高考物理二轮复习第专题六热学近代物理13讲热学课件（63页PPT）
文档属性
| 名称 | 高考物理二轮复习第专题六热学近代物理13讲热学课件（63页PPT） |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 10.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-18 00:00:00 | ||
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文档简介
(共63张PPT)
专题六 热学 近代物理
第13讲 热学
1.理解分子动理论，知道固体、液体和气体的特点。
2．熟练应用气体实验定律和理想气体状态方程解决问题。
3．掌握分析热力学定律与气体实验定律综合问题的方法。
目标
要求
考点1
分子动理论 固体和液体
3．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系
4．固体和液体的主要特点
(1)区分晶体和非晶体的标准是看是否有确定的熔点，区分单晶体和多晶体的标准是看形状是否规则、是否具有各向异性。
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间，液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。
5．气体压强的微观解释
(2025·山东卷，2)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零，则( )
A．只有r大于r0时，Ep为正
B．只有r小于r0时，Ep为正
C．当r不等于r0时，Ep为正
D．当r不等于r0时，Ep为负
C
解析：C 根据题图可知，当r＝r0时，分子间作用力为0，当r>r0时，分子间作用力表现为引力，当0(2025·黑吉辽内蒙古卷，2)某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体( )
A．内能变小
B．压强变大
C．分子数密度变大
D．每个分子动能都变大
B
解析：B 将糖果瓶从寒冷的站台带入温暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度升高，则瓶内气体的内能变大，A错误；由于瓶内气体的体积不变，则气体做等容变化，由题意知瓶内气体的温度升高，则由查理定律可知，瓶内气体的压强变大，B正确；由于瓶内气体的体积不变，则瓶内气体的分子数密度不变，C错误；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都变大，D错误。
(2025·江苏卷，8)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时( )
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位
面积器壁的次数较少
C
解析：C 由题知气体体积质量不变，故气体的分子总数不变，则分子数密度不变，A错误；由题图可知，乙状态下气体中的高速率的分子比例更高，则与甲相比，乙状态下气体的温度更高，由于温度是分子平均动能的量度，温度越高，分子的平均动能越大，则乙状态下气体的平均动能较大，C正确；由于气体质量与体积保持不变，分子的总数和总体积未变，每个分子占据的空间恒定，分子的平均距
离不变，甲和乙状态下分子平均距离相等，B错误；单位时间内撞击容器壁次数与分子数密度和分子平均速率有关，结合A、C项分析，乙状态下气体的分子速率增大，则乙状态下气体分子单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
1．压强的计算
(1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。
(2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。
考点2
气体实验定律 理想气体状态方程
2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。
(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。
3．关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，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。
4．变质量问题
在充气、抽气等“变质量”问题中可以把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即把变质量问题转化为恒定质量的问题。
(2025·湖南卷，13)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱。液柱长为h，密度为ρ。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2，大气压强为p0。
(1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；
(2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长h＝0.2000 m，细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1＝305.7 K。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度T2＝300.0 K时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ＝1.0×103 kg/m3，p0＝1.0×105 Pa。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。
(2025·广东卷，13)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p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1 ＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度取g＝ 10 m/s2，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h2和气室内气体压强p1；
(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h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。
解析：(1)金属液刚好充满铸型室时，有
h1S1＝h2S2
代入数据解得h2＝0.05 m
则气室内气体的压强
p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2)
代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。
(2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4，则有h3S1＝h4S2
解得h4＝0.01 m
由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有
p0S1h1＝p′S1(h1－h3)
解得注气后铸型室内气体的压强
p′＝1.25×105 Pa
所以注气后气室内气体压强
p2＝p′＋ρg(h3＋H＋h4)
解得p2＝1.35×105 Pa。
答案：(1)0.05 m 1.2×105 Pa (2)1.35×105 Pa
(1)求B内气体压强pB2；
(2)求A内气体体积VA2；
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。
(3)B中气体压强能够回到p0，说明差压阀在该过程中打开，当A、B中压强差为Δp时，差压阀关闭，可知当B中气体压强回到p0时，A中的气体压强为
p0＋Δp＝1.11p0
对活塞，有p0S＋mg＝1.11p0S
解得m＝110 kg。
答案：(1)9×104 Pa (2)3.6×10-2 m3
(3)110 kg
气体状态变化的图像特点
?总结提升?
