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高考物理一輪復習 熱學
一．選擇題（共8小題）
1．（2025春 鼓樓區校級期末）如圖，U形玻璃管兩端封閉豎直靜置，管內水銀柱把管內氣體分成兩部分，此時兩邊氣體溫度相同，水銀面高度差為h。若要使左右水銀面高度差變小，則可行的方法是（　?。?br/>A．同時降低相同的溫度 B．玻璃管豎直勻速下落
C．同時升高相同的溫度 D．玻璃管豎直加速上升
2．（2025春 南京期末）如圖所示是一定質量的理想氣體從狀態a到狀態b的P﹣V圖像，線段ab的反向延長線過原點。下列說法正確的是（　?。?br/>A．ab是一條等溫線
B．ab過程中氣體放出熱量
C．ab過程中氣體對外界做功為1.5P0V0
D．ab過程的T﹣V圖像也是一條延長線過原點的直線
3．（2025春 重慶期末）下列說法正確的是（　　）
A．水和酒精混合后總體積減小，說明分子間有空隙
B．單晶體的所有物理性質都是各向異性的
C．在毛細現象中，毛細管中的液面只能升高
D．液體有表面張力，原因是液體表面分子間的平均距離比液體內部小
4．（2025 香洲區校級模擬）某天早上溫度為10℃，物理老師剛啟動汽車時看到汽車儀表盤顯示各輪胎壓強如圖所示，中午剛啟動汽車時看到后輪壓強變成了2.8bar（1bar＝100kPa），該過程認為輪胎內的體積不變，輪胎內部氣體可看成理想氣體，下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．中午溫度約為20℃
B．輪胎內部氣體分子的平均動能增加
C．氣體分子撞擊輪胎內壁的平均作用力增加
D．輪胎內部氣體吸收熱量，對外做功，內能不變
5．（2025 許昌三模）家庭中使用的一種強力掛鉤，其工作原理如圖所示。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖甲），吸盤中的空氣被擠出一部分后，吸盤內封閉氣體的體積為V0，壓強為p0，然后再把鎖扣扳下（如圖乙），使腔內氣體體積變為1.5V0，讓吸盤緊緊吸在墻上，已知吸盤與墻面的有效正對面積為S，強力掛鉤的總質量為m，與墻面間的最大靜摩擦力是正壓力的k倍，外界大氣壓強為p0，重力加速度為g，忽略操作時的溫度變化，把封閉氣體看成理想氣體（只有吸盤內的氣體是封閉的）。此過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．吸盤內的氣體的壓強增大
B．吸盤內的氣體要從外界吸收熱量
C．吸盤內的氣體分子的平均動能變大
D．安裝結束后，此掛鉤所掛物體的最大質量為
6．（2025 海淀區校級三模）常用的溫差發電裝置的主要結構是半導體熱電偶。如圖甲所示，熱電偶由N型半導體和P型半導體串聯而成，N型半導體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，P型半導體的載流子是空穴，空穴帶正電且電荷量等于元電荷e。若兩種半導體相連一端和高溫熱源接觸，而另一端A、B與低溫熱源接觸，兩種半導體中的載流子都會從高溫端向低溫端擴散，最終在A、B兩端形成穩定的電勢差。
科學家又發現：兩種不同的金屬構成閉合回路，當回路中通有直流電流時，兩個接頭的溫度不同。一個接頭溫度會升高，另一個接頭溫度會降低，從而產生溫差。純金屬的熱—電效應很小，若用半導體代替金屬，效應就大得多。改變電流方向后，原來溫度升高的接頭變成溫度降低，而溫度降低的接頭變成溫度升高。上述原理可以制作出一種半導體制冷箱，其結構可簡化為：將P型半導體與N型半導體用銅板連接，再用導線連成一個回路，銅板和導線只起導電作用。為了取得更好的效果，實際的半導體制冷箱是把多對P、N型半導體連接起來的（如圖乙）。在回路中接通電流后，一個接點變冷（箱內部），另一個接點變熱（箱外部）。因此，半導體制冷箱不需要使用制冷劑，工作時也不需要壓縮機。以下說法不合理的是（　　）
A．圖甲中A端是溫差發電裝置的正極
B．圖甲中熱電偶內部非靜電力方向和載流子擴散方向相反
C．圖乙中半導體制冷箱說明可以實現熱量從低溫物體傳到高溫物體
D．圖乙中半導體制冷箱可以通過改變電流方向可以控制致冷或加熱
7．（2025 海淀區校級三模）一定質量的理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后又回到狀態A。其中C→D→A為等溫過程。該循環過程如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．A→B過程中，氣體對外做功與從外界吸收的熱量相等
B．B→C過程中，單位時間氣體撞擊單位面積器壁的個數減小
C．狀態A氣體分子平均動能大于狀態C的氣體分子平均動能
D．氣體狀態變化的全過程中，氣體對外做的功大于該圖像圍成的面積
8．（2025 河南模擬）湖水從湖底到湖面，對應溫度逐漸升高，在深10m的湖底產生一個體積為V0的氣泡，逐漸上升到湖面。已知湖底溫度為7℃，湖面溫度為27℃，大氣壓強，重力加速度大小取10m/s2，水的密度為1×103kg/m3，攝氏溫度和熱力學溫度的關系為T＝（t+273）K。下列說法正確的是（　　）
A．氣泡上升過程分子數密度增大
B．氣泡上升過程分子平均動能不變
C．氣泡上升過程撞到氣泡單位面積上的氣體分子數不變
D．氣泡上升到水面時體積變為
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2025春 沙坪壩區校級期末）如圖，上表面水平光潔的物塊靜止于水平地面上，其上輕放有一導熱良好的薄半球形皮碗；初始時，碗內理想氣體與物塊的接觸面積為S，體積為V0，壓強為大氣壓強p0。先用力從碗頂緩慢豎直向下擠壓皮碗，松手后當皮碗與物塊間再次恢復氣密性時，碗內氣體體積變為，壓強變為，再用力從碗頂緩慢豎直向上提皮碗。設向上提過程中無外界氣體進入碗中，碗與物塊即將分離時已恢復原狀，環境溫度不變。則（　?。?br/>A．擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比為1：18
B．擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比為17：18
C．皮碗能提起物塊的最大重力為
D．皮碗能提起物塊的最大重力為
