2025年高考物理復(fù)習(xí)考點(diǎn)解密追蹤與預(yù)測(cè)（新高考）專(zhuān)題12 熱學(xué)定律及能量守恒問(wèn)題（講義篇）（解析版）

專(zhuān)題12熱學(xué)定律及能量守恒問(wèn)題01專(zhuān)題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練習(xí)考點(diǎn)內(nèi)容考情預(yù)測(cè)分子力、分子力做功和分子勢(shì)能高考主要通過(guò)理想氣體分子間的作業(yè)力，氣體狀態(tài)變化以及結(jié)合熱力學(xué)定律進(jìn)行命題設(shè)計(jì)，體現(xiàn)物理對(duì)熱學(xué)模型的理解，從而對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展所產(chǎn)生的指導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)要分析題意中的情境，抓住問(wèn)題實(shí)質(zhì)，具備一定的圖像分析能力和數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力。主要考查的知識(shí)點(diǎn)有:分子間作用力、理想氣體狀態(tài)變化的圖像分析、用油膜估測(cè)分子大小，以及熱力學(xué)定律及能量守恒方程的分析等。2024年備考建議熱力學(xué)定律結(jié)合理想氣體的狀態(tài)分析是各省市?？嫉闹仉y點(diǎn)，以及分子間作用力的圖像分析，理想氣體狀態(tài)變化圖像的分析等。氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子大小熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運(yùn)用學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉分子間作業(yè)力和分子勢(shì)能、分子動(dòng)能等的變化影響因素。2.理解理想氣體狀態(tài)變化圖像的分析，以及結(jié)合熱力學(xué)定律和能量守恒定律進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化分析。3.掌握用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)原理，步驟，注意事項(xiàng)等?！镜淅?】（2023·海南·統(tǒng)考高考真題）下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法正確的是（

）

A．分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過(guò)程中分子勢(shì)能變大C．分子勢(shì)能在r0處最小D．分子間距離小于r0且減小時(shí)，分子勢(shì)能在減小【答案】C【詳解】分子間距離大于r0，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過(guò)程中，引力做正功，分子勢(shì)能減小，則在r0處分子勢(shì)能最小；繼續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大。故選C?！镜淅?】（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）密封于氣缸中的理想氣體，從狀態(tài)a依次經(jīng)過(guò)ab、bc和cd三個(gè)熱力學(xué)過(guò)程達(dá)到狀態(tài)d。若該氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的V-T圖像如圖所示，則對(duì)應(yīng)的氣體壓強(qiáng)p隨T變化的p-T圖像正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【詳解】由V-T圖像可知，理想氣體ab過(guò)程做等壓變化，bc過(guò)程做等溫變化，cd過(guò)程做等容變化。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有pV可知bc過(guò)程理想氣體的體積增大，則壓強(qiáng)減小。故選C?！镜淅?】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）用油膜法估測(cè)油酸分子直徑是一種通過(guò)測(cè)量宏觀量來(lái)測(cè)量微觀量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V，在水面上形成的單分子油膜面積為S，則油酸分子的直徑d=?！敬鸢浮縑【詳解】[1]油酸分子的直徑為d=考向01分子力、分子力做功和分子勢(shì)能分子力和分子勢(shì)能隨分子間距變化的規(guī)律如下：分子力F分子勢(shì)能Ep隨分子間距的變化圖象隨分子間距的變化情況r＜r0F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引＜F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力r增大，分子力做正功，分子勢(shì)能減??；r減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加r＞r0F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引＞F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力r增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；r減小，分子力做正功，分子勢(shì)能減小r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0分子勢(shì)能最小，但不為零r＞10r0(10－9m)F引和F斥都已十分微弱，可以認(rèn)為F＝0分子勢(shì)能為零判斷分子勢(shì)能變化的兩種方法(1)利用分子力做功判斷分子力做正功，分子勢(shì)能減??；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．(2)利用分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷如圖所示，僅受分子力作用，分子動(dòng)能和勢(shì)能之和不變，根據(jù)Ep變化可判知Ek變化．