專題14理想氣體狀態(tài)方程與熱力學定律目錄近年真題對比考向一理想氣體狀態(tài)方程考向二熱力學定律及綜合問題命題規(guī)律解密名校模擬探源易錯易混速記關注高考物理（ID：gkwl100），獲取更多學習資料【命題意圖】熱學主要考查氣體實驗定律、熱力學定律等知識，對于熱學的基本概念和熱力學定律往往以選擇題的形式出現(xiàn)，而氣體實驗定律往往以液柱或氣缸等為載體通過計算題的形式考查?！究疾橐c】（1）氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程；（2）熱力學第一定律，熱力學第二定律；（3）熱力學第一定律與理想氣體狀態(tài)方程的綜合問題?！菊n標鏈接】①氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程的應用②熱力學第一定律，熱力學第二定律的理解?？枷蛞焕硐霘怏w狀態(tài)方程1.（2023新課標卷）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?，F(xiàn)通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩(wěn)定后（）A.h中的氣體內(nèi)能增加 B.f與g中的氣體溫度相等C.f與h中的氣體溫度相等 D.f與h中的氣體壓強相等【答案】AD【解析】A．當電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時，f中的氣體內(nèi)能增大，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知f中的氣體壓強增大，會緩慢推動左邊活塞，則彈簧被壓縮。與此同時彈簧對右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動左邊活塞。故活塞對h中的氣體做正功，且是絕熱過程，由熱力學第一定律可知，h中的氣體內(nèi)能增加，A正確；B．未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等，當系統(tǒng)穩(wěn)定時，活塞受力平衡，可知彈簧處于壓縮狀態(tài)，對左邊活塞分析則分別對f、g內(nèi)的氣體分析，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有由題意可知，因彈簧被壓縮，則，聯(lián)立可得B錯誤；C．在達到穩(wěn)定過程中h中的氣體體積變小，壓強變大，f中的氣體體積變大。由于穩(wěn)定時彈簧保持平衡狀態(tài)，故穩(wěn)定時f、h中的氣體壓強相等，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程對h氣體分析可知聯(lián)立可得C錯誤；D．對彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統(tǒng)分析，根據(jù)平衡條件可知，f與h中的氣體壓強相等，D正確。故選AD。2.（2023山東卷）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為，壓強為。經(jīng)等容過程，該氣體吸收的熱量后溫度上升；若經(jīng)等壓過程，需要吸收的熱量才能使氣體溫度上升。下列說法正確的是（）A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為 B.等壓過程中，氣體對外做功C.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的 D.兩個過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為【答案】AD【解析】C．令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強，體積和溫度分別為等容過程為狀態(tài)二等壓過程為狀態(tài)三由理想氣體狀態(tài)方程可得解得體積增加了原來的，C錯誤；D．等容過程中氣體做功為零，由熱力學第一定律兩個過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為，D正確；AB．等壓過程內(nèi)能增加了，吸收熱量為，由熱力學第一定律可知氣體對外做功為，即做功的大小為解得A正確B錯誤；故選AD。3.（2023全國乙卷）如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為的A、B兩段細管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方。管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開。水銀柱在兩管中的長度均為?，F(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長度改變。求B管在上方時，玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強。（氣體溫度保持不變，以為壓強單位）【答案】，【解析】設B管在上方時上部分氣壓pB，則此時下方氣壓為pA，此時有倒置后A管氣體壓強變小，即空氣柱長度增加1cm，A管中水銀柱減小1cm，又因為可知B管水銀柱增加2cm，空氣柱減小2cm；設此時兩管的壓強分別為、，所以有倒置前后溫度不變，根據(jù)玻意耳定律對A管有對B管有其中聯(lián)立以上各式解得4.（2023全國甲卷）一高壓艙內(nèi)氣體的壓強為1.2個大氣壓，溫度為17℃，密度為1.46kg/m3。（i）升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強不變，求氣體溫度升至27℃時內(nèi)氣體的密度；（ii）保持溫度27℃不變，再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強降至1.0個大氣壓，求艙內(nèi)氣體的密度。