熱學（搶分專練）解析版-2026高考物理沖刺復習

專題14熱學

ONEI

【命題解讀】

熱學部分在全國及新高考各省份試卷中經常是兩種題型，一種是選擇（或填空）題，另一種是計算題，主

要考查內能、氣體實驗定律、理想氣體、熱力學定律。

【命題預測】

2026年高考全國卷及其他新高考省份的考杳題型相對穩定，即選擇（或填空）題和計算題。所考查的內容

為熱學的主干知識，包括分子力、分子勢能、內能、氣體壓強的微觀解釋、氣體實驗定律、兩個熱力學定

律和氣體的圖像等。計算題大致以汽缸-活塞模型和玻璃--液住模型呈現，主要以“變質量”模型和關聯氣

體模型為主。

TWO

A題型01分子動理論

1.（2026?山東日照,一模）一定質量的理想氣體，在相同體積、不同溫度時分子速率分布如圖中①、②所

示。下列說法正確的是（）

各速率區間的分子數

占總分子數的百分比

分子的速率

A.狀態①的溫度高于狀態②的溫度

B.狀態①的壓強小于狀態②的壓強

C.狀態①的分了?數密度大于狀態②的分子數密度

D.圖線①與橫軸所圍的面積大于圖線②與橫軸所圍的面積

【答案】B

【詳解】A.隨著溫度的升高，圖像峰值對應的平均速率變大，所以狀態①的溫度低「狀態②的溫度，故A

B.兩狀態下，氣體體積相同，狀態①的溫度低于狀態②的溫度，所以狀態①的壓強小于狀態②的壓強,

故B正確；

C.兩狀態下，氣體分子數目相同，體枳也相同，所以狀態①的分子數密度等于狀態②的分子數密度，故C

錯誤；

D.某一段圖線與橫軸圍成圖形的面積代表該速率區間段分子個數占總分子個數的百分比，則整條圖線與橫

軸圍成的總面積必為100%等于1：即圖線①與橫軸所圍的面積等于圖線②與橫軸所圍的面積，故D錯誤。

故選

2.（2026?山東青島?一模）如圖所示，甲分子固定在坐標原點。，乙分子從右處靜止釋放后僅在分子間相

互作用力下滑到x軸運動，兩分子間的分子勢能6,與兩分子間距離的變化關系如圖中曲線所示，圖中分子

勢能最小值-E。，若兩分子所具有的總能量為0,則下列說法中正確的是（）

A.乙分子在X2時,，加速度最大

B.乙分子在打時，其動能最大

C.乙分子在冷時，動能大于瓦

D.甲乙分子的最小距離一定等于修

【答案】D

【詳解】A.乙分子在馬時，分子勢能最小，分子間距離為平衡苑離，分子力為零，故加速度為零，加速度

最小，故A錯誤；

BC.乙分子從七處靜止釋放后僅在分子間相互作用力下沿著x軸運動，兩分子所具有的總能量不變，且總

能量為0；由圖可知乙分子在再時，分子勢能最小，為-4,則乙分子在々時.，動能最大，動能等于4，

故BC錯誤；

D.當乙分子運動到不時，其分子勢能為零，則分子動能也為零，此時兩分子的距離最小，而后向分子間距

變大的方向運動，因此甲乙分子的最小距離一定等于不，故D正確。

故選D。

3.（2026?天津和平一模）如圖所示，物體中兩分子，以甲分子所在位置為坐標原由，乙分子固定在，,軸

上，甲、乙兩分子間作用力與兩分子間距離關系圖像如圖。現把乙分子從6處由靜止釋放，取無窮遠處分

子勢能為0,則（）

A.乙分子從4到々過程中表現為引力，從4到，:過程中表現力斥力

B.乙分子從，3到1過程中，兩分子間作用力先減小后增大

C.乙分子從4至I"過程中，分子勢能一直在減小

D,乙分子在《位置時，分子勢能為零

【答案】C

【詳解】分子力的正負：尸＞0表示斥力，/＜0表示引力；/?二4是分子力為。的平衡位置（6=。

分子勢能的變化：分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負功，分子勢能增大。

勢能零點：題目規定無窮遠處分子勢能為0,因此平衡位置J處分子勢能最小且為負值。

A.乙分子從今到的全過程，分子力尸＜0,始終表現為引力；只有當〃＜耳時，分子力才表現為斥力。A

錯誤：

B.由圖知弓一弓，引力的大小先增大到G處的峰值，再減小到4處的（）。因此分子力是先增大后減小，B

錯誤：

C.從6到斗的全過程，分子力始終為引力，乙分子向甲分子靠近時，引力一直做正功，因此分子勢能一直

減小，直到〃=4處達到最小值。C正確；

D.無窮遠處分子勢能為0,從無窮遠到尸=大引力持續做正功，分子勢能持續減小，因此外處分子勢能小

于0,D錯誤。

故選C。

4.（2026?北京豐臺?一模）汽車剛啟動時，儀表盤上顯示四個較胎的胎壓數據如圖1所示，行駛一段時間

后胎壓數據如圖2所示，輪胎內氣體體積均視為不變。在此過程中，對于輪胎內的封閉氣體（）

胎壓：kPa胎壓：kPa

240?J)?242?270

2381(j?240

?268

圖1圖2

A.分子熱運動更加劇烈

B.每個分子的運動速率都增大

C.分子數密度增大

