《领跑高中》物理高考二轮复习 专题六 热学和近代物理 第14讲 热学 课件

(共71张PPT)
第14讲　热学
高考专题辅导与测试·物理
目 录
CONTENTS
01
构建·知识网络 锁定主干知识
02
试做·高考真题 探明高考考向
03
洞悉·高频考点 精研典型例题
04
培优·提能加餐 拓展思维空间
05
演练·分层强化 提升关键能力
构建·知识网络
锁定主干知识
01
试做·高考真题
探明高考考向
02
1. （2024·北京高考3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
√
解析： 　气泡内气体在恒温水槽中缓慢上浮过程如图所
示，设气泡上浮到某位置处距水槽水面的高度为h，则该位置
处气泡内气体压强p＝p0＋ρgh，可知上浮过程中气泡内气体
压强变小，又恒温水槽温度不变，则由玻意耳定律pV＝C可知，上浮过程中气泡内气体体积变大，B、C错误；由于温度是分子平均动能的标志，则气泡在恒温水槽内上浮过程中，气泡内气体分子平均动能不变，又气体分子个数不变，气泡内气体为理想气体，则上浮过程中气泡内气体内能不变，即ΔU＝0，气体体积变大，外界对气体做负功，即W＜0，结合热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即上浮过程中气泡内气体从水中吸热，A错误，D正确。
2. （2024·福建高考9题）17 ℃时轮胎胎压为2.9个大气压，胎内气体视为
理想气体。气体体积质量不变，则27 ℃时轮胎胎压为 　3　个大气压，
内能 　大于　（填“大于”“等于”或“小于”）17 ℃时气体内能。
解析：设大气压强为p0，初始时T1＝（17＋273）K＝290 K，p1＝
2.9p0，末状态时T2＝（27＋273）K＝300 K，根据查理定律＝，代
入数值解得p2＝3p0；理想气体的内能只与温度有关，故温度升高时内能
增大。
3
大于
3. （多选）（2024·河北高考9题）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
√
√
√
解析： 　活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重
新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受
弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气
体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静
止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左＜V右，又活塞左右两侧
气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相
等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错
误；由于系统绝热，则气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相
比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正
确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不
变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。
4. （多选）（2024·新课标卷21题）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
√
√
解析： 　1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做
功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，气体内能增加，
A正确；2→3为等压膨胀过程，W＜0，由盖-吕萨克定律可知气体温度
升高，内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，
气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增
大，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＜0，气体内能减少，
C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理
定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU＜0，由热力学第一定律ΔU
＝Q＋W可知Q＜0，气体对外放热，D正确。
5. （2024·江苏高考13题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度
为300 K、压强为105 Pa的理想气体，容器内有一个面积为0.06 m2的观
测台，现将这个容器移动到月球上，容器内的温度变成240 K，整个过
程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：
（1）在月球上容器内气体的压强；
答案： 8×104 Pa　
解析： 根据题意，容器内气体发生等容变化，由查理定律有
＝，代入数据解得月球上容器内气体的压强p2＝8×104 Pa。
（2）观测台所受的压力大小。
答案： 4.8×103 N
解析：观测台所受的压力大小F＝p2S＝4.8×103 N。
洞悉·高频考点
精研典型例题
03
考点一　热学概念的理解
1. 微观量的估算
（1）油膜法估测油酸分子的大小：d＝
V为纯油酸体积，S为单分子油膜面积。
（2）分子总数：N＝nNA＝NA＝NA。
注意：对气体而言，N≠。
（3）两种分子模型
球模型：V＝πR3（常用于估算液体、固体分子直径）；立方体模
型：V＝a3（常用于估算气体分子间距）。
2. 反映分子运动规律的两个实例
布朗 运动 悬浮在液体或气体中的固体小颗粒永不停息、无规则的
运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈
扩散 现象 分子永不停息地做无规则运动，温度越高，扩散越快
3. 分子间作用力、分子势能随r的变化图像
4. 固体和液体
（1）晶体与非晶体
①晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点。
②晶体和非晶体可以相互转化。
（2）液体的表面张力：表面张力具有使液体表面积收缩到最小的趋
势。
（3）液晶：液晶具有液体的流动性，也具有晶体的光学各向异性。
（4）温度
①宏观表现：物体的冷热程度。
②微观表现：分子平均动能的标志。
【例1】　（2024·河北辛集一中三模）关于分子运动的规律，下列说法正
确的是（　　）
A. 如果气体温度升高，则每个分子的运动速率都将增大
B. 如果某气体分子质量为m，平均速度为，则分子平均动能Ek＝m
C. 悬浮在水中的花粉颗粒做布朗运动，不能反映花粉颗粒内分子热运动的
规律
D. 将某气体密闭于正方体容器中，则在相同的时间内与容器内部各面相
