文档内容
第63讲 热学基础
目录
01、考情透视，目标导
航
02、知识导图，思维引航.............................................................................................2
03、考点突破，考法探究.............................................................................................3
考点一.分子动理论..................................................................................................3
知识点一、分子动理论的内容.........................................................................3
知识点二、温度与物体的内能.........................................................................4
考向1.微观量的估算.........................................................................................4
考向2.布朗运动与分子热运动.........................................................................6
考向3.分子力、分子势能与物体的内能.........................................................7
考点二.固体、液体和气体的性质..........................................................................9
知识点一、固体和液体.....................................................................................9
知识点二、气体...............................................................................................10
考向1.固体、液体性质的理解.......................................................................11
考向2 气体压强的计算及微观解释............................................................12
考向3 气体分子的运动特点........................................................................14
考点三.气体实验定律和理想气体状态方程........................................................15
知识点1．气体实验定律................................................................................15
知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系...................................15
考向1 等容变化与等温变化........................................................................15
考向2 等压变化与等容变化........................................................................16
考点四.气体状态变化的图像问题........................................................................17
考向1 气体的p-V图像................................................................................17
考向2 气体的V-T图像................................................................................18
考向3 气体的p-T图像................................................................................18
考法4 气体的p-图像....................................................................................19
考向5 气体状态变化图像的转换................................................................19
04、真题练习，命题洞见...........................................................................................20
2024·海南·高考物理第5题
考情 2024·浙江·高考物理第9题
分析 2024·全国甲卷 ·高考物理第33题
2024·江西 ·高考物理第13题2024·江苏 ·高考物理第13题
2024·安徽 ·高考物理第13题
目标1.知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。 理解扩散
现象、布朗运动、热运动。
目标2.知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能
复习
的概念。
目标
目标3.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的
主要性质。了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。
目标4.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。 能用气体
实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题。考点一.分子动理论
知识点一、分子动理论的内容
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的直径：数量级为10－10 m。
(2)分子的质量：数量级为10－26 kg。
(3)阿伏加德罗常数：N ＝ 6.02 × 10 23 mol－1。
A
2．分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象：在物理学中，人们把不同种物质能够彼此进入对方的现象叫作扩散。温度越高，扩散现象越
明显。
(2)布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的小颗粒的无规则运动。颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越
明显。
(3)热运动：分子永不停息的无规则运动。温度越高，分子热运动越剧烈。
3．分子间的作用力
(1)引力和斥力总是同时存在，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力变化得更快。
知识点二、温度与物体的内能
温度与 温度 表示物体的冷热程度，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
温标 温标 包括摄氏温标(t)和热力学温标(T)，两者的关系是T＝ t ＋ 273.15 _K
分子 概念 分子动能是分子热运动所具有的动能
动能 决定因素 温度是分子热运动的平均动能的标志
概念 分子势能是由分子间的相对位置决定的能
