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专题突破卷18 热学专题（气体实验定律、理想气体状态方
程、气体图像、热力学第一定律）
60 分钟
考点
考向
题型分布
热学专题（气体实验定律、
理想气体状态方程、气体图
像、热力学第一定律）
考向1：分子动理论、内能、固
体、液体等相关概念的理解应用
考向2：气体实验定律
考向3：理想气体状态方程的应用
考向4：气体图像的应用
考向5：热力学第一定律的理解应
用
12 单选+5 多选+3 计算
热学专题（气体实验定律、理想气体状态方程、气体图像、
热力学第一定律）（12 单选+5 多选+3 计算）
1．（2024·江苏·模拟预测）关于理想气体，下列说法中正确的是（ ）
A．达到热平衡的两个系统温度一定相同
B．当气体温度升高时，所有分子的动能均增加
C．一定量气体失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力
D．温度升高时，气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比可能不变
【答案】A
【详解】A．如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，故A 正确；
B．当气体温度升高时，所有分子的平均动能增加，并非所有分子的动能均增加，故B 错误；
C．气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开，即C 错误；
D．温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律，温度升高时，
1
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分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变大，故D 错误；
故选A。
2．（2024 高三·全国·专题练习）两端开口的洁净玻璃管竖直插入液体中，管中液面被阴影部分挡住了。下
列说法正确的是（ ）
A．该液体对玻璃是浸润的
B．管中阴影部分液面一定是向上凸起的
C．减小管的直径，管中液面会上升
D．液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用强
【答案】B
【详解】A．根据图像可知，液体与玻璃的附着层沿固体表面收缩，则该液体对玻璃是不浸润的，故A 错
误；
B．不浸润时管内液面是凸起的，故B 正确；
C．不浸润液体中，减小管的直径，管中液面会进一步下降，故C 错误；
D．在不浸润现象中，液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用弱，故D 错误。
故选B。
3．（2024·江苏镇江·模拟预测）下列四幅图的有关说法中不正确的是（ ）
A．分子间距离为
时，分子间引力和斥力恰好等大，体现为分子力等于0
B．如图所示的布朗运动轨迹图正是液体分子热运动的直接反映
C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，这种规则性分布是单晶体物质在某些性质上体现出各向
异性的微观原因
D．牛角点火器中猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，可视做是绝热变化
2
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【答案】B
【详解】A．当分子间距离为
时，分子间存在的引力和斥力大小相等，所以分子力整体的效果为0，故A
正确，不符合题意；
B．图中记录的是布朗微粒每隔一定时间所处位置的连线图，并不是运动轨迹图，由图可以看出悬浮微粒
在做无规则运动，不能直接观察到液体分子的无规则运动，故B 错误，符合题意；
C．食盐晶体中的钠、氨离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，这种规则性分布是单晶体物质在某
些性质上体现出各向异性的微观原因，故C 正确，不符合题意；
D．猛推木质推杆，外界对气体做正功，密闭的气体温度升高，气体内能增大，压强变大，可视做是绝热
变化，故D 正确，不符合题意。
故选B。
4．（2024·北京海淀·三模）下列说法正确的是（ ）
A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用
B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能
C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
D．热量不可能由低温物体传给高温物体
【答案】C
【详解】A．根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中的内能重新收集
起来加以利用而不引起其他变化，故A 错误；
B．热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有
能量耗损。所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，故B 错误；
C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，故C 正确；
D．热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在其他因素影响下可以由低温物体传向高温物
体，故D 错误。
故选C。
5．（2024·山东·模拟预测）如图所示是两孤立分子间的引力、斥力和合力随分子间距离的变化图像。若规
定无限远处分子势能为零，下列说法正确的有（ ）
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A．当
时，随着r 的减小，斥力比引力增大得慢
B．当
时，随着r 的增大，合力先增大后减小
C．当
时，随着r 的增大，斥力比引力减小得快
D．从无穷远处到
，分子势能增大
【答案】B
【详解】A．当
时，随着r 的减小，合力表现为斥力且在增大，可见斥力比引力增大得快，故A 错误；
B．根据图像可知，当
时，合力表现为引力，随着r 的增大，合力先增大后减小，故B 正确；
C．设
时合力为引力且达到最大值，当
时，随着r 的增大，合力为引力且增大，可见此阶段
斥力比引力减小得快；当
时，随着r 的增大，合力为引力且减小，可见此阶段斥力比引力减小得慢，
故C 错误；
D．若分子间距离从无穷远减小到
，该过程分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故D 错
误。
故选B。
6．（2024·四川成都·模拟预测）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．在显微镜下可以观察到煤油中的小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动
B．分子势能和分子间作用力的合力不可能同时随分子间距离的增大而增大
C．若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为
，则气体的分子体积为
D．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精挥发会导致分子直径的测量值
偏大
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【答案】A
【详解】A．在显微镜下观察到的煤油中的小粒灰尘的布朗运动，说明煤油分子在做无规则运动，故A 正
确；
B．当分子间距离大于
时，分子间作用力表现为引力，且大小随分子间距增加先增大后减小，引力随分
子间距增大时，分子力做负功，分子势能增大，故B 错误。
C．若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为
，则气体的分子占据的空间为
，又因为
分子间存在间隙，所以气体的分子体积小于
，故C 错误；
D．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精会挥发，溶液中油酸浓度变大，
若仍用较小浓度运算，计算得到的纯油酸体积偏小，根据
可知，分子直径的测量值偏小，故D 错误；
故选A。
7．（2024·广西玉林·模拟预测）如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图，在输液过程中，下列说法
正确的是（ ）
A．B 瓶中的药液先用完
B．A、B 瓶中的药液同时用完
C．随着液面下降，A 瓶内C 处气体压强不变
D．A、B 瓶中的药液用完前，D 泡内的气体压强大于大气压强且不随药液下降而改变
【答案】D
【详解】AB．药液从B 瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A
瓶中空气将A 瓶中药液压入B 瓶补充，使B 瓶液面保持不变，直到A 瓶液体全部流入B 瓶，所以A 瓶中的
药液先用完。故AB 错误；
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C．A 瓶内管口处压强保持等于大气压，有
液面下降h 减小，液体产生的压强减小，因此空气经左管、以冒泡形式进入C 处，使封闭气体C 增多、压
强增大。故C 错误；
D．最初未进入液体时，D 泡内气体压强等于大气压，冲入液体后，气体体积减小，压强增大，D 泡内的气
体压强大于大气压强，稳定后，滴液速度一定，气泡内气体体积不变，压强不变。故D 正确。
故选D。
8．（2024·江西宜春·模拟预测）两端封闭、粗细均匀的玻璃管内一段水银柱将内部的理想气体分隔成A、B
两段，当玻璃管竖直静止时，A、B 两段的长度相等，如图甲所示；仅将玻璃管旋转180°，再次平衡时，
A、B 两段的长度之比为
，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中A、B 两段气体的压强的比值为
B．图甲中A、B 两段气体的压强的比值为
C．图乙中A、B 两段气体的压强的比值为
D．图乙中A、B 两段气体的压强的比值为
【答案】B
【详解】设题图甲中A、B 两段气体的压强分别为
、
，题图乙中A、B 两段气体的压强分别为
、
，设水银的密度为ρ，水银柱的高度为h，若题图甲中A、B 两段气体的长度均为3L，则题图乙中A、B
两段气体的长度分别为2L、4L，则有
根据玻意耳定律可得
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，
联立可得
，
故选B。
9．（2024·广东梅州·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a，先后到达状态b 和c，
，
，
。则（ ）
A．
过程气体分子平均动能减小
B．
过程气体分子数密度减小
C．
过程气体吸热比
过程气体放热多
D．状态a、b、c 的压强大小关系为
【答案】C
【详解】A．
过程中气体压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程
可知气体温度升高，分子平均动能变大，A 错误；
B．
过程中，体积不变，分子数密度不变，B 错误；
C．
过程中，体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，内能增加，气体吸收热量，根据热力学第
一定律有
其中
过程中，体积不变，外界对气体做功
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气体压强减小，可知气体温度降低，内能减少，气体向外放出热量，根据热力学第一定律有
由于
则
则
即
过程气体吸热比
过程气体放热多
，C 正确；
D．根据
状态a、b、c 的压强大小关系为
D 错误。
故选C。
10．（2024·浙江温州·模拟预测）如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未
画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片
B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变
C．乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致
D．在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短
【答案】A
【详解】A．玻璃是非晶体，具有各向同性，各个方向的传热能力相同，因此熔化的石蜡呈圆形，故A 正
8
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确；
B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能增大，故B 错误；
CD．乙实验在太空中，由于薄膜厚度分布均匀，将不会出现干涉条纹，故CD 错误。
故选A。
11．（2024·全国·模拟预测）孔明灯俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通讯，而现代人多用于祈福。
在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底
部的煤油烧完后又会自动下降。关于孔明灯，下列说法正确的是（ ）
A．点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空
B．点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大
C．点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大
D．点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变
【答案】C
【详解】A．孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点燃后，灯内空气受热体积膨胀，因而空气的密度
变小，比同体积的冷空气轻，而浮力不变，从而升空，A 错误；
B．点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因
此内能的变化不能确定，B 错误；
C．点燃后升空过程中，由于灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子间的平均撞击力增大，
C 正确；
D．点燃后升空过程中，在灯底部冷空气向上的压力大于灯内热空气向下的压力，因此灯内气体的压强减
小，D 错误。
故选C。
12．（2024·江苏南京·模拟预测）如图所示为卡诺循环过程的图像，该循环可以简化为一定质量理想气体
由
、
两个等温过程和
、
两个绝热过程组成。下列说法正确的是（ ）
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A．气体在状态A 的温度低于状态D 的温度
B．在
的过程中，气体从外界吸收热量
C．
过程气体单位体积内分子数增多
D．
过程气体对外界做的功大于
过程外界对气体做的功
【答案】B
【详解】A．
过程，体积增大，气体对外做功，由于绝热过程，没有热交换，根据热力学第一定律，
内能减少，温度降低，所以
，又因为
、
都是等温过程，则有
故A 错误；
B．
图像封闭区域面积表示全程气体对外做功大小，又内能不变，故气体从外界吸收热量，故B 正确；
C．由
过程中，气体总分子数不变，体积变大，单位体积内分子数减小，故C 错误；
D．从
温度不变，内能不变，从
温度降低，内能减小，从
温度不变，内能不变，从
温度升高内能增大，且此时回到初始状态与初始内能相同，则
过程内能减少量等于
过程内能增加量，且这两个过程均绝热，故做功数值大小相等，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 错误。
故选B。
13．（2024·全国·模拟预测）观察甲、乙、丙、丁四幅图，下列说法中正确的有（ ）
A．图甲中，分子间距离由很大变化到
的过程中，分子间作用力一直增大
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B．图乙中，若只增大振子的质量，弹簧振子的周期将变大
C．图丙中，若只增大挡板到屏的距离，两相邻亮条纹间距离将不变
D．图丁中，若B 球先摆动，则A、C 球摆动稳定后，运动周期相同
【答案】BD
【详解】A．间距
时分子势能最小，分子间作用力为零，即在整个运动过程中分子力变现为引力，由分
子力与距离关系可知，该过程中分子间的引力先变大后变小，到
时为零，故A 项错误；
B．弹簧振子的周期为
，图乙中，若只增大振子的质量，弹簧振子的周期将变大，故B 项正确；
C．根据双缝干涉条纹间距公式
，图丙中，若只增大挡板到屏的距离，两相邻亮条纹间距离将变
大，故C 项错误；
D．图丁中，若B 球先摆动，则A、C 球摆动稳定后，A、C 都做受迫振动，A、C 振动的周期都等于驱动力
的周期，即A、B、C 球运动周期相同，故D 项正确。
故选BD。
14．（2024·四川乐山·三模）下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性
B．压紧的铅块会“粘”在一起，说明分子间有引力
C．气体难压缩，说明气体分子间存在斥力
D．随着物体运动速度的增大，物体的分子动能也增大
E．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
【答案】ABE
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒受到液体分子的撞击做无规则运动，间接地反映了液体
分子的无规则热运动，故A 正确；
B．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力，故B 正确；
C．气体难压缩，是因为气体压强太大，此时气体分子距离仍相当大，分子间的相互作用力几乎为零，故C
错误；
D．物体分子动能反映的是微观运动，而物体运动速度反映的是宏观运动，两者没有直接联系，故D 错误；
E．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，温度没有变化，分子的平均动能不变，由于在这个过程中要吸
收热量，内能增大，则其分子之间的势能增加，故E 正确。
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故选ABE。
15．（2024·陕西商洛·模拟预测）两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图甲所示，图中
为分
子力的零点，
为分子力的极值点；两分子的势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距
离为无限远时分子势能为0，
为分子势能的零点，
为分子势能的极值点，极小值为
。下列判断正
确的是（ ）
A．
B．
C．
D．两分子间的距离为
时，分子力表现为斥力
E．分子间距离从
减小到
的过程中，分子势能的减少量小于
【答案】CDE
【详解】ABC．当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所以
