专题1.1热学问题（解析版）_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_二轮复习_2023届高考物理二、三轮复习总攻略290387341_专题1.1热学问题-2023届高考物理二、三轮复习总攻略

第一部分 保分模块前置 专题1.1 热学问题 目录 【专题知识网络构建】..............................................................................................................................................1 【专题高考定位】......................................................................................................................................................1 【突破高考题型】......................................................................................................................................................2 题型一 分子动理论 固体和液体..................................................................................................................2 题型二 气体实验定律 理想气体状态方程..................................................................................................5 题型三 热力学定律与气体实验定律的综合................................................................................................10 【专题突破练】........................................................................................................................................................13 【专题知识网络构建】 【专题高考定位】 1．考查重点：分子动理论；固体和液体的性质；应用气体实验定律和理想气体状态方程解决“玻璃管 类”和“活塞类”的气体性质分析；气体状态变化的图像问题；受力分析、平衡条件与气体实验定律的综 合应用；热力学第一定律和气体实验定律的结合。 2．考题形式：选择题、计算题。【突破高考题型】 题型一 分子动理论 固体和液体 【核心主干知识回扣】 1．估算问题 (1)分子总数：N＝nN ＝N ＝N 。 A A A 特别提醒：对气体而言，V＝不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间。 0 (2)两种分子模型：①球体模型：V＝πR3＝πd3(d为球体直径)；②立方体模型：V＝a3。 2．分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大， 但某个分子的瞬时速率不一定大。 3．晶体与非晶体 分类 晶体 非晶体 比较 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 物理性质 各向异性 各向同性 熔点 确定 不确定 原子排列 有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则 联系 晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化 4.液体表面张力的理解 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作 形成原因 用力表现为引力 表面层分子间作用力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷 表面特性 紧的弹性薄膜 表面张力的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体 表面张力的效果 积相同的条件下，球形的表面积最小 【典型例题分析】 【例1】(多选)(2022·北京高三二模)关于分子动理论，下列说法中正确的是( )A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为10－10 m B．图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 C．图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r 开始增大时，分子势能变小 0 D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的分子平均动能较大 【答案】 AD 【解析】 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为10－10 m，A正 确；图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动每隔一定时间所到的位置，然后 连起来，可发现该微粒做的是无规则运动，B错误；图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从 r 开始增大时，分子力做负功，分子势能变大，C错误；图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线 0 ②中分子速率较大的占比较大，故对应的分子平均动能较大，D正确。 【例2】(2022·江苏省高考模拟)据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是 指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在 10－3～ 103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10－6 m数量级。