文档文本内容
专题15 热学
考点分类
三年考情（2024-2026）
命题规律
考点1 分
子动理论
气体状态方
程
2026 河南卷、2026 广东
卷、2026 山东卷、2025 江
西卷、2025 山东卷、2025
江苏卷、2024 湖南卷、
2024 湖北卷、2024 山东卷
真实情境深度渗透：以新能源热泵、航天热控
系统、医用恒温设备等前沿科技场景为载体，
不再使用纯理论裸模型出题，要求学生从复杂
场景中提炼热学相关规律。
综合关联属性突出：不再孤立考查热学基础概
念，会联动能量守恒、气体实验定律、热力学
“
定律等考点，强化分子动理论-气体状态-热力
”
学过程的综合链条考查。
能力导向持续强化：弱化机械繁琐的代数运
算，重点考查微观分子动理论的理解、气体状
态方程的灵活应用，规避死记硬背知识点的考
法，侧重对热学核心逻辑的考查。
考点2 气
体实验定律
与热力学定
律的综合应
用
2026 云南卷、2026 浙江
卷、2026 天津卷、2025 河
北卷、2025 安徽卷、2025
江苏卷、2024 北京卷、
2024 天津卷、2024 海南卷
考点01 分子动理论 气体状态方程
1．（2026·河南·高考真题）机械装置的润滑油系统常用图示设备稳定油压。气腔内充有氮气，当润滑油系
统油压过高时，油会泵入油腔，压缩皮囊；油压降低时，皮囊膨胀，油从油腔泵出。设备的工作温度为
、气腔内氮气压强为
时，气腔体积为
。氮气视为理想气体。
(1)某次泵油，氮气压强从
变为
，求泵出油的体积；（泵油过程为等温过程）
(2)若使设备在
时也能正常工作，需要对气腔补气，以满足在压强为
时气腔体积仍为
，求补
充氮气的质量与气腔内原有氮气质量之比。（补气过程为等温过程）
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）泵油过程氮气温度不变，做等温变化，由玻意耳定律有
代入数据解得
泵出油的体积
（2）对原有氮气，由理想气体状态方程
代入数据解得
同温同压下，气体质量之比等于体积之比，即
2．（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
3．（2026·广东·高考真题）图（a）所示的空气垫是由多个相连的独立气室构成的包装材料，其简化模型
如图（b）。充气前气室内均没有气体，在室温
下，将压强
、体积
的气体通过单向阀充入10 个气室
（忽略气道内气体），此时每个气室均为圆柱体，横截面半径为 ，长度为
，当充气后的气室受到挤
压变形时，其横截面变成图（c）所示的“跑道”形（两端是直径为
的半圆），且气室长度、横截面周
长均保持不变，气室内气体可视为理想气体，充气及挤压变形过程中气体温度始终与室温相同。
(1)求充气后未挤压变形时气室中的压强
；
(2)求挤压变形后气室中的压强
；
(3)已知气室中的压强超过
时气室会爆破，若气室经如图（c）所示的挤压变形后，体积不变、室温升高，
求气室不爆破的最高室温
。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）充气过程温度不变，对所有充入气室的气体，由玻意耳定律有
根据题意有
解得充气后未挤压变形时气室中的压强
（2）变形前，气室的体积为
挤压过程温度不变，且横截面周长不变，原圆形横截面周长
变形后跑道形横截面两端半圆合为一个整圆，周长为
剩余直边总长度为
单根直边长
变形后，气室的体积为
对气室气体，等温过程由玻意耳定律
解得挤压变形后气室中的压强
（3）体积不变，气体等容变化，有
解得气室不爆破的最高室温
4．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）某小组设计并完成了“稳定平抛水柱”实验。如图，竖直放置的储水瓶
液面上方封闭少量气体，底部竖直细管甲与大气连通、水平细管乙有一阀门
。初始时
关闭，瓶内上方
气体体积
，甲管内恰无水且
端口距水面高
，乙管
端口距水面高
；打开
，水持续从乙管流出，大气通过甲管进入瓶内，当水面与甲管
端口齐平时关闭
，此时瓶内上方气体
的总体积
。已知大气压强
、水的密度
，重力加速度
取
，忽略温度变化与瓶体形变，气体均可视为理想气体。求∶
(1)初始K 关闭时，瓶内上方气体压强
和乙管
端口处压强
；
(2)在打开K 到关闭K 的过程中，进入瓶内的空气在大气压强下的体积
。
【答案】(1)
，
(2)
【详解】（1）初始K 关闭时，甲管与大气连通且管内恰无水，说明A 端口处压强等于大气压强
。由液
体压强公式可知，瓶内上方气体压强
满足
代入数据解得
乙管B 端口处压强
满足
代入数据解得
（2）当水面与甲管A 端口齐平时，瓶内上方气体压强等于大气压强
。设进入瓶内的空气在大气压强下
的体积为
，对瓶内原有气体和进入的空气整体应用玻意耳定律，有
代入数据解得
5．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于
大气压强
、体积为
的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出
的临界值
，当
时，在液
面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压
前桶中气体压强为
。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水
的密度为
，重力加速度为g。该临界值
等于（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据题意，设往桶内压入压强为
、体积为
的空气后，桶内气体压强增大到
，根据玻意耳
定律有
泵水器恰能出水满足
联立解得
故选B。
6．（2025·江苏·高考真题）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率
分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（ ）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【答案】C
【详解】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、
分子的平均距离相同，故AB 错误；
C．根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，故
C 正确；
D．乙状态下气体平均速度大，密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D 错误。
故选C。
7．（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。
8．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出
糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（ ）
A．内能变小
B．压强变大
C．分子的数密度变大
D．每个分子动能都变大
【答案】B
【详解】A．将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，温度升高，而理想气体内能只与温度相关，则内能
变大，故A 错误；
B．将糖果瓶带入温暖的车厢过程，气体做等容变化，根据
