2027高考物理复习易错辨析气体 易错辨析（含高考真题）

气体：易错辨析（含高考真题）

目录

一、理想气体模型与状态参量：基础认知误区（最易丢分）...........................................2

易错1：理想气体模型的适用条件误解........................................................................2

易错2：温度单位混用，直接用摄氏温度计算............................................................2

易错3：理想气体内能的决定因素混淆........................................................................2

二、气体实验定律与理想气体状态方程：公式与条件误用（核心易错）.......................3

易错1：忽略实验定律的适用前提——一定质量的理想气体...................................3

易错2：理想气体状态方程公式混用，参量对应错误................................................3

易错3：等值过程判断错误，定律乱用........................................................................3

三、气体压强计算：受力分析漏力、模型混淆（高频计算错点）...................................3

易错1：活塞-汽缸模型压强计算，漏重力、摩擦力、弹簧弹力............................4

易错2：玻璃管-液柱模型压强计算，液柱高度差判断错误....................................4

易错3：多部分气体关联问题，压强关系搞错............................................................4

四、气体变质量问题：研究对象选错、方法错误（压轴易错）.......................................4

易错1：充气问题，研究对象只选容器内原有气体....................................................5

易错2：抽气问题，误认为每次抽气压强等比例减小................................................5

易错3：漏气问题，研究对象选错................................................................................5

五、气体图像问题：解读错误、斜率/面积误解（选择必考坑）....................................5

易错1：푝−푉图像，误认为双曲线斜率为温度............................................................5

易错2：푝−푇、푉−푇图像，等容线、等压线斜率判断错误........................................5

易错3：非过原点图像，误认为等值线........................................................................6

六、气体与热力学第一定律综合：做功、内能、吸放热判断错误（综合易错）............6

易错1：做功正负判断错误...........................................................................................6

易错2：内能变化与温度关系颠倒................................................................................6

易错3：热力学第一定律符号法则混淆........................................................................6

易错4：绝热过程误认为温度不变................................................................................7

七、临界与多过程问题：状态衔接、临界条件遗漏（难点易错）...................................7

易错1：活塞移动临界条件判断错误............................................................................7

易错2：多过程状态衔接错误.......................................................................................7

气体模块解题避坑三步法.......................................................................................................7

总结..........................................................................................................................................7

专题气体......................................................................................................................................8

真题试练1：气体实验定律....................................................................................................8

真题试练2：气体变质量问题..............................................................................................30