而Ep變化根據(jù)圖線判斷．但要注意此圖線和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線形狀雖然相似，但意義不同，不要混淆．考向02氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題1.一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較2.氣體狀態(tài)變化的圖象的應(yīng)用技巧(1)求解氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程．(2)在V－T圖象(或p－T圖象)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是，斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越??；斜率越小，壓強(qiáng)(或體積)越大．考向03實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子大小1.實(shí)驗(yàn)原理：利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看作球形，測(cè)出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用d＝eq\f(V,S)計(jì)算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑．2．實(shí)驗(yàn)器材：盛水淺盤(pán)、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆．3．實(shí)驗(yàn)步驟：(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液．(2)往邊長(zhǎng)為30～40cm的淺盤(pán)中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉(或細(xì)石膏粉)均勻地撒在水面上．(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝eq\f(1,n)mL.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜．(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上．(6)將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積．(7)據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d＝eq\f(V,S)，即為油酸分子的直徑．比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(jí)(單位為m)是否為10－10m，若不是10－10m需重做實(shí)驗(yàn)．4．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：(1)油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于eq\f(1,1000).(2)痱子粉的用量不要太大，并從盤(pán)中央加入，使粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻．(3)測(cè)1滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小．(4)淺盤(pán)里水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直．(5)要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫(huà)輪廓.(6)利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去．大于半個(gè)的算一個(gè)．5．可能引起誤差的幾種原因：(1)純油酸體積的計(jì)算引起誤差．(2)油膜面積的測(cè)量引起的誤差主要有兩個(gè)方面：①油膜形狀的畫(huà)線誤差；②數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差．考向01分子力、分子力做功和分子勢(shì)能【針對(duì)練習(xí)1】如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置?，F(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則乙分子沿x軸向左最遠(yuǎn)可運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)。若規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零，則下列說(shuō)法正確的是（）A．乙分子在b處勢(shì)能最小，且勢(shì)能為負(fù)值 B．乙分子在c處加速度為零，速度最大C．乙分子在d處的勢(shì)能一定為正值 D．乙分子在d處的勢(shì)能一定小于在a處的勢(shì)能【答案】B【詳解】A．根據(jù)題意及題圖可知，乙分子從a處運(yùn)動(dòng)至d處的過(guò)程中，在ac段乙分子受到的引力對(duì)乙分子做正功，乙分子的勢(shì)能減小，在cd段乙分子受到的斥力對(duì)乙分子做負(fù)功，乙分子的勢(shì)能增大，則乙分子在c處的勢(shì)能最小，又因?yàn)橐?guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零，而將乙分子從無(wú)限遠(yuǎn)處移至a處，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，則Epa<0B．根據(jù)上述分析及動(dòng)能定理可知，乙分子在c處速度最大，根據(jù)a=Fm可知，乙分子在CD．因?yàn)镋p根據(jù)能量守恒定律可知，乙分子在d處的勢(shì)能ECD錯(cuò)誤。故選B?！踞槍?duì)練習(xí)2】分子間勢(shì)能由分子間距r決定。規(guī)定兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢(shì)能為零，兩分子間勢(shì)能與分子間距r的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．