2025年上海高考物理复习专练：热学（原卷版）

重难点15热学

<1

命题趋势

年度是否出题选择型填空题计算题实验题

2024年VVVV

2025年（预）☆☆☆☆VVV

（2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%,以此类推）

重难诠释

◎

【思维导图】

1.分子大小：摩尔质^mxNA

2.布朗运动

一3.竹雌：r=rO势腿小

、4.分子速率分布：温度越高，最大值越大

a.T=273+t

1.表面张力1.状态量：p,VT/-----------------

2.浸廊不浸润\液体/------------------律

/2.等温变化：波义耳定律P1V1=P2V2

3拗赃丁

K3霞蚓:迪^律

.等型

，单晶体K4Bt

2.多晶体

AJ固体b.*华

3芈晶体

16.实验：探究气体等温变化

4.液晶

工内能二分子动能+分子势能

2.气体膨胀做正功W=p,AV

气体内能

3.热力学第一定律：AU二W+Q

4.热力学第二定律：热飕不可逆

【高分技巧】

一、物质的量阿伏伽德罗常数

1.物质的量的单位：

1摩尔(mol)=6.02义1。23个粒子，该数量称为阿伏伽德罗常数，即NA=6.02xl023mo]T

2.摩尔质量：指Imol物质的质量，用符号Mmoi表示。

3.摩尔体积：指标准状况下Imol物质的体积，用符号Vm°i表示。

标准状况：1大气压，温度为0摄氏度，标准状况下任何气体摩尔体积VA=22.4L/mol。

4.阿伏伽德罗常数，即NA是联系微观和宏观的桥梁。

mV

(1)求分子数解题思路：N=〃XNA=——XNA=——XNA

molmol

①分子数量：NFXNA关键是先求出摩尔数

②质量=体积X密度：m=VXpMmol=VmolXp

mV

③〃=---n=---

MmolVmol

(2)求单个分子(原子)的质量和体积解题思路：关键是求出摩尔质量和摩尔体积。

①由啊,=7"，所以要求每个分子的质量，即需要求出该物质的摩尔质量；

V

②由匕=」迎，所以要求每个分子的体积，即需要求出该物质的摩尔体积。

二、分子的运动和相互作用力

1.布朗运动

(1)定义：悬浮在液体(或气体)中的固体微粒永不停息的无规则运动。

(2)产生原因：悬浮在液体中的微粒质量很小，在某一瞬间液体分子对微粒撞击力的不平衡导致。

(3)影响布朗运动的因素：微粒越小，液体的温度越高，布朗运动越激烈。

2.分子力与分子间距离变化的关系

(1)平衡位置：分子间距离r=ro的位置，引力与斥力大小相等，合力为零，”数量级为10r°m。

(2)分子间引力和斥力的变化：引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快。

(3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型。

产随厂的变化关系图像分子间距离分子力分子力模型

i-i店匕0000^9

r=ro专

、Ho,F=0T

表现为斥力，且分子力随oooooooo

r<ro—►”<[<>,F向外H—

分子间距的增大而减小弹簧压缩

表现为引力，且分子力随pP

G-^eooooodo^-O

引r>ro分子间距的增大，先增大+/＞瓜尸向里小

1后减小弹簧拉伸

(4)当r＞lOro时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F为零(如理想气体)。

3.分子力做功和势能

(1)当/•增大，分子力为引力，分子力做负功，分子势能增加。

⑵当厂＜如厂减小，分子力为斥力，分子力做负功，分子势能增加。

(3)当势能最小，动能最大，速度最大。

分子力做功，分子的动能和势能守恒，取无穷远处为势能零点，则Ep-r图像:

三、气体分子速率分布的统计规律

1.气体分子速率分布的统计规律，如下图。

f(v)为在速率v附近单位速率间隔内气体分子数与分子总数的百分比。

各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

(1)在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。

(2)当温度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动。

(3)温度越高，分子热运动越剧烈。温度是宏观概念，分子速率是微观概念。

(4)图像与横坐标轴所围成的面积=1。

四、气体压强

1.气体压强产生原因：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。

(1)决定气体压强大小的微观因素

①气体分子数密度越大，气体压强就越大。

②气体分子的平均速率就越大，每个气体分子对器壁的冲力就越大。

(2)决定气体压强大小的宏观因素

①体积一定时，温度越高，气体的压强越大。

②温度一定时，体积越小，气体的压强越大。

2.计算密封气体的压强

(1)解题方法：小液片分析法。

在液柱中界面和相等高度的合适地方，假设存在一个小液片，分析小液片受力情况求解。

(2)液体内部同一深度压强相等，与液体形状无关。

【答案】(l)Po(2)P0+pgh(3)P0-pgh(4)Po+pghsin0(5)Po-pghsin0(6)P0-pgh(7)P0+pgh

(8)P0+pgh(9)Po-pgh(10)P0+pgh

五、理想气体状态方程

1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。

(1)理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型。

(2)理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关。

气体实验定律

玻意耳定律盖-吕萨克定律

pV=cV=CT

Pl匕=。2匕

°T>1\

这些定律的适用范围：压强不太大(相对大气压),

2.一定质量的理想气体状态方程：®1=©1=C

ZT2

(1)T不变，即等温变化

(2)V不变，即等容变化

(3)p不变，即等压变化

(4)推广形式，如果理想气体分割成多个部分，贝U：比=止+…

T4汽

3.实验：用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系

数据处理和误差分析：

(1)化曲为直：P-V图像如下，是双曲线，不便于得出结论，作出丫-l(或p-J_)图像。

PV

(2)误差分析：

①为理论曲线。

②温度升高，斜率增大。(手握注射器有刻度处)

③漏气，质量减小，斜率减小。

④注射器内有物块，即：丫=色+均，所以图像上移，截距Vo是物块体积。

pP

⑤连接处气体，v+x=C,即：1/=色-匕，所以图像下移，截距Vi是连接处体积。

pp

六、热力学第一定律

1.内容：系统内能的变化量AU等于外界对系统所做的功W与系统从外界吸收的热量Q的代数和。

2.表达式：AU=W+Q

通常，外界对系统做功时取W>0,系统对外界做功时取W<0；

系统从外界吸收热量时取Q>0,系统向外界放出热量时取Q<0»

3.等压膨胀，对外做功W=p△V。

4.自由膨胀，即气体向真空中膨胀，对外不做功。

七、液体

1.液体的表面层特点：表面层分子间距比较稀疏，r>r0,分子间表现为引力，使液面收缩到表面积最小。

2.表面张力：液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力。

方向：表面张力方向与液面相切。

效果：使液面收缩，表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。

3.浸润：如图乙：水浸润玻璃。器壁附近液面向上弯曲。

不浸润：如图甲：水银不浸润玻璃。器壁附近液面向下弯曲。

4.浸润和不浸润是相对的：水浸润玻璃，不浸润石蜡；水银浸润铅，不浸润玻璃。

5.浸润现象的微观解释

①当固体分子对附着层内的分子吸引力大于液体分子间的分子吸引力时，

附着层内液体分子较内部密集(r<r0),分子力表现为斥力，液面扩展，表现为浸润。

②当固体分子对附着层内液体分子吸引力小于液体分子间的吸引力时，

附着层内液体分子较内部稀疏(r>r0),分子力表现为引力，液面收缩，表现为不浸润。

6.毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象。

MG

浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸液面

毛细管越细，上升或下降的高度越大。

八、固体

1.单晶体、多晶体和非晶体的比较

晶体非晶体

单晶体多晶体

原子或分子排列有一定的空间周期性规则无规则

外形有一定规则的几何外形没有规则的几何外形没有一定规则的外形

导热导电方向性各向异性各向同性各向同性

熔点有固定熔点无固定熔点

石英、云母、明矶、食盐、玻璃、蜂蜡、松香、沥青、

常见金属

蔗糖、味精、雪花橡胶等

2.液晶：液晶是一种介于液态和晶态之间的特殊物质状态，它兼具液体的流动性和晶体的某些特性。

(1)有序性：液晶分子在空间上具有一定的有序排列。

(2)流动性：液晶具有液体的流动性。

(3)电学特性：不加电压时透明，光线能通过；加电压时不透明，不透光。

(3)光学特性：具有各向异性，即不同方向上光的传播能力不同。

限时提升练

（建议练习时间：60分钟）

一、单选题

1.（23-24高三上.上海静安.期中）己知某种物质的摩尔质量为〃，单位体积的质量为。，阿伏加德罗常数

为名,那么这种物质单位体积中所含的分子数为（）

.CNA

B.—D.—

ANP

2.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、8分子从x轴上的-5

和内处由静止释放，如图所示。其中8分子的速度v随位置尤的变化关系如图所示。取无限远处势能为

零，下列说法正确的是（）

A.A、8间距离为4时分子力为零

B.释放时4、8系统的分子势能为身达

C.A、2间距离为2（西-％）时分子力为零

D.42系统的分子势能最小值为:

3.（22-23高二下•上海杨浦•期末）如图，将甲分子固定于坐标原点。处，乙分子放置于厂轴上距离。点很

远的〃处，小4、4为厂轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力/和分子势能玛随两分子间

距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从〃处由静止释放，下列说法正确的是（

A.乙分子从〃到马的过程中，分子势能Ep先减小后增大

B.当分子间距离一时，甲、乙分子间作用力尸为引力

C.乙分子从〃到、的过程中，加速度〃先减小后增大

D.虚线为稣--图线，实线为方--图线

4.（23-24高二下•上海•期中）如图所示为一定质量理想气体状态变化时的图像，变化过程按箭头进行,

根据图像可判断出气体的温度（）

A.先不变后升高B.先不变后降低C.先降低后不变D.先升高后不变

5.（22-23高二下•上海•作业）如图所示，一定质量的气体从状态。沿图线变化到状态6,则气体可能（）

A.温度升高B.温度降低C.温度不变D.物质的量增大

6.（22-23高二下•上海•随堂练习）在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团，气团可

看做理想气体，将其作为研究对象。气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个

气团的内能来说非常小，可以忽略不计。气团从地面上升到高空后温度可降低到-50℃,关于气团上升

过程中下列说法正确的是（）

A.气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小

B.气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大

C.气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小

D.气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变

二、多选题

7.（23-24高二下.上海•期中）如图为竖直放置的上粗下细的玻璃管，水银柱将气体分隔成A、B两部分,

初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，气体体积变化量为公以、AVB,压强变化量为A°A、

2B，对液面压力的变化量为△&、AFB,则（）

A.水银柱向上移动了一段距离B.△匕

C.ApA>A/?BD.AFA<\FB

8.（23-24高二下.上海.期中）如图所示，均匀U形管内盛有液体，左右液面相平。左管用活塞封闭了一定

量的气体A,右管封闭气体B,开始A、B两部分气体压强均为P,气柱的长度均为人，现将活塞缓慢

上提，提升的高度为d,则此过程中)

A.气柱A的长度增加量等于dB.气柱B的长度增加量小于d

hphp

C.气体A的最终压强等于0命D.气体A的最终压强大于高才

9.（23-24高二下.上海浦东新•期末）一定质量的理想气体由状态。经状态6、c又回到状态。，其压强p与

体积V的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是（）

A.①过程可能为等温变化

B.全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量

C.③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加

D.因为气体返回状态。时体积不变，所以外界对气体不做功

10.下列说法正确的是（）

空气

水银

A.晶体一定具有各向异性的特征

B.水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的作用力变小

C.由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的

D.在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力

小于水银内部分子之间吸引力

11.（23-24高二下.上海.期中）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔

化的范围如图（1）、（2）、（3）所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系

如图（4）所示，由此可判断甲为_,乙为_____（填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体，，）。

O时间

(4)

12.(23-24高二下.上海.期中)中医文化博大精深，拔罐可以治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，

左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中

气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。

抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压

强与外部大气压相同，温度为450K,最终降到300K,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的鸟,

21

此时其压强值为倍外部大气压。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的

当20，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同，则应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值

21

为=(罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化)。

13.(23-24高二下•上海•期中)如图，一定质量的理想气体从状态A缓慢经过状态8,再变化到状态C,已

知气体在状态C时的温度为300K,则气体在状态8时的温度为K,从状态A到状态C气体从外

界吸收热量____Jo

Mp/(105Pa)

,A

O------

4-”

2—J——>----C

耳

0123P7(W3m3)

四、解答题

14.(23-24高二下•上海•期中)水是人体正常生理代谢所必需的物质，一般成年人每天要喝2000mL左右的

水。已知水的摩尔质量M=18xl0-3kg/mol,水的密度夕水=L0xl()3kg/m3,某同学一口气喝了90mL的

水；已知阿伏加德罗常数取NA=6.0xl023molT。求：

(1)该同学本次喝下的水的分子个数N；

(2)设想水分子是一个挨着一个排列的球体，忽略水分子的间隙，试估算水分子的直径d。(结果均保留

两位有效数字）

15.（23-24高二下•上海浦东新•期末）如图所示，左侧封闭、右侧开口的粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，

左右两竖直管等长，长度均为65cm,底部长10cm,玻璃管横截面积S=3cn?,用20cm长的水银柱密

封一段空气柱，管中两侧水银柱高度均为5cm,玻璃管导热良好，环境温度为27℃,若取大气压强

4

p0=75cmHg=1.0xl0Pa,不考虑玻璃管拐角处的影响。

（1）环境的热力学温度为多少时，水银柱恰好全部在竖直管内？

（2）当水银柱恰好全部在右侧竖直管内时，缓慢升高温度，直到水银柱上表面到达管口为止，此过程

空气柱内能增加了10J,求空气柱吸收或放出的热量。

（23-24高二下•上海•期中）气体实验定律

气体实验定律是关于气体热学行为的基本实验定律，也是建立理想气体概念的实验依据。研究一定质

量气体压强、体积和温度之间的变化关系时运用了一种物理研究方法控制变量法。

各速率区间的分子数

16.一定质量的气体充入密闭坚硬的容器内，气体压强为一个大气压。

（1）气体温度为0℃时，设想气体的每个分子都处在相同的一个小立方体的中心，则这些小立方体的

边长约为m（保留两位有效数字）。当温度由。℃升高到10℃时，分子热运动速率的统计分布

情况如图所示，其中对应10℃的是曲线（选填“①”或"②”）。

（2）若保持10℃时静置较长时间，该气体（）

A、分子的无规则运动停息下来B、每个分子的速度大小均相等

C、分了的平均速率保持不变D、每个分子的温度保持不变

（3）温度由0℃升高到10℃时,其压强的增加量为Aft,温度由100℃升高到HOC时，其压强的增加

量为'Pi，则Mi与'Pi之比为（）

A、1：1B、1：10C、10:110D、110：10

17.如图，一定质量的气体，从状态I变化到状态H,其p—1/V图像为过。点的倾斜直线，下列说法正确

的是（）

A.密度不变B.压强不变C.体积不变D.温度不变

18.如图，在竖直放置的两端开口的U形管中，一段空气柱被水银柱。和水银柱b封闭在右管内，水银柱6

的两个水银面的高度差为瓦若将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢

出山，外界大气压保持不变）（）

二a

A

h

HJr_

A.空气柱的长度不变B.空气柱的压强不变

C.水银柱6左边液面要上升D.水银柱6的两个水银面的高度差人变大

19.宇航员的航天服内充有气体，若出舱前航天服内气体的压强为0,体积为匕进入太空后，气体体积变

为2匕温度不变，此时航天服内气体的压强为o1965年3月18日，苏联航天员列昂诺夫在

返回飞船时遇到了意想不到的困难，他的航天服有些向外膨胀，很难从密封舱的接口处钻回舱内，他

启动了应急装置减小航天服的体积后才安全地回到密封舱内。你认为该应急装置可以如何减小航天服

体积？

答：O

20.在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系''实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐

减小，多次测量得到如图所示的P-V图像（其中实线是实验所得图线，虚线为双曲线的一支，实验过

程中环境温度保持不变）。

（1）仔细观察不难发现，该图像与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是

21.如图所示，一个带有活塞、导热效果良好的水平放置的容器内盛有一定质量的气体。活塞与容器壁之

间无摩擦，且处于平衡状态。外界大气压强po=lxlO5Pa。当外界温度保持27℃不变时，用力缓慢的向

左推动活塞，使容器内气体的体积由6L减少为4L。试问：

（1）容器内气体的压强将变为多大?

（2）当气体体积为4L时，用销子将活塞锁定，并将容器置于7℃的恒温室中，容器内气体的压强将变

为多大?

（2024・上海松江.三模）简易温度计

小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm

汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，

管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度。

22.当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm,B