，因为温度升高，则压强变大，故B 正
确；
C．气体分子数量不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，故C 错误；
D．温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，故D 错误。
故选 B。
9．（2025·全国卷·高考真题）（多选）如图，一定量的理想气体先后处于
图上
三个状态，三
个状态下气体的压强分别为
，则（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】AD
【详解】根据理想气体的状态方程有
变形有
则V—T 图线上的点与坐标原点连线的斜率代表
则由题图可知pc > pb = pa
故选AD。
10．（2025·河南·高考真题）（多选）如图，一圆柱形汽缸水平放置，其内部被活塞M、P、N 密封成两部
分，活塞P 与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P 左、右两侧理想气体的温度分别为
和
，体积
分别为
和
，
。则（ ）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将左移
C．保持
不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将右移
D．保持
不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将左移
【答案】AC
【详解】AB．由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过程中
板不发生移动，则由定容过
程
可得左侧气体压强增加量多，则
板向右移动；A 正确B 错误；
CD．保持温度不变移动相同的距离时
，
同理
得
，
若P 不移动，则
，故
，则
，向右移动，C 正确D 错误。
故选AC
11．（2025·重庆·高考真题）如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁
构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初
始时腔内气体（视为理想气体）压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，
极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时
(1)腔内气体的压强；
(2)外界气体的压强；
(3)电容器的电容变为初始时的多少倍。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）根据题意可知腔内气体温度，根据玻意耳定律有
其中
，
，
可得
（2）对下极板受力分析有
可得
（3）根据平行板电容器的决定式
，变化后间距为2d，其他条件均不变
可知电容器的电容变为初始时的
。
12．（2025·湖南·高考真题）用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直
放置，管内用液柱封闭了一段长度为
的空气柱。液柱长为h，密度为
。缓慢旋转细管至水平，封闭空
气柱长度为
，大气压强为
。
(1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g 的大小；
(2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长
度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长
，细管开口向上竖直放置时空气柱温度
。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度
时，空气柱长度与竖直放置时相同。
已知
。根据该组实验数据，求重力加速度g 的值。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）竖直放置时里面气体的压强为
水平放置时里面气体的压强
由等温过程可得
解得
（2）由定容过程
代入数据可得
13．（2025·海南·高考真题）如图，竖直放置的汽缸内有一横截面积
的活塞，活塞质量忽略不
计，活塞与汽缸无摩擦且密封良好。若活塞保持静止，气缸内密封一定质量的理想气体，气体温度
，气体体积
。设大气压强
，重力加速度
。
(1)若加热气体，使活塞缓慢上升，当气体体积变为
，求气体温度
；
(2)若往活塞上轻放质量为
的重物，且活塞下降过程中气体温度T0不变，求稳定后的气体体积
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律
代入数值解得
（2）设稳定后气体的压强为
，根据平衡条件有
分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为
，整个过程根据玻意耳定律
联立解得
14．（2025·广东·高考真题）如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进
入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压
强
，铸型室底面积
，高度
，底面与注气前气室内金属液面高度差
，柱状气室底面积
，注气前气室内气体压强为
，金属液的密度
，
重力加速度取
，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
(1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度
和气室内气体压强
。
(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高
度为
时，气室内气体压强
。
【答案】(1)
，
(2)
【详解】（1）根据体积关系
可得下方液面下降高度
此时下方气体的压强
代入数据可得
（2）初始时，上方铸型室气体的压强为
，体积
当上方铸型室液面高为
时体积为
根据玻意耳定律
可得此时上方铸型室液面高为
时气体的压强为
同理根据体积关系
可得
此时下方气室内气体压强
代入数据可得
15．（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。
16．（2024·浙江·高考真题）（多选）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．中子由夸克组成，整体呈现电中性，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。
17．（2024·河北·高考真题）（多选）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧
封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且
水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中
间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（ ）