气体状态变化 等温变化 等容变化 等压变化
图像
特点 pV＝CT，pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
考点3
热力学定律
1．热力学第一定律
(1)公式：ΔU＝W＋Q
(2)符号法则
物理量 W Q ΔU
＋ 气体体积减小外界对系统做功 系统吸收热量 内能增加
－ 气体体积增大系统对外界做功 系统放出热量 内能减少
注意：(1)等温过程ΔU＝0，等容过程W＝0，绝热过程Q＝0。
(2)等压过程W≠0，Q≠0，ΔU≠0。
2．对热力学第二定律的理解
热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。
(2025·江苏卷，6)如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体( )
A．内能迅速增大 B．温度迅速升高
C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀
D
(2023·广东卷，13)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从
压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求：
(1)pB的表达式；
(2)TC的表达式；
(3)B到C的过程，气泡内气体的内能变化了多少？
热力学第一定律与气体图像综合问题的解题思路
(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
(2)在p-V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
(3)结合热力学第一定律判断有关问题。
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(建议用时：50分钟 满分：78分)
(选择题1～4题每题4分，共16分)
[保分练——重基础]
1．(2025·广东广州毕业班综合测试)图示为研究气体实验定律的装置，通过压强传感器和数据采集器获取数据，并借助计算机处理数据。用该装置探究一定质量的气体在温度不变时，其压强和体积的关系。实验得到的图像可能是( )
限时规范
训练(十五)
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2．(2025·广东佛山模拟)如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是( )
A
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解析：A 汽缸导热良好，被封闭气体与外界有充分热交换，温度不变，气体做等温变化，D错误。由玻意耳定律可知压强与体积成反比，缓慢加入细沙，气体压强增大，A正确，BC错误。
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3．(多选)(2025·广东学业水平模拟)如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：汽缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入汽缸内，压缩汽缸内的空气，并点燃汽缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到汽缸外。柱塞和汽缸密封良好，则( )
A．在压缩冲程，汽缸内气体发生等温变化
B．在压缩冲程，柱塞对汽缸内气体做正功
C．在做功冲程，汽缸内气体压强保持不变
D．在做功冲程，汽缸内气体对柱塞做正功
BD
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4．(多选)(2025·广东深圳二模)一定质量的理想气体经历A→B→C→A的状态变化过程，压强和体积的变化情况如图所示。正确的说法是( )
A．状态A与状态C温度相同
B．B→C过程气体温度降低
C．C→A过程气体放出热量
D．A→B过程外界对气体做正功
ABC
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外界放出热量，C正确。A→B的过程，气体的体积增大，气体对外界做正功，D错误。
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5．(8分)(2025·广东六校联考)为避免污染环境，现在庆祝活动所使用的气球都使用的是可降解材料。此外，所有气球内充的都是氦气，与遇明火易爆炸的氢气相比，更加安全。大湾区某市民跨年夜在海边放飞气球迎接新年，每个气球需要充入氦气V0＝10 L，充气后压强为p0＝1.0×105 Pa，地面附近空气温度为t0＝27 ℃、压强为1.0×105 Pa，用一个容积V1＝50 L、压强p1＝1.0×107 Pa的氦气罐给气球充气，可认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度相同。气球释放后飘向高空，当气球体积膨胀到15 L时就会爆裂落回地面。假设高度每升高1000 m，大气温度下降6 ℃，高度每升高10 m，大气压减小110 Pa，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，已知热力学温度T＝t＋273(K)，求：
(1)用一个氦气罐可以充出符合要求气球的个数n；
(2)当气球发生爆裂时，气球离地面的高度h(该问结果保留2位有效数字)。
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6．(10分)(2025·广东三校联考)中国航天员计划在2030年之前登上月球，其中航天服的研制与开发需要达到更高的要求。研究团队在地面对航天服进行实验研究的过程中，航天服内的气体可视为理想气体，初始时其体积为V，温度为T，压强为0.7p0，其中p0为大气压强。
