2025年高考物理复习：热学定律及能量守恒问题（讲义篇）（解析版）

专题12热学定律及能量守恒问题

内容概览

01专题网络•思维脑图

02考情分析•解密高考

03高频考点•以考定法

04核心素养•难点突破

05创新好题•轻松练习

席W题网络*慝维脑图

原理注意事项步骤

Y

实验：用油膜估测分子大小

热力学第一定律）

热力学第二定律

能量与气体

.•分子力

气体状态变化中状态变化热学定律

的功与能量变化J）及能量

际恒问题

分子平均动能

内能・•气体状态

分子势能变化图像

⑥*情分析•m密高考

考点内容考情预测

高考主要通过理想气体分子间的作业力，气

分子力、分子力做功和分子势能体状态变化以及结合热力学定律进行命题设计，

体现物理对热学模型的理解，从而对科学技术发

展所产生的指导、创新等作用。在解决此类问题

气体状态变化的图象问题

时要分析题意中的情境，抓住问题实质，具备一

定的图像分析能力和数学推导能力。主要考查的

知识点有：分子间作用力、理想气体状态变化的

实验：用油膜法估测分子大小图像分析、用油膜估测分子大小，以及热力学定

律及能量守恒方程的分析等。

2024年备考建议热力学定律结合理想气体

的状态分析是各省市常考的重难点，以及分子间

热力学定律与气体状态变化的综合运用

作用力的图像分析，理想气体状态变化图像的分

析等。

学1.熟悉分子间作业力和分子势能、分子动能等的变化影响因素。

习2.理解理想气体状态变化图像的分析，以及结合热力学定律和能量守恒定律进行能量转

目化分析。

标3.掌握用油膜法估测分子大小的实验原理，步骤，注意事项等。

瑟肯演考点-以寿宦法

【典例1]（2023•海南・统考高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

•----2-----

A.分子间距离大于力时，分子间表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离m处过程中分子势能变大

C.分子势能在力处最小

D.分子间距离小于力且减小时，分子势能在减小

【答案】C

【详解】分子间距离大于力，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离加处过程中，引力做正功，分

子势能减小，则在力处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。

故选C。

【典例2】（2023•重庆•统考高考真题）密封于气缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、6c和cd三个热力

学过程达到状态儿若该气体的体积忆随热力学温度T变化的广7图像如图所示，则对应的气体压强〃随T

变化的图像正确的是（）

KI

【详解】由匕7图像可知，理想气体过程做等压变化，儿过程做等温变化，cd过程做等容变化。根据理

想气体状态方程，有

可知6c过程理想气体的体积增大，则压强减小。

故选C。

【典例3】（2023•北京・统考高考真题）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的

方法，己知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为匕在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直

径d=___________

【答案】之

【详解】［1］油酸分子的直径为

V

，&巧解密。

考向01分子力、分子力做功和分子势能

分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下：

分子力F分子势能4

随分子间距的变化图象Il

0

/不引

/

尸引和尸斥都随距离的增大

产增大，分子力做正功，分

而减小，随距离的减小而

r<ro子势能减小；尸减小，分子

增大，尸司＜尸斥,尸表现为

力做负功，分子势能增加

斥力

随分

子间

尸引和尸斥都随距离的增大

距的r增大，分子力做负功，分

而减小，随距离的减小而

变化r>ro子势能增加；r减小，分子

增大，FAF年,尸表现为

情况力做正功，分子势能减小

引力

r=roFH=F斥,F=0分子势能最小，但不为零

尸引和尸斥都已十分微弱，

r>lOro(109m)分子势能为零

可以认为F=0

△划曼怠(❶)

判断分子势能变化的两种方法

(1)利用分子力做功判断

分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加.

(2)利用分子势能易与分子间距离r的关系图线判断

如图所示，仅受分子力作用，分子动能和势能之和不变，根据瓦变化可判知反变化.而瓦变化根据

图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆.