【答案】（i）1.41kg/m3；（ii）1.18kg/m3【解析】（i）由攝氏度和開爾文溫度關系可得T1=273＋17K=290K，T2=273＋27K=300K理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT可知其中n為封閉氣體的物質(zhì)的量，即理想氣體的正比于氣體的質(zhì)量，則其中p1=p2=1.2p0，ρ1=1.46kg/m3，代入數(shù)據(jù)解得ρ2=1.41kg/m3（ii）由題意得p3=p0，T3=273＋27K=300K同理可得解得ρ3=1.18kg/m35.（2023海南卷）某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量理想氣體，時，壓強（1）時，氣壓是多大？（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？【答案】（1）；（2）0.97【解析】（1）瓶內(nèi)氣體的始末狀態(tài)的熱力學溫度分別為，溫度變化過程中體積不變，故由查理定律有解得（2）保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有解得6.（2023湖北卷）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內(nèi)壁光滑，橫截面積分別為S、，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉，左側(cè)汽缸底部與活塞用輕質(zhì)細彈簧相連。初始時，兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長?，F(xiàn)往右側(cè)活塞上表面緩慢添加一定質(zhì)量的沙子，直至右側(cè)活塞下降，左側(cè)活塞上升。已知大氣壓強為，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內(nèi)氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求（1）最終汽缸內(nèi)氣體的壓強。（2）彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量?！敬鸢浮浚?）；（2）；【解析】（1）對左右氣缸內(nèi)所封的氣體，初態(tài)壓強p1=p0體積末態(tài)壓強p2，體積根據(jù)玻意耳定律可得解得（2）對右邊活塞受力分析可知解得對左側(cè)活塞受力分析可知解得7.（2023湖南卷）汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力．如圖，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構成，連桿與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時，在連桿上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)剎車．助力氣室與抽氣氣室用細管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強，利用大氣壓與助力氣室的壓強差實現(xiàn)剎車助力．每次抽氣時，打開，閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動，助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達到兩氣室壓強相等；然后，閉合，打開，抽氣活塞向下運動，抽氣氣室中的全部氣體從排出，完成一次抽氣過程．已知助力氣室容積為，初始壓強等于外部大氣壓強，助力活塞橫截面積為，抽氣氣室的容積為．假設抽氣過程中，助力活塞保持不動，氣體可視為理想氣體，溫度保持不變．（1）求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強；（2）第次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大?。敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）以助力氣室內(nèi)的氣體為研究對象，則初態(tài)壓強p0，體積V0，第一次抽氣后，氣體體積根據(jù)玻意耳定律解得（2）同理第二次抽氣解得以此類推……則當n次抽氣后助力氣室內(nèi)的氣體壓強則剎車助力系統(tǒng)為駕駛員省力大小為考向二熱力學定律及綜合問題8.（2023全國甲卷）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是（）A.氣體的體積不變，溫度升高B.氣體的體積減小，溫度降低C.氣體的體積減小，溫度升高D.氣體的體積增大，溫度不變E.氣體的體積增大，溫度降低【答案】ABD【解析】A．氣體的體積不變溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積不變氣體做功為零，因此氣體吸收熱量，A正確；B．氣體的體積減小溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，體積減小外界對氣體做功，由熱力學第一定律,可知氣體對外放熱，B正確；C．氣體的體積減小溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積減小外界對氣體做功，由熱力學第一定律可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；D．氣體的體積增大溫度不變則氣體的內(nèi)能不變，體積增大氣體對外界做功，由熱力學第一定律可知即氣體吸收熱量，D正確；E．氣體的體積增大溫度降低則氣體的內(nèi)能降低，體積增大氣體對外界做功，由熱力學第一定律可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，E錯誤。9.