第30讲 热学基础（分子动理论 内能 固体、液体和气体）（复习讲义）（天津专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义围绕热学基础，覆盖分子动理论、内能、固体液体、气体实验定律及热力学定律等核心考点，按“命题透视-思维建模-考点精讲-真题溯源”逻辑架构知识体系，通过考点拆解、方法归纳（如变质量气体等效法）、真题训练（天津高考题）等环节，帮助学生系统突破概念辨析与计算难点。 讲义突出情境化与分层突破特色，以高压锅、拔火罐等生活情境培养物理观念，通过气体图像分析等活动建构科学思维模型，设置例题与变式分层练习。真题溯源精准对接考向，助力学生高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第30讲 热学基础(分子动理论 内能 固体、液体和气体) 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 内能 知识点1 分子动理论 考向1 阿伏加德罗常数的估算 考向2 布朗运动与分子热运动 考向3 分子力、分子势能与分子间距的关系 知识点2 内能 考点二 固体、液体 知识点1 固体 考向1 晶体与非晶体的区别 考向2 液晶的特性 知识点2 液体 考向1 液体的表面张力 考向2 浸润与不浸润、毛细现象 考点三 气体 知识点1 气体实验定律与理想气体状态方程 考向1 气体压强的微观解释 考向2 气体实验定律的图像问题 考向3 变质量气体问题（打气、抽气、灌气、漏气） 知识点2 热力学定律 考向1 热力学第一定律的理解与应用 考向2 热力学第二定律的理解 命题透视·考情前瞻04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 分子动理论 内能 —— 天津T4 天津T8 固体、液体 —— —— —— 气体实验定律 —— 天津T4 天津T8 热力学定律 —— —— 天津T8 考情分析 题型与考向：天津高考对热学部分的考查模式非常稳定。选择题（单项/不定项）通常固定考查分子动理论、内能、热力学定律等概念辨析，难度较低，属于“送分题”。计算题则固定考查气体实验定律或理想气体状态方程，通常与力学平衡（如活塞、液柱）结合，难度中等，计算量不大，但对过程分析和状态参量的确定要求精准。 考情分析 情境与立意： 1.教材基础模型情境：油膜法估测分子大小、布朗运动、分子力与分子势能图像、晶体结构、毛细现象等，均源自课本基础实验和插图。 2.生产生活情境：高压锅、拔火罐、喷雾器、轮胎打气、热机等，考查学生将实际问题抽象为物理模型的能力。 3.图像探究情境：依托p-V、p-T、V-T图像，考查对气体状态变化过程的理解和规律应用。 复习目标 1.深刻理解分子动理论的三个基本观点，能区分布朗运动与分子热运动，掌握分子力、分子势能随分子间距变化的规律。 2.准确理解温度、内能、热量、功等核心概念，熟练应用热力学第一定律ΔU=W+Q进行定性判断和定量计算。 3.掌握晶体与非晶体、液晶、液体表面张力等物态特性，能解释相关现象。 4.熟练掌握气体三大实验定律及理想气体状态方程，能结合力学知识分析活塞、液柱模型，准确确定气体的状态参量（p, V, T）。 5.能识别和解决打气、抽气等变质量问题，掌握将其转化为定质量问题的“等效法”。 6.理解热力学第二定律的两种表述及微观解释，明确宏观热现象的方向性。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 内能 知识点1 分子动理论 知●识●解●构 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子大小：分子直径的数量级为 10-10 m。 (2)分子质量：分子质量的数量级为 10-26kg。 (3)阿伏加德罗常数：NA=6.02×1023 mol⁻¹，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。 2.分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。 (2)布朗运动：悬浮在液体（或气体）中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动。 (3)产生原因：液体（或气体）分子对小颗粒撞击的不平衡性。 (4)影响因素：颗粒越小、温度越高，布朗运动越剧烈。 (5)意义：间接反映了液体（或气体）分子的无规则运动。 3.分子间存在相互作用力 (1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力。 (2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快。 (3)分子力与分子间距 r 的关系： ①当r=r₀(约10⁻¹⁰m)时，F引=F斥，分子力F=0。 ②当r<r₀时，F斥>F引，分子力表现为斥力。 ③当r>r₀时，F引>F斥，分子力表现为引力。 ④当 r>10r₀时，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。 (4)分子势能与分子间距r的关系： ①当r=r₀时，分子势能Ep最小。 ②当r<r₀时，r减小，分子力（斥力）做负功，Ep增大。 ③当r>r₀时，r增大，分子力（引力）做负功，Ep增大。 考向1 阿伏加德罗常数的估算 例题1、石墨可以在高温、高压下形成金刚石，金刚石的用途非常广泛。已知金刚石的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为，将金刚石分子视为正方体模型。下列说法正确的是（　　） A．金刚石分子之间的平均距离为 B．每个金刚石分子的质量为 C．体积为的金刚石内含有的分子数为 D．质量为的金刚石内含有的分子数为 变式、已知水密度，摩尔质量，阿伏加德罗常数，标准状态时水蒸汽的摩尔体积是22.4L/mol。求：（计算结果均保留一位有效数字） (1)液态水中水分子直径d（水分子可视为球形）； (2)标准状态下水蒸气中水分子平均间距L。 考向2 布朗运动与分子热运动 例题2、下列关于布朗运动的说法正确的是（     ） A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 D．向一锅水中撒胡椒粉，加热时水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈 变式、某同学做观察布朗运动实验，图甲和乙是他记录的两张水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格的长度相同。下列说法正确的是（     ） A．布朗运动能说明炭粒中的分子运动 B．若水温相同，乙中炭粒的颗粒较大 C．若炭粒大小相同，乙中水分子平均动能较大 D．实验时尽可能选较大的炭粒，方便肉眼观察 考向3 分子力、分子势能与分子间距的关系 例题3、如图所示，曲线Ⅰ、Ⅱ表示分子间作用的引力和斥力的大小随分子间距离变化的关系曲线，两曲线交点的横坐标为，曲线Ⅲ表示分子势能随分子间距离变化的关系曲线，下列说法正确的是（     ） A．Ⅱ表示分子间的斥力 B．若分子间距离由逐渐减小，分子间引力逐渐减小，斥力逐渐增大 C．当分子间距离为时，分子间的作用力为零，分子势能最小 D．