考向02气体状态变化的图象问题

1.一定质量的气体不同图象的比较

pV=CT（其中C为

恒量），即之积

：p-v越大的等温线温

度越高，线离原点

等温;------越远

过程

p=CT；,斜率L

=CT,即斜率越

大，温度越高

2.气体状态变化的图象的应用技巧

（1）求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它

对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.

（2）在忆一7图象（或图象）中，比较两个状态的压强（或体积）大小，可以比较这两个状态到原点连线

的斜率的大小，其规律是，斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大.

考向03实验：用油膜法估测分子大小

1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，测出一定体

积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用（/=匕计算出油膜的厚度，其中「为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的

S

体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径.

2.实验器材：盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痒子粉（或细石膏粉）、油酸酒

精溶液、量筒、彩笔.

3.实验步骤：

(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液.

(2)往边长为30—40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将瘴子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上.

(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入〃滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL,算出

每滴油酸酒精溶液的体积Vo=-mL.

n

(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子

油膜.

(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.

(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积.

(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积匕据一滴油酸的体积厂和薄膜的面积S,算

出油酸薄膜的厚度d=『,即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10-10m,

S

若不是需重做实验.

4.实验时应注意的事项：

(1)油酸酒精溶液的浓度应小于1盆.

(2)舜子粉的用量不要太大，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀.

(3)测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，

数出对应的滴数，这样求平均值误差较小.

(4)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板

面垂直.

(5)要待油膜形状稳定后，再画轮廓.

(6)利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的

舍去.大于半个的算一个.

5.可能引起误差的几种原因：

(1)纯油酸体积的计算引起误差.

(2)油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面：

①油膜形状的画线误差；

②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差.

”向顼冽，

考向01分子力、分子力做功和分子势能

【针对练习1］如图所示，甲分子固定在坐标原点。，乙分子位于久轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分

子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b.c.d为x轴上四个特定的位置。现

把乙分子从a处由静止释放，则乙分子沿x轴向左最远可运动至d点。若规定无限远处分子势能为零，则下列

说法正确的是（）

A.乙分子在b处势能最小，且势能为负值B.乙分子在c处加速度为零，速度最大

C.乙分子在d处的势能一定为正值D.乙分子在d处的势能一定小于在a处的势能

【答案】B

【详解】A.根据题意及题图可知，乙分子从a处运动至d处的过程中，在ac段乙分子受到的引力对乙分子做

正功，乙分子的势能减小，在cd段乙分子受到的斥力对乙分子做负功，乙分子的势能增大，则乙分子在c

处的势能最小，又因为规定无限远处分子势能为零，而将乙分子从无限远处移至a处，分子力做正功，分子

势能减小，则/<0,故Epc<0,A错误；

B.根据上述分析及动能定理可知，乙分子在c处速度最大，根据a=±可知，乙分子在c处的加速度为零，B

m

正确；

CD.因为

E

Epa<°-ka=0，Ekd=0,

根据能量守恒定律可知，乙分子在d处的势能

Epd=Epa<°

CD错误。

故选B。

【针对练习21分子间势能由分子间距r决定。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，两分子间势能

与分子间距r的关系如图所示。若一分子固定于原点。，另一分子从距。点无限远向。点运动。下列说法

正确的是（)

A.在两分子间距从无限远减小到72的过程中，分子之间的作用力先增大后减小

B.在两分子间距从无限远减小到勺的过程中，分子之间的作用力表现为引力

C.在两分子间距等于勺处，分子之间的作用力等于0

D.对于标准状况下的气体，绝大部分分子的间距约为全

【答案】A

【详解】A.由图可知，「2处分子势能最小，则去处的分子间距为平衡位置力,所以在两分子间距从很远

处减小到「2的过程中，分子之间的作用力先增大后减小，故A正确；

B.由图可知，'2处分子势能最小，则『2处的分子间距为平衡位置⑶在两分子间距从力减小到〃的过程中,

分子之间的作用力先表现为引力再表现为斥力，故B错误；

C.由图可知，，2处分子势能最小，则厂2处的分子间距为平衡位置力，引力与斥力相等，即分子之间的作用

力等于0,故c错误；

D.对于标准状况下的单分子理想气体，其分子间的距离为100故D错误。

故选Ao

考向02气体状态变化的图象问题

【针对练习3】如图所示为一定质量理想气体的压强p与体积k的关系图像，气体状态经历/TB—C—N

完成一次循环，/状态的温度为290K,下列说法正确的是()

|/?/(xlO5Pa)