（2023全國乙卷）對于一定量的理想氣體，經(jīng)過下列過程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是（）A.等溫增壓后再等溫膨脹B.等壓膨脹后再等溫壓縮C.等容減壓后再等壓膨脹D等容增壓后再等壓壓縮E.等容增壓后再等溫膨脹【答案】ACD【解析】A．對于一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，故等溫增壓和等溫膨脹過程溫度均保持不變，內(nèi)能不變，故A正確；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等壓膨脹后氣體溫度升高，內(nèi)能增大，等溫壓縮溫度不變，內(nèi)能不變，故末狀態(tài)與初始狀態(tài)相比內(nèi)能增加，故B錯誤；C．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容減壓過程溫度降低，內(nèi)能減?。坏葔号蛎涍^程溫度升高，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故C正確；D．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等壓壓縮過程溫度降低，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故D正確；E．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過程溫度升高；等溫膨脹過程溫度不變，故末狀態(tài)的內(nèi)能大于初狀態(tài)的內(nèi)能，故E錯誤。故選ACD。10。（2023江蘇卷）如圖所示．密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B．該過程中（）A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小【答案】B【解析】A．根據(jù)可得則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，選項A錯誤；B．從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能變大，則選項B正確；C．從A到B氣體的壓強變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積的器壁的碰撞力變大，選項C錯誤；D．氣體的分子密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)變大，選項D錯誤。故選B。11.（2023遼寧卷）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應的p-V圖像可能是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】根據(jù)可得從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c態(tài)的體積大于b態(tài)體積。故選B。12．（2023浙江1月卷）某探究小組設計了一個報警裝置，其原理如圖所示．在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積、質(zhì)量的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動．開始時氣體處于溫度、活塞與容器底的距離的狀態(tài)A．環(huán)境溫度升高時容器內(nèi)氣體被加熱，活塞緩慢上升恰好到達容器內(nèi)的卡口處，此時氣體達到狀態(tài)B．活塞保持不動，氣體被繼續(xù)加熱至溫度的狀態(tài)C時觸動報警器．從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內(nèi)能增加了．取大氣壓，求氣體（1）在狀態(tài)B的溫度；（2）在狀態(tài)C的壓強；（3）由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界吸收熱量Q．【答案】（1）330K；（2）；（3）【解析】（1）根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，封閉氣體的壓強不變?yōu)?，則有解得（2）根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體的體積不變，則有解得（3）根據(jù)題意可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體對外做功為由熱力學第一定律有解得13.（2023浙江6月卷）如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積，質(zhì)量的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度300K的熱源接觸，平衡時圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A，其體積。緩慢推動活塞使氣體達到狀態(tài)B，此時體積。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態(tài)C，此時壓強。已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C，氣體從外界吸收熱量；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體內(nèi)能增加；大氣壓。（1）氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，其分子平均動能________（選填“增大”、“減小”或“不變”），圓筒內(nèi)壁單位面積受到壓力________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；（2）求氣體在狀態(tài)C的溫度Tc；（3）求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中外界對系統(tǒng)做的功W?！