2025版高考物理二轮复习 第14讲　热学

第14讲热学高考专题辅导与测试·物理目录CONTENTS01构建·知识网络锁定主干知识02试做·高考真题探明高考考向03洞悉·高频考点精研典型例题04培优·提能加餐

拓展思维空间05演练·分层强化提升关键能力

构建·知识网络

锁定主干知识01

试做·高考真题

探明高考考向02

1.

（2024·北京高考3题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内

的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮

过程中气泡内气体（

）A.

内能变大B.

压强变大C.

体积不变D.

从水中吸热√解析：

气泡内气体在恒温水槽中缓慢上浮过程如图所

示，设气泡上浮到某位置处距水槽水面的高度为h，则该位置

处气泡内气体压强p＝p0＋ρgh，可知上浮过程中气泡内气体

压强变小，又恒温水槽温度不变，则由玻意耳定律pV＝C可知，上浮过程中气泡内气体体积变大，B、C错误；由于温度是分子平均动能的标志，则气泡在恒温水槽内上浮过程中，气泡内气体分子平均动能不变，又气体分子个数不变，气泡内气体为理想气体，则上浮过程中气泡内气体内能不变，即ΔU＝0，气体体积变大，外界对气体做负功，即W＜0，结合热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即上浮过程中气泡内气体从水中吸热，A错误，D正确。2.

（2024·福建高考9题）17

℃时轮胎胎压为2.9个大气压，胎内气体视为

理想气体。气体体积质量不变，则27

℃时轮胎胎压为

3

个大气压，

内能

大于

（填“大于”“等于”或“小于”）17

℃时气体内能。

3大于3.

（多选）（2024·河北高考9题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热

活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活

塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度

大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活

塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重

新静止后（

）A.

弹簧恢复至自然长度B.

活塞两侧气体质量相等C.

与初始时相比，汽缸内气体的内能增加D.

与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少√√√解析：

活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重

新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受

弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气

体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静

止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左＜V右，又活塞左右两侧

气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相

等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错

误；由于系统绝热，则气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相

比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正

确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不

变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。4.

（多选）（2024·新课标卷21题）如图，一定量理想气体的循环由下面4

个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3

为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲

程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（

）A.1→2过程中，气体内能增加B.2→3过程中，气体向外放热C.3→4过程中，气体内能不变D.4→1过程中，气体向外放热√√解析：

1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做

功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，气体内能增加，

A正确；2→3为等压膨胀过程，W＜0，由盖-吕萨克定律可知气体温度

升高，内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，

气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增

大，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＜0，气体内能减少，

C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理

定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU＜0，由热力学第一定律ΔU

＝Q＋W可知Q＜0，气体对外放热，D正确。5.

（2024·江苏高考13题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度

为300

K、压强为105

Pa的理想气体，容器内有一个面积为0.06

m2的观

测台，现将这个容器移动到月球上，容器内的温度变成240

K，整个过

程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：（1）在月球上容器内气体的压强；答案：

8×104

Pa

（2）观测台所受的压力大小。答案：

4.8×103

N解析：观测台所受的压力大小F＝p2S＝4.8×103

N。洞悉·高频考点精研典型例题03考点一热学概念的理解1.

微观量的估算

V为纯油酸体积，S为单分子油膜面积。

（3）两种分子模型

2.

反映分子运动规律的两个实例布朗运动悬浮在液体或气体中的固体小颗粒永不停息、无规则的

运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈扩散现象分子永不停息地做无规则运动，温度越高，扩散越快3.

分子间作用力、分子势能随r的变化图像4.

固体和液体（1）晶体与非晶体①晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点。②晶体和非晶体可以相互转化。（2）液体的表面张力：表面张力具有使液体表面积收缩到最小的趋

势。（3）液晶：液晶具有液体的流动性，也具有晶体的光学各向异性。（4）温度①宏观表现：物体的冷热程度。②微观表现：分子平均动能的标志。【例1】

（2024·河北辛集一中三模）关于分子运动的规律，下列说法正

确的是（

）A.

如果气体温度升高，则每个分子的运动速率都将增大C.

悬浮在水中的花粉颗粒做布朗运动，不能反映花粉颗粒内分子热运动的

规律D.

将某气体密闭于正方体容器中，则在相同的时间内与容器内部各面相

撞的分子数目必严格相等

答案：C【例2】

（2023·海南高考5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的

是（

）A.

分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为斥力B.

分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C.

分子势能在r0处最小D.

分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小解析：分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠

近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最

小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势能

增大，故选C。答案：C【例3】

（2024·四川宜宾模拟）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正

确的是（

）A.

图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大B.

图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力C.

图丙是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动

轨迹D.