1.5——大

1.0-

0.5…)-----*

01----------1------------►

123F7(xlO3m3)

A.NtB的过程中，每个气体分子的动能都增加

B.2-C的过程中，气体温度可能一直升高

C.C—N的过程中，气体温度一定减小

D.B、C两个状态温度相同，均为580K

【答案】C

【详解】A.4-2的过程中，气体的体积不变，压强变大，则温度升高，分子的平均动能变大，但不是每

个气体分子的动能都增加，选项A错误；

B.2-C的过程中，气体的乘积先增加后减小到原来的值，可知气体的温度先升高后降低，选项B错

误；

C.C-4的过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度一定减小，选项C正确；

D.B、C两个状态气体的乘积相同，则温度相同，从/到3根据

PA_PB

若一”

可得

7B=870K

选项D错误。

故选C。

【针对练习4】如图所示，一定质量的理想气体,由状态a经状态b变化到状态以则选项中与这一变化过

【答案】B

【详解】由题图知，a—b过程为等压过程，由"=C可知，气体温度升高，体积增大；b-c过程为等容过

程，由］=C可知，气体温度升高，压强增大，ACD错误，B正确。

故选Bo

考向03实验：用油膜法估测分子大小

【针对练习5】（多选）（2023•北京西城・北京八中校考三模）对于“油膜法估测分子的大小”的实验，某同学

在实验中最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理

C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数

D.水面上痒子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开

【答案】ACD

【详解】A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，使体积测量值偏大，根据d=（

可知直径测量值偏大，故A正确；

B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，油膜面积测量值偏大，根据d=（可知直径

测量值偏小，故B错误；

C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，油膜面积测量值偏小，根据d=（可知直径测量值偏大，故C

正确；

D.水面上琲子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，油膜面积测量值偏小，根据d=（可知直径测量值偏大,

故D正确；

故选ACDo

【针对练习6】(2023•全国•三模)在“用油膜法估测油酸分子大小”实验中，现有按酒精与油酸的体积比为

"：1配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为忆的该种溶液让其自由滴出，全部滴完共滴了N滴，

现让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开稳定后测得油膜的面积为S。根据以上数据可估算出油酸

分子的直径为d=(用题目中符号表示)。如果水面上癖子粉撒得较多，油膜没有充分展开，会

导致测量结果(偏大、偏小或不变)。本实验体现的物理思想方法为(控制变量法、

等效替代法、理想模型法)。

【答案】7^—偏大理想模型法

NS(1+?1)

【详解】［1］一滴溶液中所含油酸的体积为

油膜的厚度表示分子直径。所以

,九

解得

V

d---------------

NS(1+n)

⑵如果水面上琲子粉撒得较多，油膜没有充分展开，导致油膜面积S减小，根据上式可知会使测量结果偏

大；

［3］本实验采用的物理思想方法为理想模型法。

AD4

后核心素养­难点突破

考向04热力学定律与气体状态变化的综合运用

1.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.

2.对公式AU=0+沙符号的规定

符号WQAU

+外界对物体做功物体吸收热量内能增加

—物体对外界做功物体放出热量内能减少

3.几种特殊情况

(1)若过程是绝热的，贝0=0,W—AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量.

(2)若过程中不做功，即少=0,则。=AU,物体吸收的热量等于物体内能的增加量.

(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即AU=0,则乎+。=0或%=一。.外界对物体做的功等于物

体放出的热量.

