分子動理論氣體及熱力學定律題型總結（原卷版）

專題七選考部分

第17講分子動理論氣體及熱力學定律

一.氣體的等溫變化及玻意耳定律

1.（2024?沈陽二模）如圖（a）,某同學將水杯開口向下倒置在水槽中，水槽中的部分水流入杯內，在杯中

封閉了一段氣體，簡化模型如圖：b）所示。現緩慢將水杯向上提起一小段高度（杯口始終未露出水面，杯

內氣體未漏出）。設環境溫度保持不變，則此過程中杯中封閉氣體（）

C.體積變小，壓強變小D.體積變大，壓強變大

（多選）2.（2024?天心區校級二模）如圖所示，噴灑農藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總容積為14L,裝

入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為2L,氣壓為latm。打氣筒活塞每次可以打進氣壓為lain］、體積為

0.2L的空氣。不考慮環境溫度的變化。在打氣n次后，藥液上方的氣體壓強增大到5alm,在藥液上方的氣

體壓強達到5alm時停止打氣，并開始向外噴藥，當噴霧器不能再向外噴藥時，筒內剩下的藥液還有V升,

則n、V值為（）

A.n=40次B.n=60次C.V=IOLD.V=4L

3.（2024?碑林區校級模擬）圖1是很多機械結構中都會用到的氣彈簧裝置。其簡化模型如圖2所示，裝有

氮氣的封閉氣缸豎直固定在水平地面上，--光滑活塞將氣缸分成A、B兩部分，活塞上有一個透氣的小孔將

氣缸中兩部分氣體連通在?起，活塞上固定一個圓柱形的連桿。已知活塞與連桿的總質量為n活塞橫截

面積為S,連桿橫截面積為聶初始時刻活塞停在氣缸內某處，此時A部分氣體高全，B部分氣體高看上

已知大氣壓強為po,重力加速度為g,氣體可看作理想氣體，汽缸與連桿之間無摩擦且密封良好，氣體溫度

始終保持不變。

（1）求初始時刻缸內氣體壓強pi;

