文档文本内容
专题16 热学
目录
第一部分 风向速递 洞察考向，感知前沿
第二部分 分层突破 固本培优，精准提分
A 组·保分基础练
题型01 分子动理论 固体和液体
题型02 气体实验定律和理想气体状态方程
题型03 热力学定律与气体状态变化的综合应用
B 组·抢分能力练
第三部分 真题验证 对标高考，感悟考法
1．
（2025·黑龙江大庆·模拟预测）如图所示是一种儿童玩具“噼叭筒”，由竹筒和木棍组成，
在竹筒的前后两端分别装上“叭子”（树果子或打湿的小纸团）。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木
棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的气体（ ）
A．内能减小
B．温度不变
C．压强增大
D．每个分子的动能都变大
【答案】C
【详解】迅速推动木棍过程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的气体，体积减小，外界对气体做功；气
体压强变大，因该过程时间短可看做绝热过程，根据热力学第一定律则气体内能增加，温度增加，分子平
均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。C 正确。故选C。
2．
（2025·江苏南通·一模）爱出汗的夏季，相比传统的棉质衣物，速干面料的衣物更受喜爱，
它能快速吸附汗液，并快速扩散到外侧，网状或孔状的编织结构使得水分能快速蒸发。下列说法正确的是
（ ）
A．棉质衣物不浸润汗液
B．速干面料不浸润汗液
C．速干面料网状或孔状中的水膜表面分子间表现为斥力
D．速干面料的网状或孔状结构是利用毛细现象加速水分蒸发
【答案】D
【详解】A．棉质衣物的纤维结构具有亲水性，汗液会附着在棉质纤维上，说明棉质衣物能浸润汗液，故
A 错误；
B．速干面料能快速吸附汗液，说明汗液能附着在速干面料的纤维上，即速干面料能浸润汗液，故B 错误；
C．在速干面料的网状或孔状结构中，水分子之间的分子间作用力表现为引力，使得水分子能在面料结构
中聚拢并传递，从而被快速吸附和扩散，故C 错误；
D．速干面料的网状或孔状结构，类似于“毛细管”，汗液在这种细小的网状和孔状结构中，因毛细现象
快速扩散到面料外侧，故D 正确。故选D。
3．
（2025·重庆·模拟预测）某些鱼类通过主动调节体内鱼鳔的体积实现浮沉，这些鱼的鳔呈现
出相互连接的双腔结构，可简化为所示。靠近头部的称为前室，靠近尾部的称为尾室，两室内气体可视为
理想气体，通过被称为峡部的“阀门”进行气体交换。稳定时前室内气体压强与鱼体外压强相等，且鱼鳔
内气体温度不变。当质量恒定的鱼静止在水面下H 处，前室内气体密度为ρ0；设水的密度为ρ，重力加速
度为g，大气压强为P0。则当鱼静止于水面下H1处时，前室内气体密度为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】当鱼静止在水面下H 处时，前室气体压强
设此时前室气体体积为V，质量为m，根据密度公式
当鱼静止在水面下H1处时，前室气体压强
设此时前室气体体积为V1，密度为
因为气体温度不变，根据玻意耳定律
代入数据由玻义耳定律可得
化简得
故选D。
01 分子动理论 固体和液体
4．（2025·山东济宁·模拟预测）下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ）
A．图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B．图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水浸润该材料
C．图丙是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能大于②状态下的分子平均动
能
D．图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果
【答案】C
【详解】A．每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所
以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故A 错误；
B．管内的液面低于管外液面，液体不浸润管壁，即水与该材料属于不浸润，故B 错误；
C．由图丙可知气体在①状态下速率大的分子占比较大，即气体在①状态下温度较高，气体在①状态下的
分子平均动能大于②状态下的分子平均动能，故C 正确；
D．水有表面张力，所以水黾能停在水面上，故D 错误。
故选C。
5．（2025·广东·三模）小明的爷爷喜欢喝盖碗茶，泡茶时，他向茶杯中倒入足够多的沸水，使得盖上杯盖
后茶水漫过杯盖，然后静置一段时间就可以喝了，已知盖上杯盖后，在水面和杯盖间密闭了一部分空气
（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低，则（ ）
A．泡茶时，用沸水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B．水的颜色由浅变深，说明水分子在做布朗运动