A．弹簧恢复至自然长度
B．活塞两侧气体质量相等
C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加
D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少
【答案】ACD
【详解】A．初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态。
因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出。左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压
力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A 正确；
B．由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左
侧气体质量小于右侧气体质量，故B 错误；
C．密闭的汽缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C 正确；
D．初始时气体在左侧，最终气体充满整个汽缸，则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两
倍，故D 正确。
故选ACD。
18．（2024·全国甲卷·高考真题）（多选）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。
19．（2024·甘肃·高考真题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B 两部分，隔
板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系
统处于平衡态，A、B 体积均为Sl，压强均为
，弹簧为原长。现将B 中气体抽出一半，B 的体积变为原
来的
。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：
（1）抽气之后A、B 的压强
。
（2）弹簧的劲度系数k。
【答案】（1）
，
；（2）
【详解】（1）设抽气前两体积为
，对气体A 分析：抽气后
根据玻意耳定律得
解得
对气体B 分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即
，则根据玻意耳定律
得
解得
（2）由题意可知，弹簧的压缩量为
，对活塞受力分析有
根据胡克定律得
联立得
20．（2024·广东·高考真题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B 两
个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A 内轻质活塞的上方与大气连通，B 内气体体积不变。当A 内气体压
强减去B 内气体压强大于
时差压阀打开，A 内气体缓慢进入B 中；当该差值小于或等于
时差压阀关
闭。当环境温度
时，A 内气体体积
，B 内气体压强
等于大气压强
，已知活
塞的横截面积
，
，
，重力加速度大小取
，A、B 内的气体
可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到
时：
（1）求B 内气体压强
；
（2）求A 内气体体积
；
（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B 内气体压强回到
并保持不变，求已倒入铁砂的质量
。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1、2）假设温度降低到
时，差压阀没有打开，A、B 两个汽缸导热良好，B 内气体做等容变
化，初态
，
末态
根据
代入数据可得
A 内气体做等压变化，压强保持不变，初态
，
末态
根据
代入数据可得
由于
假设成立，即
（3）恰好稳定时，A 内气体压强为
B 内气体压强
此时差压阀恰好关闭，所以有
代入数据联立解得
21．（2024·广西·高考真题）如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积
的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b 处，此时封闭气
体的长度
。推动轻杆先使活塞从b 处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为
的a 处，再使封
闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b 处。设活塞从a 处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为
F，膨胀过程
曲线如图乙。大气压强
。
（1）求活塞位于b 处时，封闭气体对活塞的压力大小；
（2）推导活塞从a 处到b 处封闭气体经历了等温变化；
（3）画出封闭气体等温变化的
图像，并通过计算标出a、b 处坐标值。
【答案】（1）
；（2）见解析；（3）
【详解】（1）活塞位于b 处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强
，故此时封闭气体对活
塞的压力大小为
（2）根据题意可知
图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得
根据
可得气体压强为
故可知活塞从a 处到b 处对封闭气体得
故可知该过程中对封闭气体的
值恒定不变，故可知做等温变化。
（3）分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b 处时
在b 处时气体体积为
在a 处时气体体积为
根据玻意耳定律
解得
故封闭气体等温变化的
图像如下
22．（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
【点睛】
23．（2024·湖南·高考真题）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视
为理想气体。
（1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p 和V 表示）；
（2）小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，
示数为m = 8.66 × 10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内
气体压强p 和体积V 还满足：(p−p0)(V−VB0) = C，其中p0 = 1.0 × 105Pa 为大气压强，VB0 = 0.5 × 10−3m3为
气球无张力时的最大容积，C = 18J 为常数。已知该气球自身质量为m0 = 8.40 × 10−3kg，外界空气密度为
ρ0 = 1.3kg/m3，求气球内气体体积V 的大小。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有
解得
（2）设气球内气体质量为
，密度为
，则等温变化中，气体质量不变，有：
对气球进行受力分析如图所示
