2026年高考物理终极冲刺：专题14 热学（抢分专练）（解析版）

1/7专题14热学【命题解读】热学部分在全国及新高考各省份试卷中经常是两种题型，一种是选择（或填空）题，另一种是计算题，主要考查内能、气体实验定律、理想气体、热力学定律。【命题预测】2026年高考全国卷及其他新高考省份的考查题型相对稳定，即选择（或填空）题和计算题。所考查的内容为热学的主干知识，包括分子力、分子势能、内能、气体压强的微观解释、气体实验定律、两个热力学定律和气体的图像等。计算题大致以汽缸--活塞模型和玻璃--液住模型呈现，主要以“变质量”模型和关联气体模型为主。题型01分子动理论1．（2026·山东日照·一模）一定质量的理想气体，在相同体积、不同温度时分子速率分布如图中①、②所示。下列说法正确的是（

）A．状态①的温度高于状态②的温度B．状态①的压强小于状态②的压强C．状态①的分子数密度大于状态②的分子数密度D．图线①与横轴所围的面积大于图线②与横轴所围的面积【答案】B【详解】A．随着温度的升高，图像峰值对应的平均速率变大，所以状态①的温度低于状态②的温度，故A错误；B．两状态下，气体体积相同，状态①的温度低于状态②的温度，所以状态①的压强小于状态②的压强，故B正确；C．两状态下，气体分子数目相同，体积也相同，所以状态①的分子数密度等于状态②的分子数密度，故C错误；D．某一段图线与横轴围成图形的面积代表该速率区间段分子个数占总分子个数的百分比，则整条图线与横轴围成的总面积必为100%等于1，即图线①与横轴所围的面积等于图线②与横轴所围的面积，故D错误。故选B。2．（2026·山东青岛·一模）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从x3处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值-E0，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（）A．乙分子在x2时，加速度最大B．乙分子在x1时，其动能最大C．乙分子在x2时，动能大于E0D．甲乙分子的最小距离一定等于x1【答案】D【详解】A．乙分子在时，分子势能最小，分子间距离为平衡距离，分子力为零，故加速度为零，加速度最小，故A错误；BC．乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿着x轴运动，两分子所具有的总能量不变，且总能量为0；由图可知乙分子在时，分子势能最小，为，则乙分子在时，动能最大，动能等于，故BC错误；D．当乙分子运动到时，其分子势能为零，则分子动能也为零，此时两分子的距离最小，而后向分子间距变大的方向运动，因此甲乙分子的最小距离一定等于，故D正确。故选D。3．（2026·天津和平·一模）如图所示，物体中两分子，以甲分子所在位置为坐标原点，乙分子固定在r轴上，甲、乙两分子间作用力与两分子间距离关系图像如图。现把乙分子从处由静止释放，取无穷远处分子势能为0，则（）A．乙分子从到过程中表现为引力，从到过程中表现为斥力B．乙分子从到过程中，两分子间作用力先减小后增大C．乙分子从到过程中，分子势能一直在减小D．乙分子在位置时，分子势能为零【答案】C【详解】分子力的正负：表示斥力，表示引力；是分子力为0的平衡位置（）。分子势能的变化：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大。势能零点：题目规定无穷远处分子势能为0，因此平衡位置处分子势能最小且为负值。A．乙分子从到的全过程，分子力，始终表现为引力；只有当时，分子力才表现为斥力。A错误；B．由图知，引力的大小先增大到处的峰值，再减小到处的0。因此分子力是先增大后减小，B错误；C．从到的全过程，分子力始终为引力，乙分子向甲分子靠近时，引力一直做正功，因此分子势能一直减小，直到处达到最小值。C正确；D．无穷远处分子势能为0，从无穷远到，引力持续做正功，分子势能持续减小，因此处分子势能小于0，D错误。故选C。4．（2026·北京丰台·一模）汽车刚启动时，仪表盘上显示四个轮胎的胎压数据如图1所示，行驶一段时间后胎压数据如图2所示，轮胎内气体体积均视为不变。在此过程中，对于轮胎内的封闭气体（）A．分子热运动更加剧烈B．每个分子的运动速率都增大C．分子数密度增大D．单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数减小【答案】A【详解】由图1和图2数据可知，行驶后轮胎内气体压强增大。汽车行驶中摩擦生热，气体温度升高。A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动更加剧烈，故A正确；B．温度升高，分子平均速率增大，但并非每个分子的运动速率都增大，这是统计规律，故B错误；C．气体体积不变，分子总数不变，分子数密度不变，故C错误；D．压强增大，分子数密度不变，说明分子平均动能增大，分子运动更剧烈，单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数增加，故D错误。故选A。5．（2026·北京顺义·一模）下列说法正确的是（