D.單位時間內單位面積上氣體分子與輪胎內壁碰撞次數減小

【答案】A

【詳解】由圖1和圖2數據可知，行駛后輪胎內氣體壓強增大。汽車行駛中摩擦生熱，氣體溫度7升高。

A.溫度是分子平均動能的標志，溫度r升高，分子平均動能增大，分子熱運動更加劇烈，故A正確；

B.溫度升高，分子平均速率增大，但并非每個分子的運動速率都增大，這是統計規律，故B錯誤：

N

C.氣體體積/不變，分子總數N不變，分子數密度〃=/不變，故C錯誤；

D.壓強增大，分子數密度〃不變，說明分子平均動能增大，分了?運動更劇烈，單位時間內單位面積上氣體

分子與輪胎內壁碰撞次數增加，故D錯誤。

故選Ao

5.（2026?北京順義一模）下列說法正確的是（）

A.氣體壓強僅與溫度有關

B.水和酒精混合后總體積變小說明液體分子間存在分子引力

C.當分子之間作用力表現為斥力時，分子勢能隨分子間距離的減小而增大

D.布朗運動就是液體分子的運動

【答案】C

【詳解】A.氣體壓強微觀上由分子平均動能和分子數密度共同決定，宏觀上滿足理想氣體狀態方程

P』RT,與溫度、體積、物質的量均有關，并非僅與溫度有關，故A錯誤；

B.水和酒精混合后總體積變小，說明分子間存在間隙，與分子引力無關，故B錯誤；

C.當分子間作用力表現為斥力時，減小分子間距離，斥力做負功，分子勢能隨分子間距離減小而增大，

故c正確：

D.布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規則運動，是液體分子無規則運動的宏觀反映，不是液體分

子本身的運動，故D錯誤。

故選c。

6.（2026?四川成都?二模）如圖所示，橫截面積為S、高為/，的絕熱汽缸直立，汽缸內絕熱的活塞封閉一

定質量溫度為I的理想氣體。在汽缸底部連接一U形細管，（細管內氣體的體積忽略不計）細管內裝有部

2

分水銀，細管的右端開口與大氣相通，大氣壓強為此。細管內右側水銀比左側高為，活塞距離汽缸底部為;

已知水銀的密度為夕，重力加速度大小為g,阿伏伽德羅常數為雙八，活塞摩擦忽略不計。

o

（1）求活塞質S.m；

（2）已知在壓強為P。、溫度為北時，1摩爾的理想氣體體積恰好為匕，求封閉氣體的分子數M

【答案】（1）機二25%

C'N-MPCMSNR

5p。%

【詳解】（1）初始時，封閉氣體的壓強為Pi=Po+Pg4

根據活塞的受力平衡有P|S=AS+mg

聯立解得活塞質量旭=〃S①

（2）與標準狀況對比，氣體的物質的量為〃=咚

Po匕

分子數為N=〃NA

Z^p/pgESN人

聯立解得封閉氣體的分子數N=

5Po匕

”題型02固體和液體

7.（2026?江蘇南通?一模）將某種液體滴在玻璃板表面，形成扁平球形的液滴，如圖所示。現將玻璃板豎

直插入該液體中，穩定后玻璃板左右兩側的液面形狀可能正確的是（）

【答案】A

【詳解】根據題干中液滴的形態可知，此種液體與玻璃是不浸潤H勺。所以玻璃板插入液體時的圖像應如圖A

所示。

故選Au

8.（2026?云南?模擬預測）夏季廚房處理食材時，“速干吸水紙”比普通紙巾更受歡迎：它能快速吸附菜板

上的水漬，且網狀孔隙結構能讓水分快速擴散到紙面外側蒸發。下列關于該現象的物理分析，正詢的是（

A.普通紙巾不浸潤水漬

B.速干吸水紙不浸潤水漬

C.速干吸水紙孔隙中的水膜表面分子間表現為斥力

D.速干吸水紙的網狀孔隙結構是利用毛細現象加速水分擴散

【答案】D

【詳解】A.普通紙巾能吸附水漬（水漬附著在紙巾纖維表面），說明普通紙巾浸潤水漬，故A錯誤:

B.速干吸水紙能“快速吸附水漬”，說明水漬能附著在其孔隙及纖維表面，即速干吸水紙浸潤水漬，故B錯

誤；

C.水膜的表面分子間距大于分子力平衡距離，分子間作用力表現為引力（這是表面張力的來源），并非斥

力，故C錯誤；

D.速干吸水紙的網狀孔隙類似“三細管”，水分在孔隙中因毛細現象（液體在細管及孔隙中自動擴散、上升

的現象）快速擴散到紙面外側，增大了水的表面積，從而加速蒸發，故D正確。

故選D。

9.（2026?江蘇?一模）將細棉線的兩端系在鐵絲環上，棉線處于略微松弛的狀態，將鐵絲環浸入肥皂液后

取出，環.匕留有肥皂膜，如圖所示。用燒熱的針刺破棉線左側的肥皂膜，穩定后棉線的形狀是（）

【詳解】液體表面張力會使液體表面收縮到最小面積。未刺破肥皂膜時，棉線兩側都有肥皂膜，表面張力

平衡，棉線保持松弛；當刺破棉線左側的肥皂膜后，左側表面張力消失，右側剩余肥皂膜在表面張力作用

下收縮，會拉動松弛的棉線向右側（肥皂膜一側）彎曲，穩定后棉線會形成凸向右側的圓弧，因此形狀對

應選項C,故選C。

10.（2026?江蘇?模擬預測）裝在玻璃管中的液體光刻膠，液面呈現出如圖所示現象，卜列說法正確的是

()

