2025年高考物理復(fù)習(xí)：熱學(xué)定律及能量守恒問題（講義篇）（解析版）

專題12熱學(xué)定律及能量守恒問題

內(nèi)容概覽

01專題網(wǎng)絡(luò)?思維腦圖

02考情分析?解密高考

03高頻考點?以考定法

04核心素養(yǎng)?難點突破

05創(chuàng)新好題?輕松練習(xí)

席W題網(wǎng)絡(luò)*慝維腦圖

原理注意事項步驟

Y

實驗：用油膜估測分子大小

熱力學(xué)第一定律）

熱力學(xué)第二定律

能量與氣體

.?分子力

氣體狀態(tài)變化中狀態(tài)變化熱學(xué)定律

的功與能量變化J）及能量

際恒問題

分子平均動能

內(nèi)能??氣體狀態(tài)

分子勢能變化圖像

⑥*情分析?m密高考

考點內(nèi)容考情預(yù)測

高考主要通過理想氣體分子間的作業(yè)力，氣

分子力、分子力做功和分子勢能體狀態(tài)變化以及結(jié)合熱力學(xué)定律進行命題設(shè)計，

體現(xiàn)物理對熱學(xué)模型的理解，從而對科學(xué)技術(shù)發(fā)

展所產(chǎn)生的指導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類問題

氣體狀態(tài)變化的圖象問題

時要分析題意中的情境，抓住問題實質(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

知識點有：分子間作用力、理想氣體狀態(tài)變化的

實驗：用油膜法估測分子大小圖像分析、用油膜估測分子大小，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)分析是各省市常考的重難點，以及分子間

熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運用

作用力的圖像分析，理想氣體狀態(tài)變化圖像的分

析等。

學(xué)1.熟悉分子間作業(yè)力和分子勢能、分子動能等的變化影響因素。

習(xí)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行能量轉(zhuǎn)

目化分析。

標3.掌握用油膜法估測分子大小的實驗原理，步驟，注意事項等。

瑟肯演考點-以壽宦法

【典例1]（2023?海南?統(tǒng)考高考真題）下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是（）

?----2-----

A.分子間距離大于力時，分子間表現(xiàn)為斥力

B.分子從無限遠靠近到距離m處過程中分子勢能變大

C.分子勢能在力處最小

D.分子間距離小于力且減小時，分子勢能在減小

【答案】C

【詳解】分子間距離大于力，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無限遠靠近到距離加處過程中，引力做正功，分

子勢能減小，則在力處分子勢能最?。焕^續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負功，分子勢能增大。

故選C。

【典例2】（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ab、6c和cd三個熱力

學(xué)過程達到狀態(tài)兒若該氣體的體積憶隨熱力學(xué)溫度T變化的廣7圖像如圖所示，則對應(yīng)的氣體壓強〃隨T

變化的圖像正確的是（）

KI

【詳解】由匕7圖像可知，理想氣體過程做等壓變化，兒過程做等溫變化，cd過程做等容變化。根據(jù)理

想氣體狀態(tài)方程，有

可知6c過程理想氣體的體積增大，則壓強減小。

故選C。

【典例3】（2023?北京?統(tǒng)考高考真題）用油膜法估測油酸分子直徑是一種通過測量宏觀量來測量微觀量的

方法，己知1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為匕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=___________

【答案】之

【詳解】［1］油酸分子的直徑為

V

，&巧解密。

考向01分子力、分子力做功和分子勢能

分子力和分子勢能隨分子間距變化的規(guī)律如下：

分子力F分子勢能4

隨分子間距的變化圖象Il

0

/不引

/

尸引和尸斥都隨距離的增大

產(chǎn)增大，分子力做正功，分

而減小，隨距離的減小而

r<ro子勢能減??；尸減小，分子

增大，尸司＜尸斥,尸表現(xiàn)為

力做負功，分子勢能增加

斥力

隨分

子間

尸引和尸斥都隨距離的增大

距的r增大，分子力做負功，分

而減小，隨距離的減小而

變化r>ro子勢能增加；r減小，分子

增大，F(xiàn)AF年,尸表現(xiàn)為

情況力做正功，分子勢能減小

引力

r=roFH=F斥,F=0分子勢能最小，但不為零

尸引和尸斥都已十分微弱，

r>lOro(109m)分子勢能為零

可以認為F=0

△劃曼怠(?)

判斷分子勢能變化的兩種方法

(1)利用分子力做功判斷

分子力做正功，分子勢能減??；分子力做負功，分子勢能增加.

(2)利用分子勢能易與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷

如圖所示，僅受分子力作用，分子動能和勢能之和不變，根據(jù)瓦變化可判知反變化.而瓦變化根據(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)變化的圖象問題

1.一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較

pV=CT（其中C為

恒量），即之積

：p-v越大的等溫線溫

度越高，線離原點

等溫;------越遠

過程

p=CT；,斜率L

=CT,即斜率越

大，溫度越高

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)變化的圖象問題，應(yīng)當明確圖象上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它

對應(yīng)著三個狀態(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)變化的一個過程.

（2）在憶一7圖象（或圖象）中，比較兩個狀態(tài)的壓強（或體積）大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線

的斜率的大小，其規(guī)律是，斜率越大，壓強（或體積）越?。恍甭试叫?，壓強（或體積）越大.

考向03實驗：用油膜法估測分子大小

1.實驗原理：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，測出一定體

積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用（/=匕計算出油膜的厚度，其中「為一滴油酸酒精溶液中純油酸的

S

體積，S為油膜面積，這個厚度就近似等于油酸分子的直徑.

2.實驗器材：盛水淺盤、滴管（或注射器）、試劑瓶、坐標紙、玻璃板、癢子粉（或細石膏粉）、油酸酒

精溶液、量筒、彩筆.

3.實驗步驟：

(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液.

(2)往邊長為30—40cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將瘴子粉(或細石膏粉)均勻地撒在水面上.

(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入〃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Vo=-mL.

n

(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，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上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上.

(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，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匕據(jù)一滴油酸的體積廠和薄膜的面積S,算

出油酸薄膜的厚度d=『,即為油酸分子的直徑.比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(單位為m)是否為10-10m,

S

若不是需重做實驗.

4.實驗時應(yīng)注意的事項：

(1)油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于1盆.

(2)舜子粉的用量不要太大，并從盤中央加入，使粉自動擴散至均勻.

(3)測1滴油酸酒精溶液的體積時，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)出對應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小.

(4)淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準確地畫出薄膜的形狀，畫線時視線應(yīng)與板

面垂直.

(5)要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓.

(6)利用坐標紙求油膜面積時，以邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的

舍去.大于半個的算一個.

5.可能引起誤差的幾種原因：

(1)純油酸體積的計算引起誤差.

(2)油膜面積的測量引起的誤差主要有兩個方面：

①油膜形狀的畫線誤差；

②數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差.

”向頊冽，

考向01分子力、分子力做功和分子勢能

【針對練習(xí)1］如圖所示，甲分子固定在坐標原點。，乙分子位于久軸上，甲分子對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軸向左最遠可運動至d點。若規(guī)定無限遠處分子勢能為零，則下列

說法正確的是（）

A.乙分子在b處勢能最小，且勢能為負值B.乙分子在c處加速度為零，速度最大

C.乙分子在d處的勢能一定為正值D.乙分子在d處的勢能一定小于在a處的勢能

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)題意及題圖可知，乙分子從a處運動至d處的過程中，在ac段乙分子受到的引力對乙分子做

正功，乙分子的勢能減小，在cd段乙分子受到的斥力對乙分子做負功，乙分子的勢能增大，則乙分子在c

處的勢能最小，又因為規(guī)定無限遠處分子勢能為零，而將乙分子從無限遠處移至a處，分子力做正功，分子

勢能減小，則/<0,故Epc<0,A錯誤；

B.根據(jù)上述分析及動能定理可知，乙分子在c處速度最大，根據(jù)a=±可知，乙分子在c處的加速度為零，B

m

正確；

CD.因為

E

Epa<°-ka=0，Ekd=0,

根據(jù)能量守恒定律可知，乙分子在d處的勢能

Epd=Epa<°

CD錯誤。

故選B。

【針對練習(xí)21分子間勢能由分子間距r決定。規(guī)定兩分子相距無窮遠時分子間的勢能為零，兩分子間勢能

與分子間距r的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點。，另一分子從距。點無限遠向。點運動。下列說法

正確的是（)

A.在兩分子間距從無限遠減小到72的過程中，分子之間的作用力先增大后減小

B.在兩分子間距從無限遠減小到勺的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力

C.在兩分子間距等于勺處，分子之間的作用力等于0

D.對于標準狀況下的氣體，絕大部分分子的間距約為全

【答案】A

【詳解】A.由圖可知，「2處分子勢能最小，則去處的分子間距為平衡位置力,所以在兩分子間距從很遠

處減小到「2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小，故A正確；

B.由圖可知，'2處分子勢能最小，則『2處的分子間距為平衡位置⑶在兩分子間距從力減小到〃的過程中,

分子之間的作用力先表現(xiàn)為引力再表現(xiàn)為斥力，故B錯誤；

C.由圖可知，，2處分子勢能最小，則廠2處的分子間距為平衡位置力，引力與斥力相等，即分子之間的作用

力等于0,故c錯誤；

D.對于標準狀況下的單分子理想氣體，其分子間的距離為100故D錯誤。

故選Ao

考向02氣體狀態(tài)變化的圖象問題

【針對練習(xí)3】如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的壓強p與體積k的關(guān)系圖像，氣體狀態(tài)經(jīng)歷/TB—C—N

完成一次循環(huán)，/狀態(tài)的溫度為290K,下列說法正確的是()

|/?/(xlO5Pa)

1.5——大

1.0-

0.5…)-----*

01----------1------------?

123F7(xlO3m3)

A.NtB的過程中，每個氣體分子的動能都增加

B.2-C的過程中，氣體溫度可能一直升高

C.C—N的過程中，氣體溫度一定減小

D.B、C兩個狀態(tài)溫度相同，均為580K

【答案】C

【詳解】A.4-2的過程中，氣體的體積不變，壓強變大，則溫度升高，分子的平均動能變大，但不是每

個氣體分子的動能都增加，選項A錯誤；

B.2-C的過程中，氣體的乘積先增加后減小到原來的值，可知氣體的溫度先升高后降低，選項B錯

誤；

C.C-4的過程中，氣體的壓強不變，體積減小，則氣體的溫度一定減小，選項C正確；

D.B、C兩個狀態(tài)氣體的乘積相同，則溫度相同，從/到3根據(jù)

PA_PB

若一”

可得

7B=870K

選項D錯誤。

故選C。

【針對練習(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)以則選項中與這一變化過

【答案】B

【詳解】由題圖知，a—b過程為等壓過程，由"=C可知，氣體溫度升高，體積增大；b-c過程為等容過

程，由］=C可知，氣體溫度升高，壓強增大，ACD錯誤，B正確。

故選Bo

考向03實驗：用油膜法估測分子大小

【針對練習(xí)5】（多選）（2023?北京西城?北京八中?？既＃τ凇坝湍しü罍y分子的大小”的實驗，某同學(xué)

在實驗中最終得到的計算結(jié)果比大部分同學(xué)的結(jié)果偏大，對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說法可能正確的是

A.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算

B.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理

C.計算油酸膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)

D.水面上癢子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開

【答案】ACD

【詳解】A.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，使體積測量值偏大，根據(jù)d=（

可知直徑測量值偏大，故A正確；

B.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，油膜面積測量值偏大，根據(jù)d=（可知直徑

測量值偏小，故B錯誤；

C.計算油酸膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)，油膜面積測量值偏小，根據(jù)d=（可知直徑測量值偏大，故C

正確；

D.水面上琲子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開，油膜面積測量值偏小，根據(jù)d=（可知直徑測量值偏大,

故D正確；

故選ACDo

【針對練習(xí)6】(2023?全國?三模)在“用油膜法估測油酸分子大小”實驗中，現(xiàn)有按酒精與油酸的體積比為

"：1配制好的油酸酒精溶液，用滴管從量筒中取體積為憶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內(nèi)，待油膜充分展開穩(wěn)定后測得油膜的面積為S。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出油酸

分子的直徑為d=(用題目中符號表示)。如果水面上癖子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，會

導(dǎo)致測量結(jié)果(偏大、偏小或不變)。本實驗體現(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】7^—偏大理想模型法

NS(1+?1)

【詳解】［1］一滴溶液中所含油酸的體積為

油膜的厚度表示分子直徑。所以

,九

解得

V

d---------------

NS(1+n)

⑵如果水面上琲子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，導(dǎo)致油膜面積S減小，根據(jù)上式可知會使測量結(jié)果偏

大；

［3］本實驗采用的物理思想方法為理想模型法。

AD4

后核心素養(yǎng)-難點突破

考向04熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合運用

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.對公式AU=0+沙符號的規(guī)定

符號WQAU

+外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少

3.幾種特殊情況

(1)若過程是絕熱的，貝0=0,W—AU,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量.

(2)若過程中不做功，即少=0,則。=AU,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量.

(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即AU=0,則乎+。=0或%=一。.外界對物體做的功等于物

體放出的熱量.

△劃重點(?)

>zw>zwwwwww

氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當溫度變化時，氣體的內(nèi)能變化，當

體積變化時，氣體將伴隨著做功，解題時要掌握氣體變化過程的特點：

(1)等溫過程：理想氣體內(nèi)能不變，即AU=O.

(2)等容過程：W=0.

(3)絕熱過程：0=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,壓強為1xl()5pa。

經(jīng)等容過程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體

溫度上升100K。下列說法正確的是()

A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6LB.等壓過程中，氣體對外做功400J

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400J

【答案】AD

【詳解】C.令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強，體積和溫度分別為

Pi=Po>vi=九，71=300K

等容過程為狀態(tài)二

400K

P2=7,V2=V1=VO,T2=

等壓過程為狀態(tài)三

P3=Po，%=?,73=400K

由理想氣體狀態(tài)方程可得

_P2V2_P3V3

丁二丁=丁

解得

44

P2=/0，匕=3^0

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(xué)第一定律

△U=W+Q=400J

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400J,D正確；

AB.等壓過程內(nèi)能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱力學(xué)第一定律可知氣體對外做功為200J,即做功

的大小為

〃=Pog%—%）=200J

解得

Vo=6L

A正確B錯誤；

故選ADo

2盒

f串向強冽之

【針對練習(xí)71（2024?云南昆明?統(tǒng)考一模）升降椅簡化結(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

的過程中，下列說法正確的是（)

B.封閉氣體對外界做正功

C.封閉氣體向外界放出了熱量D.封閉氣體的分子平均動能增大

【答案】C

【詳解】A.環(huán)境溫度恒定，因此整個過程中汽缸內(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錯誤；

B.人坐上座椅到最終氣體狀態(tài)穩(wěn)定的過程中，汽缸內(nèi)氣體被壓縮，體積變小，因此外界對封閉氣體做功，

故B錯誤；

C.根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=Q+W

氣體內(nèi)能不變

△U=0

外界對封閉氣體做功

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能的標準，因此封閉氣體的分子平均

動能不變，故D錯誤；

故選C。

【針對練習(xí)8】(2023?河北?校聯(lián)考模擬預(yù)測)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)6、c、d,最終回到狀態(tài)。的狀態(tài)變化過程，則下列說法正確的是

()

A.從狀態(tài)。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)。到狀態(tài)c,氣體對外做功，內(nèi)能減小

D.從狀態(tài)。經(jīng)6、c、“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,氣體的壓強先減小后增大，該過程不是等壓過程，故A錯

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)"不是等溫變化，故B錯誤；

C.從狀態(tài)a到狀態(tài)c,氣體體積增大，氣體對外做功，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

初末狀態(tài)壓強相等，體積增大，則溫度增大，氣體內(nèi)能增大，故C錯誤；

D.從狀態(tài)。經(jīng)6、c、d回到狀態(tài)°,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)。到狀態(tài)c,氣體對外做功，從狀態(tài)c到狀態(tài)a,外界對氣體做功，根據(jù)圖像可知，從狀

態(tài)。經(jīng)6、c、d回到狀態(tài)a,全程是外界對氣體做功，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。

賽播新好題?輕松嫉習(xí)

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尸、分子勢能為與兩分子間距離廠的關(guān)系圖，假定

兩個分子的距離為無窮遠時它們的分子勢能為0。下列正確的是（）

FEp

甲乙

A.當分子間距7-=70時，分子間作用力最大

B.當分子間距r=rO時，分子勢能最大

C.當分子間距r>r（）,隨著r的增大，尸減小，品增大

D.當分子間距r<r（）,隨著:■的減小，F(xiàn)增大,4,增大

【答案】D

【詳解】AB.由圖像可知，當分子間距r=r°時，分子力為0達到最小值、分子勢能為負的最小值，故AB

錯誤；

C.當分子間距r>2，隨著廠的增大，尸先增大后減小，Ep一直增大，故C錯誤；

D.當分子間距隨著r的減小，F(xiàn)增大,埒增大，故D正確。

故選D。

2.兩分子間的斥力和引力的合力尸與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標為嘰

相距很遠的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，下列說

法正確的是（)

A.在r>r0階段，尸做正功，分子動能增加，勢能減小

B.在r<r0階段，尸做負功，分子動能減小，勢能也減小

C.在r=r（）時，分子勢能為零，動能最大

D.在丫=「0時，分子勢能為零

【答案】A

【詳解】A.r>r0階段，分子力表現(xiàn)為引力，相互靠近時/做正功，分子動能增加，勢能減小，故A正確；

B.階段，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；相互靠近時尸做負功，分子動能減小，勢能增大，故B錯誤;

CD.由以上分析可知，當「等于先時，分子勢能最小，動能最大；若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，r

等于小時，分子勢能不為零，故CD錯誤。

故選Ao

3.概率統(tǒng)計的方法是科學(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℃時統(tǒng)計出的速率分布圖，由圖像分析以下說法正確的（）

上各速率區(qū)間的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比

A.其中某個分子，100℃時的速率一定比0℃時要大

B.100°。時圖線下對應(yīng)的面積比0℃時要小

C.如果兩種情況氣體的壓強相同，則100℃時單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比時少

D.如果兩種情況氣體的體積相同，則100℃時單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)與0。（3時相

同

【答案】c

【詳解】A.由圖可知，100℃時的分子速率有時比0℃時要小，故A錯誤；

B.速率分布曲線的面積的意義，就是將每個單位速率的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比進行累加，累加的結(jié)果

都是1,面積相等，故B錯誤；

C.如果兩種情況氣體的壓強相同，由于100℃時分子的平均動能比較大，所以單位時間內(nèi)與容器壁單位面

積碰撞的分子數(shù)比0℃時少，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，溫度高時分子的平均動能大，貝ijio（rc時單位

時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比0℃時多，故D錯誤。

故選Co

4.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)/經(jīng)8、。狀態(tài)后，又回到初始狀態(tài)/,對應(yīng)的p-U圖像如圖所示，則下

列說法正確的是（）

A.狀態(tài)N到狀態(tài)￡氣體分子的平均動能不變

B.狀態(tài)8和狀態(tài)C的熱力學(xué)溫度之比為2:1

C.狀態(tài)C到狀態(tài)/,氣體對外界做功為2po/D.整個循環(huán)過程中，氣體吸收的熱量為Po/

【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)/到狀態(tài)2,pU乘積變大，則氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，故A錯誤;

B.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得

2Pot2Vo_Po-3Vo

=

TBTc

可得狀態(tài)B和狀態(tài)C的熱力學(xué)溫度之比為

TB：兀=生3

故B錯誤；

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)外界對氣體做功為

W=p0(3V0-y0)=2p0V0

故c錯誤；

D.根據(jù)p-U圖像與橫軸圍成的面積表示做功大小，可知整個循環(huán)過程中，外界對氣體做功為

,1

w=-彳（2p（）-po）?（3VQ->）=-p（）Vo

整個循環(huán)過程中，氣體內(nèi)能變化量為0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

△U=Wr+Q=0

聯(lián)立可得

Q=PoK）

可知整個循環(huán)過程中，氣體吸收的熱量為Po%,故D正確。

故選D。

5.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)。經(jīng)狀態(tài)6變?yōu)闋顟B(tài)c,其過程如p-U圖中af%-c直線段所示，已知氣

體在三個狀態(tài)的內(nèi)能分別為心、為、Uc,則（）

A.Ua=Uc<UbB.Ua=Ub<Uc

C.Ua=Ub>ucD.Ua=Ub<uc

【答案】A

【詳解】由理想氣體狀態(tài)方程與=C可得

3Pox/_2Pox2V0_pox3vo

Ta-T'b-=-工-

解得

Ta=Tc<Tb

理想氣體的內(nèi)能只和分子平均動能有關(guān)，溫度越高平均動能越大。

故選Ao

6.如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的體積廠與溫度7的關(guān)系圖像，它由狀態(tài)/經(jīng)等溫過程到狀態(tài)￡再經(jīng)等

容過程到狀態(tài)C,設(shè)/、B、C狀態(tài)對應(yīng)的壓強分別為以、PB、PC，則下列關(guān)系式中正確的是（）

W/L

Ar

W

~~*C

C77K

A.PA>PB=PCB.pA>pB>pc

C.VA<PB<PCD.PA=PB>Pc

【答案】C

【詳解】氣體從狀態(tài)/變化到狀態(tài)瓦發(fā)生等溫變化，0與體積/成反比，由圖可所以以<尸2；

從狀態(tài)3到狀態(tài)C,氣體發(fā)生等容變化，壓強。與熱力學(xué)溫度7成正比，由圖可知"<7C,所以尸2<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)。出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達狀態(tài)6,再經(jīng)過等溫過程到達狀態(tài)c,直

線ac過原點。則氣體（）

A.在狀態(tài)。的壓強大于在狀態(tài)。的壓強B.在狀態(tài)6的壓強小于在狀態(tài)c的壓強

C.在6—c的過程中內(nèi)能保持不變D.在-6的過程對外做功

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)

C

v-pT

可知，因直線ac過原點，可知在狀態(tài)c的壓強等于在狀態(tài)。的壓強，6點與原點連線的斜率小于c點與原

點連線的斜率，可知在狀態(tài)6的壓強大于在狀態(tài)c的壓強，故AB錯誤；

C.在6-c的過程中溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，故C正確；

D.在a-6的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對外做功，故D錯誤。

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.當分子間距離r＞力時，曲線b對應(yīng)的力先減小，后增大

【答案】B

【詳解】ABC.在尸一7?圖像中，隨著距離的增大，斥力比引力變化得快，所以。為斥力曲線，。為引力曲

線，6為合力曲線，故AC錯誤，B正確；

D.由圖像可知，當分子間距離〃＞加時，曲線b對應(yīng)的的合力先增大，后減小，故D錯誤。

故選Bo

9.一定量的理想氣體從狀態(tài)。變化到狀態(tài)b,該氣體的熱力學(xué)溫度7與壓強p的變化關(guān)系如72圖中從。

到b的線段所示。在此過程中（）

A.外界一直對氣體做正功B.氣體體積一直減小

C.氣體一直對外界放熱D.氣體放出的熱量等于外界對其做的功

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)一定質(zhì)量的某種理想氣體狀態(tài)方程與=C,整理可得熱力學(xué)溫度7與壓強P的函數(shù)關(guān)系

。到6為過坐標原點的傾斜直線，故氣體做等容變化，即外界對氣體不做功，故AB錯誤;

CD.由于氣體從a到6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

△U<0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=W+Q,可得

Q=AU<0

即氣體一直對外界放熱，且放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量，故C正確，D錯誤。

故選C。

10.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)/緩慢經(jīng)過2、C、。再回到狀態(tài)/,其熱力學(xué)溫度T和體積/的關(guān)系圖像

如圖所示，8/和CD的延長線均過原點。，氣體在狀態(tài)N時的壓強為Po,下列說法正確的是（）

A.A-8過程中氣體向外界放熱

B.B-C過程中氣體分子的平均動能不斷增大

C.CT。過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對容器壁的碰撞次數(shù)不斷減少

D.D-A過程中氣體的溫度升高了萼

【答案】D

【詳解】A.過程中氣體的溫度升高，內(nèi)能增大。氣體體積增大的過程中對外做功，W<0,根據(jù)

AU=W+Q

可知

2>o

說明氣體從外界吸熱。故A錯誤；

B.8-C過程中氣體做等溫變化，氣體分子的平均動能不變。故B錯誤；

C.C-。過程中氣體的溫度降低，分子的平均動能減小，則分子撞擊器壁的平均撞擊力減小，根據(jù)CD的

延長線均過原點。，可知

pV=CT

即。一。過程中氣體壓強不變，所以氣體分子在單位時間內(nèi)對單位容器壁的碰撞次數(shù)不斷增加。故c錯誤;

D.由題圖中幾何關(guān)系知,

T

T_TB_T°_c

TA=T=T>

則D-A過程中氣體的溫度升高了

To

—

故D正確。

故選D。

11.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)/緩慢經(jīng)過狀態(tài)2、C、力再回到狀態(tài)兒其體積%與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系

圖像如圖所示，其中5c的延長線過。點，氣體在狀態(tài)/時的壓強為po。下列說法正確的是（）

A.過程中氣體的壓強增大了4Po

B.3-C過程中氣體對外界放出的熱量小于外界對氣體做的功

C.。一。過程中氣體的壓強變小，氣體從外界吸收熱量

D.DTA過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積容器的碰撞次數(shù)減少

【答案】D

【詳解】A.4-2過程為等容過程，根據(jù)查理定律有

Po=PB

丁河

解得

PB=4Po

可知，N-8過程中氣體的壓強增大了3po,故A錯誤；

B.由于3C的延長線過。點，根據(jù)蓋呂薩克定律可知，該過程為等壓過程，壓強不變，5-C過程，溫度

降低，氣體內(nèi)能減小，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q

可知，氣體對外界放出的熱量大于外界對氣體做的功，故B錯誤；

C.C-。過程中為等容過程，溫度降低，根據(jù)查理定律可知，氣體的壓強變小，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錯誤；

D.。一/過程為等溫過程，根據(jù)玻意耳定律可知，體積增大，壓強減小，由于溫度一定，則分子運動的平

均速率一定，一個分子與器壁撞擊的平均作用力一定，而壓強減小，則氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積

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)有一個充有一定質(zhì)量理想氣體

的氣球R,氣球?qū)嵝阅芰己?。不計汽缸?nèi)壁與活塞間的摩擦，整個裝置置于水平面上。以下說法正確的

是（）

A.氣球內(nèi)的氣體壓強一定等于汽缸內(nèi)的氣體壓強

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)的氣體壓強不變

D.若將活塞緩慢上移，氣球內(nèi)的氣體分子平均動能將減小

【答案】D

【詳解】A.氣球內(nèi)的壓強等于汽缸內(nèi)的氣體壓強與氣球的膠皮所產(chǎn)生的壓強之和，因此氣球內(nèi)的壓強大于

汽缸內(nèi)的氣體壓強，故A錯誤；

B.因為氣球?qū)嵝阅芰己?，因此氣球?nèi)的溫度一定等于汽缸內(nèi)的溫度，故B錯誤；

C.若將活塞緩慢下移，外界對氣體做功，少為正數(shù)，又因為汽缸P絕熱，所以。為零，由熱力學(xué)第一定

律

△U=W+Q

得到AU一定為正數(shù)，所以汽缸內(nèi)氣體溫度升高，而根據(jù)

*T

可知，缸內(nèi)氣體溫度升高、體積減小，則缸內(nèi)氣體壓強一定增大，故C錯誤；

D.對于汽缸內(nèi)的氣體，若將活塞緩慢上移，氣體對外界做功，少為負數(shù)，。為零，由熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q

得到AU一定為負數(shù)，即汽缸內(nèi)氣體溫度降低，因為氣球?qū)嵝阅芰己茫瑲馇騼?nèi)的溫度一定等于汽缸內(nèi)的溫

度，所以氣球內(nèi)氣體溫度也降低，即氣球內(nèi)的氣體分子平均動能減小，故D正確。

故選D。

13.如圖，固定在鐵架臺上的燒瓶，通過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（如圖甲）。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，之后在新位置重新靜止（如圖乙）。

關(guān)于燒瓶內(nèi)的氣體，下列說法正確的是（）

甲乙

A.圖乙狀態(tài)氣體的壓強大于圖甲狀態(tài)

