2017-2021年福建高考物理真題分類(lèi)匯編之熱力學(xué)

2017-2021年福建高考物理真題分類(lèi)匯編之熱力學(xué)

一.多選題（共2小題）

（多選）1.（2018?新課標(biāo)I）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程①、②、

③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

B.過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功

C.過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量

D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等

E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小

（多選）2.（2017?新課標(biāo)I）氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分

子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說(shuō)法正確的是

（）

單位速率間隔的分子數(shù)

，占總分子數(shù)的百分比

A.圖中兩條曲線下面積相等

B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形

C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100C時(shí)的情形

D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目

E.與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在。?400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)

的百分比較大

二.填空題（共2小題）

3.（2021?福建）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,該過(guò)程氣體對(duì)外

（填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功）氣體的溫度（填“升高”“降低”“先

升高后降低”“先降低后升高”或“始終不變”）。

4.（2019?新課標(biāo)I）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可

視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移

動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度（填“高于”

“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度（填“大于”“小于”或“等

于”）外界空氣的密度。

三.計(jì)算題（共3小題）

5.（2019?新課標(biāo)I）熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把

惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境

對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體

材料后剩余的容積為0.13m3,爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氧氣壓入到爐腔

中。已知每瓶氧氣的容積為3.2Xl（/2m3,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為IsxKfPa,使用后瓶

中剩余氣體壓強(qiáng)為2.OX106pa；室溫溫度為27℃.氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w。

（i）求壓入氨氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；

（ii）將壓入氨氣后的爐腔加熱到1227℃,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。

6.（2018?新課標(biāo)I）如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成

容積相等的上下兩部分，汽缸上都通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥

門(mén)K.開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為po.現(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的

液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為Y時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的

8

體積減小了V.不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流

6

入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。

7

<LK

7.（2017?新課標(biāo)I）如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管（容積可忽略）連通，閥

門(mén)K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門(mén)Ki、K3,B中有一可自由滑動(dòng)的活塞（質(zhì)

量、體積均可忽略）。初始時(shí)，三個(gè)閥門(mén)均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3,通過(guò)

Ki給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓po的3倍后關(guān)閉Ki.已知室溫為27℃,

汽缸導(dǎo)熱。

（i）打開(kāi)K2,求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)：

（ii）接著打開(kāi)K3,求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；

（iii）再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)。

四.解答題（共1小題）

8.（2020?新課標(biāo)I）甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體（可視為理想氣體）。甲罐的容積為

V,罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V,罐中氣體的壓強(qiáng)為ap.現(xiàn)通過(guò)連接兩罐的

細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過(guò)程中保持不

變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等。求調(diào)配后

（i）兩罐中氣體的壓強(qiáng)；

（ii）甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

2017-2021年福建高考物理真題分類(lèi)匯編之熱力學(xué)

參考答案與試題解析

多選題（共2小題）

（多選）1.（2018?新課標(biāo)I）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程①、②、

③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小

B.過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功

C.過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量

D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等

E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小

【考點(diǎn)】理想氣體的狀態(tài)方程：熱力學(xué)第一定律.

【專(zhuān)題】比較思想；圖析法；理想氣體狀態(tài)方程專(zhuān)題.

【分析】過(guò)程①中氣體作等容變化，根據(jù)查理定律分析壓強(qiáng)的變化。過(guò)程②中氣體對(duì)外

界做正功。過(guò)程④中氣體作等容變化，根據(jù)溫度的變化分析氣體內(nèi)能的變化，由熱力學(xué)

第一定律分析吸放熱情況。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)。根據(jù)氣態(tài)方程分

析狀態(tài)d與b的壓強(qiáng)關(guān)系。

【解答】解：A、過(guò)程①中氣體作等容變化，溫度升高，根據(jù)查理定律R=C知?dú)怏w的壓

T

強(qiáng)逐漸增大，故A錯(cuò)誤。

B、過(guò)程②中氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做正功，故B正確。

C、過(guò)程④中氣體作等容變化，氣體不做功，溫度降低，氣體的內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學(xué)第

一定律△U=W+Q知?dú)怏w向外界放出了熱量，故C錯(cuò)誤。

D、狀態(tài)c、d的溫度相等，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，可知，狀態(tài)

c、d的內(nèi)能相等。故D正確。

E、連接bO和do,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，狀態(tài)d的Y值大于狀態(tài)b的乜值，根據(jù)氣態(tài)方程

TT

叱=。知狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，故E正確。

T

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了理想氣體的狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律，要能夠根據(jù)溫度判斷

氣體內(nèi)能的變化；在應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)一定要注意各量符號(hào)的意義；AU為正表示

內(nèi)能變大，Q為正表示物體吸熱；W為正表示外界對(duì)物體做功。

（多選）2.（2017?新課標(biāo)I）氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分

子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說(shuō)法正確的是

（）

B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形

C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100℃時(shí)的情形

D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目

E.與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在。?400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)

的百分比較大

【考點(diǎn)】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；物體的內(nèi)能專(zhuān)題.