若分子间距离由逐渐增大，分子间的作用力逐渐减小，分子势能逐渐增大 变式、设是分子间引力和斥力平衡时的距离，r是两个分子间的实际距离，则以下说法正确的是（   ） A．当时，分子间引力和斥力都等于零 B．当时，分子间只有引力而无斥力 C．r由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力先增大后减小 D．r由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力和斥力都增大，其合力先增大后减小再增大 知识点2 内能 1.分子动能：分子由于热运动而具有的能。温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。 2.分子势能：由分子间的相对位置决定的能。宏观上，分子势能与物体的体积有关。 3.物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 决定因素：对于给定的物体（分子数一定），其内能由温度和体积共同决定。 4.改变内能的两种方式：做功和热传递。这两种方式在改变物体内能上是等效的。 例题4、下列关于内能与热量的说法中，正确的是（　　） A．马铃薯所含热量高 B．内能越大的物体热量也越多 C．热量总是从内能大的物体流向内能小的物体 D．热量传递方向与两物体的温度有关 变式、下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是（　　） A．同一物体温度越高，内能越大 B．要使物体的内能增加，一定要吸收热量 C．要使物体的内能增加，一定要对物体做功 D．物体内能增加，它的温度就一定升高 考点二 固体、液体 知识点1 固体 知●识●解●构 1.晶体与非晶体 比较项目 晶体 非晶体 外形 有规则的几何形状 无规则的几何形状 熔点 有确定的熔点 没有确定的熔点 物理性质 各向异性 (多晶体各向同性) 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香、沥青 2.液晶 (1)像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。 (2)广泛应用于显示技术（如液晶显示器）。 考向1 晶体与非晶体的区别 例题5、关于固体和液体的性质，下列说法正确的是（     ） A．晶体的物理性质都表现为各向异性 B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 C．液体表面张力方向总是跟液面垂直且与分界面相切 D．浸润液体在细管中下降以及不浸润液体在细管中上升的现象称为毛细现象 变式、（多选）关于下列四幅图，以下说法正确的是（     ） A．图甲中水黾停在水面不下沉是因为浮力作用 B．图乙中蜂蜡在薄板上熔化成圆形区域，说明薄板一定是非晶体 C．图丙是玻璃管插入水中的情形，说明水浸润玻璃 D．图丁中的固体物质分子不规则地排列，没有周期性，它不具有确定的熔点 考向2 液晶的特性 例题6、关于固体和液体，下列说法中正确的是（     ） A．晶体的所有物理性质都是各向异性的 B．液晶是液体和晶体的混合物 C．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离 D．在毛细现象中，毛细管中的液面一定升高 变式、从物理走向生活是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（     ） A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高 B．热量不可能从低温物体传到高温物体 C．液晶显示器是利用液晶光学性质各向异性的特点制成的 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第一定律 知识点2 液体 知●识●解●构 1.液体的表面张力 (1)现象：液体表面具有收缩到最小面积的趋势。 (2)成因：液体表面层分子比内部稀疏，分子间距离r>r₀，分子力表现为引力。 (3)作用：使液面绷紧，如露珠呈球形、小昆虫能在水面上行走。 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。 (2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在固体的表面上。 (3)微观解释：取决于附着力（液体与固体分子间的作用力）和内聚力（液体分子间的作用力）的相对大小。 3.毛细现象 (1)浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。 (2)管径越细，毛细现象越明显。 考向1 液体的表面张力 例题7、下列说法正确的是（     ） A．真空冶炼炉、金属探测仪都是利用涡流工作的 B．无线电波传播时，频率越高越容易绕过地面障碍物 C．液体表面张力的方向总是垂直于液面，使液体表面积缩小 D．所有晶体都具有规则几何外形，且都表现为各向异性 变式、下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（     ） A．两分子间作用力为零时分子势能也为零 B．篮球里面的气体难压缩，说明气体分子间存在斥力 C．分子间距逐渐减小的过程中，分子势能一定先减小后增大 D．在空间站中，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用 考向2 浸润与不浸润、毛细现象 例题8、下图中所涉及物理知识的表述正确的是（     ） A．图甲中把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端变钝，这是因为表面张力的缘故 B．图乙中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 C．图丙中液体和管壁表现为不浸润现象 D．图丁中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 变式、人类对物质的认识不断发展，下列判断正确的是（     ） A．小昆虫能在水面上自由走动是液体的表面张力引起的 B．荷叶上的露水聚成水珠说明荷叶和露水表现为浸润现象 C．高速运动的电子具有波动性，而低速运动的石块没有波动性 D．α粒子散射实验中α粒子大角度偏转是因为与原子内部的电子相撞 考点三 气体 知识点1 气体实验定律与理想气体状态方程 知●识●解●构 1.气体的三个状态参量：压强 (p)、体积 (V)、温度 (T)。 (1)压强 p：气体作用在容器器壁单位面积上的压力。微观上由大量气体分子频繁撞击器壁产生。 (2)体积 V：气体所充满的容器的容积。 (3)温度 T：热力学温度，单位开尔文 (K)。T = t + 273.15 K。 2.气体实验定律 (一定质量的理想气体) (1)玻意耳定律 (等温变化)：pV = C 或 p₁V₁ = p₂V₂ (2)查理定律 (等容变化)：p/T = C 或 p₁/T₁ = p₂/T₂ (3)盖 - 吕萨克定律 (等压变化)：V/T = C 或 V₁/T₁ = V₂/T₂ 3.理想气体状态方程：pV/T = C 或 p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ 适用条件：一定质量的理想气体（在温度不太低、压强不太大时，实际气体可近似看作理想气体）。 