第13讲 热学-【创新大课堂】2026年高考二轮物理专题复习

第一部分专题复习 专题五热学 光学 近代物理 第13讲 热学 【备考要求】1.理解分子动理论，知道固体、液体和气体的特点.2.能熟练应用气体实验定律和理想气体 状态方程解决问题.3.会分析热力学定律与气体实验定律结合的问题 【知识体系】+++++++ 物体是由大量分子组成的 分子直径数量级为10-0m 阿伏加德罗常数NA 分子的热运动一→扩散现象、布朗运动 分子动理论 引力、斥力同时存在 分子间作用力一 分子间作用力表现为引力和斥力的合力 内能 分子动能→温度是分子平均动能的标志 分子势能 单晶体一→各向异性 晶体 固体 多晶体 各向同性 非晶体 固体和液体 表面张力 液体 浸润和不浸润 学 液晶 玻意耳定律（等温）：pV=p2V2 查理定律（等容）： 片号 气体实验定律 盖一吕萨克定律（等压：业=上 气体 理想气体状态方程： pivpaVz 气体压强的微观解释 热力学第一定律：△U=W+Q 热力学定律 热力学第二定律（两种表述） 精品教辅·智慧人生 60 专题五热学光学近代物理 考点一 分子动理论 固体和液体 1.估算问题 6.液体 )分子总数N=N-NN (1)表面张力：使液体表面积收缩到最小. (2)液晶：既具有液体的流动性又具有晶体的光 特别提醒：对气体而言，。长不等于一个气体分 学各向异性。 [例1](2025·河北省高三二模)浙江大学高分 子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间. 子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝 (2)两种分子模型：①球体模型：V=专R=行d 胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记 (d为球体直径)；②立方体模型：V=a3. 录.设气凝胶的密度为p(单位为kg/m3),摩尔 2.分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温 质量为M(单位为kg/mol),阿伏加德罗常数为 度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率 NA,则 越大，但某个分子的瞬时速率不一定大 3.分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系 F斥 E 力 合力 A.a千克气凝胶所含分子数为n=a·NA 力 B.气凝胶的摩尔体积为V=。 知 4.气体压强的微观解释 C.每个气凝胶分子的体积为V。=MNA 0 平均每个气体 气体分子平均动能 6M 体决定 分子的撞击力 D.每个气凝胶分子的直径为D= 压因素 温度 √πNAP 单位时间、单 气体分子平均动能 [例2](2025·河北省高三二模)关于下列各图， 位面积上的撞 击次数 气体分子数密度 体积 说法正确的是 5.晶体与非晶体 分类 晶体 比较 非晶体 单晶体 多晶体 半杯水与半 表面张力对管中液体形 外形 规则 不规则 杯酒精混合 成向上的拉力的示意图 甲 乙 物理性质 各向异性 各向同性 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比 液体 T 分子 熔点 确定 不确定 T 有规则，但多晶体中每个 分子的 微粒 ”速率 气体分子速率分布 0 原子排列 小的单晶体间的排列无 无规则 0 丙 丁 规则 A.甲图中半杯水与半杯酒精混合之后的总体积 晶体与非晶体在一定条件下可以 要小于整个杯子的容积，说明液体分子之间 联系 相互转化 有间隙 B.图乙中液体和管壁表现为不浸润 61 精品教辅·智慧人生 高三二轮专题复习·物理 C.图丙中T1对应曲线为同一气体温度较高时 A.分子间距离由r。增至 的速率分布图 3r0,分子势能增加 D.图丁中微粒越大，单位时间内受到液体分子 B.图甲中阴影部分面积表示 撞击次数越多，布朗运动越明显 分子势能变化的数值，与 [例3]（多选）(2025·山东省滨州市高三质检) 零势能点的选取有关 E 如图甲所示是分子间作用力与分子间距之间的 C.图乙中Oa斜率大小表示 关系，分子间作用力表现为斥力时为正，一般 分子间距离在该间距时 地，分子间距大于10r。时，分子间作用力就可 的分子间作用力大小 以忽略；如图乙所示是分子势能与分子间距之 D.图乙中ab的斜率大小表 间的关系，a是图线上一点，ab是在a点的图线 示分子间距离在该间距 切线.下列说法中正确的有 时的分子间作用力大小 考点二气体实验定律 理想气体状态方程 1.压强的计算 水平，封闭空气柱长度为L2,大气压强为： (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或 汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求 解，压强单位为Pa (2)水银柱密封的气体，应用p=p0十ph或p= po一ph计算压强，压强p的单位为cmHg或 mmHg. 2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小： 变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解. (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不 (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选 同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长 用理想气体状态方程求解. 