【分析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，不同溫度下相同

速率的分子所占比例不同，要注意明確圖象的意義是解題的關(guān)鍵。

【解答】解：A、由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總

分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1,即相等，故A

正確；

B、由圖可知，具有最大比例的速率區(qū)間，0℃時(shí)對(duì)應(yīng)的速率小，故說(shuō)明虛線為的分

布圖象，故對(duì)應(yīng)的平均動(dòng)能較小，故B正確；

C、實(shí)線對(duì)應(yīng)的最大比例的速率區(qū)間內(nèi)分子動(dòng)能大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的溫度大，故為100C

時(shí)的情形，故C正確；

D、圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子占據(jù)的比例，但無(wú)法確定分子具體數(shù)目，故

D錯(cuò)誤；

E、由圖可知，0?400m/s段內(nèi)，100C對(duì)應(yīng)的占據(jù)的比例均小于與0℃時(shí)所占據(jù)的比值，

因此100C時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0?400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，

故E錯(cuò)誤。

故選：ABC。

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，記住圖象的特點(diǎn)，知道橫坐標(biāo)表示

的是分子數(shù)目所占據(jù)的比例，同時(shí)明確溫度與分子平均動(dòng)能間的關(guān)系。

二.填空題（共2小題）

3.（2021?福建）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,該過(guò)程氣體對(duì)外做

正功（填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”），氣體的溫度先升高后降低（填“升

高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始終不變”）。

【考點(diǎn)】理想氣體的狀態(tài)方程.

【專(zhuān)題】定性思想；圖析法；理想氣體狀態(tài)方程專(zhuān)題；推理能力.

【分析】氣體體積變大，氣體對(duì)外做功，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功；根據(jù)圖示圖

象分析清楚氣體狀態(tài)變化過(guò)程，應(yīng)用一定理想氣體狀態(tài)方程分析答題。

【解答】解：該過(guò)程氣體體積增大，對(duì)外做正功。

由題圖可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B,p與V的乘積先增大后減小，根據(jù)一定理想氣體狀態(tài)

方程巫=c，可知?dú)怏w的溫度先升高后降低。

T

故答案為：做正功；先升高后降低

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了一定理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，根據(jù)圖示圖象分析清楚氣體狀態(tài)變

化過(guò)程是解題的前提。

4.（2019?新課標(biāo)I）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可

視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移

動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度低于（填“高于”

“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度大于（填“大于”“小于”或“等

于”）外界空氣的密度。

【考點(diǎn)】物體的內(nèi)能.

【專(zhuān)題】應(yīng)用題；定性思想；推理法：推理能力.

【分析】根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析封閉氣體的內(nèi)能。

根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義分析空氣的密度。

【解答】解：由題意可知，容器和活塞的絕熱性能良好，故容器內(nèi)氣體與外界不發(fā)生熱

交換，故aQuO；但現(xiàn)活塞緩慢移動(dòng)過(guò)程中，容器中氣體壓強(qiáng)逐漸減少，則容器內(nèi)氣體

不斷膨脹，體積增大，氣體對(duì)外界做功，即WVO,

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知：△U=4Q+W<0,故容器氣體內(nèi)能減小，溫度降低，低于外

界溫度。

最終容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)與外界氣體壓強(qiáng)相同，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT,

又..1=皿，m為容器內(nèi)氣體質(zhì)量，

V

聯(lián)立解得：p=&_,

nRT

當(dāng)選取一部分與容器內(nèi)氣體相同質(zhì)量的外界氣體，由于容器內(nèi)溫度T低于外界溫度，故

容器內(nèi)氣體密度大于外界氣體密度。

故答案為：低于；大于。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查熱力學(xué)第一定律和壓強(qiáng)的微觀解釋?zhuān)⒁鉁囟仁抢硐霘怏w內(nèi)能的

