答案 C
解析 由题图知，pbVb＝pcVc，又因为
＝
，所以Tb＝Tc。
根据ΔU＝W＋Q，过程ab和ac中，ΔU相同，ab过程对外做功，Wab<0，而Wac＝0。
所以Qab>Qac，C正确。
14．2014·广东高考]（多选）用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（ ）
A．体积减小，内能增大
B．体积减小，压强减小
C．对外界做负功，内能增大
D．对外界做正功，压强减小
答案 AC
解析 袋内气体与外界无热交换即Q＝0，袋四周被挤压时，体积V减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体内能增大，则温度升高，由
＝常数知压强增大，选项A、C正确，B、D错误。
15．2015·重庆高考]某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大。
若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（ ）
A．外界对胎内气体做功，气体内能减小
B．外界对胎内气体做功，气体内能增大
C．胎内气体对外界做功，内能减小
D．胎内气体对外界做功，内能增大
答案 D
解析 中午比清晨时温度高，所以中午胎内气体分子平均动能增大，理想气体的内能由分子动能决定，因此内能增大；车胎体积增大，则胎内气体对外界做功，所以只有D项正确。
16．2015·广东高考]（多选）如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水。
在水加热升温的过程中，被封闭的空气（ ）
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
答案 AB
解析 由于金属内筒导热而隔热外筒绝热，故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸收热量而不向外放热，且封闭空气的体积不能改变即不做功，故由热力学第一定律可知其内能一定增大，A正确；由
＝C知温度升高且体积不变时封闭空气的压强一定增大，B正确；气体分子间作用力微弱，即使考虑分子间作用力，也因气体体积不变，分子间平均距离不变，分子间引力和斥力都不变，C错误；温度升高时，分子平均动能增大，但这并不意味着每个分子的运动速率都增大，D错误。
17．2017·北京海淀区月考]某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为________的空气。
（ ）
A.
VB.
V
C.
VD.
V
答案 C
解析 设需充入体积为V′的空气，以V、V′体积的空气整体为研究对象，由理想气体状态方程有
＝
，得V′＝
V，故C项正确。
18．2017·东北三省联考]（多选）下列说法正确的是（ ）
A．气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
B．大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体
C．自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因
D．气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关
答案 ACD
解析 由扩散定义可知，A正确；由晶体定义可知细盐还是晶体，B错误；气体分子之间间距很大，几乎无分子力作用，胎内气体压强增大造成自行车打气越打越困难，C正确；封闭气体产生的压强由分子密集程度和温度决定，密集程度越大，温度越高，压强越大，且压强是大量分子对器壁的碰撞产生的，所以D正确。
19．2016·景德镇检测]（多选）夏天，自行车内胎充气过足，放在阳光下受到暴晒，车胎极易爆裂。
关于这一现象对车胎内气体描述正确的有（暴晒过程中内胎容积几乎不变）（ ）
A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，分子间斥力急剧增大的结果
B．在爆裂前的过程中，车胎内气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大
C．在爆裂前的过程中，车胎内气体吸热，内能增加
D．在车胎突然爆裂的瞬间，车胎内气体内能减少
答案 BCD
解析 由于气体分子间的距离始终大于分子间的平均距离r0，所以气体分子间的作用力总是表现为引力，故选项A错误。
由于阳光的暴晒，胎内气体在体积不变的情况下，吸收热量，温度升高，分子无规则热运动加剧，压强增大，选项B、C正确。
在车胎突然爆裂的瞬间，气体做绝热膨胀，对外界做功，温度降低，车胎内气体内能减少，D项正确。
20．2016·云南师大附中模拟]（多选）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点
D．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
答案 ACE
解析 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，A正确。
气体的温度升高，气体分子平均动能增大，但不是每个气体分子运动的速率都增加，B错误。
液晶具有与晶体相似的性质，如具有光学各向异性，C正确。
做功和热传递是改变物体内能的两种方式，由于没有考虑热传递，所以D错误。
由热力学第二定律可知，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，E正确。
一、基础与经典
21．
（1）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是________。
A．所有晶体沿各个方向的光学性质都相同
B．非晶体沿各个方向的物理性质都相同
C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
D．物质是晶体还是非晶体，是绝对的，不可能相互转化
E．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体
（2）如图所示，粗细均匀、导热性能良好、装有适量水银的U形管竖直放置，左端封闭一定质量的理想气体，气柱长l＝32cm，两管中水银面等高。
现向右管中加入长Δl＝9cm的水银柱（与右管内原有水银无空隙接触）。
环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg。
求稳定后左管内气体的压强。
答案
（1）BCE
（2）80cmHg
解析
（1）晶体分为单晶体和多晶体，其中单晶体具有各向异性，多晶体是由许多杂乱无章排列着的小晶体组成的，多晶体和非晶体一样具有各向同性，故A错误；非晶体具有各向同性，故B正确；无论是单晶体还是多晶体，晶体内部的分子都是按一定的规律排列的，具有空间上的周期性，故C正确；物质是晶体还是非晶体，不是绝对的，在一定条件下可以相互转化，故D错误，E正确。
（2）初态两管水银面等高，封闭气体的压强p1＝p0，加入水银后，假设左侧水银面上升xcm，则右侧水银面上升（Δl－x）cm，
此时左侧封闭气体压强为p2＝p0＋（Δl－2x），
由玻意耳定律：
p0l＝（p0＋Δl－2x）（l－x），
解得x＝2cm或x＝72cm（舍去），
稳定后压强p2＝p0＋（Δl－2x）＝80cmHg。
22.如图所示，钢筒质量为40kg，活塞质量为20kg，横截面积为100cm2，钢筒放在水平地面上时，气柱长度为10cm，大气压强为1×105Pa，温度为7℃，求：
当竖直向上提活塞杆，将钢筒缓慢地提起来时，气柱多长？
答案 20cm
解析 设刚提起钢筒时气柱长为l1，压强为p1，钢筒放在地面上时气体压强为p，长度为l。
选活塞为研究对象，钢筒放在地面上尚未上提活塞时，根据平衡条件有pS＝p0S＋mg，p＝p0＋
＝1.2×105Pa。
提起后以钢筒为研究对象，根据平衡条件有：
p0S＝p1S＋Mg，p1＝p0－
＝6×104Pa。
选钢筒内封闭气体为研究对象，根据玻意耳定律有：
plS＝p1l1S，
解得：
l1＝
＝
cm＝20cm。
二、真题与模拟
23．2016·全国卷Ⅲ]一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。
初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。
用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。
求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。
已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg。
环境温度不变。
答案 144cmHg 9.42cm
解析 设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2。
活塞被下推h后，右管中空气柱的压强p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′。
以cmHg为压强单位。
由题给条件得：
p1＝p0＋（20.0－5.00）cmHg①
l1′＝
cm＝12.5cm②
对右管中空气柱由玻意耳定律得：
p1l1＝p1′l1′③
联立①②③式和题给条件得：
p1′＝144cmHg④
依题意p2′＝p1′⑤
l2′＝4.00cm＋
cm－h＝（11.5－h）cm⑥
对左管中空气柱由玻意耳定律得：
p2l2＝p2′l2′⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得：
h＝9.42cm。
24．2016·全国卷Ⅱ]一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。
某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3。
当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。
若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。
答案 4天
解析 设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2（2个大气压）时，体积为V2，根据玻意耳定律得：
p1V1＝p2V2①
重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为：
V3＝V2－V1②
设用去的氧气在p0（1个大气压）压强下的体积为V0，则有：
p2V3＝p0V0③
设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为：
N＝
④
联立①②③④式，并代入数据得：
N＝4（天）。
25．2016·全国卷Ⅰ]在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝
，其中σ＝0.070N/m。
现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升。
已知大气压强p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2。
（1）求在水下10m处气泡内外的压强差；
（2）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
答案
（1）28Pa
（2）1.3
解析
（1）当气泡在水下h＝10m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为Δp1，则：
Δp1＝
①
代入题给数据得：
Δp1＝28Pa②
（2）设气泡在水下10m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，内外压强差为Δp2，其体积为V2，半径为r2。
气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有：
p1V1＝p2V2③
由力学平衡条件有：
p1＝p0＋ρgh＋Δp1④
p2＝p0＋Δp2⑤
气泡体积V1和V2分别为：
V1＝
πr
⑥
V2＝
πr
⑦
联立③④⑤⑥⑦式得：
3＝
⑧
由②式知，Δpi≪p0，i＝1,2，故可略去⑧式中的Δpi项。
代入题给数据得：
＝
≈1.3。
26．2014·山东高考]一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。
将一质量M＝3×103kg、体积V0＝0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。
向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m3。
在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。
求V2和h2。
已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。
不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。
答案 2.5m3 10m
解析 当F＝0时，由平衡条件得：
Mg＝ρg（V0＋V2）①
代入数据得：
V2＝2.5m3②
设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得：
p1＝p0＋ρgh1③
p2＝p0＋ρgh2④
在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得：
p1V1＝p2V2⑤
联立②③④⑤式，代入数据得：
h2＝10m。
27．2016·河北衡水中学三模]质量M＝10kg的缸体与质量m＝4kg的活塞，封闭一定质量的理想气体（气体的重力可以忽略），不漏气的活塞被一劲度系数k＝20N/cm的轻弹簧竖直向上举起立于空中，如图所示。
环境温度为T1＝1500K时被封气柱长度L1＝30cm，缸口离地的高度为h＝5cm，若环境温度变化时，缸体有良好的导热性能。
已知活塞与缸壁间无摩擦，弹簧原长L0＝27cm，活塞横截面积S＝2×10－3m2，大气压强p0＝1.0×105Pa，当地重力加速度g＝10m/s2，求环境温度降到多少时汽缸着地，温度降到多少时能使弹簧恢复原长。
答案 1250K 480K
解析 因汽缸悬空，汽缸内气体先降温时气体等压变化，压强恒为：
p1＝p0＋
＝1.5p0。
汽缸下降h时着地，
由盖—吕萨克定律知：
＝
，
代入数据得：
T2＝1250K。
待缸口着地后，再降温时活塞上移，弹簧逐渐恢复原长，由kx＝（M＋m）g知弹簧的形变量为x＝7cm。
设弹簧恢复原长时的环境温度为T3，气体压强为p3，气柱长度为L3，由活塞的平衡知：
p3＝p0－
＝0.8p0，由几何关系知：
L3＝L1－x－h＝1
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