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专题13 热学
1、（2022·山东卷·T5）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理
想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动
过程中，缸
内气体（ ）
A. 内能增加，外界对气体做正功
B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小
C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
2、（2022·全国乙卷·T33（1））一定量的理想气体从状态a 经状态b 变化状态c，其过
程如
图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A. 状态a 处
压强大于状态c 处的压强
B. 由a 变化到b 的过程中，气体对外做功
C. 由b 变化到c 的过程中，气体的压强不变
D. 由a 变化到b 的过程中，气体从外界吸热
E. 由a 变化到b 的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
3、（2022·全国甲卷·T33（1））一定量的理想气体从状态a 变化到状态b，其过程如
图上从a 到b 的线段所示。在此过程中（ ）
A. 气体一直对外做功
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B. 气体的内能一直增加
C. 气体一直从外界吸热
D. 气体吸收的热量等于其对外做的功
E. 气体吸收的热量等于其内能的增加量
4、（2022·湖南卷·T15（1））利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热
气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴
切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气
体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘
部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A 端流出，边缘
部位气流从B 端流出。下列说法正确的是（ ）
A. A 端为冷端，B 端为热端
B. A 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B 端流出的
C. A 端流出的气体内能一定大于B 端流出的
D. 该装置气体进出
过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
5、（2022·湖北·T3）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
6、【2022·河北·T15(1) 】如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有
同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，
容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______
（填“升高”“降低”或“不变”）。
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7、【2022·河北·T15(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
。活塞面积
为S，隔板两侧气体体积均为
，各接触面光滑。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：
（1）此时上、下部分气体的压强；
（2）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。
8、（2022·湖南卷·T15（2））如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积
的导热汽缸下接一圆管，用质量
、横截面积
的活塞封闭一
定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量
的U 形金属丝，活塞刚好处于A 位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使
金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B 间距离
，外界
大气压强
，重力加速度取
，环境温度保持不变，求：
（1）活塞处于A 位置时，汽缸中
气体压强
；
（2）活塞处于B 位置时，液体对金属丝拉力F 的大小。
9、（2022·广东卷·T15（1））利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外
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环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，
空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收
的热量。
10、（2022·广东卷·T15（2））玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员
在水面上将
水装入容积为
的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，
打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为
。将瓶内气体视为理想气体，
全程气体不泄漏且温度不变。大气压强
取
，重力加速度g 取
，水的
密度
取
。求水底的压强p 和水的深度h。
11、（2022·全国甲卷·T33（2））如图，容积均为
、缸壁可导热的A、B 两汽缸放置
在压强为
、温度为
的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A 汽缸的顶部通过开口C
与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的
体积分别为
和
、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。
（1）将环境温度缓慢升高，求B 汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；
（2）将环境温度缓慢改变至
，然后用气泵从开口C 向汽缸内缓慢注入气体，求A 汽缸
中的活塞到达汽缸底部后，B 汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
12、（2022·全国乙卷·T33（2））如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒
组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，
汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为
、m，面积
分别为
、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为
，活
塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为
。已知活塞外大气压强为
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，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和
温度。
13、（2022·山东卷·T15）某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔
结构可简化为通过阀门相连的A、B 两个密闭气室，A 室壁厚、可认为体积恒定，B 室壁
簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M 的鱼静止在水
面下H 处。B 室内气体体积为V，质量为m；设B 室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体
积的变化与B 室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为
ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：
（1）鱼通过增加B 室体积获得大小为a 的加速度、需从A 室充入B 室的气体质量m；
（2）鱼静止于水面下H1处时，B 室内气体质量m1。
1．（2021·山东卷）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向
下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到
底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少
B．对外界做正功
C．增加的内能大于吸收的热量
D．增加的内能等于吸收的热量
2．（2021·山东卷）血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将
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外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内
气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将
的外界空气充入臂带中，经
5 次充气后，臂带内气体体积变为
，压强计示数为
。已知大气压强等于
，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V 等于（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2021·湖南卷）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面
积分别为
和
）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢
加细沙，活塞从
下降
高度到
位置时，活塞上细沙的总质量为
。在此过程中，用外
力
作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强
保持不
变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为
。下列说法正确的是（ ）
A．整个过程，外力
做功大于0，小于
B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C．整个过程，理想气体的内能增大
D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于
E.左端活塞到达
位置时，外力
等于
4．（2021·全国卷）如图，一定量的理想气体从状态
经热力学过程
、
、
后又回到状态a。对于
、
、
三个过程，下列说法正确的是（ ）
A．
过程中，气体始终吸热
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B．
过程中，气体始终放热
C．
过程中，气体对外界做功
D．
过程中，气体的温度先降低后升高
E.