標(biāo)志，對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)。

三.計(jì)算題（共3小題）

5.（2019?新課標(biāo)I）熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把

惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境

對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體

材料后剩余的容積為0.130?,爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氨氣壓入到爐腔

中。已知每瓶氨氣的容積為3.2X102m3,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為L(zhǎng)SXKfPa,使用后瓶

中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0Xl()6pa；室溫溫度為27℃.氯氣可視為理想氣體。

(i)求壓入氨氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；

(ii)將壓入氨氣后的爐腔加熱到1227℃,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。

【考點(diǎn)】理想氣體的狀態(tài)方程.

【專(zhuān)題】計(jì)算題；定量思想；推理法；理想氣體狀態(tài)方程專(zhuān)題；分析綜合能力.

【分析】(i)以瓶中氣體為研究對(duì)象，使用前后瓶中氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定

律即可求出使用后的總體積；再對(duì)10瓶中壓入爐腔內(nèi)的氣體分析，根據(jù)玻意耳定律即可

求出爐腔中氣體的壓強(qiáng)。氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)題意求出氣體初末狀態(tài)的狀態(tài)參量，

然后應(yīng)用玻意耳定律求出氣體的壓強(qiáng)。

(ii)爐內(nèi)氣體體積不變，氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)題意求出氣體狀態(tài)參量，應(yīng)用查理定

律可以求出爐腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

【解答】解：(i)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為Vo,壓強(qiáng)為po,使用后氣瓶中剩余氣體的

壓強(qiáng)為pi，

氣體溫度保持不變發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：poVo=p]V|,

被壓入爐腔的氣體在室溫和pi條件下的體積：Vi'=V|-Vo，

設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體壓強(qiáng)為P2,體積為V2,

由玻意耳定律得:p2V2=10piVl',

7

代入數(shù)據(jù)解得：P2=3.2X10Pa；

(ii)設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)o,加熱后爐腔的溫度為T(mén)i,氣體壓強(qiáng)為p3，

氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：氏=氏，

T1丁。

8

代入數(shù)據(jù)解得：p3=1.6X10Pa；

答：(i)壓入氧氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)為3.2Xl()7pa；

(ii)將壓入敏氣后的爐腔加熱到1227℃,此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)為1.6X108Pa?

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，根據(jù)題意分析清楚氣體狀態(tài)變化過(guò)程、求出

氣體狀態(tài)參量是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用玻意耳定律與查理定律可以解題。

6.(2018?新課標(biāo)I)如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成

容積相等的上下兩部分，汽缸上都通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥

HK.開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為po.現(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的

液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為乜時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的

體積減小了V.不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流

入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。

【考點(diǎn)】理想氣體的狀態(tài)方程.

【專(zhuān)題】計(jì)算題；定量思想；比較思想；模型法.

【分析】液體緩慢地流入汽缸的過(guò)程中，活塞上、下兩部分氣體的溫度均保持不變，作

等溫變化。對(duì)兩部分氣體分別運(yùn)用玻意耳定律列式，可求得活塞再次平衡后上下兩部分

氣體的壓強(qiáng)，再對(duì)活塞，由平衡條件列式，可求得流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量.

【解答】解：設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為Vi，壓強(qiáng)為pi；下方氣體的體

積為V2,壓強(qiáng)為P2.在活塞下移的過(guò)程中，活塞上、下兩部分氣體的溫度均保持不變，

作等溫變化，由玻意耳定律得：

對(duì)上部分氣體有po-^=piV)

對(duì)下部分氣體有p(h^=p2V2

由已知條件得

v尸工

26824

263

設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m,由力的平衡條件得

P2S=piS+mg

聯(lián)立以上各式得m=15p°S

26g

答：流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量是竺吧。

26g

【點(diǎn)評(píng)】本題是多體問(wèn)題，解答此類(lèi)問(wèn)題的方法是：找出不同狀態(tài)下的三個(gè)狀態(tài)參量，

分析封閉氣體發(fā)生的是何種變化，利用理想氣體的狀態(tài)方程列方程，同時(shí)要抓住兩部分

之間的關(guān)系，如體積關(guān)系、壓強(qiáng)關(guān)系；本題要能用靜力學(xué)觀點(diǎn)分析兩部分氣體壓強(qiáng)的關(guān)

系。

7.(2017?新課標(biāo)I)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥

門(mén)K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門(mén)Ki、K3,B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)

量、體積均可忽略)。初始時(shí)，三個(gè)閥門(mén)均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3,通過(guò)

Ki給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓po的3倍后關(guān)閉Ki.已知室溫為27℃,

汽缸導(dǎo)熱。

(i)打開(kāi)K2,求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；

(ii)接著打開(kāi)K3,求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；

(iii)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)。

【考點(diǎn)】理想氣體的狀態(tài)方程；封閉氣體壓強(qiáng).