考向1 气体压强的微观解释 例题9、下列关于气体压强的说法，正确的是（　　） A．大气压强是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的 B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等 C．一定质量的理想气体，只要温度升高，气体分子的平均速率就增大，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力就增大 D．一定质量的理想气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大 变式、（多选）下列说法中正确的是（　　） A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大 B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大 C．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大 D．分子从远处趋近固定不动的分子，当到达受的作用力为零处时，的动能一定最大 考向2 气体实验定律的图像问题 例题10、一根足够长的试管开口向下，中间用水银封闭了一定质量的气体，如图所示。现将试管绕定点缓慢向右转到虚线处，则下列图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 变式、（多选）如图所示，足够深的导热容器用质量为、横截面积为的导热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下方设有两个卡口，初态时活塞与卡口间的作用力大小为，活塞离汽缸底部的高度为，环境温度，之后环境温度逐渐升高至某一温度，活塞离汽缸底部的距离变为。不计活塞与容器间的摩擦，重力加速度为，大气压保持不变且。整个过程中，关于气体的图像及说法正确的是（　　） A．图甲为此过程的图像，则温度下的压强大于温度下的压强 B．图乙为此过程的图像，其中 C．图丙为此过程的图像，封闭气体在两个阶段升高相同温度时，吸收的热量相等 D．图丙为此过程的图像，此过程中气体对外做功为 考向3 变质量气体问题（打气、抽气、灌气、漏气） 例题11、如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强p0、体积为V0的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出V0的临界值Vc，当V0=Vc时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度为h、颈部高度为l，泵水器的临界值为Vc，按压前桶中气体压强为p0。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该桶身的横截面积S等于（     ） A． B． C． D． 变式、我国“奋斗者”号载人潜水器在执行深海探测任务时，为了保证舱内空气新鲜同时控制舱内压强稳定，使用高压气瓶向舱内补充气体。已知舱内初始气体压强为，温度为。潜水器下潜至深海某深度时，舱外海水压强为，此时舱内温度降至。为了平衡内外压强差，需从高压气瓶向舱内缓慢充入同种气体，直至舱内压强与舱外海水压强相等。若充气过程中舱内温度保持不变，所有气体可视为理想气体，则充气后的气体质量与初始状态质量之比为（     ） A． B． C． D． 知识点2 热力学定律 1.热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU = W + Q (3)符号法则： ①ΔU：内能增加为正，减少为负。 ②W：外界对系统做功为正，系统对外界做功为负。 ③Q：系统从外界吸热为正，向外界放热为负。 2.热力学第二定律 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。（揭示了热传递的方向性） (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。（揭示了机械能与内能转化的方向性，否定了第二类永动机） (3)微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 考向1 热力学第一定律的理解与应用 例题12、（多选）如图所示为一定质量的理想气体焦耳循环过程（）的图，其中、为等压过程，、为绝热过程，图中所标物理量均为已知量，已知过程气体对外放热为（），气体内能的变化量为，过程中外界对气体做功为，则（     ） A． B． C． D． 变式、某同学利用压强传感器探究气体实验定律，保持封闭气体的质量不变，从A到B等温变化（气体的温度为T1），B到D等容变化，D到C等温变化（气体的温度为T2），C到A等容变化，经过一个循环回到初始状态A，p-V图如图所示，已知ABCD所围的面积为S，气体吸收的热量记为Q，下列关系式正确的是（　　） A．，S=Q B．，S=Q C．，S=-Q D．，S=-Q 考向2 热力学第二定律的理解 例题13、（多选）2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 变式、如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 2．（2024·新疆河南·高考真题）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热 3．（2023·天津·高考真题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）      A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变 4．（2022·天津·高考真题）（多选）采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（    ） A．绝热过程中，气体分子平均动能增加 B．绝热过程中，外界对气体做负功 C．等压过程中，外界对气体做正功 D．等压过程中，气体内能不变 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第30讲 热学基础(分子动理论 内能 固体、液体和气体) 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 内能 知识点1 分子动理论 考向1 阿伏加德罗常数的估算 考向2 布朗运动与分子热运动 考向3 分子力、分子势能与分子间距的关系 知识点2 内能 考点二 固体、液体 知识点1 固体 考向1 晶体与非晶体的区别 考向2 液晶的特性 知识点2 液体 考向1 液体的表面张力 考向2 浸润与不浸润、毛细现象 考点三 气体 知识点1 气体实验定律与理想气体状态方程 考向1 气体压强的微观解释 考向2 气体实验定律的图像问题 考向3 变质量气体问题（打气、抽气、灌气、漏气） 知识点2 热力学定律 考向1 热力学第一定律的理解与应用 考向2 热力学第二定律的理解 命题透视·考情前瞻04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 分子动理论 内能 —— 天津T4 天津T8 固体、液体 —— —— —— 气体实验定律 —— 天津T4 天津T8 热力学定律 —— —— 天津T8 考情分析 题型与考向：天津高考对热学部分的考查模式非常稳定。