度、空气柱长度、温度等.某次实验测量数据如 3.关联气体问题 下，液柱长h=0.2000m,细管开口向上竖直放 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时， 置时空气柱温度T1=305.7K.水平放置时调 根据活塞或液柱的受力特点和状态特点列出两 控空气柱温度，当空气柱温度T2=300.0K时， 部分气体的压强关系，找出体积关系，再结合气 空气柱长度与竖直放置时相同.已知p=1.0× 体实验定律或理想气体状态方程求解 103kg/m3,po=1.0×105Pa.根据该组实验数 [例4]（多选）(2025·藏、1V 据，求重力加速度g的值 疆卷·6)如图，一定量的 理想气体先后处于V一T 图上a、b、c三个状态，三 个状态下气体的压强分别 为pa、ph、p,则( A.Pa=pb B.Pa=Pe C.Papb D.Pa<pe [例5](2025·湖南卷·13)用热力学方法可测量 重力加速度.如图所示，粗细均匀的细管开口向 上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L 的空气柱.液柱长为h,密度为.缓慢旋转细管至 精品教辅·智慧人生 62 专题五热学光学近代物理 [例6](2025·广东卷·13)如图是某铸造原 (2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注 理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属 气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室 液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室 内的金属液高度为h3=0.04m时，气室内气体 内金属液冷却凝固后获得铸件.柱状铸型室 压强2： 通过排气孔与大气相通，大气压强p=1.0 ×105Pa,铸型室底面积S1=0.2m2,高度h1 =0.2m,底面与注气前气室内金属液面高度 差H=0.15m,柱状气室底面积S2=0.8m, 注气前气室内气体压强为p。,金属液的密度= 5.0×103kg/m3,重力加速度取g=10m/s2,空 : 气可视为理想气体，不计升液管的体积. 排气孔 提炼总结]+十十+十十+十+++十十++十一 进气阀 铸型室 利用克拉伯龙方程解决气体变质量的问题 克拉伯龙方程pV=nRT,其中n表示气体物 升 气室 h2 质的量，R为理想气体常数，此方程描述了理 管 金属液 想气体的压强是由气体的体积、温度和物质的 量决定的，故可以只对气体的一个状态列式分 (1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液 析问题，处理气体变质量的问题尤其方便 面下降的高度h2和气室内气体压强p1: 考点三 热力学定律与气体实验定律的综合应用 1.理想气体相关三量△U、W、Q的分析思路 : [例7]（多选）(2025·甘肃卷·9)如图，一定量 (1)内能变化量△U 的理想气体从状态A经过等容过程到达状态B, ①由气体温度变化分析△U:温度升高，内能增 然后经过等温过程到达状态C.已知质量一定 加，△U>0;温度降低，内能减少，△U<0. 的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温 度升高而增大.下列说法正确的是 ②由公式△U=W十Q分析内能变化. V (2)做功情况W 由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体 对外界做功，W<0;体积被压缩，外界对气体做 功，W>0. 0 (3)气体吸、放热Q A.A→B过程为吸热过程 一般由公式Q=△U一W分析气体的吸、放热情 B.B→C过程为吸热过程 况：Q>0,吸热；Q<0,放热。 C.状态A压强比状态B的小 2.对热力学第二定律的理解 D.状态A内能比状态C的小 热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以 [例8](2025·浙江1月选考·17)如图所示，导 热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1= 从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生 300K,体积V1=1×103cm3处于状态1的理 其他影响. 63 精品教辅·智慧人生 高三二轮专题复习·物理 想气体，管内水面与瓶内水面高度差h=10cm. (2)求气体在状态3的体积V3: 将瓶子放进T2=303K的恒温水中，瓶塞无摩 (3)求从状态1到状态3气体内能的改变 擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体 量△U. 达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸 走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态 3.