【專(zhuān)題】計(jì)算題；定量思想；方程法：理想氣體狀態(tài)方程專(zhuān)題.

【分析】(i)分析打開(kāi)K2之前和打開(kāi)K2后，A、B缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度，根據(jù)

理想氣體的狀態(tài)方程列方程求解；

(ii)打開(kāi)K3,分析活塞下方氣體壓強(qiáng)會(huì)不會(huì)降至po,確定活塞所處位置；

(iii)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高，等容升溫過(guò)程，由求解此時(shí)活塞下

TT3

方氣體的壓強(qiáng)。

【解答】解：(i)打開(kāi)K2之前，A缸內(nèi)氣體pA=3po，B缸內(nèi)氣體pB=po，體積均為V,

溫度均為T(mén)=(273+27)K=300K,打開(kāi)K2后，B缸內(nèi)氣體(活塞上方)等溫壓縮，壓

縮后體積為Vi，A缸內(nèi)氣體(活塞下方)等溫膨脹，膨脹后體積為2V-V],活塞上下

方壓強(qiáng)相等均為P”

則：對(duì)A缸內(nèi)(活塞下方)氣體：3poV=pi(2V-Vi),

對(duì)B缸內(nèi)(活塞上方)氣體：p()V=piVi，

聯(lián)立以上兩式得：pi—2po，Vi—iv；

2

即穩(wěn)定時(shí)活塞上方體積為壓強(qiáng)為2P。；

(ii)打開(kāi)K3,活塞上方與大氣相連通，壓強(qiáng)變?yōu)閜o,則活塞下方氣體等溫膨脹，假設(shè)

活塞下方氣體壓強(qiáng)可降為P0，則降為P0時(shí)活塞下方氣體體積為V2，則3poV=poV2，

得V2=3V>2V,即活塞下方氣體壓強(qiáng)不會(huì)降至po,此時(shí)活塞將處于B氣缸頂端，缸內(nèi)

氣壓為P2，3poV=p2X2V,得p2=/p0,即穩(wěn)定時(shí)活塞位于氣缸最頂端；

(iii)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高，等容升溫過(guò)程，升溫后溫度為T(mén)3=(300+20)

K=320K,由早得：p3=1.6po，即此時(shí)活塞下方壓強(qiáng)為1.6po。

答：(i)打開(kāi)K2,穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積為av，壓強(qiáng)為2po；

(ii)打開(kāi)K3,穩(wěn)定時(shí)位于氣缸最頂端；

(iii)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)為1.6po。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了理想氣體的狀態(tài)方程；解答此類(lèi)問(wèn)題的方法是：找出不同狀

態(tài)下的三個(gè)狀態(tài)參量，分析理想氣體發(fā)生的是何種變化，利用理想氣體的狀態(tài)方程列方

程求解；本題要能用靜力學(xué)觀點(diǎn)分析各處壓強(qiáng)的關(guān)系，要注意研究過(guò)程中哪些量不變，

哪些量變化，選擇合適的氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問(wèn)題。

四.解答題(共1小題)

8.(2020?新課標(biāo)I)甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體(可視為理想氣體)。甲罐的容積為

V,罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V,罐中氣體的壓強(qiáng)為.p.現(xiàn)通過(guò)連接兩罐的

細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過(guò)程中保持不

變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等。求調(diào)配后

(i)兩罐中氣體的壓強(qiáng)；

(ii)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

【考點(diǎn)】氣體的等溫變化.

【專(zhuān)題】計(jì)算題；定量思想；推理法；氣體的狀態(tài)參量和實(shí)驗(yàn)定律專(zhuān)題；分析綜合能力.