△划重点(❶)

>zw>zwwwwww

气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化，当

体积变化时，气体将伴随着做功，解题时要掌握气体变化过程的特点：

(1)等温过程：理想气体内能不变，即AU=O.

(2)等容过程：W=0.

(3)绝热过程：0=0.

【典例4】(多选)(2023•山东•统考高考真题)一定质量的理想气体，初始温度为300K,压强为1xl()5pa。

经等容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J的热量才能使气体

温度上升100K。下列说法正确的是()

A.初始状态下，气体的体积为6LB.等压过程中，气体对外做功400J

C.等压过程中，气体体积增加了原体积的［D.两个过程中，气体的内能增加量都为400J

【答案】AD

【详解】C.令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为

Pi=Po>vi=九，71=300K

等容过程为状态二

400K

P2=7,V2=V1=VO,T2=

等压过程为状态三

P3=Po，%=?,73=400K

由理想气体状态方程可得

_P2V2_P3V3

丁二丁=丁

解得

44

P2=/0，匕=3^0

体积增加了原来的/C错误；

D.等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律

△U=W+Q=400J

两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为400J,D正确；

AB.等压过程内能增加了400J,吸收热量为600J,由热力学第一定律可知气体对外做功为200J,即做功

的大小为

〃=Pog%—%）=200J

解得

Vo=6L

A正确B错误；

故选ADo

2盒

f串向强冽之

【针对练习71（2024・云南昆明•统考一模）升降椅简化结构如图所示，座椅和圆柱形导热汽缸固定在一起,

汽缸内封闭了一定质量的理想气体。若封闭气体不泄漏且环境温度恒定，人坐上座椅到最终气体状态稳定

的过程中，下列说法正确的是（)

B.封闭气体对外界做正功

C.封闭气体向外界放出了热量D.封闭气体的分子平均动能增大

【答案】C

【详解】A.环境温度恒定，因此整个过程中汽缸内的气体发生的是等温变化，温度不变。理想气体的内能

与温度有关，因此封闭气体的内能不变，故A错误；

B.人坐上座椅到最终气体状态稳定的过程中，汽缸内气体被压缩，体积变小，因此外界对封闭气体做功，

故B错误；

C.根据热力学第一定律

△U=Q+W

气体内能不变

△U=0

外界对封闭气体做功

W>0

因此

Q<0

即封闭气体向外界放出热量，故c正确；

D.汽缸内气体发生的是等温变化，温度不变，温度是衡量分子平均动能的标准，因此封闭气体的分子平均

动能不变，故D错误；

故选C。

【针对练习8】(2023•河北•校联考模拟预测)一定质量理想气体的状态变化如图所示，该图由4段圆弧组

成，表示该气体从状态a依次经状态6、c、d,最终回到状态。的状态变化过程，则下列说法正确的是

()