（2）若對連桿施加向下的壓力，使得活塞緩慢向下移動距離得上，求此時缸內氣體壓強P2。

3

l'<liIVI2

4.（2024?開福區校級模擬）如圖所示，橫截面積均為S的兩導熱汽缸A、B中裝有同種氣體，通過一段體

積可忽略的細管相連接，在細管中間安裝有?個閥門D,兩汽缸中各有?個質量為m的活塞，汽缸B中的

活塞與一個輕彈簧相連接。閥門D關閉時，輕彈簧處于原長，汽缸B中氣柱長度為L,汽缸A中的活塞處

于靜止狀態，氣柱長度為3L。將一個質量為2m的重物C輕輕地放到汽缸A中的活塞上，穩定后A中氣柱

長度變為2L。打開閥門D,保持環境溫度不變，待系統穩定后，關閉閥門Do已知彈簧的勁度系數卜心皇，

重力加速度為g，活塞可在.汽缸內無摩擦滑動且不漏氣。求：（1）大氣壓強加；

（2）放上C打開閥門，系統穩定后彈簧的形變量；（3）最后關閉閥門時汽缸A中活塞與底端距離。

5.（2024?河南模擬）帶有活塞的汽缸內封閉一定量的理想氣體，氣體開始處于狀態A,然后經過過程AB

到達狀態B或經過過程AC到達狀態C,B、C狀態溫度相同，如圖所示，設氣體在狀態B和狀態C的體積

分別為VB和Vc，在過程AB和AC中吸收的熱量分別為QAB和QAC，則（）

A.VB>VC?QAB>QACB.VB>VC?QAB<QAC

C.VB<Vc，QAB>QACD.VB<V(>QAB<QAC

6.（2024?寶雞模擬）如圖所示，一水平放置導熱汽缸，由截面積不同的兩個圓筒連接而成，輕質活塞A、

B月一長度為3L=30cm剛性輕桿連接成整體，它們可以在筒內無摩擦地左右滑動且不漏氣。活塞的面積分

別為S尸20cm2和S-lOcm?。汽缸內A和B之間封閉有一定質量的理想氣體，A的左邊及B的右邊均與

AD

大氣相通，大氣壓強始終保持為p°=1.0Xl（）5pa，當氣缸內氣體溫度為T|=300K時，活塞處于圖示位置

的平衡狀態。求：①此時汽缸內理想氣體的壓強印為多少？

②現對活塞A施加-一個水平向右推力，使活塞向右移動L=10cm的距離后靜止，此時汽缸內氣體溫度T2

=312Ko則此時推力F大小為多少？

7.（2024?岳陽二模）如圖所示，一足夠長、兩側粗細均勻的U形管豎直放置。管內盛有水銀，右端開口，

左端封閉一定質量的理想氣體，封閉氣體的長度L=20cm,右管水銀液面比左管水銀液面高hi=25cm。大

氣壓強po=75cmHg。（1）求左管內封閉氣體的壓強：

（2）現從右管口逐漸取出水銀，直到右管中水銀液面下降25cm為止，求此時左管內封閉氣體的壓強。設

三.氣體的等壓變化及蓋?呂薩克定律

8.（2024?南通模擬）如圖所示，向一個空的鋁制飲料罐中插入一根粗細均勻透明吸管，接口用蠟密封，在

吸管內引入一小段油柱（長度可忽略）。如果不計大氣壓的變化，該裝置就是一支簡易的氣溫計，則（）

A.吸管上的氣溫計刻度是均勻的B.溫度升高后，罐中氣體壓強增大

C.用更粗的透明吸管，其余條件不變，則測溫范圍會減小

D.用更小的飲料罐，其余條件不變，可提高該氣溫計的測溫靈敏度

9.（2024?蓮湖區校級模擬）如圖所示，圓柱形汽缸的缸口有卡環（厚度不計），卡環到缸底的孔離為d。缸

內通過厚度不計、質量m=10kg、面積S=100cm2的活塞，封閉了一定質量的理想氣體。開始時活塞到缸