撞的分子数目必严格相等
解析：如果气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，但并非每个分子
的运动速率都增大，选项A错误；分子的平均动能等于系统内所有分子的
动能之和与分子的总数之比，而不是Ek＝m，选项B错误；悬浮在水中
的花粉颗粒做布朗运动，只能反映水分子的热运动，不能反映花粉颗粒内
分子热运动的规律，选项C正确；将某气体密闭于正方体容器中，在相同
的时间内与容器内部各面相撞的分子数目不一定严格相等，选项D错误。
答案：C
【例2】　（2023·海南高考5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的
是（　　）
A. 分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为斥力
B. 分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C. 分子势能在r0处最小
D. 分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
解析：分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠
近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最
小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势能
增大，故选C。
答案：C
【例3】　（2024·四川宜宾模拟）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正
确的是（　　）
A. 图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大
B. 图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力
C. 图丙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
D. 图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象
解析：晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，A错误；水黾可以
在水面自由活动，是因为水的表面张力作用，B错误；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小炭粒的位置，而不是运动轨迹，C错
误；图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象，D正确。
答案：D
考点二　气体实验定律与热力学定律
1. 气体实验定律与热力学定律综合问题的求解思路
2. 关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的压强、
体积等关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方
程求解。
【例4】　（2024·安徽高考13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
与大气压强相同的空气，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V0＝30 L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3 ℃，压
强p1＝2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23 ℃，大气压强p0取
1.0×105 Pa。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。
解析：（1）由查理定律可得＝
其中p1＝2.7×105 Pa，T1＝（273－3）K＝270 K，T2＝（273－23）
K＝250 K
代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强为p2＝2.5×105
Pa。
（2）由玻意耳定律
p2V0＋p0V＝p1V0
代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V＝6 L。
答案：（1）2.5×105 Pa （2）6 L　
【例5】　（2024·甘肃高考13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p0，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pA、pB。
（2）弹簧的劲度系数k。
答案：（1）p0　p0 （2）　
解析：（1）抽气后，A的体积变为VA＝2Sl－Sl＝Sl，对A中气体，
根据玻意耳定律有
p0Sl＝pA·Sl
解得pA＝p0，
对B中剩余气体，根据玻意耳定律可知，p0Sl＝pB·Sl
解得pB＝p0。
（2）抽气后，对隔板，根据平衡条件有pAS＝pBS＋k·l
结合（1）问解得k＝。
活塞封闭气体的三种常见问题
（1）气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡
条件解题。
（2）气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动
定律解题。
（3）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问
题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并
写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，
最后联立求解。
【例6】　（2024·浙江6月选考17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＝4.0×10－4 m2，m＝0.1 kg，l1＝0.2 m，l2＝0.3 m，T2＝350 K，V0＝2.0×10－4 m3，大气压强p0＝1.0×105 Pa，环境温度T1＝300 K。
（1）在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力 　不变　（选
填“变大”“变小”或“不变”），气体分子的数密度 　变小　
（选填“变大”“变小”或“不变”）；
解析： 温度升高时，活塞缓慢上升，其受力不变，故封
闭气体压强不变，由p＝知器壁单位面积所受气体分子的平均
作用力不变；由体积变大，知气体分子的数密度变小。
不变
变小
解析： 气体发生等压变化，有＝
得V＝4×10－5 m3。
（2）求此不规则小块固体的体积V；
答案： 4×10－5 m3
解析： 此过程中，外界对气体做功
W＝－p1S（l2－l1）
对活塞受力分析可知，p1S＝mg＋p0S
得W＝－4.1 J
又ΔU＝W＋Q
