秘籍19 热学-2021年高考物理抢分秘籍（原卷版）

秘籍19热学

一、备考策略

高考对本部分考查的题型固定，以选择题形式考查分子动理论、固体和液体的性质；以计算题形式考

查热力学定律和气体实验定律的应用；还可以把受力分析、平衡条件的应用及气体实验定律的应用结合在

一起命题。

二、基础知识

一、宏观量、微观量以及它们之间的关系

V.

1.摩尔体积曦I:分子体积％=寸（适用于固体和液体）

V.

分子占据体积%=卡（适用于气体）

1/.

2.摩尔质量偏K分子质量的=攀

3.体积，和摩尔体积心：分子数目〃=三川（适用于固体、液体和气体）

hnol

4.质量6和摩尔质量偏I：分子数目

外ol

二、扩散现象、布朗运动与热运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动主

分子固体微小颗粒分子

体

是分王的运动，发生在是比分子大得多的是分壬的运动，不

区别固体、液体、气体任何两颗粒的运动,只能在能通过光学显微镜直

种物质之间液体、气体中发生接观察到

（1）都是无规则运动

共同点

（2）都随温度的升高而更加剧烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

三、判断分子势能变化的两种方法

1.根据分子力做功判断。分子力做正功，分子势能减小;分子力做负功，分子势能增加。

2.利用分子势能与分子间距离的关系图线判断，如图所示。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关

系图线形状虽然相似但意义不同，不要混淆。

V

四、固体和液体

1.晶体和非晶体

(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出爸姬性。

(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。

(3)只要是具有确定烬息的物体必定是晶体，反之，必定是非晶体。

2.液体表面张力

(1)形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力。

(2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。

五、热力学定律

1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是笠效的，而且给出了内能的变

化量和做功与热传递之间的定量关系。

2.对公式△4=0+”符号的规定

符

Q

号

内能增

+外界对物体做功物体吸收热量

加

内能减

—物体对外界做功物体放出热量

少

三、常考考点

考点一对热学基本规律的理解

-I''I(多选)(2020•厦门模拟)下列说法正确的是()

A.物体的动能增加，其内能也一定增加

B.扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动

C.一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能不一定增加

D.随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小

E.根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%

［解析］物体的内能由分子动能和分子势能构成，与宏观的机械能大小无关，A错误；布朗运动是固体

小颗粒的运动，不是分子热运动，B错误；根据热力学第•定律△/什/可知一定质量的气体膨胀对外做

功，吸放热情况未知，所以气体内能不一定增加，C错误；随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都

减小，D正确；根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%,故E正确。

［答案］DE

考点二气体实验定律的应用

1.知识联系

2.封闭气体压强的计算方法

(1)“活塞模型”

求活塞封闭的气体压强时，一般以活塞为研究对象(有时取汽缸为研究对象)，分析它受到的气体压力及

其他各力，列出受力的平衡方程，求解压强。

(2)“液柱模型”

求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程。

一口」(2020•厦门外国语学校模拟)如图所示，导热汽缸/、8固定在同一水平面上，/的横截面积为S,

6的横截面积为4的2倍，用两个不计质量的活塞密封了等高的理想气体气柱，起初连接两活塞的轻绳均处

于伸直状态，但绳中无张力，现向/汽缸的活塞上方缓慢加入细沙，直至/汽缸中气体体积减小为原来的

一半。已知大气压强为求此时：

⑴6汽缸中气体的压强；

(2)加入细沙的质量。

［解析］(D设开始时汽缸8内气体的体积为外,后来体积为%',由题可知/=1.5%

对汽缸8内的气体，由玻意耳定律得外%=3%'

2

解得优

VA

(2)对汽缸A内的气体，由玻意耳定律得即PA=2国

对汽缸月的活塞进行受力分析，由受力平衡得

P)•2S=pn•2S+T

对汽缸/的活塞进行受力分析，由受力平衡得

侬+RS=T+PAS

解得加入细沙的质量/片警

［答案］⑴黜⑵鬻

考点三热力学定律与气体实验定律的综合

一甲1一定质量的理想气体被光滑的活塞封闭在导热良好的汽缸内，汽缸内壁距离底部5力处有卡口，如

图所示。初始时环境温度为360K时一，活塞与卡口的距离为力；当环境温度缓慢降至282K的过程中，缸内

气体向外界释放的热量为Q,已知活塞质量为孤面积为S,环境气压始终为小，重力加速度大小为小求:

(1)环境温度缓慢降低至282K时，缸内气体的压强p；

(2)环境温度从360K降至282K过程中，缸内气体内能的变化量△上

［解析］(1)设当缸内气体温度下降到刀时，活塞刚好移动到卡口位置，但对卡口无作用力，该过程气

体发生等压变化，由盖一吕萨克定律有：华=半

/01\

其中A=360K

解得：71=300K>282K

由题意可知环境温度从300K降至282K过程中，缸内气体经历等容过程，由查理定律有：华=等

/1i'l

其中n=包+当，刀=300K,石=282K

解得：0=0.94(n+发。

⑵活塞下移过程中，活塞对缸内气体做的功11=SS+侬)h

根据热力学第一定律有：△U=ttr-Q

由上式可得：AU=(p)S+/昭)力一0。

［答案］见解析

一|一（多选）如图所示，一定质量的理想气体从状态/依次经过状态反。和〃后再回到状态儿其中/

-8和C-D为等温过程，外C和A4为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。

该循环过程中，下列说法错误的是（）

A.4-6过程中,外界对气体做功

B.过程中,气体分子的平均动能增大

C.过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D.〃一/过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化

E.该循环过程中，内能减小的过程仅有丘。

［解析］在8的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，A错误；8-C的过程中，气体对外界做

功，火0,且为绝热过程，0=0,根据△△=什先知△〃<（）,即气体内能减小，温度降低，气体分子的平

均动能减小，B错误；的过程中，气体分子的平均动能不变，气体体积减小，单位体积内的分子数增

多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；j/l的过程为绝热压缩，故go,//>0,根

据队知△〃>0,即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，D错误;

从氏J〃的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是6-4内能增大的过程

是A,E正确。

［答案］ABD

一、单选题

1.（2021•重庆高三二模）一定质量的理想气体，状态由a变到b,再由b变到c,其压强和体积的关

A.由。变到b,温度升高，放热B.由。变到b,温度降低，放热

C.由b变到c,温度不变，放热D.由b变到c,温度不变，吸热

【答案】C

【详解】AB.由。变到b,气体发生等容变化，压强p增大，根据查理定律可知，气体温度升

高，则内能增大，再根据热力学第一定律AU=Q+W可知，因气体不做功，内能增大，则气体吸热，故

AB错误；

CD.由b变到C,由题图可知，气体发生等温变化，温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体做

功，根据热力学第一定律AU=Q+W可知，气体放热，故C正确，D错误。

故选C。

2.（2021•山东枣庄市•高三二模）2021年3月中旬，我国大部分地区经历了近10年来最强的沙尘

暴，给人们的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变，关于这团沙

尘暴，以下说法正确的是（）

A.该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其它物质颗粒无规则运

动的动能和势能的总和

B.该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度逐渐升高、风势逐渐减弱，则其

内能逐渐减小

C.沙尘暴中的沙尘颗粒具有波动性

D.沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动

【答案】C

【详解】A.内能是指物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，而不是物体宏观运动的动

能和势能的总和，故A错误；

B.从低温到高温，内能增加，内能的宏观表现是温度，温度越高，内能越大，温度越低，内能越小，

故B错误；

C.任何运动的物体都具有波粒二象性，故C正确；

D.沙尘暴的运动是气流运动形成的，而布朗运动只能用显微镜观察，肉眼是看不到的，故D错误。

故选C。

3.（2021•福建漳州市•高三二模）装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所

示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体（

--------T一；

一二气体二个

A.压强减小B.内能减小C.向外界放热D.分子平均动能变大

【答案】C

【详解】缓慢推动铝筒，由于水温恒定，薄铝筒导热良好，则筒内气体发生等温变化，铝筒在下降过

程中筒内气体为p=Po+Qg/7

随着下降，筒内外液体高度差力增大，则气体压强增大，根据玻意耳定律pv=c可知，铝筒内气体

被压缩，体积减小，外界对气体做功，故心＞0,外界温度不变，故气体内能不变，分子平均动能不变，根

据热力学第一定律AU=Q+W可知，气体向外界放热。

故选C。

4.（2021•山东高三其他模拟）一定质量的理想气体经历了如图所示的ATBfCfDfA循环，该过程

每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（）

A.AT8的过程中，气体对外界放热，内能不变

B.8TC的过程中，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多

C.CTD的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热

D.DTA的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变

【答案】D

【详解】

A.A98的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才

可能保持内能不变，故A错误；

B.的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，压强增大，

故B错误；

C.C玲D过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热

才可能内能减小，故C错误;