（多選）10．（2025 福建模擬）關于熱現象和熱力學規律，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．分子間同時存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力大小隨著分子間距離的增大而減小
B．物體的溫度升高時，并不是物體內每個分子的熱運動的速率都增大
C．在溫度不變的條件下壓縮一定量的理想氣體，此過程中氣體一定對外放熱
D．第二類永動機不可能制造成功的原因是它違背了熱力學第一定律
（多選）11．（2025春 重慶期末）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A到狀態B，再從狀態B到狀態C，最后從狀態C回到狀態A，已知氣體在狀態A的體積VA＝2.0×10﹣3m3，從B到C過程中氣體對外做功800J。則（　?。?br/>A．氣體在狀態C時的體積為9.0×10﹣3m3
B．氣體在狀態C時的體積為6.0×10﹣3m3
C．氣體從A→B→C→A的整個過程中吸收的熱量為1200J
D．氣體從A→B→C→A的整個過程中吸收的熱量為400J
（多選）12．（2025春 未央區校級期末）如圖，一定質量的理想氣體，狀態變化過程如V﹣T圖像中ABC圖線所示，由圖線可知（　?。?br/>A．A→B過程，分子與器壁間的平均作用力變大、壓強增大
B．B→C過程，分子與器壁間的平均作用力不變、壓強增大
C．C→A過程，分子密度減小，分子平均動能減小
D．C→A過程，分子在單位時間內撞擊單位面積容器壁的次數減少
三．填空題（共4小題）
13．（2025 福建模擬）一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷a→b→c過程達到狀態c，整個過程氣體的T﹣V圖像如圖所示，氣體在狀態a的壓強 　 　 （選填“大于”“小于”或“等于”）在狀態c的壓強，a→b過程中，氣體 　 　 （選填“從外界吸熱”或“向外界放熱”），b→c過程中，單位時間撞擊單位面積器壁的分子數 　 　 （選填“增多”“減少”或“不變”）。
14．（2025 漳州模擬）一彈性健身球，球內氣體的體積為110L，壓強為1.2×105Pa。如圖所示，某健身愛好者緩慢靠到球上，達到穩定時，球內氣體體積變為100L，球內氣體視為理想氣體且溫度不變，則球內氣體壓強變為 　 　 Pa，該過程外界對氣體做的功 　 　 （填“大于”“小于”或“等于”）氣體向外界放出的熱量。
15．（2025 北京校級模擬）一定質量的理想氣體由狀態a變為狀態c，其過程如p﹣V圖中a→c直線段所示，狀態b對應該線段的中點。則a→b過程 　 　 （填：“吸熱”、“放熱”或“絕熱”），a→c過程中外界對氣體做功為 　 　 。
16．（2025春 徐匯區校級期末）如圖所示，一定量的理想氣體從狀態A經等溫過程AB、絕熱過程BC、等溫過程CD、絕熱過程DA后，又回到狀態A。其中，過程AB中氣體的溫度為T1、過程CD中氣體的溫度為T2，則T1　 　 T2（選填“大于”或“小于”），經歷ABCDA整個循環過程后，氣體 　 　 （選填“釋放”或“吸收”）熱量。
四．解答題（共4小題）
17．（2025春 溫州期末）如圖所示，豎直放置的汽缸高H＝18cm，距缸底h＝11cm的光滑內壁上安裝有小支架，質量m＝1kg、橫截面積S＝1×10﹣3m2的活塞靜置于支架上。缸內封閉了一定質量的理想氣體，氣體的溫度T0＝300K，壓強等于大氣壓強?；钊c內壁接觸緊密?，F對密閉氣體緩慢加熱，使氣體溫度最終升高至T＝450K，此過程氣體內能增加了13.6J，重力加速度取10m/s2。求：
（1）在緩慢加熱過程中，活塞剛要離開小支架時的氣體溫度T1；
（2）氣體溫度最終升高至T＝450K時，汽缸內氣體的體積；
（3）整個過程氣體吸收的熱量Q。
18．（2025春 青秀區校級期末）某種氣體的壓強p1＝2×105Pa，體積V1＝1m3，溫度T1＝200K。它經過等溫過程后體積變為V2＝2m3；隨后，氣體又經過等容過程，從外界吸收的熱量Q＝68J，其溫度變為T2＝300K。求：
（1）等溫變化過程后的氣體的壓強p2；
（2）等容變化過程后的氣體的壓強p3；
（3）等容變化過程中該氣體的內能變化量ΔU。
19．（2025春 重慶期末）如圖所示，一長為1m、左端封閉、右端開口的細直玻璃管水平放置，管內用長為25cm的水銀柱，封閉了長為50cm的理想氣體，整個系統靜止。玻璃管導熱性能良好，外界大氣壓始終為75cmHg，環境溫度保持不變?，F將該玻璃管緩慢逆時針旋轉至豎直且開口向上，求它豎直且開口向上時，管內封閉氣體的：
（1）壓強；
（2）氣柱長度。
20．（2025春 武漢期末）如圖所示，一豎直放置的足夠長的導熱汽缸由A、B兩部分構成，厚度不計的活塞a、b可以上下無摩擦地移動，汽缸連接處有小卡銷，使活塞a不能通過連接處進入汽缸B?，F將活塞a和活塞b用一輕質細彈簧拴接，兩活塞之間封閉有一定質量的理想氣體，剛開始時，活塞a位于汽缸A底端，系統處于靜止狀態，此時兩活塞間氣體的溫度為T0，彈簧恰好處于原長狀態。已知活塞a、b的質量分別為m、2m，橫截面積分別為S、2S，彈簧原長為L0、勁度系數為，大氣壓強為，重力加速度大小取g?，F緩慢降低兩活塞間氣體的溫度。
（1）求初始狀態氣缸內封閉氣體的壓強p1；
（2）求活塞a剛要開始運動時活塞間氣體的壓強p2和溫度T1；
（3）已知彈簧彈性勢能的表達式為Epkx2（k為彈簧勁度系數，x表示彈簧形變量）。兩活塞間封閉氣體的溫度從T0降到T1的過程中，封閉氣體的內能減少了ΔU，求該過程中封閉氣體向外界放出的熱量Q。
高考物理一輪復習 熱學
參考答案與試題解析
一．選擇題（共8小題）
1．（2025春 鼓樓區校級期末）如圖，U形玻璃管兩端封閉豎直靜置，管內水銀柱把管內氣體分成兩部分，此時兩邊氣體溫度相同，水銀面高度差為h。若要使左右水銀面高度差變小，則可行的方法是（　?。?br/>A．同時降低相同的溫度 B．玻璃管豎直勻速下落
C．同時升高相同的溫度 D．玻璃管豎直加速上升
【考點】理想氣體及理想氣體的狀態方程．
【專題】應用題；定量思想；推理法；氣體的狀態參量和實驗定律專題；分析綜合能力．
【答案】C
【分析】采用假設法分析溫度變化時，氣體壓強變化量大小，判斷左右水銀面高度差變化情況。玻璃管豎直勻速下落時與靜止時，左右水銀面高度差不變。玻璃管豎直加速上升，分析左邊空氣柱對水銀柱的壓強變化，分析左右水銀面高度差變化情況。