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的压强变大
D．温度降低的过程中，杯内气体向外界放热
【答案】D
【详解】A．温度升高时，气体分子的平均动能变大，并不是每个分子动能都越大，选项A 错误；
B．水的颜色由浅变深，说明固体茶颗粒在做布朗运动，选项B 错误；
C．杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的温度降低，体积不变，则压强变小，选项C 错误；
D．温度降低的过程中，杯内气体体积不变，不对外做功，内能减小，则气体向外界放热，选项D 正确。
故选D。
6．（2024·北京朝阳·二模）分子势能Ep随分子间距离r 变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．r1处分子间表现为引力
B．r2处分子间表现为斥力
C．
时，r 越小分子势能越大
D．分子间距离足够大时分子势能最小
【答案】C
【详解】ABD．分子势能为标量，在r=r2时，分子势能最小，则r2为平衡位置，分子力为零，由图可知r1
处分子间表现为斥力。故ABD 错误；
C．由图可知
时，r 越小分子势能越大。故C 正确。
故选C。
7．（25-26 高二上·全国·课后作业）石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石
墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1 毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是
现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则（ ）
A．石墨中的碳原子静止不动
B．碳原子的直径大约为3×10-9 m
C．石墨烯的物理性质沿各个方向一定不同
D．石墨烯的熔解过程中，碳原子的平均动能不变
【答案】D
【详解】A．石墨中的碳原子并不是静止不动，而是在其平衡位置振动，故A 错误；
B．由于厚1 毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯，则碳原子的直径大约为
故B 错误；
C．石墨烯是一种单晶体，具有各向异性，但不能够认为其所有物理性质均具有各向异性，即不能够认为
石墨烯的物理性质沿各个方向一定不同，故C 错误；
D．石墨烯是单晶体物资，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故D 正确。
故选D。
8．（2025·浙江·一模）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张
力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力
相互作用，
的大小与分界线的长度成正比，即
（
为液体的表面张力系数），
的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一
个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的
形细框上放置一细杆
，两者间
摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯
视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对
产生水平向左的力。小明用一测力计水平
向右拉住
使其保持静止，测力计示数为
，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图丙所示。当肥皂
泡大小稳定时，测得其球形半径为
。则小明测得肥皂水的表面张力系数和肥皂泡内外气体对右侧半球膜
的压强差分别为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】肥皂水上下两个表面都存在表面张力，故有
得到肥皂水的表面张力系数为
右侧半球膜受到膜内、外气体的压力和膜边缘的表面张力，如图
根据受力平衡可知
因肥皂泡的内外表面都存在表面张力，故肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为
故压强差为
故选C。
9．（2024·山东泰安·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撒下
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桥，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“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，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
【答案】A
【详解】A．液体表面张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A 正确；