敬鸢浮浚?）不變；增大；（2）350K；（3）11J【解析】（1）圓筒導熱良好，則氣體從狀態(tài)A緩慢推動活塞到狀態(tài)B，氣體溫度不變，則氣體分子平均動能不變；氣體體積減小，則壓強變大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大；（2）狀態(tài)A時的壓強溫度TA=300K；體積VA=600cm3；C態(tài)壓強；體積VC=500cm3；根據(jù)解得TC=350K（3）從B到C氣體進行等容變化，則WBC=0，因從B到C氣體內(nèi)能增加25J可知，氣體從外界吸熱25J，而氣體從A到C從外界吸熱14J，可知氣體從A到B氣體放熱11J，從A到B氣體內(nèi)能不變，可知從A到B外界對氣體做功11J?？枷蛞焕硐霘怏w狀態(tài)方程1.【2022·河北·T15(2)】水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強。活塞面積為S，隔板兩側(cè)氣體體積均為，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計?，F(xiàn)將整個裝置緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的，設整個過程溫度保持不變，求：（1）此時上、下部分氣體的壓強；（2）“H”型連桿活塞的質(zhì)量（重力加速度大小為g）?！敬鸢浮浚?），；（2）【解析】（1）旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾定律可知解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為，則解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強為（2）對“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力豎直向下，上部分氣體對活塞的作用力豎直向上，下部分氣體對活塞的作用力豎直向下，大氣壓力上下部分抵消，根據(jù)平衡條件可知解得活塞的質(zhì)量為2.（2022·湖南卷·T15（2））如圖，小贊同學設計了一個液體拉力測量儀。一個容積的導熱汽缸下接一圓管，用質(zhì)量、橫截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與圓管壁間摩擦不計?；钊露擞幂p質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量的U形金屬絲，活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸入待測液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲從液體中拉出，活塞在圓管中的最低位置為B。已知A、B間距離，外界大氣壓強，重力加速度取，環(huán)境溫度保持不變，求：（1）活塞處于A位置時，汽缸中氣體壓強；（2）活塞處于B位置時，液體對金屬絲拉力F的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）將活塞與金屬絲視為一整體，因平衡則有代入數(shù)據(jù)解得（2）當活塞在B位置時，汽缸內(nèi)壓強為p2，則有代入數(shù)據(jù)解得將活塞與金屬絲視為一整體，因平衡則有聯(lián)立解得3.（2022·廣東卷·T15（2））玻璃瓶可作為測量水深的簡易裝置。如圖所示，潛水員在水面上將水裝入容積為的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，打開瓶蓋，讓水進入瓶中，穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積為。將瓶內(nèi)氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強取，重力加速度g取，水的密度取。求水底的壓強p和水的深度h。【答案】；10m【解析】對瓶中所封的氣體，由玻意耳定律可知即解得根據(jù)解得h=10m4.（2022·全國甲卷·T33（2））如圖，容積均為、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為、溫度為的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通：汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的體積分別為和、環(huán)境壓強保持不變，不計活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦。（1）將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；（2）將環(huán)境溫度緩慢改變至，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）因兩活塞的質(zhì)量不計，則當環(huán)境溫度升高時，Ⅳ內(nèi)的氣體壓強總等于大氣壓強，則該氣體進行等壓變化，則當B中的活塞剛到達汽缸底部時，由蓋呂薩克定律可得解得（2）設當A中的活塞到達汽缸底部時Ⅲ中氣體的壓強為p，則此時Ⅳ內(nèi)的氣體壓強也等于p，設此時Ⅳ內(nèi)的氣體的體積為V，則Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體被壓縮的體積為V0-V，則對氣體Ⅳ對Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體聯(lián)立解得5.