【解答】解：AC、假設左右水銀面高度差不變，則兩部分氣體都做等容變化，
根據查理定律得
解得壓強變化Δp＝|p'﹣p|＝||p
由于p左＞p右，則Δp左＞Δp右，
若同時升高相同的溫度，則左側氣體壓強增加比右側的多，所以左側水銀面上升，右側水銀面下降，左右水銀面高度差變小；同理，若同時降低相同的溫度，則左側氣體壓強減少的多，所以左側水銀面下降，右側水銀面上升，左右水銀面高度差變大，故A錯誤，C正確；
BD、玻璃管豎直加速上升，處于超重狀態，左邊空氣柱對水銀柱的壓強變大，體積減小，使左右水銀面高度差變大；玻璃管豎直勻速下落時，壓強不變，高度差不變，故BD錯誤。
故選：C。
【點評】本題的解題關鍵是分析兩側氣體壓強的變化及變化量的大小，從而判斷高度差變化。
2．（2025春 南京期末）如圖所示是一定質量的理想氣體從狀態a到狀態b的P﹣V圖像，線段ab的反向延長線過原點。下列說法正確的是（　　）
A．ab是一條等溫線
B．ab過程中氣體放出熱量
C．ab過程中氣體對外界做功為1.5P0V0
D．ab過程的T﹣V圖像也是一條延長線過原點的直線
【考點】熱力學第一定律與理想氣體的圖像問題相結合；理想氣體狀態變化的圖像問題．
【專題】定量思想；推理法；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】p﹣V圖像的等溫線是雙曲線，氣體體積增大，氣體對外做功，溫度升高，內能增大，根據熱力學第一定律分析答題。
【解答】解：AB.根據理想氣體狀態方程C，由題圖可知a→b過程，P、V都增大，則氣體的溫度T增大，氣體的內能增大，由于氣體體積增大，則外界對氣體做負功，根據熱力學第一定律可知，ab過程中氣體吸收熱量，故AB錯誤；
C.根據P﹣V圖線與橫軸圍成的面積表示做功大小，由題圖可知，ab過程中氣體對外界做功為W（p0+2p0）V0＝1.5p0V0，故C正確；
D.根據理想氣體狀態方程C，可得T，由于ab過程氣體的壓強增大，所以T﹣V圖像上點與原點連線的斜率逐漸增大，即T﹣V圖像不是一條延長線過原點的直線，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了氣體狀態方程的應用，根據圖示圖像分析清楚氣體狀態變化過程是解題的前提，應用理想氣體狀態方程與熱力學第一定律即可解題，平時要注意基礎知識的學習與應用。
3．（2025春 重慶期末）下列說法正確的是（　　）
A．水和酒精混合后總體積減小，說明分子間有空隙
B．單晶體的所有物理性質都是各向異性的
C．在毛細現象中，毛細管中的液面只能升高
D．液體有表面張力，原因是液體表面分子間的平均距離比液體內部小
【考點】液體的表面張力；分子間存在作用力及其與分子間距的關系；晶體和非晶體；各向異性和各向同性．
【專題】定性思想；推理法；分子間相互作用力與分子間距離的關系；理解能力．
【答案】A
【分析】分子間存在空隙；理解單晶體的物理性質；正確理解毛細現象中毛細管中的液面高度關系；液體表面分子間距較大，因此表現為引力作用。
【解答】解：A、水和酒精混合后，由于進入彼此的空隙中而使總體積減??；故說明分子間有空隙，故A正確；
B、單晶體的部分物理性質具有各向異性，并非所有物理性質都是各向異性，故B錯誤；
C、在毛細現象中，若為浸潤液體，毛細管中的液面升高，若為不浸潤液體，毛細管中的液面降低，因此在毛細現象中，毛細管中的液面有的升高，有的降低，故C錯誤；
D、液體有表面張力，原因是液體表面分子間的平均距離比液體內部大，分子間作用力表現為引力，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題主要考查了晶體、毛細現象和液體的表面張力等知識，在平時的學習中要多注意積累，難度不大。
4．（2025 香洲區校級模擬）某天早上溫度為10℃，物理老師剛啟動汽車時看到汽車儀表盤顯示各輪胎壓強如圖所示，中午剛啟動汽車時看到后輪壓強變成了2.8bar（1bar＝100kPa），該過程認為輪胎內的體積不變，輪胎內部氣體可看成理想氣體，下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．中午溫度約為20℃
B．輪胎內部氣體分子的平均動能增加
C．氣體分子撞擊輪胎內壁的平均作用力增加
D．輪胎內部氣體吸收熱量，對外做功，內能不變
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的微觀解釋；氣體的等容變化與查理定律的應用．
【專題】定量思想；推理法；內能及其變化專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】A.根據查理定律列式求解末態溫度；
BC.根據溫度升高和分子平均動能的關系和壓強的關系判斷；
D.根據氣體內能改變的方法進行分析判斷。
【解答】解：A.輪胎內氣體發生等容變化，早上壓強p1＝2.7bar，中午壓強p2＝2.8bar，早上溫度T1＝273K+10K＝283K，中午溫度為T2，由查理定律得
解得T2＝293K，故中午溫度約為20℃，故A正確，不符合題意；
B.溫度升高，輪胎內部氣體分子的平均動能增加，故B正確，不符合題意；
C.溫度升高，輪胎內部氣體分子的平均動能增加，氣體分子撞擊輪胎內壁的平均作用力增加，故C正確，不符合題意；
D.輪胎內部氣體吸收熱量，由于氣體體積不變，也不對外做功，但內能增加，故D錯誤，符合題意。
本題選擇錯誤的，故選：D。
【點評】考查氣體的狀態變化問題，會根據題意列式解答相應的問題。
5．（2025 許昌三模）家庭中使用的一種強力掛鉤，其工作原理如圖所示。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖甲），吸盤中的空氣被擠出一部分后，吸盤內封閉氣體的體積為V0，壓強為p0，然后再把鎖扣扳下（如圖乙），使腔內氣體體積變為1.5V0，讓吸盤緊緊吸在墻上，已知吸盤與墻面的有效正對面積為S，強力掛鉤的總質量為m，與墻面間的最大靜摩擦力是正壓力的k倍，外界大氣壓強為p0，重力加速度為g，忽略操作時的溫度變化，把封閉氣體看成理想氣體（只有吸盤內的氣體是封閉的）。此過程中，下列說法正確的是（　　）
A．吸盤內的氣體的壓強增大
B．吸盤內的氣體要從外界吸收熱量
C．吸盤內的氣體分子的平均動能變大
