专题6 第14讲 热学-【红对勾讲与练】2026年高考物理二轮复习讲义

第一部分 专题突破p 专题六热学近代物理 第14讲 热学 知识网络》体系构建 阿伏加德罗常数 物体是由 大量分子 单晶体：各向异性，有熔点 分子直径数量级100m 晶体一 组成的 固体 多晶体：各向同性，有熔点 分子在做 扩散现象 ~非晶体：各向同性，无熔点 永不停息 固体和 布朗运动一 的无规则 液体 表面张力 运动 浸润和不浸润 r=r时：F=0 分子动 液体 分子之间 毛细现象 理论 r>r时：F表现为引力 存在着相 一液晶 r<r时：F表现为斥力 互作用力 玻意耳定律（等温）：pV=p2V2 分子动能：温度是分子 平均动能的标志 热 查理定律（等容）： 内能 气体实 异会4p=号47 分子势能：与分子间距 验定律 有关，r=r时，E最小 盖陈克片=告4V光A7 定律（等压）：云=亏， 气体 -气体实验定律的微观解释 热力学第一定律：△U=Q+W 热力学 热力学第二定律（两种表述） 定律 理想气体状态方程： Piv p2V2 考向探究》素养提升 考向一 分子动理论 固体、液体和气体 1.两种分子模型 3.固体、液体与气体 （1球模型：V-专R(适用于估算液体、因休 (1)区分晶体和非晶体的标准是看是否有确定 的熔点，区分单晶体和多晶体的标准是看形状 分子直径)。 是否规则、是否具有各向异性。 (2)立方体模型：V=a3(适用于估算气体分子 (2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介 间距)。 于固态和液态之间。液晶具有流动性，在光学、 2.掌握两个关系 电学等物理性质上表现出各向异性。 分子间作用力、分子势能与分子间距离的 (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋 关系（如图甲、乙所示）。 势，表面张力的方向跟液面相切。 F (4)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞 力 器壁的结果，而地球表面的大气压强可认为是 合力 大气受到地球的引力而产生的。 「典例1[分子动理论、固体和液体的性质] 引力 (2025·山东菏泽一模)生活中处处充满了物理 甲 知识。下列表述正确的是 () 068 2对勾·讲与练·高三二轮物理 A.布朗运动是液体分子的无规则运动 |典例2[分子间作用力与分子势能](2025·山东 B.只有液体浸润细管壁才会形成毛细现象 卷)分子间作用力F与分子间距离r的关系如 C.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异 图所示，若规定两个分子间距离r等于r。时分 性的特点 子势能E。为0，则 () D.蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块没有确定 A.只有r大于r。时，Ep为正 ↑F 的形状，因此蔗糖糖块是非晶体 B.只有r小于r。时，E。为正 C.当r不等于r。时，E。为正O 听课记录 D.当r不等于r。时，E。为负 心听课记录 考向二气体实验定律和理想气体状态方程 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系 4归纳总结上 温度不变：p,V,=pV,(玻意耳定律) 气体状态变化的图像特点 piVi p2Va 体制不交：会一二（查理定律 项目 图像 特点 T T, 儿_（盖吕萨克定律） 压强不变：T、一T。 pV=CT(其中C为常量)， 即V之积越大的等温线，温 2.两个重要的推论 o 等温 度越高，线离原点越远 T>T (1)查理定律的推论：△p= 变化 1 b=CTV,斜率k=CT,即 (2)盖-吕萨克定律的推论：△V= T 斜率越大，温度越高 T2>T7 3.关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体的 等容 ,解率- C 问题时，注意找两部分气体的关联，根据压强、 D= ，即斜率 变化 体积等关系，列出关联关系式，再结合气体实验 越大，体积越小 V,<V 定律或理想气体状态方程求解。 V 典例3[气体状态变化的图像]pt P2 (2025·河南焦作高三期末联 等压 P V= T,斜率k=C 力 ，即斜率 考)一定质量的理想气体经过 变化 P2<P1 越大，压强越小 一系列变化过程，如图所示， 下列说法正确的是 A.a→b过程中，气体温度降低，体积增大 [典例4[气体实验定律的应 B.b→℃过程中，气体温度不变，体积减小 用](2025·海南卷)如图所 C.c→a过程中，气体压强增大，体积不变 示，竖直放置的汽缸内，活塞 D.在c状态时，气体的体积最小 横截面积S=0.01m2,活塞 听课记录 质量不计，活塞与汽缸无摩 擦，最初活塞静止，缸内气体T。