（2022·全國乙卷·T33（2））如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽缸連接處有小卡銷，活塞Ⅱ不能通過連接處。活塞Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量分別為、m，面積分別為、S，彈簧原長為l。初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時彈簧的伸長量為，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為。已知活塞外大氣壓強為，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。（1）求彈簧的勁度系數(shù)；（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當活塞Ⅱ剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強和溫度?！敬鸢浮浚?）；（2），【解析】（1）設封閉氣體的壓強為，對兩活塞和彈簧的整體受力分析，由平衡條件有解得對活塞Ⅰ由平衡條件有解得彈簧的勁度系數(shù)為（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞Ⅱ剛運動到汽缸連接處時，對兩活塞和彈簧的整體由平衡條件可知，氣體的壓強不變依然為即封閉氣體發(fā)生等壓過程，初末狀態(tài)的體積分別為，由氣體的壓強不變，則彈簧的彈力也不變，故有有等壓方程可知解得6.（2022·山東卷·T15）某些魚類通過調(diào)節(jié)體內(nèi)魚鰾的體積實現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚鰾結(jié)構可簡化為通過閥門相連的A、B兩個密閉氣室，A室壁厚、可認為體積恒定，B室壁簿，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過閥門進行交換。質(zhì)量為M的魚靜止在水面下H處。B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m；設B室內(nèi)氣體壓強與魚體外壓強相等、魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等，魚的質(zhì)量不變，魚鰾內(nèi)氣體溫度不變。水的密度為ρ，重力加速度為g。大氣壓強為p0，求：（1）魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度、需從A室充入B室的氣體質(zhì)量m；（2）魚靜止于水面下H1處時，B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由題知開始時魚靜止在H處，設此時魚的體積為V0，有Mg=ρgV0且此時B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，則m=ρ氣V魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度，則有ρg(V0+V)-Mg=Ma聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質(zhì)量（2）由題知開始時魚靜止在H處時，B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，且此時B室內(nèi)的壓強為p1=ρgH+p0魚靜止于水面下H1處時，有p2=ρgH1+p0由于魚鰾內(nèi)氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1V=p2V2解得則此時B室內(nèi)氣體質(zhì)量考向二熱力學定律7.（2022·山東卷·T5）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時氣缸開口向上放置，活塞處于靜止狀態(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動過程中，缸內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能增加，外界對氣體做正功B.內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小C.溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D.溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加【答案】C【解析】初始時氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力，故氣缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后氣缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。AB．氣缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，氣缸內(nèi)氣體壓強作用將活塞往外推，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，AB錯誤；CD．氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯誤。故選C。8.（2022·全國乙卷·T33（1））一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化狀態(tài)c，其過程如圖上的兩條線段所示，則氣體在（）A.狀態(tài)a處壓強大于狀態(tài)c處的壓強B.由a變化到b的過程中，氣體對外做功C.由b變化到c的過程中，氣體的壓強不變D.由a變化到b的過程中，氣體從外界吸熱E.由a變化到b的過程中，從外界吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能【答案】ABD【解析】AC．