热学的基本概念与原理-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................................................5

类型3分子力和内能........................................................8

题型二固体、液体和气体........................................................14

类型1固体和液体性质的理解................................................14

类型2气体压强的计算及微观解释...........................................20

题型三关于热力学定律与能量守恒定律的理解.....................................24

类型1热力学第一定律的理解...............................................24

类型2热力学第二定律的理解...............................................30

类型3热力学第一定律与图像的综合应用.....................................33

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：小。=2.

NA

(2)一个分子的体积：%=匕辿(注意：对于气体，后表示一个气体分子占有的空间).

NA

(3)1mol物体的体积：Kmoi=—.

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.In?铜中所含的原子数为也立

C.1kg铜中所含的原子数为必D.1个铜原子的直径为

【答案】D

【详解】A.1摩尔铜原子的体积为。何)，贝|]1个铜原子的体积为言(m)选项A错

误；

B.铜的物质的量为第(mol),则其中所含的原子数为聆，选项B错误；

MM

C.1kg铜的物质的量为工(mol),其中所含的原子数为丛，选项c错误；

MM

D.将铜原子看做球体，则1个铜原子的体积

解得1个铜原子的直径为

选项D正确。

故选Do

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，直径为力用大小为厂的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的

圆形。已知铁的密度为。，铁的摩尔质量为阿伏加德罗常数为%,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义

P

B.铁原子的直径为13M丫

兀pNJ

2

c.断面内铁原子的个数为相（且二丫

“PNA）

2

D.相邻铁原子之间的相互作用力为空

d、*NJ

【答案】D

【详解】A.单个铁原子的质量

铁质晶须单位体积内铁原子的个数为

故A错误；

B.铁的摩尔体积

单个分子的体积

又

所以分子的半径

1

（■3M¥

r——卬N)

分子的直径

d=2r=2

0兀pNJ

故B错误；

C.分子的最大截面积

2

S=7ir2=;

o\4兀pNJ

断面内铁原子的个数为

、2

叱），尸_d1

n=——--=----

22

rM.瞬6M3

NB电prNk

故C错误；

D.相邻铁原子之间的相互作用力为

2

「F1(6MV

4=一2〔小J

na

故D正确。

故选D。

3.质量为加的钻石，密度为。，摩尔质量为阿伏伽德罗常数为砥，钻石分子的质量

为机。，则该钻石含有的分子数为（）

MmmmN、

A.—B.C.-D.------

m0网pNAM

【答案】D

【详解】A.”代表Imol钻石的的分子数，即阿伏伽德罗常数，故A错误;

叫

B.加代表钻石的质量，义代表阿伏伽德罗常数，?■没有意义，故B错误;

