热学-高考物理二轮复习（含答案）

第13讲热学-高考物理二轮复习

构建•知识网络锁定主干知识

油膜法估测分子直径一物体由大量分子组成「理想气体

扩散现象）分的运动一一玻意耳定律，陷=〃2匕

布朗运动工

分子PP

动理论一查理定律年=干

分子间相互作用

气/松

分子动能i盖-吕萨克定律。=0

分子势能」一内能一验定律

/I，2

V

热理想气体状态方程P方V=埼P

固体的微观结构学

晶体与非晶体固体-气体热现象的微观意义

单晶体与多晶体固体、液体

的性质「热力学第一定律｛第AU一=类Q+永W动机

液体的微观结构

浸润与不浸润—液体-，热力学

表面张力定律第一种表述

毛细现象一

热力学第二定律第二种表述

液晶

-笫一类永动机

体验•高考真题明确高考考向

1.分子间作用力/与分子间距离,•的关系如图所示，若规定两个分子间距离，•等于时分子势能耳为零,

A.只有广大于，p时，与为正B.只有厂小于厂0时，Ep为正

C.当,•不等于尸。时，品为正D.当，•不等于米时，品为负

2.我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩

筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（）

第1页

A,压强变小B.对外界不做功

C.内能保持不变D.分子平均动能增大

3.如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加

热，并在活塞上施加一外力用使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此

过程，下列说法正确的是（）

A.外力尸保持不变

B.密封气体内能增加

C.密封气体对外做正功

D.密封气体的末态压强是初态的2倍

考情分析：木讲内容在高考中多以选择题、计算题形式呈现，中低难度，重点考查气体实验定律、理想气体状态

方程、热力学定律的应用，对分子动理论、固体和液体知识的考查频率稍低一些。常用方法有：图像法、平衡

法、牛顿第二定律法、整体和隔离法等解题方法。

厂精研•高频考点三壬壬三—三三三一三三三壬三壬三三三三壬壬壬—三聚焦重难热新三壬壬

考点一分子动理论固体、液体和气体的性质

◎通法概述

1.微观量的估算

（1）分子总数：N="NA=^VA=J^VA。

（2）两种模型：①球模型：（适用于估算液体、固体分子直径）；②立方体模型：气体分子占据的空间

：适用于估算气体分子的间距）。

2.固体、液体的性质

「（单晶体Z第M底垦石而舁断

-晶体______________、

（固体卜Q非晶体H■*｛多晶晶体体看）~囱A：、爹兔岛丽庇瓦皇弗否赢向i无njf而tj—死;息」

,、产使液体表面积收缩到最小的趋势;

广俵面张二二二二二二二二二二二二二二「

彼休卜X浸润、不浸润、毛细现象,；

_____^冥看液体丽演惊

4:夜晶｝二二二二二二二二二二-....、

y县有限色的域各跑界性

第2页

3.气体分子的运动特点

小苏匚份子很小,间距很灭;除碰撞外:不受力•做

警西飞J速直叫动

国翘T芬宇窃虎天：通射繁;符送谢藕完章〕

分字能无雨褪到而至词;向豆不务而运而

磁囹f：的分子数相等，分子速率呈“中间多、两头!

；少”的分布规律

»典例精析

【例1】

4.二氧化碳封存回注，就是通过工程技术手段，把捕集到的二氧化碳注入至地下800米到3500米深度范围

内的陆上或海底咸水层，是国际公认的促进碳减排措施。我国第一口位于海底的二氧化碳封存回注井已于

2023年正式开钻。实验发现，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下

二氧化碳气体的密度为P，摩尔质量为例，阿伏加德罗常数为NA,将二氧化碳分子看作直径为。的球，则

在该状态下体积为P的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为（）

B.叩斯nNMD3DnpVNMD3

A即C.-^Av~A

■6NAM6M•6

【例2】

5.我国科学家把金属铀块熔化成液态钮，再经挤压后得到单原子层金属钮片，与锚块相比，钮片的导电性

能和机械强度显著增强则（）

A.钮块熔化过程中温度不断升高

B.液态砌表面分子间作用力表现为引力

C.钮片中的分子呈无规则排列

D.钮片中的分子在做布朗运动

【例3】

6.茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关

于泡茶中的物理现象的说法正确的是（）

A.泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈

B.放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象

C.泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的

D.打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力

第3页

考点二气体实验定律热力学定律

»通法概述：

利用气体实验定律解决问题的基本思路

»典例精析

【例4】

7.如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A8、C粗细均匀①,A、8两管的上端封闭，C管上

端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通②。4、8两管的长度分别为A=13.5cm,/2=32cm,,将水

