分子动理论气体及热力学定律题型总结（原卷版）

专题七选考部分

第17讲分子动理论气体及热力学定律

一.气体的等温变化及玻意耳定律

1.（2024•沈阳二模）如图（a）,某同学将水杯开口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯内，在杯中

封闭了一段气体，简化模型如图：b）所示。现缓慢将水杯向上提起一小段高度（杯口始终未露出水面，杯

内气体未漏出）。设环境温度保持不变，则此过程中杯中封闭气体（）

C.体积变小，压强变小D.体积变大，压强变大

（多选）2.（2024•天心区校级二模）如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L,装

入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L,气压为latm。打气筒活塞每次可以打进气压为lain］、体积为

0.2L的空气。不考虑环境温度的变化。在打气n次后，药液上方的气体压强增大到5alm,在药液上方的气

体压强达到5alm时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有V升,

则n、V值为（）

A.n=40次B.n=60次C.V=IOLD.V=4L

3.（2024•碑林区校级模拟）图1是很多机械结构中都会用到的气弹簧装置。其简化模型如图2所示，装有

氮气的封闭气缸竖直固定在水平地面上，--光滑活塞将气缸分成A、B两部分，活塞上有一个透气的小孔将

气缸中两部分气体连通在•起，活塞上固定一个圆柱形的连杆。已知活塞与连杆的总质量为n活塞横截

面积为S,连杆横截面积为聂初始时刻活塞停在气缸内某处，此时A部分气体高全，B部分气体高看上

已知大气压强为po,重力加速度为g,气体可看作理想气体，汽缸与连杆之间无摩擦且密封良好，气体温度

始终保持不变。

（1）求初始时刻缸内气体压强pi;

（2）若对连杆施加向下的压力，使得活塞缓慢向下移动距离得上，求此时缸内气体压强P2。

3

l'<liIVI2

4.（2024•开福区校级模拟）如图所示，横截面积均为S的两导热汽缸A、B中装有同种气体，通过一段体

积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有•个阀门D,两汽缸中各有•个质量为m的活塞，汽缸B中的

活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱长度为L,汽缸A中的活塞处

于静止状态，气柱长度为3L。将一个质量为2m的重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，稳定后A中气柱

长度变为2L。打开阀门D,保持环境温度不变，待系统稳定后，关闭阀门Do已知弹簧的劲度系数卜心皇，

重力加速度为g，活塞可在.汽缸内无摩擦滑动且不漏气。求：（1）大气压强加；

（2）放上C打开阀门，系统稳定后弹簧的形变量；（3）最后关闭阀门时汽缸A中活塞与底端距离。

5.（2024•河南模拟）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态A,然后经过过程AB

到达状态B或经过过程AC到达状态C,B、C状态温度相同，如图所示，设气体在状态B和状态C的体积

分别为VB和Vc，在过程AB和AC中吸收的热量分别为QAB和QAC，则（）

A.VB>VC»QAB>QACB.VB>VC»QAB<QAC

C.VB<Vc，QAB>QACD.VB<V(>QAB<QAC

6.（2024•宝鸡模拟）如图所示，一水平放置导热汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，轻质活塞A、

B月一长度为3L=30cm刚性轻杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞的面积分

别为S尸20cm2和S-lOcm?。汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体，A的左边及B的右边均与

AD

大气相通，大气压强始终保持为p°=1.0Xl（）5pa，当气缸内气体温度为T|=300K时，活塞处于图示位置

的平衡状态。求：①此时汽缸内理想气体的压强印为多少？

②现对活塞A施加-一个水平向右推力，使活塞向右移动L=10cm的距离后静止，此时汽缸内气体温度T2

=312Ko则此时推力F大小为多少？

7.（2024•岳阳二模）如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U形管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，

左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度L=20cm,右管水银液面比左管水银液面高hi=25cm。大

气压强po=75cmHg。（1）求左管内封闭气体的压强：

（2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设

三.气体的等压变化及盖・吕萨克定律

8.（2024•南通模拟）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在

吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计，则（）

A.吸管上的气温计刻度是均匀的B.温度升高后，罐中气体压强增大

C.用更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会减小

D.用更小的饮料罐，其余条件不变，可提高该气温计的测温灵敏度

9.（2024•莲湖区校级模拟）如图所示，圆柱形汽缸的缸口有卡环（厚度不计），卡环到缸底的孔离为d。缸

内通过厚度不计、质量m=10kg、面积S=100cm2的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始时活塞到缸