选择题（单项/不定项）通常固定考查分子动理论、内能、热力学定律等概念辨析，难度较低，属于“送分题”。计算题则固定考查气体实验定律或理想气体状态方程，通常与力学平衡（如活塞、液柱）结合，难度中等，计算量不大，但对过程分析和状态参量的确定要求精准。 考情分析 情境与立意： 1.教材基础模型情境：油膜法估测分子大小、布朗运动、分子力与分子势能图像、晶体结构、毛细现象等，均源自课本基础实验和插图。 2.生产生活情境：高压锅、拔火罐、喷雾器、轮胎打气、热机等，考查学生将实际问题抽象为物理模型的能力。 3.图像探究情境：依托p-V、p-T、V-T图像，考查对气体状态变化过程的理解和规律应用。 复习目标 1.深刻理解分子动理论的三个基本观点，能区分布朗运动与分子热运动，掌握分子力、分子势能随分子间距变化的规律。 2.准确理解温度、内能、热量、功等核心概念，熟练应用热力学第一定律ΔU=W+Q进行定性判断和定量计算。 3.掌握晶体与非晶体、液晶、液体表面张力等物态特性，能解释相关现象。 4.熟练掌握气体三大实验定律及理想气体状态方程，能结合力学知识分析活塞、液柱模型，准确确定气体的状态参量（p, V, T）。 5.能识别和解决打气、抽气等变质量问题，掌握将其转化为定质量问题的“等效法”。 6.理解热力学第二定律的两种表述及微观解释，明确宏观热现象的方向性。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 内能 知识点1 分子动理论 知●识●解●构 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子大小：分子直径的数量级为 10-10 m。 (2)分子质量：分子质量的数量级为 10-26kg。 (3)阿伏加德罗常数：NA=6.02×1023 mol⁻¹，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。 2.分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。 (2)布朗运动：悬浮在液体（或气体）中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动。 (3)产生原因：液体（或气体）分子对小颗粒撞击的不平衡性。 (4)影响因素：颗粒越小、温度越高，布朗运动越剧烈。 (5)意义：间接反映了液体（或气体）分子的无规则运动。 3.分子间存在相互作用力 (1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力。 (2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快。 (3)分子力与分子间距 r 的关系： ①当r=r₀(约10⁻¹⁰m)时，F引=F斥，分子力F=0。 ②当r<r₀时，F斥>F引，分子力表现为斥力。 ③当r>r₀时，F引>F斥，分子力表现为引力。 ④当 r>10r₀时，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。 (4)分子势能与分子间距r的关系： ①当r=r₀时，分子势能Ep最小。 ②当r<r₀时，r减小，分子力（斥力）做负功，Ep增大。 ③当r>r₀时，r增大，分子力（引力）做负功，Ep增大。 考向1 阿伏加德罗常数的估算 例题1、石墨可以在高温、高压下形成金刚石，金刚石的用途非常广泛。已知金刚石的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为，将金刚石分子视为正方体模型。下列说法正确的是（　　） A．金刚石分子之间的平均距离为 B．每个金刚石分子的质量为 C．体积为的金刚石内含有的分子数为 D．质量为的金刚石内含有的分子数为 【答案】C 【详解】A．单个金刚石分子体积 将分子视为正方体，分子平均间距等于正方体边长，故A错误； B．单个分子质量为摩尔质量除以阿伏加德罗常数，即，故B错误； C．体积为的金刚石质量 物质的量 分子数，故C正确； D．质量为的金刚石物质的量 分子数，故D错误。 故选C。 变式、已知水密度，摩尔质量，阿伏加德罗常数，标准状态时水蒸汽的摩尔体积是22.4L/mol。求：（计算结果均保留一位有效数字） (1)液态水中水分子直径d（水分子可视为球形）； (2)标准状态下水蒸气中水分子平均间距L。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）题意可知单个水分子质量 代入题中数据，解得 （2）单个水蒸气中水分子占据空间的立方体体积 代入题中数据，解得 考向2 布朗运动与分子热运动 例题2、下列关于布朗运动的说法正确的是（     ） A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 D．向一锅水中撒胡椒粉，加热时水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈 【答案】C 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是分子的无规则运动（分子尺度极小，无法通过光学显微镜直接观察），故A错误； B．布朗运动的成因是液体分子对固体小颗粒的无规则撞击受力不平衡，该现象证明的是液体分子在做无规则运动，和固体小颗粒内部的分子运动无关，故B错误； C．煤油中小粒灰尘的布朗运动是煤油分子对灰尘颗粒频繁、不规则碰撞导致的，该现象可以说明煤油分子在做无规则运动，故C正确； D．加热时水中胡椒粉翻滚是水受热形成宏观对流带动的机械运动，不属于布朗运动，无法体现温度对布朗运动的影响，故D错误。 故选C。 变式、某同学做观察布朗运动实验，图甲和乙是他记录的两张水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格的长度相同。下列说法正确的是（     ） A．布朗运动能说明炭粒中的分子运动 B．若水温相同，乙中炭粒的颗粒较大 C．若炭粒大小相同，乙中水分子平均动能较大 D．实验时尽可能选较大的炭粒，方便肉眼观察 【答案】C 【详解】A．布朗运动能说明水分子的运动，不能说明炭粒中的分子运动，故A错误； BC．由题图可知，乙图中的炭粒运动剧烈。若水温相同，颗粒越小运动越剧烈，故乙中炭粒的颗粒较小；若炭粒大小相同，则水温越高，布朗运动越剧烈，故乙中水的温度较高，水分子平均动能较大，故B错误，C正确； D．观察布朗运动必须用高倍显微镜，肉眼观察到的炭粒运动不是布朗运动，故D错误。 故选C。 考向3 分子力、分子势能与分子间距的关系 例题3、如图所示，曲线Ⅰ、Ⅱ表示分子间作用的引力和斥力的大小随分子间距离变化的关系曲线，两曲线交点的横坐标为，曲线Ⅲ表示分子势能随分子间距离变化的关系曲线，下列说法正确的是（     ） A．Ⅱ表示分子间的斥力 B．若分子间距离由逐渐减小，分子间引力逐渐减小，斥力逐渐增大 C．当分子间距离为时，分子间的作用力为零，分子势能最小 D．