气体是高中物理热学的核心必考模块，涵盖理想气体模型、三大实验定律、理想气体

状态方程、气体压强计算、变质量问题、气体图像、气体与热力学第一定律综合七大

考点，是选择题、计算题的高频失分区。学生失分核心并非公式记忆不牢，而是模型

条件忽略、实验定律适用范围混淆、压强受力分析失误、变质量研究对象选错、图像

解读错误、热力学符号法则颠倒。本文结合高考高频陷阱与典型模型，对气体全模块

易错点进行系统性辨析，直击丢分根源。

一、理想气体模型与状态参量：基础认知误区（最易丢分

）

易错1：理想气体模型的适用条件误解

•误区：认为实际气体在任何条件下都可视为理想气体；认为理想气体分子间存

在引力和斥力。

•辨析：

a.理想气体是理想化模型，微观定义为分子无体积、分子间无相互作用力；

b.宏观适用条件：温度不太低、压强不太大，只有满足此条件，实际气体才可近

似为理想气体；

c.理想气体分子势能为0，内能仅由温度和物质的量决定，与体积无关。

易错2：温度单位混用，直接用摄氏温度计算

•误区：气体状态方程、实验定律中直接代入摄氏温度푡计算，认为Δ푇=Δ푡可直

接混用。

•辨析：

a.所有气体规律公式中，温度必须用热力学温度푻=풕+ퟐퟕퟑ.ퟏퟓK；

b.温度变化量Δ푇=Δ푡，但状态参量计算绝对不能用摄氏温度，否则结果完全错误

。

易错3：理想气体内能的决定因素混淆

•误区：认为理想气体内能与体积、压强有关；认为温度不变，内能一定变化。

•辨析：

a.理想气体无分子势能，内能只与温度和分子数（物质的量）有关，与푝、푉无关

；

b.一定质量的理想气体，温度不变，内能一定不变；温度升高，内能一定增大。

二、气体实验定律与理想气体状态方程：公式与条件误用

（核心易错）

易错1：忽略实验定律的适用前提——一定质量的理想气体

•误区：漏气、充气、抽气等变质量问题，仍直接套用玻意耳定律、查理定律；

非理想气体套用实验定律。

•辨析：

푝1푝2

a.玻意耳定律（等温푝푉=푝푉）、查理定律（等容=）、盖-吕萨克定律

1122푇1푇2

푉푉

（等压1=2），仅适用于一定质量的理想气体；

푇1푇2

b.变质量问题必须转化为定质量问题再求解，不可直接套用定律。

易错2：理想气体状态方程公式混用，参量对应错误

푝1푉1푝2푉2

•误区：=中，初末状态参量错位；多过程问题直接全程套用状态方程。

푇1푇2

•辨析：

a.状态方程中，푝、푉、푇必须严格对应同一状态，初态与末态参量不可混淆；

b.多过程问题需分阶段分析，每个阶段单独列方程，不可全程合并计算。

易错3：等值过程判断错误，定律乱用

•误区：绝热过程误认为等温过程；缓慢移动活塞的过程误认为等容过程。

•辨析：

a.等温过程：푇不变，用玻意耳定律；

b.等容过程：푉不变，用查理定律；

c.等压过程：푝不变，用盖-吕萨克定律；

d.绝热过程：푄=0，温度一定变化，绝对不能用玻意耳定律。

三、气体压强计算：受力分析漏力、模型混淆（高频计算

错点）

气体压强是气体定律应用的基础，活塞-汽缸模型、玻璃管-液柱模型是高考必考模

型，受力分析失误是主要丢分原因。

易错1：活塞-汽缸模型压强计算，漏重力、摩擦力、弹簧弹

力

•误区：计算封闭气体压强时，忽略活塞重力、汽缸摩擦力、连接弹簧的弹力；

水平放置活塞误加重力。

•辨析：

a.对活塞完整受力分析：封闭气体压力푝푆、大气压力푝0푆、重力푚푔、摩擦力푓、弹

簧弹力퐹弹；

b.竖直放置：必须计入活塞重力；水平放置：重力与支持力平衡，不计入；

c.平衡条件列方程：풑푺=풑ퟎ푺+풎품+풇−푭弹（根据受力方向调整）。

易错2：玻璃管-液柱模型压强计算，液柱高度差判断错误

•误区：液柱压强휌푔ℎ中，ℎ用液柱长度代替竖直高度；U形管两侧液面高度差判

断颠倒。

•辨析：

a.液体压强公式푝=휌푔ℎ中，풉是竖直高度，非液柱倾斜长度；

b.连通器同一水平面上压强相等，封闭气体压强푝=푝0±휌푔ℎ（液柱向下压取加，

向上拉取减）；

c.倾斜玻璃管：液柱竖直高度ℎ=퐿sin휃，不可直接用管内液柱长度퐿。

易错3：多部分气体关联问题，压强关系搞错

•误区：两部分气体被活塞/液柱隔开，误认为压强一定相等。

•辨析：

a.活塞/液柱受力平衡时，两侧气体压强差由活塞/液柱受力决定，不一定相等

；

b.不计重力的液柱/活塞，两侧气体压强才相等。

四、气体变质量问题：研究对象选错、方法错误（压轴易

错）

充气、抽气、漏气、灌气分装是高考高频变质量模型，核心方法是转化为定质量，学

生常因研究对象选错丢分。

易错1：充气问题，研究对象只选容器内原有气体

•误区：打气时，仅以容器内原有气体为研究对象，忽略打入的气体。

•辨析：充气问题研究对象选“原有气体+打入气体”，总质量不变，转化为定质

量等温变化，用푝0(푉+푁푉0)=푝1푉求解。

易错2：抽气问题，误认为每次抽气压强等比例减小

푛

푉0

•误区：抽气푛次，压强直接为푝푛=푝0()，公式记反。

푉+푉0

푽풏

•辨析：每次抽气均为等温变化，正确公式：풑풏=풑ퟎ()，푉为容器容积，

푽+푽ퟎ

푉0为抽气机容积。

易错3：漏气问题，研究对象选错

