专题10 热学 2020-2026年高考物理真题分类汇编（山东）（解析版）

高考真题分类解析PAGE试卷第=1页，共=sectionpages33页PAGE1专题10热学7年真题1年模拟考点分类山东考情（2020-2026）命题规律考点01分子动理论2025山东情境：以分子间作用力、分子势能图像、生活中热现象（如水银特性、布朗运动）为背景考点：分子力与分子势能变化规律、分子热运动统计规律、液体表面张力、浸润/不浸润现象题型：仅考查选择题，难度较低综合：单独命题，不结合其他考点，侧重基础概念辨析考点02热力学定律2026山东2024山东2023山东2022山东2021山东2020山东情境：以气体状态变化过程（p-V图像、汽缸活塞、循环过程）为核心载体考点：热力学第一定律应用、内能变化判断、气体做功与吸放热分析、速率分布曲线规律题型：以选择题为主，难度中等综合：常结合理想气体状态方程考查，需同时分析状态参量变化与能量转化关系考点03理想气体实验定律2026山东2025山东2024山东2023山东2022山东2021山东2020山东情境：紧密结合生活/生产场景（血压仪、拔罐、汲酒器、鱼鳔浮沉）、实验装置为背景考点：玻意耳定律、盖-吕萨克定律、理想气体状态方程应用、变质量气体问题题型：包含选择题、实验题、计算题，分值占比最高综合：常结合受力分析、热力学第一定律综合考查，计算题需多过程分析，难度中等偏上考点01分子动理论1．（2025·山东·高考真题）分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于时分子势能为零，则（

）A．只有r大于时，为正 B．只有r小于时，为正C．当r不等于时，为正 D．当r不等于时，为负【答案】C【详解】两个分子间距离r等于时分子势能为零，从处随着距离的增大，此时分子间作用力表现为引力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从处随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也增大；故可知当不等于时，为正。故选C。考点02热力学定律1．（2026·山东·高考真题）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（

）A．气体一定从外界吸收热量B．气体中每个分子的速率都增加C．速率附近单位速率区间内的分子数增加D．气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小【答案】D【详解】根据理想气体分子速率分布规律：温度越高，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率更大的方向移动，且峰值降低、曲线更平缓。由此可知，图中状态Ⅱ温度高于状态Ⅰ，气体从Ⅰ到Ⅱ温度升高。A．一定质量理想气体的内能仅与温度有关，温度升高则内能增大。根据热力学第一定律，若外界对气体做功，则可能，气体可能是放热，A错误；B．温度升高是分子平均速率增大，属于统计规律，不代表每个分子的速率都增加，B错误；C．f(v)的物理意义是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比，由图可知状态Ⅱ在处的小于状态Ⅰ，因此附近单位速率区间内的分子数减少，C错误；D．状态Ⅱ的峰值右移，速率小于的占比减少、速率大于的占比增加，由图可知，区间图像面积减小，则气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小，D正确。故选D。2．（2024·山东·高考真题）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【详解】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。方法二：过程为等温过程，所以结合分析可知所以b到c过程气体的内能减少。故B错误；C．过程为等温过程，可知根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。故选C。3．（2023·山东·高考真题）（多选）一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（

）A．初始状态下，气体的体积为 B．等压过程中，气体对外做功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【答案】AD【详解】C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为等容过程为状态二等压过程为状态三由理想气体状态方程可得解得体积增加了原来的，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，D正确；AB．等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为解得A正确B错误；故选AD。4．（2022·山东·高考真题）如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（