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知即圖像的斜率為，故有故A正確，C錯誤；B．理想氣體由a變化到b的過程中，因體積增大，則氣體對外做功，故B正確；DE．理想氣體由a變化到b的過程中，溫度升高，則內(nèi)能增大，由熱力學第一定律有而，，則有可得，即氣體從外界吸熱，且從外界吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能，故D正確，E錯誤；故選ABD。9.（2022·全國甲卷·T33（1））一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如圖上從a到b的線段所示。在此過程中（）A.氣體一直對外做功B.氣體的內(nèi)能一直增加C.氣體一直從外界吸熱D.氣體吸收的熱量等于其對外做的功E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量【答案】BCE【解析】A．因從a到bp—T圖像過原點，由可知從a到b氣體的體積不變，則從a到b氣體不對外做功，選項A錯誤；B．因從a到b氣體溫度升高，可知氣體內(nèi)能增加，選項B正確；CDE．因W=0，?U>0，根據(jù)熱力學第一定律?U=W+Q可知，氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收的熱量等于內(nèi)能增加量，選項CE正確，D錯誤。故選BCE。10.（2022·湖南卷·T15（1））利用“渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是（）A.A端為冷端，B端為熱端B.A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D.該裝置氣體進出過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律E.該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律【答案】ABE【解析】A.依題意，中心部位為熱運動速率較低的氣體，與擋板相作用后反彈，從A端流出，而邊緣部份熱運動速率較高的氣體從B端流出；同種氣體分子平均熱運動速率較大、其對應的溫度也就較高，所以A端為冷端、B端為熱端，故A正確；B．依題意，A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，所以從A端流出的氣體分子熱運動平均速度小于從B端流出的，故B正確；C．A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能，內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關；依題意，不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能一定大于從B端流出的氣體內(nèi)能，故C錯誤；DE．該裝置將冷熱不均氣體的進行分離，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實現(xiàn)的，并非是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律；溫度較低的從A端出、較高的從B端出，也符合能量守恒定律，故D錯誤，E正確。故選ABE。11.（2022·湖北·T3）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p—V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應該線段的中點。下列說法正確的是（）A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功【答案】B【解析】AB．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大氣體對外界做功，則W<0，由熱力學第一定律U=W+Q可知a→b過程中氣體吸熱，A錯誤、B正確；C．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知，p—V圖像的坐標值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標值乘積更大，a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；D．a(chǎn)→c過程氣體體積增大，外界對氣體做負功，D錯誤。故選B。12.【2022·河北·T15(1)】如圖，絕熱密閉容器中裝有一定質(zhì)量的某種理想氣體和一個充有同種氣體的氣球。容器內(nèi)溫度處處相同。氣球內(nèi)部壓強大于外部壓強。氣球慢慢漏氣后，容器中氣球外部氣體的壓強將______（填“增大”“減小”或“不變”）；溫度將______（填“升高”“降低”或“不變”）。【答案】①.增大②.升高【解析】假設氣球內(nèi)部氣體和氣球外部氣體的溫度不變，當氣球內(nèi)部的氣體緩慢釋放到氣球外部，氣球內(nèi)部氣體壓強大于外部氣體壓強，根據(jù)玻意爾定律可知氣球內(nèi)的氣體釋放到外部時體積增大，相當于容器的體積增大；而容器的體積無法改變，所以將假設擴大體積的容器絕熱壓縮到原來容器的體積即可，氣體絕熱壓縮，與外界無熱交換，即，外界對氣體做功，即，根據(jù)絕熱情況下的熱力學第一定律可知氣體內(nèi)能增加，溫度升高；氣體溫度升高，根據(jù)理想氣體實驗定律可知氣體壓強增大。高考對熱學的考查的題型固定，未來還是以選擇題形式考查分子動理論、固體和液體的性質(zhì)、熱力學定律；以計算題形式考查理想氣體狀態(tài)方程和氣體實驗定律的應用；還可以把受力分析、平衡條件的應用及氣體實驗定律的應用結(jié)合在一起命題。命題多與生活、生產(chǎn)實際情景聯(lián)系。1.（2023·廣東惠州三模）（多選）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中（）A氣體溫度先上升后下降B.氣體內(nèi)能一直增加C.氣體一直對外做功D.氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功【答案】BC【解析】AB．由圖知氣體的