D．安裝結束后，此掛鉤所掛物體的最大質量為
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的計算；氣體的等溫變化與玻意耳定律的應用．
【專題】定性思想；推理法；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】B
【分析】根據吸盤內氣體在不同操作下的狀態變化，包括壓強、體積和溫度的關系，以及這些變化對吸盤吸附力的影響。根據吸盤內氣體的內能變化，判斷是否需要從外界吸收熱量。根據摩擦力和壓強的關系，計算掛鉤所能承受的最大質量。
【解答】解：A.根據玻意耳定律可知，理想氣體溫度不變，體積增大，故吸盤內的氣體的壓強減小，故A錯誤；
B.理想氣體溫度一定，則內能不變，氣體體積增大，氣體對外界做功，根據熱力學第一定律可知，吸盤內的氣體要從外界吸收熱量，故B正確；
C.理想氣體溫度不變，則吸盤內的氣體分子的平均動能不變，故C錯誤；
D.根據玻意耳定律有p0V0＝p1 1.5V0，令此掛鉤所掛物體的最大質量為M.對物體與掛鉤整體分析有（M+m）g＝kN，p0S＝N+p1S，解得，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題的關鍵在于理解理想氣體狀態方程的應用，以及如何通過熱力學第一定律分析氣體的內能變化。同時，正確應用摩擦力和壓強的關系，計算掛鉤所能承受的最大質量。在解題過程中，注意分析氣體狀態變化對壓強、體積和溫度的影響，以及這些變化對吸盤吸附力的影響。
6．（2025 海淀區校級三模）常用的溫差發電裝置的主要結構是半導體熱電偶。如圖甲所示，熱電偶由N型半導體和P型半導體串聯而成，N型半導體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，P型半導體的載流子是空穴，空穴帶正電且電荷量等于元電荷e。若兩種半導體相連一端和高溫熱源接觸，而另一端A、B與低溫熱源接觸，兩種半導體中的載流子都會從高溫端向低溫端擴散，最終在A、B兩端形成穩定的電勢差。
科學家又發現：兩種不同的金屬構成閉合回路，當回路中通有直流電流時，兩個接頭的溫度不同。一個接頭溫度會升高，另一個接頭溫度會降低，從而產生溫差。純金屬的熱—電效應很小，若用半導體代替金屬，效應就大得多。改變電流方向后，原來溫度升高的接頭變成溫度降低，而溫度降低的接頭變成溫度升高。上述原理可以制作出一種半導體制冷箱，其結構可簡化為：將P型半導體與N型半導體用銅板連接，再用導線連成一個回路，銅板和導線只起導電作用。為了取得更好的效果，實際的半導體制冷箱是把多對P、N型半導體連接起來的（如圖乙）。在回路中接通電流后，一個接點變冷（箱內部），另一個接點變熱（箱外部）。因此，半導體制冷箱不需要使用制冷劑，工作時也不需要壓縮機。以下說法不合理的是（　?。?br/>A．圖甲中A端是溫差發電裝置的正極
B．圖甲中熱電偶內部非靜電力方向和載流子擴散方向相反
C．圖乙中半導體制冷箱說明可以實現熱量從低溫物體傳到高溫物體
D．圖乙中半導體制冷箱可以通過改變電流方向可以控制致冷或加熱
【考點】熱力學第二定律的不同表述與理解．
【專題】定性思想；推理法；熱力學定律專題；理想氣體狀態方程專題；理解能力．
【答案】B
【分析】溫差發電裝置利用半導體熱電偶產生電勢差，而半導體制冷箱則是利用半導體的熱﹣電效應實現熱量的轉移。
根據半導體的性質和工作原理來分析每個選項。
【解答】解：A、N型半導體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，兩種半導體的載流子都會從高溫端向低溫端擴散，B端集聚電子，所以B端是溫差發電裝置的負極，則A端為正極，故A正確；
B、熱電偶內部非靜電力方向和載流子擴散方向相同，故B錯誤；
C、半導體制冷箱利用半導體的熱﹣電效應，當回路中通有直流電流時，一個接頭溫度會升高，另一個接頭溫度會降低，這說明半導體制冷箱可以實現熱量從低溫物體傳到高溫物體，即制冷效果，故C正確；
D、半導體制冷箱中，通過改變電流方向，可以改變熱量的轉移方向，即從制冷變為加熱，或反之，故D正確。
本題選不合理的，故選：B。
【點評】本題主要考查了溫差發電裝置和半導體制冷箱的工作原理，特別是半導體載流子的性質和熱﹣電效應的應用。
7．（2025 海淀區校級三模）一定質量的理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后又回到狀態A。其中C→D→A為等溫過程。該循環過程如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．A→B過程中，氣體對外做功與從外界吸收的熱量相等
B．B→C過程中，單位時間氣體撞擊單位面積器壁的個數減小
C．狀態A氣體分子平均動能大于狀態C的氣體分子平均動能
D．氣體狀態變化的全過程中，氣體對外做的功大于該圖像圍成的面積
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；理想氣體狀態變化的圖像問題．
【專題】應用題；信息給予題；定性思想；推理法；方程法；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】B
【分析】該題考查根據圖象判斷出氣體體積如何變化，從而判斷出外界對氣體做功情況，再根據氣體壓強的微觀意義即可解題。
【解答】解：A、由題圖可知，A→B過程是等壓變化，根據理想氣體狀態方程可知A→B過程中氣體溫度升高，則氣體在B狀態時的溫度大于氣體在A狀態時的溫度，所以A→B過程氣體內能增加體積增大，氣體對外做功，根據熱力學第一定律可知這一過程中氣體從外界吸收的熱量等于氣體內能增加的量與氣體對外做功之和，故A錯誤；
B、由題圖可知，B→C過程是等容變化，體積不變，氣體分子數密度不變，溫度降低，氣體分子運動的平均速率減小，所以單位時間單位面積氣體撞擊器壁的個數減小，故B正確；
C、由題意可知，氣體在狀態A和狀態C時的溫度相同，則狀態A氣體分子平均動能等于狀態C的氣體分子平均動能，故C錯誤；