A.从状态。到状态c是等压膨胀

B.从状态c到状态d是等温变化

C.从状态。到状态c,气体对外做功，内能减小

D.从状态。经6、c、“回到状态a,气体放出热量

【答案】D

【详解】A.根据图像可知，从状态a到状态c,气体的压强先减小后增大，该过程不是等压过程，故A错

误；

B.根据玻意耳定律有

pV=C

可知，等温变化的p-V图像为双曲线，不是圆弧，因此从状态c到状态"不是等温变化，故B错误；

C.从状态a到状态c,气体体积增大，气体对外做功，根据理想气体状态方程有

初末状态压强相等，体积增大，则温度增大，气体内能增大，故C错误；

D.从状态。经6、c、d回到状态°,气体温度不变，内能不变，由于p-V图像与横轴所围几何图形的面

积表示功，从状态。到状态c,气体对外做功，从状态c到状态a,外界对气体做功，根据图像可知，从状

态。经6、c、d回到状态a,全程是外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故D正

确。

故选D。

赛播新好题・轻松嫉习

一、单选题

1.如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力尸、分子势能为与两分子间距离厂的关系图，假定

两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0。下列正确的是（）

FEp

甲乙

A.当分子间距7-=70时，分子间作用力最大

B.当分子间距r=rO时，分子势能最大

C.当分子间距r>r（）,随着r的增大，尸减小，品增大

D.当分子间距r<r（）,随着:■的减小，F增大,4,增大

【答案】D

【详解】AB.由图像可知，当分子间距r=r°时，分子力为0达到最小值、分子势能为负的最小值，故AB

错误；

C.当分子间距r>2，随着厂的增大，尸先增大后减小，Ep一直增大，故C错误；

D.当分子间距随着r的减小，F增大,埒增大，故D正确。

故选D。

2.两分子间的斥力和引力的合力尸与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为叽

相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说

法正确的是（)

A.在r>r0阶段，尸做正功，分子动能增加，势能减小

B.在r<r0阶段，尸做负功，分子动能减小，势能也减小

C.在r=r（）时，分子势能为零，动能最大

D.在丫=「0时，分子势能为零

【答案】A

【详解】A.r>r0阶段，分子力表现为引力，相互靠近时/做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；

B.阶段，分子间的作用力表现为斥力；相互靠近时尸做负功，分子动能减小，势能增大，故B错误;

CD.由以上分析可知，当「等于先时，分子势能最小，动能最大；若两分子相距无穷远时分子势能为零，r

等于小时，分子势能不为零，故CD错误。

故选Ao

3.概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是某一定质量的氧气（可看成理想气体）在0℃和

100℃时统计出的速率分布图，由图像分析以下说法正确的（）

上各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

A.其中某个分子，100℃时的速率一定比0℃时要大

B.100°。时图线下对应的面积比0℃时要小

C.如果两种情况气体的压强相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比时少

D.如果两种情况气体的体积相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数与0。（3时相

同

【答案】c

【详解】A.由图可知，100℃时的分子速率有时比0℃时要小，故A错误；

B.速率分布曲线的面积的意义，就是将每个单位速率的分子数占总分子数的百分比进行累加，累加的结果

都是1,面积相等，故B错误；

C.如果两种情况气体的压强相同，由于100℃时分子的平均动能比较大，所以单位时间内与容器壁单位面

积碰撞的分子数比0℃时少，故c正确；

D.如果两种情况气体的体积相同，则气体分子数密度相同，温度高时分子的平均动能大，贝ijio（rc时单位

时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0℃时多，故D错误。

故选Co

4.一定质量的理想气体，从状态/经8、。状态后，又回到初始状态/,对应的p-U图像如图所示，则下

列说法正确的是（）

A.状态N到状态£气体分子的平均动能不变

B.状态8和状态C的热力学温度之比为2:1

C.状态C到状态/,气体对外界做功为2po/D.整个循环过程中，气体吸收的热量为Po/

【答案】D

【详解】A.根据理想气体状态方程

pV

由图可知，状态/到状态2,pU乘积变大，则气体温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误;