根据气球的受力分析有
结合题中p 和V 满足的关系为
解得
24．（2024·湖北·高考真题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一
部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为
，气柱的高度为h。
当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升
再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU 与温度
变化量ΔT 的关系式为
，C 为已知常数，大气压强恒为
，重力加速度大小为g，所有温度为热
力学温度。求
（1）再次平衡时容器内气体的温度。
（2）此过程中容器内气体吸收的热量。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得
即
解得
（2）此过程中气体内能增加
气体对外做功大小为
由热力学第一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量
25．（2024·全国甲卷·高考真题）如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活
塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b 之间，b 与汽缸底部的距离
，活塞的面积
为
。初始时，活塞在卡销a 处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分
别为
和
。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b 处（过程中
气体温度视为不变），外力增加到
并保持不变。
（1）求外力增加到
时，卡销b 对活塞支持力的大小；
（2）再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b 时气体的温度。
【答案】（1）100N；（2）327K
【详解】（1）活塞从位置
到
过程中，气体做等温变化，初态
、
末态
、
根据
解得
此时对活塞根据平衡条件
解得卡销b 对活塞支持力的大小
（2）将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b 时，气体做等容变化，初态
，
末态，对活塞根据平衡条件
解得
设此时温度为
，根据
解得
26．（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
【点睛】
27．（2026·贵州·高考真题）（多选）在贵州凯里，人们常将小西红柿和红辣椒加工后放入如图所示的瓦
罐中，罐口处倒扣一个钵并用水密封，发酵制作酸汤。发酵过程中罐内物质缓慢产生气体，压强足够大时
气体以气泡形式溢出，间歇性放气。罐内气体可视为理想气体，设罐内气体温度和体积保持不变，则（
）
A．在放气过程中，溢出的气体对外界做正功
B．在放气过程中，溢出的气体对外界做负功
C．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能减小
D．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，罐内气体内能增大
【答案】AD
【详解】AB．在放气过程中，气体体积增大，则溢出的气体对外界做正功，故A 正确，B 错误；
CD．在刚放气完到下次即将放气的过程中，发酵产生气体，气体的质量增加，温度不变，罐内气体内能
增大，故C 错误，D 正确。
故选AD。
28．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）（多选）一定质量的理想气体由状态
经状态
、变化到状态
，
图像如图所示，则（ ）
A．状态
的温度比状态
的高
B．状态
的内能比状态的大
C．
、
过程气体对外做的功相等
D．
过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量
【答案】BD
【详解】A．根据题意，由图可知，从
过程中，气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积
增大，则气体温度升高，可知，状态a 的温度比状态b 的低，故A 错误；
B．从
过程中，结合图像，由理想气体状态方程有
解得
可知，状态b 的温度比状态c 的高，则状态b 的内能比状态c 的大，故B 正确；
C．根据
图像的面积表示气体做功，由图可知，
过程中，气体对外做功为
过程中，气体对外做功为
可知，
、
过程气体对外做的功不相等，故C 错误；
D．由图可知，
过程气体的压强不变，气体做等压变化，由于气体体积增大，则气体温度升高，气
体的内能增大，由热力学第一定律可知，
过程气体对外做的功小于从外界吸收的热量，故D 正确。
故选BD。
29．（2026·湖南·高考真题）（多选）如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一
个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，
水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（ ）
A．空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大
B．一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大
C．该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功
D．该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响
【答案】BC
【详解】A．温度是分子平均动能的统计标志，仅反映整体的平均水平，高温处仍存在速率小的水分子，
低温处也存在速率大的水分子，并非所有水分子的运动速率都满足高温处大于低温处，故A 错误；
B．一定量的水变为同温度的水蒸气，温度不变则分子总动能不变。汽化过程吸收热量，且汽化后分子间
距大幅增大，分子势能增加，因此总内能变大，故B 正确；
C．该过程中，均热板从高温的芯片吸热，向低温的冷凝端放热，整个过程循环进行，均热板自身状态复
原，不需要对外界做功，仅依靠水传递热量，符合物理规律，故C 正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从低温物体吸热、向高温物体放热，同时不产生其他影响，该描述违反
热力学第二定律，故D 错误。
故选BC 。
30．（2026·江苏·高考真题）一定质量的理想气体从
状态到
状态经历等温变化，此过程外界压缩气体对
其做的功为W。已知
状态气体体积为
，压强为
，b 状态气体体积为
。求：
(1)该过程气体放出的热量；
(2)b 状态时气体的压强。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）理想气体经历从a 状态到b 状态等温变化，气体的内能不变，由热力学第一定律有
解得
负号表示过程中气体放出热量
。
（2）理想气体经历从a 状态到b 状态等温变化，由玻意耳定律有