A.光刻膠浸潤玻璃，表面層中的光刻膠分子間作用力表現為斥力

B.光刻膠浸潤玻璃，表面層中的光刻膠分子間作用力表現為引力

C.光刻膠不浸潤玻璃，表面層中的光刻膠分子間作用力表現為斥力

D.光刻膠不浸潤玻璃，表面層中的光刻膠分子間作用力表現為引力

【答案】D

【詳解】由圖可知，液面呈現出的現象為不浸潤現象，表面層中的光刻膠分子間作用力表現為引力。

故選D。

11.（2026?山東莉澤?一模）水銀具有強毒性與不可降解性，根據《關于汞的水俁公約》，從2026年1月

1日起，我國禁止生產水銀體溫計。水銀體溫計斷裂后，逸出的水銀在玻璃表面形成球形的水銀滴并能輕松

滾落。下列說法正確的是（）

A.水銀能浸潤玻璃

B.水銀很難被壓縮是因為液體分子間不存在空隙

C.水銀滴呈球形是因為水銀滴表面層分子間引力與斥力相等

D.將兩端開口的細玻璃管豎直插入水銀中，管內水銀面低于管外水銀面

【答案】D

【詳解】A.水銀在玻璃表面形成球形且可輕松滾落，說明水銀不會附著在玻璃表面，屬于不浸潤玻璃的液

體，故A錯誤；

B.液體分子間存在空隙，水銀難以壓縮的原因是分子間距小于平衡距離時，分子間斥力遠大于引力，斥力

阻礙壓縮，并非分子間無空隙，故B錯誤；

C.水銀滴呈球形是表面張力作用的結果，由于水銀表面層分子比內部分子稀疏，分子間距大于平衡距離,

分子間表現為引力，使液面收縮為球形，并非引力與斥力相等，故C錯誤：

D.水銀不浸潤玻璃，毛細現象中不浸潤液體在細管內液面會下降，因此管內水銀面低于管外水銀面，故D

正確。

故選D。

12.（2026?遼寧?一模）取分子間距廠為無窮遠時分子勢能練為0,則分子勢能與隨分子間距，?變化的情況

如圖所示。關于液體表面層分子之間的平均距離可能為圖示中的（)

E

A.i\B.r2C.4D.

【答案】D

【詳解】液體存在表面張力，是由于液體表面層的分子之間表現為引力，所以表面層的液體分子間距略大

于￥衡距離不。分子間距為2時分子勢能最小，由圖像可知，液體表面層內的分子間距可能為

故選D。

13.（2026?江蘇南通?二模）甲、乙兩種固體熔化過程中溫度隨時間變化的圖像如圖，下列說法，正確的是

（）

A.甲、乙都是單晶體

B.0~B過程中甲的內能不變

C.4過程中乙的內能不變

D.4時刻甲、乙兩種物質分工的平均動能相同

【答案】D

【詳解】A.晶體（單晶體、多晶體）有固定熔點，非晶體沒有固定熔點。由圖可知，甲沒有固定熔點，是

非晶體，乙有固定熔點是晶體，A錯誤；

B.0』過程中甲持續吸熱，溫度升高，內能增大，B錯誤；

C.t-t2過程中乙雖然溫度不變，但持續吸熱，內能不斷增大，C錯誤：

D.溫度是分子平均動能的標志，t2時刻甲、乙溫度相同，因此二者分子平均動能相同，D正確。

故選D。

14.（2026?江蘇南京?一模）人類對物質的認識不斷發展，下列判斷正確的是（）

A.農民鋤地截斷土壤中的毛細管結構可減少土壤中的水分蒸發

B.荷葉上小水珠呈扁球狀是由于失重而使液體表面收縮

C.晶體具有確定的熔點，其物理性質一定呈現各向異性

D.液晶是液體和晶體的混合物，具有光學各向異性

【答案】A

【詳解】A.給農田松土的目的是破壞土壤里的毛細管，使地下的水分不會被快速引上來而蒸發掉，A正確：

B.荷葉上小水珠呈球狀是由于液體表面張力使其表面積具有收縮到最小的趨勢，B錯誤；

C.晶體具有確定的熔點，單晶體的物理性質呈現各向異性，多晶體呈現各向同性，C錯誤；

D.液晶像液體一樣具有流動性.并不是液體和晶體的混合物.而其光學性質與某叱晶體相似.具有各向異

性，D錯誤。

故選Ao

A題型03氣體實驗定律與理想氣體狀態方程

15.（2026?河南?模擬預測）如圖甲所示，導熱性能良好的玻璃管開口向下倒立在水槽內的水中，將玻璃管

緩慢豎直向下移一些至如圖乙所示位置，此過程環境溫度不變，管中氣體可視作理想氣體，貝!一定增大的

是管中氣體的（）

A.體積B.壓強C.溫度D.內能

【答案】B

【詳解】AB.設大氣壓強為以，管內液面高于管外液面的高度差為h,則管內氣體壓強p=popg力

當玻璃管豎直向卜移動時，假設氣體體枳P不變，則氣柱長度不變，隨著管子下移，管內液面也會隨之卜.