已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02J:从 状态1到状态3，气体吸收热量4.56J,大气压强 p=1.0×103Pa,水的密度p=1.0×103kg/m3;忽 略表面张力和水蒸气对压强的影响. (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 (填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞 击单位面积瓶壁的分子数 (填“增大” 温馨提示 完成作业专题强化练（十三） “不变”或“减小”)； 第14讲 光学 电磁波 【备考要求】1.能利用光的折射和全反射规律解决光的传播问题.2.理解光的干涉和衍射现象.3.会分 析几何光学与物理光学的综合问题.4.了解电磁振荡规律，知道电磁波谱 【知识体系】+++++++++ 折射常：n=sinA 单缝衍射 sin 02 光的折射、 光的衍射 衍射光栅 全反射：sinC=n 全反射 圆盘衍射一泊松亮斑 相干光源的获得方法 -自然光 光的偏振 单色光：等宽等 偏振光 亮，明暗相间 图样 杨氏 电磁波 双缝 激光一特点 白光：中央亮纹 特征 干涉 白色，两边彩色 光的干涉 电磁波是横波 条纹间距△x=7入 电磁振荡一T=2πC 电磁波 图样特征 变化的电场产生磁场 薄膜 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场 检查工件表面平整度 干涉 应用一 增透膜 电磁波谱 精品教辅·智慧人生 64·0=a1t,解得0=8m/s 导体棒撤去拉力后，系统动量守恒，则有m0=2vh十mva 解得va=4m/s 根据牛顿第二定律有 2B2 Lve =maz 3r 解得a2=12m/s2,故B正确； 设达到的稳定状态时速度为⑦， 根据动量守恒定律有m=3m 回路中产生的总焦耳热为Q=了m6-子×3m 导你棒上b产生的焦耳热为Q=子Q×日 解得Q-3号J,故C正确： 把导体棒b、c看成一根棒，设b导体棒穿出磁场时速度为 ”,a穿出磁场后，在任意极短时间△t内，对导体棒b、c根 据动量定理有 BILA-B BLOWELA- 2B2L2hc=2m△u 3r 则有2BL2 3r =2md-2m 解得=名m/5 设c未离开磁场， 对号体养6旅器动麦定思有2=2m时 解得r=子m> 则c能离开磁场，故D错误. 变式4AC弹簧伸展过程中，根据右手定则可知，回路中 产生顺时针方向的电流，选项A正确：任意时刻，设电流为 I,则PQ所受安培力FQ=BI·2d,方向向左，MN所受安 培力FMN=2BId,方向向右，可知两棒系统所受合外力为 零，动量守恒，设PQ质量为21，则MN质量为m,PQ速 率为u时，则有2mu=m,解得'=2，回路中的感应电流 I=2But+B·2d=2Bd,MN所受安培力大小为FM 3R R =2B1d=4Bd巴，选项B错误；设整个运动过程中，某时 R 刻MN与PQ的速率分别为v1、2,同理有m=2mu2,可 知MN与PQ的速率之比始终为2：1，则MN与PQ的路 程之比为2：1，故C正确：两棒最终停止时弹簧处于原长 状态，由动量守恒可得m=2mx2,1十x2=L,可得最终 MN向左移动，PQ向右移动x2二片，则q=了△归 △中 R总 2B号4+B号2，达项D错头 3R 3R 突破计算题4用力学三大观点分析电磁感应问题 例解(1)ab边刚进入分界面P时，ab切割磁感线产生感 应电动势的大小为：E=BL。,线框中产生的感应电流大小 为：=景线框交到的安培力大小为：P=BL,联立以上 式子，代入相关已知数据求得：F4=4N,根据左手定则判 断知，此时安培力方向水平向左： (2)线框从开始运动到ab边到达Q过程中，在水平方向 上，由动量定理有：-BIL△1=mvr-m 又调为：五g尝是联这代入故据来得-4到 ·22 此时线框在竖直方向上的速度大小为：，=√品一好 √52一42m/s=3m/s,由于线框在竖直方向上做自由落 体运动，则线框从开始运动到ab边到达Q过程下落的高 32 度为：h=及2X0m=0.45m,由动能定理：mgh+WA =0,代入数据得到：WA=一1.8J,线框从开始运动到ab 边到达Q过程中产生的焦耳热为1.8J； (3)线框能竖直下落的临界条件为cd边运动到分界面Q 时水平速度为零，从开始进入磁场到cd边运动到分界面Q 的过程中，线圈中有感应电流的阶段为： ①ab边切割，运动的水平距离为d ②cd边切割，运动的水平距离为2d一L ③ab边、cd边都切割，运动的水平距离为L一d 一条边切割的总水平距离为3d一L,此过程中安培力的冲 BL(3d-L) 量为：I1= R 两条边同时切割的总水平距离为L一d,此过程中安培力的 冲量为：2=4B明L2-d -,对线框abcd水平方向全程应 R 用动量定理解得：I1十I2=o,联立求得B1的值为：B1= √需1 专题五热学 光学近代物理 第13讲热学 LDa千克气凝胶所含分子数为：n=NA二心，故 错误，气凝胶的摩尔体积为：Vnm=M,故B错误：lm0l气 凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为V。= ,故C钻误；设每个气凝胶分子的直径为D,则有 合元D,解得每个气凝胶分子的直径为：D三 86M.故D WπVAp 正确. 例2A甲图中，半杯水与半杯酒精混合之后的总体积要小 于整个杯子的容积，是因为液体分子之间有间隙，故A正 确；图乙中液体和管壁接触面中的附着层中的液体分子间 表现为斥力，所以液体和管壁表现为浸润，故B错误；图丙 中，当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的 百分比增大，所以T1对应曲线为同一气体温度较低时的 速率分布图，故C错误；图丁中微粒越小，单位时间内受到 液体分子撞击次数越少，微粒受到液体分子撞击越不平 衡，布朗运动越明显，故D错误。 