【分析】(i)根據(jù)玻意爾定律可得兩罐中氣體的壓強(qiáng)：

(ii)根據(jù)玻意爾定律和密度定律求得甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

【解答】解：(i)對(duì)兩罐中的甲、乙氣體，氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾定律有:

pv+%2V=P',3V

解得甲乙中氣體最終壓強(qiáng)為：p'=2。

3口

(ii)若調(diào)配后將甲氣體再等溫壓縮到氣體原來(lái)的壓強(qiáng)為P，根據(jù)玻意爾定律得：p'v=

pV，

計(jì)算可得：V,A

3

由密度定律解得質(zhì)量之比等于：%=22=2

m原V3

答：(i)兩罐中氣體的壓強(qiáng)為

3P

(ii)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比為2。

3

【點(diǎn)評(píng)】本題考查的是玻意爾定律和密度定律，本題的難點(diǎn)是在求解甲罐中氣體的質(zhì)量

與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比時(shí)，調(diào)配后將甲氣體再等溫壓縮到氣體原來(lái)的壓強(qiáng)求解。

考點(diǎn)卡片

1.分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律

【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】

分子運(yùn)動(dòng)整體的統(tǒng)計(jì)規(guī)律

1.在氣體中，大量分子的頻繁碰撞，使某個(gè)分子何時(shí)何地向何處運(yùn)動(dòng)是偶然的.但是對(duì)大

量分子整體來(lái)說(shuō)，在任意時(shí)刻，沿各個(gè)方向的機(jī)會(huì)是均等的，而且氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)

的數(shù)目也是基本相等的.這就是大量分子運(yùn)動(dòng)整體表現(xiàn)出來(lái)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.

2.氣體中的大多數(shù)分子的速率都接近某個(gè)數(shù)值，與這個(gè)數(shù)值相差越多，分子數(shù)越少，表現(xiàn)

出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律.當(dāng)溫度升高時(shí)，分子最多的速率區(qū)間移向速度大的地方,

速率小的分子數(shù)減小，速率大的分子數(shù)增加，分子的平均動(dòng)能增大，總體上仍然表現(xiàn)出“中

間多，兩頭少”的分布規(guī)律，氣體分子速率分布規(guī)律也是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律.

【命題方向】

?？碱}型是對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的理解:

(1)如圖描繪一定質(zhì)量的氧氣分子分別在和100℃兩種情況下速率分布情況，符合統(tǒng)計(jì)

規(guī)律的是.()

冬遑，3/￡*分手火

,2分環(huán)出3會(huì)5t

號(hào)a車(chē):tv"介手及

分析：解答本題的關(guān)鍵是結(jié)合不同溫度下的分子速率分布曲線理解溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)

志的含義.

解答：A、B、溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，平均動(dòng)能越大，故平均速率

越大，故A正確，B錯(cuò)誤；

C、D、分子總數(shù)目是一定的，故圖線與橫軸包圍的面積是100%,故兩個(gè)圖線與橫軸包圍的

面積是相等的，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤；

故選A.

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于物理學(xué)中的基本概念和規(guī)律要深入理解，理解其實(shí)質(zhì)，不能只是停留在表面上，

同時(shí)要通過(guò)練習(xí)加強(qiáng)理解.

（2）某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f（v）表示v處單位

速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對(duì)應(yīng)的溫度分別為T(mén)i,Tn.Tni,則（）

A.T?>Tn>TniB.Tni>Tn>TiC.Tn>Ti,Tn>TniD.T?=Tn=Tni

分析：本題關(guān)鍵在于理解：溫度高與低反映的是分子平均運(yùn)動(dòng)快慢程度

解：溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，分子運(yùn)動(dòng)激烈是指速率大的分子所占的比例大，圖ni腰最

粗，速率大的分子比例最大，溫度最高；圖I雖有更大速率分子，但所占比例最小，溫度最

低，故B正確.

故答案為：B.

點(diǎn)評(píng)：本題考查氣體分子速率分布曲線與溫度的關(guān)系，溫度高不是所有分子的速率都大.

2.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志

【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】

1.溫度

溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上表示分子的平均動(dòng)能.

2.兩種溫標(biāo)

（1）比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)：兩種溫標(biāo)溫度的零點(diǎn)不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)

值不同，但它們表示的溫度間隔是相同的，即每一度的大小相同，

△t=AT.

（2）關(guān)系：T=t+273.15K.

注意：1.熱力學(xué)溫度的零值是低溫極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到，即熱力學(xué)溫度無(wú)負(fù)值.