移，導致管內液面高出管外液面的高度差h減小。根據p=pegh可知，氣體壓強〃將增大。根據玻意

耳定律pV=C（常數），在溫度不變的情況下，若壓強〃增大，則體積V必然減小。這說明氣體實際上

是被壓縮，體積P減小，而壓強〃增大。故A錯誤，B正確；

CD.玻璃管導熱性能良好，且緩慢移動，說明管內氣體溫度始終與環境溫度保持一致。由于環境溫度不

變，所以氣體的溫度r不變。對于理想氣體，內能只與溫度有關，溫度不變，則內能不變，故CD錯誤；

故選B。

16.（2026?山東淄博?一模）密閉容器內一定質量的理想氣體經歷如圖所示的M、兒、cd、4〃四個狀態變

化過程。已知松延長線過坐標原點，"豎直，cd水平，曲和從平行。下列說法正確的是（）

A.帥過程中氣體從外界吸收熱量

B.根過程中單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數增加

C.4過程中氣體分子數密度不斷增大

D.而過程中氣體壓強不斷減小

【答案】B

【分析】根據理想氣體狀態方程PV=nRT

因此匕T圖中過原點的直線為等壓線，某點與原點連線的斜率上=￡=華

斜率越大，壓強越小，且理想氣體內能僅與溫度有關

【詳解】A."是豎直線，溫度T不變，體積/減小。理想氣體內能不變AU=0

體積減小說明外界對氣體做功力>0,由熱力學第一定律AU=%+。

得：。=-％<0

氣體對外放熱，故A錯誤。

B.松延長線過原點，是等壓過程，壓強?不變。從8到c?溫度降低，氣體分子平均動能減小；壓強不變,

因此單位時間內單位面積器壁碰撞的分子數必須增加，才能維持壓強不變，故B正確.

C.cd是水平線，體積/不變，氣體總分子數不變，因此氣體分子數密度（單位體積分子數）不變，故C

錯誤。

D.而平行于歷，其方程滿足/=&7+c（k為兒的斜率，c>0）

整理得彳V二%+3c

nRTnR

由尸n二廠;工

T

cV

從"到a溫度7增大，下減小，下減小，因此壓強?增大，即而過程氣體壓強不斷增大，故D錯誤。

故選B。

17.（2026?河北廊坊?一模）一定質量理想氣體的匕/圖像如圖所示，該過程對應的p?P圖像可能是（）

【答案】C

【詳解】由P-7圖可得，力-8溫度7不變，體積P減小，為等溫變化。根據玻意耳定律，溫度不變時,

有P展C

即P與P成反比，因此在P-P圖中，力對應雙曲線，且曲線變化趨勢從J/大、P小的4向/小、P大

的B移動。由P-T圖可得，8-C的延長線過坐標原點，說明彳為常數，代入理想氣體狀態方程得

p=nR-

/V

說明壓強〃不變，因此〃-C是等壓變化。壓強〃不變，體積么隨溫度7增大而增大，對應在圖中是

水平向右的直線。綜上可知選項C的圖像符合描述。

故選C。

18.（多選）（2026?山東淄博?一模）如圖，一汽缸水平固定在靜止的小車上，一質量為〃?、橫截面積為S

的活塞將一定質量的氣體封閉在汽缸內，平衡時活塞與汽缸底相距乙現讓小車以一較小的水平恒定加速度

。向右加速運動，穩定時發現活塞相對廣汽缸移動了一定的距離。己知大氣壓強為Po,不計汽缸和活塞間

的摩擦，且小車運動時，大氣對活塞的壓強仍可視為外,整個過程中氣體溫度保持不變，氣體可視為理想

氣體，則此時()

左\I

7777777777777777777777777777777777777777

A.汽缸內氣體的壓強為為+味

B.汽缸內氣體的壓強為為-m彳et

C.活塞移動的距離為黑L

D.活塞移動的距離為莊L

p0S+ma

【答案】AC

【詳解】AB.小車運動后對活塞受力分析，設內部氣體壓強為P，根據牛頓第二定律，有pS-PoS=ma

內部氣體壓強為〃=〃。+等，故A正確，B錯誤；

CD.設運動后活塞移動的距離為AZ.,根據玻意耳定律，有PoSL=pS(L-M)

解得AA=丑,故C正確，D錯誤。

ma+

故選ACo

19.(2026?江蘇徐州?模擬預測)我國考古發現的“長信宮燈”示意圖如圖所示，燈罩內燈芯點燃后產生的煙

氣沿著右臂管道進入燈體內，經燈體底部的水盤過濾煙塵，清潔空氣。假設燈罩內氣體的體積為燈芯

點燃前氣體的密度為0,溫度為氣體的壓強保持不變。

(1)求燈芯點燃前，燈罩內氣體的質量〃L：

（2）燈芯點燃后，燈罩內氣體溫度為7,求燈罩內氣體的質量，叫。

【答案】（1）町=夕〃

⑵%=罕

【詳解】（1）燈芯點燃前，燈罩內氣體的質量為町

vr

（2）燈芯點燃后，燈罩內氣休做等壓變化，滿足五=彳

yo1

燈罩內氣體的質量嗎=京＞

聯立解得孫=卻

■T

20.（2026?安徽?一模）如圖所示，粗細均勻的U形玻璃管豎直放置，右管口封閉，右管內封閉有長度為104

（單.位為cm）、熱力學溫度為。、壓強為1.2p?（P。為大氣壓強，是未知量）的理想氣體，左、右兩管的

水根面高度差為4/?,緩慢升高右管內氣體的溫度，使左管的水很面比右管的水銀面高8〃。

10/7

[U-

（1）求大氣壓強P。（以cmHg為壓強單位）；

（2）求此時右管內氣體的熱力學溫度（；

（3）保持右管內氣體的熱力學溫度為（，從左端管口向玻璃管中緩慢注入適量水銀，直至右管內氣體的長度

為10",求注入的水銀柱的長度X。

【答案】（l）20/?（cmHg）

（2）1.47；

（3）9.6//

【詳解】⑴由平衡條件有Po+4〃（cmHg）=L2p”

解得Po=20/z（cmHg）

（2）當左管的水銀面比右管的水銀面高8分時，右管內氣體的長度為12萬，氣體的壓強

Pi/嗡x8h=l.4p°

由理想氣體狀態方程有—1.2p,,x—lO/?=%p.x1—2h

解得（=1?47；

Y

（3）氣體的壓強0=12%+于0.200

4/z

由等容變化有貴=生

結合（=1.4〃，解得x=9.6A

21.（2026?湖北黃岡?二模）如圖，上端封閉的豎直長玻璃管中封有長度為％=4cm的水銀柱。開口向下時,

其上端封閉空氣柱長度為4=10cm,已知大氣壓強為=76cmHg,玻璃管導熱良好,且室溫不變，求:

（1）若將玻璃管翻轉至開口向上放置，則此時封閉空氣柱長度4為多少？

（2）若將開口向下的玻璃管豎直插入足夠深的水銀槽，穩定后，發現上方封閉氣體長度變為％=8cm,則玻璃

管下端管內外水銀液面高度差”為多少?