D.A的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子

平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D正确。

故选D。

二、多选题

5.（2021•陕西西安市・西安中学高三其他模拟）以下说法正确的是（）

A.两物体相接触时有热量从物体A传递到物体B,说明物体A的内能大于物体B的内能

B.不违背能量守恒定律的过程不一定都能实现

C.一定质量的理想气体，温度降低而压强升高时，气体分子间的平均距离有可能增大

D.理想气体由状态A变到状态B,可有不同的变化过程，对应这些变化过程，做功和热传递可以不

同，但内能的变化总是相同的

E.一定质量的理想气体，如果压强增大而温度不变，气体分子在单位时间内对单位面积的器壁的碰撞次

数一定增大

【答案】BDE

【详解】A.两物体相接触时有热量从物体A传递到物体B,说明物体A的温度大于物体B的温度，故

A错误；

B.由热力学第二定律可知，不违背能量守恒定律的过程不一定都能实现，故B正确；

C.由理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体，温度降低而压强升高时，气体分子间的平均距离

一定减小，故C错误；

D.理想气体由状态A变到状态B,可有不同的变化过程，对应这些变化过程，由热力学第一定律

△U=W+。可知，做功和热传递可以不同，但内能的变化总是相同的，故D正确；

E.一定质量的理想气体，如果压强增大而温度不变，则体枳减小，气体分子密度变大，气体分子在单

位时间内对单位面积的器壁的碰撞次数一定增大，故E正确。

故选BDEo

6.（2021•全国高三其他模拟）关于固体、液体、气体，下列说法正确的是（）

A.在压强恒为75cmHg的情况下，冰加热熔化过程中分子的平均动能保持不变

B.多晶体的各种物理性质在各个方向上都是不同的

C.在水中的布朗运动是水分子不停地对固体小颗粒无规则撞击的结果

D.分子势能减小时分子力可能也减小

E.气体吸收热量，同时对外做功，其内能一定增加

【答案】ACD

【详解】A.冰是晶体，晶体在压强不变的情况下具有一定的熔点，在吸收热量熔化的过程中，温度保

持不变，而温度是分子平均动能的标志，冰在熔化过程中分子的平均动能保持不变，故A正确；

B.多晶体具有各向同性，它们的多种物理性质，在各个方向上都是相同的，故B错误；

C.在水中的布朗运动是悬浮在液体中的固体小微粒的无规则运动，是由于周围的水分子不停地对固体

小颗粒无规则撞击引起的，故（:正确：

D.当分子间距减小时，分子力表现为引力且分子力从最大值减小为零的过程中，分子势能是减小的，

故D正确：

E.气体吸收热量，同时对外做功，其内能可能不变，可能减小，也可能增加，故E错误。

故选ACD»

三、解答题

7.（2021•四川成都市•高三二模）为了监控锅炉外壁的温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水