2.溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體行為，對(duì)個(gè)別分子來(lái)說(shuō)溫度沒(méi)有意義.

3.物體的內(nèi)能

【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】

一、物體的內(nèi)能

1.分子的平均動(dòng)能：物體內(nèi)所有分子動(dòng)能的平均值叫分子的平均動(dòng)能.溫度是分子平均動(dòng)

能的標(biāo)志，溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大.

2.分子勢(shì)能：由分子間的相互作用和相對(duì)位置決定的勢(shì)能叫分子勢(shì)能.分子勢(shì)能的大小與

物體的體積有關(guān).

3.物體的內(nèi)能：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能.物體的內(nèi)

能與物體的溫度、體積、還與物體的質(zhì)量、摩爾質(zhì)量有關(guān).

二、物體的內(nèi)能和機(jī)械能的比較

內(nèi)能機(jī)械能

定義物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱

能之和

決定由物體內(nèi)部狀態(tài)決定跟宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、參考系和零勢(shì)能點(diǎn)的選

取有關(guān)

量值任何物體都有內(nèi)能可以為零

測(cè)量無(wú)法測(cè)量可以測(cè)量

本質(zhì)微觀分子的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果

注意：

1.物體的體積越大，分子勢(shì)能不一定就越大，如0℃的水結(jié)成的冰后體積變大，但分子

勢(shì)能卻減小了.

2.理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢(shì)能忽略不計(jì)，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與

溫度有關(guān).

3.機(jī)械能和內(nèi)能都是對(duì)宏觀物體而言的，不存在某個(gè)分子的內(nèi)能、機(jī)械能的說(shuō)法.

三、內(nèi)能和熱量的比較

內(nèi)能熱量

區(qū)別是狀態(tài)量，狀態(tài)確定系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確是過(guò)程量，它表示由于熱傳遞而引起的

定.一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)內(nèi)能變化過(guò)程中轉(zhuǎn)移的能量

能

聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下，物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收

或放出的熱量.

【命題方向】

?？碱}型是考查對(duì)內(nèi)能的基本概念：

對(duì)于一定量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變

B.若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變

C.若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大

D.氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)

E.當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大

分析：理想氣體內(nèi)能由物體的溫度決定，理想氣體溫度變化，內(nèi)能變化；由理想氣體的狀態(tài)

方程可以判斷氣體溫度變化時(shí)，氣體的體積與壓強(qiáng)如何變化.

解答：A、由理想氣體的狀態(tài)方程可知，若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，則其溫度不變，其內(nèi)

能也一定不變，故A正確；

B、若氣體的內(nèi)能不變，則氣體的溫度不變，氣體的壓強(qiáng)與體積可能發(fā)生變化，氣體的狀態(tài)

可能變化，故B錯(cuò)誤；

C、由理想氣體的狀態(tài)方程可知，若氣體的溫度T隨時(shí)間升高，體積同時(shí)變大，其壓強(qiáng)可能

不變，故C錯(cuò)誤；

D、氣體絕熱壓縮或膨脹時(shí)，氣體不吸熱也不放熱，氣體內(nèi)能發(fā)生變化，溫度升高或降低，

在非絕熱過(guò)程中，氣體內(nèi)能變化，要吸收或放出熱量，由此可知?dú)怏w溫度每升高1K所吸收

的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)，故D正確；

E、理想氣體內(nèi)能由溫度決定，當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增，故E正確；

故答案為：ADE.

點(diǎn)評(píng)：理想氣體分子間的距離較大，分子間的作用力為零，分子勢(shì)能為零，理想氣體內(nèi)能由

溫度決定.

【解題方法點(diǎn)撥】

解有關(guān)“內(nèi)能”的題目，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：

（1）溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而不是分子平均速率的標(biāo)志，它與單個(gè)分子的動(dòng)能及物

體的動(dòng)能無(wú)任何關(guān)系.

（2）內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序的運(yùn)動(dòng)

狀態(tài)無(wú)關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài).

