2025年高考物理真题分类汇编 热学

高考物理中的热学部分，虽不像力学、电磁学那样占据绝对分值，但它所涉及的基本概念、规律与我们的日常生活紧密相连，也是对学生物理素养的重要考察。这份分类汇编，旨在通过对热学核心知识点的梳理与典型例题的剖析，帮助同学们更清晰地把握热学的命题脉络与解题关键。我们将从分子动理论基础、热力学定律、气体性质等几个主要方面入手，结合近年来高考考查的趋势和特点，选取具有代表性的典型例题进行分析，希望能为大家的复习备考提供切实的帮助。请注意，由于2025年高考尚未进行，以下内容将基于对考纲的深刻理解和历年命题规律的总结，选取与2025年高考热学部分高度相关的典型例题进行前瞻式汇编与解析。一、分子动理论与内能分子动理论是热学的基石，理解分子的存在、分子的热运动以及分子间的相互作用，是掌握内能概念的关键。这部分内容在高考中多以选择题形式出现，侧重对基本概念的理解和简单应用。例题1(概念辨析)下列关于分子动理论和热现象的说法中，正确的是（）A.悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越明显B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小C.温度升高，物体内每个分子的动能都增大D.一定质量的理想气体，体积减小，其内能一定增大【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，它是由于液体分子的无规则碰撞引起的。微粒越小，受到的液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动也就越显著，故A项错误。分子间同时存在引力和斥力，两者都随分子间距离的增大而减小，只是斥力减小得更快一些，B项正确。温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但这是对大量分子的统计规律，并非每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小，C项错误。对于一定质量的理想气体，其内能仅由温度决定。体积减小，如果是外界对气体做功，但同时气体向外放热，且放出的热量大于外界对气体做的功，那么气体的内能可能减小，温度降低，故D项错误。因此，本题的正确答案是B。【点评】本题主要考查分子动理论的基本概念和内能的相关知识。这类题目往往是几个知识点的综合辨析，需要对每个选项所涉及的概念有清晰、准确的理解，不能停留在表面记忆。例如，对于布朗运动，要理解其成因和影响因素；对于温度与分子动能的关系，要区分“平均动能”与“每个分子的动能”。例题2(分子力与分子势能)两分子相距为r时，分子力为零。关于分子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.当分子间距离小于r时，分子间只有斥力B.当分子间距离大于r时，分子间的引力随距离增大而先增大后减小C.分子间距离从小于r逐渐增大到大于r的过程中，分子势能先减小后增大D.分子间距离越大，分子势能越大【解析】分子间同时存在引力和斥力，它们的合力表现为分子力。当分子间距离为r（平衡距离）时，引力与斥力大小相等，分子力为零。当分子间距离小于r时，斥力大于引力，分子力表现为斥力；当分子间距离大于r时，引力大于斥力，分子力表现为引力，故A项错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，B项中说“引力随距离增大而先增大后减小”是错误的，那是分子力（合力）在距离大于r时的变化情况（先增大后减小）。分子势能的变化与分子力做功密切相关。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大。当分子间距离从小于r开始增大时，分子力表现为斥力，距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当距离超过r后，分子力表现为引力，距离继续增大，分子力做负功，分子势能增大。因此，在整个过程中，分子势能先减小后增大，在r处达到最小值，C项正确，D项错误。本题正确答案为C。【点评】分子力与分子势能是热学中的难点，也是高考的常考点。解决此类问题，关键在于理解分子力随距离变化的规律，以及分子力做功与分子势能变化的关系。可以结合图像帮助理解，分子力图像和分子势能图像在脑海中形成清晰的图景，对解题大有裨益。二、热力学定律及其应用热力学定律是热学的核心内容，包括热力学第一定律（能量守恒定律在热现象中的具体表现）和热力学第二定律（揭示了热现象的方向性）。这部分内容在高考中既可以单独命题，也可以与气体性质等结合进行综合考查。例题3(热力学第一定律的理解与计算)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功W，气体吸收热量Q，气体的内能增加了ΔU。则下列关系中正确的是（）A.ΔU=W+QB.ΔU=W-QC.若气体体积增大，则W为正值D.若气体温度升高，则ΔU为负值【解析】热力学第一定律的表达式为ΔU=Q+W，其中各量的符号规定为：Q为正，表示气体从外界吸热；Q为负，表示气体向外界放热。W为正，表示外界对气体做功；W为负，表示气体对外界做功。ΔU为正，表示气体内能增加；ΔU为负，表示气体内能减少。故A项正确，B项错误。气体体积增大，意味着气体对外界做功，根据符号规则，此时W应为负值，C项错误。对于一定质量的理想气体，其内能只与温度有关，温度升高，内能增加，ΔU为正值，D项错误。本题正确答案为A。【点评】热力学第一定律的表达式及其符号规则是解决此类问题的基础，必须准确掌握。在应用时，首先要明确研究对象是哪部分气体，其次要分析清楚过程中W（做功情况，通常与体积变化相关）和Q（吸放热情况）的正负，最后根据定律计算内能的变化ΔU，或者由ΔU的变化反推W或Q的情况。例题4(热力学第一定律与气体状态变化的综合)一定质量的理想气体，经历如图所示的A→B→C→A循环过程。其中A→B为等压过程，B→C为等容过程，C→A为等温过程。下列说法正确的是（）（此处假设有一个p-V图像，A到B是等压膨胀，B到C是等容降压，C到A是等温压缩回到A）A.A→B过程中，气体对外做功，内能增加B.B→C过程中，气体放出热量，内能不变C.C→A过程中，气体吸收热量，内能增加D.整个循环过程中，气体吸收的热量等于对外做的功【解析】这是一道热力学第一定律与气体状态变化结合的图像题，需要结合理想气体状态方程（pV=nRT）来分析各过程的温度变化，从而判断内能变化（ΔU），再结合体积变化判断做功（W）情况，最后根据ΔU=Q+W判断吸放热（Q）。A→B过程：等压（p不变）膨胀（V增大）。由pV=nRT可知，V增大，T必升高。理想气体内能只与温度有关，温度升高，内能增加，ΔU为正。体积增大，气体对外做功，W为负。根据ΔU=Q+W，ΔU为正，W为负，可知Q必须为正且|Q|>|W|，即气体吸热。故A项中“气体对外做功”正确，“内能增加”正确，A项正确。B→C过程：等容（V不变）降压（p减小）。由pV=nRT可知，p减小，T降低。内能减少，ΔU为负。体积不变，气体不做功，W=0。根据ΔU=Q+W，ΔU=Q，所以Q为负，即气体放热。故B项中“气体放出热量”正确，但“内能不变”错误，B项错误。C→A过程：等温（T不变）压缩（V减小）。温度不变，内能不变，ΔU=0。体积减小，外界对气体做功，W为正。根据ΔU=Q+W，0=Q+W，可知Q=-W，即气体放出热量。故C项错误。整个循环过程：气体从A出发，经历A→B→C→A又回到A，状态复原，内能变化ΔU总=0。根据热力学第一定律，ΔU总=Q总+W总，所以Q总=-W总。这里的W总为外界对气体做的总功，如果W总为正，说明外界对气体做正功，则Q总为负，即气体对外放出总热量；如果W总为负，说明气体对外做正功，则Q总为正，即气体从外界吸收总热量。在p-V图像中，循环过程曲线所围的面积表示气体对外界（或外界对气体）做的净功。顺时针循环，气体对外做正功，W总（外界对气体）为负，故Q总为正，即气体吸收的总热量等于对外做的总功。D项正确。因此，本题正确答案为A、D。【点评】这类综合题能很好地考查学生对热力学第一定律、理想气体状态方程以及p-V图像的理解和应用能力。解题时，要逐个过程分析，明确每个过程的p、V、T变化，进而判断W、Q、ΔU的情况。对于循环过程，要抓住初末状态相同，内能变化为零这一特点。例题5(热力学第二定律的理解)关于热力学定律，下列说法正确的是（）A.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体B.第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C.热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性D.机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化【解析】热力学第二定律的克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。