新高考物理三輪沖刺秘籍15 熱力學(xué)定律 氣體實(shí)驗(yàn)定律 氣體圖像 理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用（原卷版）

秘籍15熱力學(xué)定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律、氣體圖像、理想氣體狀態(tài)方程一、熱力學(xué)定律1.熱力學(xué)第一定律的特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對(duì)外做功，或外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。2.熱力學(xué)第一、第二定律的比較熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律定律揭示的問題從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者的定量關(guān)系自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有方向性的機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化當(dāng)摩擦力做功時(shí)，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機(jī)械能熱量的傳遞熱量可以從高溫物體自發(fā)傳向低溫物體說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體兩定律的關(guān)系在熱力學(xué)中，兩者既相互獨(dú)立，又互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)二、氣體實(shí)驗(yàn)定律兩個(gè)重要的推論（1）查理定律的推論:Δp=p1T（2）蓋-呂薩克定律的推論:ΔV=V1T三、理想氣體的常見圖像1．一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較類別特點(diǎn)(其中C為常量)舉例p-VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小[注意]上表中各個(gè)常量“C”意義有所不同?？梢愿鶕?jù)pV＝nRT確定各個(gè)常量“C”的意義。四、理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系p【題型一】熱力學(xué)定律【典例1】（2024·北京豐臺(tái)·一模）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A等壓變化到狀態(tài)B，下列說法正確的是（）A．氣體一定吸收熱量 B．分子的平均動(dòng)能減小C．氣體的內(nèi)能可能減少 D．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加【典例2】在下列敘述中，正確的是（）A．隨著科技的發(fā)展，今后溫度可以達(dá)到絕對(duì)零度B．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)C．讓一定質(zhì)量的氣體吸收熱量，其內(nèi)能可能減小D．分子間的距離r存在某一值r0，此位置分子力為零。若r<r0時(shí)，減小分子間距，分子勢(shì)能將減小【典例3】①摩擦生熱、②彈簧振子振動(dòng)、③熱傳遞和④氣體自由膨脹，上述現(xiàn)象中能表明物理過程具有單向性的是（

）A．①、②和③ B．②、③和④C．①、②和④ D．①、③和④1．下列說法正確的是（

）A．SKIPIF1<0射線、SKIPIF1<0射線和SKIPIF1<0射線是三種波長不同的電磁波B．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子核外電子躍遷過程中電子的電勢(shì)能和動(dòng)能之和不守恒C．分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先增大后減小D．只要對(duì)物體進(jìn)行不斷的冷卻，就可以把物體的溫度降為絕對(duì)零度2．斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是獨(dú)特的熱機(jī)，它的效率幾乎等于理論最大效率，稱為卡諾循環(huán)效率。該發(fā)動(dòng)機(jī)工作中經(jīng)過由兩個(gè)等容過程和兩個(gè)等溫過程組成的可逆循環(huán)，被稱之為斯特林循環(huán)。如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，依次經(jīng)過A→B→C→D→A循環(huán)，對(duì)此氣體下列說法正確的是（）A．A到B過程，氣體放出熱量B．C到D過程，溫度降低，每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)速率都變小C．D到A過程，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的次數(shù)減少D．經(jīng)過如圖所示的一個(gè)斯特林循環(huán)過程，氣體從外界吸收熱量3．（2024·山東聊城·一模）下列說法正確的是（）A．某人搬家時(shí)將走時(shí)準(zhǔn)確的擺鐘從廣州帶到北京，擺鐘走時(shí)變慢了B．相同溫度下液體中懸浮的花粉小顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈C．熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體是可以實(shí)現(xiàn)的D．一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強(qiáng)不變，溫度升高，單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁單位面積上的分子數(shù)減少【題型二】氣體實(shí)驗(yàn)定律【典例1】（2024·河北唐山·一模）如圖所示，上端封閉下端開口的玻璃管在外力F的作用下，靜止在水中，管內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。調(diào)整F的大小，使玻璃管緩慢向下移動(dòng)一小段距離，下列說法正確的是（）A．氣體的體積變大 B．外力F變小C．管中水面與管外水面高度差不變 D．氣體的壓強(qiáng)變大【典例2】（2024·四川南充·二模）如圖甲為某種轉(zhuǎn)椅的結(jié)構(gòu)示意圖，其升降部分由M、N兩筒組成，兩筒間密閉了一定質(zhì)量的理想氣體。圖乙為氣體分子速率分布曲線，初始時(shí)刻筒內(nèi)氣體所對(duì)應(yīng)的曲線為b、人坐上椅子后M迅速向下滑動(dòng)，設(shè)此過程筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，則此過程中（）A．密閉氣體壓強(qiáng)增大，分子平均動(dòng)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體分子的密集程度保持不變C．密閉氣體內(nèi)能增大，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)增加D．密閉氣體的分子速率分布曲線可能會(huì)變成a曲線E．密閉氣體的分子速率分布曲線可能會(huì)變成c曲線【典例3】（2024·湖北·二模）某物理興趣小組受“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定水深的深度計(jì)。如圖，導(dǎo)熱性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ內(nèi)徑相同，長度均為L，內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B，活塞密封性良好且可無摩擦左右滑動(dòng)，汽缸Ⅰ左端開口。外界大氣壓強(qiáng)為SKIPIF1<0，汽缸Ⅰ內(nèi)通過活塞A封有壓強(qiáng)為SKIPIF1<0的氣體，汽缸Ⅱ內(nèi)通過活塞B封有壓強(qiáng)為SKIPIF1<0的氣體，一細(xì)管連通兩汽缸，初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端。該裝置放入水下后，通過A向右移動(dòng)的距離可測(cè)定水的深度。已知SKIPIF1<0相當(dāng)于h高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，不計(jì)水溫變化，裝置的內(nèi)徑遠(yuǎn)小于水的深度，被封閉氣體視為理想氣體。（1）當(dāng)A向右移動(dòng)SKIPIF1<0時(shí)，求該深度計(jì)所處位置水的深度；（2）求該深度計(jì)能測(cè)量的最大水深。1．（2024·河北·模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的大氣壓強(qiáng)測(cè)量計(jì)。如圖所示，用膠塞封閉體積為SKIPIF1<0的廣口瓶。U形玻璃管倒插入廣口瓶，用膠管與直玻璃管連接，內(nèi)部充有一定水。測(cè)量時(shí)首先打開膠塞再重新封閉，調(diào)整膠管使U形管水面與直玻璃管水面相平，并記錄U形管左側(cè)水面位置k?，F(xiàn)用容積為SKIPIF1<0的注射器注入與大氣壓強(qiáng)相等的氣體，上下調(diào)整直玻璃管，使U形管左側(cè)水面仍在k位置，測(cè)出直玻璃管液面p到k位置的高度差為SKIPIF1<0，已知水的密度為SKIPIF1<0，重力加速度為g，不計(jì)U形管的體積，則大氣壓強(qiáng)為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<02．（2024·河南周口·二模）如圖，容積為SKIPIF1<0的汽缸豎直放置，導(dǎo)熱良好，右上端有一閥門連接抽氣孔。汽缸內(nèi)有一活塞，初始時(shí)位于汽缸底部SKIPIF1<0高度處，下方密封有一定質(zhì)量、溫度為SKIPIF1<0的理想氣體?，F(xiàn)將活塞上方緩慢抽至真空并關(guān)閉閥門，然后緩慢加熱活塞下方氣體。已知大氣壓強(qiáng)為SKIPIF1<0，活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)為SKIPIF1<0，活塞體積不計(jì)，忽略活塞與汽缸之間摩擦。則在加熱過程中（）A．開始時(shí)，活塞下方體積為SKIPIF1<0B．溫度從SKIPIF1<0升至SKIPIF1<0，氣體對(duì)外做功為SKIPIF1<0C．溫度升至SKIPIF1<0時(shí)，氣體壓強(qiáng)為SKIPIF1<0D．溫度升至SKIPIF1<0時(shí)，氣體壓強(qiáng)為SKIPIF1<03．（23-24高三下·黑龍江·階段練習(xí)）如圖甲所示，SKIPIF1<0型活塞固定在水平面上，一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在導(dǎo)熱性能良好的、質(zhì)量為SKIPIF1<0的汽缸中，活塞截面積為SKIPIF1<0，活塞與汽缸內(nèi)壁無摩擦且不漏氣，大氣壓強(qiáng)為SKIPIF1<0。重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0，改變環(huán)境溫度，缸內(nèi)氣體體積隨溫度變化如圖乙所示，求：（1）從狀態(tài)A變化到狀態(tài)SKIPIF1<0，氣體溫度升高多少；（2）在狀態(tài)SKIPIF1<0時(shí)，活塞對(duì)卡口的作用力多大?！绢}型三】氣體圖像【典例1】（2024·新疆烏魯木齊·二模）一空心彈力球內(nèi)充有一定質(zhì)量的理想氣體，若用手指將彈力球迅速捏癟后又恢復(fù)原狀的過程可視為絕熱過程，球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度分別用p、V和T表示，下列關(guān)于該過程的圖像可能正確的是（

）A． B．C． D．【典例2】（2024·湖北·二模）如圖為一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷a→b→c過程的壓強(qiáng)p隨攝氏溫度t變化的圖像，其中ab平行于t軸，cb的延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)。下列判斷正確的是（