C.根据密度的计算公式有

，=—NA代表阿伏伽德罗常数，二厂没有意义，故C错误；

P

D.根据物质的量的计算公式有

m

n=一

M

则分子数为

N=nNA=^f-

M

故D正确；

故选D。

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

区别比分子大得多的微粒的分子的运动，不能通过光

体、液体、气体任何两种

物质之间运动学显微镜直接观察到

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

【答案】C

【详解】A.布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的热运动，是液体分子无

规则运动的反映，故A错误；

B.温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，物体的温度越高，分子热

运动越剧烈，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能越大，故B错误；

C.对于一定质量的气体，当分子热运动变剧烈时，即气体的温度升高，但压强可以不变，

气体做等压变化，故C正确；

D.根据热力学第一定律可知，对气体加热，若气体对外做功，其内能不一定增加，故D错

误。

故选C。

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

【答案】B

【详解】A.图中连线是炭粒在时间间隔为30s的两个时刻所在位置的连线，不是炭粒的运

动轨迹，故A错误；

B.炭粒越小，炭粒所受的撞击产生的力越不容易达到平衡，运动会越明显，温度越高，水

分子运动越明显，则炭粒运动会越明显，故B正确；

C.炭粒的位置变化是由于水分子的撞击不平衡产生的结果，故C错误；

D.炭粒的运动能反映出分子在做无规则的运动，但不是分子的无规则运动，故D错误。

故选Bo

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（）

液体

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

【答案】D

【详解】A.悬浮微粒越大，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越多，液体分子对颗粒的撞击

作用力越平衡，现象越不明显，故A错误；

BC.布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子对颗粒撞击力不

平衡造成的，所以布朗运动说明了液体分子不停地做无规则运动，但不是液体分子的无规则

运动，也不是悬浮固体微粒的分子在做无规则运动。故BC错误；

D.液体温度越高，液体分子做无规则运动越剧烈，液体分子对悬浮微粒的撞击越剧烈，悬

浮微粒运动越剧烈，故D正确。

故选D。

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

【答案】BD

【详解】AC.扩散现象是物质分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的微

粒的运动，液体或气体分子对微粒撞击作用的不平衡导致微粒的无规则运动，由此可见扩散

现象和布朗运动不需要附加条件。故AC错误；

BD.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”，而布朗运动是固体微粒

的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，间接证明了“物质分子在永不停息地做无规

则运动”。

故选BDo

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

分子间的作用力下、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

耳=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)当厂一”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综与两分子间距离，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.当厂大于4时，分子间的作用力表现为引力

B.在r由〃变到r2的过程中，乙分子的动能增大

C.当r等于『2时，分子间的加速度最大

D.在厂由〃变到10门的过程中，分子间的作用力做负功

【答案】B

【详解】由图像玛一可知，分子间距为马时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离

10Ttlmo

A.当7•小于马时分子间的作用力表现为斥力，当r大于^时分子间的作用力表现为引力，

故A错误；

B.在7•由〃变到厂2的过程中，分子力为斥力，而乙分子远离的过程，斥力做正功，其动能

逐渐增大，故B正确；

C.当，等于『2时，分子力为零，则乙分子的加速度最小为零，故C错误；

D.在r由『2变到10〃2的过程中，分子间的作用力做引力，分子力做负功，分子势能增大，

故D错误。

故选B。

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7=□处以某一速度向分子。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右，分子间的引力增大，斥力减小

B.分子6运动至々和「位置时动能可能相等

C.图乙中“一定大于图甲中々

D.若图甲中阴影面积¥=邑，则两分子间最小距离等于。

【答案】B

【详解】A.图甲中分子间距从七到g,分子间距变大，则分子间的引力和斥力都减小，选

项A错误；

B.分子6运动至4和「位置时，先是分子力表现为引力做正功，后是分子表现为斥力做负

功，若正功和负功相等，则分子6运动至弓和不位置时动能相等，选项B正确；

C.图甲中的々分子力表现为零，在此位置分子势能最小，则々对应与图乙中的%位置，则

图乙中4一定小于图甲中2，选项C错误；

D.因尸守图像与坐标轴围成的面积等于分子力的功，若图甲中阴影面积工=邑，即分子6

以某一速度（设为vo）向。运动时的整个过程中，分子力做的正功和负功相等，则分子6

到达〃位置时的速度仍为vo,此后两分子间距继续减小，则两分子间最小距离不等于"选

项D错误。

故选Bo

3.分子力尸随分子间距离『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，=%分子间引力、斥力都在增加

B.从厂=々到厂=八分子力的大小先减小后增大

C.从厂=々到「=%分子势能先减小后增大

D.从厂=々到厂=八分子动能先减小后增大

【答案】A

【详解】A.根据分子力的变化规律，从厂=々到〃分子间距离减小，分子间引力、斥力都

在增大，故A正确；

B.由图可知：从厂=4到厂="分子力的大小先增大后减小再反向增大，故B错误;

C.从r=2到r=%分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故C错误;

D.从厂=4到厂=外分子力先表现为引力，后表现为斥力，分子力先做正功后做负功，分子

势能先减小后增大，则分子动能先增大后减小，故D错误；

故选Ao

4.分子间作用力尸与分子间距r的关系如图所示。某空间有/、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.8分子从与到耳的运动过程中，分子间作用力先增大再减小