分子
①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；
势能 决定因素
②宏观上：决定于体积和状态
概念 物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量
物体的
对于给定的物体，其内能大小是由物体的温度、体积和质量决
内能 决定因素
定，即由物体的内部状态决定考向1.微观量的估算
1．两种分子模型
(1)球体模型：把分子看成球体，分子的直径：d＝ 。适用于固体和液体。
(2)立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d＝。适用于固体、液体和气体。
注意：对于气体，利用d＝计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。
2．宏观量与微观量的相互关系
微观量 分子体积V、分子直径d、分子质量m 等
0 0
宏观量 物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M 、摩尔体积V 、物质的量n等
mol mol
①一个分子的质量：m＝＝
0
相互关系
②一个分子的体积：V＝＝(对于气体，V 表示一个气体分子占有的空间)
0 0
注意：阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量M 、摩尔体积V 、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子
mol mol
质量m、分子体积V 等)的“桥梁”。如图所示。
0 0
1．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ρ，铁的
摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N ，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是( )
A
【答案】C
【解析】： 铁的摩尔体积V＝，单个铁原子的体积V ＝，又V ＝πr3，所以铁原子的半径r＝· ，
0 0
铁原子的最大截面积S ＝ ，铁质晶须的横截面上的铁原子数n＝，拉断过程中相邻铁原子之间的
0
相互作用力F＝＝ ，故C正确。
0
2．若阿伏加德罗常数为N ，某液体的摩尔质量为M，密度为ρ。则下列说法正确的是( )
AA．1 kg该液体所含有分子数为ρN
A
B．1 m3该液体所含有分子数为
C．1个该液体分子的质量为
D．该液体分子的直径约为
【答案】B
【解析】： 1 kg该液体所含有分子数为N＝·N ＝，故A错误；1 m3该液体所含有分子数为N＝·N ＝，
A A
故B正确；1个该液体分子的质量为m＝，故C错误；设该液体分子的直径为d，则有π3＝，解得d＝，故
0
D错误。
3．在压强不太大、温度不太低的情况下，气体分子本身大小比分子间距小得多，可以忽略分子大小。氮
气的摩尔质量为2.8×10－2 kg/mol，标准状态下摩尔体积是22.4 L，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1。
(1)估算氮气分子间距；
(2)液氮的密度为810 kg/m3，假设液氮可以看成由立方体分子堆积而成，估算液氮分子间距。(结果均保
留一位有效数字)
【答案】：(1)3×10－9 m (2)4×10－10 m
【解析】：(1)由题知，一个氮气分子占据的体积
V＝≈3.7×10－26 m3
氮气分子间距L＝≈3×10－9 m。
(2)设液氮分子间距为L，则摩尔体积V ＝N L3
0 mol A 0
由题知M ＝2.8×10－2 kg/mol
mol
密度ρ＝，解得L≈4×10－10 m。
0
考向2.布朗运动与分子热运动
扩散现象、布朗运动与热运动的比较
扩散现象 布朗运动 热运动
活动主体 分子 固体微小颗粒 分子
是分子的运动，发生在 是比分子大得多的颗粒的 是分子的运动，
区别 固体、液体、气体任何 运动，只能在液体、气体 不能通过光学显
两种物质之间 中发生 微镜直接观察到
(1)都是无规则运动
共同点
(2)都随温度的升高而更加激烈
联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动
1．我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以
下有关分析错误的是( )
A．扩散现象只发生在气体、液体之间
B．扩散现象说明分子在不停息地运动
C．温度越高时扩散现象越剧烈D．扩散现象说明分子间存在着间隙
【答案】A
【解析】： 气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A错误；扩散现象本身就是由分子不停地做
无规则运动产生的，故B正确；物体的温度越高，分子的热运动就越剧烈，扩散现象就越剧烈，故 C正确；
不同的物质在相互接触时可以彼此进入对方的现象叫作扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故 D
正确。本题选错误的，故选A。
2．(多选)PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自
然沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害，在静稳空气中，下列关于 PM2.5的说法中正确
的是( )
A．在其他条件相同时，温度越高，PM2.5的运动越激烈
B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动
D．减少工业污染的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响
【答案】AC
【解析】：PM2.5的运动是布朗运动，不是分子的热运动，是空气分子无规则运动对PM2.5微粒的撞击不
平衡造成的，B错误，C正确；温度越高，空气分子无规则的运动越激烈，对PM2.5微粒的撞击不平衡越
明显，PM2.5的运动越激烈，A正确；减少工业污染的排放可减少空气中的 PM2.5，进而减少“雾霾”天
气的出现，D错误。
3．对分子的热运动，以下叙述中正确的是( )
A．分子的热运动就是布朗运动
B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈
【答案】C
【解析】： 布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而组成微粒的分子有成千上万个，微粒的运动是大量分
子集体的运动，并不是微粒分子的无规则运动，A错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，同种物质的
分子若温度不同，其热运动的激烈程度也不同， B错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，温度越高，
分子热运动越激烈，由于气体和液体的温度高低不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈，
C正确；分子的无规则热运动与物体的温度有关，与物体的机械运动的速度无关，D错误。
考向3.分子力、分子势能与物体的内能
1.分子力与分子势能的比较
分子力F 分子势能E
p图像
F随r增大而减小，表
随分 r＜r 0 r增大，F做正功，E p 减小
现为斥力
子间
r增大，F先增大后减
距离 r＞r r增大，F做负功，E 增大
0 p
小，表现为引力
的变
r＝r F ＝F ，F＝0 E 最小，但不为零
0 引 斥 p
化情
引力和斥力都很微
况 r＞10r E＝0
0 p
弱，F＝0
2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较
分子动能 分子势能 内能 机械能
所有分子的热运 物体的动能、重
分子无规则运动 由分子间相对位
定义 动动能和分子势 力势能和弹性势
的动能 置决定的势能
能的总和 能的总和
跟宏观运动状
温度(决定分子 温度、体积、物 态、参考系和参
决定因素 分子间距
平均动能) 质的量 考平面的选取有
关
温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实