底的距离为国■,外界大,I压强p0=lX10怔@,/（体初始温度Ti=3（X）K,g取10in/s2o

①缓慢升高气体温度，要使活塞到达汽缸口卡环处，求气体温度的最小值T2；

②保持气体温度为丁2不变，现在活塞的中心施加一竖直向下的缓慢增大的力F,要使活塞回到开始时的位

10.（2024•贵州模拟）如图是一个简易温度计示意图，左边由固定的玻璃球形容器和内径均匀且标有刻度

的竖直玻璃管组成，右边是上端开口的柱形玻璃容器，左右两边通过软管连接，用水银将一定质量的空气

封闭在左边容器中。已知球形容器的容积为530cm3,左边玻璃管内部的横截面积为2cm2。当环境温度为0℃

且左右液面平齐时，左管液面正好位于8.0cm刻度处。设大气压强保持不变。

（1）当环境温度升高时，为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向上还是向下移动？

（2）当液面位于30.0cm刻度处且左右液面乂一次平齐时，对应的环境温度是多少摄氏度？

11.（2024•河南模拟）房间内温度升高空气外溢的过程可以抽象为如图所示的汽缸模型。汽缸内活塞可以

无摩擦自由滑动，室内温度升高空气外溢，可视为空气膨胀推动活塞向外滑动。室内体积为Vo,初始温度

为To。室内温度升高到T的过程中，活塞向外缓慢移至虚线位置。室内外气压始终恒定且相等，空气可视

为理想气体.求：（1）汽缸内空气升温膨胀后的总体积V；（2）升温前后室内空气质量之比。

12.（2024•江苏模拟）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0.1cmz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I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1.0X|（）5pa,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imol氮气在LOXUPa、

273K状态下的体积约为22.4L,阿伏加德罗常数N,\取6.0X炉molL

、水柱

处

四.气体的等容变化及查理定律

13.（2024•重庆模拟）小明将海边拾到的漂流瓶竖直放入热水中（如图），以便打开瓶塞。瓶塞的质量为m,

横截面积为S,瓶内密闭气体的压强等于此时外界大气压强po、温度为摄氏温度当瓶子被置于热水中一

段时间后，气体的温度为摄氏温度t2,瓶塞恰好能移动。0C时的热力学温度为To,重力加速度为g,不考

虑瓶子的容积变化。瓶塞所受最大静摩擦力大小为（）

tn-t1to_11to-tito_ti

A，于[PoSggB.*；PoSggC.*p>oS-mgD.

14.（2024•长沙模拟）某同学自制了一个气温计，他将一根透明玻璃管插入一个薄玻璃瓶，接口处密封。

将加热后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入装有红墨水的水槽中，固定好整个装置，如图所示。当瓶内气体

温度降至室温T时，管内外水面的高度差为设红墨水的密度为p,重力加速度为g,管内气体的体积与

瓶的容积相比可忽略不计，室内气压保持po不变，以下操作过程中，玻璃管内水面一直在水槽水面之上。

下列说法正确的是（）

A.若室温降低，玻璃瓶中的气体将发生等压变化B.若室温升高，管内外水面的高度差将增大

C.当管内外水面的高度差为h2时，室温为一Pn匚-P一gho-T

Po-Pgh]

D.将装置带至温度恒定的低压舱，舱内气压越低，管内外水面的高度差越大

15.（2024•辽宁二模）如图甲所示，T型活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在导热性能良好

的、质量为20kg的汽缸中，活塞截面积为O.ln?,活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为IXlO'Pa,

重力加速度g取lOm/s2,改变环境温度，缸内气体体积随温度变化如图乙所示，求：

（1）从状态A变化到状态C,气体温度升高多少；（2）在状态C时，活塞对卡口的作用力多大。

16.（2024•吉林一模）如图所示，与外界隔热的圆柱形容器开口向上固定，用密封性良好的匾热活塞将一

定质量的理想气体封闭在容器中，系统稳定时，活塞到容器底部的高度为h,活塞的质量为m、横截面积为

S,大气压强恒为2型，重力加速度为g,容器中气体的温度为To,不计活塞与容器内壁的摩擦。求：

S

（1）若将封闭气体的温度升高原来温度的』，再次稳定时活塞到汽缸底部的高度；

4

（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的工，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位

3

置时，则水平力的大小。

五.热力学图像类问题

17.（2024•聊城一模）布雷顿循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V的关系如图所

示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是（）

A.A到B过程，气体的内能在减小

B.状态B的温度低于状态C的温度

C.C到D过程，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量

D.经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量小于放出的热量

（多选）18.（2024•天河区二模）一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体

从状态M到状态N的过程中（）

A.M点内能与N点内能相同B.温度先升高，后又减小到初始温度

C.整个过程中气体对外不做功，气体要吸热D.气体的密度在不断增大

19.（2024•海安市校级模拟）一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a-b、b-c、c-a三个过程回到

原状态，其p-V图像如图所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O,图线ab平行于V轴，图线be平行