4.熱力學(xué)第一定律

【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】

熱力學(xué)第一定律

1.內(nèi)容：如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程，那么外界對(duì)物體做的功W加上物

體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加au。

2.公式：W+Q=AU-

3.符號(hào)法則：

①物體吸熱一Q取正；物體放熱fQ取負(fù)；

②物體對(duì)外界做功，W取負(fù)；外界對(duì)物體做功，W取正；

③物體內(nèi)能增加，取正；物體內(nèi)能減小，取負(fù)；

【命題方向】

（1）?？碱}型考查對(duì)概念的理解：

對(duì)一定量的氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

B.氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈，氣體的溫度就越高

C.氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量分子對(duì)器壁的碰撞產(chǎn)生的

D.當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的勢(shì)能減少，因而氣體的內(nèi)能減少

分析：根據(jù)氣體分子間空隙很大，分析氣體的體積與所有氣體分子的體積之和的關(guān)系。根據(jù)

溫度的微觀含義、壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀機(jī)理分析。根據(jù)內(nèi)能的概念分析氣體膨脹時(shí)內(nèi)能如何變化。

解答：A、氣體分子間空隙很大，氣體的體積大于所有氣體分子的體積之和。故A錯(cuò)誤。

B、溫度的微觀含義是反映物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。

故B正確。

C、氣體的壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的，故C正確。

D、當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的距離增大，但溫度的變化無(wú)法判斷，所以內(nèi)能變化無(wú)法

判斷。故D錯(cuò)誤

故選BCo

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志，分子動(dòng)理論的內(nèi)容。

(2)如圖是密閉的氣缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J,同時(shí)氣體向外

界放熱200J,缸內(nèi)氣體的()

A.溫度升高,內(nèi)能增加600J

B.溫度升高，內(nèi)能減少200J

C.溫度降低，內(nèi)能增加600J

D.溫度降低,內(nèi)能減少200J

分析：己知做功和熱傳遞的數(shù)據(jù)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可求得氣體內(nèi)能的改變量及溫度的變

化。解答：解：由熱力學(xué)第一定律可知：△U=W+Q

外界對(duì)氣體做功，W=800J；氣體向外散熱，故Q=-200J；

故△U=800-200J=600J；

氣體內(nèi)能增加，則溫度升高；

故選Ao

點(diǎn)評(píng)：熱力學(xué)第一定律在應(yīng)用時(shí)一定要注意各量符號(hào)的意義；AU的正表示內(nèi)能增加，Q為

正表示物體吸熱，W為正表示外界對(duì)物體做功。

【解題方法點(diǎn)撥】

對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解

1.熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的，而且給

出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時(shí)熱量的單位應(yīng)

統(tǒng)一為國(guó)際單位制中的焦耳。

2.對(duì)公式AUnQ+W符號(hào)的規(guī)定。

符號(hào)WQ△U

4-外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加

-物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少

3.幾種特殊情況

(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q=0,W=AU,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。

(2)若過(guò)程中不做功，即W=0,則Q=△U,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。

(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即△Un。，則亞+(2=0或亞=-(3.外界對(duì)物體

做的功等于物體放出的熱量。

注意：

①應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要明確研究的對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。

②應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí)，要依照符號(hào)法則代入數(shù)據(jù)。對(duì)結(jié)果的正、負(fù)也同樣依照規(guī)則

來(lái)解釋其意義。

5.理想氣體的狀態(tài)方程

【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】

理想氣體的狀態(tài)方程

(1)理想氣體

①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不

太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。

②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占據(jù)的

空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。

(2)理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：里工=也也或叱《°

c

T1T2T

氣體實(shí)驗(yàn)定律可看作一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例。

【命題方向】

題型一：氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

如圖，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細(xì)管連

通，頂部的細(xì)管帶有閥門(mén)K.兩氣缸的容積均為Vo,氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同，

厚度可忽略)。開(kāi)始時(shí)K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓

強(qiáng)分別為po和野；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為移.現(xiàn)

使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒(méi)有接觸；然后打

開(kāi)K,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡。已知外界溫度為T(mén)o,不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦。

求：

(i)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒；

(ii)重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx。

分析：(i)兩活塞下方封閉的氣體等壓變化，利用蓋呂薩克定律列式求解；

(ii)分別以兩部分封閉氣體，利用玻意耳定律列式求解。

解：(i)與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在K未打開(kāi)時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程,

7Vo

T4

由蓋呂?薩克定律得：十二二As

解得T上Tc②

(ii)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大。打開(kāi)K后，右活塞必

須升至氣缸頂才能滿足力學(xué)平衡條件。

氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)在活塞上方

氣體壓強(qiáng)為P，由玻意耳定律得

PV=包.”

X34

7Vn

對(duì)下方氣體由玻意耳定律得：(p+pQ)(2VQ-VX)=p0