D、由題圖可知，A→B過程中，氣體對外做功，做功的量為線段AB與橫軸所夾的面積，B→C過程是等容變化，氣體不做功；氣體對外做功，在C→D→A過程中，外界對氣體做的功為曲線C→D→A下方與橫軸圍成的面積，所以氣體狀態變化的全過程中，氣體對外做的功等于兩個面積之差等于氣體狀態變化過程圖像圍成的面積，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查了理想氣體狀態方程的應用，根據圖像判斷出氣體體積如何變化，從而判斷出外界對氣體做功情況，再應用熱力學第一定律與題目所給條件即可正確解題；要知道：溫度是分子平均動能的標志，理想氣體內能由溫度決定。
8．（2025 河南模擬）湖水從湖底到湖面，對應溫度逐漸升高，在深10m的湖底產生一個體積為V0的氣泡，逐漸上升到湖面。已知湖底溫度為7℃，湖面溫度為27℃，大氣壓強，重力加速度大小取10m/s2，水的密度為1×103kg/m3，攝氏溫度和熱力學溫度的關系為T＝（t+273）K。下列說法正確的是（　?。?br/>A．氣泡上升過程分子數密度增大
B．氣泡上升過程分子平均動能不變
C．氣泡上升過程撞到氣泡單位面積上的氣體分子數不變
D．氣泡上升到水面時體積變為
【考點】理想氣體及理想氣體的狀態方程；溫度與分子動能的關系．
【專題】定量思想；推理法；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】根據理想氣體狀態方程，氣泡上升，氣泡內氣體壓強減小，溫度升高，分子平均動能增大，則撞到氣泡單位面積上的氣體分子數變少分析求解。
【解答】解：A．氣泡上升，氣泡內氣體壓強減小，溫度升高，由理想氣體狀態方程可知，封閉氣體體積增大，則分子數密度減小，故A錯誤；
BC．根據上述分析，溫度升高，分子平均動能增大，氣泡上升過程壓強減小，則撞到氣泡單位面積上的氣體分子數變少，故BC錯誤；
D．10m深處的壓強p1＝p0+ρgh＝2p0
對應的溫度T0＝（7+273）K＝280K
水面的溫度T1＝（27+273）K＝300K
根據理想氣體狀態方程有
代入數據可得氣泡上升到水面時體積
故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了理想氣體狀態方程，理解氣體前后壓強、體積和溫度的變化關系是解決此類問題的關鍵。
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2025春 沙坪壩區校級期末）如圖，上表面水平光潔的物塊靜止于水平地面上，其上輕放有一導熱良好的薄半球形皮碗；初始時，碗內理想氣體與物塊的接觸面積為S，體積為V0，壓強為大氣壓強p0。先用力從碗頂緩慢豎直向下擠壓皮碗，松手后當皮碗與物塊間再次恢復氣密性時，碗內氣體體積變為，壓強變為，再用力從碗頂緩慢豎直向上提皮碗。設向上提過程中無外界氣體進入碗中，碗與物塊即將分離時已恢復原狀，環境溫度不變。則（　?。?br/>A．擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比為1：18
B．擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比為17：18
C．皮碗能提起物塊的最大重力為
D．皮碗能提起物塊的最大重力為
【考點】氣體的等溫變化與玻意耳定律的應用；共點力的平衡問題及求解；氣體壓強的計算．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】BC
【分析】由玻意耳定律可求氣體的體積，由同溫同壓下，質量比等于體積比可求擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比；由平衡條件可求最大重力。
【解答】解：AB、假設沒有氣體漏出，由玻意耳定律可得：，解得：V＝2V0，則擠出的氣體與最初皮碗中氣體質量之比為：，故A錯誤，B正確；
CD、擠壓后氣體的壓強為，體積為。當向上提到碗內氣體體積回到V0，根據玻意耳定律可得：，解得：，此時，對物塊受力分析，物塊要被提起，受到向下的重力G，向上的力為大氣壓產生的壓力p0S與碗內氣體壓力pS的差值。根據力的平衡可得：pS+G＝p0S，解得：，故C正確，D錯誤。
故選：BC。
【點評】本題考查玻意耳定律的理解與應用，可根據玻意耳定律分析氣體狀態變化過程，進而求解擠出氣體質量比和能提起物塊的最大重力。
（多選）10．（2025 福建模擬）關于熱現象和熱力學規律，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．分子間同時存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力大小隨著分子間距離的增大而減小
B．物體的溫度升高時，并不是物體內每個分子的熱運動的速率都增大
C．在溫度不變的條件下壓縮一定量的理想氣體，此過程中氣體一定對外放熱
D．第二類永動機不可能制造成功的原因是它違背了熱力學第一定律
【考點】第二類永動機不可能制成；分子間存在作用力及其與分子間距的關系；溫度與分子動能的關系；熱力學第一定律的表達和應用．
【專題】定性思想；推理法；熱力學定律專題；理解能力．
【答案】BC
【分析】分子間的引力和斥力是同時存在的，并且都隨分子間距的增大而減小，分子力（合力）總是隨分子間距的增大先為斥力，隨著距離的增大而減小，后變為引力，隨距離的增大先增大后減??；
溫度是分子平均動能的標志，物體的溫度升高時，分子的平均動能增大，但并不是物體內每個分子的熱運動的速率都增大；
根據熱力學第一定律，在溫度不變（ΔU＝0）的條件下壓縮（W＞0）一定量的理想氣體，此過程中氣體一定對外放熱（Q＜0）；
第二類永動機不可能制造成功的原因是它違背了熱力學第二定律。
【解答】解：A、分子間同時存在相互作用的引力和斥力，當分子間距為r0時，隨著分子間距增大，分子力先增大再減小，故A錯誤；
B、物體的溫度升高時，分子平均動能增大，并非每個分子速率都增大，每個分子仍在無規則運動，故B正確；
C、理想氣體內能只與溫度有關，溫度不變，內能不變，外界對氣體做功，根據熱力學第一定律可知，氣體一定對外放熱，故C正確；
D、第二類永動機沒有違反熱力學第一定律，但是違反了熱力學第二定律，所以不可能制成，故D錯誤。
故選：BC。
【點評】本題考查了熱力學第一定律、熱力學第二定律、溫度是分子平均動能的標志。這種題型屬于基礎題，只要善于積累，難度不大。
（多選）11．（2025春 重慶期末）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態A到狀態B，再從狀態B到狀態C，最后從狀態C回到狀態A，已知氣體在狀態A的體積VA＝2.0×10﹣3m3，從B到C過程中氣體對外做功800J。則（　　）