B．分子势能Ep和分子间距离r 的关系图像如图c 所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离
，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B 错误；
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到
地表，故C 错误；
D．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨
汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同
样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故D 错误。故选A。
02 气体实验定律和理想气体状态方程
10．（2025·广西来宾·模拟预测）在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端
各封闭有一段空气。当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为
cm 和
cm，左边气体的压强为
cmHg。现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水
银逸入另一边。在整个过程中，气体温度不变。
(1)求U 形管竖直朝上时，右边气体压强
(2)U 形管水平放在水平桌面上时，左边空气柱长度为
，右边空气柱长度为
，请写出、
、
、
的
关系式（用、
、
、
表示）。
(3)求U 形管平放时两边空气柱的长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
，
【详解】（1）设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为
和
，由力的平衡条件有
解得
（2）U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为
，此时原左、右两边气柱长度分别变为
和
，显
然原左边气柱的长度将增加，右边则减小，且两边气柱长度的变化量大小相等
（3）由玻意耳定律，对左边气柱有
由玻意耳定律，对右边气柱有
联立解得
，
11．（2025·山东威海·三模）容积V=9L 的密闭容器中装有一定质量的理想气体，开始时气体的压强
p=5×104Pa，温度T1=300K。一段时间后，气体的温度升为T2=360K。为保证容器中气体的压强不超过p，
需用抽气筒对容器抽气，每次可以抽取V1=1L 的气体，抽气过程温度不变。求：
(1)温度刚升为T2时气体的压强；
(2)至少需要抽气的次数。
【答案】(1)6×104Pa(2)2
【详解】（1）根据气体做等容变化的规律，根据查理定律有
解得
（2）设第一次抽气后气体压强为p01，抽气过程温度不变，根据玻意耳定律
解得
设第二次抽气后气体压强为p02，则根据玻意耳定律
解得
所以至少需要抽气2 次。
12．（2025·河北·模拟预测）一种农药喷雾器工作原理如图所示。当上提压杆时，
阀门关闭，防止储液
罐气体外漏，
阀门打开，吸入压强等于大气压强的气体。当下压压杆时，
阀门打开，
阀门关闭，
把打气筒活塞下气体全部压入储液罐。假设储液罐容积为16L，每次打气筒可以将0.5L 气体压入储液罐。
已知大气压强为
、密度为
，当内、外压强相等时喷雾器停止喷洒农药，细管内气体体积可忽略，整个
过程中气体温度保持不变。某次使用时，打开储液罐注入14L 药液，密封储液罐，按压压杆10 次，打开喷
口向外喷洒农药。求：
(1)打开开关K 前储液罐内气体的密度和压强；
(2)喷雾器停止喷洒农药后，需要再次向储液罐内压入气体，为使剩余农药全部喷出，还需要按压压杆的次
数。
【答案】(1)3.5
，
(2)18 次
【详解】（1）按压10 次，储液罐内1 个大气压下气体的体积
压缩后气体体积变为
质量保持不变，则有
解得
根据玻意耳定律
解得
（2）第一次喷洒结束，储液罐内气体恢复到1 个大气压因此剩余农药体积
再注入1 个大气压下气体体积为19L 时，农药可以全部喷出因此需要按压次
次
13．（2025·四川乐山·二模）如图甲为气压式升降电脑椅，其简化结构如图乙，圆柱形汽缸A 可沿圆柱形
汽缸杆B 外壁上下滑动。汽缸A 与椅面固定在一起，其整体质量m=10kg；汽缸杆B 与底座固定在一起，
汽缸杆B 的横截面积S=50cm2。在汽缸A 与汽缸杆B 间封闭一长L=20cm 的气体（视为理想气体）。当人
坐在椅面上，脚悬空稳定后椅面下降高度h=10cm。已知室内温度不变，汽缸A 气密性、导热性能良好，
忽略摩擦力，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)椅面未坐人时，汽缸A 中的气体压强p1；
(2)该人的质量M。
【答案】(1)p1=1.2×105Pa(2)M=60kg
【详解】（1）初始状态时，以汽缸A 与椅面整体为研究对象，由平衡条件可得
代入数据解得
（2）人坐在椅面上脚悬空稳定后，设汽缸A 内气体柱长度为