）A．气体压强仅与温度有关B．水和酒精混合后总体积变小说明液体分子间存在分子引力C．当分子之间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大D．布朗运动就是液体分子的运动【答案】C【详解】A．气体压强微观上由分子平均动能和分子数密度共同决定，宏观上满足理想气体状态方程，与温度、体积、物质的量均有关，并非仅与温度有关，故A错误；B．水和酒精混合后总体积变小，说明分子间存在间隙，与分子引力无关，故B错误；C．当分子间作用力表现为斥力时，减小分子间距离，斥力做负功，分子势能随分子间距离减小而增大，故C正确；D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观反映，不是液体分子本身的运动，故D错误。故选C。6．（2026·四川成都·二模）如图所示，横截面积为S、高为h的绝热汽缸直立，汽缸内绝热的活塞封闭一定质量温度为的理想气体。在汽缸底部连接一U形细管，（细管内气体的体积忽略不计）细管内装有部分水银，细管的右端开口与大气相通，大气压强为。细管内右侧水银比左侧高，活塞距离汽缸底部为。已知水银的密度为，重力加速度大小为g，阿伏伽德罗常数为，活塞摩擦忽略不计。(1)求活塞质量m；(2)已知在压强为、温度为时，1摩尔的理想气体体积恰好为，求封闭气体的分子数N。【答案】(1)(2)【详解】（1）初始时，封闭气体的压强为根据活塞的受力平衡有联立解得活塞质量（2）与标准状况对比，气体的物质的量为分子数为联立解得封闭气体的分子数题型02固体和液体7．（2026·江苏南通·一模）将某种液体滴在玻璃板表面，形成扁平球形的液滴，如图所示。现将玻璃板竖直插入该液体中，稳定后玻璃板左右两侧的液面形状可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】根据题干中液滴的形态可知，此种液体与玻璃是不浸润的。所以玻璃板插入液体时的图像应如图A所示。故选A。8．（2026·云南·模拟预测）夏季厨房处理食材时，“速干吸水纸”比普通纸巾更受欢迎：它能快速吸附菜板上的水渍，且网状孔隙结构能让水分快速扩散到纸面外侧蒸发。下列关于该现象的物理分析，正确的是（）A．普通纸巾不浸润水渍B．速干吸水纸不浸润水渍C．速干吸水纸孔隙中的水膜表面分子间表现为斥力D．速干吸水纸的网状孔隙结构是利用毛细现象加速水分扩散【答案】D【详解】A．普通纸巾能吸附水渍（水渍附着在纸巾纤维表面），说明普通纸巾浸润水渍，故A错误；B．速干吸水纸能“快速吸附水渍”，说明水渍能附着在其孔隙及纤维表面，即速干吸水纸浸润水渍，故B错误；C．水膜的表面分子间距大于分子力平衡距离，分子间作用力表现为引力（这是表面张力的来源），并非斥力，故C错误；D．速干吸水纸的网状孔隙类似“毛细管”，水分在孔隙中因毛细现象（液体在细管及孔隙中自动扩散、上升的现象）快速扩散到纸面外侧，增大了水的表面积，从而加速蒸发，故D正确。故选D。9．（2026·江苏·一模）将细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于略微松弛的状态，将铁丝环浸入肥皂液后取出，环上留有肥皂膜，如图所示。用烧热的针刺破棉线左侧的肥皂膜，稳定后棉线的形状是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】液体表面张力会使液体表面收缩到最小面积。未刺破肥皂膜时，棉线两侧都有肥皂膜，表面张力平衡，棉线保持松弛；当刺破棉线左侧的肥皂膜后，左侧表面张力消失，右侧剩余肥皂膜在表面张力作用下收缩，会拉动松弛的棉线向右侧（肥皂膜一侧）弯曲，稳定后棉线会形成凸向右侧的圆弧，因此形状对应选项C，故选C。10．（2026·江苏·模拟预测）装在玻璃管中的液体光刻胶，液面呈现出如图所示现象，下列说法正确的是（）A．光刻胶浸润玻璃，表面层中的光刻胶分子间作用力表现为斥力B．光刻胶浸润玻璃，表面层中的光刻胶分子间作用力表现为引力C．光刻胶不浸润玻璃，表面层中的光刻胶分子间作用力表现为斥力D．光刻胶不浸润玻璃，表面层中的光刻胶分子间作用力表现为引力【答案】D【详解】由图可知，液面呈现出的现象为不浸润现象，表面层中的光刻胶分子间作用力表现为引力。故选D。11．（2026·山东菏泽·一模）水银具有强毒性与不可降解性，根据《关于汞的水俣公约》，从2026年1月1日起，我国禁止生产水银体温计。水银体温计断裂后，逸出的水银在玻璃表面形成球形的水银滴并能轻松滚落。下列说法正确的是（）A．水银能浸润玻璃B．水银很难被压缩是因为液体分子间不存在空隙C．水银滴呈球形是因为水银滴表面层分子间引力与斥力相等D．将两端开口的细玻璃管竖直插入水银中，管内水银面低于管外水银面【答案】D【详解】A．水银在玻璃表面形成球形且可轻松滚落，说明水银不会附着在玻璃表面，属于不浸润玻璃的液体，故A错误；B．液体分子间存在空隙，水银难以压缩的原因是分子间距小于平衡距离时，分子间斥力远大于引力，斥力阻碍压缩，并非分子间无空隙，故B错误；C．水银滴呈球形是表面张力作用的结果，由于水银表面层分子比内部分子稀疏，分子间距大于平衡距离，分子间表现为引力，使液面收缩为球形，并非引力与斥力相等，故C错误；D．水银不浸润玻璃，毛细现象中不浸润液体在细管内液面会下降，因此管内水银面低于管外水银面，故D正确。故选D。12．（2026·辽宁·一模）取分子间距r为无穷远时分子势能为0，则分子势能随分子间距r变化的情况如图所示。关于液体表面层分子之间的平均距离可能为图示中的（）A． B． C． D．【答案】D【详解】液体存在表面张力，是由于液体表面层的分子之间表现为引力，所以表面层的液体分子间距略大于平衡距离。分子间距为时分子势能最小，由图像可知，液体表面层内的分子间距可能为。故选D。13．（2026·江苏南通·二模）甲、乙两种固体熔化过程中温度随时间变化的图像如图，下列说法，正确的是（）A．甲、乙都是单晶体B．过程中甲的内能不变C．过程中乙的内能不变D．时刻甲、乙两种物质分子的平均动能相同【答案】D【详解】A．晶体（单晶体、多晶体）有固定熔点，非晶体没有固定熔点。由图可知，甲没有固定熔点，是非晶体，乙有固定熔点是晶体，A错误；B．0~t₂过程中甲持续吸热，温度升高，内能增大，B错误；C．t₁~t₂过程中乙虽然温度不变，但持续吸热，内能不断增大，C错误；D．温度是分子平均动能的标志，t₂时刻甲、乙温度相同，因此二者分子平均动能相同，D正确。故选D。14．（2026·江苏南京·一模）人类对物质的认识不断发展，下列判断正确的是（）A．农民锄地截断土壤中的毛细管结构可减少土壤中的水分蒸发B．荷叶上小水珠呈扁球状是由于失重而使液体表面收缩C．