pV乘積一直增大，由知氣體的溫度一直升高，內(nèi)能一直增加，故A錯誤，B正確；CD．氣體的體積增大，則氣體一直對外做功，氣體的內(nèi)能一直增加，根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q可知氣體一直從外界吸熱，吸收的熱量用于對外功和增加內(nèi)能，故C正確，D錯誤。故選BC。2.（2023·廣東江門一模）內(nèi)壁光滑的“U”型導熱汽缸用不計質(zhì)量的輕活塞封閉一定體積的空氣（可視為理想氣體），浸在盛有大量冰水混合物的水槽中，活塞在水面下，如圖所示。現(xiàn)在輕活塞上方緩慢倒入沙子，下列說法中正確的是（）A.封閉空氣分子的平均動能增大B.活塞壓縮封閉空氣做功，封閉空氣內(nèi)能增大C.封閉空氣的壓強變大D.封閉空氣從外界吸收了熱量【答案】C【解析】AB．當將沙子緩慢倒在汽缸活塞上時，氣體被壓縮，外界對氣體做功，但由于汽缸導熱，且浸在盛有大量冰水混合物的水槽中，因此缸內(nèi)氣體的溫度不變，則可知氣體的內(nèi)能不變，而溫度是衡量分子平均動能的標志，溫度不變則分子平均動能不變，故AB錯誤；C．外界對氣體做功，氣體的體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，而汽缸導熱，溫度不變，氣體分子平均運動速率不變，則可知比起之前的狀態(tài)，單位時間內(nèi)單位體積的分子對器壁的碰撞次數(shù)增加，因此封閉氣體的加強增大，故C正確；D．根據(jù)熱力學第一定律由于汽缸導熱，封閉氣體的溫度不變，即內(nèi)能不變，而外界又對氣體做功，因此氣體要向外界放熱，故D錯誤。故選C3.（2023·河北保定一模）如圖甲所示，用活塞在氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，變化到狀態(tài)c，氣體溫度（T）隨體積（V）變化的圖像如圖乙所示，bc連線的反向延線過坐標原點，不計活塞與氣缸壁的摩擦。下列說法中正確的是（）A.由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體的壓強增大B.由狀態(tài)a到狀容b的過程中，氣體一定吸熱C.由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體的壓強增大D.由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體一定吸熱【答案】D【解析】AB．由理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合圖乙可知，由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中溫度在降低，同時體積在增大，則可知壓強一定減小；再結(jié)合熱力學第一定律可知，體積增大，氣體對外做功，，同時溫度降低可知，，由此不能確定氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中是吸熱還是放熱，或是既不吸熱也不放熱，故AB錯誤；C．由理想氣體狀態(tài)方程變式可得結(jié)合乙圖可知，氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體的壓強不變，故C錯誤；D．由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體體積增大，對外做功的同時，溫度也在升高，則根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定吸熱，故D正確。故選D。4.（2023·河北省適應性考試）冬天燒碳取暖容易引發(fā)一氧化碳中毒事故，吸入的一氧化碳與紅細胞、紅血球結(jié)合，影響用了紅血球運送氧氣的能力，造成人體缺氧，高壓氧艙是治療一氧化碳中毒的有效措施。某物理興趣小組通過放在水平地面上的氣缸來研究高壓氧艙內(nèi)的環(huán)境，如圖所示，導熱氣缸內(nèi)的活塞離氣缸底部的高度為h，活塞的橫截面積為S，環(huán)境溫度保持不變。氣缸內(nèi)氣體的壓強為，該小組分別通過向氣缸內(nèi)充氣和向下壓活塞的方式使氣缸內(nèi)氣體的壓強增大到。已知大氣壓強為，氣缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，活塞與氣缸密封良好，不計活塞與氣缸間的摩擦，重力加速度為g。下列說法中正確的是（）A.活塞的質(zhì)量為B.僅將體積為、壓強為氣體充入氣缸，可使氣缸內(nèi)氣體的壓強增至C.僅將活塞緩慢下移，可以將氣缸內(nèi)氣體的壓強增至D.在C選項的操作中，氣體向外界放出的熱量為【答案】B【解析】A．對活塞受力分析，由平衡條件代入數(shù)據(jù)可得，活塞的質(zhì)量為，A錯誤；B．對體積為、壓強為的氣體，由玻意耳定律對封閉氣體，由玻意耳定律聯(lián)立解得，缸內(nèi)氣體的壓強變?yōu)锽正確；C．對封閉氣體由玻意耳定律解得，缸內(nèi)氣體壓強變?yōu)镃錯誤；D．由于環(huán)境溫度不變且氣缸是導熱的，所以在活塞下移的過程中氣體做等溫變化，氣體的內(nèi)能不變，由熱力學第一定律如果氣體壓強不變，則氣體對外做功為解得由于將活塞緩慢下移過程中壓強增大，所以，氣體向外界放出的熱量大于，D錯誤。故選B。5.（2023·江蘇南通三模）兩只相同的籃球甲、乙內(nèi)空氣壓強相等，溫度相同。用氣筒給甲球快速充氣、給乙球緩慢充氣，兩球充入空氣的質(zhì)量相同。設充氣過程籃球體積不變，則（）A.剛充完氣，兩球中氣體分子的平均動能相等B.剛充完氣，甲中分子的數(shù)密度較大C.剛充完氣，兩球內(nèi)氣體壓強相等D.對甲充氣過程人做的功比對乙的多【答案】D【解析】A．