银从C管缓慢注入，直至8、C两管内水银柱的高度差力=5crn③。已知外界大气压为po=75cmHg。求：

"TG

\B

（1）8管内气柱的长度向

（2）力、8两管内水银柱的高度差。

审题指导:

信息提取信息加工

竖直玻璃管力、B、。粗细均匀①说明小B、。三管的横截面积相等

三管的下端在同一水平面内且相互连通②说明力、B、。三管中气体的压强满足连通器的求解方法

将水银从。管缓慢注入，直至仄C两管内水银柱的说明此状态为力、B、。三气体的末状态，且压强满足P8

高度差A=5cm③=po+〃

【例5】

8.如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型

第4页

室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强po=LOxl05Pa,铸型室底

而积S：=0.2nV,高度儿=0.2m,底面与注气前气室内金属液面高度差〃=0.15m,柱状气室底面积，=0.8

m2,注气前气室内气体压强为po,金属液的密度p=5.Oxl（）3kg/m3,重力加速度取g=10m/s2,空气可视为

理想气体，不计升液管的体积。

排气孔

进气阀特型室儿

升置飞

液二IIF

管金属液

（1）求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度力2和气室内气体压强

（2）若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，旦注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属

液高度为加=0.04m时，气室内气体压强〃2。

[例6]

9.如图所示，上端开口、下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好、管内横

截面积为S,用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为po,活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒

为为=^poS,等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，八=33OK时，气柱高度为人，活塞开

始缓慢上升；继续缓慢加热至乃=“0K时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持

不变，直到降温至八=400K时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至74=330K时，保持温度不变，活塞

不再下降。求：

调

温

舌塞

装

置

（1）72=440K时，气柱高度用；

（2）从八状态到，状态的过程中，封闭气体吸收的净热量。（扣除放热后净吸收的热量）。

规律总结

求解气体实验定律与热力学定律综合问题的思路

第5页

确定研究1气体J

对象-（汽缸、话裂、液柱等〕

产期:黑间发生的变化

〔两类分析卜

做功情况

q热力学定律:•-吸、放热情况

内能变化情况

选用规律气体的三个实脸定律、理想气体状态方

、列方程求解程、热力学第一定律

【例7】

10.如图是一台热机的循环过程，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成，4-6温度

为温度为乃，关于该循环，下列判断正确的是（）

A.温度八小于温度Ti

B.B—C放出的热量等于D—A吸收的热量

C.』一B气体对外做功等于C-D外界对气体做功

D.气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能

规律总结

气体状态变化图像的分析方法

I1:'

J、、、表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量

线某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程

在匕r图像（p-r图像）中，比较两个状态的压强（或体积）大小，可以比较这两个状态到原点连线

截距

的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大

面积在P-P图像中，p-v图像与r轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功

考点三气体的变质量问题

»通法概述；

分析气体的变质量问题时研究对象的选取技巧

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［打气问题:选择原仃气体和即将充入的气体整体为研究对象I

抽气问题:把每次抽出的气体和剩余的气体整体作为研究

对象

灌气问题：把大容器中剩余气体和多个小容器的气体整体

作为研究对象

、---------------------------

漏气问题:把容器中剩余气体和漏出的气体整体作为研究

对象

建典例精析•

【例8】

11.将密闭文物储存柜内的空气部分抽出，然后充入惰性气体，制造柜内低压、低氧的环境，可以有效抑制

氧化、虫害及微生物的滋生，是一种常见的文物保护技术。如图所示，某文物储存柜的容积为外,文物放入

时柜内压强为PQ。关闭柜门后，通过抽气孔抽气，抽气筒的容积为牛，每次均抽出整筒空气。已知第一次抽

气后柜内压强变为50。不考虑抽气过程中气体温度的变化，储存柜内空气可看作理想气体。求：

（1）柜内文物的体积△匕

（2）要使储存柜内的压强小于至少需要抽气几次。

»强化训练

12.“极目一号”是我国自主研发的浮空艇，浮空艇内有一个容积不变的储气罐。在地面时，储气罐内密封有

压强为1.0x105pa,温度为27□的空气（可视为理想气体）；当到达指定高度时，为了保持平衡，储气罐开始

缓慢向外放出气体，罐内气体压强变为0.6x105pa,温度降为一23口。求：

（1）储气罐放出气体的质量占原来气体质量的比例;

第7页

（2）放出气体后，储气罐中气体的密度是原来气体密度的多少倍?