•误区：漏气后仅以剩余气体为研究对象，直接用实验定律。

•辨析：漏气问题研究对象选“原有气体=剩余气体+漏出气体”，等效为定质

量膨胀，再用状态方程求解。

五、气体图像问题：解读错误、斜率/面积误解（选择必考

坑）

1

气体푝−푉、푝−푇、푉−푇、푝−图像是高考选择题高频考点，图像物理意义混淆是主要丢

푉

分点。

易错1：풑−푽图像，误认为双曲线斜率为温度

•误区：푝−푉图像中等温线是双曲线，斜率越大温度越高；图线与坐标轴围成面

积为功。

•辨析：

a.푝−푉图像中，푝푉乘积越大，温度越高；

b.图线与푉轴围成的面积表示气体对外做功的大小，非温度。

易错2：풑−푻、푽−푻图像，等容线、等压线斜率判断错误

•误区：푝−푇图像过原点直线为等压线；푉−푇图像斜率越大压强越大。

•辨析：

퐶

푝−푇图像：过原点直线为等容线，斜率푘=，斜率越大，体积越小；

a.푉

퐶

푉−푇푘=

b.图像：过原点直线为等压线，斜率푝，斜率越大，压强越小。

易错3：非过原点图像，误认为等值线

•误区：푝−푇图像不过原点，仍认为是等容线；延长线不过(0,0)直接判断状态。

•辨析：只有过热力学温度原点的直线才是等容/等压线，不过原点需延长线过

原点才满足等值条件。

六、气体与热力学第一定律综合：做功、内能、吸放热判

断错误（综合易错）

气体状态变化+热力学第一定律是高考压轴综合考法，符号法则、做功判断是核心易

错点。

易错1：做功正负判断错误

•误区：气体体积增大，外界对气体做功；体积减小，气体对外做功。

•辨析：

a.气体体积푽增大→气体对外界做功→푾<ퟎ；

b.气体体积푽减小→外界对气体做功→푾>ퟎ；

c.等容过程푉不变→푊=0。

易错2：内能变化与温度关系颠倒

•误区：一定质量理想气体，压强增大，内能一定增大；体积增大，内能一定减

小。

•辨析：一定质量理想气体，内能仅由温度决定，Δ푈∝Δ푇，与푝、푉无直接关系

，需结合状态方程判断温度变化。

易错3：热力学第一定律符号法则混淆

•误区：吸热푄为负，放热푄为正；外界对气体做功푊为负。

•辨析：热力学第一定律횫푼=푸+푾符号法则：

a.푄：吸热为正，放热为负；

b.푊：外界对气体做功为正，气体对外做功为负；

c.Δ푈：内能增大为正，内能减小为负。

易错4：绝热过程误认为温度不变

•误区：绝热过程푄=0，气体温度一定不变。

•辨析：绝热过程푄=0，Δ푈=푊，外界对气体做功，内能增大，温度升高；气

体对外做功，内能减小，温度降低。

七、临界与多过程问题：状态衔接、临界条件遗漏（难点

易错）

易错1：活塞移动临界条件判断错误

•误区：汽缸刚离开桌面、活塞刚滑动时，误认为气体压强不变；忽略摩擦力突

变临界。

•辨析：活塞滑动、汽缸离地的临界状态，受力平衡发生突变，需重新列压强平

衡方程，再结合气体定律求解。

易错2：多过程状态衔接错误

•误区：前一过程末状态参量，未作为后一过程初状态参量；温度、压强、体积

衔接失误。

•辨析：多过程问题前一过程的末态=后一过程的初态，严格对应参量，分步列

式。

气体模块解题避坑三步法

1.判模型：确定是否为理想气体、是否定质量、过程类型（等温/等容/等压/

绝热）；

2.析受力：活塞/液柱模型完整受力分析，精准计算封闭气体压强；

3.用规律：定质量用实验定律/状态方程，变质量转定质量，结合热力学第一定

律判断能量变化。

总结

气体模块的所有易错点，本质是模型条件忽略、受力分析漏力、公式适用范围不清、

图像解读错误、热力学符号颠倒。牢牢抓住理想气体内能只看温度、压强计算必受力

分析、变质量转定质量、图像看乘积/斜率、做功看体积变化五大核心，就能彻底避

开所有丢分陷阱，稳稳拿下气体模块全部分数。

专题气体

真题试练1：气体实验定律

1.(2025北京,1,3分)我国古代发明的一种点火器如图所示,推杆插入套筒封闭空气,推杆前端

粘着易燃艾绒,猛推推杆压缩筒内气体,艾绒即可点燃,在压缩过程中,筒内气体()

A.压强变小B.对外界不做功

C.内能保持不变D.分子平均动能增大

答案D【命题点】热力学第一定律理想气体状态方程

解析猛推推杆压缩筒内气体,气体被压缩,体积减小,可得外界对气体做正功,W>0,故气体对

外界做负功,B错误。气体未来得及与外界发生热交换,故Q=0,根据热力学第一定律

ΔU=Q+W可得ΔU>0,故筒内气体内能增大,温度升高,气体分子热运动平均动能增大,C错误

pV

,D正确。根据理想气体状态方程=C可得,当V减小、T增大时,p增大,A错误。

T

2.(2025四川,4,4分)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,汽缸内气体压强升高

D.活塞从b到a的过程中,汽缸内气体内能不变

答案D【命题点】理想气体状态变化分析内能变化等压变化等温变化

解析活塞从a到b过程中,气体温度降低,体积减小,但活塞自发缓慢下降说明汽缸内气体

压强不变,A错误;活塞从a到b过程中,汽缸内气体温度降低,故内能减小,B错误;活塞从b到

a过程中,汽缸内气体等温膨胀,体积增大,根据玻意耳定律pV=C,可知气体压强减小,C错误;