氣筒給甲球快速充氣，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高；氣筒給乙球緩慢充氣，則乙氣體溫度不變，內(nèi)能不變；所以剛充完氣，甲球中氣體分子的平均動能比乙球大，故A錯誤；B．由題知沖完氣后，兩球中氣體質(zhì)量相等，兩球體積相同，則兩球中分子的數(shù)密度相等，故B錯誤；C．由以上分析可知，剛充完氣，兩球中分子的數(shù)密度相等，而甲球中氣體溫度比乙球高，則甲球的氣體壓強比乙球大，故C錯誤；D．兩球充入空氣的質(zhì)量相同，由于充氣過程，甲球的氣體壓強大于乙球的氣體壓強，則對甲充氣過程人需要克服氣體過的功更多，即對甲充氣過程人做的功比對乙的多，故D正確。故選D。6.（2023·遼寧丹東二模）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用質(zhì)量可忽略的活塞封閉在導熱性能良好的質(zhì)量的氣缸中，活塞的密封性良好，用勁度系數(shù)為輕彈簧將活塞與天花板連接。氣缸置于水平桌面上，開始時彈簧剛好處于原長。已知活塞與氣缸底部的間距為，活塞的橫截面積為，外界環(huán)境的壓強為，溫度為，忽略一切摩擦，重力加速度。緩慢降低環(huán)境溫度，則當氣缸剛好要離開水平桌面時環(huán)境溫度為（）A B. C. D.【答案】B【解析】當氣缸剛好要離開水平桌面時，彈簧的彈力為，則解得彈簧伸長量為則當氣缸剛好要離開水平桌面時，活塞與氣缸底部的間距為當氣缸剛好要離開水平桌面時，氣缸內(nèi)氣體壓強對氣缸內(nèi)氣體由理想氣體狀態(tài)方程得解得當氣缸剛好要離開水平桌面時環(huán)境溫度為故選B。7.（2023·廣東廣州天河一模）負壓救護車在轉(zhuǎn)運傳染病人過程中發(fā)揮了巨大作用，所謂負壓，就是利用技術手段，使負壓艙內(nèi)氣壓低于外界大氣壓，所以空氣只能由艙外流向艙內(nèi)，而且負壓還能將艙內(nèi)的空氣進行無害化處理后排出。某負壓救護車負壓艙沒有啟動時，設艙內(nèi)的大氣壓強為p0、溫度為T0、體積為V0，啟動負壓艙后，要求負壓艙外和艙內(nèi)的壓強差為。①若不啟動負壓艙，艙內(nèi)氣體與外界沒有循環(huán)交換，負壓艙內(nèi)溫度升高到T0時，求艙內(nèi)氣體壓強是多少。②若啟動負壓艙，艙內(nèi)溫度保持T0不變，達到要求的負壓值，求需要抽出壓強為p0狀態(tài)下多少體積的氣體?！敬鸢浮竣伲虎凇窘馕觥竣儆捎谂搩?nèi)氣體與外界沒有循環(huán)交換，負壓艙內(nèi)溫度升高后壓強為，由查理定律可得解得②啟動負壓艙，設艙內(nèi)氣體體積變?yōu)椋瑝簭姙?，由負壓艙特點可得由玻意耳定律可得設抽出氣體在壓強狀態(tài)下的體積為，由玻意耳定律可得解得8.（2023·廣東深圳二模）某山地車氣壓避震器主要部件為活塞桿和圓柱形氣缸（出廠時已充入一定量氣體）。氣缸內(nèi)氣柱長度變化范圍為40mm~100mm，氣缸導熱性良好，不計活塞桿與氣缸間摩擦：（1）將其豎直放置于足夠大的加熱箱中（加熱箱中氣壓恒定），當溫度時空氣柱長度為60mm，當溫度緩慢升至時空氣柱長度為72mm，通過計算判斷該避震器的氣密性是否良好。（2）在室外將避震器安裝在山地車上，此時空氣柱長度為100mm，氣缸內(nèi)的壓強為，騎行過程中由于顛簸導致氣柱長度在最大范圍內(nèi)變化（假定過程中氣體溫度恒定），求氣缸內(nèi)的最大壓強。（結(jié)果用表示）【答案】（1）避震器不漏氣，詳見解析；（2）【解析】（1）由于加熱箱中氣壓恒定，對氣缸受力分析有故氣缸內(nèi)壓強恒定；若氣缸不漏氣時，根據(jù)蓋呂薩克定律代入得氣柱計算長度和測量長度相等，因此該避震器不漏氣。（2）騎行過程中，氣缸內(nèi)氣體為等溫變化代入，，數(shù)據(jù)解得騎行過程中氣缸內(nèi)的壓強最大值為9.（2023·河北唐山一模）豎直放置的導熱薄壁氣缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，氣缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕桿連接，活塞Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量均為m，面積分別為S、2S。初始時活塞Ⅰ上面放置質(zhì)量為2m的物塊M，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，活塞Ⅰ到氣缸連接處的距離為h、活塞Ⅱ到氣缸連接處的距離為2h，如圖所示。已知活塞外大氣壓強為，活塞外溫度恒定，忽略活塞與缸壁間的摩擦，氣缸無漏氣，不計輕桿的體積。若，求：（1）氣缸內(nèi)理想氣體的壓強與大氣壓強的比值；（2）輕輕拿走塞Ⅰ上面放置的物塊，待系統(tǒng)穩(wěn)定時活塞Ⅰ到氣缸連接處的距離?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設氣缸內(nèi)理想氣體的壓強為，對系統(tǒng)整體由平衡條件可得解得解得結(jié)合可得（2）輕輕拿走塞Ⅰ上面放置的物塊，設穩(wěn)定時，氣缸內(nèi)氣體的壓強為，根據(jù)平衡條件可得解得根據(jù)玻意耳定律解得根據(jù)題意可得則設活塞Ⅰ到氣缸連接處的距離為，根據(jù)幾何知識解得10.（2023·湖南永州三模）如圖所示，足夠長的A、B兩薄壁氣缸的質(zhì)量分別為m1=5kg，m2=10kg，分別用質(zhì)量與厚度均不計的活塞C、D將理想氣體M、N封閉在氣缸內(nèi)，C、D兩薄活塞用一跨過兩定滑輪且不可伸長的柔軟輕繩連接，氣缸B放置在水平地面上，系統(tǒng)在圖示位置靜止時，氣缸A的底部距離地面的高度，C、D兩活塞距離氣缸底部分別為h與3h，h=28cm。外界大氣壓恒為p0=1.0×105Pa，氣體M的熱力學溫度T1=280K，C、D兩活塞的橫截面積均為S=0.01m2，取重力加速度大小g=10m/s2，不計一切摩擦。對氣體M緩慢加熱，氣體N的熱力學溫度始終保持在280K，求：（1）氣缸A的底部剛接觸地面時氣體M的熱力學溫度T2；（2）氣體M的溫度升到T3=450K時活塞D距離地面高度h'?！敬鸢浮浚?）T