过程中，气体的温度先升高后降低
5．（2021·广东卷）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到
药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL 的药液，瓶内
气体压强为
，护士把注射器内横截面积为
、长度为0.4cm、压强为
的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时
药瓶内气体的压强。
6．（2021·湖南卷）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
、截面积
的活塞封闭一
定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点
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
的铁块，并
将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为
时，测得环境温度
。设外
界大气压强
，重力加速度
。
（1）当电子天平示数为
时，环境温度
为多少？
（2）该装置可测量的最高环境温度
为多少？
7．（2021·河北卷）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为
。
（1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；
（2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量
的比值，设环境温度为27℃，大气压强为
。
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8．（2021·全国卷）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体
分为A、B 两部分；初始时，A、B 的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力
传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气
体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B 的体积减小为
。
（i）求A 的体积和B 的压强；
（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A 的体积和B 的压强。
9．（2021·全国卷）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C 粗细均匀，
A、B 两管的上端封闭，C 管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B 两
管的长度分别为
，
。将水银从C 管缓慢注入，直至B、C 两管内水
银柱的高度差
。已知外界大气压为
。求A、B 两管内水银柱的高度
差。
10．（2021·广东卷）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机
后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内
的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客
舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不
变”）。
11．（2021·河北卷）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞
封闭完全相同的理想气体，如图1 所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A 中细沙的质
量大于B 中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A 内气体的内能______（填“大于”“小于”
或“等于”）汽缸B 内气体的内能，图2 为重新平衡后A、B 汽缸中气体分子速率分布图
像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B 中气体分子的速率分布规律。
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12．（2021·全国卷）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-
t）图上的两条直线I 和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延
长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b 为
直线I 上的一点。由图可知，气体在状态a 和b 的压强之比
=___________；气体在状态
b 和c 的压强之比
=___________。
1．（2020·北京卷）如图所示，一定量的理想气体从状态A 开始，经历两个过程，先后到
达状态B 和C。有关A、B 和C 三个状态温度
和
的关系，正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2020·北京卷）分子力
随分子间距离
的变化如图所示。将两分子从相距
处释
放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（ ）
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A．从
到
分子间引力、斥力都在减小
B．从
到
分子力的大小先减小后增大
C．从
到
分子势能先减小后增大
D．从
到
分子动能先增大后减小
3．（2020·天津卷）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储
水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M 打开，水即从枪
口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（ ）
A．压强变大
B．对外界做功
C．对外界放热
D．分子平均动能变大
4．（2020·山东卷）一定质量的理想气体从状态a 开始，经a→b、b→c、c→a 三个过程后
回到初始状态a，其p-V 图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b
（2V0，p0）、c（3V0，2p0） 以下判断正确的是（ ）
A．气体在a→b 过程中对外界做的功小于在b→c 过程中对外界做的功
B．气体在a→b 过程中从外界吸收的热量大于在b→c 过程中从外界吸收的热量
C．在c→a 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D．气体在c→a 过程中内能的减少量大于b→c 过程中内能的增加量
5．（2020·江苏卷）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶
体。下列关于玻璃的说法正确的有（ ）
A．没有固定的熔点
B．天然具有规则的几何形状
C．沿不同方向的导热性能相同
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D．分子在空间上周期性排列
6．（2020·全国卷）如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，
活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系
统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（ ）
A．气体体积逐渐减小，内能增知
B．气体压强逐渐增大，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．外界对气体做功，气体内能不变
E.外界对气体做功，气体吸收热量
7．（2020·海南卷）如图，圆柱形导热气缸长
，缸内用活塞（质量和厚度均不
计）密闭了一定质量的理想气体，缸底装有一个触发器D，当缸内压强达到
时，D 被触发，不计活塞与缸壁的摩擦。初始时，活塞位于缸口处，环境
温度
，压强
。
(1)若环境温度不变，缓慢向下推活塞，求D 刚好被触发时，到缸底的距离；
(2)若活塞固定在缸口位置，缓慢升高环境温度，求D 刚好被触发时的环境温度。
8．（2020·江苏卷）一定质量的理想气体从状态A 经状态B 变化到状态C，其
图象
如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
9．（2020·山东卷）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位
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上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽
气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮
肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是
先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压
强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐
容积的
。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的
，罐内气
压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度
的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
10．（2020·全国卷）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm 的U 型管，
左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距
离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0=76cmHg。
（i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管
底部。此时水银柱的高度为多少？
（ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温
度为多少？
11．（2020·全国卷）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积
为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为
。现通过连接两罐
的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不
变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后：
（i）两罐中气体的压强；
（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
12．（2020·全国卷）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，
外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需
要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜
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水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H 的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加
速度大小为g，大气压强为p0，H
h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。
（1）求进入圆筒内水的高度l；
（2）保持H 不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。
13．（2020·江苏卷）一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的
饱和汽，此时_____（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中
酒精饱和汽的密度_____（选填“增大”“减小”或“不变”）。
14．（2020·全国卷）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，
不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
15．（2020·全国卷）分子间作用力F 与分子间距r 的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子
间势能由r 决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，
另一分子从距O 点很远处向O 点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填
“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”
“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）
零。
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