，根据玻意耳定律可得
其中
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得：M=60kg
14．（2025·全国·模拟预测）如图所示，竖直汽缸中间放置一可上下移动的绝热活塞，将汽缸分为
、
两部分，且
部分导热良好，
部分绝热。汽缸内横截面积为，高度为
，活塞的厚度可忽略。初始时
刻，汽缸竖直放置，活塞位于汽缸中间位置，
、
内气体的压强分别为
、
，气体温度均为
。
忽略一切摩擦，重力加速度为
。
(1)求活塞质量
。
(2)若利用充气装置给
部分充入等量的相同状态气体，且通过
部分的电阻丝改变气体温度，最终
、
部分的高度比为2：1，求最终
中气体的温度
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）对活塞进行受力分析，则
解得
（2）
部分导热良好，气体温度不变，以原气体和充入的气体为研究对象，设变化后
部分气体压强为
，高度为
，由玻意耳定律得
部分绝热，设变化后
部分气体压强为
，高度为
，
此时活塞受力平衡，则
由理想气体状态方程得
且
，
解得
15．（2024·安徽合肥·模拟预测）如图所示，倾角37°的粗糙斜面上有一带活塞的汽缸，汽缸质量
，
活塞质量
，横截面积为
，活塞与汽缸间可无摩擦滑动，汽缸与斜面间动摩擦因
，大
气压强
重力加速度
；汽缸导热良好，环境温度不变，求：
（1）汽缸固定在斜面上稳定时，缸内气体压强；
（2）在（1）问基础上，汽缸由静止释放后，稳定状态下，缸内气体压强及活塞与汽缸底部距离
已知
（1）中活塞与汽缸底部距离为27cm。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）静止时，对活塞受力分析，由平衡状态
解得
（2）汽缸与活塞在斜面上做匀加速直线运动，对活塞受力分析，
由牛顿第二定律
解得
汽缸导热良好，环境温度不变，由气体定律得
解得
03 热力学定律与气体状态变化的综合应用
16．（2025·河南·一模）如图所示，一开口向上的汽缸放在水平面上，用一定质量的活塞将理想气体封闭
在汽缸中，汽缸和活塞导热性能良好，环境温度保持不变，忽略活塞与汽缸间的摩擦。下列说法正确的是
（ ）
A．若仅将环境温度升高少许，气体从外界吸收热量
B．仅在活塞上放置砝码，单位体积单位时间撞击器壁的分子数不变
C．仅在活塞上放置砝码，封闭气体从外界吸收热量
D．仅打开阀门放出少许气体，分子的平均动能减少
【答案】A
【详解】A．仅将温度升高少许，封闭气体的压强不变，由公式
可知，封闭气体的体积增大，气体
对外做功，气体的温度升高，气体的内能增加
由热力学第一定律ΔU=Q+W
可知，气体从外界吸收热量，故A 正确；
B．仅在活塞上放置砝码，由于封闭气体的压强增大，则单位体积单位时间撞击器壁的分子数增多，故B
错误；
C．仅在活塞上放置砝码，封闭气体的压强增加，由公式
可知，气体的体积减小，外界对气体做功，
由于气体的温度不变，气体的内能不变
由热力学第一定律ΔU=Q+W
可知，气体向外界放出热量，故C 错误；
D．仅打开阀门放出少许气体，剩余气体压强不变，温度不变，分子平均动能不变，故D 错误。故选A。
17．（2025·江苏宿迁·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，经状态b、c、d 再回到
状态a，其中图线bc、da 平行于横轴。下列说法正确的是（ ）
A．从a 到b，气体对外界做功
B．从b 到c，气体温度保持不变
C．从c 到d，气体内能减小
D．从d 到a，气体从外界吸热
【答案】D
【详解】A．从a 到b，气体体积减小，故外界对气体做功，故A 错误；
B．从b 到c，气体压强不变、体积减小，根据
可知温度减小，故B 错误；
C．从c 到d，根据
整理得
可知温度不变时，
图像为过原点的倾斜直线，故从c 到d 温度不变，气体内能不变，故C 错误；
D．从d 到a，气体压强不变、体积增大（W<0），根据
可知温度升高（
），根据热力学第一定律有
可知Q>0，故该过程气体从外界吸热，故D 正确。
故选D。
19．（2025·河南·三模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 依次经过一系列的变化过程回到状态a。
已知ad 和bc 与T 轴平行，ab 和cd 与p 轴平行，bd 的延长线经过O 点。则在a、b、c、d 四个状态及①、
②、③、④四个过程中（ ）
A．过程②中气体的密度增大
B．过程①中单位时间内气体分子对单位面积的容器壁的撞击次数增多
C．过程②中气体向外界放出热量
D．过程③中气体向外界放出热量
【答案】D
【详解】AC．过程②中气体的压强不变，温度升高，气体的内能增大，由盖—吕萨克定律
可知气体
的体积增大，密度减小，气体对外做功，则
，由热力学第一定律
可知
，故过程②
中气体从外界吸收热量，故选项AC 错误；
B．过程①中气体的压强减小，温度不变，根据玻意耳定律
可知体积增大，单位时间内气体分子对
单位面积的容器壁的撞击次数减小，故选项B 错误；
D．过程③中气体的温度不变，内能不变，压强增大，由玻意耳定律
可知，气体的体积减小，外界
对气体做正功，则
，由热力学第一定律
可知