平、开口向上的圆柱形导热气缸，气缸内质量m=100g、横截面积s=10cm?的活塞封闭着一定质量的理

想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为［=360K时，活塞与缸底相距”=6cm、与重

物相距/?=4cm。已知锅炉房内空气压强p0=LOxlO'pa,重力加速度大小g=10m/s2,不计活塞厚

度及活塞与缸壁间的摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度。（结果取3位有效数字）

警报器

（1）当活塞刚好接触重物时，求锅炉外壁的温度丁2。

（2）当锅炉外壁的温度为660K时，轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求重物的质量

【答案】（1）600K；（2）1.01kg

【详解】（1）活塞上升过程中，缸内气体发生等压变化K=HS,%=（H+»S

X匕

由盖吕萨克定律有素=京

代人数据解得(=600K

(2)活塞刚好接触重物到轻绳拉力为零的过程中，缸内气体发生等容变化n=660K

由力的平衡条件有鸟S=PnS+mg

PyS=P0S+(m+M)g

由查理定律有率=圣

，213

代入数据解得M=1.01kg

8.(2021•湖南怀化市•高三一模)体育课上某同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压

强为1.2atm,已知篮球内部容积为7.5L。现用简易打气筒给篮球打气，每次能将0.2L、1.0atm的空气打

入球内，已知篮球的正常气压范围为1.5~L6atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到

正常范围，求需打气的次数范围。

【答案】12<n<15

【详解】对球内原有气体，当压强降为Pi=1.0atm时，设其体积为Mi,由玻意耳定律有Po%=PWi

解得l/i=9L

设需打气"次球内气压回到正常范围，设球内正常气压为P2,每次打入的空气为AV。

由玻意耳定律有P2%=Pi(Ui+nAV)

P^-P^1.5P-9

解得〃=2

0.2

当P2=1.5atm时，解得n=11,25

当P2=1.6atm时，解得n=15

故需打气的次数范围12+415

一、单选题

1.（2021•北京西城区•高三一模）下列说法正确的是（）

A.液体分子的无规则运动称为布朗运动

B.两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大

C.物体做加速运动，物体内分子的动能一定增大

D.物体对外做功，物体内能一定减小

2.（2021,北京丰台区•高三一模）两个分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定

两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（）

A.在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大

B.在r由无限远到趋近于。的过程中，F先做正功后做负功

C.在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小再增大

D.在处分子势能为零

3.（2021•天津高三一模）为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场

所进行消杀工作。给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷撒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药

液的不断喷出，则罐内气体（）

A.内能不断减小B.压强不断减小C.外界对气体做功D.气体对外放热

4.（2021・上海高三二模）一定质量的气体从状态a开始，经历ab、be两个过程，其p-T图像如图所

示，下列判断正确的是（)

A.状态a的体积小于状态b的体积

B.状态。的体积小于状态c的体积

C.状态。分子的平均动能大于状态b分子的平均动能

D.状态。分子的平均动能大于状态c分子的平均动能

二、多选题

5.（2021•内蒙古赤峰市•高三一模）下列说法正确的是（）

A.扩散现象只能发生在液体和气体间

B.温度是分子平均动能的唯一标志

C.液晶既具有液体的流动性，又具有晶体在光学特性的各向异性

D.布朗颗粒越大，温度越高，布朗运动越明显

E.雨水没有透过布质雨伞是因为表面张力的原因

6.（2021・湖南邵阳市•高三一模）下列说法正确的是。

A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B.足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果

C.物体的温度升高，分子的热运动加剧，每个分子的动能都增大

D.一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5x100,气体对外界做功1.0X104J,分子的

平均动能一定增大

E.热量可以从低温物体传递到高温物体

7.（2021•全国高三其他模拟）下列关于热现象的认识，正确的是（）

A.布朗运动的意义在于反映了组成固体微粒的分子在永不停息地做无规则运动

B.一定质量的气体发生等压膨胀时，单位时间内与器壁发生碰撞的分子数目减少

C.一定质量的理想气体在温度不变、体积减小的过程中，一定向外界放出热量

D.晶体表现为各向异性是由于组成晶体的微粒在空间分布上具有周期性

E.热量不可能从低温物体传至高温物体

8.（2021•河南高三二模）下列说法正确的是（）

A.温度高的物体内能不一定大

B.液体的饱和气压不仅与液体的温度有关，还与液体的体积有关

C.阿伏伽德罗常数为NA,密度为p、体积为V摩尔质量为M的铁所含原子数为2EN.

M

D.第二类永动机不能制成，是因为它违反了能量守恒定律

E.若一定质量的理想气体，压强不变，体积减小，则它一定向外放出热量

9.（2021•天津河东区•高三一模）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合

阀门K,向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄8打开阀门K,消毒液会自动经导管从

喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，则下列说法正确的是

)

A.充气过程中，储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加

B.充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变

C.充气过程中，储气室内气体内能不变

D.喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功

10.（2021•山西晋中市•高三二模）下列说法正确的是

A.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减少

B.质量和温度都相同的氢气和氧气（视为理想气体），氢气的内能大

C.机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功从而转化成机械