若分子间距离由逐渐增大，分子间的作用力逐渐减小，分子势能逐渐增大 【答案】C 【详解】A．根据分子动理论，分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快。由图可知，曲线Ⅰ变化较快，表示斥力；曲线Ⅱ变化较慢，表示引力，故A错误； B．若分子间距离由逐渐减小，分子间的引力和斥力都逐渐增大，只是斥力增大得更快，故B错误； C．当分子间距离为时，由图可知引力曲线和斥力曲线相交，说明引力大小等于斥力大小，分子间的作用力是引力和斥力的合力，故分子间的作用力为零；此时分子势能曲线Ⅲ处于最低点，即分子势能最小，故C正确； D．若分子间距离由逐渐增大，分子间作用力表现为引力，其大小先增大后减小；在此过程中分子力做负功，分子势能逐渐增大，故D错误。 故选C。 变式、设是分子间引力和斥力平衡时的距离，r是两个分子间的实际距离，则以下说法正确的是（   ） A．当时，分子间引力和斥力都等于零 B．当时，分子间只有引力而无斥力 C．r由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力先增大后减小 D．r由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力和斥力都增大，其合力先增大后减小再增大 【答案】D 【详解】A．当时，分子间引力和斥力大小相等，合力为零，但引力和斥力均不等于零，故A错误； B．分子间始终同时存在引力和斥力，当时，引力大于斥力，分子力表现为引力，故B错误； C．由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力和斥力都在随距离的减小而增大，即分子间的引力一直增大，故C错误； D．由逐渐减小到小于的过程中，分子间的引力和斥力都增大，合力在阶段表现为引力，其大小先增大后减小至处的零，在阶段表现为斥力，合力随距离减小而持续增大，因此合力先增大后减小再增大，故D正确。 故选D。 知识点2 内能 1.分子动能：分子由于热运动而具有的能。温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。 2.分子势能：由分子间的相对位置决定的能。宏观上，分子势能与物体的体积有关。 3.物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 决定因素：对于给定的物体（分子数一定），其内能由温度和体积共同决定。 4.改变内能的两种方式：做功和热传递。这两种方式在改变物体内能上是等效的。 例题4、下列关于内能与热量的说法中，正确的是（　　） A．马铃薯所含热量高 B．内能越大的物体热量也越多 C．热量总是从内能大的物体流向内能小的物体 D．热量传递方向与两物体的温度有关 【答案】D 【详解】热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，此外，两物体之间热量的传递方向只与它们的温度有关，与它们的内能无关。 故选D。 变式、下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是（　　） A．同一物体温度越高，内能越大 B．要使物体的内能增加，一定要吸收热量 C．要使物体的内能增加，一定要对物体做功 D．物体内能增加，它的温度就一定升高 【答案】A 【详解】A．物体内能是组成物体内所有分子势能和分子动能的总和，同一物体温度越高，分子势能不变，分子平均动能越大，故A项正确； BC．改变物体内能的方式有做功和热传递，使物体的内能增加，可以对物体做功，也可以从外界吸收热量，故BC错误； D．物体内能是组成物体内所有分子势能和分子动能的总和，内能增加，可能是增加分子势能，如一定质量的的冰变成的水，内能增加，但温度并没有升高，故D项错误。 故选A。 考点二 固体、液体 知识点1 固体 知●识●解●构 1.晶体与非晶体 比较项目 晶体 非晶体 外形 有规则的几何形状 无规则的几何形状 熔点 有确定的熔点 没有确定的熔点 物理性质 各向异性 (多晶体各向同性) 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香、沥青 2.液晶 (1)像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。 (2)广泛应用于显示技术（如液晶显示器）。 考向1 晶体与非晶体的区别 例题5、关于固体和液体的性质，下列说法正确的是（     ） A．晶体的物理性质都表现为各向异性 B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 C．液体表面张力方向总是跟液面垂直且与分界面相切 D．浸润液体在细管中下降以及不浸润液体在细管中上升的现象称为毛细现象 【答案】B 【详解】A．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体由大量杂乱排列的单晶体组成，整体物理性质为各向同性，并非所有晶体都表现为各向异性，故A错误； B．同种物质可通过改变微观排列结构，以晶体和非晶体两种不同形态存在，例如二氧化硅可形成晶体形态的水晶，也可形成非晶体形态的石英玻璃，故B正确； C．液体表面张力的方向沿液面切线方向，并非与液面垂直，故C错误； D．毛细现象的规律为：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，选项描述与规律相反，故D错误。 故选B。 变式、（多选）关于下列四幅图，以下说法正确的是（     ） A．图甲中水黾停在水面不下沉是因为浮力作用 B．图乙中蜂蜡在薄板上熔化成圆形区域，说明薄板一定是非晶体 C．图丙是玻璃管插入水中的情形，说明水浸润玻璃 D．图丁中的固体物质分子不规则地排列，没有周期性，它不具有确定的熔点 【答案】CD 【详解】A．水黾停在水面不下沉是液体表面张力的作用支撑，不是浮力，故A错误； B．蜂蜡熔化为圆形，说明薄板导热各向同性；非晶体和多晶体都具有各向同性，因此薄板可能是非晶体，也可能是多晶体，故B错误； C．当液体浸润固体时，附着层扩展，液面会形成凹形弯月面，图丙符合水浸润玻璃的特征，故C正确； D．该固体的结构微粒排列不规则、没有周期性，属于非晶体，非晶体没有确定的熔点，故D正确； 故选 CD。 考向2 液晶的特性 例题6、关于固体和液体，下列说法中正确的是（     ） A．晶体的所有物理性质都是各向异性的 B．液晶是液体和晶体的混合物 C．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离 D．在毛细现象中，毛细管中的液面一定升高 【答案】C 【详解】A．晶体分为单晶体和多晶体，多晶体的物理性质各向同性，单晶体也仅部分物理性质存在各向异性，并非所有物理性质都各向异性，故A错误； B．液晶是介于固态和液态之间的独立物质状态，不属于液体和晶体的混合物，故B错误； C．液体表面层的分子分布比液体内部更稀疏，表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间作用力表现为引力，因此产生表面张力，故C正确； D．毛细现象中，若液体浸润毛细管管壁，液面升高，若液体不浸润毛细管管壁，液面降低，液面并非一定升高，故D错误。 故选C。 