活塞从b到a过程中,汽缸内气体温度不变,故内能不变,D正确。

3.(2025云南,9,6分)(多选)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计,其原理

如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体),与a相连的b管插在水

槽中固定,b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽

略不计,在标准大气压p0下,b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在p0下()

A.环境温度升高时,b管中液面升高

B.环境温度降低时,b管中液面升高

C.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值偏小

D.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值偏大

pp

答案BD根据题意,硬质玻璃泡内的气体质量、体积不变,根据查理定律1=2,当温度升高时

T1T2

,玻璃泡内气体压强增大,设玻璃泡内气体的压强为p,大气压强为p0,b管内液体密度为ρ,横截

面积为S,两液面高度差为Δh,根据受力平衡得pS+ρgΔhS=p0S,大气压强p0不变,当玻璃泡内

气体压强p增大,液面高度差Δh减小;反之当温度降低时,玻璃泡内气体压强p减小,液面高度

差Δh增大,A错误,B正确。根据上述推论,当温度升高时,液面高度差Δh减小,所以b管上的

温度刻度从上往下表示的温度示数增大,当水槽中的水少量蒸发后,玻璃泡内气体压强不变,

液面高度差Δh不变,水槽中的液面降低,b管中的液面降低,则温度的测量值偏大,C错误,D正

确。

4.(2025甘肃,9,5分)(多选)如图,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经

等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内

能只与温度有关,且随温度升高而增大。下列说法正确的是()

A.A→B过程为吸热过程B.B→C过程为吸热过程

C.状态A压强比状态B的小D.状态A内能比状态C的小

答案ACD【命题点】查理定律热力学第一定律

解析利用热力学第一定律ΔU=Q+W分析,A→B,气体体积不变,可得W=0,温度升高,可得

ΔU>0,故此过程Q>0,为吸热过程,A正确。B→C,气体体积减小,外界对气体做功,可得W>0,

pp

温度不变,可得ΔU=0,故此过程Q<0,为放热过程,B错误。A→B,根据查理定律可得A=B,由

TATB

于TA<TB,故pA<pB(多解:利用气体压强的微观解释,A和B状态气体的体积相同,气体的分子

的数密度相同;B状态温度高,分子热运动的平均动能大,故状态B气体的压强较大),C正确。

由于状态A的温度低于状态C的温度,故状态A内能比状态C的小,D正确。

5.(2025河北,2,4分)某同学将一充气皮球遗忘在操场上,找到时发现因太阳曝晒皮球温度升

高,体积变大。在此过程中若皮球未漏气,则皮球内封闭气体()

A.对外做功B.向外界传递热量

C.分子的数密度增大D.每个分子的速率都增大

答案A【命题点】热力学第一定律分子热运动

解析皮球温度升高,体积变大过程中,皮球内封闭气体质量一定,温度升高,所以分子热运动

的平均动能变大,但不代表每个分子的速率都增大,D错误。皮球体积增大,即皮球内封闭气

体体积变大,分子总数一定,所以分子的数密度变小,C错误。皮球体积变大,所以皮球内封闭

气体对外做正功,所以W<0,A正确。皮球内封闭气体温度升高,所以ΔU>0,根据热力学第一

定律ΔU=W+Q可得Q>0,所以气体从外界吸收热量,B错误。

6.(2025安徽,3,4分)在恒温容器内的水中,让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气

,球内气体(可视为理想气体)温度不变,则气球上升过程中,球内气体()

A.对外做功,内能不变B.向外放热,内能减少

C.分子的平均动能变小D.吸收的热量等于内能的增加量

答案A球内气体温度不变,可得球内气体的内能和分子热运动的平均动能均不变,C错误

。气球缓慢上升,由液体压强与深度的关系可知,气球外部压强减小,可得球内气体的压强减

小,由玻意耳定律pV=C可得球内气体的体积变大,故球内气体对外做功,A正确。由热力学

第一定律ΔU=Q+W可得,当ΔU=0、W<0时,Q>0,故球内气体从外部吸热,B、D错误。

7.(2025湖北,3,4分)如图所示,内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体,汽缸和活塞

均绝热。用电热丝对密封气体加热,并在活塞上施加一外力F,使气体的热力学温度缓慢增大

到初态的2倍,同时其体积缓慢减小。关于此过程,下列说法正确的是()