）A．内能增加，外界对气体做正功B．内能减小，所有分子热运动速率都减小C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加【答案】C【详解】初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压。AB．汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。故选C。5．（2021·山东·高考真题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（）A．内能减少B．对外界做正功C．增加的内能大于吸收的热量D．增加的内能等于吸收的热量【答案】B【详解】A．由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误；B．在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；CD．由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。故选B。6．（2020·山东·高考真题）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c（3V0，2p0）以下判断正确的是（）A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量【答案】C【详解】A．根据气体做功的表达式可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功，A错误；B．气体从，满足玻意尔定律，所以所以，根据热力学第一定律可知气体从，温度升高，所以，根据热力学第一定律可知结合A选项可知所以过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量，B错误；C．气体从，温度降低，所以，气体体积减小，外界对气体做功，所以，根据热力学第一定律可知，放出热量，C正确；D．理想气体的内能只与温度有关，根据可知从所以气体从过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量，D错误。故选C。考点03理想气体实验定律1．（2021·山东·高考真题）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，压强计示数为。已知大气压强等于，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． B． C． D．【答案】D【详解】根据玻意耳定律可知已知，，代入数据整理得故选D。2．（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。

回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。A．与成正比

B．与成正比（2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。【答案】B增大【详解】（1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。故选B。（2）[2]若气体被压缩到，则有由图乙可读出封闭气体压强为（3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。3．（2026·山东·高考真题）竖直固定的圆柱形透明管深度为l，管内横截面积为S；圆柱形物块长为，横截面积为S，密度为ρ。室温T1=300K时，某同学将表面涂润滑油的物块竖直置于管口封住管内气体，并使物块缓慢进入透明管，过程中气体无泄漏。当物块处于静止状态时，其上表面恰好与管口齐平，如图乙所示。已知透明管与物块均具有良好导热性能，不计物块与透明管间的摩擦，重力加速度大小为g，大气压强恒定，空气可视为理想气体。(1)求当地大气压强p0；(2)将装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为，该同学认为此装置漏气，测得此时室温T2=270K，求管内剩余气体与密封刚完成时气体的质量比。【答案】(1)(2)【详解】（1）设密封刚完成时管内气体压强为p1，气柱长度为体积物块受力平衡有解得初始时管内气体体积为压强为大气压温度均为。过程等温，由玻意耳定律解得化简有（2）装置放置较长时间后，物块下方气柱高度为体积温度物块受力平衡不变，故此时气体压强密封刚完成时状态由理想气体状态方程，气体质量比等于之比，且压强p不变，则4．（2025·山东·高考真题）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。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求：(1)时，气柱高度；(2)从状态到状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。【答案】(1)(2)【详解】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡可得封闭的理想气体压强升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律解得（2）升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功降温过程中，等容变化，外界对气体做功活塞受力平衡有解得封闭的理想气体压强降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律解得外界对气体做功全程中外界对气体做功因为，故封闭的理想气体总内能变化利用热力学第一定律解得故封闭气体吸收的净热量。5．（2024·山东·高考真题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。（1）求x；（2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。【答案】（1）；（2）【详解】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有又因为代入数据联立解得（2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有又因为代入数据联立解得6．