A．氣體在狀態C時的體積為9.0×10﹣3m3
B．氣體在狀態C時的體積為6.0×10﹣3m3
C．氣體從A→B→C→A的整個過程中吸收的熱量為1200J
D．氣體從A→B→C→A的整個過程中吸收的熱量為400J
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；理想氣體狀態變化的圖像問題．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；圖析法；方程法；熱力學定律專題；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】BD
【分析】由理想氣體狀態方程結合圖像可求氣體在狀態C時的體積，由熱力學第一定律可求氣體在整個過程中吸收的熱量。
【解答】解：AB、根據理想氣體狀態方程可得：，解得：，故A錯誤，B正確；
CD、由理想氣體狀態方程可知：，解得：，由于AB連線的延長線過原點，則A→B過程為等容過程，體積不變，外界對氣體不做功，則WAB＝0，在C→A的過程中，氣體體積減小，外界對氣體做的功為：，在B→C的過程中，氣體對外界做功，則有：WBC＝﹣800J，
所以氣體從A→B→C→A的整個過程中外界對氣體所做的總功為：W＝WAB+WBC+WCA＝0﹣800J+400J＝﹣400J，氣體內能的變化量為：ΔU＝0，由熱力學第一定律可得：ΔU＝W+Q，解得：Q＝ΔU﹣W＝0﹣（﹣400J）＝400J，由此可知，氣體從A→B→C→A的整個過程中吸收的熱量為400J，故C錯誤，D正確。
故選：BD。
【點評】本題是對理想氣體狀態方程和熱力學第一定律及p﹣T圖像的考查，解題的關鍵是要根據p﹣T圖像獲得各個狀態時的參量，結合理想氣體狀態方程解題，由W＝p ΔV可求外界對氣體所做的功。
（多選）12．（2025春 未央區校級期末）如圖，一定質量的理想氣體，狀態變化過程如V﹣T圖像中ABC圖線所示，由圖線可知（　?。?br/>A．A→B過程，分子與器壁間的平均作用力變大、壓強增大
B．B→C過程，分子與器壁間的平均作用力不變、壓強增大
C．C→A過程，分子密度減小，分子平均動能減小
D．C→A過程，分子在單位時間內撞擊單位面積容器壁的次數減少
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的計算；理想氣體及理想氣體的狀態方程．
【專題】應用題；學科綜合題；定性思想；推理法；圖析法；方程法；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】CD
【分析】由理想氣體狀態方程結合V﹣T圖像判斷壓強變化情況；由分子密度的定義判斷變化過程中的分子密度的變化，由壓強的微觀定義判斷分子在單位時間內撞擊單位面積容器壁的次數減少；溫度降低，分子平均動能減小。
【解答】解：A、由理想氣體狀態方程可知：，在A→B過程中，V﹣T圖像的延長線過原點，故A→B過程，氣體等壓膨脹，壓強不變，故A錯誤；
B、由題圖可知，過程，B→C的過程中，氣體等溫壓縮，由pV＝C可知，壓強增大，故B錯誤；
CD、由題圖可知，C→A過程中，體積增大，分子密度減小，分子在單位時間內撞擊單位面積容器壁的次數減少，溫度降低，分子平均動能減小，故CD正確。
故選：CD。
【點評】本題考查了理想氣體狀態方程和V﹣T圖像的應用，本題關鍵對于V﹣T圖像的理解，注意掌握其斜率的物理意義，并知道溫度是分子平均動能的標志。
三．填空題（共4小題）
13．（2025 福建模擬）一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷a→b→c過程達到狀態c，整個過程氣體的T﹣V圖像如圖所示，氣體在狀態a的壓強 　小于　 （選填“大于”“小于”或“等于”）在狀態c的壓強，a→b過程中，氣體 　從外界吸熱　 （選填“從外界吸熱”或“向外界放熱”），b→c過程中，單位時間撞擊單位面積器壁的分子數 　增多　 （選填“增多”“減少”或“不變”）。
【考點】熱力學第一定律與理想氣體的圖像問題相結合；氣體的等容變化與查理定律的應用；理想氣體狀態變化的圖像問題．
【專題】應用題；學科綜合題；定性思想；推理法；圖析法；方程法；熱力學定律專題；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】小于；從外界吸熱；增多。
【分析】由T﹣V圖像可知結合查理定律可以知道氣體在狀態a的壓強與c點的壓強的大小關系，根據熱力學第一定律分析氣體對外界做功與氣體吸收的熱量的關系。
【解答】解：由題圖可知，氣體在a狀態和c狀態的體積相同，由查理定律可得：，又Ta＜Tc，則有：pa＜pc，則氣體在c狀態的壓強大于在a狀態的壓強；
氣體在a→b過程中，氣體體積增大，對外界做功，則有：W＜0，氣體溫度升高，內能增大，則ΔU＞0，由熱力學第一定律可知，ΔU＝W+Q，解得：Q＝ΔU﹣W＞0，由此可知氣體從外界吸熱；
氣體在b→c過程中，氣體的體積減小，溫度升高，則分子數密度增大，氣體分子的平均動能增大，則單位時間撞擊單位面積器壁的分子數增多。
故答案為：小于；從外界吸熱；增多。
【點評】本題主要是考查一定質量理想氣體的狀態方程之圖像問題，關鍵是弄清楚圖像表示的物理意義、知道圖像的斜率表示的物理意義，根據理想氣體的狀態方程結合熱力學第一定律進行分析。
14．（2025 漳州模擬）一彈性健身球，球內氣體的體積為110L，壓強為1.2×105Pa。如圖所示，某健身愛好者緩慢靠到球上，達到穩定時，球內氣體體積變為100L，球內氣體視為理想氣體且溫度不變，則球內氣體壓強變為 　1.32×105　 Pa，該過程外界對氣體做的功 　等于　 （填“大于”“小于”或“等于”）氣體向外界放出的熱量。
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體的等溫變化與玻意耳定律的應用．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；熱力學定律專題；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】1.32×105；等于。