B.3分子从〃到，1的运动过程中，分子势能先增大再减小

C.3分子从〃到外的运动过程中，2分子的分子动能先增大再减小，-％时动能最大

D.3分子从〃到〃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

【答案】C

【详解】A.根据图像可知，2分子从々到外的运动过程中，分子间作用力先增大后减小再

增大，故A错误；

B.3分子从％到外的运动过程中，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小再增大，故B

错误；

C.3分子从4到。的运动过程中，分子力先做正功后做负功，8分子的分子动能先增大再

减小，「=%时，动能最大，故C正确；

D.3分子从〃到々的运动过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，8分子先做加速度

增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，故D错误。

故选Co

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。，另一个分子从距。点很远处向。点运动，以下说法正确

的是（）

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「＞勺时，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q的过程中分子力一直做负功

【答案】A

【详解】AB.当两分子间距厂＞/时，分子间作用力表现为引力，当两分子间距r＜耳时，分

子间作用力表现为斥力，故A正确，B错误；

C.当两分子间距「=G时，分子间作用力表现为引力，当厂=4时，分子间作用力才最小，

故C错误；

D.在间距从“减小到。的过程中，分子力体现引力，分子力做正功，分子势能减小，故D

错误。

故选Ao

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。

⑶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

【答案】C

【详解】AB.晶体有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，故AB错误；

C.组成晶体的微粒，按照一定的规律排列，具有空间上的周期性，故C正确；

D.由题意知，石英晶体具有各向异性的压电效应，但导热性不一定具有各向异性，故D错

误。

故选C。

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

【答案】B

【详解】A.晶体分为单晶体与多晶体，单晶体在物理性质上表现为各向异性，多晶体在物

理性质上表现为各向同性，故A错误；

B.晶体具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，可知，只要是不具有确定的熔点的固体就必

定是非晶体，故B正确；

C.由同一种化学成分形成的物质在不同温度下可能以多种晶体结构的形式存在，故C错误;

D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，即平均动能不变，由于吸热，则内

能增大，故D错误。

故选Bo

3.下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（）

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

【答案】B

【详解】A.甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是晶体,

故A错误；

B.由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用

右细管的材料制作防水衣效果好，故B正确；

C.丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有极少量的粒子发生较大角度的偏转，所以J

运动轨迹所占的比例是最少的，故c错误；

D.丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定

律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，故D错误。

故选Bo

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

【答案】C

【详解】A.单晶体具有规则的几何形状，而多晶体和非晶态没有规则的天然形状，故A错

误；

B.非晶体和多晶体的物理性质都表现为各向同性，故B错误;

C.无论是单晶体还是多晶体都具有固定的熔点，故C正确；

D.无论是单晶体还是多晶体，晶体内部的分子均按一定的规律排布，即具有一定的规律性,

故D错误。

故选Co

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

【答案】B

【详解】AB.由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶

体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，故A错误，B正确；

C.组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，图中所画的点是

他们振动的平衡位置，故C错误；

D.由于该云母片在融化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云母为单晶体,

故D错误。

故选Bo

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

【答案】B

【详解】A.石墨、石墨烯都是晶体，选项A错误；

B.石墨烯是晶体，在熔解过程中吸热，温度不变，故碳原子的平均动能不变，B正确。

C.由题意可知单层的厚度为

-4

d="I。Am-3x10//m

3xl06

选项C错误；

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电磁相互作用，选项D错误。

故选B。

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

【答案】D

【详解】A.水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中是呈现凸形液面，故容器中的液体不

可能是水银，故A错误；

B.在太空舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管顶部，毛细

管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管齐平，故B错误；

C.在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体

进行实验，两毛细管中的高度差不一定相同，故c错误；

D.图中毛细管内液面呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子引力大于液体分子之间的引

力，那么附着层的分子密度将会大于液体内部分子密度，此时附着层内的分子相互作用表现

为斥力，液面呈现“扩散”的趋势，便形成了浸润现象，故D正确；

故选D。

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

【答案】D

【详解】A.液体表面张力有使其表面收缩到面积最小的趋势，当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，故A正确，不符合题意；

B.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，质量越小速度越大，氢分

子质量小，其平均速率越大容易挣脱地球引力而逃逸，因此大气中氢含量相对较少，故B

正确，不符合题意；

C.液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体的结构特征，光学性质具有各向异性，故C

正确，不符合题意；

D.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则温度升高，同时气体对外做功，由

热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，故D错误，符合题意。

故选D。

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.