底的距離為國■,外界大,I壓強p0=lX10怔@,/（體初始溫度Ti=3（X）K,g取10in/s2o

①緩慢升高氣體溫度，要使活塞到達汽缸口卡環處，求氣體溫度的最小值T2；

②保持氣體溫度為丁2不變，現在活塞的中心施加一豎直向下的緩慢增大的力F,要使活塞回到開始時的位

10.（2024?貴州模擬）如圖是一個簡易溫度計示意圖，左邊由固定的玻璃球形容器和內徑均勻且標有刻度

的豎直玻璃管組成，右邊是上端開口的柱形玻璃容器，左右兩邊通過軟管連接，用水銀將一定質量的空氣

封閉在左邊容器中。已知球形容器的容積為530cm3,左邊玻璃管內部的橫截面積為2cm2。當環境溫度為0℃

且左右液面平齊時，左管液面正好位于8.0cm刻度處。設大氣壓強保持不變。

（1）當環境溫度升高時，為使左右液面再次平齊，右邊柱形容器應向上還是向下移動？

（2）當液面位于30.0cm刻度處且左右液面乂一次平齊時，對應的環境溫度是多少攝氏度？

11.（2024?河南模擬）房間內溫度升高空氣外溢的過程可以抽象為如圖所示的汽缸模型。汽缸內活塞可以

無摩擦自由滑動，室內溫度升高空氣外溢，可視為空氣膨脹推動活塞向外滑動。室內體積為Vo,初始溫度

為To。室內溫度升高到T的過程中，活塞向外緩慢移至虛線位置。室內外氣壓始終恒定且相等，空氣可視

為理想氣體.求：（1）汽缸內空氣升溫膨脹后的總體積V；（2）升溫前后室內空氣質量之比。

12.（2024?江蘇模擬）如圖，某實驗小組為測量一個葫蘆的容積，在葫蘆開口處豎直插入一根兩端開口、

內部橫截面積為0.1cmz的均勻透明長塑料管，密封好接口，用氮氣排空內部氣體，并用一小段水柱封閉氮

氣。外界溫度為300K時，氣柱長度I為10cm；當外界溫度緩慢升高到310K時，氣柱長度變為50cm。已

知外界大氣壓恒為1.0X|（）5pa,水柱長度不計。（1）求溫度變化過程中氮氣對外界做的功；

（2）求葫蘆的容積；（3）試估算被封閉氮氣分子的個數（保留2位有效數字）。已知imol氮氣在LOXUPa、

273K狀態下的體積約為22.4L,阿伏加德羅常數N,\取6.0X爐molL

、水柱

處

四.氣體的等容變化及查理定律

13.（2024?重慶模擬）小明將海邊拾到的漂流瓶豎直放入熱水中（如圖），以便打開瓶塞。瓶塞的質量為m,

橫截面積為S,瓶內密閉氣體的壓強等于此時外界大氣壓強po、溫度為攝氏溫度當瓶子被置于熱水中一

段時間后，氣體的溫度為攝氏溫度t2,瓶塞恰好能移動。0C時的熱力學溫度為To,重力加速度為g,不考

慮瓶子的容積變化。瓶塞所受最大靜摩擦力大小為（）

tn-t1to_11to-tito_ti

A，于[PoSggB.*；PoSggC.*p>oS-mgD.

14.（2024?長沙模擬）某同學自制了一個氣溫計，他將一根透明玻璃管插入一個薄玻璃瓶，接口處密封。

將加熱后的玻璃瓶倒置，再把玻璃管插入裝有紅墨水的水槽中，固定好整個裝置，如圖所示。當瓶內氣體

溫度降至室溫T時，管內外水面的高度差為設紅墨水的密度為p,重力加速度為g,管內氣體的體積與

瓶的容積相比可忽略不計，室內氣壓保持po不變，以下操作過程中，玻璃管內水面一直在水槽水面之上。

下列說法正確的是（）

A.若室溫降低，玻璃瓶中的氣體將發生等壓變化B.若室溫升高，管內外水面的高度差將增大

C.當管內外水面的高度差為h2時，室溫為一Pn匚-P一gho-T

Po-Pgh]