说明
际意义
1.设甲分子在坐标原点O处不动，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系如图中曲
线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力。a、b、c为r轴上三个特定的位置，现把乙分子从a处由静
止释放(设无穷远处分子势能为零)，则( )
A.乙分子从a到c，分子力先减小后增大
B.乙分子运动到c点时，动能最大
C.乙分子从a到c，分子力先做正功后做负功
D.乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零
【答案】 B
【解析】 由题图可知，乙分子从a到c，分子力先增大后减小，故A错误；从a到c，分子间作用力为引力，引力做正功，动能一直增加，当乙分子运动到 c点左侧时，分子力为斥力，斥力做负功，所以乙分子
运动到c点时，动能最大，故B正确；乙分子从a到c，分子力一直做正功，故C错误；乙分子运动到c点
时，分子力为零，但由于分子力一直做正功，所以分子势能应小于零，故D错误。
2.(多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是( )
A.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
B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同
C.质量和温度相同的冰和水，内能不同
D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大
【答案】 CD
【解析】 温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，选项 A错误；物体的内能由
温度、体积、物质的量及物态共同决定，选项B错误，C正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确
定内能的大小，选项D正确。
3.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
C．一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关
D．摩擦生热使机械能转化为内能
【答案】ACD
【解析】： 内能是指物体内部所有分子的热运动动能与分子势能的总和，故 A正确。内能与机械能是不
同概念，内能与机械能没有直接关系，一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关；一个物体，当它
的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化，故B错误，C正确。摩擦生热时，要克服摩擦做功，将机
械能转化为内能，故D正确。
考点二.固体、液体和气体的性质
知识点一、固体和液体
1．固体：固体通常可分为晶体和非晶体，具体见下表：
晶体
分类
非晶体
比较 单晶体 多晶体
外形 规则 不规则
熔点 确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性
组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地
微观结构 无规则
在空间排列注意：多晶体中每个小晶体间的排列无规
则
2．液体
(1)液体的表面张力
作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势
方向 表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界面垂直
(2)浸润和不浸润
①浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。
②不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上的现象。
③当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体，反之，
液体不浸润固体。
(3)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，毛细管越细，
毛细现象越明显。
(4)液晶
①液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
②液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
知识点二、气体
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各
产生原因 处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力
气体压强 叫作气体的压强
①宏观上：决定于气体的温度和体积
决定因素
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度
在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体
宏观模型 注意：实际气体在压强不太大、温度不太低的条件
理想气体模
下，可视为理想气体
型
理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间
微观模型
无分子势能
玻意耳定律 pV＝pV
1 1 2 2
气体实验三
查理定律 ＝或＝
定律
盖-吕萨克定律 ＝或＝
理想气体的
表达式 ＝或＝C
状态方程考向1.固体、液体性质的理解
1．区别晶体和非晶体的方法
(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是
非晶体。
(2)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非
晶体。
2．对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，分子间的相互作用力
形成原因
表现为引力
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的
表面特性
弹性薄膜
表面张力
和液面相切，垂直于液面上的各条分界线
的方向
表面张力 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，而在体积相
的效果 同的条件下，球形的表面积最小
1．随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的
前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形
B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性
【答案】D
【解析】： 单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，选项A错误；同种物质
可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，选项 B错误；单晶体和多晶体都具有固定的
熔点，非晶体没有固定的熔点，选项C错误；多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，
多晶体表现为各向同性，选项D正确。
2．关于液晶，下列说法正确的是( )
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质都具有液晶态
【答案】B
【解析】： 液晶并不是指液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液
晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A错误，B正确；当液晶通电时，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶
并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，故D错误。
