热学的基本概念与原理（学生版）-2025高考物理复习热点题型讲义

专题33热学的基本概念与原理

目录

题型一关于分子动理论及内能的考查...............................................1

类型1微观量估算的两种“模型”..............................................1

类型2布朗运动与分子热运动................................................3

类型3分子力和内能.........................................................5

题型二固体、液体和气体.........................................................8

类型1固体和液体性质的理解.................................................8

类型2气体压强的计算及微观解释...........................................11

题型三关于热力学定律与能量守恒定律的理解.....................................14

类型1热力学第一定律的理解...............................................14

类型2热力学第二定律的理解...............................................17

类型3热力学第一定律与图像的综合应用.....................................19

题型一关于分子动理论及内能的考查

类型1微观量估算的两种“模型”

1.微观量与宏观量

(1)微观量：分子质量加0、分子体积及、分子直径d等.

(2)宏观量：物体的质量加、摩尔质量M、物体的密度小物体的体积人摩尔体积/等.

2.分子的两种模型

⑴球模型：兀济，得直径d='阵(常用于固体和液体).

6V7t

(2)立方体模型：%=人,得边长4=砺(常用于气体).

3.几个重要关系

⑴一个分子的质量“。比

⑵一个分子的体积：y蜉注意：对于气体，%表示一个气体分子占有的空间）.

（3）1mol物体的体积：Kioi=-

P

1.已知铜的摩尔质量为M（kg/mol）,铜的密度为夕（kg/n?）,阿伏加德罗常数为（mo尸）。

下列判断正确的是（）

A.1个铜原子的体积为学（m，）B.Im?铜中所含的原子数为也工

C.1kg铜中所含的原子数为必D.1个铜原子的直径为

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

晶体。现有一根铁质晶须，直径为力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0,铁的摩尔质量为阿伏加德罗常数为义，铁质晶须内的铁原

子可看作紧密排列的小球，则下列说法中正确的是（）

A.铁质晶须单位体积内铁原子的个数为一%

P

B.铁原子的直径为3M丫

兀pNj

c.断面内铁原子的个数为屋（3丫

D.相邻铁原子之间的相互作用力为当—丫

d\兀PNJ

3.质量为加的钻石，密度为摩尔质量为阿伏伽德罗常数为义，钻石分子的质量

为加。,则该钻石含有的分子数为（）

MmmmN

A.—B.~r-C.-D.-----

m0治pNAM

【类型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

现象扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子微小固体颗粒分子

分子的运动，发生在固

比分子大得多的微粒的分子的运动，不能通过光

区别体、液体、气体任何两种

运动学显微镜直接观察到

物质之间

共同点①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动

1.下列说法中正确的是（）

A.布朗运动就是液体分子的热运动

B.物体的温度升高，物体内所有分子运动的速度都增大

C.对于一定质量的气体，当分子热运动变剧烈时，其压强可以不变

D.对一定质量的气体加热，其内能一定增加

2.如图，在显微镜下追踪三颗小炭粒在水中的运动，每隔30s把炭粒的位置记录下来，然

后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来。下列说法正确的是（）

A.图中连线表示的是小炭粒的运动轨迹

B.炭粒越小，温度越高运动会越明显

C.炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果

D.炭粒的运动是分子的热运动

3.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，以下关于布朗运动的说法正确

的是（

A.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显

B.布朗运动就是液体分子的无规则运动

C.悬浮微粒的无规则运动，是悬浮微粒分子的无规则运动的结果

D.液体温度越高，悬浮微粒运动越剧烈

4.关于布朗运动、扩散现象，下列说法中正确的是（）

A.布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行

B.布朗运动是固体微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动

C.布朗运动和扩散现象只能在重力作用下进行

D.扩散现象直接证明了“物质分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了这

一观点

类型3分子力和内能

1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系

分子间的作用力尸、分子势能与与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能

与=0).

(1)当r>ro时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势

能增大.

(2)当时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势

能增大.

(3)当r=r°时，分子势能最小.

2.分析物体内能问题的五点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.

(2)内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关.

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能.

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能都相同.

⑸内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关.任何物体都具有内

能，恒不为零.