，气体向外界放出热量，选项D 正确。
故选D。
20．（2025·江苏·模拟预测）1816 年斯特林发明了一种高效率的外燃发动机，发动机内封闭一定质量理想
气体，从状态a 依次经过状态b、c 和d 后再回到状态a 的过程中，压强p 随密度ρ 变化图像如图所示。下
列说法正确的是（ ）
A．a→b 气体的内能增大
B．b→c 气体向外界放热
C．c→d 外界对气体做功
D．一个循环过程，气体从外界吸收热量
【答案】D
【详解】A．对于一定质量的气体，体积越大，密度越小，a→b 气体密度增大，可知气体体积减小，根据
密度公式
结合理想气体状态方程
可得
a→b 过程中图像斜率不变，可知温度T 不变，理想气体内能只与温度有关，温度不变则内能不变，
故A 错误；
B．b→c 气体密度不变，即体积不变（W=0），但压强增大，可知温度增大（
），由热力学第一定
律有
可知气体向外界吸热，故B 错误；
C．c→d 气体密度减小，则气体体积增大，则气体对外界做功，故C 错误；
D．题图可知a→b 气体体积减小（外界对气体做功），b→c 气体体积不变（气体不做功），c→d 气体体
积增大（气体对外界做功），d→a 气体体积不变（气体不做功），且
又因为ab 过程气体平均压强
小于cd 过程气体平均压强
，根据
可知外界对气体做功小于气体对外界做功，即
根据热力学第一定律可知一个循环过程，气体从外界吸收热量，故D 正确。故选D。
21．（2025·湖南湘潭·模拟预测）我国“天宫”空间站环控生保系统需精准控制气体状态。如图所示，地
面上某储存舱简化成内壁光滑的汽缸，不计质量的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。初始状态压强
，体积
，温度
。用电热丝加热至温度
，气体吸收热量
。求：
(1)加热后气体的体积；
(2)气体内能的变化量。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律，得
解得
（2）等压过程，气体对外做功为
由热力学第一定律，得
解得
22．（2025·河北秦皇岛·二模）一定质量的理想气体，从状态A 开始，经历B、C 两个状态又回到状态A，
压强p 与热力学温度T 的关系如图所示，AC 的反向延长线经过坐标原点O，AB 与横轴平行，阴影部分
（ABC）的面积为
。已知状态C 的体积为V0，根据图像所提供的其他已知信息，求：
(1)气体在状态A、C 的压强；
(2)气体在状态B 的体积以及气体从状态A 到状态B 对外做的功。
【答案】(1)
，
(2)
，
【详解】（1）由图可知，气体由状态C 回到状态A 过程中，气体的体积不变，根据查理定律可得
可得
则阴影部分的面积可表示为
其中
，
，
解得
，
（2）由图可知，气体由状态A 到状态B 过程中，气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得
由图可知
，
，
解得
气体从状态A 到状态B 对外做的功为
23．（2025·福建泉州·一模）（多选）食品包装袋内充入氮气可防止食物氧化、抑制微生物生长。已知包
装袋材料导热性能良好，袋内气体可视为理想气体。从冷藏室取出后，包装袋随周围环境温度升高明显膨
胀，则膨胀后包装袋内（ ）
A．气体分子间斥力增大
B．每个气体分子动能都增大
C．气体内能增大
D．气体对外界做正功
【答案】CD
【详解】A．理想气体分子间作用力不计，故A 错误；
B．气体温度升高，分子平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都一定变大，故B 错误；
C．理想气体温度升高，内能增大，故C 正确；
D．气体体积增大，所以气体对外界做正功，故D 正确。
故选CD。
24．（2025·天津和平·三模）（多选）分子间的作用力
跟分子间距离的关系如图所示，关于分子间作
用力与分子间势能（设两分子相距无穷远时分子势能为0），下列说法正确的是（ ）
A．当
时，分子间作用力最小，分子势能为零
B．当
时，分子间作用力最小，分子势能最小
C．在分子间距离从
减小到
的过程中，分子间作用力减小，分子势能也减小
D．分子间距离在从
增大到
的过程中，分子间作用力做负功
【答案】CD
【详解】AD．两分子相距无穷远时分子势能为0，r1为分子间的平衡距离，当分子间距r＞r1时分子力表现
为引力，分子间距由无穷远开始减小，分子力做正功，分子势能减小，所以当分子间距离为r1时，分子势
能最小不为零，从
增大到
的过程中，分子间作用力做负功，故A 错误，D 正确；
B．由图可知，当
时，分子力间作用力为0，此时分子力最小，当
时，分子力不是最小，故B 错
误；
C．从
减小到
的过程中，由图可知，分子间作用力减小，分子间作用力为引力，做正功，分子势能减
小，故C 正确。
故选CD。
25．（2025·河南·模拟预测）（多选）如图甲所示，一定质量的理想气体从状态
经等压过程到状态
。
此过程中，气体压强
，吸收的热量
，下列对气体从状态
到状态
过程说法正确的
是（ ）
A．气体在状态
的体积为
B．气体分子在状态
和状态
的速率分布可能如图乙所示
C．气体从状态
到状态
过程对外界做功为240J
D．气体从状态
到状态
过程中内能的增加量为720J
【答案】BC