晶体具有确定的熔点，其物理性质一定呈现各向异性D．液晶是液体和晶体的混合物，具有光学各向异性【答案】A【详解】A．给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉，A正确；B．荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势，B错误；C．晶体具有确定的熔点，单晶体的物理性质呈现各向异性，多晶体呈现各向同性，C错误；D．液晶像液体一样具有流动性，并不是液体和晶体的混合物，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D错误。故选A。题型03气体实验定律与理想气体状态方程15．（2026·河南·模拟预测）如图甲所示，导热性能良好的玻璃管开口向下倒立在水槽内的水中，将玻璃管缓慢竖直向下移一些至如图乙所示位置，此过程环境温度不变，管中气体可视作理想气体，则一定增大的是管中气体的（）A．体积 B．压强 C．温度 D．内能【答案】B【详解】AB．设大气压强为p0，管内液面高于管外液面的高度差为h，则管内气体压强p=p0−ρgh当玻璃管竖直向下移动时，假设气体体积V不变，则气柱长度不变，随着管子下移，管内液面也会随之下移，导致管内液面高出管外液面的高度差h减小。根据p=p0−ρgh可知，气体压强p将增大。根据玻意耳定律pV=C（常数），在温度不变的情况下，若压强p增大，则体积V必然减小。这说明气体实际上是被压缩，体积V减小，而压强p增大。故A错误，B正确；CD．玻璃管导热性能良好，且缓慢移动，说明管内气体温度始终与环境温度保持一致。由于环境温度不变，所以气体的温度T不变。对于理想气体，内能只与温度有关，温度不变，则内能不变，故CD错误；故选B。16．（2026·山东淄博·一模）密闭容器内一定质量的理想气体经历如图所示的ab、bc、cd、da四个状态变化过程。已知bc延长线过坐标原点，ab竖直，cd水平，da和bc平行。下列说法正确的是（）A．ab过程中气体从外界吸收热量B．bc过程中单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加C．cd过程中气体分子数密度不断增大D．da过程中气体压强不断减小【答案】B【分析】根据理想气体状态方程可得因此V-T图中过原点的直线为等压线，某点与原点连线的斜率斜率越大，压强越小，且理想气体内能仅与温度有关【详解】A．ab是竖直线，温度不变，体积减小。理想气体内能不变体积减小说明外界对气体做功，由热力学第一定律得：气体对外放热，故A错误。B．bc延长线过原点，是等压过程，压强不变。从b到c温度降低，气体分子平均动能减小；压强不变，因此单位时间内单位面积器壁碰撞的分子数必须增加，才能维持压强不变，故B正确。C．cd是水平线，体积不变，气体总分子数不变，因此气体分子数密度（单位体积分子数）不变，故C错误。D．da平行于bc，其方程满足（为bc的斜率，）整理得由从d到a温度增大，减小，减小，因此压强增大，即da过程气体压强不断增大，故D错误。故选B。17．（2026·河北廊坊·一模）一定质量理想气体的V-T图像如图所示，该过程对应的p-V图像可能是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】由图可得，A→B温度不变，体积减小，为等温变化。根据玻意耳定律，温度不变时，有即与成反比，因此在图中，A→B对应双曲线，且曲线变化趋势从大、小的A，向小、大的B移动。由图可得，B→C的延长线过坐标原点，说明为常数，代入理想气体状态方程得说明压强不变，因此B→C是等压变化。压强不变，体积随温度增大而增大，对应在图中是水平向右的直线。综上可知选项C的图像符合描述。故选C。18．（多选）（2026·山东淄博·一模）如图，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度a向右加速运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了一定的距离。已知大气压强为，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为，整个过程中气体温度保持不变，气体可视为理想气体，则此时（）A．汽缸内气体的压强为B．汽缸内气体的压强为C．活塞移动的距离为D．活塞移动的距离为【答案】AC【详解】AB．小车运动后对活塞受力分析，设内部气体压强为p，根据牛顿第二定律，有内部气体压强为，故A正确，B错误；CD．设运动后活塞移动的距离为，根据玻意耳定律，有解得，故C正确，D错误。故选AC。19．（2026·江苏徐州·模拟预测）我国考古发现的“长信宫灯”示意图如图所示，灯罩内灯芯点燃后产生的烟气沿着右臂管道进入灯体内，经灯体底部的水盘过滤烟尘，清洁空气。假设灯罩内气体的体积为，灯芯点燃前气体的密度为，温度为，气体的压强保持不变。(1)求灯芯点燃前，灯罩内气体的质量；(2)灯芯点燃后，灯罩内气体温度为，求灯罩内气体的质量。【答案】(1)(2)【详解】（1）灯芯点燃前，灯罩内气体的质量为（2）灯芯点燃后，灯罩内气体做等压变化，满足灯罩内气体的质量联立解得20．（2026·安徽·一模）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管口封闭，右管内封闭有长度为（单位为）、热力学温度为T0、压强为（为大气压强，是未知量）的理想气体，左、右两管的水银面高度差为，缓慢升高右管内气体的温度，使左管的水银面比右管的水银面高。(1)求大气压强（以为压强单位）；(2)求此时右管内气体的热力学温度；(3)保持右管内气体的热力学温度为，从左端管口向玻璃管中缓慢注入适量水银，直至右管内气体的长度为，求注入的水银柱的长度x。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）由平衡条件有解得（2）当左管的水银面比右管的水银面高时，右管内气体的长度为，气体的压强由理想气体状态方程有解得（3）气体的压强由等容变化有结合，解得21．（2026·湖北黄冈·二模）如图，上端封闭的竖直长玻璃管中封有长度为的水银柱。开口向下时，其上端封闭空气柱长度为，已知大气压强，玻璃管导热良好，且室温不变，求：(1)若将玻璃管翻转至开口向上放置，则此时封闭空气柱长度为多少？(2)若将开口向下的玻璃管竖直插入足够深的水银槽，稳定后，发现上方封闭气体长度变为，则玻璃管下端管内外水银液面高度差H为多少？【答案】(1)(2)【详解】（1）开口向下时，上端封闭气体压强为，则有解得