3．喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，
形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上。从而在遇到雨水的时候，
雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是( )
A．水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B．图中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C．水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D．图中水滴表面分子比水滴的内部密集
【答案】C
【解析】： 液体表面张力作用使得水滴呈球形，但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；题图
中的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C
正确；题图中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，D错误。
考向2 气体压强的计算及微观解释
1.平衡状态下气体压强的求法
力平 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受
衡法 力平衡方程，求得气体的压强
等压 在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处总压强
面法 p＝p＋ρgh，p 为液面上方的压强
0 0
液 选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平
片法 衡方程，求得气体的压强
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。
4.若已知大气压强为p ，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，则(
0
)
A.图甲中被封闭气体的压强为p＋ρgh
0
B.图乙中被封闭气体的压强为p＋ρgh
0
C.图丙中被封闭气体的压强为p＋ρgh
0
D.图丁中被封闭气体的压强为p＋ρgh
0 1
【答案】 D
【解析】 在图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p S＋ρghS＝pS，所以p ＝p －ρgh，
气 0 气 0故A错误；在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件得F ＝F ，即p S＋ρghS＝pS，所以p ＝p
上 下 气 0 气 0
－ρgh，故B错误；在图丙中，以B液面为研究对象，有p S＋ρghSsin 60°＝pS，所以p ＝p－ρgh，故C
气 0 气 0
错误；在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p S＝pS＋ρgh S，所以p ＝p＋ρgh ，故D正确。
气 0 1 气 0 1
5.如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活
塞，活塞面积为S。已知外界大气压强为p 。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止
0
状态，则此时缸内封闭气体的压强为( )
A.p＋ B.p＋
0 0
C.p＋ D.p＋
0 0
【答案】 D
【解析】 以汽缸和活塞整体为研究对象，根据牛顿第二定律得F＝(M＋m)a；以活塞为研究对象，根据
牛顿第二定律得 pS－pS＝ma，联立解得p＝p＋，选项D正确。
0 0
6．夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体( )
A．分子的平均动能更小
B．单位体积内分子的个数更少
C．所有分子的运动速率都更小
D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【答案】A
【解析】：夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确，C错误；
由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单
位面积的平均作用力更小，故B、D错误。
考向3 气体分子的运动特点
(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。
(2)气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。
(3)气体分子向各个方向运动的机会均等。
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平
均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。
7．氧气分子在0 ℃和100 ℃下的速率分布如图所示，纵轴表示对应速率的氧气分子数目ΔN占氧气分子总数N的百分比，则关于分子运动的说法正确的是( )
A．0 ℃的氧气分子速率一定比100 ℃时速率小
B．0 ℃的氧气分子平均动能可能比100 ℃时的大
C．同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大
D．温度越高，同样速率的分子对应的百分比都增加
【答案】C
【解析】： 0 ℃的氧气分子平均速率一定比100 ℃ 氧气分子平均速率小，但不是每个分子的速率都小，
故A错误；0 ℃的氧气分子平均动能比100 ℃氧气分子平均动能小，故B错误；由题图可以知道，氧气分
子在0 ℃和100 ℃温度下都满足“中间多、两头少”的规律，所以同一温度下，速率中等的氧气分子所占
比例大，故C正确；温度越高，同样速率的分子对应的百分比有的增加、有的减少，故D错误。
考点三.气体实验定律和理想气体状态方程
知识点1．气体实验定律
玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律
一定质量的某种气体，
一定质量的某种气体， 一定质量的某种气体，在
在压强不变的情况下，
内容 在温度不变的情况下， 体积不变的情况下，压强
其体积与热力学温度成
压强与体积成反比 与热力学温度成正比
正比
＝ ＝
表达式 pV＝pV
1 1 2 2
拓展：Δp＝ΔT 拓展：ΔV＝ΔT
知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
＝
考向1 等容变化与等温变化
1．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在－40～100 ℃温度下正常
工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过 3.535×105 Pa，最低胎压不低于 1.616×105Pa。设轮胎容积不变，若在温度t为20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？
【解析】：由于轮胎容积不变，故轮胎内气体发生等容变化。设在T＝293 K充气后的最小胎压为p ，最
0 min
大胎压为p 。
max
根据题意，当 T ＝233 K 时，胎压 p ＝1.616×105 Pa，由查理定律，有＝，代入数据，解得
1 1
p ≈2.032×105 Pa；当T ＝373 K时，胎压p ＝3.535×105 Pa，由查理定律，有＝，代入数据，解得
min 2 2
p ≈2.777×105 Pa。
max
故充气后的胎压在2.032×105～2.777×105Pa比较合适。
2．如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝1.050×105 Pa，则
(1)t′＝37 ℃时，气压是多大？
(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？
【答案】：(1)1.085×105 Pa (2)