培优•提能加餐小三子―三三三―拓展思维空间—

用克拉伯龙方程巧解变质量问题

1.克拉伯龙方程

（1）表达式：pV=nRTa

（2）各量的意义：p、V.7分别为气体在同一状态下的压强、体积、热力学温度，〃为物质的量，A为普适气体

常量（/?=8.31J

2.应用：由于克拉伯龙方程只涉及气体同一个状态的参量，应用克拉伯龙方程分析气体问题（或变质量问题）时

简洁方便，易于理解，避免了应用气体实验定律（或理想气体状态方程）的繁琐过程。

【典例】

13.篮球运动是中学生喜欢的一项体育运动，打篮球前需要将篮球内部气压调至标准气压才能让篮球发挥最

佳性能。某同学发现教室里一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.2atm,已知篮球内部容积为

7L,教室内温度为300K。现把篮球拿至室外篮球场后用简易打气筒给篮球打气28次，每次能将0.2L、1.0

atm的空气打入球内，篮球及篮球场空气温度均为270K,假设篮球的标准气压为1.6atm。忽略打气和放气

过程中篮球容积的变化。求：

（1）打气完成后篮球内部的气压p；

（2）若发现打气过多，可以采取放气的办法使篮球内部的气压恢复到标准气压，求放出空气的质量

与篮球内剩余空气质量机的比值。

第8页

答案解析部分

1.【答案】C

2.【答案】D

3.【答案】B

【解析】【解答】A：密封气体温度缓慢升高过程中在外力F作用下体积缓慢减小，结合理想气体状态方程平

=C（C为常量）可知，密封气体压强缓慢增大，对活塞，由平衡条件有mg+poS+F=pS,则外力F增大，

A错误；

B：由于温度升高，密闭气体的内能增大，B正确；

C：密封气体的体积减小，密封气体对外做负功，C错误；

D：结合A项分析可知毕=毕，由题意可知密封气体初、末状态温度之比为且体积减小，则密

1112122

封气体的末态压强p?=2^乙p>2pi,D错误

【分析】本题核心思路是结合理想气体状态方程、热力学第一定律，分析气体在温度升高、体积减小过程中

的受力、内能、做功及压强变化。

4.【答案】B

【解析】【解答】根据题意可知，在该状态下体积为V的二氧化碳气体的质量为M，=pV,

二氧化碳分子数为n=^NA=&,在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为V'=

MM

号欠*,

故答案为：Bo

【分析】本题核心思路是先通过密度和摩尔质量求出气体的物质的量，再计算分子总数，最后结合单个分

子的球体体积公式，求出所有分子紧密排列后的总体积（即硬胶体体积）。

5.【答案】B

【解析】【解答】A.纯晶体在熔点熔化时，虽然持续吸热，但温度保持不变，直到全部熔化。金属强是晶

体，熔化过程温度不变，故A错误；

B.所有液体表面都存在表面张力，其微观解释是表面层分子受到液体内部分子的引力作用，使得表面有收

缩趋势，所以表面分子间作用力表现为引力，故B正确；

C.金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，题目中钿片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序（如

单层晶体结构），而非无规则排列，故c错误；

D.布朗运动是悬浮在流体中的微粒受到周围分子碰撞的不平衡力产生的无规则运动，固体中的分子或原子

在固定位置附近振动（热振动），不是布朗运动。钿片是固体单层结构，原子不做布朗运动，故D错误。

故选Bo

第9页

【分析】1.熔化过程的温度特征（晶体）

晶体熔化时温度不变，持续吸热但温度保持熔点，直到全部熔化。

2.液体表面张力的微观解释

表面张力是由于液体表面层分子间距略大于内部，分子间作用力表现为引力，使表面有收缩趋势。

3.固体（晶体）的分子排列特征

晶体中分子（原子）排列有序。铿是晶体，单层钿片导电性和机械强度增强，说明是有序二维结构（如二维

晶体）。

4.布朗运动的定义

布朗运动是悬浮微粒（如花粉颗粒）受流体分子碰撞不平衡而产生的无规则运动，不是分子本身的运动。固

体中的分子在平衡位置附近热振动，不叫布朗运动。

6.【答案】A,B,C

【解析】【解答】A：泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈，故A正确；

B：放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是扩散现象，故B正确；

C：泡茶过程中洒漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，说明茶水与茶托间是浸润的，故C正确；