解得
考点02 气体实验定律与热力学定律的综合应用
1．（2026·云南·高考真题）某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A 和竖
直汽缸B 固定在气压为
的恒温环境中，其活塞a、b 的横截面积分别为
、
。两汽缸通过细
管连通，汽缸A 内壁光滑，汽缸B 内壁与活塞b 间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导
热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。
(1)打开气阀K，在活塞b 上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m 时活塞b 刚要开
始向下运动，求汽缸B 内壁与活塞b 间的最大静摩擦力大小；
(2)在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为
的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动
活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a 的位移大小及
拉力对活塞a 做的功；
(3)在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b 未到达汽缸B 的顶部，求该过程
中水平拉力对活塞a 做的功。
【答案】(1)
(2)
，
(3)
【详解】（1）打开气阀K，对活塞b 进行受力分析，当活塞b 刚要开始向下运动时，在竖直方向上，重物
的重力mg 与最大静摩擦力f 平衡，即
（2）在（1）问操作后关闭气阀K，则气体压强为
，然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚
要开始向上运动，对活塞b，根据平衡条件有
设活塞a 向右移动的位移为x，气体体积变为
因为缓慢拉动，气体做等温变化，根据玻意耳定律
联立解得
以气体为研究对象，根据热力学第一定律
其中
活塞对气体做功为
则气体对活塞做功为
对活塞，根据动能定理
解得拉力对活塞a 做的功
（3）重物上升H 过程中，活塞b 匀速运动，气体压强保持
不变，恒温下气体总体积不变，因此活塞a
向右移动位移
满足
得
拉力大小不变
拉力做功
联立解得
2．（2026·浙江·高考真题）如图所示，导热良好的瓶内，用一质量为m1、横截面积为S 的活塞封闭一定质
量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，在活塞上方有质量为
的液体。初始时，瓶内气体处于状态 A，体
积为
。将一根质量不计的细管插入液体，液体在细管中上升到一定高度后保持静止，随后通过细管缓慢
吸走全部液体，此时瓶内气体处于状态B。环境温度保持不变，从状态A 到状态 B 过程中，气体吸收热
量
。已知
，
，
，
，大气压强
，
g=10m/s2。
(1)图中液体________（选填“浸润”或“不浸润”）管壁，若细管仅内径变小，与原细管相比，管内液面
将________（选填“升高”、“不变”或“降低”）；
(2)求气体在状态B 时的体积
；
(3)求气体从状态A 到状态B 过程中对外做的功
。
【答案】(1) 浸润 升高
(2)420cm3
(3)2.05J
【详解】（1）[1][2]图中管中液面上升且液面呈现凹状，则液体浸润管壁，若细管仅内径变小，与原细管
相比，毛细现象更加明显，管内液面升高。
（2）初态对活塞以及上面的液体分析可知气体压强
末态吸走液体后气体的压强为
根据玻意耳定律可知
解得气体在状态B 时的体积为
（3）气体从状态A 到状态B 过程中气体温度不变，则根据热力学第一定律
其中
即气体对外做的功2.05J。
3．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A 变化到状态C，
则（ ）
A．
和
过程，外界对气体做功相同
B．
和
过程，气体放出的热量相同
C．在状态A 时和在状态C 时，气体的内能相同
D．在状态B 时和在状态D 时，气体分子热运动的平均动能相同
【答案】C
【详解】A．根据
，
过程的压强总比
过程的压强大，则
过程外界对气体做功多，故A
错误；
B．同理可知
过程外界对气体做功比
过程大，根据热力学第一定律
可知
过程气体放出的热量多，故B 错误；
C．根据理想气体状态方程
结合题图可知状态A 时和在状态C 温度相等，则气体内能相同，故C
正确；
D．根据理想气体状态方程
可知状态B 的温度高于状态D 的温度，则状态B 气体分子热运动的平
均动能大，故D 错误。
故选C。
4．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被
压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（ ）
A．分子热运动的平均动能增加
B．内能减小
C．压强减小
D．对外界做正功
【答案】A
【详解】气袋被压缩且绝热（无热交换），视为理想气体。
AB．绝热压缩时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均
动能增加，故A 正确，B 错误；
C．根据理想气体状态方程
，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C 错误；
D．气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做负功，故D 错误。
故选A。
5．（2025·北京·高考真题）我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着
易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（ ）
A．压强变小
B．对外界不做功
C．内能保持不变
D．分子平均动能增大
【答案】D
【详解】C．猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外界发生热交换
，气体被压缩，体积减小，则
外界对气体做正功
，根据热力学第一定律
可知，气体内能增大，故C 错误；
A．气体内能增大，故其温度增大，又体积减小，根据理想气体状态方程
，则气体压强增大，故A
错误；
B．气体被压缩，体积减小，则气体对外界做负功，故B 错误；
D．气体温度增大，则分子平均动能增大，故D 正确。
故选 D。
6．（2025·河北·高考真题）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体
积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（ ）
A．对外做功
B．向外界传递热量
C．分子的数密度增大
D．每个分子的速率都增大
【答案】A
【详解】A．皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A 正确。
B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B 错误。
C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C 错误。