(1)若将航天服内气体的温度升高到1.4T，且气体的压强不变，求气体对外做的功；
(2)若在初始状态将航天服的阀门打开，外界气体缓慢进入航天服内，直至内、外气体压强相等，均为p0后不再进气，此时航天服内理想气体的体积为1.4V，且此过程中，气体的温度保持为T不变，求进入航天服内气体的质量与原有质量之比。
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[争分练——重技能]
7．(8分)(2025·广东深圳一模)已知某型号汽车轮胎的容积为30 L，初始时车胎内气体压强为3p0、温度为300 K。由于寒潮突至，轮胎内温度降至290 K。轮胎容积始终保持不变。
(1)求降温后车胎内气体压强；
(2)降温后，为使车胎压强达到3.1p0，求需要从外界缓慢充入温度为290 K、压强为p0的气体体积。
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8．(8分)(2025·广东佛山模拟)在深海潜水时，潜水员需在特制的加压舱内接受高压适应训练，适应后再送到深海处潜水。如图是某加压舱的实物图，若加压前，舱内潜水员肺内气压为1.0×105 Pa，肺内气体容积为6 L，经一段时间加压并稳定后，舱内潜水员肺内气压变为3.0×106 Pa，肺内气体容积变为3 L，此过程潜水员肺内气体温度维持在37 ℃不变。求：
(1)加压并稳定后，潜水员肺内的气体在压强为1.0×105 Pa，温度为37 ℃时的体积；
(2)加压前与加压稳定后，潜水员肺内气体的质量之比。
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9．(8分)(2025·广东茂名一模)2024年5月28日，神舟十八号航天员圆满完成出舱任务。航天员要先进入气闸舱中等待气闸舱内气压降至与太空舱外气压基本一致，才能进入太空。中国空间站气闸舱使用了气体复用技术，即航天员出舱前将气闸舱空气全部抽送到相邻的工作舱。如图所示，若工作舱容积V1＝50 m3，气闸舱容积V2＝10 m3，工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为p0＝1.0×105 Pa，外太空为真空状态，气体为理想气体并忽略航天员对气体的影响，太空舱与外界保持绝热。请问抽气过程：
(1)若气体温度保持不变，则抽气结束后工作舱内气体压强升高了多少？
(2)若考虑气体做功，则工作舱内气体温度如何变化？并说明理由。
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解析：(1)从气闸舱向工作舱抽气过程，有
p0V2＋p0V1＝pV1
抽气结束且气体稳定后，工作舱中的气压p＝1.2×105 Pa
工作舱压强升高Δp＝p－p0＝0.2×105 Pa。
(2)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q
此过程外界对工作舱气体做正功，W>0
又Q＝0，则ΔU>0
工作舱内气体内能增加，温度升高。
答案：(1)0.2×105 Pa (2)见解析
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10．(8分)(2025·广东韶关模拟)某游客在青藏高原海拔3800 m处出现了高原反应，随即取出一种便携式加压舱使用。加压舱刚取出时是真空折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中10 m3的空气输入到舱体中，充气后的加压舱舱体可视为长2 m、底面积1.5 m2的圆柱体。测得当地大气压强为p0＝6.3×104 Pa，环境气温为－3 ℃，充气过程中可视为温度保持不变。
(1)求充气完毕后舱内的压强。
(2)关闭阀门，开启加热装置(舱内体积不变)，使舱内气体温度达到27 ℃，求此时舱内的压强。(保留2位有效数字)
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专题六 热学 近代物理
第13讲 热学
1.理解分子动理论，知道固体、液体和气体的特点。
2．熟练应用气体实验定律和理想气体状态方程解决问题。
3．掌握分析热力学定律与气体实验定律综合问题的方法。
目标
要求
考点1
分子动理论 固体和液体
3．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系
4．固体和液体的主要特点
(1)区分晶体和非晶体的标准是看是否有确定的熔点，区分单晶体和多晶体的标准是看形状是否规则、是否具有各向异性。
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间，液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。
5．气体压强的微观解释
(2025·山东卷，2)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零，则( )
A．只有r大于r0时，Ep为正
B．只有r小于r0时，Ep为正
C．当r不等于r0时，Ep为正
D．当r不等于r0时，Ep为负
C
解析：C 根据题图可知，当r＝r0时，分子间作用力为0，当r>r0时，分子间作用力表现为引力，当0
A．内能变小
B．压强变大
C．分子数密度变大
D．每个分子动能都变大
B
解析：B 将糖果瓶从寒冷的站台带入温暖的车厢一段时间后，瓶内气体的温度升高，则瓶内气体的内能变大，A错误；由于瓶内气体的体积不变，则气体做等容变化，由题意知瓶内气体的温度升高，则由查理定律可知，瓶内气体的压强变大，B正确；由于瓶内气体的体积不变，则瓶内气体的分子数密度不变，C错误；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能变大，但并不是每个分子的动能都变大，D错误。