变式、从物理走向生活是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（     ） A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高 B．热量不可能从低温物体传到高温物体 C．液晶显示器是利用液晶光学性质各向异性的特点制成的 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第一定律 【答案】C 【详解】A．晶体包括单晶体和多晶体，均有固定熔点，熔化过程中温度都保持恒定，仅非晶体熔化时温度持续升高，故A错误； B．根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传到高温物体，若有外界做功（如冰箱制冷），热量可以从低温物体传递到高温物体，故B错误； C．液晶具有光学各向异性的特点，液晶显示器通过电场改变液晶分子排列，调控光线透过实现显示功能，正是利用了该特性，故C正确； D．第二类永动机不违背热力学第一定律（能量守恒定律），其无法制造成功的原因是违背了热力学第二定律，故D错误。 故选C。 知识点2 液体 知●识●解●构 1.液体的表面张力 (1)现象：液体表面具有收缩到最小面积的趋势。 (2)成因：液体表面层分子比内部稀疏，分子间距离r>r₀，分子力表现为引力。 (3)作用：使液面绷紧，如露珠呈球形、小昆虫能在水面上行走。 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。 (2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在固体的表面上。 (3)微观解释：取决于附着力（液体与固体分子间的作用力）和内聚力（液体分子间的作用力）的相对大小。 3.毛细现象 (1)浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。 (2)管径越细，毛细现象越明显。 考向1 液体的表面张力 例题7、下列说法正确的是（     ） A．真空冶炼炉、金属探测仪都是利用涡流工作的 B．无线电波传播时，频率越高越容易绕过地面障碍物 C．液体表面张力的方向总是垂直于液面，使液体表面积缩小 D．所有晶体都具有规则几何外形，且都表现为各向异性 【答案】A 【详解】A．真空冶炼炉利用涡流的热效应熔化金属，金属探测仪利用金属内部产生的涡流反作用于探测线圈实现金属识别，二者均利用涡流工作，A正确； B．根据光速公式，无线电波频率越高，波长越短，衍射能力越弱，越难绕过地面障碍物，B错误； C．液体表面张力的方向沿液面切线方向，作用效果是使液体表面积缩小，C错误； D．晶体分为单晶体和多晶体，多晶体由大量杂乱排列的单晶体组成，无规则几何外形，且宏观表现为各向同性，D错误。 故选A。 变式、下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（     ） A．两分子间作用力为零时分子势能也为零 B．篮球里面的气体难压缩，说明气体分子间存在斥力 C．分子间距逐渐减小的过程中，分子势能一定先减小后增大 D．在空间站中，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用 【答案】D 【详解】A．两分子间作用力为零时，分子势能最小，但不一定为零，故A错误； B．篮球里的气体难压缩，是因为气体的压强太大，此时气体分子距离仍相当大，分子间的相互作用力几乎为零，故B错误； C．间距逐渐减小的过程中，没有说明从哪个位置开始和结束，无法判断分子势能的变化，故C错误； D．在空间站内的物体、液体处于完全失重状态，重力带来的形变、下坠、分层效果全部消失，此时表面张力成为主导液体形态的唯一力，而液体表面在表面张力的作用下有自动收缩到最小表面积的趋势，对于一定体积的液体，球体的表面积是所有几何形状中最小的，故D正确。 故选D。 考向2 浸润与不浸润、毛细现象 例题8、下图中所涉及物理知识的表述正确的是（     ） A．图甲中把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端变钝，这是因为表面张力的缘故 B．图乙中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 C．图丙中液体和管壁表现为不浸润现象 D．图丁中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 【答案】A 【详解】A．玻璃管裂口烧熔后，熔化的玻璃在表面张力作用下会收缩表面积，最终尖端变钝，故A正确； B．水黾可以停在水面，是水的表面张力作用，不是浮力，故B错误； C．图丙中液体附着在管壁、液面下凹，属于浸润现象，不是不浸润，故C错误； D．液晶显示器是利用液晶光学性质的各向异性制成的，不是各向同性，故D错误。 故选A。 变式、人类对物质的认识不断发展，下列判断正确的是（     ） A．小昆虫能在水面上自由走动是液体的表面张力引起的 B．荷叶上的露水聚成水珠说明荷叶和露水表现为浸润现象 C．高速运动的电子具有波动性，而低速运动的石块没有波动性 D．α粒子散射实验中α粒子大角度偏转是因为与原子内部的电子相撞 【答案】A 【详解】A．小昆虫能在水面上自由走动，是因为水的表面存在表面张力。液体表面像一层被拉紧的薄膜，可以对小昆虫产生支持作用。 故A正确； B．露水在荷叶上聚成水珠是不浸润现象，浸润时液体应附着在固体表面展开。 故B错误； C．根据德布罗意理论，一切运动的物体都具有波动性，由德布罗意波长公式可知，低速运动的石块动量p很大，德布罗意波长极短，难以观测，并非没有波动性。 故C错误； D．粒子质量约为电子的7300倍，与电子碰撞几乎不改变运动方向，其大角度偏转是因为受到原子中心带正电的原子核的库仑斥力。 故D错误。 故选A。 考点三 气体 知识点1 气体实验定律与理想气体状态方程 知●识●解●构 1.气体的三个状态参量：压强 (p)、体积 (V)、温度 (T)。 (1)压强 p：气体作用在容器器壁单位面积上的压力。微观上由大量气体分子频繁撞击器壁产生。 (2)体积 V：气体所充满的容器的容积。 (3)温度 T：热力学温度，单位开尔文 (K)。T = t + 273.15 K。 2.气体实验定律 (一定质量的理想气体) (1)玻意耳定律 (等温变化)：pV = C 或 p₁V₁ = p₂V₂ (2)查理定律 (等容变化)：p/T = C 或 p₁/T₁ = p₂/T₂ (3)盖 - 吕萨克定律 (等压变化)：V/T = C 或 V₁/T₁ = V₂/T₂ 3.理想气体状态方程：pV/T = C 或 p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ 适用条件：一定质量的理想气体（在温度不太低、压强不太大时，实际气体可近似看作理想气体）。 考向1 气体压强的微观解释 例题9、下列关于气体压强的说法，正确的是（　　） A．大气压强是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的 B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等 C．一定质量的理想气体，只要温度升高，气体分子的平均速率就增大，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力就增大 D．