（2022·山东·高考真题）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量m；（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。【答案】（1）；（2）【详解】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为，有且此时B室内气体体积为V，质量为m，则鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有联立解得需从A室充入B室的气体质量（2）B室内气体压强与鱼体外压强相等，则鱼静止在H处和水面下H1处时，B室内的压强分别为，由于鱼静止时，浮力等于重力，则鱼的体积不变，由于题可知，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，则鱼在水下静止时，B室内气体体积不变，由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，由于鱼鳔内气体温度不变，若，则在H处时，B室内气体需要增加，设吸入的气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有则此时B室内气体质量若，则在H处时，B室内气体需要减少，设释放的气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有则此时B室内气体质量7．（2020·山东·高考真题）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450K，最终降到300K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。【答案】【详解】设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1=p0、T1=450K、V1=V0、T2=300K、①由理想气体状态方程得②代入数据得p2=0.7p0③对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为，由题意知p3=p0、V3=、p4=p2④由玻意耳定律得⑤联立②⑤式，代入数据得⑥设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知⑦故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为⑧联立②⑤⑦⑧式，代入数据得⑨1．（2026·山东泰安·一模）关于下列四幅插图，以下说法正确的是（）A．图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了小炭粒分子在做无规则运动B．图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明石蜡是晶体C．图丙为食盐晶体的微观结构，具有空间上的周期性D．图丁中一只水黾能停在水面上，是因为受到液体的表面张力【答案】C【详解】A．图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了水分子在做无规则运动，A错误；B．图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明云母各向异性，说明云母是晶体，B错误；C．图丙为食盐晶体的微观结构，具有空间上的周期性，C正确；D．图丁中一只水黾能停在水面上，是液体的表面张力的作用的结果，而表面张力是作用在液体上的力，D错误。故选C。2．（2026·山东聊城·二模）2025年中国农业科学院团队研究发现，当两个农药分子在溶液中靠近时，两分子间作用力F和分子势能随分子间距离r的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（）A．当时，农药分子间作用力表现为斥力B．当时，农药分子间作用力为零，分子势能最大C．当，在农药分子相互远离过程中，分子间作用力一直减小D．当，在农药分子相互靠近过程中，分子势能一直增大【答案】D【详解】图，横向的虚线上方表示分子间作用力为斥力，下方表示分子间作用力为引力。图，横向的虚线上方表示分子势能为正值，下方表示分子势能为负值。A．当农药分子间距离时，分子间作用力表现为引力，所以当农药分子间距离时，分子间作用力表现为引力，故A错误；B．当农药分子间距离时，分子间作用力为零，分子势能最小，故B错误；C．当时，分子间作用力表现为引力，且随增大引力先增大后减小，直至趋近于零，故C错误；D．当时，分子间的作用力表现为斥力，且随减小斥力做负功，分子势能增大，故D正确。故选D。3．（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。4．（2026·山东济南·二模）如图甲所示为气体分子对气体中微粒（直径数量级为）撞击的示意图，如图乙所示为气体分子对封闭容器壁撞击的示意图。下列说法正确的是（）A．图甲中微粒的无规则运动为热运动B．图甲中微粒越大，微粒的无规则运动越剧烈C．图乙中升高温度，封闭容器内气体分子热运动的平均动能变大D．图乙中升高温度，封闭容器内每个气体分子的热运动速率都变大【答案】C【详解】A．热运动是分子本身的无规则运动，图甲中微粒的无规则运动是布朗运动，是气体分子热运动的反映，不是微粒分子的热运动，A错误；B．布朗运动中，微粒越小，来自不同方向的分子撞击越不容易平衡，无规则运动越剧烈；微粒越大，撞击作用更易相互抵消，运动越平缓，B错误；C．温度是分子热运动平均动能的标志，升高温度，气体分子热运动的平均动能一定变大，C正确；D．升高温度，分子平均动能和平均速率都增大，符合热力学的统计规律，不代表每个分子的速率都变大，部分分子速率可能减小，D错误。故选C。5．