=300K,V。= 5×103m3,大气压强po=1×105Pa,g取 10m/s2。 第一部分专题六热学近代物理 069 (1)若加热气体活塞缓慢上升，体积变为V1= (2)当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加 7.5×103m3,求此时的温度T1: 热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的 (2)若往活塞上放m=25kg的重物，保持温度 阀门K,气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区 T。不变，求稳定之后，气体的体积V2。 城Ⅱ内剩余气体的质量是原来质址的牙，求区 心听课记录 域I内气体最终的热力学温度。 心听课记录 「典例5[关联气体](2025·黑龙江哈尔滨一模) 如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚 4模型归一一 气体实验定律和理想气体状态方程的常见应用模型 度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相 同质量的理想气体I、Ⅱ，气体的体积均为V。, 模型 图解 解读 压强均为1.2。，热力学温度与外界相同，均为 T。,活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动， 活塞封 一般应用平衡条件分 闭模型 析被封闭气体的压强 活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为F= 。已知两部分气休均密封良好，话塞的横 PoS 截面积为S,大气压强为p。,外界的温度保持 一般应用液体压强公 液柱封 不变。现通过电加热丝对区域I内的气体缓慢 式、连通器原理分析 闭模型 加热。 被封闭气体的压强 寻找“两团气”之间的 “关联气 压强、体积或位移关 体”问题 77777777 系，列出辅助方程，最 (1)求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的 后联立求解 距离。 070 2对勾·讲与练·高三二轮物理 考向三热力学定律及综合应用 1.应用热力学第一定律的三点注意 封闭的足够长玻璃管竖 (1)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对 直固定于调温装置内。 外做功，W为负；体积减小，外界对气体做功， 玻璃管导热性能良好、管 活塞 W为正。 内横截面积为S,用轻质 温装置 (2)与外界绝热，则不与外界发生传热，此时 活塞封闭一定质量的理 Q=0。 想气体。大气压强为。， (3)如果研究对象是理想气体，由于理想气体没 活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为 有分子势能，所以当它的内能变化时，体现为分 子平均动能的变化，从宏观上看就是温度发生 ∫。一2p,S,等于最大静摩擦力。用调温装置 了变化。 对封闭气体缓慢加热，T,=330K时，气柱高度 2.对热力学第二定律的理解 为h1,活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至 热量可以由低温物体传到高温物体，也可 T2=440K时停止加热，活塞不再上升；再缓慢 以从单一热库吸收热量，使之全部转化为机械 降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至 能，但这些过程不可能自发进行而不产生其他 T3=400K时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢 影响。 降至T4=330K时，保持温度不变，活塞不再 [典例6[热力学定律与气体图像的综合应用] 下降。求： (2025·山西忻州一模)↑P (1)T2=440K时，气柱高度h2; 涡轮增压器能提升内燃 (2)从T,状态到T4状态的过程中，封闭气体 机的输出功率。如图所 吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。 示，将其工作过程简化为 心听课记录 以下两个过程：一定质量 ---1--- 的理想气体，在a→b的 过程中与外界无热量交换，b→c的过程中压强 不变，则 ) A.a→b过程中，气体分子的平均动能减少 B.bc过程中，外界对气体做的功等于气体放 出的热量 C.a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于 气体放出的总热量 D.a→b→c过程中，气体的内能一直增大 心听课记录 [典例7[热力学定律与气体实验定律的综合应 用](2025·山东卷)如图所示，上端开口，下端 第一部分专题六热学近代物理 071 4方法技巧……… 热力学第一定律与气体实验定律的 解问题的关键，根据不同的变化，找出相关的气体状 态参量，利用相关规律解决。 