在兩分子間距從無(wú)限遠(yuǎn)減小到r2B．在兩分子間距從無(wú)限遠(yuǎn)減小到r1C．在兩分子間距等于r1D．對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體，絕大部分分子的間距約為r【答案】A【詳解】A．由圖可知，r2處分子勢(shì)能最小，則r?處的分子間距為平衡位置ro，所以在兩分子間距從很遠(yuǎn)處減小到r2的過(guò)程中，分子之間的作用力先增大后減小，故A正確；B．由圖可知，r2處分子勢(shì)能最小，則r2處的分子間距為平衡位置r0，在兩分子間距從r2減小到r1的過(guò)程中，分子之間的作用力先表現(xiàn)為引力再表現(xiàn)為斥力，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，r2處分子勢(shì)能最小，則r2處的分子間距為平衡位置r0，引力與斥力相等，即分子之間的作用力等于0，故C錯(cuò)誤；D．對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，其分子間的距離為10r2，故D錯(cuò)誤。故選A?？枷?2氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題【針對(duì)練習(xí)3】如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系圖像，氣體狀態(tài)經(jīng)歷A→B→C→A完成一次循環(huán)，A狀態(tài)的溫度為290K，下列說(shuō)法正確的是（）

A．A→B的過(guò)程中，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增加B．B→C的過(guò)程中，氣體溫度可能一直升高C．C→A的過(guò)程中，氣體溫度一定減小D．B、C兩個(gè)狀態(tài)溫度相同，均為580K【答案】C【詳解】A．A→B的過(guò)程中，氣體的體積不變，壓強(qiáng)變大，則溫度升高，分子的平均動(dòng)能變大，但不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．B→C的過(guò)程中，氣體的pV乘積先增加后減小到原來(lái)的值，可知?dú)怏w的溫度先升高后降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．C→A的過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不變，體積減小，則氣體的溫度一定減小，選項(xiàng)C正確；D．B、C兩個(gè)狀態(tài)氣體的pV乘積相同，則溫度相同，從A到B根據(jù)p可得TB=870K選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C?！踞槍?duì)練習(xí)4】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c、則選項(xiàng)中與這一變化過(guò)程相符合的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【詳解】由題圖知，a→b過(guò)程為等壓過(guò)程，由VT=C可知，氣體溫度升高，體積增大；b→c過(guò)程為等容過(guò)程，由故選B。考向03實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子大小【針對(duì)練習(xí)5】（多選）（2023·北京西城·北京八中?？既＃?duì)于“油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果比大部分同學(xué)的結(jié)果偏大，對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說(shuō)法可能正確的是（）

A．錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算B．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理C．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)D．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi)【答案】ACD【詳解】A．錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算，使體積測(cè)量值偏大，根據(jù)d=VB．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理，油膜面積測(cè)量值偏大，根據(jù)d=VC．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)，油膜面積測(cè)量值偏小，根據(jù)d=VD．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi)，油膜面積測(cè)量值偏小，根據(jù)d=V故選ACD。【針對(duì)練習(xí)6】（2023·全國(guó)·三模）在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有按酒精與油酸的體積比為n:1配制好的油酸酒精溶液，用滴管從量筒中取體積為V的該種溶液讓其自由滴出，全部滴完共滴了N滴，現(xiàn)讓其中一滴落到盛水的淺盤(pán)內(nèi)，待油膜充分展開(kāi)穩(wěn)定后測(cè)得油膜的面積為S。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出油酸分子的直徑為d=（用題目中符號(hào)表示）。如果水面上痱子粉撒得較多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果（偏大、偏小或不變）。本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為（控制變量法、等效替代法、理想模型法）。【答案】VNS【詳解】[1]一滴溶液中所含油酸的體積為V油膜的厚度表示分子直徑。所以d=解得d=[2]如果水面上痱子粉撒得較多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，導(dǎo)致油膜面積S減小，根據(jù)上式可知會(huì)使測(cè)量結(jié)果偏大；[3]本實(shí)驗(yàn)采用的物理思想方法為理想模型法?？