（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。6．（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】A【详解】AB．小车运动后对活塞受力分析，设内部气体压强为，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错误，D错误。故选A。7．（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。8．（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。9．（2026·山东聊城·一模）卡诺循环是只有两个热源的简单循环。一定质量的理想气体经历如图所示的卡诺循环过程，该循环由、两个等温过程和、两个绝热过程组成。下列说法正确的是（）A．气体在状态的温度低于在状态的温度B．过程中单位时间内气体分子碰撞单位面积器壁的次数不变C．过程中气体从外界吸收的热量等于过程中放出的热量D．过程中气体对外做的功等于过程中外界对气体做的功【答案】D【详解】A．过程，气体的体积增大，故气体对外做功，由于该过程为绝热过程，没有热交换，则根据热力学第一定律有即气体的内能减少，所以气体的温度降低，即气体在状态的温度高于在状态的温度，故A错误；B．是等温压缩过程，气体的温度不变，故分子的平均动能不变；由于此过程气体的体积减小，分子数密度增大，所以单位时间内气体分子碰撞单位面积器壁的次数会增加，故B错误；C．是等温膨胀过程，气体对外做功，吸收的热量等于对外做的功，即是等温压缩过程，外界对气体做功，放出的热量等于外界对气体做的功，即由于图像与坐标轴围成的面积表示气体对外界做的功（或外界对气体做的功），由题图可知所以即过程中气体从外界吸收的热量大于过程中放出的热量，故C错误；D．从气体的温度不变，所以气体的内能不变；从气体的温度降低，内能减小；从气体的温度不变，内能不变；从气体的温度升高内能增大，且此时回到初始状态与初始内能相同，所以过程气体内能的减少量等于过程气体内能的增加量，且这两个过程均绝热，故这两个过程做功数值大小相等，即过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功，故D正确。故选D。10．（2026·山东济宁·一模）如图所示，导热良好的气缸和活塞之间密封一定质量的理想气体。若外界温度保持不变，缓慢下压活塞的过程中，关于气缸内的气体，下列说法正确的是（）A．内能增大B．对外界做功C．向外界放热D．单位时间内撞击气缸内壁单位面积的分子数不变【答案】C【详解】A．由于外界温度保持不变，气缸导热性能良好，在缓慢下压活塞的过程中，气体温度不变，则气体内能不变，故A错误；B．由于缓慢下压活塞，气体体积减小，可知，外界对气体做功，故B错误；C，结合上述有W>0，根据热力学第一定律有则有即气体向外界放热，故C正确；D．气体温度不变，气体分子运动的平均速率不变，气体体积减小，气体分子分布密集程度增大，可知，单位时间内撞击气缸内壁单位面积的分子数增大，故D错误。故选C。11．（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。12．（2026·山东菏泽·二模）如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（）A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变【答案】A【详解】AB．玻璃管导热，则管内外气体的温度总相等，则气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体压强减小，体积变大，气体分子数密度减小，可知分子碰撞器壁频率降低，A正确，B错误；C．气体体积变大，则分子间平均距离增大，但分子间引力作用可认为为零，不变，C错误；D．气体体积变大，则气体对外做功，因气体温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，而气体内能是指大量气体分子的总动能和分子势能之和，单个气体分子内能没有意义可言，D错误。故选A。13．（2026·山东淄博·二模）如图甲所示，内壁光滑的绝热汽缸，用质量为的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向下被锁定在光滑足够长的斜面上，活塞处于静止状态，现将汽缸解除锁定，最终活塞相对于汽缸静止，气体达到稳定状态。下列关于汽缸内气体说法正确的是（）A．内能增大，所有分子的动能都增大B．分子速率分布曲线由如图乙所示实线向虚线转变C．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加D．图乙中实线与横轴围成的面积比虚线的更大【答案】C【详解】A．汽缸解除锁定后，汽缸和活塞沿斜面加速下滑，加速度对活塞受力分析，由牛顿第二定律得解得此时气体压强初始时活塞静止，有即，可见气体压强增大，气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，由于绝热，；根据热力学第一定律，气体内能增大，温度升高，分子平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故A错误；B．温度升高，分子速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动，且峰值降低。图乙中实线峰值较低且靠右，对应高温；虚线峰值较高且靠左，对应低温。气体温度升高，应由虚线向实线转变，故B错误；C．温度升高，分子热运动加剧，速率大的分子数占总分子数比例增加，故C正确；D．图乙中曲线与横轴围成的面积表示分子速率在所有区间内的概率之和，为100%，所以实线与虚线围成的面积相等，故D错误。故选C。14．（2026·山东日照·二模）一个暖水瓶装入沸水后，水面离瓶口还有一小段距离，立即将瓶塞盖好，过一段时间瓶塞跳离瓶口。瓶塞跳离的过程中，暖水瓶内的气体（