开口向上时，封闭气体压强为，则有解得

设玻璃管横截面积S，由玻意耳定律得

联立解得

（2）插入水银槽后，设封闭气体压强为，由玻意耳定律得

解得

设管中下端气体压强为，则有

而又有

解得22．（2026·河北·一模）吹塑是一种塑料加工方法，制作某塑料瓶的原理简化如图，先将容积为的瓶坯由加热到，然后将瓶坯放入模具，通过高压气源向瓶坯内充气，使瓶坯填满模具内的空腔，最终得到容积的瓶子。加热前瓶坯内气体压强为密度为，充气完成时，瓶内气体压强为3p0、温度为。(1)求加热完成时，瓶坯内气体的密度（结果保留两位小数）。(2)充气过程中充入气体的温度、压强均与加热前瓶坯内气体相同时，求充入气体的体积（结果保留整数）。【答案】(1)(2)【详解】（1）加热过程，瓶坯内的气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律有又气体总质量不变，则气体的密度与体积成反比加热完成时，瓶坯内气体的密度解得（2）充气前，瓶内气体压强为p0、体积为V3、温度为T2，充气后，瓶内气体压强为3p0、体积为V2、温度为T3。设充入瓶内的气体在温度、压强均与加热前瓶坯内气体相同时的体积为V4，由理想气体状态方程有解得23．（2026·山东德州·模拟预测）如图所示，绝热圆筒气缸底部朝上、开口朝下放置在水平地面上，用绝热的薄活塞封闭了一定质量的理想气体，气缸内底部有可控加热装置（体积不计），活塞下面的气缸内固定有带压力传感器的环状挡板，不计活塞与气缸壁的摩擦。已知活塞的质量为，重力加速度，气缸的底面积，气缸底部到环状挡板位置的高度为，大气压强，初始时刻气缸内热力学温度，活塞到气缸底部的距离。现通过加热装置使缸内气体均匀升温，升温速率为。求(1)初始时刻气缸内气体的压强；(2)从初始时刻到压力传感器开始有示数时的过程中，缸内气体对外做功的量值；(3)从压力传感器开始有示数时开始计时，写出传感器示数（即活塞与传感器相互作用的合力）与时间之间的关系式。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）对活塞由平衡条件解得（2）从初始时刻到压力传感器开始有示数时的过程，在等压变化过程（3）由等压变化解得传感器有示数后是等容变化，整理可得24．（2026·内蒙古赤峰·一模）2026年1月19日，神舟二十号飞船从中国空间站带回了一套“战功赫赫”的“飞天战袍”一一退役的舱外航天服。为检验此航天服的“气密性”，给真空状态的航天服充入体积为、压强为的氧气，使航天服内部压强，然后把航天服放入检测室，将检测室抽成真空密封。经过10小时通过压强传感器测出检测室内的压强。已知航天服的容积，检测室放入航天服后检测室剩余空腔的体积，整个过程温度不变。求：(1)给真空状态的航天服充入氧气的体积；(2)经10小时后，航天服内气体的压强；(3)经10小时后，若漏出气体的质量小于原有质量的1%，航天服的“气密性”合格，通过计算判断该航天服“气密性”是否合格。【答案】(1)(2)(3)合格，计算见解析【详解】（1）已知氧气的压强，航天服内部压强，航天服的容积，充气过程温度不变，对充入的氧气由玻意耳定律，得解得（2）已知检测室内的压强，检测室剩余空腔的体积，漏气后，气体分为航天服内、检测室内两部分，总气体温度不变，由玻意耳定律，得解得（3）同温下，理想气体的质量比等于物质的量比，结合理想气体状态方程得漏出气体占比解得因此该航天服气密性合格。25．（2026·山西吕梁·二模）如图，一上端有卡销、容积为的内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，一定质量的理想气体被一厚度不计的活塞密封在汽缸内。初始时封闭气体压强为（为大气压强），温度为，体积为。现对气体缓慢加热，使活塞刚好上升到卡销处时停止加热，然后立即在活塞上加细砂并保持缸内气体温度不变，让活塞缓慢下降，已知所加细砂的总质量是活塞质量的2倍。求：(1)活塞刚上升到卡销处时，缸内气体的温度；(2)最终稳定时缸内封闭气体的体积。【答案】(1)(2)【详解】（1）气体的初始体积为