一定质量的理想气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大 【答案】B 【详解】A．气体的压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起，不是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的，A错误； B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等，B正确； C．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，由于气体体积的变化情况不确定，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力不一定增大，C错误； D．对于一定质量的理想气体，当温度不变时，分子的平均动能不变，如果气体体积减小，分子密集程度增大，单位体积内分子的个数增加，在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多，作用力增大，压强增大，D错误 。 故选B。 变式、（多选）下列说法中正确的是（　　） A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大 B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大 C．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大 D．分子从远处趋近固定不动的分子，当到达受的作用力为零处时，的动能一定最大 【答案】CD 【详解】A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但是若气体体积减小，分子数密度减小，单位时间内撞击器壁的分子数减小，则气体的压强不一定增大，选项A错误； B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，但是若气体的温度降低时，分子的平均动能减小，撞击器壁时对器壁的作用力减小，则气体的压强不一定增大，选项B错误； C．密封在体积不变的容器中的气体，气体数密度不变，若温度升高，则气体分子平均速率变大，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，选项C正确； D．分子从远处趋近固定不动的分子，当到达受的作用力为零处时，分子力始终做正功，则的动能一定最大，选项D正确。 故选CD。 考向2 气体实验定律的图像问题 例题10、一根足够长的试管开口向下，中间用水银封闭了一定质量的气体，如图所示。现将试管绕定点缓慢向右转到虚线处，则下列图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．设管内气体的压强为p、体积为V，水银柱的长度为h，转过的角度为θ，则 当θ增大时，cosθ减小，封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变，根据理想气体状态方程可得 压强增大、V-T图像中斜率应该减小，故AB错误； C．根据理想气体状态方程可得 气体体积减小、p-T图像的斜率增大，故C错误； D．p-V图像的等温线为双曲线的一支，由于封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变，故D正确。 故选D。 变式、（多选）如图所示，足够深的导热容器用质量为、横截面积为的导热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下方设有两个卡口，初态时活塞与卡口间的作用力大小为，活塞离汽缸底部的高度为，环境温度，之后环境温度逐渐升高至某一温度，活塞离汽缸底部的距离变为。不计活塞与容器间的摩擦，重力加速度为，大气压保持不变且。整个过程中，关于气体的图像及说法正确的是（　　） A．图甲为此过程的图像，则温度下的压强大于温度下的压强 B．图乙为此过程的图像，其中 C．图丙为此过程的图像，封闭气体在两个阶段升高相同温度时，吸收的热量相等 D．图丙为此过程的图像，此过程中气体对外做功为 【答案】BD 【详解】A．图像中，斜率不变的图线为等压变化，温度从到是等容变化体积不变，到是等压变化图线斜率不变，图像符合题意，当初始时刻温度为时，对活塞受力分析有 解得 温度为时，对活塞受力分析 解得 则温度下的压强小于温度下的压强，故A错误； B．图像中，过原点斜率不变的图线为等容变化，温度从到是等容变化图线斜率不变，到是等压变化压强不变，图像符合题意，温度为时，对活塞受力分析 解得，故B正确； CD．根据题意可知，温度从到过程，压强从到体积不变，温度从到过程，压强不变，体积增大，图像符合题意，封闭气体在两个阶段升高相同温度时，内能的增加量相同，根据热力学第一定律 其中 可知，第一段不做功，第二段气体对外做功 所以两段吸收的热量不相等，故C错误，D正确。 故选BD。 考向3 变质量气体问题（打气、抽气、灌气、漏气） 例题11、如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强p0、体积为V0的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出V0的临界值Vc，当V0=Vc时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度为h、颈部高度为l，泵水器的临界值为Vc，按压前桶中气体压强为p0。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该桶身的横截面积S等于（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设按压一次后桶内气体压强为，当恰能出水时，桶内气压需支持从液面（桶底）到出水口的水柱，高度根据流体静力学平衡条件有 以桶内原有气体和压入的气体整体为研究对象，初态压强均为，总体积为（液面最低时气体体积为）。末态压强为，体积仍为（恰能出水瞬间液面未变）。根据玻意耳定律有：；将代入上式得： 化简得：；解得桶身横截面积： 故A正确；BCD错误。 故选A。 变式、我国“奋斗者”号载人潜水器在执行深海探测任务时，为了保证舱内空气新鲜同时控制舱内压强稳定，使用高压气瓶向舱内补充气体。已知舱内初始气体压强为，温度为。潜水器下潜至深海某深度时，舱外海水压强为，此时舱内温度降至。为了平衡内外压强差，需从高压气瓶向舱内缓慢充入同种气体，直至舱内压强与舱外海水压强相等。若充气过程中舱内温度保持不变，所有气体可视为理想气体，则充气后的气体质量与初始状态质量之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据理想气体状态方程 整理得气体质量表达式 其中舱容积、气体摩尔质量、气体常量均为定值，因此充气后与初始状态的质量比满足 初始状态参数，；充气后状态参数，。 代入计算得 故选D。 知识点2 热力学定律 1.热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU = W + Q (3)符号法则： ①ΔU：内能增加为正，减少为负。 ②W：外界对系统做功为正，系统对外界做功为负。 ③Q：系统从外界吸热为正，向外界放热为负。 2.热力学第二定律 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。（揭示了热传递的方向性） (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。（揭示了机械能与内能转化的方向性，否定了第二类永动机） (3)微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 考向1 热力学第一定律的理解与应用 例题12、（多选）如图所示为一定质量的理想气体焦耳循环过程（）的图，其中、为等压过程，、为绝热过程，图中所标物理量均为已知量，已知过程气体对外放热为（），气体内能的变化量为，过程中外界对气体做功为，则（     ） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．取气体吸热和外界对气体做功为正，为等压压缩，外界对气体做功 气体对外放热为，则吸热量为，由热力学第一定律得，故A错误，B正确； CD．、两状态满足 故，理想气体内能相同，所以 即 为绝热过程，气体不吸热，由热力学第一定律知外界对气体做功，故C正确，D错误。 故选BC。 变式、某同学利用压强传感器探究气体实验定律，保持封闭气体的质量不变，从A到B等温变化（气体的温度为T1），B到D等容变化，D到C等温变化（气体的温度为T2），C到A等容变化，经过一个循环回到初始状态A，p-V图如图所示，已知ABCD所围的面积为S，气体吸收的热量记为Q，下列关系式正确的是（　　） A．，S=Q B．，S=Q C．，S=-Q D．，S=-Q 【答案】A 【详解】在p-V图中做一条竖线，体积相同，由可知，V相同，T越大，p越大，则 经过一个循环气体对外做功， 根据热力学第一定律 可得 故选A。 考向2 热力学第二定律的理解 例题13、（多选）2026年4月18日国家气象中心发布厄尔尼诺现象预警，我国南方将出现异常高温、暖冬延后、大气环流异常、海洋与大气热量交换加剧等现象。从热力学定律角度分析，下列说法正确的是（　　） A．冷水区的热量会自发重新传回温跃层热水区，逆转温度分布 B．海洋与大气间的内能相互转化和转移，遵循热力学第一定律 C．只要优化大气环流结构，就能制造效率100%的大气热机，完全利用海洋热能调控气候 D．厄尔尼诺发生时，太平洋表层高温海水会自发向上空大气传递热量，这符合热力学第二定律热传递的方向性 【答案】BD 【详解】A．根据热力学第二定律的克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传向高温物体，冷水区温度低于温跃层热水区，热量无法自发传回热水区，故A错误； B．热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现，所有涉及内能的转化、转移过程都遵循该定律，海洋与大气的能量交换也不例外，故B正确； C．根据热力学第二定律的开尔文表述，热机工作时必然要向低温热源释放部分热量，无论如何优化结构，热机效率都不可能达到100%，故C错误； D．自发热传递具有方向性，热量只能自发从高温物体传向低温物体，表层高温海水温度高于上空大气，自发向大气传递热量符合热力学第二定律的规律，故D正确。 故选BD。 变式、如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 【答案】D 【详解】A．对制冷机，由能量守恒得 因此，故A错误； B．对热机，由能量守恒得 因此，故B错误； C．根据热力学第二定律，热量不可能自发从低温热库转移到高温热库，制冷机必须依靠外界做功才能工作，因此 不可能为0，故C错误； D．根据热力学第二定律，热机不可能从单一高温热库吸热，全部转化为功而不引起其他变化，必然有部分热量排放给低温热库，因此 一定不为0，故D正确。 故选D。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 【答案】C 【详解】A．根据，过程的压强总比过程的压强大，则过程外界对气体做功多，故A错误； B．同理可知过程外界对气体做功比过程大，根据热力学第一定律 可知过程气体放出的热量多，故B错误； C．根据理想气体状态方程结合题图可知状态A时和在状态C温度相等，则气体内能相同，故C正确； D．根据理想气体状态方程可知状态B的温度高于状态D的温度，则状态B气体分子热运动的平均动能大，故D错误。 故选C。 2．（2024·新疆河南·高考真题）（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（　　） A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热 【答案】AD 【详解】A．1→2为绝热过程，根据热力学第一定律可知此时气体体积减小，外界对气体做功，故内能增加，故A正确； B．2→3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功，故气体吸收热量，故B错误； C．3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误； D．4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，故可知气体向外放热，故D正确。 故选AD。 3．（2023·天津·高考真题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）      A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变 【答案】B 【详解】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误； B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确； C．根据热力学第一定律可知 爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故C错误； D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有 可知气体压强减小，故D错误； 故选B。 4．（2022·天津·高考真题）（多选）采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（    ） A．绝热过程中，气体分子平均动能增加 B．绝热过程中，外界对气体做负功 C．等压过程中，外界对气体做正功 D．等压过程中，气体内能不变 【答案】AC 【详解】AB．一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误； CD．一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少；根据 可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C正确，D错误。 故选AC。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $