热学基础（讲义）-2025年高考物理一轮复习

第63讲热学基础

目录

01、考情透视，目标导航

02、知识导图，思维引航..............................................1

03、考点突破，考法探究..............................................3

考点一.分子动理论................................................3

知识点一、分子动理论的内容....................................3

知识点二、温度与物体的内能....................................3

考向1.微观量的估算............................................4

考向2.布朗运动与分子热运动....................................5

考向3.分子力、分子势能与物体的内能............................6

考点二.固体、液体和气体的性质....................................7

知识点一、固体和液体..........................................7

知识点二、气体................................................8

考向1.固体、液体性质的理解....................................9

考向2气体压强的计算及微观解释.............................10

考向3气体分子的运动特点...................................11

考点三.气体实验定律和理想气体状态方程...........................12

知识点L气体实验定律........................................12

知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系.................12

考向1等容变化与等温变化...................................12

考向2等压变化与等容变化...................................13

考点四.气体状态变化的图像问题...................................13

考向1气体的p-V图像.......................................13

考向2气体的V-T图像.......................................14

考向3气体的p-T图像.......................................14

考法4气体的图像........................................14

考向5气体状态变化图像的转换...............................14

04、真题练习，命题洞见.............................................15

考情透视•目标导航

考情2024.海南.高考物理第5题

分析2024・浙江•高考物理第9题

2024•全国甲卷•高考物理第33题

2024・江西•高考物理第13题

2024・江苏•高考物理第13题

2024•安徽•高考物理第13题

目标1.知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。理解扩散现

象、布朗运动、热运动。

目标2.知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能

复习

的概念。

目标

目标3.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的

主要性质。了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。

目标4.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。能用气体实

验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题。

匐2

〃工知识导图•思维引航\\

物体是由大量分子组成的

-切分『都在永不停息的做着无

规则的热运动

分F间存在相互作用的引力何斥力

晶体与非晶体有无确定的熔沸点是区分二者最可靠的标准

|热学基础|―-

老占空确著比握有

II•I

考点一.分子动理论

知识固本

知识点一、分子动理论的内容

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子的直径：数量级为l()r°m。

(2)分子的质量：数量级为10-26kg。

(3)阿伏加德罗常数：NA=moPi。

2.分子永不停息地做无规则运动

(1)扩散现象：在物理学中，人们把不同种物质能够彼此进入对方的现象叫作扩散。温度越，扩

散现象越明显。

⑵布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的的无规则运动。颗粒越小，运动越明显；温度越

,运动越明显。

(3)热运动：分子永不停息的运动。温度越直，分子热运动越剧烈。

3.分子间的作用力

(1)引力和斥力总是,实际表现出的分子力是引力和斥力的

(2)分子引力和斥力都随距离的增大而,但___________变化得更快。

知识点二、温度与物体的内能

表示物体的冷热程度，一切达到热平衡的系统都具有___________

温度与温度

的温度

温标

温标包括摄氏温标⑺和热力学温标CD，两者的关系是T=___________

分子概念分子动能是分子___________所具有的动能

动能决定因素___________是分子热运动的平均动能的标志

概念分子势能是由分子间的___________决定的能

分子

①微观上：决定于__________和分子排列情况；

势能决定因素

②宏观上：决定于__________和状态

物体的概念物体中所有分子的热运动动能与__________的总和，是状态量

内能对于给定的物体，其内能大小是由物体的__________、

决定因素

___________和质量决定，即由物体的内部状态决定

---------------CHHHl-u

考向洞察」

考向L微观量的估算

1.两种分子模型

3个&适用于固体和液体。

（1）球体模型：把分子看成球体，分子的直径：d=

（2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d=河。适用于固体、液体和气体。

球体分子模型立方体形分子模型气体分子模型

注意：对于气体，利用d=g正计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

2.宏观量与微观量的相互关系

微观量分子体积丫0、分子直径d、分子质量价等

宏观量物体的体积V、密度2、质量7"、摩尔质量Mmol、摩尔体积匕》1、物质的量〃等

①个分子的质里:mo—xr

/VA一NA

相互关系

②个分子的体积：No—炉-二"r（对于气体，3表示一个气体分子占有的空间）

pivN

注意：阿伏加德罗常数是联系宏观量（摩尔质量Mm”、摩尔体积匕》1、密度0等）与微观量（分子直径d、分子

质量恤、分子体积%）等）的“桥梁”。如图所示。

宏观量——>Mm„C-——宏观量

微观量----»moAVg-*----微观量

1.晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根

铁质晶须，直径为d,用大小为尸的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为p,铁的

摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA,则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是（）