）A．内能增加 B．压强升高 C．温度不变 D．对外做功【答案】D【详解】A．瓶塞跳离过程时间极短，气体与外界热交换可忽略，视为绝热过程根据热力学第一定律，气体膨胀推动瓶塞，对外做功，故则所以内能减少，故A错误；B．瓶内气体可视为理想气体，内能仅与温度有关，内能减少则温度降低；同时气体体积增大，由理想气体状态方程，可知压强减小，故B错误；C．由上述分析，气体内能减少，温度降低，故C错误；D．气体膨胀过程中对瓶塞施加力的作用且瓶塞沿力的方向产生位移，即气体对外做功，故D正确。故选D。15．（2026·山东德州·二模）某同学使用健身平衡球进行核心力量训练时，快速、用力将球向下挤压，使球内密封的一定质量理想气体体积减小，此过程球内气体与外界无热量交换。对该过程下列说法正确的是（）A．气体压强减小B．气体内能增大C．气体分子平均动能减小D．气体分子单位时间内对球体内壁单位面积的碰撞次数不变【答案】B【详解】B．气体与外界无热量交换，即,气体体积减小，外界对气体做正功，,根据热力学第一定律,可知，气体内能增加，B正确；C．理想气体的温度只与内能有关，气体内能增加，温度升高，分子平均动能增大，C错误；A．根据理想气体状态方程,气体体积减小，温度升高，压强增大，A错误；D．气体体积减小，分子数密度增加，温度升高，分子平均速率增大，所以气体分子单位时间内对球体内壁单位面积的碰撞次数变多。故选B。16．（2026·山东潍坊·二模）古代发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内封闭气体，艾绒即可点燃。点燃之前的压缩过程中，筒内封闭气体（）A．对外界做正功，内能增加B．对外界做负功，内能减少C．分子密集程度增大，分子平均动能增大D．每个分子的运动速率均增大，无规则热运动变剧烈【答案】C【详解】点燃之前的压缩过程中，筒内封闭气体体积减小，分子密集程度增加，外界对气体做功，气体对外界做负功，气体温度升高，内能增加；因温度是气体分子平均动能的标志，可知分子平均动能变大，无规则热运动变剧烈，但并非每个分子的运动速率均增大。故选C。17．（2026·山东东营·二模）上课过程中，教室内环境温度升高，压强不变，气体可看成理想气体，对教室内气体说法正确的是（）A．分子的平均动能增大 B．分子间距变大，分子势能增大C．对外界做功，向外界放热 D．单位时间内碰撞单位面积的分子数增多【答案】A【详解】A．温度是分子平均动能的宏观标志，环境温度升高，气体分子平均动能增大，故A正确；B．理想气体忽略分子间相互作用力，分子势能恒为0，不会随分子间距变化而增大，故B错误；C．气体压强不变、温度升高，由盖-吕萨克定律可知气体体积增大，气体对外做功，外界对气体做功；理想气体内能仅与温度有关，温度升高则内能，根据热力学第一定律，可得，即气体从外界吸热，故C错误；D．气体压强由分子平均动能、单位时间内碰撞单位面积的分子数共同决定，压强不变时，分子平均动能增大（单个分子碰撞冲力增大），则单位时间内碰撞单位面积的分子数必然减少，故D错误。故选A。18．（2026·山东济宁·二模）如图所示为一定质量某种理想气体的热力学温度随体积变化的图像，、两点在同一条直线上，则该理想气体由状态到状态的过程中（）A．压强不变 B．压强减小 C．外界对气体做功 D．放出热量【答案】B【详解】AB．根据理想气体状态方程，有在图像中点与坐标原点的连线的斜率与压强大小成正比，可知从状态A到状态B压强逐渐减小，故A错误，B正确；C．从状态A到状态B过程中气体的体积增大，气体对外界做功，故C错误；D．从状态A到状态B过程中气体的温度升高，气体的内能增加，有根据公式可知即气体从外界吸收热量，故D错误。故选B。二、多选题19．（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。20．（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。21．（2026·山东烟台·一模）如图所示为一定质量的理想气体由A→B→C→A变化过程的图像。其中CA部分的延长线过坐标原点，BC部分与横轴平行，理想气体的内能与热力学温度成正比，下列说法正确的是（

）A．气体在BC过程中分子的数密度保持不变B．气体在状态A下的压强大于状态B下的压强C．气体在状态A下分子的平均动能大于状态C下分子的平均动能D．气体在CA过程放出的热量大于在AB和BC过程吸收的总热量【答案】ABD【详解】A．BC过程是等容过程，故气体分子的数密度保持不变，故A正确；B．由得，图中A和O连线的斜率比B和O连线的斜率小，故气体在状态A下的压强大于状态B下的压强，故B正确；C．气体从状态A到状态C，温度升高，而温度是分子的平均动能大小的标志，故气体在状态A下分子的平均动能小于状态C下分子的平均动能，故C错误；D．因从这一个循环，气体的内能没变，由图作出对应p-V图可知气体在CA过程中外界对气体做的功大于在AB和BC过程气体对外界做的功，气体在CA过程放出的热量大于在AB和BC过程吸收的总热量，故D正确。故选ABD。22．（2026·山东日照·二模）如图甲所示，导热良好的气缸水平放置，两个活塞将理想气体分隔为体积均为V0的A、B两部分。现将气缸缓慢转动到与水平方向成30°角的位置，如图乙所示。已知大气压强为p0，两活塞横截面积均为S，质量均为（g为重力加速度），不计活塞与气缸间的摩擦，环境温度保持不变。据数学知识知：图丙中的反比例函数，图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积为，其中ln为自然对数。下列判断正确的是（