下列说法正确的是( ) A．布朗运动是气体介质分子的无规则运动 B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是 因为气体浮力作用 【答案】 B 【解析】 固态或液态颗粒在气体介质中的无规则运动是布朗运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果， 而不是悬浮颗粒受到气体浮力导致的，反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作 用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故B正确，A、D错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是 分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误。 【提炼总结】扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 分子的运动，发生在固 比分子大得多的微粒的 分子的运动，不能通过 区别 体、液体、气体任何两 运动 光学显微镜直接观察到 种物质之间 共同点 ①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 【例3】(2022·江苏扬州期末)2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所 示，气泡静止在水中，此时( ) A．气泡受到浮力 B．气泡内分子热运动停止 C．气泡内气体在界面处对水产生压力 D．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力 【答案】 C 【解析】 由于在完全失重状态下，气泡不会受到浮力，A错误；气泡内分子一直在做无规则的热运动， B错误；即便在失重状态下，气泡内气体在界面处也会产生压强，所以气泡内气体在界面处对水产生压力， C正确；水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，D错误。 【例4】(2022·福建莆田市4月模拟)关于热学知识的理解，下列说法中正确的是( ) A．单晶体的某些物理性质呈现各向异性 B．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为 斥力 C．雨水没有透过雨伞是因为水和伞的不浸润现象 D．在熔化过程中，非晶体要吸收热量，但温度可以保持不变 【答案】 A 【解析】 单晶体的某些物理性质呈现各向异性，选项A正确；液体表面张力产生的原因是液体表面层分 子间距离比较大，分子力表现为引力，选项B错误；雨水没有透过雨伞是因为液体表面张力，故C错误； 在熔化过程中，非晶体要吸收热量，温度升高，故D错误。 【例5】(多选)下列理解正确的是( ) A．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 B．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C．有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布 D．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的 【答案】 AC 【解析】 液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利 用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故A项正确；单晶体和多晶体都具有固定的熔点，故B项错误； 有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布，例如石 墨和金刚石，故C项正确；固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化 的；例如天然石英是晶体，熔融过的石英是非晶体；把晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒入冷水中， 会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故D项错误。 题型二 气体实验定律 理想气体状态方程 【核心主干知识回扣】 1．气体实验定律及状态方程 2．气体状态变化的图像问题 类别 特点 举例 pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线 p－V 温度越高，线离原点越远 T＞T 2 1 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 T＞T 2 1 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V＜V 2 1V －T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 p＜p 2 1 3.压强的计算 (1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位 为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p＝p＋p 或p＝p－p 计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 0 h 0 h 4．规律的选取 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。 (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 【例1】(2021·湖南卷，16)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽 缸开口向上并固定在桌面上，用质量m ＝600 g、截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞 1 与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相 同细绳竖直悬挂一个质量m ＝1 200 g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0 g时， 2 测得环境温度T＝300 K。