D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D 错误。
故选A。
7．（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内
气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（ ）
A．对外做功，内能不变
B．向外放热，内能减少
C．分子的平均动能变小
D．吸收的热量等于内能的增加量
【答案】A
【详解】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不
变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，由于气体的内能不变，则吸收的热量与气
体对外做的功相等。
故选A。
8．（2025·江苏·高考真题）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打
气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（ ）
A．内能迅速增大
B．温度迅速升高
C．压强迅速增大
D．体积迅速膨胀
【答案】D
【详解】瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气
体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，由理想气体状态方程
可知，气体压强减小。
故选D。
9．（2025·湖北·高考真题）如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。
用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2 倍，同时
其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．外力F 保持不变
B．密封气体内能增加
C．密封气体对外做正功
D．密封气体的末态压强是初态的2 倍
【答案】B
【详解】
A．气体温度升高，体积减小，根据
气体压强变大，则外力F 增加，选项A 错误；
B．气体温度升高，则气体内能变大，即∆U > 0，选项B 正确；
C．气体体积减小，则外界对气体做功，选项C 错误；
D．根据
热力学温度变为原来的2 倍，体积减小，则气体压强大于原来的2 倍，选项D 错误。
故选B。
10．（2025·贵州·高考真题）（多选）如图，在固定的绝热气缸中固定一多孔塞，其两侧各有一绝热活塞。
开始时，多孔塞左侧有一定质量的理想气体，其状态参量为
，内能为
，右侧活塞紧靠多孔塞。
在外力
作用下，左侧气体在压强
不变的条件下缓慢通过多孔塞流向右侧，右侧气体压强因外力
作
用始终为
。当气体全部流入右侧后，其状态参量为
，内能为
。已知
，不
计活塞与气缸间的摩擦，装置密闭性良好，则（ ）
A．整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功为
B．整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为
C．
D．
【答案】AC
【详解】A．气体缓慢通过多孔塞，设圆柱的横截面积为S，所以整个过程中左侧活塞对气缸中气体做功
为
，故A 正确；
B．同理，整个过程中气缸中气体对右侧活塞做功为
，故B 错误；
C．固定的绝热气缸两侧有绝热活塞，该系统为绝热系统即
，根据热力学第一定律可知
即
整理得
，故C 正确；
D．内能与温度成正比
根据
得
代入方程
得
两边约掉
得
，故D 错误。
故选AC。
11．（2025·甘肃·高考真题）（多选）如图，一定量的理想气体从状态A 经等容过程到达状态B，然后经
等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说
法正确的是（ ）
A．A→B 过程为吸热过程
B．B→C 过程为吸热过程
C．状态A 压强比状态B 的小
D．状态A 内能比状态C 的小
【答案】ACD
【详解】A．A→B 过程，体积不变，则W=0，温度升高，则∆U>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q
可知Q>0，即该过程吸热，选项A 正确；
B ．B→C 过程，温度不变，则∆U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q
可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B 错误；
C ．A→B 过程，体积不变，温度升高，根据
可知，压强变大，即状态A 压强比状态B 压强小，选项C 正确；
D．状态A 的温度低于状态C 的温度，可知状态A 的内能比状态C 的小，选项D 正确。
故选ACD。
12．（2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S 的玻
璃罐加热，使罐内空气温度升至
，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷
却至室温
，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1 到状态2 过程中罐内气体向外界放出热量
。
已知
，
，
。忽略皮肤的形变，大气压强
。求：
(1)状态2 时罐内气体的压强；
(2)状态1 到状态2 罐内气体内能的变化；
(3)状态2 时皮肤受到的吸力大小。
【答案】(1)
(2)减少
(3)
【详解】（1）状态1 气体的温度
压强
状态2 气体的温度
气体做等容变化，根据
可得
（2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为
根据热力学第一定律
可得状态1 到状态2 罐内气体内能的变化
即气体内能减少
。
（3）罐内外的压强差
状态2 皮肤受到的吸力大小
13．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为
。卡车行驶过
程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p 随体积V 线
性变化如图所示，温度
为
时，体积
和压强
分别为
、
；当胎内气体温度升
高到
为
时，体积增大到
为
，气体可视为理想气体。
(1)求此时胎内气体的压强
；
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q 为
，求胎内气体的内能增加量
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程
整理代入数据得
（2）p-V 图线与y 轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气
体做功为
由热力学第一定律
代入数据可得
14．（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
。
15．（2024·天津·高考真题）压缩空气储能是一种新型储能技术，其中涉及了空气的绝热膨胀和等温压缩