B.根据理想气体状态方程可得

2Pot2Vo_Po-3Vo

=

TBTc

可得状态B和状态C的热力学温度之比为

TB：兀=生3

故B错误；

C.根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小，可知状态C到状态外界对气体做功为

W=p0(3V0-y0)=2p0V0

故c错误；

D.根据p-U图像与横轴围成的面积表示做功大小，可知整个循环过程中，外界对气体做功为

,1

w=-彳（2p（）-po）•（3VQ->）=-p（）Vo

整个循环过程中，气体内能变化量为0,根据热力学第一定律可得

△U=Wr+Q=0

联立可得

Q=PoK）

可知整个循环过程中，气体吸收的热量为Po%,故D正确。

故选D。

5.一定质量的理想气体由状态。经状态6变为状态c,其过程如p-U图中af%-c直线段所示，已知气

体在三个状态的内能分别为心、为、Uc,则（）

A.Ua=Uc<UbB.Ua=Ub<Uc

C.Ua=Ub>ucD.Ua=Ub<uc

【答案】A

【详解】由理想气体状态方程与=C可得

3Pox/_2Pox2V0_pox3vo

Ta-T'b-=-工-

解得

Ta=Tc<Tb

理想气体的内能只和分子平均动能有关，温度越高平均动能越大。

故选Ao

6.如图所示为一定质量理想气体的体积厂与温度7的关系图像，它由状态/经等温过程到状态£再经等

容过程到状态C,设/、B、C状态对应的压强分别为以、PB、PC，则下列关系式中正确的是（）

W/L

Ar

W

~~*C

C77K

A.PA>PB=PCB.pA>pB>pc

C.VA<PB<PCD.PA=PB>Pc

【答案】C

【详解】气体从状态/变化到状态瓦发生等温变化，0与体积/成反比，由图可所以以<尸2；

从状态3到状态C,气体发生等容变化，压强。与热力学温度7成正比，由图可知"<7C,所以尸2<PC。

综上可得

PA<PB<PC

故选C。

7.如图，一定质量的理想气体从状态。出发，经过等容过程到达状态6,再经过等温过程到达状态c,直

线ac过原点。则气体（）

A.在状态。的压强大于在状态。的压强B.在状态6的压强小于在状态c的压强

C.在6—c的过程中内能保持不变D.在-6的过程对外做功

【答案】C

【详解】AB.根据

C

v-pT

可知，因直线ac过原点，可知在状态c的压强等于在状态。的压强，6点与原点连线的斜率小于c点与原

点连线的斜率，可知在状态6的压强大于在状态c的压强，故AB错误；

C.在6-c的过程中温度不变，则气体的内能保持不变，故C正确；

D.在a-6的过程中，气体的体积不变，则气体不对外做功，故D错误。

故选c。

8.如图所示是分子间作用力和分子间距离的关系图线，关于图线下面说法正确的是（）

A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线

B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线

C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线

D.当分子间距离r＞力时，曲线b对应的力先减小，后增大

【答案】B

【详解】ABC.在尸一7•图像中，随着距离的增大，斥力比引力变化得快，所以。为斥力曲线，。为引力曲

线，6为合力曲线，故AC错误，B正确；

D.由图像可知，当分子间距离〃＞加时，曲线b对应的的合力先增大，后减小，故D错误。

故选Bo

9.一定量的理想气体从状态。变化到状态b,该气体的热力学温度7与压强p的变化关系如72图中从。

到b的线段所示。在此过程中（）

A.外界一直对气体做正功B.气体体积一直减小

C.气体一直对外界放热D.气体放出的热量等于外界对其做的功

【答案】C

【详解】AB.根据一定质量的某种理想气体状态方程与=C,整理可得热力学温度7与压强P的函数关系

。到6为过坐标原点的倾斜直线，故气体做等容变化，即外界对气体不做功，故AB错误;

CD.由于气体从a到6不做功，即

W=0

气体的温度逐渐降低，则气体的内能逐渐减小，即

△U<0

根据热力学第一定律AU=W+Q,可得

Q=AU<0

即气体一直对外界放热，且放出的热量等于其内能的减少量，故C正确，D错误。

故选C。

10.一定质量的理想气体从状态/缓慢经过2、C、。再回到状态/,其热力学温度T和体积/的关系图像

如图所示，8/和CD的延长线均过原点。，气体在状态N时的压强为Po,下列说法正确的是（）

A.A-8过程中气体向外界放热

B.B-C过程中气体分子的平均动能不断增大

C.CT。过程中气体分子在单位时间内对容器壁的碰撞次数不断减少

D.D-A过程中气体的温度升高了萼

【答案】D

【详解】A.过程中气体的温度升高，内能增大。气体体积增大的过程中对外做功，W<0,根据

AU=W+Q

可知

2>o

说明气体从外界吸热。故A错误；

B.8-C过程中气体做等温变化，气体分子的平均动能不变。故B错误；

C.C-。过程中气体的温度降低，分子的平均动能减小，则分子撞击器壁的平均撞击力减小，根据CD的

延长线均过原点。，可知

pV=CT

即。一。过程中气体压强不变，所以气体分子在单位时间内对单位容器壁的碰撞次数不断增加。故c错误;