初始温度为末态体积为气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律

代入解得（2）气体发生等温变化，由玻意耳定律

其中

设活塞质量为m，所加细砂质量为M，初始时，根据活塞平衡条件有

在活塞上加细砂并保持缸内气体温度不变，让活塞缓慢下降，根据活塞平衡条件有

其中

解得，或26．（2026·湖南·模拟预测）为研究潜水的某潜水员快速上浮时肺部面临的风险，某实验将人体肺部简化为一个与体外环境通过气道相通、温度恒为的弹性气囊。已知水面处的大气压强为，潜水员肺部处于自然松弛状态，体积为。假设气体可视为理想气体。(1)潜水员在水深处时，肺部体积会被压缩到水面时体积的，求此时肺部气体的压强。(2)潜水员从水深处上浮时需先用嘴从压缩气瓶中往肺里吸入部分空气使肺部体积恢复至，潜水员上浮过程中为避免肺部过度扩张，需在某安全深度处吐出（在当前深度压强下）的气体，已知潜水员到达水面时肺部体积为，求该安全深度h。【答案】(1)(2)【详解】（1）设水深90m处压强为，肺部气体发生等温变化，根据玻意耳定律有得（2）水深90m处压强解得吐气前到水面过程中，根据气体物质的量守恒，初状态气体的物质的量等于吐出的气体与末状态气体的物质的量之和，由于温度恒定，气体的物质的量正比于pV乘积，故有解得根据得联立可得27．（2026·河南信阳·一模）在河南省科技运动会上，一兴趣小组参加了水火箭比高项目的制作与发射比赛。发射装置简化为如图所示的模型，体积为V=2.5L的充气瓶（箭体）内装有高度10cm，体积V1=0.5L的水柱和压强为1个标准大气压p0=1×105Pa的空气。打气筒气室体积为V0=400mL，现用打气筒通过单向气阀向箭体内充气，每一次充入压强一个大气压、体积为V0的气体。当水火箭内部气压达到3个标准大气压时，压缩空气可将活塞顶出，箭体发射。水的密度ρ=1.0×103kg/m3，充气过程气体温度不变，瓶和水的体积变化不计。求：(1)要使水火箭发射出去，需要打气多少次；(2)已知打气筒手柄和活塞质量不计、活塞和气缸之间的摩擦力不计、打气筒与瓶塞连接管的体积不计、打气筒活塞横截面积S=4×10-4m2，至少需要用多大的力才能完成第8次打气。（取g=10m/s2）【答案】(1)10(2)64.4N【详解】（1）要使水火箭发射出去，设需要打气筒打气n次，由题意可知，当水火箭发射瞬间，其内部气压为根据玻意耳定律，有解得（2）第8次打气后，箭体内气体压强为p8，根据玻意耳定律，有解得对活塞受力分析可得解得题型04热力学定律与气体实验定律的综合应用28．（2026·天津·一模）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门打开，水即从枪口喷出。已知王同学的水枪储水罐总容积为，初始时罐内气体体积为，气体压强为，他喷出了的水，不计水的蒸发和泄漏，也不计罐内气体的泄漏，罐内气体可视为理想气体且温度始终保持不变。则（