(2025·江苏卷，8)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时( )
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位
面积器壁的次数较少
C
解析：C 由题知气体体积质量不变，故气体的分子总数不变，则分子数密度不变，A错误；由题图可知，乙状态下气体中的高速率的分子比例更高，则与甲相比，乙状态下气体的温度更高，由于温度是分子平均动能的量度，温度越高，分子的平均动能越大，则乙状态下气体的平均动能较大，C正确；由于气体质量与体积保持不变，分子的总数和总体积未变，每个分子占据的空间恒定，分子的平均距
离不变，甲和乙状态下分子平均距离相等，B错误；单位时间内撞击容器壁次数与分子数密度和分子平均速率有关，结合A、C项分析，乙状态下气体的分子速率增大，则乙状态下气体分子单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
1．压强的计算
(1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。
(2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。
考点2
气体实验定律 理想气体状态方程
2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。
(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。
3．关联气体问题
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，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。
4．变质量问题
在充气、抽气等“变质量”问题中可以把充进或抽出的气体包含在气体变化的始、末状态中，即把变质量问题转化为恒定质量的问题。
(2025·湖南卷，13)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱。液柱长为h，密度为ρ。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2，大气压强为p0。
(1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；
(2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长h＝0.2000 m，细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1＝305.7 K。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度T2＝300.0 K时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ＝1.0×103 kg/m3，p0＝1.0×105 Pa。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。
(2025·广东卷，13)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p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1 ＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度取g＝ 10 m/s2，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h2和气室内气体压强p1；
(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h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。
解析：(1)金属液刚好充满铸型室时，有
h1S1＝h2S2
代入数据解得h2＝0.05 m
则气室内气体的压强
p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2)
代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。
(2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4，则有h3S1＝h4S2
解得h4＝0.01 m
由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有
p0S1h1＝p′S1(h1－h3)
解得注气后铸型室内气体的压强
p′＝1.25×105 Pa
所以注气后气室内气体压强
p2＝p′＋ρg(h3＋H＋h4)
解得p2＝1.35×105 Pa。
答案：(1)0.05 m 1.2×105 Pa (2)1.35×105 Pa
(1)求B内气体压强pB2；
(2)求A内气体体积VA2；
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。
(3)B中气体压强能够回到p0，说明差压阀在该过程中打开，当A、B中压强差为Δp时，差压阀关闭，可知当B中气体压强回到p0时，A中的气体压强为
p0＋Δp＝1.11p0
对活塞，有p0S＋mg＝1.11p0S
解得m＝110 kg。
答案：(1)9×104 Pa (2)3.6×10-2 m3
(3)110 kg
气体状态变化的图像特点
?总结提升?