D.將裝置帶至溫度恒定的低壓艙，艙內氣壓越低，管內外水面的高度差越大

15.（2024?遼寧二模）如圖甲所示，T型活塞固定在水平面上，一定質量的理想氣體被封閉在導熱性能良好

的、質量為20kg的汽缸中，活塞截面積為O.ln?,活塞與汽缸內壁無摩擦且不漏氣，大氣壓強為IXlO'Pa,

重力加速度g取lOm/s2,改變環境溫度，缸內氣體體積隨溫度變化如圖乙所示，求：

（1）從狀態A變化到狀態C,氣體溫度升高多少；（2）在狀態C時，活塞對卡口的作用力多大。

16.（2024?吉林一模）如圖所示，與外界隔熱的圓柱形容器開口向上固定，用密封性良好的匾熱活塞將一

定質量的理想氣體封閉在容器中，系統穩定時，活塞到容器底部的高度為h,活塞的質量為m、橫截面積為

S,大氣壓強恒為2型，重力加速度為g,容器中氣體的溫度為To,不計活塞與容器內壁的摩擦。求：

S

（1）若將封閉氣體的溫度升高原來溫度的』，再次穩定時活塞到汽缸底部的高度；

4

（2）若將容器水平放置且將溫度降低到原來溫度的工，現在活塞上施加一水平力，當活塞緩慢回到初始位

3

置時，則水平力的大小。

五.熱力學圖像類問題

17.（2024?聊城一模）布雷頓循環由兩個等壓變化、兩個絕熱過程構成，其壓強p和體積V的關系如圖所

示。如果將工作物質看作理想氣體，則下列說法中正確的是（）

A.A到B過程，氣體的內能在減小

B.狀態B的溫度低于狀態C的溫度

C.C到D過程，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

D.經過一個布雷頓循環，氣體吸收的熱量小于放出的熱量

（多選）18.（2024?天河區二模）一定質量的理想氣體的狀態變化過程如圖所示，MN為一條直線，則氣體

從狀態M到狀態N的過程中（）

A.M點內能與N點內能相同B.溫度先升高，后又減小到初始溫度

C.整個過程中氣體對外不做功，氣體要吸熱D.氣體的密度在不斷增大

19.（2024?海安市校級模擬）一定質量的理想氣體，從狀態a開始，經歷a-b、b-c、c-a三個過程回到

原狀態，其p-V圖像如圖所示。圖線ac的反向延長線過坐標原點O,圖線ab平行于V軸，圖線be平行

于p軸。已知a狀態的氣體溫度為To,求：（1）氣體在狀態c的溫度Tc：

（2）從a到b過程中氣體對外做為功Wag

六.壓強及封閉氣體壓強的計算

20.（2023?沙河口區校級模擬）如圖所示，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h的水

銀柱，中間封有一段空氣，則下列說法錯誤的是（）

A.彎管左管內外水銀面的高度差為h

B.若把彎管向上移動少許，則管內氣體體積增大

C.若把方管向下移動少許，則右管內的水銀柱沿管壁上升

D.若環境溫度升高，則右管內的水銀柱沿管壁上升

七.物體的內能

（多選）21.（2024?洛陽一模）下列說法正確的是（）

A.物體的分子熱運動動能的總和就是物體的內能

B.第二類永動機不可能知道成功的原因是能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到

另一個物體，或從一種形式轉化為另一種形式

C.對于一定量的理想氣體，當分子間的平均距離變大時，壓強可能不變

D.相距遙遠的兩個分子，以一定的初速度相向運動，直到距離最小，在這個過程中，兩分子間的分子勢能

先減小，后增大

E.各種固體都有一定的熔點

A.與阿伏加德羅常數有關的計算

22.（2023?西城區校級模擬）晶須是一種發展中的高強度材料，它是一些非常細的、非常完整的絲狀（橫

截面為圓形）晶體。現有一根鐵質晶須，直徑為d,用大小為F的力恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓

形。已知鐵的密度為p,鐵的摩爾質量為M,阿伏加德羅常數為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互

作用力是（）

A.4§

B.F(3

d2兀口町d2兀「町

2

C工（6M）3

.d2兀RNA

九.布朗運動

23.（2024?天津模擬）下.列說法正確的是（)

A.布朗運動反映了懸浮在液體中的固體小顆粒內部分子的無規則運動

B.自行車打氣越打越困難是因為胎內氣體分子間斥力增大的原因

C.從單一熱源吸收熱量用來全部對外做功是不可能的

D.一定質量的理想氣體在壓強不變而體積增大時，單位時間碰撞容器壁單位面積的分子數一定減少

24.（2024?淄博一模）甲、乙圖是某同學從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運動位置連線的圖片，記錄炭

粒位置的時間間隔均為30s,兩方格紙每格表示的長度相同。比較兩張圖片可知（）

A.圖中連線是炭粒的運動徑跡B.炭粒的位置變化是由于分子間斥力作用的結果

C.若水溫相同，甲中炭粒的顆粒較大

D.若炭粒大小相同，甲中水分子的熱運動較劇烈

十.分子間的作用力

（多選）25.（2024?興慶區校級一模）關于分子動理論，下列說法中正確的是（）

A.壓緊的鉛塊會“粘”在一起，說明了分子間有引力B.氣體難壓縮，說明氣體分子間存在斥力

C.擴散現象在液體、氣體、固體中均能發生

D.布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒所做的無規則運動

E.隨著物體運動速度的增大，物體分子動能也增大

（多選）26.（2024?重慶模擬）由于分子間存在著相互作用力，而分子間的作用力做功與路徑無關，因此

分子間存在與其相對位置有關的分子勢能。如圖所示為分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像，取「趨近

于無窮大時Ep為本。通過功能關系可以從分子勢能的圖像中得到有關分子間的作用力的信息，則下列說法

不正確的是（）

A.假設將兩個分子從r=n處釋放，它們將開始遠離

B.假設將兩個分子從r=＞處釋放，它們將相互靠近

C.假設將兩個分子從r=口處釋放，它們的加速度先增大后減小

D.假設將兩個分子從r=R處釋放，當r=n時它們的速度最大

十一.分子運動速率的統計規律

27.（2023?黃浦區二模）如圖，由線I和U為某種氣體在不同溫度下的分子速率分布曲線，則（）

B.曲線I時應狀態的速率的分布范圍更廣

C.曲線I與橫軸所圍面積更大

D.曲線【對應狀態的氣體分子平均速率更小

十二.分子動能

（多選）28.（2024?碑林區校級模擬）關于分子動理論，下列說法錯誤的是（）

A.IglOOC的水的內能小于IglODC的水蒸氣的內能

B.布朗運動是指懸浮在液體中的固體顆粒分子的無規則運動

C.壓縮氣體、液體和固體需要用力，都是因為分子間存在斥力

D.在沒有外界影響的情況下，密閉容器內的理想氣體靜置足夠長時間后分子數密度保持不變

E.溫度是分子平均動能的標志，所以兩個動能不同的分子相比，動能大的分子溫度高

十三.分子勢能

29.（2024?武進區校級模擬）如圖所示，甲分子固定在坐標原點O,乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子

的作用力與兩分子間距離的關系如圖申曲線所示。F>0表示斥力，FV0表示引力，A、B、C、D為x軸上

四個特定的位置，現把乙分子從A處由靜止釋放，則下列選項中的圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢

能、動能與兩分子間距離的關系，其中可能正確的是（）

十四.晶體和非晶體

30.（2024?汕頭?模）半導體摻雜對于半導體工業有著舉足輕重的作用，其中一種技術是將摻雜源物質與

硅晶體在高溫（800到1250攝氏度）狀態下接觸，摻雜源物質的分子由于熱運動滲透進硅晶體的表面，溫

度越高摻雜效果越顯著，下列說法正確的是（）

A.這種滲透過程是自發可逆的

B.硅晶體具有光學上的各向同性

C.這種滲透過程是分子的擴散現象

D.溫度越高摻雜效果越好是因為溫度升高時，所有分子的熱運動速率都增加

十五.液體的表面張力

31.（2024?遼陽一模）春天來了，雨后荷葉上有很多晶瑩剔透的水珠，如圖所示。下列說法正確的是（）

A.荷葉上的水珠呈球形是因為水珠受到重力

B.在水珠表面層，水分子間的作用力表現為引力

C.在水珠表面層，水分子間的作用力表現為斥力

D.在水珠表面層，水分子間的作用力為零

十六.浸潤和不浸潤

32.（2024?武進區校級模擬）在密閉的容器內，放置一定量的液體，如圖a所示，若將此容器置于在軌道

C.可能如圖d或。所示D.可能如圖b或c所示

十七.毛細現象

33.（2024?泰安?模）我國已經在空間站上開展過四次精彩的太空授課，在億萬中小學生心里播撒下科學

的種子。“天宮課堂”的教師們曾經做過兩個有趣實驗：一個是微重力環境下液橋演示實驗。在兩個固體表

面之間可形成大尺寸液析，如圖a所示；另一個是微重力環境下液體顯著的“毛細現象”演示，把三根粗

細不同的塑料管，同時放入裝滿水的培養皿，水在管內不斷上升，直到管頂，如圖b所示。對于這兩個實

驗的原理及其就用的理解，下列說法正確的是（）

A.液體表面張力使得液橋表面形狀得以維持，而不會“垮塌”

B.分子勢能Ep和分子間距離r的關系圖像如圖c所示，能總體上反映水表面層中水分子勢能Ep的是圖中

“A”位置

C.農民使用“松土保端”進行耕作，通過松土形成了在壤毛細管，使得土壤下面的水分更容易被輸送到地

表

D.航天員在太空微重力環境中會因為無法吸墨、運墨而寫不成毛筆字

+A.熱力學第一定律及其應用

34.（2024?鹽城一模）氣壓式電腦桌的簡易結構如圖所示。導熱性能良好的汽缸與活塞之間封閉一定質量

的理想氣體，活塞可在汽缸內無摩擦運動。設氣體的初始狀態為A,將電腦放在桌面上，桌面下降一段距

離后達到穩定狀態B,打開空調一段時間后，桌面回到初始高度，此時氣體狀態為C。下列說法正確的是（）

A.從A到B的過程中，內能減小

B.從A到B的過程中，氣體會從外界吸熱

C.從B到C的過程中，氣體分子平均動能增大

D.從B到C的過程中，氣體分子在單位時間內對單位面積的碰撞次數變多

35.（2024?撫順三模）如圖所示的P-V圖象中，一定質量的理想氣體從狀態A開始，經過狀態B、C、D,

最后回到狀態A。其中AD和BC平行于OV,AB和