）A．在水不断喷出的过程中罐内气体内能不断减少B．在水不断喷出的过程中罐内气体向外界放热C．王同学喷出的水时，罐内气体的压强为D．在水不断喷出的过程中每个气体分子的速率都不变【答案】C【详解】A．理想气体的内能只与温度有关，题目已知温度始终保持不变，故罐内气体内能不变，故A错误；B．在水不断喷出的过程中，气体体积增大，气体对外界做功，即，而内能不变，即，根据热力学第一定律可知，即气体从外界吸热，故B错误；C．初状态气体压强，体积，喷出水后，气体体积变为根据玻意耳定律解得，故C正确；D．温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子的平均动能不变，平均速率不变，但并不是每个气体分子的速率都不变，故D错误。故选C。29．（2026·河南濮阳·一模）一定质量理想气体体积随摄氏温度变化的图像如图所示，过程为，图线与图线均与纵轴平行，则下列判断正确的是（）A．从到过程，气体对容器壁单位面积的作用力减小B．从到过程，气体放出热量等于外界对气体做功C．从到过程，所有气体分子的动能增大D．从到过程，气体分子数密度增大【答案】B【详解】A．从到过程为等压过程，气体压强不变，可知气体对容器壁单位面积的作用力不变，A错误；B．从到过程，气体温度不变，内能不变；体积减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量等于外界对气体做功，B正确；C．从到过程，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，但并非所有气体分子的动能都增大，C错误；D．从到过程，气体体积变大，则分子数密度减小，D错误。故选B。30．（2026·天津红桥·一模）近年我国部分省市受极端天气影响，造成人民群众生命危险和财产损失。洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。关于此过程说法正确的是（）A．气体对外界做功 B．气体压强与体积成反比C．封闭气体分子的平均动能增大 D．气体内能保持不变【答案】C【详解】ACD．因为下压过程气体体积减小，则外界对气体做功，与外界无热量交换，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，故AD错误，C正确；B．由于气体体积减小，温度升高，根据理想气体状态方程可知，气体压强增大，由于温度改变，所以气体压强与体积不成反比，故B错误。故选C。31．（多选）（2026·山东青岛·一模）一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其p-t图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为-273.15℃，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为2Vc=Vb+Vd，下列说法正确的是（）A．从a到b，气体的体积不变B．c、d两状态的体积之比为5：6C．从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加D．从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量【答案】BD【详解】A．若为等容变化，则满足即，所以图像为一次函数，而图像过坐标原点，为正比例函数，所以从a到b，气体的体积发生改变，A错误；B．由图，满足是等压变化，有为等温变化，满足为等容变化，满足代入数据有，，，B正确；C．压强不变，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数不变，C错误；D．过程的图像如图由热力学第一定律做功（)的大小为图像的线下面积，由图可知，过程的线下面积大于过程的线下面积，又体积均增大，气体对外做功，且大小关系为又过程温度升高，内能增加，则吸收热量为过程温度不变，内能不变，则吸收热量为所以从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量，D正确。故选BD。32．（多选）（2026·山东临沂·一模）在研究一定质量理想气体的压强p、体积V、热力学温度T的关系时，在直角坐标系中作出如图所示的图像，其中长方体OABC-MNPQ有三条边在坐标轴上，D、E、F、G是对应边的中点，H、I是对角线MP、PC的中点，IH是DEFG平面内的一条双曲线。气体从状态H开始经HP、PI、IH三个过程回到原状态H，则下列说法正确的是（）A．H到P气体体积增大B．H到P气体分子平均动能减少C．I到H外界对气体做功，气体向外界放热D．P到I单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大【答案】AC【详解】AB．由图可知，气体在H处的压强与P处的压强相等，故气体从H到P发生等压变化，此过程中温度升高，体积增大，所以气体平均动能增大，故A正确，B错误；C．由图可知，气体在H处的温度与I处的温度相等，又IH是DEFG平面内的一条双曲线，所以该曲线为等温变化的曲线，即气体从I到H发生等温变化，所以该过程温度不变，则内能保持不变，又该过程体积减小，所以外界对气体做功，因气体内能不变，根据热力学第一定律，可知气体向外界放热，故C正确；D．由图可知，气体在P处的体积与I处的体积相等，故气体从P到I发生等容变化，温度降低，压强减小，故P到I单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小，故D错误。故选AC。33．（多选）（2026·重庆渝中·模拟预测）将一底面积S的圆柱形容器倒扣在水中，松手后容器底恰好与水面齐平静止，如图甲所示，容器内有高度为h的空气。现用拉力F缓慢向上提起容器，容器口始终未脱离水面，如图乙所示，此时在水面上方容器内有高度为H的水，高度为l的空气。忽略容器的厚度及形变，大气压强为p0，重力加速度为g，水的密度为ρ，容器内空气可视为理想气体，且温度保持不变。下列说法正确的是（