【答案】（1），2=9cm

(2)〃=18cm

【詳解】（1）開口向下時,上端封閉氣體壓強為P1,則有Pi+Og/°=P。

解得Pi=72cmHg

開口向上時，封閉氣體壓強為〃2，則有Pe+Pg/（）=P2

解得Pi=80cmHg

設玻璃管橫截面積S，由玻意耳定律得月3=%/正

聯立解得4=9cm

(2)插入水銀槽后，設封閉氣體壓強為P3，由玻意耳定律得P/1S=p，S

解得P3=90cmHg

設管中下端氣體壓強為24,則有%=P3+Pg，0

而又有P4=Po+0g〃

解得H=18cm

22.(2026?河北?一模)吹塑是一種塑料加工方法，制作某塑料瓶的原理簡化如圖，先將容積為匕=50mL

的瓶坯由27℃加熱到187C,然后將瓶坯放入模具，通過高壓氣源向瓶坯內充氣，使瓶坯填滿模具內的空腔,

最終得到容積匕=500mL的瓶子。加熱前瓶坯內氣體壓強為p°=lxl()5pa,密度為O=1.12kg/m；充氣完成

時，瓶內氣體壓強為3/%、溫度為167C。

(1)求加熱完成時，瓶坯內氣體的密度(結果保留兩位小數)。

(2)充氣過程中充入氣體的溫度、壓強均與加熱前瓶壞內氣體相同時,求充入氣體的體積(結果保留整數)。

【答案】⑴0.73kg/m」

(2)990mL

【詳解】(1)加熱過程，瓶坯內的氣體發生等壓變化，由蓋-呂薩克定律有4=叁

又氣體總質量不變，則氣體的密度與體積成反比

加熱完成時，瓶坯內氣體的密度月=等

解得g=O73kg/m3

(2)充氣前，瓶內氣體壓強為P4、體積為匕、溫度為小，充氣后，瓶內氣體壓強為3〃0、體積為匕、溫

度為73。設充入瓶內的氣體在溫度、壓強均與加熱前瓶坯內氣體相同時的體積為匕，由理想氣體狀態方程

「PoK|Po匕_3p°匕

解得匕=990mL

23.(2026?山東德州?模擬預測)如圖所示，絕熱圓筒氣缸底部朝上、開口朝下放置在水平地面上，用絕熱

的薄活塞封閉了一定質量的理想氣體，氣缸內底部有可控加熱裝置(體積不計)，活塞下面的氣缸內固定

有帶壓力傳感器的環狀擋板，不計活塞與氣缸壁的摩擦。已知活塞的質量為，〃=1kg,重力加速度

g=IOm/s2,氣缸的底面積S=50cn/,氣缸底部到環狀擋板位置的高度為〃=8cm,大氣壓強

Po=1.0x10$Pa,初始時刻氣缸內熱力學溫度7；=28()K,活塞到氣缸底部的距離刀=4cm。現通過加熱裝

置使缸內氣體均勻升溫，升溫速率為左=0?01K/s。求

(1)初始時刻氣缸內氣體的壓強;

(2)從初始時刻到壓力傳感器開始有示數時的過程中，缸內氣體對外做功的量值;