枷?4熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運(yùn)用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．2．對(duì)公式ΔU＝Q＋W符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQΔU＋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＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量．(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量．(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q.外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時(shí)，氣體的內(nèi)能變化，當(dāng)體積變化時(shí)，氣體將伴隨著做功，解題時(shí)要掌握氣體變化過(guò)程的特點(diǎn)：(1)等溫過(guò)程：理想氣體內(nèi)能不變，即ΔU＝0.(2)等容過(guò)程：W＝0.(3)絕熱過(guò)程：Q＝0.【典例4】（多選）（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K，壓強(qiáng)為1×105Pa。經(jīng)等容過(guò)程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過(guò)程，需要吸收A．初始狀態(tài)下，氣體的體積為6L B．等壓過(guò)程中，氣體對(duì)外做功C．等壓過(guò)程中，氣體體積增加了原體積的14 D．兩個(gè)過(guò)程中，氣體的內(nèi)能增加量都為【答案】AD【詳解】C．令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強(qiáng)，體積和溫度分別為p等容過(guò)程為狀態(tài)二p等壓過(guò)程為狀態(tài)三p由理想氣體狀態(tài)方程可得p解得p體積增加了原來(lái)的13D．等容過(guò)程中氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律Δ兩個(gè)過(guò)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400JAB．等壓過(guò)程內(nèi)能增加了400J，吸收熱量為600J，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對(duì)外做功為W=解得VA正確B錯(cuò)誤；故選AD?！踞槍?duì)練習(xí)7】（2024·云南昆明·統(tǒng)考一模）升降椅簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示，座椅和圓柱形導(dǎo)熱汽缸固定在一起，汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。若封閉氣體不泄漏且環(huán)境溫度恒定，人坐上座椅到最終氣體狀態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．封閉氣體的內(nèi)能增加 B．封閉氣體對(duì)外界做正功C．封閉氣體向外界放出了熱量 D．封閉氣體的分子平均動(dòng)能增大【答案】C【詳解】A．環(huán)境溫度恒定，因此整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)的氣體發(fā)生的是等溫變化，溫度不變。理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，因此封閉氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；B．人坐上座椅到最終氣體狀態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程中，汽缸內(nèi)氣體被壓縮，體積變小，因此外界對(duì)封閉氣體做功，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)熱力學(xué)第一定律Δ氣體內(nèi)能不變?chǔ)ね饨鐚?duì)封閉氣體做功W>0因此Q<0即封閉氣體向外界放出熱量，故C正確；D．汽缸內(nèi)氣體發(fā)生的是等溫變化，溫度不變，溫度是衡量分子平均動(dòng)能的標(biāo)準(zhǔn)，因此封閉氣體的分子平均動(dòng)能不變，故D錯(cuò)誤；故選C?！踞槍?duì)練習(xí)8】（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，該圖由4段圓弧組成，表示該氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)狀態(tài)b、c、d，最終回到狀態(tài)a的狀態(tài)變化過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)c是等壓膨脹B．從狀態(tài)c到狀態(tài)d是等溫變化C．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體放出熱量【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖像可知，從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體的壓強(qiáng)先減小后增大，該過(guò)程不是等壓過(guò)程，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)玻意耳定律有pV=C可知，等溫變化的p?V圖像為雙曲線，不是圓弧，因此從狀態(tài)c到狀態(tài)d不是等溫變化，故B錯(cuò)誤；C．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有pV初末狀態(tài)壓強(qiáng)相等，體積增大，則溫度增大，氣體內(nèi)能增大，故C錯(cuò)誤；D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，由于p?V圖像與橫軸所圍幾何圖形的面積表示功，從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體對(duì)外做功，從狀態(tài)c到狀態(tài)a，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)圖像可知，從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，全程是外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放出熱量，故D正確。故選D。一、單選題1．如圖所示的甲、乙兩幅圖像分別表示兩分子間作用力F、分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系圖，假定兩個(gè)分子的距離為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢(shì)能為0。下列正確的是（）