综合问题的处理方法 (3)对理想气体，只要体积变化，外界对气体（或 (1)气体实验定律的研究对象是一定质量的理 气体对外界)做功W=力△V;只要温度发生变化，其 想气体。 内能就发生变化。 (2)解决具体问题时，分清气体的变化过程是求 (4)结合热力学第一定律U=W十Q求解问题。 温髻提示》请完成课时作业9 微专题6 气体变质量问题 考向探究》素养提升 1.气体变质量问题的情境 尔滨的环境温度12=一23℃，大气压强p。取 打气问题：选择原有气体和即将充入的气体整 1.0×105Pa。求： 体作为研究对象 (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的 抽气问题：把每次抽出的气体和剩余的气体整 大小； 体作为研究对象 (2)充进该轮胎的空气体积。 灌气问题：把大容器中剩余气体和多个小容器 心听课记录 中的气体整体作为研究对象 漏气问题：把容器中剩余气体和漏出的气体整 体作为研究对象 2.处理气体变质量问题的分析思路 (1)巧选研究对象：选问题涉及的全部气体为研 究对象。不管这些气体状态怎样变化，其总质 量是不变的。 (2)选择适当方程：应用理想气体状态方程的分 态式+，+…+，-十 T T. 士·士Y求解，或巧妙应用坡意耳是 律p1V1十p2V2+…十p,nVn=pV求解。 「典例1[打气问题](2024·安徽卷)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 |典例2[抽气问题](2023·湖南卷)汽车刹车助 境温度相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体 力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所 的体积V。=30L,从北京出发时，该轮胎气体 示，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气 的温度t1=一3℃，压强p1=2.7×105Pa,哈 室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一 072 2对勾·讲与练·高三二轮物理0.4m,其中n可取0、士1、士2、士3、 士4、士5、士6、士7，则共有15个振动 加强，点，D错误。 第13讲光学和电磁波 》考向探究·素养提升《 考向一光的折射和全反射 典例1A光路图如图所示，则由折射 定律可得n= sin(a+B) ,故选A。 sin a 典例2(1)1.0×10-5m (2)3.3×10 解析：(1)由折射定律可知，全反射的 临界角满足sinC=】=2 n 设未滴油时，O点发出的光在盖玻片 的上表面的透光圆的半径为r,由几何 关系sinC= 2+d2 代入数据解得， 4W⑤ 5 mm. 根据S=πr2, 所以未滴油时，O点发出的光在盖玻 片的上表面的透光面积为S≈1.0× 10im2。 (2)当光从O点垂直于盖玻片的上表 面入射时，传播的时间最短，则未滴油 时，光从O,点传播到物镜的最短时间 d h d h nd+h 为t1= n 滴油后，光从)，点传播到物镜的最短 d 时间为t2= h d h n n n(d+h) (n-1)h ,故t2一t1= 0.5×0.2×10- s≈3.3X1018s。 3.0×108 典例3 10.7520<≤25R 解析：(1)由题意设光在三棱镜中的折 射角为a,则根据折射定律有n三 sin ，由于折射光线垂直EG边射出， sin a 根据几何关系可知a=∠FEG=30°， 代入数据解得sin0=0.75。 (2)根据题意 作出单色光 第一次到达 半圆孤AMB E A B 恰好 发生全 反射 的光路 图如图，则根 据几 何 关系 M 可知FE上 从P点到E点以日角入射的单色光线 第一次到达半圆孤AMB都可以发生 232红对闪·讲与练·高三二轮物理 全反射，根据全反射临界角公式有 sin C= 设P点到FG的距离为！，则根据几何 关系有l=Rsin C, R-I 又因为xPE= C0s30°' 联立解得xPE= 所以光线在EF上的入射点D到E,点 2W3 的距离范围为0<x 9 Ro 考向二光的波动性与电磁波 典例4D题图甲为薄膜千涉的应用， 若所检验的平面是平的，则条纹间距 相等，故A错误；题图乙中的泊松亮 斑，是光通过小圆板衍射形成的，说明 光具有波动性，不能说明光是一种横 波，光的偏振现象才说明了光是一种 横波，故B错误；题图丙中立体电影利 用了光的偏振现象，而增透膜利用了 光的千涉，故C错误；题图丁中水中气 泡明亮和光导纤维的原理都是光的全 反射，故D正确。 典例5A根据千涉条纹间距公式 三上入可知当卫旋转时，山、d、入 △T三 均不变，故条纹间距不变；随着P。的 旋转，透过P:的光强在减小，千涉条 纹的亮度在减小，故选A。 考向三几何光学与物理光学的综合 应用 典例6D由题图可知a光的折射角 小于b光的折射角，所以玻璃三棱镜 对a光的折射率大于对b光的折射 率，A错误；由于a光的折射率大于b 光的折射率，所以b光的波长大于口 光的波长，因此通过同一双缝干涉装 置，b光形成的相邻亮条纹间距比较 大，B错误；根据折射率与波速的关系 式n= C可知，在玻璃三棱镜中，a光 的传播速度小于b光的传播速度，C错 误；若改变光束的入射方向使日角逐 渐变大，则光的入射角减小，所以折射 角减小：光从玻璃三棱镜射向空气中 的入射角增大，由于a光的折射率大 于b光的折射率，所以a光的临界角 小于b光的临界角，因此随着光束的 入射角逐渐减小，折射光线a首先消 失，D正确。 典例7B红光由空气进入棱镜后，频 率不变，传播速度变小，根据)=入f, 可知波长将变短，由力=入 可知，射入 五棱镜的这束红光光子的动量增大， 故A错误；因为入射点和入射角相同， 所以绿光在五棱镜传播的路径与红光 相同，故B正确；绿光在五棱镜传播的 路径与红光相同，即路程相同，红光传 播速度比绿光大，所以绿光在五棱镜 传播的时间比红光长，故C错误；七色 光中紫光的频率最大，在五棱镜中的 折射率最大，根据口=片，可知传播速 度最小，故D错误。 专题六 热学 近代物理 第14讲热学 》考向探究·素养提升《 考向一分子动理论 固体、液体和 气体 典例1C布朗运动是悬浮微粒的运 动，间接反映了液体分子的无规则运 动，故A错误；在细管中，不论液体是 否浸润细管壁都能形成毛细现象，故B 错误；液晶显示器是利用了液晶对光 具有各向异性的特点，故C正确；蔗糖 糖块是多晶体，没有固定的形状，故D 错误。 典例2C两个分子间距离r等于r 时分子势能为0，从r。处随着距离的 增大，此时分子间作用力表现为引力， 分子间作用力做负功，故分子势能 增大；从。处随着距离的减小，此时 分子间作用力表现为斥力，分子间作 用力也做负功，分子势能也增大，故可 知当r不等于r。时，E。为正，故选C。 考向二 气体实验定律和理想气体状 态方程 典例3 C方法一：根据气体实验定律 分析 →b过程中，气体压强不变，温度降 低，根据盖一吕萨克定 入 =C得知， 体积应减小，故A错误：b·c过程中， 气体的温度保持不变，即气体发生等 温变化，根据玻意耳定律pV=C得 知，由于压强减小，故体积增大，故B 错误：c→a过程中，由题图可知，力与 T成正比，则气体发生等容变化，体积 不变，温度升高则压强增大，故C正 确；综上所述可知在b状态时，气体的 体积最小，故D错误。 方法二：根据图像斜率的意义分析 如周，由理想气体状态方程y-C得 pCT,鲜率6-G,即菜状态（点） 与原，点连线斜率越大，体积V越小，故 由图可以看出V。=V>Vb,温度可由 图像直观反映出来。 典例4(1)450K(2)4×10-3 m 解析：(1)活塞缓慢上升过程中，气体 做等压变化，根据盖-吕萨克定律 Vo T。 代入数值解得T,=450K。 (2)设稳定后气体的压强为力2，根据平 衡条件有p,S=poS+g, 分析可知初始状态时气体压强与大气 压强相等为p。,整个过程根据玻意耳 定律p,V。=p,V2, 联立解得V,=4×103m3。 3 典例5 (1) (2 24 解析：(1)当活塞B恰好要滑动时，对 其受力分析，根据平衡条件pS= poS+F im, po 2 ，解得p=1.5巾。， 区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻 意耳定律有1.2p。V。=pV, 当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动 V。-V 的距离为△x= Vo 联立可得△x= 5S (2)打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足 够长的时间，气体Ⅱ的压强为p。,根据 玻意耳定律有1.2pV。=pV', V= 由题意可知 m=5 m 41 Vo 解得V金= 对气体工，根据理想气体状态方程 1.2paV。p(2V。-V会) T。 T 解得T= 35 24 考向三 热力学定律及综合应用 典例6C一定质量的理想气体，在 a→b的过程中与外界无热量交换，而 体积减小，外界对气体做功，由热力学 第一定律可知气体内能增大，温度升 高，气体分子的平均动能增大，故A错 误：b→c过程气体压强不变，体积减 小，由盖一吕萨克定律可知，温度降低， 则内能减小，由热力学第一定律可知， 气体放出的热量等于其内能减少量与 外界做功之和，故B错误；由题图可 知，p。:p.=3:10,V。:V.=10:3, 则有p.V.=p.V.,可知，T.