(3)從壓力傳感器開始有示數時開始計時，寫出傳感器示數尸(艮J活塞與傳感器相互作用的合力)與時間/之

間的關系式。

【答案】(1)0.98x105pa

(2)19.6J

(3)-----1

800

【詳解】(1)對活塞由平衡條件PS+mg=RS

解得p=0.98x1()$Pa

(2)從初始時刻到壓力傳感器開始有示數時的過程，在等壓變化過程

IV=pAK=09?XI05X50X4X10-6J=196.I

ShSH

(3)由等壓變化范二弁

解得7；=560K

傳感器有示數后是等容變化，7=77

尸=%5=左47=走內

7

整理可得尸=訴1

oOU

24.(2026?內蒙古赤峰?一模)2026年1月19H,神舟二十號飛船從中國空間站帶回了一套“戰功赫赫”的“飛

天戰袍”一一退役的艙外航天服。為檢驗此航天服的“氣密性”，綸真空狀態的航天服充入體積為匕、壓強為

R=4xl()4pa的氧氣，使航天服內部壓強e=lxlO'Pa,然后把航天服放入檢測室，將檢測室抽成真空密封。

經過10小時通過壓強傳感器測出檢測室內的壓強A=200Pa。已知航天服的容積匕=0.12m二檢測室放入

航天服后檢測室剩余空腔的體積匕=0.48nr\整個過程溫度不變。求：

(1)給真空狀態的航天服充入氧氣的體積匕；

(2)經10小時后，航天服內氣體的壓強巴；

⑶經10小時后，若漏出氣體的質量小于原有質量的1%,航天服的“氣密性”合格，通過計算判斷該航天服“氣

密性”是否合格。

【答窠】⑴匕=0.3m3

⑵%=9.92x104Pa

(3)合格，計算見解析

【詳解】(1)已知氧氣的壓強Pi=4xlO'Pa,航天服內部壓強6=lxlO‘Pa,航天服的容積匕=0.120?,

充氣過程溫度不變，對充入的氧氣由玻意耳定律，得PJI-PM

解得匕=0.3m，

(2)已知檢測室內的壓強A=200Pa,檢測室剩余空腔的體積匕=().48m3,漏氣后，氣體分為航天服內、

檢測室內兩部分，總氣體溫度不變，由玻意耳定律，得P?匕=0匕+43匕

解得吊=9.92x104Pa

(3)同溫下，理想氣體的質量比等于物質的量比，結合理想氣體狀態方程P尸=〃&7

得漏出氣體占比—=笠

mn%匕！

解得—=28)：°48=0.008=0.8%<1%

ni1X105X0.12

因此該航天服氣密性合格。

25.(2026?山西呂梁?二模)如圖，一上端有卡銷、容積為匕的內壁光滑的汽缸豎直放置在水平地面上，一

定質量的理想氣體被一厚度不計的活塞密封在汽缸內。初始時封閉氣體壓強為1.2/%(為為大氣壓強)，溫

度為體積為0.8匕。現對氣體緩慢加熱，使活塞剛好.上升到卡銷處時停止加熱，然后立即在活塞上加細

砂并保持缸內氣體溫度不變，讓活塞緩慢下降，已知所加細砂的總質量是活塞質量的2倍。求：

(1)活塞剛上升到卡銷處時，缸內氣體的溫度；

(2)最終穩定時缸內封閉氣體的體積。

【答案】

4

⑵匕=%

【詳解】(1)氣體的初始體積為匕=0.8%初始溫度為(=4

末態體積為匕=匕

K匕

氣體發生等壓變化，由蓋?呂薩克定律

代入解得%二；《

(2)氣體發生等溫變化，由玻意耳定律〃2%=0匕

其中〃2=1.2〃0

設活塞質量為〃7,所加細砂質量為M初始時，根據活塞平衡條件有P°S+〃嘈=1.2p°s

在活塞上加細砂并保持缸內氣體溫度不變，讓活塞緩慢卜降，根據活塞平衡條件有P3s=p0S+(〃?+M)g

其中M=2m

解得P3=L6p。，匕=0.75%或匕=;匕

26.（2026?湖南?模擬預測）為研究潛水的某潛水員快速上浮時肺部面臨的風險，某實驗將人體肺部簡化為

一個與體外環境通過氣道相通、溫度恒為"的彈性氣囊“已知水面處的大氣壓強為P。，潛水員肺部處于自

然松弛狀態，體積為匕。假設氣體可視為理想氣體。

（1）港水員在水深90m處時，肺部體積會被壓縮到水面時體積的求此時肺部氣體的壓強P-

（2）潛水員從水深90m處上浮時需先用嘴從壓縮氣瓶中往肺里吸入部分空氣使肺部體枳恢復至0.5匕，潛水員

上浮過程中為避免肺部過度擴張，需在某安全深度處吐出0.6匕（在當前深度壓強下）的氣體，已知潛水員

到達水面時肺部體積為2匕，求該安全深度廉

【答案】（l）Pi=lOPo

（2）h=40m

【詳解】（1）設水深90m處壓強為由，肺部氣體發生等溫變化，根據玻意耳定律有〃0匕=〃仆卡匕

得Pi=lOPo