）A．图乙中A部分气体的压强为B．图乙中A、B两部分气体的密度之比6∶5C．此过程中B部分气体向外界放出的热量为D．此过程中A部分气体向外界放出的热量为【答案】BD【详解】AB．由题意可知，A、B两部分的初状态满足：pA=pB=p0，设末状态时，气体A、B的压强分别为pA′和pB′，则有，分别对A、B两部分的气体，由玻意耳定律可得：p0V0=pA′VA′，p0V0=pB′VB′代入数据解得，由于两部分气体的质量相等，则末状态时A、B两部分气体的密度之比等于体积倒数比，A错误，B正确；CD．此过程中B部分气体等温压缩，则满足外界对气体做功大小等于p-V图像与坐标轴围成的面积，则为根据热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量为同理可知，此过程中A部分气体向外界放出的热量为，则C错误，D正确；故选BD。三、解答题23．（2026·山东青岛·一模）如图所示的充气装置，通过4个单向阀的协调动作，手柄无论向左还是向右运动都可以给气垫床充气，气垫床内原有气体忽略不计，当内部压强达到（为大气压强）时停止充气，并密封气垫床的充气口，此时气垫床内气体体积。已知气缸的容积，不计送风管道的容积以及活塞和拉杆的体积，环境温度不变，气缸和气垫床导热良好。(1)求充气过程活塞需满程往返的次数n；(2)某人平躺在床上后，气垫床内气体压强变化了，求气体体积减少量。【答案】(1)次(2)【详解】（1）设活塞满程往返的次数为n，由玻意耳定律其中解得次（2）设人躺在气垫床上时，内部气体压强为p，体积为，则解得对气垫床内气体，由玻意耳定律气垫床内气体体积减少量解得24．（2026·山东滨州·一模）茶宠是茶具观赏物品，它历经千年演变，工艺精湛、寓意丰富，是中华茶文化的缩影。有一款南瓜样茶宠玩具如图甲所示，当将热茶淋在其上时，它会向外喷水。为了研究其中的原理，可将该茶宠简化为一圆柱形容器，容器的上表面有一小孔（尺寸可忽略），孔内连接有一细管，如图乙。初始时，容器内充满压强为P0、温度为T0的空气。其工作过程可分为三个阶段：第一阶段为排气过程，用热水缓慢淋在容器上，使容器内气体温度达到T1，此过程中容器内部有部分空气从小孔逸出；第二阶段为吸水过程，迅速将容器放入温度为T0的水中，并让容器上的小孔始终处在水面以下，容器内气体温度逐渐降低，水逐渐被吸入容器，忽略水温的变化，直到容器内气体温度再次恢复到T0；第三阶段为喷水过程，取出容器，再次将热水淋在容器上，就会出现神奇的喷水现象。已知水的密度为ρ，大气压强为P0，容器内气体可视为理想气体。(1)第一阶段排气过程中，求从容器中逸出的空气质量与容器中原有空气质量的比值；(2)第二阶段吸水过程中，容器内外因水面高度差产生的压强相对大气压强可忽略不计，封闭气体吸水过程可视为等压变化，测量出吸水过程前后容器的质量差为，求容器容积V。【答案】(1)(2)【详解】（1）设容器容积为，原有气体初始状态：压强、温度、体积；温度升高到后，若原有气体全部不逸出，总体积变为，根据盖-吕萨克定律有整理得气体密度均匀，逸出质量与总质量之比等于体积比，因此（2）第一阶段结束后，容器内剩余气体体积为、温度为；降温到后，设剩余气体体积变为，由盖-吕萨克定律有整理得吸入容器的水的体积为吸水后容器质量差代入整理得25．（2026·山东聊城·一模）某种肺活量测试的规则为：一次尽力吸气并快速尽力呼出后，呼出气体的温度视为人体内的热力学温度，气体在一个大气压强下的体积作为肺活量测试的结果。物理兴趣小组的同学用如图所示的装置进行测试，两导热良好的气缸、之间由细管相连，气缸的底面积为S，高度为，内部充满密度为的液体，气缸的底面积为2S，高为2H。气缸顶部的小孔和与气缸连接的软管均与大气连通。测试时，甲同学通过软管向气缸中吹气，然后立即关闭气缸顶部的阀门，经过一段时间稳定后，气缸中的液体恰好全部流入气缸。已知，，环境温度，，，，取重力加速度，细管的体积、软管的体积以及呼出气体中水蒸气的影响均忽略不计，呼出的气体可视为理想气体。(1)求甲同学的肺活量；(2)由于气缸高度的限制，乙同学测试前先将气缸上方的小孔封闭，重复甲同学操作，稳定后气缸中的液体也恰好全部流入气缸中，则乙同学肺活量是甲同学肺活量的多少倍？【答案】(1)(2)1.97【详解】（1）稳定时，气缸中中气体压强气体状态满足解得代入数据可知（2）设乙同学的肺活量为，B中气体发生等温变化解得中气体有解得解得26．（2026·山东济宁·一模）如图所示，一竖直放置的导热圆筒高度，进行科学实验时，将圆筒开口向下，由水面沿竖直方向缓慢下压，筒口距离水面的深度为（未知）时，封闭气柱的长度恰好为。已知下压过程中气体温度保持不变，圆筒中的气体可视为理想气体，水的密度，大气压强，重力加速度大小。(1)求；(2)若保持不变，向圆筒内压入空气，使圆筒内的水恰好全部排出，求压入的空气质量与圆筒中原有的空气质量之比。【答案】(1)10.5m(2)1.05【详解】（1）设圆筒的横截面积为，则初始状态下圆筒内气体的压强为，体积为筒口距离水面的深度为时，圆筒内气体的压强为体积为则由玻意耳定律有代入数据联立解得（2）设向圆筒内压入压强为的空气体积为，压入气体后圆筒内气体的压强为，则则由玻意耳定律有代入数据联立解得所以压入的空气质量与圆筒中原有的空气质量之比为27．（2026·山东菏泽·一模）如图是医院用于静脉输液的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通且药液始终没有进入，b管为输液软管，中间有一气室B，管通过针头接入人体静脉，输液处由于液体压强高于静脉血压，药液顺利进入静脉。气室A内气体温度与室温相同，输液瓶近似为高度22cm的圆柱体，瓶内总体积。初始时，药液体积200ml，输液一段时间后，药液体积减少至100ml。大气压强p0=1×105Pa，药液密度，重力加速度，a管上端到瓶口的距离为L=2cm。求：(1)初始状态气室A中封闭气体压强pA；(2)此过程中进入气室A的空气与原有空气的质量比。【答案】(1)9.82×104Pa(2)5:1【详解】（1）输液瓶为圆柱体，总容积，总高，因此横截面积初始药液体积，气室体积气室高度液体总高度20cm，a管上端到液面的高度a管上端的压强，可得初始状态气室中的压强代入数据得（2）药液体积时，中封闭气体体积压强，代入数据得由理想气体方程可得，中封闭气体物质的量之比代入数据可得进入空气与原有空气的物质的量之比故此过程中进入气室的空气与原有空气的质量比约为。