过程，对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．绝热膨胀过程，气体的内能增大
B．绝热膨胀过程，外界对气体做功
C．等温压缩过程，气体的压强不变
D．等温压缩过程，气体的内能不变
【答案】D
【详解】AB．绝热膨胀过程，理想气体与外界没有热量的交换，即Q=0，理想气体对外界做功，即
W<0，由热力学第一定律
，可知
，即气体的内能减小，故AB 错误；
C．等温压缩过程，由玻意耳定律
，可知气体的压强变大，故C 错误；
D．等温压缩过程，气体的温度保持不变，则内能不变，故D 正确。
故选D。
16．（2024·北京·高考真题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气
体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（ ）
A．内能变大
B．压强变大
C．体积不变
D．从水中吸热
【答案】D
【详解】A．上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A 错误；
B．气泡内气体压强p = p0＋ρ 水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B 错误；
C．由玻意耳定律pV = C 知，气体的体积变大，故C 错误；
D．上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU = Q＋W 知，气体从水中吸热，故D
正确。
故选D。
17．（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。
【点睛】
18．（2024·海南·高考真题）（多选）一定质量的理想气体从状态a 开始经ab、bc、ca 三个过程回到原状
态，已知ab 垂直于T 轴，bc 延长线过O 点，下列说法正确的是（ ）
A．bc 过程外界对气体做功
B．ca 过程气体压强不变
C．ab 过程气体放出热量
D．ca 过程气体内能减小
【答案】AC
【详解】A．由理想气体状态方程
化简可得
由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故
pa < pb = pcbc 过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A 正确；
B．由理想气体状态方程
化简可得
由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故
ca 过程气体压强减小，故B 错误；
C．ab 过程为等温变化，内能不变，故
根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故
根据热力学第一定律
解得
Ab 过程气体放出热量，故C 正确；
D．ca 过程，温度升高，内能增大，故D 错误。
故选C。
19．（2024·新疆河南·高考真题）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4 个过程组成：1→2 为绝
热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3 为等压过程，3→4 为绝热过程，4→1 为等容过程。上述
四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（ ）
A．1→2 过程中，气体内能增加
B．2→3 过程中，气体向外放热
C．3→4 过程中，气体内能不变
D．4→1 过程中，气体向外放热
【答案】AD
【详解】A．1→2 为绝热过程，根据热力学第一定律
可知此时气体体积减小，外界对气体做功，
故内能增加，故A 正确；
B．2→3 为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，
气体对外界做功
，故气体吸收热量，故B 错误；
C．3→4 为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功
，根据热力学第一定律可知气体内能减小，
故C 错误；
D．4→1 为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变
，故可
知气体向外放热，故D 正确。
故选AD。
20．（2024·贵州·高考真题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭
在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C 分别是塑料容器的充气
口、喷水口，B 是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体
体积为
，压强为
，现缓慢充气后压强变为
，不计容器的容积变化。
(1)设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为
时的体积。
(2)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M 变化到状态N，其压强p 与体积V 的
变化关系如图（b）中实线所示，已知气体在状态N 时的体积为
，压强为
。求气体在状态N 与状态M
时的热力学温度之比。
(3)图（b）中虚线
是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p 与体积V 的变化关系图线，
试判断气体在图（b）中沿实线从M 到N 的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）
【答案】(1)
(2)
(3)吸热
【详解】（1）设充入的气体在该室温环境下压强为
时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有
解得
（2）容器内气体从状态M 变化到状态N，由理想气体的状态方程可得
可得
（3）由
图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M 到N 的过程对外做功更多，
和
都是
从M 状态变化而来，
应该相同，可得
可知从M 到N 的过程内能降低的更少。由热力学第一定律
可知，从M 到
的过程绝热，内能
降低等于对外做功；从M 到N 的过程对外做功更多，内能降低反而更少，则气体必然吸热。
21．（2024·浙江·高考真题）如图所示，测定一个形状不规则小块固体体积，将此小块固体放入已知容积
为V0的导热效果良好的容器中，开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管，其横截面积为S，接口用蜡密封。
容器内充入一定质量的理想气体，并用质量为m 的活塞封闭，活塞能无摩擦滑动，稳定后测出气柱长度为
l1，将此容器放入热水中，活塞缓慢竖直向上移动，再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2。已知S=4.0×10-
4m2，m=0.1kg，l1=0.2 m，l2=0.3m，T2=350K，V0=2.0×10-4m3，大气压强p0=1.0×105Pa，环境温度T1=300K。