【分析】由玻意耳定律列式可求氣體的壓強的大小，由熱力學第一定律判斷做功與放熱的大小關系。
【解答】解：由題意可知，氣體發生等溫變化，初狀態時，壓強為：，體積為：V1＝110L，末狀態時，體積為：V2＝100L，根據玻意耳定律可得：
p1V2＝p2V2，解得：
該過程氣體溫度不變，內能不變，則有：ΔU＝0，體積減小，外界對氣體做功，則W＞0，由熱力學第一定律可得：ΔU＝W+Q，解得：Q＝﹣W＜0，所以外界對氣體做功等于氣體向外界放出熱量。
故答案為：1.32×105；等于。
【點評】本題是對氣體實驗定律及熱力學第一定律的考查，解題的關鍵是要正確分析氣體發生的狀態變化，選擇合適的實驗定律即可解題，同時在應用熱力學第一定律時，注意正負符號的物理意義。
15．（2025 北京校級模擬）一定質量的理想氣體由狀態a變為狀態c，其過程如p﹣V圖中a→c直線段所示，狀態b對應該線段的中點。則a→b過程 　吸熱　 （填：“吸熱”、“放熱”或“絕熱”），a→c過程中外界對氣體做功為 　﹣4p0V0　 。
【考點】熱力學第一定律與理想氣體的圖像問題相結合．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；圖析法；方程法；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】吸熱；﹣4p0V0
【分析】根據一定質量的理想氣體狀態方程，結合熱力學第一定律ΔU＝W+Q，再根據p﹣V圖像的坐標值的乘積反映溫度等即可分析該題。
【解答】解：根據理想氣體的狀態方程，可知a→b氣體溫度升高，內能增加，且體積增大氣體對外界做功，則W＜0，由熱力學第一定律ΔU＝W+Q，可知a→b過程中氣體吸熱，由p﹣V圖像所圍面積等于功的大小，a→c過程氣體對外界做的功為：。
故答案為：吸熱；﹣4p0V0。
【點評】該題考查應用理想氣體狀態方程處理實際問題判斷系統吸放熱、由p﹣V圖像所圍面積等于功的大小。
16．（2025春 徐匯區校級期末）如圖所示，一定量的理想氣體從狀態A經等溫過程AB、絕熱過程BC、等溫過程CD、絕熱過程DA后，又回到狀態A。其中，過程AB中氣體的溫度為T1、過程CD中氣體的溫度為T2，則T1　大于　 T2（選填“大于”或“小于”），經歷ABCDA整個循環過程后，氣體 　吸收　 （選填“釋放”或“吸收”）熱量。
【考點】熱力學第一定律與理想氣體的圖像問題相結合．
【專題】應用題；學科綜合題；定性思想；推理法；圖析法；方程法；熱力學定律專題；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】大于；吸收。
【分析】由p﹣V圖像與坐標軸所夾的面積表示外界對氣體所做的功判斷一個循環中，氣體對外界做功與外界對氣體做功的大小關系，由理想氣體狀態方程結合熱力學第一定律解題即可。
【解答】解：對于絕熱過程BC，有：Q ＝ 0，氣體對外做功，內能減小，溫度降低；絕熱過程DA，外界對氣體做功，內能增加，溫度升高，等溫過程AB溫度為T1，CD溫度為為T2，根據理想氣體狀態方程和循環過程特點，AB到BC到CD到DA回到原狀態，AB是高溫等溫，CD是低溫等溫，所以有：T1＞T2；
p﹣V圖像中，圖像與坐標軸圍成面積表示氣體做功的多少，在ABCDA循環中，AB到BC到CD氣體對外做功，DA外界對氣體做功，整體氣體對外做功（AB、BC、CD圍成面積大于DA面積），則有W＜0，循環過程內能變化ΔU＝0，根據熱力學第一定律ΔU＝W+Q，解得：Q＝ΔU﹣W＝﹣W＞0，說明氣體吸收熱量。
故答案為：大于；吸收。
【點評】本題考查的是理想氣體狀態方程和熱力學第一定律及p﹣V圖像的應用，解題的關鍵是要知道絕熱過程，Q＝0，p﹣V圖像中，圖像與坐標軸圍成面積表示氣體做功的多少。
四．解答題（共4小題）
17．（2025春 溫州期末）如圖所示，豎直放置的汽缸高H＝18cm，距缸底h＝11cm的光滑內壁上安裝有小支架，質量m＝1kg、橫截面積S＝1×10﹣3m2的活塞靜置于支架上。缸內封閉了一定質量的理想氣體，氣體的溫度T0＝300K，壓強等于大氣壓強?；钊c內壁接觸緊密。現對密閉氣體緩慢加熱，使氣體溫度最終升高至T＝450K，此過程氣體內能增加了13.6J，重力加速度取10m/s2。求：
（1）在緩慢加熱過程中，活塞剛要離開小支架時的氣體溫度T1；
（2）氣體溫度最終升高至T＝450K時，汽缸內氣體的體積；
（3）整個過程氣體吸收的熱量Q。
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的計算；氣體的等壓變化與蓋﹣呂薩克定律的應用．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；熱力學定律專題；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】（1）在緩慢加熱過程中，活塞剛要離開小支架時的氣體溫度為330K；
（2）氣體溫度最終升高至T＝450K時，汽缸內氣體的體積為1.5×10﹣4m3；
（3）整個過程氣體吸收的熱量為18J。
【分析】（1）先由平衡條件可求活塞剛要離開小支架時氣體的壓強，然后由查理定律可求氣體的溫度；
（2）活塞離開小支架后發生等壓變化，由蓋—呂薩克定律可求氣體的體積；
（3）由熱力學第一定律可求整個過程中氣體吸收的熱量。
【解答】解：（1）活塞剛要離開小支架時，對活塞，由平衡條件可得：p0S+mg＝p1S，解得：
活塞離開小支架前，氣體發生等容變化，由查理定律可得：，解得：；
（2）活塞離開小支架后發生等壓變化，由蓋—呂薩克定律可得：，其中：，
解得：；
（3）由題意可知，在整個過程中，氣體對外界做功，則外界對氣體所做的功為：
內能增加，則有：ΔU＝13.6J，由熱力學第一定律可得：ΔU＝W+Q，解得：Q＝ΔW﹣W＝13.6J﹣（﹣4.4J）＝18J。
答：（1）在緩慢加熱過程中，活塞剛要離開小支架時的氣體溫度為330K；
（2）氣體溫度最終升高至T＝450K時，汽缸內氣體的體積為1.5×10﹣4m3；
（3）整個過程氣體吸收的熱量為18J。
【點評】本題是對氣體實驗定律及熱力學第一定律的考查，解題的關鍵是要正確分析氣體發生的狀態變化，選擇合適的定律即可解題，在利用熱力學第一定律解題時，注意物理量的正負符號的物理意義。