（2）水深90m處壓強1人=pg%

解得夕g%=9〃o

吐氣前到水面過程中，根據氣體物質的量守恒，初狀態氣體的物質的量等于吐出的氣體與末狀態氣體的物

質的品之和，由丁?溫度恒定，氣體的物質的最正比于//乘積，故有〃/0.5匕二〃2。6匕+〃屋2匕

解得Pi=5Po

根據P?=Pn+Pgh

得"g/?=4po

聯上可得。=40m

27.（2026?河南信陽?一模）在河南省科技運動會上，一興趣小組參加了水火箭比高項目的制作與發射比賽。

發射裝置簡化為如圖所示的模型，體積為K=2.5L的充氣瓶（箭體）內裝有高度10cm,體積力=0.5L的水柱

和壓強為1個標準大氣壓p尸”i（）5pa的空氣。打氣筒氣室體積為匕尸400mL,現用打氣筒通過單向氣閥向

箭體內充氣，每一次充入壓強一個大氣壓、體積為分的氣體。當水火箭內部氣壓達到3個標準大氣壓時，

壓縮空氣可將活塞頂出，箭體發射。水的密度p=LOxlO3kg/m3,充氣過程氣體溫度不變，瓶和水的體積變化

不計。求：

（1）要使水火箭發射出去，需要打氣多少次；

（2）己知打氣筒手柄和活塞質量不計、活塞和氣缸方間的摩擦力不計、打氣筒與瓶塞連接管的體積不計、打

氣筒活塞橫截面積S=4xl（Hm2,至少需要用多大的力才能完成第8次打氣。（取g=10m/s2）

【答案】（1）10

（2）64.4N

【詳解】（1）要使水火箭發射出去，設需要打氣筒打氣〃次，內題意可知，當水火筋發射瞬間，其內部氣

壓為P=3p°

根據玻意耳定律，有外（夕一匕）+吵0匕二23-匕）

解得〃=10

（2）第8次打氣后，箭體內氣體壓強為pg,根據玻意耳定律，有〃。（p-匕）+8%匕=外&-匕）

解得區=26Po

對活塞受力分析可得（Px+Pgh）S=F+p0S

解得尸=64.4N

?題型04熱力學定律與氣體實驗定律的綜合應用

28.（2026?天津?一模）水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充

入氣體，達到一定壓強后，關閉充氣口，扣動扳機將閥門打開，水即從槍口噴出。已知王同學的水槍儲水

罐總容積為匕=L6L,初始時罐內氣體體積為匕=0.4L,氣體壓強為P1=2.5xl（）spa,他噴出了0.4L的水,

不計水的蒸發和泄漏，也不計罐內氣體的泄漏，罐內氣體可視為理想氣體且溫度始終保持不變。則（）

充氣口年￡75

三一水工

M

A.在水不斷噴出的過程中罐內氣體內能不斷減少

B.在水不斷噴出的過程中罐內氣體向外界放熱

C.王同學噴出0.4L的水時,罐內氣體的壓強為1.25x105Pa

D.在水不斷噴出的過程中每個氣體分子的速率都不變

【答案】C

【詳解】A.理想氣體的內能只與溫度有關，題FI已知溫度始終保持不變，故罐內氣體內能不變，故A錯

誤：

B.在水小斷噴出的過程中，氣體體積增大，氣體對外界做功，卻匹＜0，向內能小變，即△"=（）,根據熱

力學第一定律AU=%+。

可知。＞0,即氣體從外界吸熱，故B錯誤；

C.初狀態氣體壓強0=2.5xl（）5pa,體積匕=0.4L,噴出0.4L水后，氣體體積變為匕=0.4L-0.4L=0.8L

根據玻意耳定律夕匕=22匕

解得〃2=1.25xl()5pa,故C正確;

D.溫度是分子平均動能的標志，溫度不變，分子的平均動能不變，平均速率不變，但并不是每個氣體分子

的速率都不變，故D錯誤。

故選C。

29.（2026?河南濮陽?一模）一定質量理想氣體體積，隨攝氏溫度1變化的PT圖像如圖所示，過程為

ATBTCTDTA,4-C圖線與。-力圖線均與縱軸平行，則下列判斷正確的是（）

-273.15Ot/℃

A.從4到8過程，氣體對容器壁單位面積的作用力減小

B.從4到C過程，氣體放出熱量等于外界對氣體做功

C.從。到。過程，所有氣體分子的動能增大

D.從。到月過程，氣體分子數密度增大

【答案】B

【詳解】A.從4到8過程為等壓過程，氣體壓強不變，可知氣體對容器壁單位面積的作用力不變，A錯誤；

B.從8到。過程，氣體溫度不變，內能不變；體積減小，則外界對氣體做功，根據熱力學第一定律可知,

氣體放出熱量等于外界對氣體做功，B正確；

C.從C到。過程，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能變大，但并非所有氣體分子的動能都增大，c錯誤；