【详解】A．由于从状态
到状态
为等压变化，根据盖-吕萨克定律可得
解得
，
A 错误；
B．状态B 的温度高，气体分子运动剧烈，速率大的分子百分比含量大，B 正确；
C．从状态A 到状态B 过程，气体体积增大，对外界做功
，C 正确；
D．从状态A 到状态B 过程，气体对外界做功，使内能减小，做功W 取负值，吸收的热量使内能增大，热
量Q 取正值，由热力学第一定律
内能的增加量为240J，D 错误。故选
BC。
26．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）（多选）喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原
理是防水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，水滴与玻璃接触时呈椭球形，
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．雨水分子在永不停息地无规则运动
B．照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象
C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果
D．照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小
【答案】AC
【详解】A．所有分子都在永不停息的做无规则运动，故A 正确；
B．浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而照片中的玻璃和水不浸润，故B 错
误；
C．由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C 正确；
D．照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水
分子间距大，内部分子对表面层分子为引力的作用，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D 错
误。
故选AC。
27．（2025·云南楚雄·模拟预测）气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压
气体为动力，如图甲所示的是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置的示意图，汽缸通
过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向汽缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打
入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积
，汽缸的有效容积
，气钉枪正常使用时气罐内气体的压强范围为
，
为大气
压强，当气罐内气体的压强低于
时气泵会自动启动充气，压强达到
时停止充气。假设所有过程中
气体温度不变，已知气罐内气体的初始压强为
。假设所有过程温度恒定，且气罐容积不变。
(1)若气泵自动启动充气时在1s 内吸入压强为
的空气的体积
，求在不使用气枪的情况下，气泵充
气一次的时间t。
(2)求充气结束后至气泵下次自动启动充气前，气钉枪最多能射出多少颗钉子（可能用到的数据
）。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）设在某次充气过程中，气泵需要充入压强为
的空气的体积为
，气体经历等温变化，有
又
解得
（2）设打入第n 颗钉子之前，气罐内气体的压强为
，打入第n 颗钉子之后，气罐内气体的压强为
，
气枪打钉子的过程视为等温变化，有
解得
由数学关系可知
又
解得
28．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，密封性好、体积可忽略的光滑活塞将一气缸分为
、
两室，
室内有一微型电阻丝，
室可通过一阀门
与大气相通，气缸和活塞均导热良好。初始，
室和
室内
封闭气体的体积均为
、压强均为
，系统处于平衡状态。已知环境温度恒为
，外界大气压
强为
，A、B 两部分气体均可视为理想气体。求：
(1)将阀门
打开，稳定后
室内气体的体积；
(2)接上问，再给
室内的电阻丝通电，将
室内气体缓慢加热到
，此时
室内气体的压强。
【答案】(1)
；
(2)
【详解】（1）阀门打开稳定后，
室、
室内的气体压强均为
，气体等温变化，设稳定后
室内体积
为
，根据玻意耳定律有
解得
（2）设温度从
升高到
时活塞恰好移动到容器最左端，
室气体体积变为
，压强始终为
，即为
等压变化过程，根据盖-吕萨克定律有
解得
温度从
继续升高到
，
室气体体积不变，设其最终压强为
，根据查理定律有
解得
29．（2025·湖南长沙·模拟预测）一年一度的科技节即将来临，老师们决定组织学生来一场特殊的拔河比
赛。组织两批学生，给他们分别准备两个气密性好的半球（可抽气），直径
。半球的外部中心轴
上焊有挂钩。开始实验时，用注射器缓慢抽气将球内气压减小到