）A．容器的重力为ρghS B．h<lC．气体分子的平均动能变大 D．在此过程中气体放热【答案】AB【详解】A．刚开始时，对杯子受力分析，重力等于浮力，则有,故A正确；B．刚开始时，杯内气体的压强当在水面上方杯子内有高度为H的水时，杯内空气的压强满足杯子被缓慢提起，有充足的时间与外界进行热交换，因此气体发生等温变化，根据玻意耳定律则有解得可见，故B正确；C．整个过程气体发生等温变化，温度不变，分子平均动能不变，故C错误；D．提升过程中，杯内空气的压强减小，体积增大，气体对外做功，即，根据热力学第一定律则有由于内能不变，可知Q>0，故向上提升杯子的过程中，杯内空气吸热。故D错误。故选AB。34．（2026·广东中山·一模）气压传动是利用压缩空气为动力源，实现机械传动的方式，下图为其结构简化图，传动装置由水平气缸、弯管与足够高的竖直气缸构成，竖直气缸与大气相通。活塞1与水平气缸右端距离为，初始时刻处于静止状态，活塞2紧靠竖直气缸底端。现缓慢向右推动活塞1，随后活塞2缓慢向上运动。已知大气压强为，活塞1的面积为，活塞2的面积为、质量为。重力加速度为，不计一切摩擦与弯管气体的体积，气体温度保持不变。(1)当活塞2开始移动时，求活塞1运动的距离；(2)若已知活塞1被推至水平气缸最右端的过程中，活塞1对气体做功为，求气体放出的热量。【答案】(1)(2)【详解】1）对水平气缸的气体，由等温变化其中解得（2）由热力学第一定律得气体对活塞2做功则外界对气体做的功由于温度不变即35．（2026·辽宁·二模）如图（a）所示，开口向上、内壁光滑的绝热气缸竖直放置，气缸内用质量为、面积为的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体．气缸内有一阻值为的电热丝可以给密封气体加热，电热丝外加电压U随时间t的变化图像如图（b）所示，导线电阻和电热丝体积忽略不计，外界大气压为，重力加速度g取．初始时，开关K断开，活塞到气缸底部的距离为，密封气体的温度为．现闭合开关K，经过一段时间后断开开关，最终活塞稳定，此时其上升了，求：(1)此时气缸内气体的温度；(2)闭合开关K到活塞最终稳定后，气缸内密封气体的内能变化量．【答案】(1)(2)【详解】（1）最终活塞稳定后，设气缸内密封气体的温度为，加热过程中汽缸内气体压强不变，根据盖-吕萨克定律有解得（2）密封气体的压强为活塞上升过程中，密封气体对外做功为开关K闭合时，电热丝产生的热量为根据热力学第一定律有，内能增加了。36．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某物理探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态时触动报警器。从状态到状态的过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度取，求：(1)气体在状态时的压强；(2)气体由状态到状态的过程中，从外界吸收的热量；(3)达到状态后，由于意外导致容器开始缓慢漏气，漏气过程中容器内温度视为不变，求活塞与卡口刚要分离时，漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比。【答案】(1)(2)170J(3)【详解】（1）气体在状态时，有解得气体由状态到状态过程中，气体的压强不变由盖吕萨克定律有解得气体由状态到状态过程中，气体的体积不变，由查理定律有解得（2）气体从状态到状态的过程中，气体对外做的功为由热力学第一定律有