图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象解析：晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，A错误；水黾可以

在水面自由活动，是因为水的表面张力作用，B错误；每隔一段时间把观

察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所

以布朗运动图像反映每隔一段时间小炭粒的位置，而不是运动轨迹，C错

误；图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象，D正确。答案：D考点二气体实验定律与热力学定律1.

气体实验定律与热力学定律综合问题的求解思路2.

关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的压强、

体积等关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方

程求解。【例4】

（2024·安徽高考13题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈

尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积

不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强

与大气压强相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设

充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎

内气体的体积V0＝30

L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3

℃，压

强p1＝2.7×105

Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23

℃，大气压强p0取

1.0×105

Pa。求：（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。（2）充进该轮胎的空气体积。

（2）由玻意耳定律p2V0＋p0V＝p1V0代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V＝6

L。答案：（1）2.5×105

Pa（2）6

L

（1）抽气之后A、B的压强pA、pB。（2）弹簧的劲度系数k。

活塞封闭气体的三种常见问题（1）气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡

条件解题。（2）气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动

定律解题。（3）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问

题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并

写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，

最后联立求解。【例6】

（2024·浙江6月选考17题）如图所示，测定一个形状不规则小块固体体积，将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中，开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管，其横截面积为S，接口用蜡密封。容器内充入一定质量的理想气体，并用质量为m的活塞封闭，活塞能无摩擦滑动，稳定后测出气柱长度为l1。将此容器放入热水中，活塞缓慢竖直向上移动，再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2。已知S＝4.0×10－4

m2，m＝0.1

kg，l1＝0.2

m，l2＝0.3

m，T2＝350

K，V0＝2.0×10－4

m3，大气压强p0＝1.0×105

Pa，环境温度T1＝300

K。（1）在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力

不变

（选

填“变大”“变小”或“不变”），气体分子的数密度

变小

（选填“变大”“变小”或“不变”）；

不变变小

（2）求此不规则小块固体的体积V；答案：4×10－5

m3解析：

此过程中，外界对气体做功W＝－p1S（l2－l1）对活塞受力分析可知，p1S＝mg＋p0S得W＝－4.1

J又ΔU＝W＋Q得Q＝14.4

J。（3）若此过程中气体内能增加10.3

J，求吸收热量Q。答案：14.4

J考点三气体图像与热力学定律的综合问题图像特点等温变化p-V图像

pV＝CT（其中C为恒量），即pV之积越大的

等温线，温度越高，线离原点越远图像特点等容变化p-T图像

等压变化V-T图像

【例7】

（2024·河南商丘三模）一定质量的理想气体由状态a变化到状态

b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。已知气体在状态b

的压强为1.36×105

Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104

J，

则该过程中气体的内能增加了（

）A.2.04×104

JB.1.96×104

JC.1.64×104

JD.1.28×104

J答案：B

【例8】

（2024·山东高考6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过

程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程

是等温过程。下列说法正确的是（

）A.

a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于

对外做功B.

b→c过程，气体对外做功，内能增加C.

a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.

a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量解析：a→b过程是等压变化且体积增大，则Wab＜0，由盖—吕萨克定律可

知Tb＞Ta，即ΔUab＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b过程，气

体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错

误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可

知Wbc＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，B错误；

c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知

a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；答案：C由A项分析可知Qab＝ΔUab－Wab，由B项分析可知Wbc＝ΔUbc，由C项分析可

知0＝Wca＋Qca，又ΔUab＋ΔUbc＝0，联立解得Qab－（－Qca）＝－Wca－

Wbc－Wab，根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界对气体做的功，

结合题图可知Qab－（－Qca）≠0，所以a→b过程气体从外界吸收的热量

Qab不等于c→a过程放出的热量－Qca，D错误。图像分析【例9】

（2024·江西高考13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所

示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温

过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1

200

K，T2＝300

K，气体在

状态A的压强pA＝8.0×105

Pa，体积V1＝1.0

m3，气体在状态C的压强

pC＝1.0×105

Pa。求：（1）气体在状态D的压强pD；（2）气体在状态B的体积V2。答案：（1）2.0×105

Pa（2）2.0

m3

（2）气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有

pCVC＝pDV1代入数据解得VC＝2.0

m3又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在B状态的体积为V2

＝VC＝2.0

m3。培优·提能加餐拓展思维空间04

气体变质量问题【典例1】如图所示，A、B是两个容积为V的容器，C是用活塞密封的气

筒，它的工作容积为0.5V，C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连，当气

筒抽气时a打开、b关闭，当气筒打气时b打开、a关闭。最初A、B两容器内

气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧。（气筒与容器间

连接处的容积不计，气体温度保持不变）求：（1）活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C内气

体的压强p1；（2）活塞以工作容积完成抽气、打气各2次后，A、B容器内的气体压强之比。解析：（1）由题意可知，工作过程是等温变化，则完成第一次抽气

结束后，由玻意耳定律有p0V＝p1×（0.5＋1）V

（2）第二次抽气结束后，有p1V＝pA×（0.5＋1）V第一次打气结束后，有p0V＋0.5p1V＝p2V第二次打气结束后，有p2V＋0.5pAV＝pBV联立解得pA∶pB＝2∶7。【典例2】如图所示的是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔

因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上

涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m＝20.0

kg，圆柱形竖直

井内水面面积为S＝0.300

m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝

2.00

m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01×105

Pa、温度

为T0＝300

K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g＝10

m/s2。

密闭空气的温度始终不变。（1）井盖第一次被顶起时，井内空气压强p为多大？

从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被

顶起？（计算结果均保留3位有效数字）（2）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重

新回到p0，温度仍为T0，求此次向外界排出的空气相当于压强为p0、

温度为T1＝290

K时的体积。（计算结果保留3位有效数字）解析：（1）井盖第一次被顶起时，井内气体的压强p满足pS＝p0S＋

mg，代入数据得p＝1.02×105

Pa，设井盖第一次被顶起时，水面上

涨x，对井内空气，由气体等温变化规律，有p·（h－x）S＝p0·hS，代

入数据解得x＝1.31

cm。答案：（1）1.02×105

Pa

1.31

cm（2）3.80×10－3

m

演练·分层强化

提升关键能力

05

1.

（多选）（2024·黑龙江大庆三模）下列说法正确的是（

）A.

液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点B.

布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动C.

分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D.

往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力

的作用123456789√√√解析：

液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，

所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，A正确；布朗运

动说明了液体（气体）分子在永不停息地做无规则运动，B错误；当分

子间的距离从r＜r0到r＞r0，随着分子间距离的增大，分子势能先减小

后增大，C正确；往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，

这是由于水的表面张力作用，D正确。1234567892.

（2024·广东深圳三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六

边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有

300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（

）A.

石墨是晶体，石墨烯是非晶体B.

石墨烯中的碳原子始终静止不动C.

石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变D.

石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用√123456789解析：

石墨有规则的形状，石墨是晶体，石墨烯是石墨中提取出来

的新材料，也有规则的形状，也是晶体，A错误；石墨中的碳原子是一

直运动的，B错误；石墨烯是晶体，在熔化过程中，温度不变，故碳原

子的平均动能不变，C正确；石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力

和分子斥力，D错误。1234567893.

（2024·江苏盐城二模）如图所示为一定质量的理想气体状态变化的V-T

图像。已知在状态A时的压强为p0，则（

）B.

状态C时的压强为2p0C.

A→B过程中气体对外做功D.

B→C过程中气体向外界放热√123456789

1234567894.

（2024·山东青岛三模）如图所示的是某品牌卡车的气囊减震装置，当

路面不平时，车体会突然下沉挤压气囊，该过程中关于气囊内的气体，

下列说法正确的是（

）A.

外界对气体做的功小于气体内能的增加B.

气体温度升高，每个分子的动能都增大C.

气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大D.

气体压强增大的唯一原因是气体分子运动变得剧烈√123456789解析：

车体突然下沉挤压气囊，此过程时间很短，可认为是绝热过

程，由热力学第一定律可知：外界对气体做的功等于气体内能的增加，

故A错误；气体温度升高，气体的平均动能增大，但不一定每一个气体

分子的动能都增大，B错误；由于温度升高，气体分子平均速率增大，

体积减小，分子数密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增

大，C正确；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、

无规则撞击产生的，气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，D

错误。1234567895.

（2024·福建莆田三模）飞机机舱内的一个空矿泉水瓶内密闭着一定质

量的空气，飞机在高空巡航时瓶子的状态如图甲所示。飞机着陆时瓶子

的状态如图乙所示。假设机舱内的温度保持不变，飞机从巡航到着陆过

程（

）A.

飞机机舱内的气压减小B.

矿泉水瓶内的空气的压强增大C.

矿泉水瓶内的空气分子平均动能增大D.

矿泉水瓶内的空气内能增大√123456789

1234567896.

一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da

回到原状态，其p-T图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O。下

列判断正确的是（

）A.

气体在a状态的体积大于c状态的体积B.

气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C.

在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的

功D.

在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功√123456789解析：

由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在

a、c两状态的体积相等，选项A错误；理想气体的内能由其温度决定，

故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温

变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于

外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的

热量大于气体对外界做的功，选项D错误。1234567897.

（2024·山东济宁三模）如图所示，一定质量的理想气体，经历

a→b→c→a过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，c→a是等容

过程。下列说法正确的是（

）A.