得Q＝14.4 J。
（3）若此过程中气体内能增加10.3 J，求吸收热量Q。
答案：14.4 J
考点三　气体图像与热力学定律的综合问题
图像 特点
等温 变化 p-V图像 pV＝CT（其中C为恒量），即pV之积越大的
等温线，温度越高，线离原点越远
p-图像 p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越
高
图像 特点
等容 变化 p-T图像 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
等压 变化 V-T图像 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
【例7】　（2024·河南商丘三模）一定质量的理想气体由状态a变化到状态
b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。已知气体在状态b
的压强为1.36×105 Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104 J，
则该过程中气体的内能增加了（　　）
A. 2.04×104 J
B. 1.96×104 J
C. 1.64×104 J
D. 1.28×104 J
答案：B
解析：设气体温度在300 K时的压强为p，气体温度从300 K到400 K为等容
变化，则有＝，解得p＝1.02×105 Pa，由图像可知，气体温
度从200 K到300 K为等压膨胀，气体对外做功为W＝－p·ΔV＝－2.04×104
J，气体温度从300 K到400 K气体做功为零，根据热力学第一定律可知，气
体内能变化为ΔU＝Q＋W＝4×104 J－2.04×104 J＝1.96×104 J，故选B。
【例8】　（2024·山东高考6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
解析：a→b过程是等压变化且体积增大，则Wab＜0，由盖—吕萨克定律可
知Tb＞Ta，即ΔUab＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b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→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可
知Wbc＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，B错误；
c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知
a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；
答案：C
由A项分析可知Qab＝ΔUab－Wab，由B项分析可知Wbc＝ΔUbc，由C项分析可
知0＝Wca＋Qca，又ΔUab＋ΔUbc＝0，联立解得Qab－（－Qca）＝－Wca－
Wbc－Wab，根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界对气体做的功，
结合题图可知Qab－（－Qca）≠0，所以a→b过程气体从外界吸收的热量
Qab不等于c→a过程放出的热量－Qca，D错误。
图像分析
【例9】　（2024·江西高考13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所
示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温
过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在
状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强
pC＝1.0×105 Pa。求：
（1）气体在状态D的压强pD；
（2）气体在状态B的体积V2。
答案：（1）2.0×105 Pa （2）2.0 m3　
解析：（1）气体从状态D到状态A的过程发生等容变化，根据查理定
律有＝
代入数据解得pD＝2.0×105 Pa。
（2）气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有
pCVC＝pDV1
代入数据解得VC＝2.0 m3
又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在B状态的体积为V2
＝VC＝2.0 m3。
培优·提能加餐
拓展思维空间
04
气体变质量问题
【典例1】　如图所示，A、B是两个容积为V的容器，C是用活塞密封的气
筒，它的工作容积为0.5V，C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连，当气
筒抽气时a打开、b关闭，当气筒打气时b打开、a关闭。最初A、B两容器内
气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧。（气筒与容器间
连接处的容积不计，气体温度保持不变）求：
（1）活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C内气
体的压强p1；
（2）活塞以工作容积完成抽气、打气各2次后，A、B容器内的气体压强之比。
解析：（1）由题意可知，工作过程是等温变化，则完成第一次抽气
结束后，由玻意耳定律有
p0V＝p1×（0.5＋1）V
解得p1＝p0。
答案：（1）p0 　（2）2∶7
（2）第二次抽气结束后，有p1V＝pA×（0.5＋1）V
第一次打气结束后，有p0V＋0.5p1V＝p2V
第二次打气结束后，有p2V＋0.5pAV＝pBV
联立解得pA∶pB＝2∶7。
【典例2】　如图所示的是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔
因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上
涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m＝20.0 kg，圆柱形竖直
井内水面面积为S＝0.300 m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝
2.00 m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01×105 Pa、温度
为T0＝300 K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g＝10 m/s2。
密闭空气的温度始终不变。
（1）井盖第一次被顶起时，井内空气压强p为多大？
从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被
顶起？（计算结果均保留3位有效数字）
（2）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重
新回到p0，温度仍为T0，求此次向外界排出的空气相当于压强为p0、
温度为T1＝290 K时的体积。（计算结果保留3位有效数字）
解析：（1）井盖第一次被顶起时，井内气体的压强p满足pS＝p0S＋
mg，代入数据得p＝1.02×105 Pa，设井盖第一次被顶起时，水面上
涨x，对井内空气，由气体等温变化规律，有p·（h－x）S＝p0·hS，代
入数据解得x＝1.31 cm。
答案：（1）1.02×105 Pa　1.31 cm （2）3.80×10－3 m
（2）井内原有气体状态为p0、V0＝hS、T0，井盖第一次被顶起
后，井内剩余气体状态为p0、V1＝（h－x）S、T0，排出的气体状态
为p0、V2、T1，由气体等压变化规律，有＝＋，代入数据得V2＝
3.80×10－3 m3。
演练·分层强化
提升关键能力
05
1. （多选）（2024·黑龙江大庆三模）下列说法正确的是（　　）
A. 液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点
B. 布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动
C. 分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D. 往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力
的作用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
√
√
√
解析： 　液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，
所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，A正确；布朗运
动说明了液体（气体）分子在永不停息地做无规则运动，B错误；当分
子间的距离从r＜r0到r＞r0，随着分子间距离的增大，分子势能先减小
后增大，C正确；往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，
这是由于水的表面张力作用，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2. （2024·广东深圳三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六
边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有
300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　）
A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B. 石墨烯中的碳原子始终静止不动
C. 石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变
D. 石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 　石墨有规则的形状，石墨是晶体，石墨烯是石墨中提取出来
的新材料，也有规则的形状，也是晶体，A错误；石墨中的碳原子是一
直运动的，B错误；石墨烯是晶体，在熔化过程中，温度不变，故碳原
子的平均动能不变，C正确；石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力
和分子斥力，D错误。
1
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7
8
9
3. （2024·江苏盐城二模）如图所示为一定质量的理想气体状态变化的V-T
图像。已知在状态A时的压强为p0，则（　　）
A. 状态B时的压强为
B. 状态C时的压强为2p0
C. A→B过程中气体对外做功
D. B→C过程中气体向外界放热
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 　从A到B温度不变，则pB＝pA＝2p0，选项A错误；从B到C体
积不变，则状态C时的压强为pC＝pB＝＝p0，选项B错误；A→B过程
中体积减小，则外界对气体做功，选项C错误；B→C过程中气体体积不
变，则W＝0，温度降低，内能减小，即ΔU＜0，根据热力学第一定律可
知Q＜0，即气体向外界放热，选项D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4. （2024·山东青岛三模）如图所示的是某品牌卡车的气囊减震装置，当
路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，
下列说法正确的是（　　）
A. 外界对气体做的功小于气体内能的增加
B. 气体温度升高，每个分子的动能都增大
C. 气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大
D. 气体压强增大的唯一原因是气体分子运动变得剧烈
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解析： 车体突然下沉挤压气囊，此过程时间很短，可认为是绝热过
程，由热力学第一定律可知：外界对气体做的功等于气体内能的增加，
故A错误；气体温度升高，气体的平均动能增大，但不一定每一个气体
分子的动能都增大，B错误； 由于温度升高，气体分子平均速率增大，
体积减小，分子数密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增
大，C正确；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、
无规则撞击产生的，气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，D
错误。
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5. （2024·福建莆田三模）飞机机舱内的一个空矿泉水瓶内密闭着一定质
量的空气，飞机在高空巡航时瓶子的状态如图甲所示。飞机着陆时瓶子
的状态如图乙所示。假设机舱内的温度保持不变，飞机从巡航到着陆过
程（　　）
A. 飞机机舱内的气压减小
B. 矿泉水瓶内的空气的压强增大
C. 矿泉水瓶内的空气分子平均动能增大
D. 矿泉水瓶内的空气内能增大
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解析： 　飞机从巡航到着陆过程，由题意知瓶内气体温度不变，体积
变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程＝C，故可知
矿泉水瓶内的空气的压强增大，则飞机从巡航到着陆过程飞机机舱内的
气压增大，A错误，B正确；由于温度是气体分子平均动能的标志，机
场地面温度与高空机舱温度相同，故从高空机舱到机场地面，瓶内气体
的分子平均动能不变，C错误；由于温度不变，则内能不变，D错误。
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6. 一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da