D.從。到4過程，氣體體積變大，則分子數密度減小，D錯誤。

故選B。

30.（2026?天津紅橋?一模）近年我國部分省市受極端天氣影響，造成人民群眾牛命危險和財產損失.洪澇

災害時，可利用圓柱形塑料盆實施緊急漂浮自救，如圖（a）所示。將盆用力”向下迅速豎直壓入水面，如

圖（b）所示。設盆內氣體可以視為理想氣體，盆內氣體壓縮過程中與外界無熱量交換。關于此過程說法正

確的是（）

C.封閉氣體分子的平均動能博大D.氣體內能保持不變

【答案】C

【詳解】ACD.因為下壓過程氣體體積減小，則外界對氣體做功，與外界無熱量交換，根據熱力學第一定

律可知，氣體內能增大，溫度升高，氣體分子的平均動能增大，故AD錯誤，C正確；

B.由于氣體體積減小，溫度升高，根據理想氣體狀態方程可知，氣體壓強增大，由于溫度改變，所以氣體

壓強與體積不成反比，故B錯誤。

故選C。

31.（多選）（2026?山東青島?一模）一定質量的理想氣體經歷“一方一c-d一。四段狀態變化過程，其〃-/

圖像如圖所示。其中八延長線與橫軸的交點為-273.15%：,慶和〃分別平行于橫軸和縱釉，b、c、d三個

狀態的體積關系為2Vc=〃+外,下列說法正確的是（）

p/atm

A.從。到b,氣體的體積不變

B.。、d兩狀態的體積之比為5：6

C.從人到c,單位時間碰撞單位面積器壁的分子數增加

D.從b到c的過程氣體從外界吸收的熱量大于從c到d的過程氣體從外界吸收的熱量

【答案】BD

【詳解】A.若為等容變化，則滿足（=C

即p=C（，273.15℃）,所以〃―圖像為一次函數，而af方圖像過坐標原點，為正比例函數，所以從。到

b,氣體的體積發生改變，A錯誤；

B.由圖，Qfb滿足與

bfc是等壓變化，有?=爭

Cfd為等溫變化，滿足區匕=化匕

df。為等容變化，滿足/=華

JdZa

代入數據有匕=。匕，PL汕,匕：匕=5:6,B正確；

63

C.壓強不變，則單位時間碰撞單位面積器壁的分子數不變，C錯誤；

D.8fc->d過程的P-P圖像如圖

由熱力學第-定律△。=%+。

做功（沙）的大小為P-P圖像的線卜面積，由圖可知，c?過程的線卜面積大于過程的線卜面積,

又體積均增大，氣體對外做功，且大小關系為町,也

又6->c過程溫度升高，內能增加，則吸收熱量為。辰.=△0+%,

Cfd過程溫度不變，內能不變，則吸收熱量為。那二叱」

所以從b到C的過程氣體從外界吸收的熱量大于從C到d的過程氣體從外界吸收的熱量，D正確。

故選BD。

32.（多選）（2026?山東臨沂?一模）在研究一定質量理想氣體II勺壓強p、體積V、熱力學溫度7的關系時,

在直角坐標系中作出如圖所示的圖像，其中長方體。48C-MNP。有三條邊在坐標軸上，D、E、F、G是對

應邊的中點，H、/是對角線MP、PC的中點，/”是OER7平面內的一條雙曲線。氣體從狀態〃開始經

HP、PI、〃;三個過程回到原狀態H,則下列說法正確的是（）

A.，到?氣體體積增大

B.〃到P氣體分子平均動能減少

C./到“外界對氣體做功，氣體向外界放熱

D.。到/單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力增大

【答案】AC

【詳解】AB.由圖可知，氣體在〃處的壓強與尸處的壓強相等，故氣體從〃到戶發生等壓變化，此過程

中溫度升高，體積增大，所以氣體平均動能增大，故A正確，B錯誤；

C.由圖可知，氣體在“處的溫度與/處的溫度相等，又"/是DE尸G平面內的一條雙曲線，所以該曲線為

等溫變化的曲線，即氣體從/到〃發生等溫變化，所以該過程溫度不變，則內能保持不變，又該過程體積

減小，所以外界對氣體做功，因氣體內能不變，根據熱力學第一定律，可知氣體向外界放熱，故C正確：

D.由圖可知，氣體在尸處的體積與/處的體枳相等，故氣體從尸到/發生等容變化，溫度降低，壓強減小,

故P到/單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小，故D錯誤。

故選AC。

33.（多選）（2026?重慶渝中?模擬預測）將-底面積S的惻柱形容器倒扣在水中，松手后容器底恰好與

水面齊平靜止，如圖甲所示，容器內有高度為h的空氣。現用拉力尸緩慢向上提起容器，容器口始終未

脫離水面，如圖乙所示，此時在水面上方容器內有高度為〃的水，高度為/的空氣。忽略容器的厚度及

形變，大氣壓強為外，重力加速度為g，水的密度為p,容器為空氣可視為理想氣體，且溫度保持不變。

下列說法正確的是（）

A.容器的重力為pg/8B.h<l

C.氣體分子的平均動能變大D.在此過程中氣體放熱

【答案】AB

【詳解】A.剛開始時，對杯子受力分析，重力等于浮力，則有=故A正確;

B.剛開始時，杯內氣體的壓強Pi=pg〃+Po

當在水面上方杯子內有高度為H的水時，杯內空氣的壓強滿足P?"gH=P。

杯子被緩慢提起，有充足的時間與外界進行熱交換，因此氣體發生等溫變化，根據玻意耳定律則有

Pi$h=pJS

Pgh)h

解得；

可見/>力，故B正確;

C.整個過程氣體發生等溫變化，溫度不變，分子平均動能不變，故C錯誤；

D.提升過程中，杯內空氣的壓強減小，體積增大，氣體對外做功，即%<0,根據熱力學第一定律則有

由于內能AU不變，可知。>0,故向上提升杯子的過程中，杯內空氣吸熱。故D錯誤。

故選ABo

34.（2026?廣東中山?一模）氣壓傳動是利用壓縮空氣為動力源，實現機械傳動的方式，下圖為其結構簡化

圖，傳動裝置由水平氣缸、彎管與足夠高的豎直氣缸構成，豎直氣缸與大氣相通。活塞1與水平氣缸右端

距離為L,初始時刻處于靜止狀態，活塞2緊靠啜直氣缸底端。現緩慢向右推動活塞1,隨后活塞2緩慢向

上運動。已知大氣壓強為外，活塞1的面積為3S,活塞2的面積為S、質量為〃?。重力加速度為g,不計

一切摩擦與彎管氣體的體積，氣體溫度保持不變。

豎直

氣缸

L活塞2

水平氣缸-----r??彎管

活塞1

(1)當活塞2開始移動時，求活塞1運動的距離立；

(2)若已知活塞1被推至水平氣缸最右端的過程中，活塞I對氣體做功為％,求氣體放出的熱量。。

【答案】⑴"=黑，

f^S+mg

(2)Q=^-3P0SL

【詳解】I)對水平氣缸的氣體，由等溫變化4x3SL=Px3s(L-AL)

其中p=4+等

解得.=尸管

RS+rng

(2)由熱力學第一定律得△U=3-Q

氣體對活塞2做功憶=，(￡-△￡)?3s

則外界對氣體做的功力=%-%

由「溫度不變AU=0

即0=附一

35.(2026?遼寧?二模)如圖(a)所示，開口向上、內壁光滑的絕熱氣缸豎直放置.，氣缸內用質量為

陽=2kg、面積為S=lxl03m?的絕熱活塞封閉了一定質量的理想氣體.氣缸內有一阻值為火=100。的電熱

絲可以給密封氣體加熱，電熱絲外加電壓U隨時間/的變化圖像如圖(b)所示，導線電阻和電熱絲體積忽

略不計，外界大氣壓為為=lxl()spa,重力加速度g取lOm/s?.初始時，開關K斷開，活塞到氣缸底部的

距離為九=20cm,密封氣體的溫度為300K.現閉合開關K,經過一段時間Z=500s后斷開開關，最終

活塞穩定,此時其上升了M=10cm,求:

(1)此時氣缸內氣體的溫度：

(2)閉合開關K到活塞最終穩定后，氣缸內密封氣體的內能變化量.

【答案】⑴450K

(2)68J

【詳解】(1)最終活塞穩定后，設氣缸內密封氣體的溫度為加熱過程中汽缸內氣體壓強不變,

根據蓋-呂薩克定律有黑=

解得7；=450K

(2)密封氣體的壓強為Pi=p0+等=1.2xl()spa

活塞上升過程中,密封氣體對外做功為％=PIS?4=1