气体状态变化 等温变化 等容变化 等压变化
图像
特点 pV＝CT，pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
考点3
热力学定律
1．热力学第一定律
(1)公式：ΔU＝W＋Q
(2)符号法则
物理量 W Q ΔU
＋ 气体体积减小外界对系统做功 系统吸收热量 内能增加
－ 气体体积增大系统对外界做功 系统放出热量 内能减少
注意：(1)等温过程ΔU＝0，等容过程W＝0，绝热过程Q＝0。
(2)等压过程W≠0，Q≠0，ΔU≠0。
2．对热力学第二定律的理解
热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。
(2025·江苏卷，6)如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体( )
A．内能迅速增大 B．温度迅速升高
C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀
D
(2023·广东卷，13)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从
压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求：
(1)pB的表达式；
(2)TC的表达式；
(3)B到C的过程，气泡内气体的内能变化了多少？
热力学第一定律与气体图像综合问题的解题思路
(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
(2)在p-V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
(3)结合热力学第一定律判断有关问题。
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(建议用时：50分钟 满分：78分)
(选择题1～4题每题4分，共16分)
[保分练——重基础]
1．(2025·广东广州毕业班综合测试)图示为研究气体实验定律的装置，通过压强传感器和数据采集器获取数据，并借助计算机处理数据。用该装置探究一定质量的气体在温度不变时，其压强和体积的关系。实验得到的图像可能是( )
限时规范
训练(十五)
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2．(2025·广东佛山模拟)如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是( )
A
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解析：A 汽缸导热良好，被封闭气体与外界有充分热交换，温度不变，气体做等温变化，D错误。由玻意耳定律可知压强与体积成反比，缓慢加入细沙，气体压强增大，A正确，BC错误。
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3．(多选)(2025·广东学业水平模拟)如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：汽缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入汽缸内，压缩汽缸内的空气，并点燃汽缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到汽缸外。柱塞和汽缸密封良好，则( )
A．在压缩冲程，汽缸内气体发生等温变化
B．在压缩冲程，柱塞对汽缸内气体做正功
C．在做功冲程，汽缸内气体压强保持不变
D．在做功冲程，汽缸内气体对柱塞做正功
BD
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4．(多选)(2025·广东深圳二模)一定质量的理想气体经历A→B→C→A的状态变化过程，压强和体积的变化情况如图所示。正确的说法是( )
A．状态A与状态C温度相同
B．B→C过程气体温度降低
C．C→A过程气体放出热量
D．A→B过程外界对气体做正功
ABC
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外界放出热量，C正确。A→B的过程，气体的体积增大，气体对外界做正功，D错误。
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5．(8分)(2025·广东六校联考)为避免污染环境，现在庆祝活动所使用的气球都使用的是可降解材料。此外，所有气球内充的都是氦气，与遇明火易爆炸的氢气相比，更加安全。大湾区某市民跨年夜在海边放飞气球迎接新年，每个气球需要充入氦气V0＝10 L，充气后压强为p0＝1.0×105 Pa，地面附近空气温度为t0＝27 ℃、压强为1.0×105 Pa，用一个容积V1＝50 L、压强p1＝1.0×107 Pa的氦气罐给气球充气，可认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度相同。气球释放后飘向高空，当气球体积膨胀到15 L时就会爆裂落回地面。假设高度每升高1000 m，大气温度下降6 ℃，高度每升高10 m，大气压减小110 Pa，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，已知热力学温度T＝t＋273(K)，求：