设外界大气压强p＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。 1 0 (1)当电子天平示数为400.0 g时，环境温度T 为多少？ 2 (2)该装置可测量的最高环境温度T 为多少？ max 【答案】 (1)297 K (2)309 K 【解析】 (1)整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0 g时，细 绳对铁块的拉力大小F ＝mg－F ，右端细绳对轻杆的拉力大小也为F ，对轻杆根据平衡条件可得左端细 1 2 N1 1 绳对轻杆的拉力大小为F ，左端细绳对活塞向上的拉力大小为F ，对活塞根据平衡条件有F ＋pS＝pS＋ 1 1 1 1 0 mg，解得p＝p 1 1 0 当电子天平的示数为400.0 g时，右端细绳对铁块的拉力大小F＝mg－F 2 2 N2 同理，对活塞有F＋pS＝pS＋mg 2 2 0 1 解得p＝0.99×105 Pa 2 由查理定律得＝，解得T＝297 K。 2 (2)气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有pS＝pS＋mg 3 0 1解得p＝1.03×105 Pa 3 由查理定律得＝ 解得该装置可测量的最高环境温度T ＝309 K。 max 【总结提炼】气体实验定律的应用思路 【例2】(2022·辽宁沈阳质监)2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱， 成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气 压。王亚平先在节点舱(宇航员出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V ＝2 L，压 1 强p＝1.0×105 Pa，温度t＝27 ℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。 1 1 (1)若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V ＝3 L，温度变为t ＝－3 ℃，这时 2 2 航天服内气体压强p 为多少？ 2 (2)为便于舱外活动，宇航员出舱前需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到 p ＝4.0×104 Pa。 3 假设释放气体过程中温度不变，体积变为V ＝2.5 L，那么航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为多 3 少？ 【答案】 (1)6×104 Pa (2) 【解析】 (1)由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为 T＝300 K、T＝270 K 1 2 根据理想气体状态方程有＝ 解得p＝6×104 Pa。 2 (2)设航天服需要放出的气体在压强为p 状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有pV ＝p(V ＋ΔV)，解得 3 2 2 3 3 ΔV＝2 L 则放出的气体与原来气体的质量比为＝。 【提炼总结】一．理想气体状态方程与气体实验定律的关系 ＝ 二．“变质量气体”模型 1．充气问题 选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体的 状态变化问题。 2．抽气问题 将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程。 3．灌气问题 把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。 4．漏气问题 选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气 体的状态方程求解。 【例3】[2022·河北卷，15(2)]水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸 内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之 间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p 。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为SL ，各接触面光 0 0 滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设 整个过程温度保持不变，求： (ⅰ)此时上、下部分气体的压强； (ⅱ)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。 【答案】 (ⅰ)2p，p (ⅱ) 0 0 【解析】 (ⅰ)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知 p·SL＝p·SL 0 0 1 0 解得旋转后上部分气体压强为p＝2p。 1 0 旋转前后，下部分气体也发生等温变化，下部分气体体积增大为SL＋SL＝SL 0 0 0 则p·SL＝p·SL 0 0 2 0 解得旋转后下部分气体压强为p＝p。 2 0 (ⅱ)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力 mg方向竖直向下，上部分气体对活塞的作用力方向竖 直向上，下部分气体对活塞的作用力方向竖直向下，上下接触面所受大气压力平衡，根据平衡条件可知 pS＝mg＋pS 1 2解得活塞的质量为m＝。 【总结提炼】“汽缸活塞类”模型 1．解题的一般思路 (1)确定研究对象，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象 (汽缸、活塞或某系统)。 (2)分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对 力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。 2．常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。 (2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找 出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求 解。 【例4】(2022·山东日照一模)一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强—体积(p－V)图上的两 条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态 a和b的压强分别为p 、p ，温度分别为T、T 。c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别为 a b a b p、p，温度分别为T、T。下列关系式正确的是( ) c d c d A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 【答案】 B 【解析】 根据理想气体状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线Ⅰ为等温变化，故可得 a、b两点的温度相同，A错误； a到c为等压变化，即有＝＝，B正确；由图像可知p ＝p，又＝＝，故 a c ＝，C错误；由图像可知p＝p，又＝，＝3，故＝2，D错误。 a c 题型三 热力学定律与气体实验定律的综合 【核心主干知识回扣】 1．ΔU、W、Q的理解(1)内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU。温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU＝Q＋W分析内能变化。 (2)做功情况W 由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功， W>0。 (3)气体吸、放热Q 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，Q>0，吸热；Q<0，放热。 2．热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化 为功，但会产生其他影响。 【例1】(2022·江西上饶六校联考)如图所示，P、Q是两个厚度不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽 缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S ＝30 cm2、S ＝10 cm2，质量分别为M ＝1.5 kg、M ＝2.5 kg，它们之 1 2 1 2 间用一根长为d的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度T ＝600 K，活塞P下方气柱(较粗的一段气柱) 1 长为d＝12 cm，已知大气压强p ＝1×105 Pa，g＝10 m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中 0 不漏气。 (1)求活塞静止时汽缸内气体的压强； (2)若缸内气体的温度逐渐降为了T ＝300 K，已知该过程中缸内气体的内能减小100 J，求活塞下移的距离 2 h和气体放出的热量Q。 【答案】 (1)1.2×105 Pa (2)10 cm 124 J 【解析】 (1)对两个活塞的整体受力分析可得(M＋M)g＋p(S－S)＝p(S－S) 1 2 0 1 2 1 2 解得p＝1.2×105 Pa (2)由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，缸内气体发生等压变化， 则＝ 其中V＝Sd＋S·d 1 1 2 V＝S(d－h)＋S·(d＋h) 2 1 2 解得h＝10 cm<12 cm 活塞下降的过程对缸内气体用热力学第一定律得ΔU＝Q＋W其中W＝p(Sh－Sh) 1 2 解得Q＝－124 J，故放出热量为124 J。 【总结提炼】热力学定律与气体实验定律综合的分析思路 【例2】 (2022·湖北卷，3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p－V图中a→c直线段所示， 状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是( ) A．a→b是等温过程 B．a→b过程中气体吸热 C．a→c过程中状态b的温度最低 D．a→c过程中外界对气体做正功 【答案】 B 【解析】 根据理想气体的状态方程＝C，可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大，气体对外界 做功，则W < 0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知a→b过程中气体吸热，A错误，B正确；根据理想 气体的状态方程＝C可知，p－V图像坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中 间状态的坐标值乘积最大，故a→c 过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；a→c过程 气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。 【例3】(多选) (2022·福建龙岩市质检)某容器中一定质量的理想气体，从状态 A开始发生状态变化，经状 态B、C回到状态A，其状态变化的p－V图像如图所示，设A、B、C三个状态对应的温度分别是T、T 、T ，则( ) A B C A．T>T A B B．T＝T A C C．从状态A变化到状态B过程气体吸热 D．从状态A经状态B、C回到状态A的过程气体先吸热后放热 【答案】 CD 【解析】 从A到B是等压膨胀，由盖－吕萨克定律可知温度升高，故T＜T ，A错误；从B到C是等容 A B 升压，温度升高，T ＜T ，所以T ＜T ，B错误；从A到B，气体温度升高，内能增加，体积膨胀，气体 B C A C 对外做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体一定吸收热量，C正确；整个过程气体的内能不变， 体积变化为0，外界做的总功为0，从A到B吸收热量，从B到C，体积不变，温度升高，继续吸收热量， 所以从C回到A状态，温度降低，内能减少，压强和体积都减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知 气体应该放出热量，D正确。 【总结提炼】处理热力学第一定律与气体图像问题的思路 (1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关 系。 (2)在p－V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。 (3)结合热力学第一定律判断有关问题。 【专题突破练】 1．(2022·江苏基地学校联考)北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花下列 说法正确的是( ) A．一片雪花大约由1 000个水分子组成 B．雪花融化成的水是液态的晶体 C．雪花是水蒸气凝华时形成的晶体D．没有两片雪花是相同的，因此雪花不属于晶体 【答案】 C 【解析】 一片雪花由大量的水分子组成，远大于1 000个，A错误；雪花融化成的水是液体，不是液态 的晶体，B错误；根据物态变化可知，雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，C正确，D错误。 2.(2022·江苏海安市期末)将墨汁滴入水中，逐渐扩散，最终混合均匀，下列关于该现象的解释正确的是( ) A．墨汁扩散是水的对流形成的 B．墨汁扩散时炭粒与水分子发生化学反应 C．混合均匀主要是由于炭粒受重力作用 D．混合均匀过程中，水分子和炭粒都做无规则运动 【答案】 D 【解析】 墨汁的扩散运动是因为炭粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，不是水 的对流形成的，也不是炭粒与水分子发生化学反应，A、B错误；碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运 动是液体分子不停地做无规则撞击炭悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平 衡导致的无规则运动，不是因为炭粒受重力作用，C错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则运动，炭 粒的布朗运动也是无规则运动，D正确。 3.(2022·山东省教科所模拟)中国最早的农学论文《吕氏春秋·任地》论述到：“人耨必以旱，使地肥而土 缓”。农谚“锄板底下有水”、“锄头自有三寸泽”。这都是对松土保墒功能的生动总结。关于农业生产 中的松土保墒环节蕴含的科学原理，下列说法正确的是( ) A．松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分 B．松土是为了让土壤里的毛细管变得更细，保护土壤里的水分 C．松土保墒利用了浸润液体在细管中下降，不浸润液体在细管中上升的科学原理 D．松土除了保墒、刈草外，还可促进蒸发、降低地温；“多锄地发暖”这句农谚没有科学道理 【答案】 A 【解析】 松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，防止发生浸润现象，可有效减小 水分蒸发，保存水分，A正确，B、C错误；松土除了保墒、刈草外，还减少土壤下水分蒸发，提高地温， D错误。 4.(2022·北京市丰台区模拟)玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，经过一段时间后发现瓶盖很难拧开。原因 是( ) A．瓶内气体压强变小 B．瓶内气体分子热运动的平均动能增加 C．瓶内气体速率大的分子所占比例增大D．瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数增加 【答案】 A 【解析】 经过一段时间后，玻璃杯中的水温度降低，瓶内气体压强变小，所以瓶盖很难拧开，则 A正确； 瓶内气体分子热运动的平均动能减小，所以B错误；瓶内气体速率大的分子所占比例减小，所以C错误； 瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数减少，所以D错误。 5.(2022·浙江绍兴二模)温室效应是全球变暖的重要原因之一，如图为温室效应的简化图(图中数据单位为 W/m2)，它展现了自然界，包括太空、大气与地表(水、陆平均)之间的能量流向与功率以及温室效应。图中 X为土地和海洋表面每单位面积转移给大气的热量功率，依据图中的资料，X的数值为( ) A．452 B．492 C．519 D．586 【答案】 A 【解析】 由图可知土地与海洋表面单位面积吸收热量的功率为P ＝168 W/m2＋324 W/m2＝492 W/m2， 吸 单位面积放出热量的功率P ＝X＋40 W/m2，土地与海洋表面温度不变，内能不变，则P ＝P ，解得X 放 吸 放 ＝452 W/m2，A正确，B、C、D错误。 6.(2022·天津滨海新区模拟预测)气垫运动鞋表面材质导热良好，防滑耐用，可以在运动过程中起到很好的 缓冲作用。使用过程中，气垫内气体被反复压缩、扩张，下列说法正确的是( ) A．踩下时，气垫内气体压强增大 B．踩下时，气垫内气体分子平均动能增大 C．踩下后抬起脚时，气垫内气体向外界放热 D．踩下后抬起脚时，气体对外做功数值大于气体吸收的热量 【答案】 A【解析】 由于材质导热良好，可认为气体温度不变，内能保持不变，气体分子平均动能不变，踩下时， 由＝C可知气垫内气体体积减小，气体压强增大，A正确，B错误；踩下后抬起脚时，气体体积增大，气 体对外做功，W<0，温度不变则内能不变，ΔU＝0，由ΔU＝Q＋W知Q>0，即气体吸热，气体对外做功的 数值等于吸收的热量，C、D错误。 7.(2022·山东烟台市适应性考试)如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气 体封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为 l，现使汽缸底部绕一竖直 轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度ω，当汽缸转动的角速度为ω 时，气柱长度为2l，当汽缸转动 1 的角速度为ω 时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则ω 与ω 的比值为( ) 2 1 2 A．3∶2 B．2∶3 C．2∶2 D．