，故AB 错误，C
正确；
D．从
减小到
的过程中，分子势能增大，分子间距离小于平衡位置，分子间作用力为斥力，故D 正确；
E．由图可知从无穷远到
或
时，电势能变化量为
，则分子间距离从
减小到
的过程中，分子势能
的减少量小于
，故E 正确。
12
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故选CDE。
16．（2024·宁夏石嘴山·模拟预测）如图所示的五幅图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中的连线为固体小颗粒布朗运动的轨迹
B．图乙中线1 与横轴所围成的面积大于线2 与横轴所围成的面积
C．由图丙可知，两个系统达到热平衡时温度相同
D．由图丁可知，食盐和明矾都是晶体
E．戊图中将两种不同液体放置玻璃试管中，说明左边液体浸润玻璃，右边液体不浸润玻璃
【答案】CDE
【详解】A．因固体颗粒做永不停息的无规则运动，在某一时刻的位置不能确定，则图甲中的连线不是固
体小颗粒布朗运动的轨迹，选项A 错误；
B．图乙中线1 与横轴所围成的面积等于线2 与横轴所围成的面积，都等于1，选项B 错误；
C．由图丙可知，两个系统达到热平衡时温度相同，选项C 正确；
D．由图丁可知，食盐和明矾都有规则的天然的几何外形，则都是晶体，选项D 正确；
E．戊图中将两种不同液体放置玻璃试管中，左边液面呈凹面，说明左边液体浸润玻璃，右边液面呈凸面，
说明该液体不浸润玻璃，选项E 正确。
故选CDE。
17．（2024·全国·模拟预测）斯特林循环包括等温膨胀、等容降温、等温压缩和等容加热四个过程，一个
完整斯特林循环过程中的
关系如图所示。工作气体在热交换器之间来回流动，从而实现热能和机械
能的转化。若将工作气体看成理想气体，关于斯特林循环，下列说法正确的是（ ）
A．
过程是等温膨胀，工作气体吸收的热量等于对外做的功
B．
过程是等容降温，所有气体分子的动能都减小
C．
过程是等温压缩，工作气体平均动能不变
13
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D．
过程是等容加热，工作气体吸收的热量大于内能的增加量
【答案】AC
【详解】A．
过程是一定质量的理想气体的温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，
为等温膨胀过程，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量等于对外做的功，A 正确；
B．
过程是一定质量的理想气体的压强减小，温度降低，
为等容降温过程，分子的平均动能
减小，并不是所有气体分子的动能都减小，B 错误；
C．
过程是一定质量的理想气体的压强增大，体积减小，分子密集程度增大，温度不变，
为
等温压缩过程，工作气体平均动能不变，C 正确；
D．
过程是外界对气体不做功，一定质量的理想气体的压强增大，温度升高，
为等容加热过
程，内能的增加量等于气体从外界吸收的热量，D 错误。
故选AC。
18．（2024·广西·模拟预测）我国某科技公司研发了一种新型无人潜艇，该潜艇既可以深入北极低温领域，
也可以抵达海底火山口等高温领域。潜艇外置一可形变气囊，该气囊的容积与气囊内气体的压强成正比，
已知该气囊内气体的压强为
，容积
，
。
（1）现保持温度不变，向气囊内充入压强为
的气体
，气囊的压强变为多少？
（2）然后在（1）基础上潜艇缓慢移动至水温
的水域，此时气囊的体积是多大？
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）以最后气囊内的全部气体为研究对象，根据玻意耳定律得
又根据题意“气囊的容积跟球内气体的压强成正比”可得
则有
根据题中的初始条件可得
代入数据解得
14
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（2）由理想气体状态方程得
且
联立可得
19．（2024·广东广州·三模）导热容器内用轻薄活塞封闭一定质量理想气体，关闭阀门并松开钉销，将容
器沉入湖底时活塞到水面的距离
，气体的体积
，压强为
，温度为
。用钉销将活塞
锁定后，将容器缓慢提出水面，当气体的温度与环境温度相同时其压强变为
。已知水面上
温度为
，水的密度为
，大气压强为
，取
。活塞与
容器的摩擦力及活塞重力不计。
(1)求压强
和温度
；
(2)在水面上足够长时间后，撤去钉销（活塞未脱离容器），重新稳定后，气体对外界做功为
，求从撤去
钉销到重新稳定这一过程气体与外界传递的热量Q。
【答案】(1)
，270K
(2)
【详解】（1）根据题意，由压强关系有
15
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根据查理定律
得
（2）整个过程，气体温度不变，内能不变，即
根据
又
得
20．如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积
、质量
的活塞封闭一定质量的理想气
体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K 的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积
。
缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积
。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此
时压强
Pa。已知从状态A 到状态C，气体从外界吸收热量
J；从状态B 到状态C。气体
内能增加
J；大气压
Pa。
（1）求气体在状态C 的温度
；
（2）求气体从状态A 到状态B 过程中外界对系统做的功
。
16
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【答案】（1）350K；（2）11J
【详解】（1）气体在A 状态时，根据平衡条件有
气体从状态A 到状态B 的过程中发生等温变化，根据玻意耳定律有
=
气体从状态B 到状态C 发生等容变化，根据查理定律有
其中
K
联立以上各式解得
K
（2）由于从状态A 到状态B 气体发生等温变化，即气体温度不变，因此
=0
而从状态A 到状态C，根据热力学第一定律有
由于状态B 到状态C 气体发生等容变化，即气体体积不变，则可知
因此可得
而
联立解得
17
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J
18