。用两段绳子分别挂在两
个半球的挂钩上，摆好拔河的姿势向着相反的方向拉动绳子。整个过程中保持球不变形不漏气，环境温度
为
，大气压为
均保持不变。忽略半球、挂钩和绳子的重力影响，
。试求：
(1)抽气前后球内气体的质量比；
(2)若每位学生的拉力为157N 不变，要将两个半球分离，每边至少需要几名学生。
【答案】(1)
(2)6 名学生
【详解】（1）抽气过程是等温变化，设球的总体积为
，抽气体积为
，根据玻意耳定律有
代入数据得
得抽气前后气体的质量比为
。
解得
（2）设一边学生产生的总拉力为
，半球的横截面积为S。若刚好将两半球分离，对其中一个半球由受力
平衡得
又
求得
即每边至少需要6 名学生。
30．（2025·云南昭通·模拟预测）2024 年9 月7 日至9 日，受台风“摩羯”影响，云南中南部出现强降雨
过程，造成严重灾害。当大暴雨降临，路面水井盖因排气孔堵塞可能会造成井盖不断跳跃，导致井盖移位
而存在安全隐患。如图所示，某次大暴雨，水位以50mm/h 的速度迅速上涨，质量为m=36kg 的某井盖排
气孔被堵塞且与地面不粘连，圆柱形竖直井内水面面积为
，水位与井盖之间的距离为h=2.018m
时开始计时，此时井内密封空气的压强恰好等于大气压强
，若空气视为理想气体，温度始
终不变，
。
(1)求从图示位置起，历经多长时间井盖会被顶起？
(2)在井盖被顶起前外界对井内密闭气体做了725J 的功，则该气体吸热还是放热？吸收或放出的热量为多
少？
【答案】(1)
(2)放热，725J
【详解】（1）刚顶起井盖时，对井盖进行受力分析有
解得
设水位上升x 时刚顶起井盖，根据玻意耳定律有
解得
则所用的时间为
解得
（2）温度始终不变，则气体内能不变，即有
根据热力学第一定律得
其中
解得Q=-725J
即气体放出热量，放出的热量为725J。
31．（2025·广东·模拟预测）沼气是一种混合可燃气体看作理想气体。某家庭使用的沼气池贮气间为大
小为
的密闭室，主要给一款沼气炉灶供气，该款沼气炉灶的部分参数，灶前压力：沼气灶正常工作
的灶前压力一般在
之间，这个压力可以保证沼气稳定地供应到炉灶燃烧器进行充分燃烧。取
绝对零度为
。
(1)早晨使用结束后发现，贮气间的温度为
，压强为1000Pa，中午使用前贮气间的温度上升至
，
若没有沼气补充，请通过计算说明，中午是否能稳定使用该沼气炉灶；
(2)早晨使用结束后保持贮气间的温度为
不变，压强为1000Pa，若没有沼气补充，求中午能够稳定使
用的沼气占原沼气百分比。
【答案】(1)能稳定使用该款沼气炉灶
(2)
【详解】（1）已知
，
，
密闭的贮气间内的气体发生等容变化，根据查理定律有
解得
故能稳定使用该款沼气炉灶。
（2）设贮气间内的气体发生等温变化，使用前
，
当
时，不能稳定使用，设此时总体积为
，由玻意耳定律有
解得
故能够稳定使用沼气占原沼气的百分比为
32．（2025·全国·模拟预测）某款插电电动汽车采用高压油箱，其工作原理是利用油箱隔离阀维持内部压
力稳定。已知该高压油箱容积为50L，其中燃油的体积为20L，在温度为300K 时，油箱内部燃油蒸气压强
为30kPa。假设油箱内燃油蒸气可视为理想气体，不考虑燃油消耗及蒸气补充。
(1)当油箱内温度变为320K 时，油箱内燃油蒸气压强为多少？
(2)若保持燃油蒸气温度为320K 不变，缓慢将一部分燃油蒸气转移到一个容积可以从零开始缓慢增加的备
用油箱，使油箱内压强降为20kPa，求此时备用油箱的容积。
【答案】(1)32kPa
(2)18L
【详解】（1）初始状态有p1=30kPa，温度T1=300K
发生等容变化后温度T2=320K
根据查理定律有
解得
（2）释放燃油蒸气前，燃油蒸气温度T2=320K，压强p2=32kPa，体积V2=50L−20L=30L
燃油蒸气在温度为T2状态下发生等温变化，压强p3=20kPa，体积为V3，
根据玻意耳定律
解得
即此时备用油箱的容积为V′=V3−V2=18L。
33．（2025·湖北黄冈·模拟预测）如图所示，固定在倾角
的斜面上的内壁光滑的绝热汽缸开口处有
卡口，汽缸长度为1.2m。活塞a 为绝热活塞，活塞b 导热性能良好，两活塞质量均为2kg、面积均为
,活塞厚度忽略不计，两活塞用轻质弹簧连接，弹簧的劲度系数
。封闭气体A、B
初始温度均为
，弹簧恰好处于原长，大气压强
，重力加速度
，外界温度
保持不变，且初始时两活塞将汽缸体积均分为三等份。求：
(1)初始时封闭气体A、B 各自的压强；
(2)现给电阻丝通电，缓慢加热密封气体A 至活塞b 刚要碰到汽缸卡口瞬间，求此时封闭气体A 的温度；
(3)在活塞b 碰到汽缸卡口后，继续加热，当弹簧压缩0.1m 时，求此时封闭气体A 的温度。
【答案】(1)PA=2×105Pa，PB=1.5×105Pa(2)400K(3)585K
【详解】（1）未加热前对活塞b 受力分析，沿斜面方向有
可得
将活塞a、b 与之间弹簧和气体B 看作整体，对整体受力分析沿斜面方向有
可得
（2）在活塞b 碰到汽缸卡口之前，缓慢加热气体，气体A 做等压变化，体积变大，温度升高，气体B 的
压强不变，体积不变，温度不变,在活塞刚要碰到汽缸顶端瞬间，对封闭气体A 由盖吕－萨克定律得
解得
（3）在活塞b 碰到汽缸顶端后，继续加热，弹簧被压缩，气体B 发生等温变化，设初状态气体B 的体积