产

V冏

求气体压强的基本方法:先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.

图甲中活塞的质量为加，活塞横截面积为S,外界大气压强为W.由于活塞处于平衡状态，所

以poS+mg=pS,

则气体的压强为p=po+鬻.

图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS+mg=poSf

则气体压强为p=p。一笠=po—p液gh.

(2)连通器模型

如图所示，U形管竖直放置.同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体3和N的

压强关系可由图中虚线联系起来.则有

而pA=po+pgh\,

所以气体B的压强为PB=po+pg(hhi).

2.气体分子运动的速率分布图像

气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各

个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个

分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示.

（1）产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定

的压力.

（2）决定因素（一定质量的某种理想气体）

①宏观上：决定于气体的温度和体积.

②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.

1.（多选）对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是（）

A.气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定

B.若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变

C.若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加

D.若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变

【答案】AC

【解析】气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；单位体

积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大,

因此这时气体压强一定增大，故B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减

小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误.

2.若已知大气压强为外，图中各装置均处于静止状态.

(1)已知液体密度均为O重力加速度为g,求各被封闭气体的压强.

T

(2)如图中两个汽缸质量均为内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为〃?，左边的汽缸

静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下.两个汽缸内分别封闭有一定质量

的空气/、B,重力加速度为g,活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体/、2的压强各多大？

T：po+pgfii戊：pa—po+pg(hi-hi-pb—po+pg(hi-h\)

(2)〃=po+臂外=po—增

【解析】(1)题图甲中，以高为〃的液柱为研究对象，由平衡条件有P用s+pg必=poS

所以〃v=po-pgh

题图乙中，以8液面为研究对象，由平衡条件有

pAS~\~pghS=poS

PLP尸PLPgh

题图丙中，以5液面为研究对象，由平衡条件有

7?/S+"g〃sin6O°-S=poS

所以P丙=PA'=po一：pgh

题图丁中，以4液面为研究对象，由平衡条件有

prS=poS+pgh\S

所以2T=po+pgh1.

题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为po,同种液体同一水平面上的压强相同，

所以6气柱的压强为pb=po+pg(h2—hi),

故a气柱的压强为pa—pb~pgh3=po-\-pg(hi—h\~hi),

⑵题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知〃S=")S+冽g,

得,2=?。+鬻；

PAS产

pNpBS

mg〔Mg

(a)(b)

题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知R)S=PBS+%,

汨Mg_

付PB—PO

3.(多选)密闭容器内有一定质量的理想气体，如果保持气体的压强不变，气体的温度升高,

下列说法中正确的是()

A.气体分子的平均速率增大

B.器壁单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力变大

C.气体分子对器壁的平均作用力变大

D.该气体的密度减小

【答案】ACD

【解析】气体的温度升高，气体分子的平均速率增大，气体分子对器壁的平均作用力变大,

故A、C正确；气体压强是器壁单位面积上受到大量气体分子频繁地碰撞而产生的平均作用

力的结果，气体压强不变，单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力不变，故B错误；气

体的温度升高，气体分子平均动能增大，压强不变，则气体分子的密集程度减小，故体积增

大，密度减小，故D正确.

题型三关于热力学定律与能量守恒定律的理解

类型1热力学第一定律的理解

1.热力学第一定律的理解

(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析.

(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，火为负；体积缩小，外界对气体做

功，沙为正.

(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时。=0.

(4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在

分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化.

2.三种特殊情况

(1)若过程是绝热的，则0=0,W=AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加；

(2)若过程中不做功，即少=0,则。=AU,物体吸收的热量等于物体内能的增加；

(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即AU=0,则乎+。=0或少=-。，外界对物体

做的功等于物体放出的热量.