解得（3）活塞与卡口刚要分离时气体压强为由（1）知根据解得漏出的气体与容器内剩余气体的质量之比37．（2026·河北保定·一模）如图所示，开口朝上的玻璃管竖直放置，总长为l=75.0cm，截面积为S=10.0cm2，玻璃管内用水银和轻薄绝热活塞封闭一定质量的理想气体，气柱长度与水银柱长度均为h=25.0cm，已知大气压强为p0=75cmHg=1×105Pa，气体初始温度T0=400K。(1)继续缓慢加热封闭气体，水银缓慢溢出，求剩余水银柱长度x和气体温度T的关系式；(2)与管中相同的1mol理想气体温度升高1K内能增加量，其中R为普适气体常量，R=8.31J·mol-1·K-1，R与气体体积V、温度T和压强p的关系为，n为气体的物质的量。若从水银开始溢出到水银恰完全溢出玻璃管时，气体对外做的功为30J，求水银溢出过程封闭气体吸收的热量为多少焦耳（结果保留整数）。【答案】(1)（0≤x≤25cm）(2)51J【详解】（1）设初始时气体压强为p1，则继续缓慢加热封闭气体，当水银溢出时，有根据理想气体状态方程可得联立解得（0≤x≤25cm）（2）水银将要溢出时，x=25cm，则水银全部溢出时，x=0，则封闭气体的物质的量为则气体内能的增加量为该过程中，气体对外做功为根据热力学第一定律，可知该过程吸收的热量为1．（2026·山东青岛·一模）如图所示，内有理想气体的绝热刚性容器处于真空中，器壁上开有小孔，当孔径远小于气体分子间碰撞的平均距离时，高速分子更易从小孔逃逸，发生“泻流”现象。一段时间后，下列说法正确的是（）A．容器内气体温度降低B．容器内气体温度不变C．由于容器绝热，容器内气体内能不变D．由于气体对外做功，容器内气体内能减少【答案】A【详解】AB．由题知，高速分子更易从小孔逃逸，因此容器内剩余气体的平均速率会降低，即容器内剩余气体的平均动能会减小，故容器内气体温度降低，故A正确，B错误；C．理想气体的内能只与温度和分子数有关，由于容器内的温度降低且分子数减少，所以容器内气体内能减小，故C错误；D．由于绝热刚性容器处于真空中，故气体逃逸时不对外做功，故D错误。故选A。2．（2026·辽宁·模拟预测）汽车的整个空气悬挂系统可简化为一个如图所示的模型，导热性能良好的汽缸内封闭有一定质量的空气，面积为S的活塞可无摩擦地在其内滑动。汽缸底部安装有充气阀和排气阀（体积不计），活塞和汽缸分别通过竖直连杆与车身及水平车轴连接。已知活塞和车身的总质量为M，大气压强为，重力加速度为g，环境温度为保持不变，当汽车静止在地面时，活塞与汽缸底部的距离为h。若在车内装入一定质量的货物后，发现活塞与汽缸底部的距离降为。为让活塞与汽缸底部的距离恢复为h，需用压缩机将大气通过充气阀缓慢充入汽缸，则充入气体在、状态下的体积为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】设装载前汽缸里封闭空气的压强为，装载后汽缸里气体的压强为，由玻意耳定律有设充入气体在压强为、温度为的状态下体积为V，由玻意耳定律有解得故选B。3．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态A到状态B过程中气体体积不变，从状态B到状态C过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（）A．从状态A到状态B的过程，气体温度升高B．从状态B到状态C的过程，分子平均动能减少C．从状态C到状态A的过程，外界对气体做正功D．从状态A经历状态B、C再次回到状态A时，外界对气体做总功为零【答案】C【详解】A．从状态A到状态B的过程，体积不变，压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，故A错误；B．从状态B到状态C的过程，压强不变，体积增大，根据盖吕萨克定律可知，气体温度升高，则气体分子平均动能增大，故B错误；C．从状态C到状态A的过程，气体体积减小，可知，外界对气体做正功，故C正确；D．图像中，图像与横轴所围几何图形的面积表示功，从状态A经历状态B到C，体积增大，气体对外界做功，则有从状态C返回状态A过程，气体体积减小，外界对气体做功，则有根据图示有即从状态A经历状态B、C再次回到状态A时，外界对气体做总功为正值，不等于零，故D错误。故选C。4．（2026·青海西宁·二模）如图是吹肥皂泡游戏的画面，小朋友刚刚吹出的泡泡在冷空气中缩小，气泡内的空气可视为理想气体。下列说法正确的是（）A．气泡内气体的内能减小B．气泡内每个气体分子热运动的速度均减小C．气泡从外界吸收热量D．气泡表面液体分子间作用力表现为斥力【答案】A【详解】A．由题意可知气泡在冷空气中温度降低，气泡内一定质量的气体视为理想气体，其内能只与温度有关，所以气泡内气体的内能减小，A正确。B．气泡温度降低，气泡内气体的平均动能减小，所以气体分子做热运动的平均速率减小，但不是每个分子的速率均减小，B错误。C．由题意可知气泡体积减小，外界对气体做功，即，同时温度降低，气体的内能减小，即，由热力学第一定律，可知，所以气泡向外界放热，C错误。D．气泡形成的原因是液体的表面张力，所以气泡表面液体分子间作用力表现为引力，D错误。故选A。5．（2026·山东东营·一模）一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a循环过程，其中a→b和c→d是等容变化，d→a是等压变化，其p—V图像如图所示。下列说法正确的是（）A．b→c过程温度不变B．d→a过程外界对气体做的功大于气体放出的热量C．d→a过程气体分子单位时间撞击单位面积的次数减少D．经历a→b→c→d→a循环过程，系统从外界吸收热量【答案】D【详解】A．温度不变，压强体积是反比关系，即b→c过程是正比例函数关系，不是反比例函数关系，因此b→c过程温度变化，故A错误；B．d→a过程等压变化，体积减小，外界对气体做正功由可知该过程温度降低，因此气体内能减小，有由可知因此外界对气体做的功小于气体放出的热量，故B错误；C．d→a过程为等压变化过程，由可知该过程温度降低，分子动能降低，单个分子单次撞击对压强的贡献减小，为了保证压强不变，气体分子单位时间撞击单位面积的次数增加，故C错误；D．根据图线与坐标轴围成的面积表示做的功可知，a→b过程和c→d过程不做功，b→c过程气体对外做的功大于d→a过程外界对气体做的功，经历a→b→c→d→a循环过程，气体状态不变，则根据热力学第一定律可知整个过程气体吸收热量，故D正确。故选D。6．（2026·河北石家庄·一模）“自热米饭”盒的内部结构如图所示，加热层有氧化钙等物质，遇水反应放热，可实现无火无电条件下加热食材，加热时食材层内空气温度缓慢上升，通过盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变。若忽略加热过程中食材层体积变化，食材层内空气可视为理想气体，则加热过程中，下列说法正确的是（）A．食材层内空气分子单位时间内撞击器壁的分子数不变B．食材层内空气的内能增加量等于气体从化学反应中吸收的热量C．食材层内空气的压强与热力学温度成正比D．食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变【答案】D【详解】B．根据热力学第一定律虽然气体体积不变，但是气体分子数减小，有气体泄漏，可视作气体体积增大，可得所以，故B错误；CD．压强的物理意义就是分子对单位面积器壁的平均作用力，由于盖子上的透气孔泄压维持食材层内空气压强不变，所以食材层内空气分子对单位面积器壁的平均作用力不变，故C错误，D正确；A．设在时间内撞击器壁的分子数为，分子的平均速度为，器壁受到的平均作用力为，根据动量定理可得解得单位时间内撞击器壁的分子数根据选项D可知不变，随着加热食材层内温度升高，分子的平均速度增大，可得减小，故A错误。故选D。7．（多选）（2026·四川成都·二模）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变化，下列说法正确的是（）A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气【答案】BD【详解】AB．汽缸导热良好，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体发生等温变化，体积减小，压强增大，活塞对汽缸内气体做正功，温度不变，所以汽缸内气体放出热量，故A错误，B正确；C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，汽缸内气体体积增大，活塞对汽缸内气体做负功，故C错误；D．通过水平路面，若缓慢抬高车身，则气体压强不变，需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气，气体体积增加，故D正确。故选BD。8．（2026·广东·一模）供暖管上的温度计及其内部结构如图，滑片把圆环分成Ⅰ、Ⅱ两部分，Ⅰ密封一定质量的理想气体，紧贴供暖管上的导热片，Ⅱ与大