为
，当弹簧压缩0.1m 时，气体B 的体积变为原来的
，对气体B 由玻意耳定律有
解得:
此时弹簧的弹力
此时气体A 的压强
对
气体A 有
解得：
。
34．（2025·辽宁朝阳·模拟预测）为保存某种特殊物品，现需要一个精准控温的集装箱，具体设计如下。
一单匝线圈边长分别为
，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴MN 匀速转动，线圈内
阻忽略不计，通过原副线圈匝数比为1:2 的理想变压器，给装有一定质量的理想气体的汽缸加热，以达到
精准控温。开始时活塞处于静止状态，活塞距汽缸底部高度为
，温度为
，后闭合开关S，通过电热丝
电流为I，活塞的面积为S，活塞的重力为G，电热丝的电阻为R，大气压强为
，移动过程中活塞与汽缸
的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换，热量全部被气体吸收。则经过时间t，温度从
升高到
过程中：
(1)活塞移动的距离X；
(2)该气体增加的内能
；
(3)线圈匀速转动的角速度
。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）根据等压变化
，即
，解得
（2）外界对气体做功为
，对活塞
气体吸收热量
，由热力学第一定律得
（3）根据变压器电压关系
，解得
根据最大值和有效值关系得
，又
解得
35．（2025·安徽芜湖·二模）某型号汽油发动机结构如图甲所示。其工作过程可看成：燃烧室内气体经历
反复膨胀和压缩。某次膨胀和压缩过程可简化为如图乙所示的
图像，其中
和
为两个绝
热过程。状态A 气体的温度
，压强
，火花塞点火瞬间，燃烧室内气体的压强迅速增大
到
的状态B，然后，活塞被推动向下移动对外做功。在经历
的绝热膨胀过程中，气体对
外做功400J，温度降低了400℃，压强降低到120kPa，以上整个过程中燃烧室内的气体可视为理想气体且
质量保持不变。
(1)求气体在状态B 的温度
；
(2)求
过程燃烧室内气体的内能变化量
；
(3)燃烧室内气体的最大体积
与最小体积
之比被称为压缩比k，它是发动机动力大小的一个标志。请计
算该发动机的压缩比k。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）
气体温度升高发生等容升压，根据查理定律
代入题中数据，解得
（2）
过程为绝热过程
，根据热力学第一定律得
其中
，联立解得
（3）在经历
的绝热膨胀过程中，气体对外做功，汽缸内温度降低了400K，膨胀结束到达状态C 时，
燃烧室内压强降低到120kPa，则有
，根据查理定律
联立解得
根据理想气体状态方程可得
联立以上，可得该汽油机的压缩比为
36．（2025·云南·模拟预测）有两个导热良好的光滑汽缸通过弯管连接，面积为
的活塞A 和面积为S 的
活塞B 之间封闭了一段气体如图甲所示，活塞A 与汽缸右端相距
，处于平衡状态，活塞B 上方有高度为
的液体。现用水平外力缓慢向右移动活塞A，当A 到汽缸水平部分的右端时活塞B 和液体上升
，如图
乙所示，这个过程中环境温度不变。已知大气压强为
，液体密度为
，重力加速度为
，弯管中的气体
体积可忽略，竖直汽缸足够长。
(1)求活塞B 的质量
；
(2)锁定A 活塞后对封闭气体缓慢加热，设法使气体温度变为原来的两倍，求该过程中外界对封闭气体做的
功
，并判断该过程中气体是吸热还是放热？并说明理由。
【答案】(1)
(2)
，吸热
【详解】（1）初始时，活塞A 静止，封闭气体的压强为
最终封闭气体的压强大小为
活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可得
解得
（2）锁定A 活塞后对封闭气体缓慢加热，气体压强不变，由盖—吕萨克定律可知
解得
故外界对封闭气体做的功为
解得
由热力学第一定律
，温度升高
，
，故
，该过程中气体是吸热。
37．（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。
38．（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。
39．（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
。
40．（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
41．（2025·福建·高考真题）某智能洗衣机液位控制原理如图所示。洗衣缸中的水将一定质量的空气封闭
在与底部相连的细管中，洗衣机通过压力传感器感知管中空气压强，从而控制水位。假设细管粗细均匀，
进排水过程管中空气为理想气体，温度不变。某次排水过程中，管中封闭空气的压强为p1时，空气柱长度
为L；当封闭空气的压强为p2时，空气柱长度为 ，排水过程管中空气对外 。
（填“做正功”，“做负功”或“不做功”）
【答案】
做正功
【详解】[1]设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有
可得
[2]根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。