D.由题图中几何关系知,

T

T_TB_T°_c

TA=T=T>

则D-A过程中气体的温度升高了

To

—

故D正确。

故选D。

11.一定质量的理想气体从状态/缓慢经过状态2、C、力再回到状态儿其体积%与热力学温度T的关系

图像如图所示，其中5c的延长线过。点，气体在状态/时的压强为po。下列说法正确的是（）

A.过程中气体的压强增大了4Po

B.3-C过程中气体对外界放出的热量小于外界对气体做的功

C.。一。过程中气体的压强变小，气体从外界吸收热量

D.DTA过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器的碰撞次数减少

【答案】D

【详解】A.4-2过程为等容过程，根据查理定律有

Po=PB

丁河

解得

PB=4Po

可知，N-8过程中气体的压强增大了3po,故A错误；

B.由于3C的延长线过。点，根据盖吕萨克定律可知，该过程为等压过程，压强不变，5-C过程，温度

降低，气体内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律

△U=W+Q

可知，气体对外界放出的热量大于外界对气体做的功，故B错误；

C.C-。过程中为等容过程，温度降低，根据查理定律可知，气体的压强变小，温度降低，气体内能减小,

体积一定，气体与外界之间做功为0,根据热力学第一定律，气体向外界释放热量，故c错误；

D.。一/过程为等温过程，根据玻意耳定律可知，体积增大，压强减小，由于温度一定，则分子运动的平

均速率一定，一个分子与器壁撞击的平均作用力一定，而压强减小，则气体分子在单位时间内对单位面积

容器的碰撞次数减少，故D正确。

故选D。

12.如图所示，绝热汽缸P用绝热活塞Q封闭一定质量的理想气体，汽缸内有一个充有一定质量理想气体

的气球R,气球导热性能良好。不计汽缸内壁与活塞间的摩擦，整个装置置于水平面上。以下说法正确的

是（）

A.气球内的气体压强一定等于汽缸内的气体压强

B.气球内的温度小于汽缸内的温度

C.若将活塞缓慢下移，气缸内的气体压强不变

D.若将活塞缓慢上移，气球内的气体分子平均动能将减小

【答案】D

【详解】A.气球内的压强等于汽缸内的气体压强与气球的胶皮所产生的压强之和，因此气球内的压强大于

汽缸内的气体压强，故A错误；

B.因为气球导热性能良好，因此气球内的温度一定等于汽缸内的温度，故B错误；

C.若将活塞缓慢下移，外界对气体做功，少为正数，又因为汽缸P绝热，所以。为零，由热力学第一定

律

△U=W+Q

得到AU一定为正数，所以汽缸内气体温度升高，而根据

*T

可知，缸内气体温度升高、体积减小，则缸内气体压强一定增大，故C错误；

D.对于汽缸内的气体，若将活塞缓慢上移，气体对外界做功，少为负数，。为零，由热力学第一定律

△U=W+Q

得到AU一定为负数，即汽缸内气体温度降低，因为气球导热性能良好，气球内的温度一定等于汽缸内的温

度，所以气球内气体温度也降低，即气球内的气体分子平均动能减小，故D正确。

故选D。

13.如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，室温下

水柱静止不动（如图甲）。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，之后在新位置重新静止（如图乙）。