1.如图为两分子系统的势能另与两分子间距离r的关系曲线，甲分子固定于坐标原点。，

乙分子的位置如图中横轴所示，现认为乙分子只受甲分子的作用力，下列说法正确的是

()

A.当r大于，j时，分子间的作用力表现为引力

B.在「由〃变到功的过程中，乙分子的动能增大

C.当厂等于万时，分子间的加速度最大

D.在r由〃变到10『2的过程中，分子间的作用力做负功

2.如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子

。固定在坐标原点。处，分子6从处以某一速度向分子a运动（运动过程中仅考虑分

子间作用力），假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0,则（）

A.图甲中分子间距从々到看,分子间的引力增大，斥力减小

B.分子6运动至4和《位置时动能可能相等

C.图乙中4一定大于图甲中七

D.若图甲中阴影面积，=包，则两分子间最小距离等于4

3.分子力厂随分子间距离『的变化如图所示。将两分子从相距厂=々处释放，仅考虑这两个

分子间的作用，下列说法正确的是（）

A.从，=々到"而分子间引力、斥力都在增加

B.从r=々到厂=八分子力的大小先减小后增大

C.从r=々到「=%分子势能先减小后增大

D.从，=々到「=『分子动能先减小后增大

4.分子间作用力下与分子间距厂的关系如图所示。某空间有4、2两个分子，假设/分子

固定在坐标原点。处，3分子从无穷远以某一初速度向/分子运动。规定两分子相距无穷

远时分子势能为零。仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（）

A.2分子从4到外的运动过程中，分子间作用力先增大再减小

B.3分子从々到外的运动过程中，分子势能先增大再减小

C.5分子从々到外的运动过程中，8分子的分子动能先增大再减小，r=，3时动能最大

D.8分子从^到q的运动过程中，3分子先做加速度增大的加速运动再做加速度减小的

减速运动

5.分子间作用力厂与分子间距r的关系如图所示，规定两分子相距无穷远时分子间的势能

为零。若一个分子固定于原点O,另一个分子从距。点很远处向O点运动，以下说法正确

的是（）

F.

o\Ai-------------------------

\\\I

A.当两分子间距厂＞八时，分子间作用力表现为引力

B.当两分子间距厂＞4时，分子间作用力表现为斥力

C.当两分子间距厂=4时，分子间作用力最小

D.在两分子间距从々减小到八的过程中分子力一直做负功

题型二固体、液体和气体

类型1固体和液体性质的理解

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各向异性。

(2)具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。

(3)单晶体具有天然的规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以

不能从形状上区分晶体与非晶体。

(4)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化。

(5)液晶既不是晶体，也不是液体。

2.液体表面张力

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

(2)表面特征：表面层中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张紧的

弹性薄膜。

（3）表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的分界线。

（4）表面张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同

的条件下，球形表面积最小。

11.“嫦娥六号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感

器，其受压时不同表面会产生不同的压电效应（即由压力产生电荷的现象）。如图所示，则

下列说法正确的是（）

A.石英是非晶体

B.石英没有确定的熔点

C.石英内部分子按照一定的规律排列，具有空间上的周期性

D.其导热性在不同表面也一定不同

2.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（）

A.晶体在物理性质上一定是各向异性的

B.只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体

C.由同一种化学成分形成的物质只能以一种晶体结构的形式存在

D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

3.下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（）

甲

A.甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体

B.乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好

C.丙图为a粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的

D.丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低

4.常见的金属是一种多晶体。关于常见的金属，下列说法正确的是（）

A.具有规则的天然形状B.具有各向异性

C.具有固定的熔点D.内部分子的排列无规则

5.中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤

维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的

石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（）

A.没有规则的外形

B.有固定的熔点

C.各原子都保持静止不动

D.是多晶体

6.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、石墨烯的说法正确的是（）

A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体

B.石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能不变

C.单层石墨烯的厚度约3〃m

D.碳纳米管是管状的纳米级石墨，碳原子之间的化学键属于强相互作用

7.将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，现象如图所示，则下列

说法正确的是（）

A.容器中的液体可能是水银

B.若在“问天”太空舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高

C.若用不同液体进行实验，两毛细管中的高度差相同

D.图中毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部

8.下列有关现象说法错误的是（）

A.跳水运动员从水下露出水面时头发全部贴在头皮上，是水的表面张力作用的结果

B.地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球引力而逃

逸，因此大气中氢含量相对较少

C.液晶电视的工作原理中利用了液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

D.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它可能向外界放热

类型2气体压强的计算及微观解释

1.气体压强的计算

（1）活塞模型

如图所示是最常见的封闭气体的两种方式.

(

M

1上

<

w

,

1

甲乙

程.

律列方

第二定

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衡条件

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分析

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，所

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处于平

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00.由

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界大

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积为

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加，活

质量为

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图甲中

S,

+mg=p

以poS

鬻.

po+

为p=

压强

体的

则气

S

=po

+mg

以pS

，所

衡状态

处于平

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，由

活塞”

看成“

也可以

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图乙中

f

gh.

—p液

。—粤=po

p=p

强为

体压

则气

型

通器模

(2)连

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3和

气体

所以

等，

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竖直

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，U

所示

如图

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.则有

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图中

可由

关系

压强

i,

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A=po

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—/Z2).

(h1

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=po

为PB

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所以

布图像

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2.气

子沿各

；分

不计

忽略

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分子