3∶2 【答案】 A 【解析】 当汽缸转动的角速度为ω 时，有pS－pS＝m·2lω；当汽缸转动的角速度为ω 时，有pS－pS 1 0 1 2 0 2 ＝m·3lω；根据等温变化方程pSl＝pS·2l＝pS·3l，解得ω∶ω＝3∶2，故A正确。 0 1 2 1 2 8.(2022·天津南开区模拟)新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门 K，向下 压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。 储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是( ) A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加 B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量 C．充气过程中，储气室内气体内能不变 D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大 【答案】 B 【解析】 充气过程中储气室内气体分子数增多，但是充气过程中气体温度保持不变，则分子运动剧烈程 度不变，A错误；喷液过程中，储气室内气体对外界做功，W＜0，喷液过程中温度保持不变，则气体的内 能保持不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＞0，则气体吸收热量，B正确；充气过程 中，储气室内气体内能增大，因为气体的质量增大，分子数增大，总动能增大，则内能增大，C错误；喷液过程中，根据等温变化，可知气体的体积增大，压强减小，则储气室内气体分子对器壁单位面积的平均 作用力减小，D错误。 9.(2022·山东泰安模拟)如图所示，在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内用质量为 m的活塞密封一部 分理想气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S。整个装置放在大气压为p 的室内，稳定时活塞 0 与容器底的距离为h 。现把容器移至大气压仍为p 的室外，活塞缓慢上升d后再次平衡，重力加速度大小 0 0 为g。若此过程中气体吸收的热量为Q，则密闭气体的内能( ) A．减少了Q－(mg＋pS)d 0 B．减少了Q＋(mg＋pS)d 0 C．增加了Q－(mg＋pS)d 0 D．增加了Q＋(mg＋pS)d 0 【答案】 C 【解析】 活塞缓慢上升，外界对气体做功W＝－(mg＋pS)d，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，密闭气 0 体的内能增加了ΔU＝Q－(mg＋pS)d，故C正确。 0 10.(多选)(2022·湖北武汉市4月质检)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b→c→a回到初始状态a， 其p－V图像如图所示。下列说法正确的是( ) A．在a→b过程中气体的内能保持不变 B．在b→c过程中外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 C．在c→a过程中气体吸收的热量等于b→c过程中气体向外界放出的热量 D．在a→b→c→a过程中气体做的功为2pV 0 0 【答案】 BD 【解析】 根据＝C可知，在a→b过程中气体的温度先升高后降低，故内能先增大后减小，故A错误；在 b→c过程中，温度降低，内能减小，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，在 b→c过程中 外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故 B正确；a、b两点温度相同，在c→a过程中气体做功为零，而b→c过程中外界对气体做功，两次内能变化量大小相同，根据热力学第一定律，在 c→a过程中 气体吸收的热量不等于b→c过程中气体向外界放出的热量，故C错误；根据图像与横轴围成面积代表功可 知，在a→b→c→a过程中气体做的功为W＝×2p×2V＝2pV，故D正确。 0 0 0 0 11．(多选)(2022·辽宁百师联盟联考)一定质量的理想气体从状态a开始，依次经等容过程①、等压过程②、 等容过程③、等压过程④，再回到状态a完成一次循环，其p－V图像如图所示。下列判断正确的是( ) A．气体在a、c两状态时具有的内能相等 B．过程①中释放的热量等于过程③中吸收的热量 C．过程①中释放的热量小于过程②中吸收的热量 D．过程①④中释放的总热量大于过程②③中吸收的总热量 【答案】 ACD 【解析】 根据理想气体状态方程，可知气体在a、c两状态的温度相同，所以具有的内能相等，A正确； 设气体在b状态时的温度为T，则在a、c状态时的温度为2T，在d状态时的温度为4T，过程①的温度降 0 0 0 低了T ，过程③的温度升高了2T ，根据热力学第一定律得，－Q －W ＋Q ＝0，所以Q0，即为吸热过程。(2)对于题图(a)状态，有p＝p＋ 1 0 V＝lS，T＝T 1 1 1 0 对于题图(b)状态，有V＝lS，T＝T 2 2 2 0 由玻意耳定律有pV＝pV 1 1 2 2 解得p＝9.6×104 Pa 2 所以机舱外气体压强为p＝2.4×104 Pa 2 根据题图(c)可知客机飞行高度为 h＝1×104 m。 19．(2022·山东日照市模拟)炎热的夏天，在高速公路上疾驶的汽车极易发生“爆胎”的现象，从而引发车 祸，必须引起人们足够的重视。一辆停在地下车库内的汽车，行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm，温度为27 ℃；该汽车从车库驶出后奔向高速公路，在高速公路上长时间疾驶导致爆胎，爆胎时胎内气体的压强为 2.8 atm，轮胎中的空气可看作理想气体。已知T＝t＋273 K，爆胎前轮胎体积可视为不变。 (1)求爆胎时轮胎内气体的温度； (2)若爆胎后气体迅速外泄，来不及与外界发生热交换，则此过程胎内原有气体的内能如何变化？简要说明 理由。 【答案】 (1)63 ℃ (2)内能减少，理由见解析 【解析】 (1)气体做等容变化，由查理定律得＝ 其中T＝t＋273，T＝t＋273 1 1 2 2 p＝2.5 atm，t＝27 ℃ 1 1 p＝2.8 atm 2 解得爆胎时轮胎内气体的温度t＝63 ℃。 2 (2)气体膨胀对外做功，W<0，没有吸收或放出热量，Q＝0，根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 可得ΔU<0，即内能减少。