28．（2026·山东日照·一模）某氧气瓶容积，启用前瓶内温度，压强，瓶内氧气可视为理想气体。(1)若瓶内的压强超过会报警，求报警时瓶内的最低温度；(2)某医院使用该氧气瓶为病房供氧，氧气以每分钟的流量输出，输出氧气的压强稳定为1atm、温度为27℃，瓶内压强降至时停止输出，瓶内温度保持不变。求：①供氧时间；②氧气瓶内最终剩余氧气与启用前氧气的质量之比。【答案】(1)(2)①225min；②【详解】（1）由题意可知，氧气的体积不变，根据查理定理可得代入数据，解得（2）①假设氧气的温度不变，即等温膨胀，则设此过程下该氧气瓶为病房供氧总体积为，根据玻意耳定律可得解得输出氧气的温度为设输出氧气的压强为，体积为，根据理想气体状态方程可得解得所以，供氧时间为②氧气瓶内最终剩余氧气与启用前氧气的质量之比29．（2026·山东临沂·一模）如图所示的绝热圆筒汽缸内装有两个活塞，上面活塞外面覆盖着绝热层（与外面的热交换可忽略），其质量为m；底部活塞导热性能优良，质量可忽略不计。汽缸Ⅰ、Ⅱ内各封闭了1mol的单原子分子理想气体。初始时，两个活塞均处于静止状态，两部分气体温度均为，压强相同，两活塞的间距及下面活塞到缸底的距离均为d。现利用加热装置（图中未画）对Ⅱ部分气体进行缓慢加热直到温度上升至，上面活塞与汽缸间的摩擦可忽略，下面活塞位置始终不变，气体不发生泄漏，重力加速度为g，大气压强为，活塞横截面积均为S，已知1mol的单原子分子理想气体在温度为T时内能表达式为，R为普适气体常量。求：(1)从温度加热到过程中，两部分气体吸收的总热量Q；(2)温度加热到时，下面活塞受到的摩擦力。【答案】(1)(2)，方向竖直向下【详解】（1）设未加热时，气体Ⅰ、Ⅱ的压强为，对于上面活塞进行受力分析得解得由于底部活塞导热性能优良，气体Ⅰ、Ⅱ的温度会同步变化。又上面活塞与汽缸间的摩擦可忽略，所以气体Ⅰ在温度变化过程中，压强不变，根据盖-吕萨克定律得解得加热到后，气体Ⅰ体积外界对气体Ⅰ做功气体Ⅰ内能变化量由热力学第一定律得解得加热过程中，气体Ⅰ吸收的热量对于气体Ⅱ，下面活塞位置始终不变，加热过程中体积不变，外界对气体Ⅱ做功气体Ⅱ内能变化量由热力学第一定律得解得加热过程中，气体Ⅱ吸收的热量所以，加热过程中，两部分气体吸收的总热量（2）对于气体Ⅱ，下面活塞位置始终不变，加热过程中体积不变，根据查理定律得解得加热后气体Ⅱ的压强加热后，对底部活塞进行受力分析得解得由于，摩擦力方向竖直向下。30．（2026·山东东营·一模）在校园科技节中，东营市某学生自制的水火箭一飞冲天。如图所示，水火箭由两个导热良好，容积的可乐瓶组装而成。中间通过单向导气管相连（打气时气体由下向上导通）。地面处大气压，地面温度。发射前向每个可乐瓶内装入的水，通过打气筒向瓶内多次打入压强为的空气，每次打入的体积，使两个可乐瓶内压强达到，同时两瓶子体积均膨胀20%(在此时刻之后可乐瓶的体积不再变化)，解除锁定，水火箭竖直上升到某处时第一级脱落，第二级继续上升，当可乐瓶内部的水恰好全部喷出时，第二级水火箭上升到压强为、温度为、距离地面200米的高度。求：(1)起飞前打气的次数；(2)上升到200米处时，第二级火箭内排出的气体与剩余气体质量的比值。【答案】(1)125(2)【详解】（1）打气前两瓶内气体压强，气体体积打气后两瓶内气体压强，气体体积对瓶内及充入气体，根据理想气体状态方程有解得次（2）二级火箭内打完气后的气体在上升200m的过程中，根据理想气体状态方程有解得，二级火箭内的气体在上升到200m高处时对应的体积为所以瓶内剩余气体的体积为排出的气体的体积为排出气体的质量与剩余气体的质量之比31．（2026·山东烟台·一模）如图所示，上、下端均开口的竖直气缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒足够长且筒中各有一个厚度不计且导热性良好的光滑活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m，大活塞的横截面积为4S、质量为5m。两活塞用长为L的刚性细杆连接，两活塞间封闭一定质量的气体，在距离大圆筒底端处有一水平小卡栓。开始时，位于大圆筒底端右侧的阀门K处于关闭状态，两活塞处于静止状态，活塞A与卡栓间的距离为，现将阀门K打开，抽气装置缓慢抽气，当杆对B的作用力恰好为零时关闭K。已知重力加速度为g，外界大气压强恒为，且，抽气管、卡栓和细杆体积不计，环境温度保持不变，两活塞间封闭气体始终可视为理想气体。求：(1)抽气前杆对A活塞的作用力大小和方向；(2)抽气装置抽出气体的质量与原先封闭气体的质量之比。【答案】(1)，方向竖直向下(2)【详解】（1）设开始时封闭气体压强为，杆对A的作用力为F对A、B整体有对A有解得，方向竖直向下（2）设原先封闭气体的质量为，抽气装置缓慢抽气过程，活塞A缓慢向下移动，该过程中杆的作用力保持3mg不变；气体压强保持不变，直至A移动至卡栓处，设杆的作用力为零时，封闭气体压强为活塞A刚移动至卡栓位置时，封闭气体的质量为对B有将质量为、压强为、体积为的封闭气体等温降为压强为，设此时气体体积为，则有则关闭K后封闭气体的质量为解得32．（2026·山东泰安·一模）某充气式座椅简化模型如图所示，导热性能良好的两个汽缸通过活塞分别封闭质量相等的两部分同种理想气体，活塞通过轻弹簧相连，整个装置竖直静置在水平地面上。已知两个汽缸的质量均为（汽缸壁的厚度不计），活塞的横截面积均为S，活塞的质量和厚度不计。初始环境温度为，封闭气体的初始长度均为，在环境温度缓慢升至过程中，气体总内能增加了。已知轻弹簧的劲度系数为、原长为，弹簧形变始终在弹性限度内，大气压强为，重力加速度为，活塞始终未脱离汽缸，不计活塞与汽缸之间的摩擦。求：(1)环境温度为时，活塞离水平地面的高度；(2)升温过程A气体从外界吸收的热量。