A．當(dāng)分子間距r=rB．當(dāng)分子間距r=rC．當(dāng)分子間距r>r0，隨著r的增大，F(xiàn)減小，ED．當(dāng)分子間距r<r0，隨著r的減小，F(xiàn)增大，E【答案】D【詳解】AB．由圖像可知，當(dāng)分子間距r=rC．當(dāng)分子間距r>r0，隨著r的增大，F(xiàn)先增大后減小，D．當(dāng)分子間距r<r0，隨著r的減小，F(xiàn)增大，故選D。2．兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0。相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開(kāi)始相互接近。若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)法正確的是（）

A．在r>r0階段，B．在r<r0階段，C．在r=rD．在r=r【答案】A【詳解】A．r>r0階段，分子力表現(xiàn)為引力，相互靠近時(shí)B．r<r0階段，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；相互靠近時(shí)CD．由以上分析可知，當(dāng)r等于r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大；若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，r等于r故選A。3．概率統(tǒng)計(jì)的方法是科學(xué)研究中的重要方法之一，以下是某一定質(zhì)量的氧氣（可看成理想氣體）在0℃和100℃時(shí)統(tǒng)計(jì)出的速率分布圖，由圖像分析以下說(shuō)法正確的（）

A．其中某個(gè)分子，100℃時(shí)的速率一定比0℃時(shí)要大B．100℃時(shí)圖線下對(duì)應(yīng)的面積比0℃時(shí)要小C．如果兩種情況氣體的壓強(qiáng)相同，則100℃時(shí)單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比0℃時(shí)少D．如果兩種情況氣體的體積相同，則100℃時(shí)單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)與0°C時(shí)相同【答案】C【詳解】A．由圖可知，100℃時(shí)的分子速率有時(shí)比0℃時(shí)要小，故A錯(cuò)誤；B．速率分布曲線的面積的意義，就是將每個(gè)單位速率的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比進(jìn)行累加，累加的結(jié)果都是1，面積相等，故B錯(cuò)誤；C．如果兩種情況氣體的壓強(qiáng)相同，由于100℃時(shí)分子的平均動(dòng)能比較大，所以單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比0℃時(shí)少，故C正確；D．如果兩種情況氣體的體積相同，則氣體分子數(shù)密度相同，溫度高時(shí)分子的平均動(dòng)能大，則100℃時(shí)單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比0℃時(shí)多，故D錯(cuò)誤。故選C。4．一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)B、C狀態(tài)后，又回到初始狀態(tài)A，對(duì)應(yīng)的p?V圖像如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體分子的平均動(dòng)能不變 B．狀態(tài)B和狀態(tài)C的熱力學(xué)溫度之比為2:1C．狀態(tài)C到狀態(tài)A，氣體對(duì)外界做功為2p0V【答案】D【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV由圖可知，狀態(tài)A到狀態(tài)B，pV乘積變大，則氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得2可得狀態(tài)B和狀態(tài)C的熱力學(xué)溫度之比為T(mén)故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)p?V圖像與橫軸圍成的面積表示做功大小，可知狀態(tài)C到狀態(tài)A，外界對(duì)氣體做功為W=故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)p?V圖像與橫軸圍成的面積表示做功大小，可知整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功為W整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體內(nèi)能變化量為0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得Δ聯(lián)立可得Q=可知整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體吸收的熱量為p0故選D。5．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變?yōu)闋顟B(tài)c，其過(guò)程如p?V圖中a→b→c直線段所示，已知?dú)怏w在三個(gè)狀態(tài)的內(nèi)能分別為Ua、Ub、UcA．Ua=UC．