【解析】：(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T＝(27＋273)K＝300 K，
T′＝(37＋273)K＝310 K
温度变化过程中体积不变，
故由查理定律有＝
解得p′＝1.085×105 Pa。
(2)保持温度不变，挤压气体，
则该过程为等温变化过程，
由玻意耳定律有pV＝p′V′
解得V′＝ V。
考向2 等压变化与等容变化
3．某同学制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度
可以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积 S＝10 cm2的活塞封闭着
一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为T ＝300 K时，活塞与
1
缸底相距H＝3 cm，与重物相距h＝2 cm。环境空气压强p ＝1.0×105 Pa，重力加速度大小
0
g＝10 m/s2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。
(1)当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度T；
2
(2)若重物质量为m＝2 kg，当轻绳拉力刚好为零时，警报器开始报警，求此时缸内气体温度T。
3
【答案】：(1)500 K (2)600 K
【解析】：(1)从开始到活塞刚接触重物，气体做等压变化，由盖吕萨克定律得＝
解得T＝500 K。
2
(2)从刚接触重物到轻绳拉力刚好为零，有
pS＝pS＋mg
1 0
由查理定律得＝解得T＝600 K。
3
考点四.气体状态变化的图像问题
气体的四类“等值变化”图像的比较
类别 特点(其中C为常量) 举例
pV＝CT，即pV之积越大的等温线
p-V图像
等
温度越高，线离原点越远
温
变
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，
化 p-图像
温度越高
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体
等容变化：p-T图像
积越小
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压
等压变化：V-T图像
强越小
注意：各个常量“C”意义有所不同，可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意
义。
考向1 气体的p-V图像
1．(2024·邯郸模拟)一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C状态变化，已知该气体在状态C时的
热力学温度为280 K，则该气体在状态A和状态B时的热力学温度分别为( )
A．567 K,280 K B．420 K,280 K
C．567 K,300 K D．420 K,300 K
【答案】B
【解析】： 从状态B到状态C，由理想气体状态方程可知＝，解得T ＝T ＝280 K，又因状态A到状态B
B C为等容过程，有＝，解得T＝420 K，选项B正确。
A
考向2 气体的V-T图像
2．(多选)汽缸中有一定质量的理想气体。气体由初始状态A开始，经历AB、BC、CA三个过程回到初始状
态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是( )
A．AB过程中气体分子的平均动能增大
B．BC过程中气体分子数密度增大
C．CA过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
D．AB过程中气体对外做的功小于CA过程中外界对气体做的功
【答案】AC
【解析】： 温度是分子平均动能的标志，AB过程中气体温度升高，气体分子的平均动能增大，故A正
确；BC过程中，根据图像可知气体的体积不变，则单位体积内的气体分子数不变，故 B错误；CA过程中，
气体温度不变，分子平均动能不变，但体积减小，单位体积内的分子数目增多，因此单位时间内撞击单位
面积器壁的分子数增多，故C正确；AB过程中气体体积的变化量等于CA过程中气体体积的变化量，但
CA过程中气体的平均压强小于AB过程中气体的平均压强，所以AB过程中气体对外做的功大于CA过程中
外界对气体做的功，故D错误。
考向3 气体的p-T图像
3．如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中( )
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
【答案】B
【解析】： 根据＝C，可得p＝T，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密
度不变，A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，B正确；从A到B气体的压强
变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力变大，C错误；气体分
子的数密度不变，从A到B气体分子的平均速率增大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增
大，D错误。
考法4 气体的p-图像
4．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其 p-图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab
线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中( )
A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大
B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小
C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小
D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变【答案】A
【解析】： 由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压
强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确； 由理想气体状态方程可知pV＝C·T，由图像可知，
连接Ob的直线的斜率小，所以b的温度小，b→c过程温度升高，同时压强增大，且体积也增大，故B错
误；由图像可知，c→d过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降
低，故C错误；由图像可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程＝C可知，
气体温度降低，故D错误。
考向5 气体状态变化图像的转换
5.“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰
时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过
程对应的p-V图像可能是( )
【答案】B
【解析】：根据＝C，可得p＝T，从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强
减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c状态的体积大于b状态体积。故
选B。
1．（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，
吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为 ，薄吸管底面积 ，罐外吸
管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，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