关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（）

甲乙

A.图乙状态气体的压强大于图甲状态

B.此过程中，气体吸收的热量等于对外做的功

C.图乙状态气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能

D.图乙中容器内单位体积的分子数大于图甲中容器内单位体积的分子数

【答案】C

【详解】A.由于水柱处于水平玻璃管中，对水柱分析可知，水柱左右两侧受力相等，则烧瓶内气体的压强

始终等于大气压强，即气体的压强不变，故A错误；

B.气体温度升高，内能增加，体积增大，对外界做功，由热力学第一定律

△U=勿+Q

可知气体吸收的热量大于对外做的功，故B错误；

C.根据上述可知，该过程是等压变化，手捂住烧瓶，温度升高，而温度是平均动能的标志，所以图乙状态

气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能，故C正确；

D.图乙体积增大，单位体积的分子数减小，故图乙中容器内单位体积的分子数小于图甲中容器内单位体积

的分子数，故D错误。

故选Co

二、多选题

14.用r表示分子间的距离，&表示分子势能，用气表示分子引力与斥力平衡时的分子间距，设r=8时，Ep=

0,则（）

A.当10r0>r>时，Ep随着r的增加而增大

B.当时，”随着r的减小而增大

C.当10?-0>「>r0时，埒不随r的变化而变化

D.当r=8时，埒最小且&最小值为0

【答案】AB

【详解】AC.当r=r°时，分子势能最小，当r>r0时，分子力表现为引力，随着分子间距的增加，分子力

做负功，分子势能增加，当r<r0时，分子力表现为斥力，随着分子间距的减小，分子力做负功，分子势能

增加，当10「0>「>小时，Ep随着r的增加而增大，故A正确，C错误；

B.当r<r0时，分子力表现为斥力，随着「的减小，分子力做负功，分子势能增加，因此当r<r0时，Ep

随着r的减小而增大，故B正确；

D.根据题意可知，当r=oo时，”=0,而当r>r0，且分子间距逐渐增大的过程中，分子势能逐渐增大,

当r<r°,且分子间距逐渐减小的过程中，分子势能逐渐增大，因此可知，当丁=2时，&最小，且理的最

小值小于0,故D错误。

故选AB。

15.（多选）如图所示，封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法

正确的是（）

A.气体的密度增大

B.气体的压强增大

C.气体分子的平均速率减小

D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多

【答案】BD

【详解】由于质量不变，体积不变，则气体的密度不变，即分子的数密度不变，而温度升高，分子的平均

速率增大，所以单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞次数增多，压强增大。

故选BDo

16.用r表示分子间的距离，Ep表示分子势能，用气表示分子引力与斥力平衡时的分子间距，设r=8时，埒=

0,则（）

A.当IO%>r>?0时，&随着r的增加而增大

B.当时，与随着厂的减小而增大

C.当lOro>r>r（）时，埒不随r的变化而变化

D.当「中小时,.最小且&最小值为0

【答案】AB

【详解】AC.当r=时分子势能最小，当r>小时分子力表现为引力，随着分子间距的增加，分子力做负

功，分子势能增加，随着分子间距的减小，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增加，因此当10r0>

r>r0,Ep随着r的增加而增大，故A正确，C错误；

B.当时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子力做负功，分子势能增加，因此当r<时，&

随着r的减小而增大，故B正确；

D.根据题意可知，当r=8时，Ep=0,而当r>r。，且分子间距逐渐增大的过程中，分子势能逐渐增大,

当r<ro,且分子间距逐渐减小的过程中，分子势能逐渐增大，因此可知，当r小2时，火并非最小，且%

的最小值小于0,故D错误。

故选ABo

17.如图所示，一定质量的理想气体，从状态。变化到状态6,再变化到状态c,最后回到状态呢下列说

A.气体在状态。时的温度小于在状态6时的温度

B.气体从状态6变化到状态c的过程中，内能增加

C.气体从状态6变化到状态c的过程中，气体放出热量

D.气体从状态c变化到状态。的过程中，分子平均动能减小

E.气体从状态c变化到状态。的过程中，气体吸收热量

【答案】ACD

【详解】A.气体从状态a到状态6,压强与体积都增大，由牛=C可知，气体在状态。时的温度小于在状

态6时的温度，故A正确；

BC.气体从状态6变化到状态c的过程是等容变化，压强降低，由卷=。可知温度降低，内能减小，则

AU<