“自发地”是关键词，借助外界帮助（如电冰箱工作），热量可以从低温物体传到高温物体，A项正确。第二类永动机并不违反能量守恒定律（热力学第一定律），它违反的是热力学第二定律，即不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，B项错误。热力学第二定律揭示了与热现象有关的宏观过程都具有方向性，并非所有物理过程，例如力学中的质点运动就没有方向性，C项错误。机械能可以通过摩擦等方式全部转化为内能，这是常见的现象。但根据热力学第二定律，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，例如热机工作时，必然会有一部分热量散发到低温环境中，D项正确。本题正确答案为A、D。【点评】热力学第二定律的内容比较抽象，理解其物理意义和各种表述的等效性是关键。要注意区分热力学第一定律（能量守恒）和热力学第二定律（过程方向）的不同作用。三、气体状态方程与实验定律气体性质是热学的另一个重点内容，主要包括气体的三个状态参量（压强、体积、温度）之间的关系，即理想气体状态方程（pV/T=C）以及由它推导出来的三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律）。这部分内容在高考中常以计算题的形式出现，有时也会结合图像进行考查。例题6(气体实验定律的应用)如图所示，粗细均匀的U形管左端封闭，右端开口，初始时两端水银面相平，左管中有一段长为h的空气柱。现将U形管右端接到一抽气机上，抽尽右管上方的空气，使右管水银面上升了Δh。已知大气压强为p₀（以水银柱高度表示），环境温度保持不变，不计水银柱与管壁的摩擦。求Δh的大小。（此处假设有一个U形管，初始左右水银面相平，左端封闭空气柱长h，横截面积为S，设为均匀）【解析】本题考查玻意耳定律的应用，属于等温变化问题。关键是确定初末状态的气体压强和体积，并找出它们之间的几何关系。以左管中封闭的空气柱为研究对象。初状态：压强p₁=p₀（因为初始时两端水银面相平，左管空气柱压强等于大气压强）体积V₁=hS（S为管的横截面积）末状态：右管抽气后，右管水银面上升Δh，由于U形管粗细均匀，左管水银面会相应下降Δh。因此，此时左右两管水银面的高度差为Δh+Δh=2Δh。左管空气柱的长度变为h+Δh，体积V₂=(h+Δh)S。此时左管空气柱的压强p₂等于右管上方为真空时，由右管水银柱产生的压强差。由于右管水银面比左管高2Δh，所以左管气体压强p₂=2Δh（以水银柱高度表示，因为右管上方是真空，左管气体压强需支撑这2Δh的水银柱高度差）。根据玻意耳定律：p₁V₁=p₂V₂代入数据：p₀*hS=(2Δh)*(h+Δh)S消去S，得到：p₀h=2Δh(h+Δh)整理得：2(Δh)²+2hΔh-p₀h=0这是一个关于Δh的一元二次方程：2(Δh)²+2hΔh-p₀h=0解此方程：Δh=[-2h±√(4h²+8p₀h)]/(4)舍去负根（因为Δh为长度增加量，应为正值）：Δh=[-2h+√(4h²+8p₀h)]/4=[-h+√(h²+2p₀h)]/2可以将根号内的式子配方或提取公因式，但此形式已可表示结果。【点评】解决气体状态变化问题，首先要确定研究对象（哪部分气体），然后分析清楚气体经历的是何种变化过程（等温、等容还是等压），再找出初、末状态的三个状态参量（p、V、T）。对于涉及水银柱移动或液柱高度变化的问题，压强的分析和几何关系的建立往往是解题的关键，需要画出初末状态的示意图，清晰标出各部分的长度和高度差。例题7(理想气体状态方程的综合应用)一定质量的理想气体，从状态A出发，先后经历等压、等容和等温三个过程，最终回到初始状态A，其p-T图像如图所示。已知气体在状态A时的体积为V₀，求：（1）气体在状态B时的体积V_B；（2）气体在状态C时的压强p_C；（3）整个循环过程中，气体对外界做的总功W。（此处假设有一个p-T图像，A点坐标（T₀，p₀），A到B为等压过程，温度从T₀升高到2T₀，B到C为等容过程，压强从p₀降低到p_C，C到A为等温过程，温度为T₀，压强从p_C回到p₀）【解析】本题给出的是p-T图像，需要结合理想气体状态方程（pV=nRT）来分析各状态参量及过程。（1）求气体在状态B时的体积V_B。A→B过程为等压过程，p不变（p_A=p_B=p₀）。根据盖-吕萨克定律（或理想气体状态方程，等压时V与T成正比）：V_A/T_A=V_B/T_B已知V_A=V₀，T_A=T₀，T_B=2T₀代入得：V₀/T₀=V_B/(2T₀)→V_B=2V₀。（2）求气体