根据理想气体状态方程

PM=生匕

解得7；=1.67；

气体对外做功为W=必（匕一匕）=12p」S

12.（2022河南南阳一中质检）如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸由导热材料制成，内有

活塞，质量可忽略不计，横截面积为S=20cm2,活塞下方密封一定质量的空气（可视为理想

气体），初始压强为大气压强，活塞到汽缸底部的距离为加=01m,活塞与汽缸之间无摩擦

且不漏气，将一定量的细沙缓缓加入汽缸中，活塞下移，到汽缸底部的距离变为〃2=0.08m。

已知大气压强po=l.OxlO5pa,重力加速度g=I0m/s2,活塞下移过程中缸内气体温度不变。

（1）求加入细沙的质量；

（2）若加入细沙后，给活塞下面空气加热，可以使活塞恢复到加入细沙之前的原位置，设

该过程空气吸收的热量为5J,求气体内能的变化量。

【参考答案】(1)5kg；(2)OJ

【名师解析】

(1)细沙缓缓加入，气体等温变化，活塞下面气体原压强为P。，加入细沙后变为Pi，细

沙质量为△〃?，根据玻意耳定律，有

PoS/q=P[SI”

再根据受力平衡

PoS+△/〃g=P|S

解得

p,=1.25X1()5E

Nm=5kg

(2)活塞恢复到原来高度过程中，气体压强不变，气体对外做功

W=-plS(h}-h2)=-5J