1.如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在

吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)，如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温

计。当温度由工变为《时，油柱从离接口乙处缓慢移到离接口3工的位置。下列说法正确的

是（）

A.单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加

B.饮料罐内气体的压强变小

C.罐内气体对外做的功大于气体从外界吸收的热量

D.若给吸管标上温度刻度值，刻度是均匀的

【答案】D

【详解】B.油柱总是处于平衡状态，即饮料罐内气体的压强总是等于外界大气压强，故B

错误；

A.温度升高，压强不变，气体体积膨胀，单位体积内的分子数减少了，所以单位时间内碰

撞单位面积器壁的分子数也减少了，故A错误；

C.罐内气体膨胀对外做功，即用＜0；罐内气体吸收热量内能增大，即AU＞0；由热力学

第一定律

\U^Q+W

可知。＞1少I，即罐内气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，故c错误；

D.设吸管横截面积为S,饮料罐体积为『，油柱离接口距离为x,由理想气体状态方程可

得

-V-

T

整理可得

即7与x是一次函数关系，所以给吸管标上温度刻度值时，刻度是均匀的，故D正确。

故选D。

2.图中甲为气压升降椅，乙为其核心部件模型简图。活塞与椅面的总质量为加，活塞横截面

积为S,气缸内封闭一定质量的理想气体，稳定时气柱长度为该气缸导热性能良好，忽

略一切摩擦。某同学盘坐上椅面，稳定后缸内气柱长为二，己知大气压强为外，室内温度

2

为重力加速度为g,则()

图乙

'该同学的质量为,

B.该同学坐稳后，封闭气体的压强增大、温度升高

C.该同学坐稳后，室内气温缓慢上升至1.14，每个气体分子的动能都增大

D.该同学坐稳后，室内气温缓慢上升至Liq,该过程缸内气体对外界做功为O」(”S+mg)I

【答案】D

【详解】AB.人坐上椅子，缸内压强由Pi变为小，环境温度不变，气缸导热，所以气体做

等温压缩变化，根据玻意耳定律可得

pcLS=p2-^S

以活塞与椅面为对象，根据平衡可得

P\S=p0S+mg

p2S=p0S+mg+Mg

解得

M—m+

g

故AB均错误；

C.气体温度升高，分析的平均动能增大，并不是每个气体分析的动能都增大，故C项错误;

D.室内气温缓慢上升至LIT；，气体等压碰撞，气柱的高度为〃，根据盖一吕萨克定律有

L

2=L'S

TjI』”

又因为气体碰撞，所以其做功为

解得

W=-O.l^oS+mg)-Z

所以气缸内气体对外界做功，其大小为O.l(PoS+〃zg>Z,故D项正确。

故选D。

3.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条规定：不得连续驾驶机动车超过

4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟。因为长时间行车一是驾驶员会疲劳，二

是汽车轮胎与地面摩擦使轮胎变热，有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热，轮胎内

气体温度也会升高，设此过程中轮胎体积不变且没有气体的泄漏，空气可看作理想气体，则

此过程中轮胎内气体()

A.分子平均动能增大，每个分子的动能都增大

B.速率大的区间分子数增多，分子平均速率增大

C.内能增大，外界对气体做正功

D.内能增大，气体向外界放出热量

【答案】B

【详解】A.气体温度升高，根据分子动理论可知分子平均动能增大，但并不是所有气体分

子的动能都增大，故A错误；

B.根据气体分子速率分布规律可知，当温度升高时速率大的分子比例增大，则速率大的区

间分子数增多，分子平均速率增大，故B正确；

CD.气体温度升高，内能增大，气体的体积不变，则没有做功，根据热力学第一定律有AU=。,

AL/>0,则气体从外界吸收热量，故CD错误。

故选B。

4.一定质量的理想气体，初始温度为300K,压强为lx105pa。经等容过程，该气体吸收

400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J的热量才能使气体温度上升

100Ko下列说法正确的是（）

A.初始状态下，气体的体积为6L

B.等压过程中，气体对外做功400J

c.等压过程中，气体体积增加了原体积的;