于p轴。已知a状态的气体温度为To,求：（1）气体在状态c的温度Tc：

（2）从a到b过程中气体对外做为功Wag

六.压强及封闭气体压强的计算

20.（2023•沙河口区校级模拟）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水

银柱，中间封有一段空气，则下列说法错误的是（）

A.弯管左管内外水银面的高度差为h

B.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大

C.若把方管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升

D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升

七.物体的内能

（多选）21.（2024•洛阳一模）下列说法正确的是（）

A.物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能

B.第二类永动机不可能知道成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到

另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式

C.对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强可能不变

D.相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小，在这个过程中，两分子间的分子势能

先减小，后增大

E.各种固体都有一定的熔点

A.与阿伏加德罗常数有关的计算

22.（2023•西城区校级模拟）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横

截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d,用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆

形。已知铁的密度为p,铁的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互

作用力是（）

A.4§

B.F(3

d2兀口町d2兀「町

2

C工（6M）3

.d2兀RNA

九.布朗运动

23.（2024•天津模拟）下.列说法正确的是（)

A.布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动

B.自行车打气越打越困难是因为胎内气体分子间斥力增大的原因

C.从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的

D.一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少

24.（2024•淄博一模）甲、乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭

粒位置的时间间隔均为30s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知（）

A.图中连线是炭粒的运动径迹B.炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果

C.若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大

D.若炭粒大小相同，甲中水分子的热运动较剧烈

十.分子间的作用力

（多选）25.（2024•兴庆区校级一模）关于分子动理论，下列说法中正确的是（）

A.压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力B.气体难压缩，说明气体分子间存在斥力

C.扩散现象在液体、气体、固体中均能发生

D.布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动

E.随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大

（多选）26.（2024•重庆模拟）由于分子间存在着相互作用力，而分子间的作用力做功与路径无关，因此

分子间存在与其相对位置有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取「趋近

于无穷大时Ep为本。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间的作用力的信息，则下列说法

不正确的是（）

A.假设将两个分子从r=n处释放，它们将开始远离

B.假设将两个分子从r=＞处释放，它们将相互靠近

C.假设将两个分子从r=口处释放，它们的加速度先增大后减小

D.假设将两个分子从r=R处释放，当r=n时它们的速度最大

十一.分子运动速率的统计规律

27.（2023•黄浦区二模）如图，由线I和U为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（）

B.曲线I时应状态的速率的分布范围更广

C.曲线I与横轴所围面积更大

D.曲线【对应状态的气体分子平均速率更小

十二.分子动能

（多选）28.（2024•碑林区校级模拟）关于分子动理论，下列说法错误的是（）

A.IglOOC的水的内能小于IglODC的水蒸气的内能

B.布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动

C.压缩气体、液体和固体需要用力，都是因为分子间存在斥力

D.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度保持不变

E.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高

十三.分子势能

29.（2024•武进区校级模拟）如图所示，甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x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申曲线所示。F>0表示斥力，FV0表示引力，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，则下列选项中的图分别表示乙分子的速度、加速度、势

能、动能与两分子间距离的关系，其中可能正确的是（）

十四.晶体和非晶体

30.（2024•汕头•模）半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与

硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温

度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（）

A.这种渗透过程是自发可逆的

B.硅晶体具有光学上的各向同性

C.这种渗透过程是分子的扩散现象

D.温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加

十五.液体的表面张力

31.（2024•辽阳一模）春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是（）

A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力

B.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力

C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力

D.在水珠表面层，水分子间的作用力为零

十六.浸润和不浸润

32.（2024•武进区校级模拟）在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图a所示，若将此容器置于在轨道

C.可能如图d或。所示D.可能如图b或c所示

十七.毛细现象

33.（2024•泰安•模）我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科学

的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验。在两个固体表

面之间可形成大尺寸液析，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗

细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实

验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（）

A.液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”

B.分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中

“A”位置

C.农民使用“松土保端”进行耕作，通过松土形成了在壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地

表

D.航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字

+A.热力学第一定律及其应用

34.（2024•盐城一模）气压式电脑桌的简易结构如图所示。导热性能良好的汽缸与活塞之间封闭一定质量

的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦运动。设气体的初始状态为A,将电脑放在桌面上，桌面下降一段距

离后达到稳定状态B,打开空调一段时间后，桌面回到初始高度，此时气体状态为C。下列说法正确的是（）

A.从A到B的过程中，内能减小

B.从A到B的过程中，气体会从外界吸热

C.从B到C的过程中，气体分子平均动能增大

D.从B到C的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数变多

35.（2024•抚顺三模）如图所示的P-V图象中，一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态B、C、D,

最后回到状态A。其中AD和BC平行于OV,AB和