MKF6M*3

AB.庐

-f、兀°NAnPNA.

2

6MjFM

D•7

兀0NA,.npNA

2.若阿伏加德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为M,密度为小则下列说法正确的是()

A.1kg该液体所含有分子数为pNA

B.In?该液体所含有分子数为誉

C.1个该液体分子的质量为监

D.该液体分子的直径约为、/篙

\1pNz

3.在压强不太大、温度不太低的情况下，气体分子本身大小比分子间距小得多，可以忽略分子大小。氮气

的摩尔质量为2.8X10-2kg/mol,标准状态下摩尔体积是22.4L,阿伏加德罗常数为6.02X1。23moFL

(1)估算氮气分子间距；

(2)液氮的密度为810kg/m3,假设液氮可以看成由立方体分子堆积而成，估算液氮分子间距。(结果均保留

一位有效数字)

考向2.布朗运动与分子热运动

扩散现象、布朗运动与热运动的比较

扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

是分子的运动，发生在是比分子大得多的颗粒的是分子的运动，不

区别固体、液体、气体任何运动，只能在液体、气体中能通过光学显微

两种物质之间发生镜直接观察到

(1)都是无规则运动

共同点

(2)都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

1.我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以下

有关分析错误的是()

A.扩散现象只发生在气体、液体之间

B.扩散现象说明分子在不停息地运动

C.温度越高时扩散现象越剧烈

D.扩散现象说明分子间存在着间隙

2.(多选)PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然

沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害，在静稳空气中，下列关于PM2.5的说法中正确的

是（）

A.在其他条件相同时，温度越高，PM2.5的运动越激烈

B.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C.周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动

D.减少工业污染的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响

3.对分子的热运动，以下叙述中正确的是（）

A.分子的热运动就是布朗运动

B.热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同

C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈

D.物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈

考向3.分子力、分子势能与物体的内能

1.分子力与分子势能的比较

分子力F分子势能不

图像

/随r增大而减小，表

随分r<ror增大，P做正功，经减小

现为斥力

子间

厂增大，尸先增大后减

距离r>ro厂增大，尸做负功，稣增大

小,表现为引力

的变

r=ro尸引=尸斥，F=0稣最小，但不为零

化情

引力和斥力都很微弱，

况r>lOroEP=0

F=0

2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较

分子动能分子势能内能机械能

所有分子的热运物体的动能、重

分子无规则运动由分子间相对位

定义动动能和分子势力势能和弹性势

的动能置决定的势能

能的总和能的总和

决定因素温度（决定分子分子间距温度、体积、物跟宏观运动状

平均动能）质的量态、参考系和参

考平面的选取有

关

温度、内能等物理1量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际

说明

意义

1.设甲分子在坐标原点。处不动，乙分子位于，轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系如图中曲线

所示，「>0表现为斥力，/<0表现为引力。a、b、c为r轴上三个特定的位置，现把乙分子从。处由静止

释放（设无穷远处分子势能为零），贝IR）

A.乙分子从a到c,分子力先减小后增大

B.乙分子运动到c点时，动能最大

C.乙分子从a到c,分子力先做正功后做负功

D.乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零

2.（多选）下列关于温度及内能的说法中正确的是（）

A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高

B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同

C.质量和温度相同的冰和水，内能不同

D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大

3.（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A.物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能

B.一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化

C.一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关

D.摩擦生热使机械能转化为内能

考点二.固体、液体和气体的性质

知识

知识点一、固体和液体

1.固体：固体通常可分为晶体和非晶体，具体见下表:

晶体

非晶体

比单晶体多晶体

外形—不规则

熔点确定不确定

物理性质各向____________各向_________

组成晶体的物质微方卜立有____________地、周

微观结构期性地在空间排列无规则

注意：多晶体中每々一小晶体间的排列无规则

2.液体

(1)液体的表面张力

液体的表面张力使液面具有收缩到表面积____________的趋

作用

势

方向表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界面____________

(2)浸润和不浸润

①浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。

②不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上的现象。

③当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体，反之，

液体不浸润固体。

(3)毛细现象：指浸润液体在细管中的现象，以及不浸润液体在细管中天隆的现象，毛细管

越细，毛细现象越明显。

(4)液晶

①液晶分子既保持排列有序而显示各向，又可以自由移动位置，保持了液体的

②液晶分子的位置无序使它像，排列有序使它像。

③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是的。

知识点二、气体

由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处

产生原因均匀、持续的压力，作用在器壁—__________的压力叫

气体压强作气体的压强

①宏观上：决定于气体的温度和—__________②微观上：

决定因素

决定于分子的平均动能和分子的—

理想气体模宏观模型在任何条件下始终遵守___________的气体

型注意：实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，

可视为理想气体

理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无

微观模型

玻意耳定律pM=p2L

包=皮或包

气体实验三查理定律=4

T172场2T2

定律

Vi6THT1

盖-吕萨克定律

Ti廿5Ti

理想气体的

表达式PiVi_P?y?.^pV_

T]一T?次TL

状态方程

考向洞察

考向L固体、液体性质的理解

1.区别晶体和非晶体的方法

(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是

非晶体。

(2)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非

晶体。

2.对液体表面张力的理解

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

形成原因

表现为引力

表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的

表面特性

弹性薄膜

表面张力

和液面相切，垂直于液面上的各条分界线

的方向

表面张力表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相

的效果同的条件下，球形的表面积最小

1.随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前

列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()

A.晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形

B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

C.单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点

D.多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性

2.关于液晶，下列说法正确的是（）

A.液晶是液体和晶体的混合物

B.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光

D.所有物质都具有液晶态

3.喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形

成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上。从而在遇到雨水的时候，雨

水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是（）

A.7K滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关.1

B.图中的玻璃和水滴发生了浸润现象

C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大

D.图中水滴表面分子比水滴的内部密集

考向2气体压强的计算及微观解释

1.平衡状态下气体压强的求法

力平选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力

衡法平衡方程，求得气体的压强

等压在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深。处总压强P

面法=po+pgh,po为液面上方的压强

液选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平

片法衡方程，求得气体的压强

2.加速运动系统中封闭气体压强的求法

选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。

4.若已知大气压强为po,如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为小重力加速度为g,贝1（）

A

h/7^

60°

丙

A.图甲中被封闭气体的压强为po+pgh

B.图乙中被封闭气体的压强为po+pgh

C.图丙中被封闭气体的压强为p0+^pgh

D.图丁中被封闭气体的压强为po+pgh[

5.如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为机的可在汽缸内无摩擦滑动的活

塞，活塞面积为S。已知外界大气压强为poo现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止

状态，则此时缸内封闭气体的压强为()

,(m+M)FmF

A-po+砺B°o+的

MFmF

C-P°+S(m+M)D.po+s

6.夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体()

A.分子的平均动能更小

B.单位体积内分子的个数更少

C.所有分子的运动速率都更小

D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大

考向3气体分子的运动特点

(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。

(2)气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。

(3)气体分子向各个方向运动的机会均等。

(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平

均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。

照

出A

片W

白

立2

g

£10f-

照

叵15b>--温度为0°C

卜

凶

渊

金一温度为100℃

®酒

苗m

速率区间/

$

oc(m-s-1)

7.氧气分子在0°C和100℃下的速率分布如图所示，纵轴表示对应速率的氧气分子数目AN占氧气分子总

数N的百分比，则关于分子运动的说法正确的是()