A.外力F保持不变B.密封气体内能增加

C.密封气体对外做正功D.密封气体的末态压强是初态的2倍

答案B设活塞质量为m,横截面积为S,大气压强为p0,汽缸内密封气体压强为p,对活塞受

力分析可得F+p0S+mg=pS,密封气体温度升高,体积减小,由理想气体的状态方程pV=CT可知

,p增大,故F增大,A错误。密封气体的热力学温度变为原来的2倍,V减小,故p大于原来的

2倍,D错误。理想气体温度升高,分子热运动的平均动能增加,则内能变大,B正确。密封气体

的体积减小,故气体对外界做负功,C错误。

方案拓展

B选项也可以用热力学第一定律分析气体内能的变化,根据公式ΔU=W+Q,外界对气体

做正功,则W>0;电热丝对气体加热,且汽缸和活塞均绝热,表示气体吸收热量,Q>0,则ΔU>0,故

气体内能增加。

8.(2025江苏,6,4分)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

答案D【命题点】热力学第一定律和理想气体状态方程的综合应用

解析向瓶内打气,瓶内气体增多,体积不变,压强增大;橡胶塞跳出时,瓶内气体迅速膨胀,对外

做功,W<0,此过程时间极短,可认为是绝热过程,Q=0,由热力学第一定律ΔU=Q+W得ΔU<0,

pV

内能减少,因为一定质量的气体内能与温度成正比,可知瓶内气体温度降低,由=C可得气体

T

压强减小,D正确。

题目要求分析橡胶塞跳出时瓶内气体的状态变化,而不是打气过程中的气体状态变化,易错!

9.(2025陕晋青宁,13,9分)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa~3.5×105Pa。卡车

行驶过程中,一般胎内气体的温度会升高,体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体

3

压强p随体积V线性变化如图所示,温度T1为300K时,体积V1和压强p1分别为0.528m、

53

3.0×10Pa;当胎内气体温度升高到T2为350K时,体积增大到V2为0.560m,气体可视为理

想气体。

(1)求此时胎内气体的压强p2;

(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104J,求胎内气体的内能增加量ΔU。

(1)3.3×105Pa(2)6.6×104J

pVpV

解析(1)胎内气体是理想气体,根据理想气体状态方程可得11=22,代入数据解得

T1T2

5

p2=3.3×10Pa。

(2)根据p-V图线与横轴所围的面积表示胎内气体对外界做功的绝对值,可得外界对胎内气体

p+p

做功12点拨因为与成线性关系此方法可以理解为平均值法注意热力学第

W=-2ΔV(:pV,,

一定律中的W为外界对气体做的功),

代入数据解得W=-10080J,

根据热力学第一定律得ΔU=W+Q,

又因为此过程胎内气体吸收的热量Q=7.608×104J,

代入数据解得ΔU=6.6×104J。

二级结论

在应用热力学第一定律时,其中的外界对气体做功W的求解方法有两种情况:

(1)若气体发生等压变化,可直接应用W=Flcosθ,即W=-pΔV;

(2)若气体的压强变化,W的绝对值可根据p-V图线与横轴所围面积来求解,若气体为单一变

化过程,气体体积V增大,W为负值;气体体积V减小,W为正值;若气体变化为一个循环过程

,p-V图线与横轴所围成的面积表示W的绝对值,若循环过程沿顺时针则W为负值,若循环过

程沿逆时针则W为正值。

注:若题给图像不是p-V图像,可先将图像转换为p-V图像再求解

10.(2025湖南,13,10分)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示,粗细均匀的细管开

口向上竖直放置,管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱。液柱长为h,密度为ρ。缓慢旋

转细管至水平,封闭空气柱长度为L2,大气压强为p0。

(1)若整个过程中温度不变,求重力加速度g的大小;

(2)考虑到实验测量中存在各类误差,需要在不同实验参数下进行多次测量,如不同的液柱长

度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下,液柱长h=0.2000m,细管开口向上竖直

放置时空气柱温度T1=305.7K。水平放置时调控空气柱温度,当空气柱温度T2=300.0K时,

335

空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ=1.0×10kg/m,p0=1.0×10Pa。根据该组实验数据,求

重力加速度g的值。

p(L-L)

(1)021(2)9.5m/s2

ρL1h

(1)封闭空气发生等温变化,设细管横截面积为S,根据玻意耳定律得

(p0+ρgh)L1S=p0L2S

p(L-L)

解得g=021。

ρL1h

pVpV

(2)根据理想气体的状态方程得11=22,

T1T2

(p+ρgh)LSpLS

即0=0,

T1T2

533

其中p0=1.0×10Pa,h=0.2000m,T1=305.7K,T2=300.0K,ρ=1.0×10kg/m,代入数据解得g=9.5

m/s2。

11.(2025山东,16,8分)如图所示,上端开口,下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置