Ua=U【答案】A【詳解】由理想氣體狀態(tài)方程pVT3解得T理想氣體的內(nèi)能只和分子平均動(dòng)能有關(guān)，溫度越高平均動(dòng)能越大。故選A。6．如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的體積V與溫度T的關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)等溫過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)等容過(guò)程到狀態(tài)C，設(shè)A、B、C狀態(tài)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)分別為pA、pB、A．pA>pC．pA<p【答案】C【詳解】氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，發(fā)生等溫變化，p與體積V成反比，由圖可VA>VB，所以PA<PB；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體發(fā)生等容變化，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，由圖可知TB<TC，所以PB<PC。綜上可得PA<PB<PC故選C。7．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c，直線ac過(guò)原點(diǎn)。則氣體（

）A．在狀態(tài)c的壓強(qiáng)大于在狀態(tài)a的壓強(qiáng) B．在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)C．在b→c的過(guò)程中內(nèi)能保持不變 D．在a→b的過(guò)程對(duì)外做功【答案】C【詳解】AB．根據(jù)V=可知，因直線ac過(guò)原點(diǎn)，可知在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)，b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，可知在狀態(tài)b的壓強(qiáng)大于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)，故AB錯(cuò)誤；C．在b→c的過(guò)程中溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，故C正確；D．在a→b的過(guò)程中，氣體的體積不變，則氣體不對(duì)外做功，故D錯(cuò)誤。故選C。8．如圖所示是分子間作用力和分子間距離的關(guān)系圖線，關(guān)于圖線下面說(shuō)法正確的是（）A．曲線a是分子間引力和分子間距離的關(guān)系曲線B．曲線b是分子間作用力的合力和分子間距離的關(guān)系曲線C．曲線c是分子間斥力和分子間距離的關(guān)系曲線D．當(dāng)分子間距離r＞r0時(shí)，曲線b對(duì)應(yīng)的力先減小，后增大【答案】B【詳解】ABC．在F－r圖像中，隨著距離的增大，斥力比引力變化得快，所以a為斥力曲線，c為引力曲線，b為合力曲線，故AC錯(cuò)誤，B正確；D．由圖像可知，當(dāng)分子間距離r＞r0時(shí)，曲線b對(duì)應(yīng)的的合力先增大，后減小，故D錯(cuò)誤。故選B。9．一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，該氣體的熱力學(xué)溫度T與壓強(qiáng)p的變化關(guān)系如T-p圖中從a到b的線段所示。在此過(guò)程中（）A．外界一直對(duì)氣體做正功 B．氣體體積一直減小C．氣體一直對(duì)外界放熱 D．氣體放出的熱量等于外界對(duì)其做的功【答案】C【詳解】AB．根據(jù)一定質(zhì)量的某種理想氣體狀態(tài)方程PVT=C，整理可得熱力學(xué)溫度T與壓強(qiáng)T=a到b為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，故氣體做等容變化，即外界對(duì)氣體不做功，故AB錯(cuò)誤；CD．由于氣體從a到b不做功，即W=0氣體的溫度逐漸降低，則氣體的內(nèi)能逐漸減小，即Δ根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+QQ=即氣體一直對(duì)外界放熱，且放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。10．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過(guò)B、C、D再回到狀態(tài)A，其熱力學(xué)溫度T和體積V的關(guān)系圖像如圖所示，BA和CD的延長(zhǎng)線均過(guò)原點(diǎn)O，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為p0A．A→B過(guò)程中氣體向外界放熱B．B→C過(guò)程中氣體分子的平均動(dòng)能不斷增大C．C→D過(guò)程中氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁的碰撞次數(shù)不斷減少D．D→A過(guò)程中氣體的溫度升高了T【答案】D【詳解】A．A→B過(guò)程中氣體的溫度升高，內(nèi)能增大。氣體體積增大的過(guò)程中對(duì)外做功，W<0，根據(jù)ΔU=W+Q可知Q>0說(shuō)明氣體從外界吸熱。故A錯(cuò)誤；B．B→C過(guò)程中氣體做等溫變化，氣體分子的平均動(dòng)能不變。故B錯(cuò)誤；C．C→D過(guò)程中氣體的溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小，則分子撞擊器壁的平均撞擊力減小，根據(jù)CD的延長(zhǎng)線均過(guò)原點(diǎn)O，可知pV=CT即C→D過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不變，所以氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位容器壁的碰撞次數(shù)不斷增加。故C錯(cuò)誤；D．由題圖中幾何關(guān)系知，T則D→A過(guò)程中氣體的溫度升高了ΔT=故D正確。故選D。11．