）A．a(chǎn)→b過程，所有氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率都減小B．a(chǎn)→b過程，單位時(shí)間撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加C．b→c過程，氣體體積保持不變，從外界吸熱，內(nèi)能增加D．b→c過程，氣體膨脹對(duì)外界做功，從外界吸熱，內(nèi)能增加【典例3】（2024·內(nèi)蒙古包頭·二模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)a、其p﹣V圖像如圖所示。ab、bc、ca皆為直線，ca平行于p軸，bc平行于V軸。關(guān)于理想氣體經(jīng)歷的三個(gè)過程，下列說法正確的是（）A．ca過程中，溫度升高B．a(chǎn)、b兩個(gè)狀態(tài)下的氣體溫度相等C．ca過程中，外界一定對(duì)氣體做功D．bc過程中，氣體一定向外界放熱E．a(chǎn)b過程中，氣體分子的平均動(dòng)能先變大后變小1．（2024·北京延慶·一模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程，先后到達(dá)狀態(tài)b和c，最后回到原狀態(tài)a，其p-T圖像如圖所示。下列判斷正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體既不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體的內(nèi)能增加C．從狀態(tài)c到狀態(tài)a的過程中，氣體的體積不變D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a時(shí)分子的平均動(dòng)能一定最大2．（2024·青海海東·二模）一定質(zhì)量的某種理想氣體，在不同溫度下的氣體熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖如圖所示。下列說法正確的是（）A．溫度升高，圖像的極值變大B．溫度升高，圖像的極大值點(diǎn)變大C．氣體在狀態(tài)②時(shí)具有的內(nèi)能較大D．溫度升高時(shí)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大E．兩圖像與橫軸圍成的面積相等3．（2024·安徽·一模）如圖，是一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程的SKIPIF1<0圖像．氣體先由a狀態(tài)沿雙曲線變化到b狀態(tài)，再沿與橫軸平行的直線變化到c狀態(tài)．最后沿與縱軸平行的直線回到a狀態(tài)．以下說法中錯(cuò)誤的是（）A．SKIPIF1<0過程氣體溫度不變B．SKIPIF1<0過程氣體放出熱量C．SKIPIF1<0過程氣體對(duì)外界做功，同時(shí)吸收熱量D．SKIPIF1<0過程氣體放出熱量【題型四】理想氣體狀態(tài)方程【典例1】（2024·全國·模擬預(yù)測(cè)）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，其狀態(tài)變化過程的SKIPIF1<0圖像如圖所示，AB為傾斜直線，C為AB的中點(diǎn)，下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)A到狀態(tài)C是等溫過程B．從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體的溫度一直降低C．從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體一定吸熱D．從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中氣體對(duì)外所做的功等于氣體吸收的熱量【典例2】（2024·河北保定·一模）一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷B、C兩個(gè)狀態(tài)又回到狀態(tài)A，壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系圖像如圖所示，SKIPIF1<0與橫軸平行，等腰SKIPIF1<0的面積為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0的反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O，已知?dú)怏w在狀態(tài)C的溫度為SKIPIF1<0，再根據(jù)圖像所提供的其它已知信息，下列說法正確的是（）A．氣體在狀態(tài)A的體積為SKIPIF1<0 B．氣體在狀態(tài)B的壓強(qiáng)為SKIPIF1<0C．氣體在狀態(tài)A的溫度為SKIPIF1<0 D．從狀態(tài)B到狀態(tài)C，外界對(duì)氣體做的功為SKIPIF1<0【典例3】（2024·云南昭通·模擬預(yù)測(cè)）一定質(zhì)量的理想氣體，從A狀態(tài)經(jīng)B、C變化到D狀態(tài)的變化過程的SKIPIF1<0圖像如圖所示，AB與橫軸平行，BC與縱軸平行，ODC在同一直線上．已知?dú)怏w在A狀態(tài)時(shí)溫度為SKIPIF1<0，從A狀態(tài)至C狀態(tài)的過程中氣體吸收了SKIPIF1<0的熱量，求：（1）氣體在D狀態(tài)時(shí)的溫度；（2）從A狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中，氣體內(nèi)能的改變量。1．（2024·吉林·一模）如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a→b→c→d→a過程的SKIPIF1<0圖像，其中ac的連線過原點(diǎn)，bc、da連線與橫軸平行，cd連線與縱軸平行。則下列說法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體對(duì)外做正功B．從狀態(tài)b到狀態(tài)c，單位時(shí)間、單位面積撞擊器壁的分子數(shù)不變C．從狀態(tài)c到狀態(tài)d，氣體向外放出熱量D．a(chǎn)到b氣體對(duì)外做的功等于c到d外界對(duì)氣體做的功2．（2024·江西九江·二模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其SKIPIF1<0圖像如圖所示。下列說法正確的是（）A．在a→b過程中，單位時(shí)間、單位面積與器壁碰撞的分子數(shù)減少B．在b→c過程中，氣體增加的內(nèi)能等于從外界吸收的熱量C．在c→a過程中，氣體既不吸熱也不放熱D．氣體由a→b放出的熱量大于由b→c氣體吸收的