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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（ ）
A．体积变小，压强变大
B．体积变大，压强变小
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1atm。打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、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5atm，在药液上方
的气体压强达到5atm 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＝10L
D．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，一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一起，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m，活塞
横截面积为S，连杆横截面积为
。初始时刻活塞停在气缸内某处，此时A 部分气体高
，B 部分气体
高
。已知大气压强为p0，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p1；
（2）若对连杆施加向下的压力，使得活塞缓慢向下移动距离
，求此时缸内气体压强p2。
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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，在细管中间安装有一个阀门D，两汽缸中各有一个质量为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D。已知弹簧的劲度系数
，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p0；
（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。
二．理想气体及理想气体的状态方程
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＞QAC
B．VB＞VC，QAB＜QAC
C．VB＜VC，QAB＞QAC
D．VB＜VC，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 用一长度为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
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积分别为
和
。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
均与大气相通，大气压强始终保持为
，当气缸内气体温度为T1＝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p1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
＝312K。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L1＝20cm，右管水银液面比左管水银液面高h1＝
25cm。大气压强p0＝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
整个过程温度不变。
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），卡环到缸底的距离为
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
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到缸底的距离为
，外界大气压强
，气体初始温度T1＝300K，g 取10m/s2。
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T2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
置，求F 的大小。
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 刻度处且左右液面又一次平齐时，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V0，初始温
度为T0。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0.1cm2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
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闭氮气。外界温度为300K 时，气柱长度l 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1.0×105Pa，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1mol 氮气在
1.0×105Pa、273K 状态下的体积约为22.4L，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1。
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p0、温度为摄氏温度t1；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。0℃时的热力学温度为T0，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（ ）
A．
B．
C．
D．
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h1。设红墨水的密度为ρ，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p0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
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
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好的、质量为20kg 的汽缸中，活塞截面积为0.1m2，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为
1×105Pa，重力加速度g 取10m/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
，重力加速度为g，容器中气体的温度为T0，不计活塞与容器内壁的摩擦。
求：
（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；
（2）若将容器水平放置且将温度降低到原来温度的
，现在活塞上施加一水平力，当活塞缓慢回到初始位
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
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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bc 平
行于p 轴。已知a 状态的气体温度为T0，求：（1）气体在状态c 的温度Tc；
（2）从a 到b 过程中气体对外做的功Wab。
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．若把弯管向下移动少许，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
八．与阿伏加德罗常数有关的计算
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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ρ，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．
（
）
B．
（
）
C．
（
）
D．
（
）
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
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（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r 趋
近于无穷大时Ep 为零。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＝r2处释放，它们将开始远离
B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近
C．假设将两个分子从r＝r1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＝r1处释放，当r＝r2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，曲线Ⅰ和Ⅱ为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（ ）
A．曲线Ⅰ对应状态的温度更高
B．曲线Ⅰ对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Ⅰ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．1g100℃的水的内能小于1g100℃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，F＜0 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（ ）
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A．
B．
C．
D．
十四．晶体和非晶体
30．（2024•汕头一模）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
上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应是（ ）
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A．仍然如图a 所示
B．只能如图b 所示
C．可能如图d 或e 所示
D．可能如图b 或c 所示
十七．毛细现象
33．（2024•泰安一模）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撤下科
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“松土保熵”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
十八．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（ ）
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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CD 平行，AB 延长线过坐标原点O，下列说法正
确的是（ ）
A．A→B 过程中，气体的温度不变
B．A→B 过程中，气体一定向外界放出热量
C．C→D 过程中，单位体积内气体分子数增加
D．C→D 过程中，气体一定向外界放出热量
36．（2024•西城区一模）将一只压瘪的乒乓球放到热水中，发现乒乓球会恢复原状。在这个过程中，关
于乒乓球内被封闭的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体分子的平均动能不变
B．所有分子的运动速度都变大
C．气体吸收的热量大于其对外做的功
D．气体吸收的热量等于其增加的内能
十九．热力学第二定律
（多选）37．（2024•宝鸡模拟）下列有关热现象的说法正确的是。（ ）
A．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加
B．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点
C．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行
D．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，符合热力学第二定律
E．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
（多选）38．（2024•莲湖区校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能可能增大
B．一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，内能可能增加
C．液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能小
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D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小
E．一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
二十．熵与熵增加原理
（多选）39．（2022•包头一模）根据热学知识下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息地无规则运动叫做布朗运动
B．水银温度计的液面是凸起的，该现象证明水银浸润玻璃
C．将烧热的缝衣针针尖接触涂有薄蜂蜡层的薄玻璃片的背面（针尖不移动），蜂蜡熔化区域的形状为圆
形
D．液体上部的蒸汽达到饱和时，液体不再蒸发，没有液体分子从液面飞出
E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
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