【答案】(1)(2)【详解】（1）B气体的压强不变，由盖-吕萨克定律得解得对气体A所在汽缸与活塞整体受力分析，设弹簧的形变量为，则稳定时活塞离地的高度所以（2）A气体的压强也保持不变，同理由盖一吕萨克定律知气体A末状态的长度对汽缸C受力分析得解得由于质量相等的同种理想气体，状态变化相同，所以对气体A由热力学第一定律得其中解得33．（2026·山东淄博·二模）如图所示，正压防护服是一种特殊防护装备，可有效保护穿戴者免受细菌、病毒的侵害。其气密性检测流程如下：测试前，将防护服平稳放置在平台上，关闭排气口，使防护服完全封闭后连接气泵。气泵每秒向防护服中充入的空气（即）。将防护服内气体缓慢加压至。已知充气前防护服内气体压强为，体积，防护服充满气后气体的体积，整个检测过程中气体温度不变。(1)求从充气开始到防护服内气体压强达到所需的时间；(2)防护服内气体压强达到后，关闭气泵阀门，若一定时间后压强下降的量小于等于初始值的则判定合格。忽略防护服内部容积变化，求合格防护服内剩余气体与原有气体质量之比的最小值。【答案】(1)(2)【详解】（1）充气过程气体温度不变，初态：原有气体体积，充入气体体积，总压强为末态：压强，体积对所有气体，由玻意耳定律有解得（2）合格要求为压强下降量因此降压后最小压强为温度、容积不变时，根据理想气体状态方程可知理想气体的压强与物质的量成正比，因此质量比34．（2026·山东烟台·二模）如图所示，水文测量机构设计了一款测量水深的装置，内壁光滑的P、Q两汽缸通过容积可忽略的细管相连。汽缸P上端开口，横截面积为3S，汽缸Q下端封闭，横截面积为S，使用前用密闭良好的轻质活塞A和B在两汽缸内分别封闭一定质量的理想气体，稳定时活塞A距P底部距离为L，P内部气体压强为，活塞B恰好位于汽缸Q顶端且距汽缸底部为L，缸内气体压强为。使用时将此装置置入深水中，根据测量活塞相对汽缸的位置可计算出装置所处位置的水深。已知外界大气压强始终为（相当于10m高的水柱产生的压强），缸中气体温度保持不变。(1)若将该装置放在水面下20m处（），求稳定后活塞A相对汽缸P向下移动的距离d；(2)求该装置可测量水深的最大值。【答案】(1)(2)【详解】（1）若该装置放入水深20m处，由于相当于10m高的水产生的压强，因此此时汽缸P中气体的压强为由于汽缸Q中气体的压强等于，因此活塞B不动。设活塞A向下移动距离为d，P内气体为等温变化，由玻意耳定律得解得（2）当测量最大深度时，活塞A刚好到汽缸P的底端，设活塞B向下移动的距离为x，当活塞B再次静止时，上下两部分气体压强相等，设为，对P中气体，由玻意耳定律得对Q中的气体，由玻意耳定律得解得又因为所以35．（2026·山东青岛·二模）如图所示，某同学设计一温度报警装置，该装置由竖直放置的汽缸、活塞和传感器组成，活塞下表面固定轻质细杆，缸内封闭一定质量理想气体，汽缸开口向上，底部和活塞上方分别固定厚度不计的压力传感器，当传感器受到活塞或杆挤压时会触发报警。当环境温度T0=300K时，活塞与汽缸底部的距离H=20cm，活塞与上方传感器间距离，细杆下端与传感器间距离h2=2cm。已知活塞质量m=1kg、横截面积S=2cm2，缸内气体内能U与热力学温度T满足U=kT，k=0.05J/K，大气压强p0=1.0×105Pa，汽缸的导热性及气密性良好，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g=10m/s2。求：(1)该装置报警的温度范围；(2)当环境温度从T0缓慢升至高温报警温度过程中缸内气体吸收的热量Q。【答案】(1)或(2)1.4J【详解】（1）设高温报警时温度为T1，此时气体体积根据盖-吕萨克定律可得解得设低温报警时温度为T2，此时气体体积根据盖-吕萨克定律解得所以触发报警的温度范围为或；（2）设汽缸内压强为p，对活塞受力分析，根据平衡条件可得当温度由T0升高至T1时，内能的增加量为气体做功为根据热力学第一定律解得36．（2026·山东菏泽·二模）如图，导热细玻璃管内，一段长度h=25cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体。沿倾角30°的光滑长斜面下滑时气柱长度L=40cm。大气压强，重力加速度g=10m/s2，不计水银与管壁摩擦。求：(1)玻璃管在光滑斜面上滑行时封闭气体的压强；(2)玻璃管开口向上竖直静置，封闭气柱的长度。【答案】(1)75cmHg(2)30cm【详解】（1）对玻璃管和水银柱整体，由牛顿第二定律得，方向平行斜面向下对水银柱受力分析，设封闭气体压强为，玻璃管横截面积S，由牛顿第二定律代入数据得（2）玻璃管开口向上竖直放置时气柱的长度，设此时封闭气体的压强为，水银柱受力平衡可得代入数据得由玻意耳定律可得，又，解得封闭气柱的长度cm【点睛】37．（2026·山东临沂·二模）一倾角θ=30°的光滑斜面上放置一个带有绝热活塞A和绝热汽缸B，活塞用平行于斜面的轻弹簧拉住，弹簧的另一端被固定，弹簧的劲度系数为，其活塞有效面积为，活塞的质量为m=0.8kg，汽缸质量为M=0.4kg，若活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，初始状态活塞到汽缸底部内侧的距离为，汽缸底部到斜面底端挡板（垂直斜面）的距离，汽缸内气体的初始温度为。该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，不计一切摩擦，，大气压为。现对汽缸进行缓慢加热，求：(1)汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时，气体吸收的热量；(2)弹簧刚恢复原长时，汽缸内气体的温度为多少。【答案】(1)0.2J(2)560K【详解】（1）加热过程中汽缸向下运动，压强保持不变，初始状态，汽缸接触挡板时由盖吕萨克定律解得内能变化对汽缸受力平衡分析解得气体膨胀对外做功，外界对气体做功由热力学第一定律解得（2）对整体初始受力平衡解得弹簧恢复原长时，对活塞受力平衡解得汽缸已停在挡板处，气体