例3AD分子间距离在。至3r。区间分子力表现为引力， 分子间距离由r。增至3。，分子力做负功，分子势能增加， 故A正确：图甲中阴影部分面积表示分子力做功，根据功 能关系，分子力做功等于分子势能的减小量，与零势能，点 的选取无关，故B错误；分子势能与分子间距图像中，图线 切线的斜率的大小表示分子间作用力大小，故C错误，D 正确」 例4AD根据理想气休执态方程兴=C,知在V-T图像 中斜率表示￡，某状态与原点连线的斜率越大，则压强越 小，由图可知pa=p,<p,故AD正确，BC错误， 9 例5解(1)竖直放置时里面气体的压强为：1=p0十Pgh, 水平放置时里面气体的压强：2=0，由等温变化与玻意 耳定律可得：p1LS=pL2S,代入解得：g=L二L) Lioh (②)旅指等容变化与查理定律可得：只-会号，共中：A=0 十Pgh;p2=p0;T1=305.7K;T2=300.0K,代入数据可 得：g=9.5m/s2. 例6解(1)气室内金属液上升到铸型室，满足体积关系V! =S=8气宝内孩面下华高度：-是-品器× 0.2m=0.05m,根据平衡条件，气室内气体的压强p1=0 +Pg(h1+H+h2),代入数据可得p1=1.2×105Pa: (2)初始时，上方铸型室气体的压强为p0,体积V=S11, 当上方铸型室液面高为h3=0.04m时，体积为V'=S1(h1 一3)，温度不变，根据玻意耳定律oV=b'V,气体的压强 Sih 0.2 b=p0=s=h=0.2-0.04X1.0X109Pa 1.25×105Pa 设下方气室金属液面下降的高度为h4,根据体积关系S2h4 =S3,代入数据A4=S=0.2X0.04m=0.01m,根据 S2 0.8 平衡条件，气室内气体的压强p2=p'十pg(H十3十h4), 代入数据可得2=1.35×105Pa 例7ACDA→B过程中，气体的体积不变，则气体做功为 零.气体的温度升高，内能增加，根据热力学第一定律△U =W+Q可知，气体吸收热量，故A正确；B→C过程中，气 体体积减小，外界对气体做功，气体温度不变，内能不变， 根据热力学第一定律△U=W十Q可知，气体放出热量，故 1→B过程中为等容变化，根据查理定律 =,所以状态A的压强比状态B小，故C正确：由于一 定质量的理想气体内能仅与温度有关，而状态A的温度小 于状态C的温度，所以状态A的内能小于状态C的内能， 故D正确， 例8解(1)从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的 内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外 做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的 分子数减小； 《②)气体从状态1到状态？的过程，由盖吕萨克定律骨 壳·共中V11X103cm3,T,=300K,工2=303K,解得 V2=1.01×103cm3,此时气体压强为2=p1=0十Pgh= 1.01×10°P,气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定 律2V2=pV3,其中=po,代入数据解得，气体在状态 3的体积为V3=1.0201×103cm3; (3)气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为W, =p1(V2-V1)=1.01J 由热力学第一定律△J=Q一(W1+W2),其中Q=4.56J,· W,=1.02J,代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变 量为△U=2.53J. 第14讲光学电磁波 例1解(1)当液面升高到12cm时，人眼恰好能看到发光· 点，入射点为O1,光路图如图所示： ·23 空气 E人眼 A FB人a G 液体 12 cm i D 0' 光源 由于sina= 3 ，则a=37”,折射角r=90°-a=90°-37°= 53°：根据题意O1F=OG=00-0G=15cm-12cm= 3cm,在直角△BF0中，根据数学知识BF=OF=3 tan a3 cm= 4 O1F_3 4 cm,BO= cm=5cm,根据数学知识GO=OF sin a 3 5 =OB-BF=13cm一4cm=9cm,在直角△OGO1中，根据 勾股定理O01=√/OG2+OG=√122+92cm=15cm,根据 数学知识sm记=是=马根据折射定律，折射率1 sinr_sin53°_0.8_4 sin i 3 0.639 6 (2)根据折射率公式，光在透明液体中的传播速度=C= n 3X10×子m/s=2.25×103m/s,光从0点到达人眼的 时间t= O01+OB+BE」 -,代入数据解得t=1.0×109s. 例2解(1)连接BO,则BO为入射光线的法线，光路图如 图所示： 0 H G E 3R 在直角△BDO中，根据数学知识，入射角的正弦sin01= BD 2 BO R- 二，解得入射角=60°，迪于B0=00=R 因比△0B0为学腰三角形，则折射角=4= 2=30% 根据折射定律，介质对该单色光的折射率n=血8 sin 02 sin60° sin 303=3: (2)根据临界角公式，临界角nC=】=5<马，因此临 n 32 界角C<45 从G,点射入的光线在孤FOH的入射角为0，光路图如图所 示：