（1）在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力________（选填“变大”“变小”或“不
变”），气体分子的数密度_______（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）求此不规则小块固体的体积V；
（3）若此过程中气体内能增加10.3 J，求吸收热量Q。
【答案】（1）不变，变小；（2）4×10-5m3；（3）14.4J
【详解】（1）[1][2]温度升高后，活塞缓慢上升，受力不变，故封闭气体的压强不变，根据
可知器
壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变；由于体积变大，故气体分子的数密度变小。
（2）气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律
解得
（3）整个过程中外界对气体做功为
对活塞受力分析
解得
根据热力学第一定律
其中
解得
故气体吸收热量为14.4J。
22．（2024·浙江·高考真题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A 分成体积均为
的左右两部分。面积为
的绝热活塞B 被锁定，隔板A 的左侧为真空，右侧中一定质
量的理想气体处于温度
、压强
的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到
左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C 加热时，
活塞B 能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度
的状态3，气体内能增加
。已知大气
压强
，隔板厚度不计。
（1）气体从状态1 到状态2 是___（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能____（选填“增
大”、“减小”或“不变”）；
（2）求水平恒力F 的大小；
（3）求电阻丝C 放出的热量Q。
【答案】（1）气体从状态1 到状态2 是不可逆过程，分子平均动能不变；（2）
；（3）
【详解】（1）根据热力学第二定律可知，气体从状态1 到状态2 是不可逆过程，由于隔板A 的左侧为真
空，可知气体从状态1 到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不
变，分子平均动能不变。
（2）气体从状态1 到状态2 发生等温变化，则有
解得状态2 气体的压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B 为对象，根据受力平衡可得
解得
（3）当电阻丝C 加热时，活塞B 能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度
的状态3，可知气体
做等压变化，则有
可得状态3 气体的体积为
该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
解得气体吸收的热量为
可知电阻丝C 放出的热量为
23．（2026·湖北·高考真题）容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的
一半，压强变为初态的3 倍。与气体的初态相比、末态（ ）
A．气体的温度是初态的3 倍
B．气体分子的平均动能更大
C．每个气体分子的速率都更大
D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少
【答案】B
【详解】根据理想气体状态方程
代入
、
，可得末态温度
A．末态温度是初态的1.5 倍，不是3 倍，故A 错误；
B．温度是分子平均动能的唯一宏观标志，末态温度更高，气体分子平均动能更大，故B 正确；
C．分子平均动能增大是统计规律，仅代表分子整体的速率分布向高速区偏移，不代表每个分子的速率都
更大，故C 错误；
D．气体压强由单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数、分子平均碰撞冲量共同决定：末态温度升高，
分子平均碰撞冲量增大，且压强变为初态的3 倍，因此单位时间碰撞的分子数更多，故D 错误。
故选B。
24．（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 。
25．（2026·河北·高考真题）一款自动监测环境气压的装置由粗细均匀、导热良好的U 形管和自动监测系
统组成。如图所示，竖直放置的U 形管右端开口，左侧管内用水银封闭了一定质量、可视为理想气体的空
气。监测系统通过监测右侧液面的变化。结合温度即可得到环境气压。若外界温度下降的同时环境气压也
发生了变化，导致
形管右侧液面上升，忽略水银体积变化，则封闭气体的（ ）
A．内能增加
B．压强增大
C．分子的数密度减少
D．分子热运动的平均动能不变
【答案】C
【详解】A．U 形管导热良好，外界温度下降，因此封闭气体的温度也会下降。 理想气体的内能仅由温度
决定，温度降低，内能减小，A 错误；
C． U 形管水银总体积不变，右侧液面上升，说明左侧封闭气体的体积
增大，封闭气体分子总数不变，
因此单位体积的分子数（分子数密度）减少，C 正确；
B．根据理想气体状态方程
变形得
已知温度
减小、体积
增大，则封闭气体压强减小，B 错误；
D．温度降低，则分子热运动的平均动能减小，D 错误。
故选 C。
26．（2026·湖南·高考真题）如图，一心形玩具气球内密封一定质量的理想气体和一个充有同种气体的弹
性小气球，心形气球体积始终不变。在心形气球内，小气球内部气体压强大于外部气体压强，整个系统导
热良好。初始时，小气球的体积为心形气球体积的一半。当温度缓慢升高时，忽略温度变化对气球材料性
质的影响，下列说法正确的是（ ）
A．小气球外部气体压强不变
B．小气球内部气体分子数与外部相等
C．小气球内部气体体积不变
D．小气球内部气体体积变大
【答案】D
【详解】设心形气球总体积为V（恒定），小气球体积为V1，外部气体体积V2 = V－V1，小气球内气体物
质的量为n1，压强为p1；外部气体物质的量为n2，压强为p2。
B．初始时
，且已知p1 > p2，由理想气体状态方程pV = nRT，得
，
因为p1 > p2，所以n1 > n2，内外分子数不相等，故B 错误；
CD．当温度缓慢升高时，系统导热良好，内外气体温度始终相等。先假设升温过程中小气球体积不变，
即V1与V2均保持初始值，两部分气体均发生等容变化，由p∝T 知
，
由于初始p1 > p2，因此Δp1 > Δp2
即内部气体压强的增加量大于外部气体压强的增加量。于是，若体积不变，升温后内外压强差p1－p2会变
大。
但题目说明“忽略温度变化对气球材料性质的影响”，这意味着在相同体积（相同形变）下，弹性气球膜
能提供的附加压强不随温度改变。初始平衡时，气体压强差等于膜提供的附加压强。升温后若体积不变，
气体压强差将大于膜在同体积下能提供的附加压强，平衡被打破，小气球必然向外膨胀，即V1增大。因此，
小气球内部气体体积变大，故C 错误、D 正确；
A．升温后小气球体积V1增大，则外部气体体积V2 = V－V1减小。对外部气体，由理想气体状态方程
温度T 升高，同时V2减小，故p2一定增大，故A 错误。
故选D。