B.此過程中，氣體吸收的熱量等于對外做的功

C.圖乙狀態(tài)氣體分子的平均動能大于圖甲狀態(tài)氣體分子的平均動能

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，對水柱分析可知，水柱左右兩側(cè)受力相等，則燒瓶內(nèi)氣體的壓強

始終等于大氣壓強，即氣體的壓強不變，故A錯誤；

B.氣體溫度升高，內(nèi)能增加，體積增大，對外界做功，由熱力學(xué)第一定律

△U=勿+Q

可知氣體吸收的熱量大于對外做的功，故B錯誤；

C.根據(jù)上述可知，該過程是等壓變化，手捂住燒瓶，溫度升高，而溫度是平均動能的標志，所以圖乙狀態(tài)

氣體分子的平均動能大于圖甲狀態(tài)氣體分子的平均動能，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錯誤。

故選Co

二、多選題

14.用r表示分子間的距離，&表示分子勢能，用氣表示分子引力與斥力平衡時的分子間距，設(shè)r=8時，Ep=

0,則（）

A.當10r0>r>時，Ep隨著r的增加而增大

B.當時，”隨著r的減小而增大

C.當10?-0>「>r0時，埒不隨r的變化而變化

D.當r=8時，埒最小且&最小值為0

【答案】AB

【詳解】AC.當r=r°時，分子勢能最小，當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距的增加，分子力

做負功，分子勢能增加，當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距的減小，分子力做負功，分子勢能

增加，當10「0>「>小時，Ep隨著r的增加而增大，故A正確，C錯誤；

B.當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著「的減小，分子力做負功，分子勢能增加，因此當r<r0時，Ep

隨著r的減小而增大，故B正確；

D.根據(jù)題意可知，當r=oo時，”=0,而當r>r0，且分子間距逐漸增大的過程中，分子勢能逐漸增大,

當r<r°,且分子間距逐漸減小的過程中，分子勢能逐漸增大，因此可知，當丁=2時，&最小，且理的最

小值小于0,故D錯誤。

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，當溫度升高時，以下說法

正確的是（）

A.氣體的密度增大

B.氣體的壓強增大

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，所以單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁碰撞次數(shù)增多，壓強增大。

故選BDo

16.用r表示分子間的距離，Ep表示分子勢能，用氣表示分子引力與斥力平衡時的分子間距，設(shè)r=8時，埒=

0,則（）

A.當IO%>r>?0時，&隨著r的增加而增大

B.當時，與隨著廠的減小而增大

C.當lOro>r>r（）時，埒不隨r的變化而變化

D.當「中小時,.最小且&最小值為0

【答案】AB

【詳解】AC.當r=時分子勢能最小，當r>小時分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距的增加，分子力做負

功，分子勢能增加，隨著分子間距的減小，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做負功，分子勢能增加，因此當10r0>

r>r0,Ep隨著r的增加而增大，故A正確，C錯誤；

B.當時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子力做負功，分子勢能增加，因此當r<時，&

隨著r的減小而增大，故B正確；

D.根據(jù)題意可知，當r=8時，Ep=0,而當r>r。，且分子間距逐漸增大的過程中，分子勢能逐漸增大,

當r<ro,且分子間距逐漸減小的過程中，分子勢能逐漸增大，因此可知，當r小2時，火并非最小，且%

的最小值小于0,故D錯誤。

故選ABo

17.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)。變化到狀態(tài)6,再變化到狀態(tài)c,最后回到狀態(tài)呢下列說

A.氣體在狀態(tài)。時的溫度小于在狀態(tài)6時的溫度

B.氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)c的過程中，內(nèi)能增加

C.氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)c的過程中，氣體放出熱量

D.氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)。的過程中，分子平均動能減小

E.氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)。的過程中，氣體吸收熱量

【答案】ACD

【詳解】A.氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)6,壓強與體積都增大，由牛=C可知，氣體在狀態(tài)。時的溫度小于在狀

態(tài)6時的溫度，故A正確；

BC.氣體從狀態(tài)6變化到狀態(tài)c的過程是等容變化，壓強降低，由卷=?？芍獪囟冉档?，內(nèi)能減小，則

AU<