内。玻璃管导热性能良好,管内横截面积为S,用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压

1

强为p,活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为f=pS,等于最大静摩擦力。用调温装置

00210

对封闭气体缓慢加热,T1=330K时,气柱高度为h1,活塞开始缓慢上升;继续缓慢加热至

T2=440K时停止加热,活塞不再上升;再缓慢降低气体温度,活塞位置保持不变,直到降温至

T3=400K时,活塞才开始缓慢下降;温度缓慢降至T4=330K时,保持温度不变,活塞不再下降

。求:

(1)T2=440K时,气柱高度h2;

(2)从T1状态到T4状态的过程中,封闭气体吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。

48

答案(1)h(2)pSh

316301

审题指导对于活塞受到摩擦力方向的正确分析,是本题的解题关键点。“活塞开始缓慢

上升”说明活塞受到的摩擦力向下;“活塞开始缓慢下降”说明活塞受到的摩擦力向上。

Sh1Sh2

解析(1)从T1到T2过程,封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律可得=,

T1T2

4

解得h=h

231

(2)当T1=330K时,活塞开始缓慢上升,则活塞所受摩擦力向下,设此时的封闭气体压强为p1,

22

对活塞,由受力平衡可得pS+f=pS,解得p=p

0011210

当T3=400K时,活塞开始缓慢下降,则活塞所受摩擦力向上,设此时的封闭气体压强为p2,对活

20

塞,由受力平衡可得pS-f=pS,解得p=p

0022210

Sh2Sh311

从T3到T4过程,封闭气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律可得=,解得h3=h1

T3T410

从T1到T2过程,封闭气体对外界做功W1=p1S(h2-h1)

从T3到T4过程,外界对封闭气体做功W2=p2S(h2-h3)

从T1到T4,根据热力学第一定律可得ΔU=-W1+W2+Q

由于T1和T4温度相等,可得ΔU=0,则封闭气体吸收的净热量为Q=W1-W2,

8

联立解得Q=pSh

6301

归纳总结

气体体积变大,气体对外界做功,W取负值;气体体积变小,外界对气体做功,W取正值;等

质量的同种理想气体,若两状态温度相等,则气体的内能相等

12.(2025河南,10,6分)(多选)如图,一圆柱形汽缸水平固定,其内部被活塞M、P、N密封

成两部分,活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时,P左、右两侧理想气体的温度分

别为T1和T2,体积分别为V1和V2,T1<T2,V1<V2。则()

A.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同温度,P将右移

B.固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同温度,P将左移

C.保持T1、T2不变,若M、N同时缓慢向中间移动相同距离,P将右移

D.保持T1、T2不变,若M、N同时缓慢向中间移动相同距离,P将左移

答案AC固定M、N,若两侧气体同时缓慢升高相同温度ΔT,(点拨:利用假设法判断)假设P

p

不移动对左侧气体由查理定律可得1p'1解得ΔT对右侧气体同理可得

,,T=T+ΔT,p'1=p11+;,

11T1

ΔT

p'2=p21+;由于p1=p2、T1<T2,可得p'1>p'2,故假设不成立,P将右移,A正确,B错误。保持

T2

T1、T2不变,若M、N同时缓慢向中间移动相同距离,同样假设P不移动,两侧气体体积均减

p

V11

小ΔV,对左侧气体,由玻意耳定律可得p1V1=p″1(V1-ΔV),解得p″1=p1=1-ΔV;对右侧气体,

V1-ΔVV1

p2

同理可得p″2=1-ΔV;由于p1=p2、V1<V2,可得p″1>p″2,故假设不成立,P将右移,C正确,D错误。

V2

一题多解

p1V1p'1V'1p1(T1+ΔT)

分析A、B选项,对左侧气体,由理想气体状态方程可得=,解得V'1=V1;对

T1(T1+ΔT)p'1T1

ΔT

p(TΔT)V'1+V

22+2T22

右侧气体,同理可得V'2=V2;由于p1=p2、p'1=p'2,联立可得=ΔT·;由于T1<T2,

p'2T2V'11+V1

T1

V'2V2V'2+V'1V2+V1

可得<,故<;由于V'2+V'1=V2+V1,可得V'1>V1,P将右移

V'1V1V'1V1

13.（2024江西，13，10分）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体

经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1=1

53

200K，T2=300K，气体在状态A的压强pA=8.0×10Pa，体积V1=1.0m，气体在状态

5

C的压强pC=1.0×10Pa。求:

（1）气体在状态D的压强pD；

（2）气体在状态B的体积V2。

【答案】（1）2.0×105Pa（2）2.0m3

【解析】（1）状态D到状态A为等容变化

pp

由查理定律得D=A

T2T1

5

代入数据解得pD=2.0×10Pa。

（2）状态B到状态C为等容变化，V2=VC，状态C到状态D为等温变化，由玻意耳定律

得pCV2=pDV1

3

代入数据解得V2=2.0m。

14.(2024广东,13,9分)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示

,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不

变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当

该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300K时,A内气体体积VA1=4.0×

-23

10m;B内气体压强pB1等于大气压强p0。已知活塞的横截面积S=0.10

252

m,Δp=0.11p0,p0=1.0×10Pa。重力加速度大小取g=10m/s。A、B内的气体可视为理

想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计。当环境温度降低

到T2=270K时:

(1)求B内气体压强pB2;

(2)求A内气体体积VA2;

(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。

答案(1)9×104Pa(2)3.6×10-2m3(3)110kg

pB1pB2

解析(1)B内气体做等容变化,由查理定律有=

T1T2

4

代入数据解得pB2=9×10Pa

VV

(2)A内气体做等压变化,由盖-吕萨克定律有A1=A2

T1T2

-23

代入数据解得VA2=3.6×10m

(3)B内气体压强增大,说明差压阀打开,当B内气体压强为p0并保持不变时,A内气体压强

为p0+Δp,故有

mg+p0S=(p0+Δp)S

代入数据得m=110kg

15.(2024黑吉辽,13,10分)如图,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=5∶1,原线圈接

在电压峰值为Um的正弦交变电源上,副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝,电热丝密封

在绝热容器内,容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热。加热前气体温度为

T0。

(1)求变压器的输出功率P。

(2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比,即Q=CΔT,其中C已知

。若电热丝产生的热量全部被气体吸收,要使容器内的气体压强达到加热前的2倍,求电热

丝的通电时间t。

250CRT0

Um

答案(1)(2)2

50RUm

U

解析()原线圈接入电压的有效值为=m

1U12

Un21

由变压器原、副线圈电压与匝数的关系得2==

U1n15

Um

副线圈输出电压的有效值为U=

252

U2U2

变压器的输出功率P=2=m

R50R

p2p

(2)气体做等容变化,由查理定律得=

T0T

解得T=2T0

由题意得ΔT=T-T0=T0

故Q=CΔT=CT0

又Q=Pt

50CRT0

解得电热丝通电时间t=2。

Um

16.(2024江苏,13,6分)某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300K,压强为1×

105Pa的理想气体,容器内有一个面积为0.06m2的观测台,现将这个容器移动到月球表面,

容器内的温度变成240K,整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态。求:

(1)气体现在的压强;

(2)观测台现在所受的压力大小。

【答案】(1)8×104Pa(2)4.8×103N

pp

124

解析(1)由题意知,整个过程可认为气体的体积不变,则有=,解得p2=8×10Pa。

T1T2

3

(2)根据压强的定义,可知观测台所受的压力大小为F=p2S=4.8×10N。

17.(2024湖南,13,10分)一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p、体积为V。气球

内空气可视为理想气体。

(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0,求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示);

(2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小,但身边仅有一个电子天平。将气球置于电

子天平上,示数为m=8.66×10-3kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅

5

资料发现,此时气球内气体压强p和体积V还满足(p-p0)(V-VB0)=C,其中p0=1.0×10Pa

-33

为大气压强,VB0=0.5×10m为气球无张力时的最大容积,C=18J为常数。已知该气球自

-33

身质量为m0=8.40×10kg,外界空气密度为ρ0=1.3kg/m,求气球内气体体积V的大小

。

pV

答案(1)(2)5×10-3m3

p0

pV

解析(1)气体发生等温变化,由玻意耳定律可知pV=p0V0,解得V0=

p0

(2)选气球及球内气体为研究对象,设球内气体质量为m’,根据受力平衡可知

mg+ρ0gV=(m0+m’)g

设球内气体密度为ρ’,则质量m’=ρ’V

pp

由理想气体状态方程可知0=

ρ0ρ’

又(p-p0)(V-VB0)=C

联立并代入数据解得V=5×10-3m3

18.(2024海南,7,3分)如图为用铝制易拉罐制作的温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长

度不计),吸管与罐连接处密封良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐的容积为330cm3,薄

吸管横截面积为0.5cm2,罐外吸管总长度为20cm,当温度为27℃时,油柱离罐口10cm,

不考虑大气压的变化,下列说法正确的是()