=T,a、c 状态气体内能相同，根据热力学第一 定律可知，a→b→c过程中，外界对气 体做的总功等于气体放出的总热量， 故C正确，D错误。 典例7(1) h,(2) pohiS 3 63 解析：(1)活塞开始缓慢上升，由受力 平衡p。S十f。=p1S, 可得封闭气体的压强p!= 21 T,→T,升温过程中，气体等压膨胀， hiS h2S 由盖吕萨克定律个 T. 4 解得h=号h1。 3 (2)T,·T。升温过程中，气体等压膨 胀，外界对气体做功 22p。h1S W1=-p1(h2-h1)S= 63 T2→T?降温过程中，气体等容变化， 外界对气体做功W:=0, 活塞受力平衡有poS=f。十p3S, 解得封闭气体的压强巾：= 20 T3→T,降温过程中，气体等压压缩， h2S hiS 由盖吕萨克定律T T 每得A:品， 外界对气体做功 W,=p:(h:-h,)S=14ph:S 63 全程中外界对气体做功 W=W,+w:+w,=一8hS 63 因为T=T,,故封闭气体的总内能变 化△U=0, 利用热力学第一定律△U=W十Q, 解得Q= 8phiS 63 8pohS 故封闭气体吸收的净热量Q= 63 微专题6气体变质量问题 》考向探究·素养提升《 典例1(1)2.5×10Pa(2)6L 解析：由查理定律可得气一无，其 中p1=2.7X10Pa,T1=(273-3)K= 270K,T2=(273-23)K=250K, 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该 轮胎气体压强的大小p:=2.5× 10Pa。 (2)由玻意耳定律p2V。十p。V=p1V,, 代入数据解得，充进该轮胎的空气体 积V=6L。 V 典例2I)v,+V 2s-(年)门 解析：(1)以第1次抽气之前助力气室 内的气体为研究对象， 根据玻意耳定律得p。V。=p1(V。十V1), 解得第1次抽气之后助力气室内的压 V 强p1=V。+V (2)第2次抽气，根据玻意耳定律得 pV。=pe(V。+V), 解得第2次抽气之后助力气室内的压 强p:= V。 +v)p, 第3次抽气，根据玻意耳定律得 pV。=p3(V。+Vi), 解得第3次抽气之后助力气室内的压 强，= 。+V)p, ,年 则第次抽气之后助力气室内的压强 V。 .=(,+v)p, P5-As=5[-(年)门 典例3(1)21℃(2)124个 解析：(1)大钢瓶的容积一定，从北方 到南方对大钢瓶内气体，由查理定律 解得T:=294K, 则t=T-273=21℃。 (2)在南方时，设大钢瓶内氧气由p2、 V,等温变化到停止分装时，压强为 p3、体积为V3,则p2=1.26×10Pa, V2=0.04m3,pg=2×10Pa, 根据玻意耳定律有p2V:=p:V, 解得V3=2.52m3, 可用于分装小钢瓶的氧气压强为 p,=2×105Pa,体积为V,=(2.52 0.04)m3=2.48m3, 分装入小钢瓶的氧气压强为力：=4× 10iPa,体积为V=nV, 其中小钢瓶体积为V=0.01m3, 根据p:V:=pV, 解得n=124, 即一大钢瓶氧气可分装124个小钢瓶。 典例4(1 11 20b 2 7 解析：(1)设初态A中气体的体积为 V,则B中气体的体积为3V。可知末 态B的体积为2V,A的体积为2V。根 据平衡条件可得初态A的压强为 pA=p+0.1p=1.1p, A中气体发生等温变化，有卫AV= b'X2V,解得b'= 11 (2)根据平衡条件可得末态B的压强 为pg=p′-0.1p=0.45p,假设B中 气体质量不变，当压强为B时其体积 为VB,有pX3V=pBVB,解得VB= V,B中漏出的气体和剩下气体质量 3 VB-2V 7 的比值为 2V 3 第15讲 近代物理 》考向探究·素养提升《 考向一光电效应和光的波粒二象性 典例1B某频率的光不能使乙金属发 生光电效应，说明此光的频率小于乙 金属的截止频率，则换用频率更小的 光不能使乙发生光电效应，A错误；由 爱因斯坦光电效应方程E,=v一W 可知频率越大，光电子的最大初动能 越大，换用频率更小的光，光电子的最 大初动能小于Ek,B正确：频率不变则 小于乙金属的截止频率，不会使乙发 生光电效应，C错误；由Ek=hv一W。 可知频率不变，光电子的最大初动能 不变，D错误。 典例2CD用紫外线灯发出的紫外线 照射锌板，锌板失去电子带正电，验电 器与锌板相连，则验电器的金属琼和 金属指针带正电，故A错误；由题图2 可知电压相同时，光照越强，光电流越 大，只能说明光电流与光的强度有关， 逼止电压只与入射光的频率有关，与 入射光的强度无关，故B错误；根据 爱因斯坦光电效应方程eU.=hy一 w,可知U.=么，-”.U。-图像 的斜率为么，即么= Ui ,二，解得h日 -,故C正确；根据爱因斯坦光电 VI-Ve 效应方程Ek=hy一W。知，Ek一y图 线的纵轴截距的绝对值表示逸出功， 则逸出功为E,当最大初动能为0时， 参考答案 233