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖所示，其中BC的延長(zhǎng)線過(guò)O點(diǎn)，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為p0A．A→B過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)增大了4B．B→C過(guò)程中氣體對(duì)外界放出的熱量小于外界對(duì)氣體做的功C．C→D過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)變小，氣體從外界吸收熱量D．D→A過(guò)程中氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積容器的碰撞次數(shù)減少【答案】D【詳解】A．A→B過(guò)程為等容過(guò)程，根據(jù)查理定律有p解得p可知，A→B過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)增大了3pB．由于BC的延長(zhǎng)線過(guò)O點(diǎn)，根據(jù)蓋呂薩克定律可知，該過(guò)程為等壓過(guò)程，壓強(qiáng)不變，B→C過(guò)程，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律Δ可知，氣體對(duì)外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功，故B錯(cuò)誤；C．C→D過(guò)程中為等容過(guò)程，溫度降低，根據(jù)查理定律可知，氣體的壓強(qiáng)變小，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，體積一定，氣體與外界之間做功為0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體向外界釋放熱量，故C錯(cuò)誤；D．D→A過(guò)程為等溫過(guò)程，根據(jù)玻意耳定律可知，體積增大，壓強(qiáng)減小，由于溫度一定，則分子運(yùn)動(dòng)的平均速率一定，一個(gè)分子與器壁撞擊的平均作用力一定，而壓強(qiáng)減小，則氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積容器的碰撞次數(shù)減少，故D正確。故選D。12．如圖所示，絕熱汽缸P用絕熱活塞Q封閉一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸內(nèi)有一個(gè)充有一定質(zhì)量理想氣體的氣球R，氣球?qū)嵝阅芰己?。不?jì)汽缸內(nèi)壁與活塞間的摩擦，整個(gè)裝置置于水平面上。以下說(shuō)法正確的是（）A．氣球內(nèi)的氣體壓強(qiáng)一定等于汽缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)B．氣球內(nèi)的溫度小于汽缸內(nèi)的溫度C．若將活塞緩慢下移，氣缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)不變D．若將活塞緩慢上移，氣球內(nèi)的氣體分子平均動(dòng)能將減小【答案】D【詳解】A．氣球內(nèi)的壓強(qiáng)等于汽缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)與氣球的膠皮所產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，因此氣球內(nèi)的壓強(qiáng)大于汽缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)闅馇驅(qū)嵝阅芰己茫虼藲馇騼?nèi)的溫度一定等于汽缸內(nèi)的溫度，故B錯(cuò)誤；C．若將活塞緩慢下移，外界對(duì)氣體做功，W為正數(shù)，又因?yàn)槠譖絕熱，所以Q為零，由熱力學(xué)第一定律Δ得到ΔUpV可知，缸內(nèi)氣體溫度升高、體積減小，則缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)一定增大，故C錯(cuò)誤；D．對(duì)于汽缸內(nèi)的氣體，若將活塞緩慢上移，氣體對(duì)外界做功，W為負(fù)數(shù)，Q為零，由熱力學(xué)第一定律Δ得到ΔU故選D。13．如圖，固定在鐵架臺(tái)上的燒瓶，通過(guò)橡膠塞連接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，室溫下水柱靜止不動(dòng)（如圖甲）。用手捂住燒瓶，會(huì)觀察到水柱緩慢向外移動(dòng)，之后在新位置重新靜止（如圖乙）。關(guān)于燒瓶?jī)?nèi)的氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖乙狀態(tài)氣體的壓強(qiáng)大于圖甲狀態(tài)B．此過(guò)程中，氣體吸收的熱量等于對(duì)外做的功C．圖乙狀態(tài)氣體分子的平均動(dòng)能大于圖甲狀態(tài)氣體分子的平均動(dòng)能D．圖乙中容器內(nèi)單位體積的分子數(shù)大于圖甲中容器內(nèi)單位體積的分子數(shù)【答案】C【詳解】A．由于水柱處于水平玻璃管中，對(duì)水柱分析可知，水柱左右兩側(cè)受力相等，則燒瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng)，即氣體的壓強(qiáng)不變，故A錯(cuò)誤；B．氣體溫度升高，內(nèi)能增加，體積增大，對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律Δ可知?dú)怏w吸收的熱量大于對(duì)外做的功，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)上述可知，該過(guò)程是等壓變化，手捂住燒瓶，溫度升高，而溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以圖乙狀態(tài)氣體分子的平均動(dòng)能大于圖甲狀態(tài)氣體分子的平均動(dòng)能，故C正確；D．圖乙體積增大，單位體積的分子數(shù)減小，故圖乙中容器內(nèi)單位體積的分子數(shù)小于圖甲中容器內(nèi)單位體積的分子數(shù)，故D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題14．