回到原状态，其p-T图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O。下
列判断正确的是（　　）
A. 气体在a状态的体积大于c状态的体积
B. 气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C. 在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的
功
D. 在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
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解析： 　由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在
a、c两状态的体积相等，选项A错误；理想气体的内能由其温度决定，
故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温
变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于
外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的
热量大于气体对外界做的功，选项D错误。
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7. （2024·山东济宁三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历
a→b→c→a过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，c→a是等容
过程。下列说法正确的是（　　）
A. 完成一次循环，气体向外界放热
B. a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大
C. b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
D. a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体
分子撞击的次数会增加
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解析： 完成一次循环，气体的内能不变，a→b过程，气体体积增
大，气体对外界做功，b→c过程，气体体积减小，外界对气体做功，由
于a→b过程气体的平均压强大于b→c过程气体压强，则气体对外做功大
于外界对气体做功，c→a过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学
第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，A错误；b→c过程中，气体
的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一
定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最
低，气体在c状态分子平均动能最小，B错误，C正确；a→b过程中，气
体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释
可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减
少，D错误。
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8. （2024·湖北高考13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T0，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h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ΔU＝CΔT，C为已知常量，大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求：
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答案： T0　
解析： 设容器内气体初、末状态体积分别为V0、V，末状态
温度为T，由盖-吕萨克定律得
＝
其中V0＝Sh，V＝S
联立解得T＝T0。
（1）再次平衡时容器内气体的温度。
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解析：设此过程中容器内气体吸收的热量为Q，外界对气体做的功
为W，由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W
其中ΔU＝C（T－T0）
W＝－（mg＋p0S）h
联立解得Q＝（CT0＋mgh＋p0Sh）。
（2）此过程中容器内气体吸收的热量。
答案： （CT0＋mgh＋p0Sh）
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9. 如图所示，利用一个气球B套在壁厚可忽略的玻璃瓶
A上模拟鱼鳔结构，A、B之间可通过阀门进行气体交
换。初始时阀门关闭，一细线一端连接装置，一端固
定在水底，装置静止在距离水面H处，此时细线恰好
无拉力，气球B内封闭气体的质量为m，体积为V，气
球B内气体的压强与所在处外界压强相等。已知当细线的拉力等于装置的总重力时细线恰好会断裂，A、B内为同种气体且气体温度保持不变，水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为p0，玻璃瓶A内封闭气体的初始压强为p1，气体体积为V0，装置自身的高度可以忽略不计。打开阀门，A中部分气体充入气球B，使得气球B慢慢膨胀（内部压强始终等于所在处外界压强）。求：
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（1）当细线刚好断裂时，向B中充入的气体质量Δm；
答案： m
解析： 设装置的总质量为M，根据题意可知，初始整个装置
静止在水中，重力大小等于浮力大小，即ρg（V＋V0）＝Mg，当
气球的体积增大到刚好使增加的浮力等于细线的最大拉力时，增
加的浮力为ΔF浮H＝ρgΔV＝Mg，由于＝，联立上式解得Δm＝
m。
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（2）当细线刚好断裂时，玻璃瓶A内封闭的气体的压强p2。
答案： p1－（p0＋ρgH）
解析： 对于质量为Δm的气体，经历等温变化，由玻意耳定律
有pΔV＝p2V'，p＝p0＋ρgH，解得V'＝，当细线刚好
断裂时，对玻璃瓶A内封闭的气体，由玻意耳定律有p1V0＝p2（V0
＋V'），联立解得p2＝p1－（p0＋ρgH）。
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