A.0℃的氧气分子速率一定比100℃时速率小

B.0°C的氧气分子平均动能可能比100°C时的大

C.同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大

D.温度越高，同样速率的分子对应的百分比都增加

考点三.气体实验定律和理想气体状态方程

-----------on-cra-i,

知识

知识点1.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律

一定质量的某种气体，一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在

内容在温度不变的情况下，体积不变的情况下，压强压强不变的情况下，其体

压强与体积成反比与热力学温度成正比积与热力学温度成正比

包=也匕一名

T1F

表达式P1丫1=02匕

拓展：A/?=^rAT拓展：AV=jrAT

知识点2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系

’温度不变：piVl=p2V2(玻意耳定律)

pVlp2v2V体积不变：华=华(查理定律)

*='\1112

1112

压强不变：乎(盖一吕萨克定律)

V1112

/-----------no-nn-j-.

考向1等容变化与等温变化

1.汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在一40〜100℃温度下正常工

作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.535X105Pa,最低胎压不低于L616X1()5pa。设

轮胎容积不变，若在温度/为20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？

2.如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，f=27°C时，压强p=1.050X105pa,则(1)，

=37℃时，气压是多大？

(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？一1

考向2等压变化与等容变化

3.某同学制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度可

以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积S=10cn?的活塞封闭着一定

质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为Ti=300K时，活塞与缸底

相距H=3cm,与重物相距〃=2cm。环境空气压强po=LOX1。5pa,重力加速度大小g=10

m/s2,不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。

（1）当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度为；

（2）若重物质量为m=2kg,当轻绳拉力刚好为零时，警报器开始报警，求此时缸内气体温度A。

考点四.气体状态变化的图像问题

知识固本

气体的四类“等值变化”图像的比较

类别特点（其中C为常量）举例

pV=CT,即pV之积越大的等温线温

等P-V图像

度越高，线离原点越远V

温72>口

P小

变P=CT^,斜率左=CT,即斜率越大，

化图像

()1

温度越高V

r2>r1

P=yT^斜率后=£即斜率越大，体L小

等容变化：P-T图像

积越小0

V

V=^T,斜率左吟即斜率越大，

kb

等压变化：V-T图像

G

压强越小尸2V/piT

注意：各个常量"C’意义有所不同，可以根据pV=”RT确定各个常量的意义。

考向洞察

考向1气体的P-V图像

1.（2024.邯郸模拟）一定质量的理想气体经历了如图所示的A-B-C状态变化，已知该气体在状态C时的

热力学温度为280K,则该气体在状态A和状态8时的热力学温度分别为（）

B.420K,280K

C.567K,300KD.420K,300K

考向2气体的V-T图像

2.（多选）汽缸中有一定质量的理想气体。气体由初始状态A开始，经历AB、BC、CA三个过程回到初始状

态，其V-T图像如图所不，下列说法正确的是（）

A.过程中气体分子的平均动能增大

B.BC过程中气体分子数密度增大

C.CA过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加

D.AB过程中气体对外做的功小于CA过程中外界对气体做的功

考向3气体的p-T图像

3.如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态及该过程中（）

A.气体分子的数密度增大

B.气体分子的平均动能增大

C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小

D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小

考法4气体的p（图像

4.一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p-十图线如图所示，变化顺序由a—bfcfd—a,图中ab

线段延长线过坐标原点，cd线段与P轴垂直，曲线段与也由垂直。气体在此状态变化过程中（）

A.ai,压强减小、温度不变、体积增大

B.b-c,压强增大、温度降低、体积减小

C.c-d,压强不变、温度升高、体积减小

D.d^a,压强减小、温度升高、体积不变

考向5气体状态变化图像的转换

5.“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时

释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程

对应的P-V图像可能是（）

1.（2024・海南・高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，

吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330cm，薄吸管底面积0.5cm2,罐外吸管

总长度为20cm,当温度为27℃时，油柱离罐口10cm,不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（）

20cm

A.若在吸管上标注等差温