A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏

B.该装置所测温度不高于31.5℃

C.该装置所测温度不低于23.5℃

D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大

3

【答案】B【解析】温度为t0=27℃(T0=300K)时,封闭气体体积为V0=330cm+0.5×

VV

10cm3=335cm3,温度变化时,封闭气体做等压变化,由盖-吕萨克定律有0=,又

T0T

T

V=330+0.5x(cm3),则吸管上标注的温度T与油柱离罐口的距离x的关系为T=0

V0

(330+0.5x)(SI),表明等差温度值的刻度是均匀排布的,A错误。当油柱移动到吸管最右端

300

即x=20cm时,该装置所测温度最高,最高温度T=×(330+0.5×20)K≈304.5

max335

K=31.5℃,B正确。当油柱移动到吸管与罐连接处即x=0时,该装置所测温度最低,最低温

300

度T=×330K≈295.5K=22.5℃,C错误。油柱平衡的条件是左右两侧气体的压强大

min335

小相等,其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,封闭气体的体积不变,则油柱离罐口的距离

不变,D错误。

19.(2024海南,11,4分)(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个

过程回到原状态,已知ab垂直于T轴,bc延长线过坐标原点O,下列说法正确的是()

A.bc过程外界对气体做功B.ca过程气体压强不变

C.ab过程气体放出热量D.ca过程气体内能减小

【答案】AC【解析】bc过程气体体积减小,外界对气体做功,A正确。根据pV=CT可得

C

=,根据题图可知,过程中图线上的点与坐标原点连线的斜率增大,则压强减小,错

VpTcapB

误。ab过程气体温度不变,则内能不变,即ΔU=0,气体体积减小,外界对气体做正功,即

W>0,结合热力学第一定律ΔU=W+Q可知,Q<0,即气体放出热量,C正确。ca过程中气体温

度升高,内能增大,D错误。

20.（2024新课标，21，6分）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成

:1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程

，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的

是（）

A.1→2过程中，气体内能增加B.2→3过程中，气体向外放热

C.3→4过程中，气体内能不变D.4→1过程中，气体向外放热

【答案】AD

1→2过程中，没有热交换，气体体积减小，外界对气体做正功，由热力学第一定律

pV

ΔU=W+Q可知，气体内能增加，A正确。2→3过程为等压过程，由理想气体状态方程=C

T

，可知体积增大则温度升高，内能增加；体积增大，外界对气体做负功，由热力学第一定

律ΔU=W+Q可知，该过程中气体吸热，B错误。3→4过程中，没有热交换，气体体积增

大，外界对气体做负功，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体内能减小，C错误。4→

pV

1过程中，气体发生等容变化，由理想气体状态方程=C，可知压强减小，则温度降低，

T

内能减少；气体体积不变，外界没有对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，该过

程气体放热，D正确。

【知识归纳】“绝热”说明没有热交换；“体积增大”说明外界对气体做负功，“体积减

小”说明外界对气体做正功；对一定量理想气体而言，内能增加（或减小）则温度升高（

或降低）。

21.(2024北京,3,3分)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体

,且气体分子个数不变,外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体()

A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热

答案D理想气体的内能只与温度有关,温度不变且气体分子个数不变,则气体的内能不

变,A错误。气泡上升,水对气泡的压强减小(气泡内气体压强变小),气体膨胀对外做功

,W<0,ΔU=0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可得Q>0,所以气体从水中吸热,B、C错误,D

正确。

22.(2024重庆,3,4分)某救生手环主要由高压气囊组成。气囊内视为理想气体。密闭气囊

与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变,体积增大,则()

A.外界对气囊内气体做正功B.气囊内气体压强增大

C.气囊内气体内能增大D.气囊内气体从外界吸热

答案D气囊上浮过程,气囊内气体温度不变,由玻意耳定律可知,体积变大,则压强变小,

气体对外界做正功,A、B错误;理想气体温度不变,内能不变,气体对外界做正功,W<0,由热

力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,气体需要从外界吸热,C错误,D正确。

23.（2024山东，6，3分）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

【答案】C

【解析】a→b过程，由pV=CT可知气体温度升高，内能增加，气体体积增大，对外做功

，故从外界吸收的热量一部分用来增加内能，另一部分用来对外做功，A错误；b→c过程

绝热，气体体积增大，对外做功，内能减少，B错误；c→a为等温过程，a、c两状态气体

温度相同，内能相同，故a→b→c过程气体内能变化量ΔU=0，则Q吸=W，C正确；c→a

过程放出的热量等于外界对气体做的功，且做的功的绝对值等于c→a图线与横坐标轴所围

的面积，而气体在a→b→c过程吸收的热量与在a→b过程吸收的热量相等（点拨:b→c绝

热），该热量也与W相等，W大小等于a→b→c状态变化曲线与横