18．（2025春 青秀區校級期末）某種氣體的壓強p1＝2×105Pa，體積V1＝1m3，溫度T1＝200K。它經過等溫過程后體積變為V2＝2m3；隨后，氣體又經過等容過程，從外界吸收的熱量Q＝68J，其溫度變為T2＝300K。求：
（1）等溫變化過程后的氣體的壓強p2；
（2）等容變化過程后的氣體的壓強p3；
（3）等容變化過程中該氣體的內能變化量ΔU。
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的計算；氣體的等溫變化與玻意耳定律的應用；氣體的等壓變化與蓋﹣呂薩克定律的應用．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；熱力學定律專題；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】（1）等溫變化過程后的氣體的壓強為1×105Pa；
（2）等容變化過程后的氣體的壓強為1.5×105Pa；
（3）等容變化過程中該氣體的內能變化量為68J。
【分析】（1）由玻意耳定律可求氣體的壓強；
（2）由查理定律可求氣體的壓強；
（3）由熱力學第一定律可求氣體內能的變化量。
【解答】解：（1）氣體發生等溫變化時，遵守玻意耳定律，由玻意耳定律可得：p1V1＝p2V2，解得：；
（2）氣體發生等容變化時，遵守查理定律定律，由查理定律可得：，解得：；
（3）在等容變化過程中，由于氣體的體積不變，則外界對氣體不做功，所以W＝0，氣體從外界吸收熱量，則有：Q＝68J，由熱力學第一定律可得：ΔU＝W+Q，解得：ΔU＝Q＝68J。
答：（1）等溫變化過程后的氣體的壓強為1×105Pa；
（2）等容變化過程后的氣體的壓強為1.5×105Pa；
（3）等容變化過程中該氣體的內能變化量為68J。
【點評】本題是玻意耳定律、查理定律及熱力學第一定律的考查，解題的關鍵是要正確分析氣體發生的狀態變化，準確確定狀態參量，選擇合適的定律即可解題，注意氣體發生等容變化時，外界對氣體不做功。
19．（2025春 重慶期末）如圖所示，一長為1m、左端封閉、右端開口的細直玻璃管水平放置，管內用長為25cm的水銀柱，封閉了長為50cm的理想氣體，整個系統靜止。玻璃管導熱性能良好，外界大氣壓始終為75cmHg，環境溫度保持不變?，F將該玻璃管緩慢逆時針旋轉至豎直且開口向上，求它豎直且開口向上時，管內封閉氣體的：
（1）壓強；
（2）氣柱長度。
【考點】氣體的等溫變化與玻意耳定律的應用；氣體壓強的計算．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；氣體的狀態參量和實驗定律專題；推理論證能力．
【答案】（1）管內封閉氣體的壓強為100cmHg；
（2）氣柱長度為37.5cm。
【分析】（1）豎直放置時，由p＝p0+ph可求氣體的壓強；
（2）在玻璃管轉動的過程中，氣體發生等溫變化，由玻意耳定律可求氣柱的長度。
【解答】解：（1）豎直放置時，管內封閉氣體的壓強為：p2＝p0+ph＝75cmHg+25cmHg＝100cmHg；
（2）設該玻璃管的底面積為S，水平、豎直放置時管內封閉氣體的氣柱長度分別為L1和L2
水平放置時：p1＝75cmHg，V1＝L1S，其中L1＝50cm
豎直放置時：p2＝100cmHg，V2＝L2S
由玻意耳定律可得：p1V1＝p2V2，即有：p1SL1＝p2SL2，解得：。
答：（1）管內封閉氣體的壓強為100cmHg；
（2）氣柱長度為37.5cm。
【點評】本題考查液體的壓強公式和玻意耳定律的應用，解題關鍵是找到初末狀態的狀態參量，由玻意耳定律解題即可。
20．（2025春 武漢期末）如圖所示，一豎直放置的足夠長的導熱汽缸由A、B兩部分構成，厚度不計的活塞a、b可以上下無摩擦地移動，汽缸連接處有小卡銷，使活塞a不能通過連接處進入汽缸B。現將活塞a和活塞b用一輕質細彈簧拴接，兩活塞之間封閉有一定質量的理想氣體，剛開始時，活塞a位于汽缸A底端，系統處于靜止狀態，此時兩活塞間氣體的溫度為T0，彈簧恰好處于原長狀態。已知活塞a、b的質量分別為m、2m，橫截面積分別為S、2S，彈簧原長為L0、勁度系數為，大氣壓強為，重力加速度大小取g。現緩慢降低兩活塞間氣體的溫度。
（1）求初始狀態氣缸內封閉氣體的壓強p1；
（2）求活塞a剛要開始運動時活塞間氣體的壓強p2和溫度T1；
（3）已知彈簧彈性勢能的表達式為Epkx2（k為彈簧勁度系數，x表示彈簧形變量）。兩活塞間封閉氣體的溫度從T0降到T1的過程中，封閉氣體的內能減少了ΔU，求該過程中封閉氣體向外界放出的熱量Q。
【考點】熱力學第一定律的表達和應用；氣體壓強的計算；理想氣體及理想氣體的狀態方程．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；整體法和隔離法；方程法；熱力學定律專題；理想氣體狀態方程專題；推理論證能力．
【答案】（1）初始狀態氣缸內封閉氣體的壓強為；
（2）活塞a剛要開始運動時活塞間氣體的壓強為，溫度為；
（3）該過程中封閉氣體向外界放出的熱量為。
【分析】（1）對活塞，由平衡條件可求氣體的壓強；
（2）對活塞A、B組成的整體，由平衡條件結合胡克定律及理想氣體狀態方程可求氣體的壓強和溫度；
（3）對氣體、兩活塞及彈簧組成的系統，由能量守恒定律可求放出的熱量的大小。
【解答】解：（1）初始狀態時，對活塞B，由平衡條件可得：p1 2S+2mg＝p0 2S，解得：；
（2）對活塞A、B組成的整體，由平衡條件可得：p0S+（m+2m）g+p2 2S＝p0 2s+p2S，解得：
對活塞B，由平衡條件可得：p2 2S+2mg+F＝p0 2S
由胡克定律可得：F＝kx
對封閉氣體，由理想氣體狀態方程可得：
聯立代入數據解得：；
（3）對氣體、兩活塞及彈簧組成的系統，由能量守恒定律可得：，代入數據解得：。
答：（1）初始狀態氣缸內封閉氣體的壓強為；
（2）活塞a剛要開始運動時活塞間氣體的壓強為，溫度為；
（3）該過程中封閉氣體向外界放出的熱量為。
【點評】本題是對平衡條件，理想氣體狀態方程和熱力學第一定律及能量守恒定律的應用的考查，解題的關鍵是要正確選擇研究對象，由平衡條件結合能量守恒定律解題即可。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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