(1)用一个氦气罐可以充出符合要求气球的个数n；
(2)当气球发生爆裂时，气球离地面的高度h(该问结果保留2位有效数字)。
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6．(10分)(2025·广东三校联考)中国航天员计划在2030年之前登上月球，其中航天服的研制与开发需要达到更高的要求。研究团队在地面对航天服进行实验研究的过程中，航天服内的气体可视为理想气体，初始时其体积为V，温度为T，压强为0.7p0，其中p0为大气压强。
(1)若将航天服内气体的温度升高到1.4T，且气体的压强不变，求气体对外做的功；
(2)若在初始状态将航天服的阀门打开，外界气体缓慢进入航天服内，直至内、外气体压强相等，均为p0后不再进气，此时航天服内理想气体的体积为1.4V，且此过程中，气体的温度保持为T不变，求进入航天服内气体的质量与原有质量之比。
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[争分练——重技能]
7．(8分)(2025·广东深圳一模)已知某型号汽车轮胎的容积为30 L，初始时车胎内气体压强为3p0、温度为300 K。由于寒潮突至，轮胎内温度降至290 K。轮胎容积始终保持不变。
(1)求降温后车胎内气体压强；
(2)降温后，为使车胎压强达到3.1p0，求需要从外界缓慢充入温度为290 K、压强为p0的气体体积。
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8．(8分)(2025·广东佛山模拟)在深海潜水时，潜水员需在特制的加压舱内接受高压适应训练，适应后再送到深海处潜水。如图是某加压舱的实物图，若加压前，舱内潜水员肺内气压为1.0×105 Pa，肺内气体容积为6 L，经一段时间加压并稳定后，舱内潜水员肺内气压变为3.0×106 Pa，肺内气体容积变为3 L，此过程潜水员肺内气体温度维持在37 ℃不变。求：
(1)加压并稳定后，潜水员肺内的气体在压强为1.0×105 Pa，温度为37 ℃时的体积；
(2)加压前与加压稳定后，潜水员肺内气体的质量之比。
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9．(8分)(2025·广东茂名一模)2024年5月28日，神舟十八号航天员圆满完成出舱任务。航天员要先进入气闸舱中等待气闸舱内气压降至与太空舱外气压基本一致，才能进入太空。中国空间站气闸舱使用了气体复用技术，即航天员出舱前将气闸舱空气全部抽送到相邻的工作舱。如图所示，若工作舱容积V1＝50 m3，气闸舱容积V2＝10 m3，工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为p0＝1.0×105 Pa，外太空为真空状态，气体为理想气体并忽略航天员对气体的影响，太空舱与外界保持绝热。请问抽气过程：
(1)若气体温度保持不变，则抽气结束后工作舱内气体压强升高了多少？
(2)若考虑气体做功，则工作舱内气体温度如何变化？并说明理由。
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解析：(1)从气闸舱向工作舱抽气过程，有
p0V2＋p0V1＝pV1
抽气结束且气体稳定后，工作舱中的气压p＝1.2×105 Pa
工作舱压强升高Δp＝p－p0＝0.2×105 Pa。
(2)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q
此过程外界对工作舱气体做正功，W>0
又Q＝0，则ΔU>0
工作舱内气体内能增加，温度升高。
答案：(1)0.2×105 Pa (2)见解析
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10．(8分)(2025·广东韶关模拟)某游客在青藏高原海拔3800 m处出现了高原反应，随即取出一种便携式加压舱使用。加压舱刚取出时是真空折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中10 m3的空气输入到舱体中，充气后的加压舱舱体可视为长2 m、底面积1.5 m2的圆柱体。测得当地大气压强为p0＝6.3×104 Pa，环境气温为－3 ℃，充气过程中可视为温度保持不变。
(1)求充气完毕后舱内的压强。
(2)关闭阀门，开启加热装置(舱内体积不变)，使舱内气体温度达到27 ℃，求此时舱内的压强。(保留2位有效数字)
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