【答案】B【详解】A．由盖—吕萨克定律得
其中
， ，
代入解得
根据 可知
故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；
BC．当 时，该装置所测的温度最高，代入解得
故该装置所测温度不高于 ，当 时，该装置所测的温度最低，代入解得
故该装置所测温度不低于 ，故B正确，C错误；
D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。
故选B。
2．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同
C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少
【答案】AB
【详解】A．中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中性但内部有复杂结构，故A正确；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故B正确；
C．根据
可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，故C错误；
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于 到大于 的过程，分子力先做正
功后做负功，则分子势能先减小后增大，故D错误。
故选AB。
3.（2024·全国·高考真题）如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯
a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为 、 、 、 ，且 。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是
（ ）
A．a中水的饱和气压最小
B．a、b中水的饱和气压相等
C．c、d中水的饱和气压相等
D．a、b中试管内气体的压强相等
E．d中试管内气体的压强比c中的大
【答案】ACD
【详解】A．同一物质的饱和气压与温度有关，温度越大，饱和气压越大，a中水的温度最低，则a中水的
饱和气压最小，故A正确；
B．同理，a中水的温度小于b中水的温度，则a中水的饱和气压小于b中水的饱和气压，故B错误；
C．c中水的温度等于d中水的温度，则c、d中水的饱和气压相等，故C正确；
D．设大气压强为 ，试管内外水面的高度差为 ，则a、b中试管内气体的压强均为
故D正确；
E．d中试管内气体的压强为
c中试管内气体的压强为
可知
故E错误。
故选ACD。
4.（2023·海南·高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A．分子间距离大于r 时，分子间表现为斥力
0
B．分子从无限远靠近到距离r 处过程中分子势能变大
0
C．分子势能在r 处最小
0
D．分子间距离小于r 且减小时，分子势能在减小
0【答案】C
【详解】分子间距离大于r，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r 处过程中，引力做正功，分
0 0
子势能减小，则在r 处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。
0
故选C。
5．（2023·北京·高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的
气体（ ）
A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少
C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【答案】A
【详解】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误；
BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内
壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。
故选A。
6．（2023·辽宁·高考真题）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能
量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-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】B
【详解】根据
可得
从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。
故选B。
7．（2023·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．热量能自发地从低温物体传到高温物体
B．液体的表面张力方向总是跟液面相切
C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的
D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率
【答案】BD
【详解】A．根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；
C．由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误；
D．根据多普勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率，故D
正确。
故选BD。
8．（2024·江西·高考真题）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 完成循
环过程， 和 均为等温过程， 和 均为等容过程。已知 ，气体在状态A的
压强 ，体积 ，气体在状态C的压强 。求：
（1）气体在状态D的压强 ；
（2）气体在状态B的体积 。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）从D到A状态，根据查理定律
解得
（2）从C到D状态，根据玻意耳定律
解得9．（2024·江苏·高考真题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K、压强为105Pa的理想气
体，容器内有一个面积0.06m2的观测台，现将这个容器移动到月球上，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）在月球上容器内气体的压强；
（2）观测台所受的压力大小。
【答案】（1）8 × 104Pa；（2）4.8 × 103N
【详解】（1）由题知，整个过程可认为气体的体积不变，则有
解得
p = 8 × 104Pa
2
（2）根据压强的定义，气体对观测台的压力
F = pS = 4.8 × 103N
2
10．（2024·安徽·高考真题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压
强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入
压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温
度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积 ，从北京出发时，该轮胎气体的温度
，压强 。哈尔滨的环境温度 ，大气压强 取 。求：
（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。
（2）充进该轮胎的空气体积。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）由查理定律可得
其中
， ，
代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为
（2）由玻意耳定律
代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为