用r表示分子間的距離，Ep表示分子勢(shì)能，用r0表示分子引力與斥力平衡時(shí)的分子間距，設(shè)r=∞A．當(dāng)10r0>r>r0B．當(dāng)r<r0時(shí)，EpC．當(dāng)10r0>r>r0D．當(dāng)r=∞時(shí)，Ep最小且【答案】AB【詳解】AC．當(dāng)r=r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，當(dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距的增加，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距的減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，當(dāng)B．當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，因此當(dāng)r<r0時(shí)，D．根據(jù)題意可知，當(dāng)r=∞時(shí)，Ep=0，而當(dāng)r>r0，且分子間距逐漸增大的過(guò)程中，分子勢(shì)能逐漸增大，當(dāng)r<r0故選AB。15．（多選）如圖所示，封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）A．氣體的密度增大B．氣體的壓強(qiáng)增大C．氣體分子的平均速率減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多【答案】BD【詳解】由于質(zhì)量不變，體積不變，則氣體的密度不變，即分子的數(shù)密度不變，而溫度升高，分子的平均速率增大，所以單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁碰撞次數(shù)增多，壓強(qiáng)增大。故選BD。16．用r表示分子間的距離，Ep表示分子勢(shì)能，用r0表示分子引力與斥力平衡時(shí)的分子間距，設(shè)r=∞A．當(dāng)10r0>r>r0B．當(dāng)r<r0時(shí)，EpC．當(dāng)10r0>r>r0D．當(dāng)r≠r0時(shí)，Ep【答案】AB【詳解】AC．當(dāng)r=r0時(shí)分子勢(shì)能最小，當(dāng)r>r0時(shí)分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距的增加，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，隨著分子間距的減小，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，因此當(dāng)10rB．當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，因此當(dāng)r<r0時(shí)，D．根據(jù)題意可知，當(dāng)r=∞時(shí)，Ep=0，而當(dāng)r>r0，且分子間距逐漸增大的過(guò)程中，分子勢(shì)能逐漸增大，當(dāng)r<r0故選AB。17．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，再變化到狀態(tài)c，最后回到狀態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是（

）A．氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度小于在狀態(tài)b時(shí)的溫度B．氣體從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程中，內(nèi)能增加C．氣體從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程中，氣體放出熱量D．氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)a的過(guò)程中，分子平均動(dòng)能減小E．氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)a的過(guò)程中，氣體吸收熱量【答案】ACD【詳解】A．氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b，壓強(qiáng)與體積都增大，由pVT=C可知，氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度小于在狀態(tài)BC．氣體從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程是等容變化，壓強(qiáng)降低，由pTΔ由W=0和ΔU=W+QQ<0氣體從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程中，氣體放出熱量，故B錯(cuò)誤，C正確；DE．氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)a的過(guò)程中，等壓變化，體積減小，由VTΔ由W>0和ΔU=W+QQ<0所以氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)a的過(guò)程中，氣體放出熱量，故D正確，E錯(cuò)誤。故選ACD。18．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)一系列變化過(guò)程，下列說(shuō)法中不正確的是（）A．b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大B．a(chǎn)→b過(guò)程中，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小C．c→a過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積變小D．c→a過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大，體積變小E．c→a過(guò)程中，氣體從外界吸熱，內(nèi)能增加【答案】ACD【詳解】A．b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p不變，溫度T降低，由pV可知?dú)怏w體積V減小，故A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)→b