D.两个过程中，气体的内能增加量都为300J

【答案】A

【详解】C.设理想气体初始状态的压强、体积和温度分别为

5

pi=po=1x10Pa,V1=VO,T1=300K

等容过程为状态二

V2=Vi=Vo,T2=400K

等压过程为状态三

ps=po>T}=400K

由理想气体状态方程可得

PXP%P3匕

444

解得

44

Pi=~Po»匕=§%

等压过程中，气体体积增加了原体积的g,故c错误；

D.等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律得

\U=少+。=400J

两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为400J,故D错误；

AB.等压过程内能增加了400J,吸收热量为600J,由热力学第一定律可知，气体对外做

功为200J,即做功的大小为

少=A臣-％j=200J

解得

Vo=6L

故A正确，B错误。

故选Ao

5.如图所示，某同学将空的玻璃瓶开口向下缓缓压入水中，设水温均匀且恒定，瓶内空气看

作理想气体，下降过程中瓶内空气质量不变，则（）

A.瓶内气体分子斥力增大

B.瓶内气体对外放出热量

C.瓶内气体分子平均动能增大

D.单位时间与瓶壁碰撞的分子数不变

【答案】B

【详解】BC.被淹没的玻璃瓶在下降过程中，瓶内气体温度不变，压强变大，可知气体体

积减小，外界对气体做正功；由于气体温度不变，气体分子平均动能不变，气体内能不变,

根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B正确，C错误；

A.分子间斥力只在分子间距离小于分子的半径时才会明显增加，距离稍大则分子间引力大

于斥力，气体分子间距远大于分子半径，瓶内气体分子斥力不会增大，故A错误；

D.气体分子平均动能不变，气体体积减小，则气体的数密度变大，则单位时间与瓶壁碰撞

的分子数增多，故D错误。

故选Ba

类型2热力学第二定律的理解

1.热力学第二定律的含义

（1）“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。

（2），，不产生其他影响，，的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产

生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化

为机械能，如气体的等温膨胀过程。

2.热力学第二定律的实质

热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认

识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

3.热力学过程的方向性实例

（D高温物体*空3丝V之低©我体.

*61。八续向女传经

.八.tin世n定♦耕it为

（2）功^----------------^我

筝MI0发坡转化为

（3》气体体积%T二二三W气体体积V,

《较大,

《4）不同气体A和＞■黑匕上？混合气

不值0重徐■曦

体,访

4.两类永动机的比较

第一类永动机第二类永动机

不需要任何动力或燃料，却能从单一热源吸收热量，使之完全变

设计要求

不断地对外做功的机器成功，而不产生其他影响的机器

不违背能量守恒定律，违背热力学

不可能制成的原因违背能量守恒定律

第二定律

1.火热的6月即将到来，高三的同学们也进入高考最后的冲刺，教室里的空调为同学们提供

了舒爽的环境，空调的工作原理如图所示，以下表述高温物体正确的是（）

iWj温物体

低温物体

A.空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述制冷机

B.空调的工作原理反映了热传导的方向性

C.此原理图中的。1=。2

D.此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体

【答案】B

【详解】A.空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述制冷机，A错误；

B.空调的工作原理反映了热传导的方向性，热量不能自发的从低温物体传导给高温物体,

但在其他能力干预下，可以从低温物体传导给高温物体，B正确；

C.此原理图中的

。=2+犷

c错误；

D.此原理图说明在外界干预下，热量能从低温物体传到高温物体，D错误。

故选Bo

2.下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是（）

A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律

B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行

C.有的自然过程向着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运

动无序性减小的方向进行

D.在自然过程中，一个孤立系统的总嫡可能减小

【答案】A

【详解】A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，故A正确；

BC.根据嫡增加原理，一切自然过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行，故BC

错误；

D.根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总摘一定不会减小，故

D错误。

故选Ao

3.如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中

不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量

到箱体外。下列说法正确的是（）

压缩机

A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B.在封闭的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低

C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律

D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律

【答案】C

【详解】A.由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外

界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电

能，故A错误；

B.电冰箱工作时消耗电能，房间的总热量会增加，房间温度会升高，故B错误；

CD.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和第二定律，故C正确，D错误。

故选C。

4.热力学第二定律表明（）

A.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功

B.摩擦生热的过程是不可逆的

C.热机中，燃气的内能可全部用于对外做功

D.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体

【答案】B

【详解】A.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，但是会引起其他的变化，故

A错误；

B.根据热力学第二定律可知，机械能转化为内能的过程具有方向性，是不可逆过程，故B

正确；

C.机械能可以全部转化为内能，而内能不可以全部转化为机械能，故C错误；

D.热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功，热量可以从低温物体