D：打碎的茶杯不能拼接复原，是因为分子间距离太大，分子间作用力可以忽略不计，并不是分子间不存在

作用力，故D错误

【分析】本题核心思路是结合分子热运动、扩散现象、浸润现象和分子力的物理规律，逐一分析泡茶过程

中各物理现象的本质，判断选项正误。

7.【答案】（1）对B管中的气体，还未将水银从C管缓慢注入时，初态时压强piB=po

设玻璃管横截面积为S

体积为VIB=LS

将水银从C管缓慢注入后，末态时压强为P2B,体积为VZB=1BS

由水银柱的平衡条件有p2B=po+pgh

B管气体发生等温压缩，有PIBVIB=P2BV2B

联立解得1B=30cm

（2）对A管中的气体，初态压强piA=po

体积为Vs=hS

末态压强为P2A,设水银柱离下端同一水平面的高度为hl,则气体体积为V2A=（11-hl）S

由水银柱的平衡条件有p2A=po+pg（h+h?-hi）

其中h2=12—1B=2cm

A管气体发生等温压缩，有PIAVS=P2,\V2A

2

联立可得2/i1-191hi+189=0

第10页

解得h：=lcm或hi=§?cm>li(舍去)

则两水银柱的高度差为Ah=h2-%=1cm

【解析】【分析】(1)B管内气体做等温变化，初态压强为大气压，末态压强由大气压和B、C水银柱高度差

决定，结合玻意耳定律求解末态气柱长度。

⑵A管内气体同样等温变化，先由B管结果得到A管末态压强表达式，再用玻意耳定律联立求解水银柱高

度差。

8.【答案】(1)金属液刚好充满铸型室时，有h£i=h2s2

代入数据解得h2=0.05m

则气室内气体的压强pi=po+pg(hi+H+ha)

代入数据解得pi=1.2x10，

(2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4,则有h3sl=h4s2

解得h4=0.01m

由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有poSh=p5i(hi—1!3)

解得注气后铸型室内气体的压强p，=1.25x105Pa

所以注气后气室内气体压强P2=p，+pg(h?+H+h4)

解得p?=1.35x105pa

【解析】【分析】(1)金属液充满铸型室时，气室金属液面下降体积与铸型室体积相等，由此求液面下降高度

九2；铸型室充满后气室内压强由大气压、金属液柱压强共同决定。

(2)注气后铸型室内气体等温变化，用玻意耳定律求末态压强；气室内气体压强由铸型室气体压强、金属液

柱压强叠加得到。

9.【答案】(1)从Ti状态到T2状态，封闭气体发生等压变化，由盖一吕萨克定律有*=用

其中Vi=Shi、V2=Sh2

联立解得h2Thi

(2)从「状态到T4状态，封闭气体的温度不变，则整个过程内能变化量为AU=0

「状态到T2状态，由平衡条件有

p()S4-f(i=piS

解得p：=||po

Q解：八状杰春八

,开始向下运动•有)

从T2状态到丁3状态，封闭气体发生等容变化，由查理定律可知

第11页

P1_P3

GF

解得P3=gp0

从T3状态到T4状态，封闭气体发生等压变化，由盖一吕萨克定律有

看一看

其中V4=Sh4

解得h4=1lhi

则从Ti状态到T4状态，外界对封闭气体做的功为

W=—[piS（hz-hi）—p3s（h2—Fu）]=一2poShi

uo

由热力学第一定律AU=W+Q可知，封闭气体吸收的净热量为

Q=-W=ApoShi

00

【解析】【分析】（1）从T1到72,活塞缓慢上升，气体压强恒定，发生等压变化，用盖一吕萨克定律求解

气柱高度。

（2）整个过程初末温度相同（7\=74=330/0,理想气体内能变化AU=O；分段分析各过程的做功与热

量，结合热力学第一定律求净吸热。

10.【答案】B

【解析】【解答】A：B-C过程，理想气体体积不变，压强变小，根据理想气体状态方程%=C可知热力学

温度降低，即TI>T2,故A错误；

B：B-C和D-A均为等容过程，对外界不做功，温度变化相同，即内能变化量的大小相等，由热力学第一

定律AU=W+Q可知BTC放出的热量等于D-A吸收的热量，故B正确；

C：A-B气体温度不变，气体内能不变，气体压强减小，体积增大，气体对外界做功；C-D气体温度不

变，气体内能不变，气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；P-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气

体做的功，由图像可知，A-B过程图像与坐标轴所围图形的面积大于C-D过程图像与坐标轴所围图形的

面积,即IRp|>l心力I，故c错误;

D：A-B为等温状态，则两状态的温度相等，故气体分子在状态A时的平均动能等于在状态B时的平均动

能，故D错误。

【分析】本题核心思路是结合理想气体状态方程、热力学第一定律，分析循环中各过程的温度变化、做功

与吸放热情