第50讲 固体与液体和内能（复习讲义）（上海专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第50讲 固体与液体和内能 目录 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 知●识●解●构 知识点01 物体的内能 知识点02 热力学第一定律 知识点03 热力学第二定律 知识点04 液体的微观结构 知识点05 浸润现象 知识点06 毛细现象 知识点07 晶体和非晶体 考●向●破●译 考向01 气体做功和内能变化的关系 考向02 气体状态变化的定性分析 考向03 气体状态变化的定量计算 考向04 液体表面张力 考向05 浸润和毛细现象 考向06 晶体和非晶体 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 √ × × 填空题 × × × 计算题 × × × 实验题 × × × 综合题 × × × 考情分析 1．本节内容中液体和固体的基本特性是基础知识点，高考主要考查基本概念的理解和现象解释；气体状态变化过程中能量变化是重点内容，高考中主要考查在理解概念的基础上进行计算，题目可能有一定难度，但总体分值不会太高。 2．从题型上看，选择题、填空题、计算题都有可能，其中包含计算的可能性较大，也有可能结合力学中功能变换的知识点进行综合出题。 3．从命题场景上看，以日常生活、高科技应用和物理模型为背景，考查对现象解释、原因分析、综合运算等方面的综合能力。 复习目标 1. 了解液体表面层分子机构，理解表面张力产生的原因。 2. 了解浸润和不浸润的概念，并能解释常见现象。 3. 了解毛细现象的特征。 4. 了解单晶体、多晶体和非晶体的基本特性。 5. 了解物体内能是由分子热运动的动能和分子势能之和的基本概念。 6. 知道热力学第一定律及其符号法则。 7. 能应用热力学第一定律分析计算理想气体的变化过程。 8. 了解理想气体的绝热过程的概念。 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 知●识●解●构 知识点01 物体的内能 1. 分子动能； (1)定义：分子永不停息地做无规则运动所具有的动能。表达式： (2)分子热运动的平均动能：大量分子热运动动能的平均值。表达式： (3)温度是分子热运动平均动能的唯一标志。 温度越高，分子热运动平均动能越大。温度是宏观物理量，分子平均动能是微观物理量。 温度不变时，单个分子动能不断变化，但分子平均动能不变。 2. 分子势能： (1)定义：分子间有相互作用力，作用力的大小和方向与相对位置有关，与位置相关的能量叫分子势能。 (2)分子势能模型 当分子从无限远处逐渐靠近的过程中，r0为平衡位置，分子引力=分子斥力 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与位移方向相同，分子力做正功，动能增加，势能减小。 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与位移方向相反，分子力做负功，动能减小，势能增加。 所以，在r=r0时，势能最小，动能最大。 以无限远处分子势能为0点，则r0处分子势能为负值。 (3)分子势能和体积有关：体积变化，分子间距变化，分子势能变化。 3. 内能 (1)定义：物体内大量分子所有的动能和势能的总和称为内能，通常用U表示。 总动能=分子数×分子平均动能。 (2)内能是宏观物理量，与物体温度、体积有关。 (3)由于分子热运动永不停息，所以物体的内能永远大于0。 (4)理想气体：分子间距比较大，分子势能可以忽略，内能等于分子动能总和。 另一说法：温度不太低、压强不太大时可看作理想气体。 (5)内能和机械能的区别：热运动具有内能，机械运动具有机械能（动能和势能）。 4. 改变物体内能的两种方式：做功和热传递，两种方式是等效的。 ①对物体做功，物体内能增加；物体对外做功（对物体做负功），物体内能减少。 气体：气体膨胀，体积增大，对外界做功；（自由膨胀除外） 压缩气体，体积减小，外界对气体做功。 ➁热传递：热量从高温物体传递给低温物体，或从物体的高温部分传递给低温部分。 热平衡：热传递最终达到温度相等的状态。 在热传递过程中，物体吸热，内能增加；物体放热，内能减少。 ➂做功和热传递，对改变物体的内能等效的。 5. 做功是其它形式能和内能之间的转化，热传递是内能在不同物体之间转移。 6. 等压膨胀气体做功：W= pΔV d p S 如图，假设气体压强保持p不变，气体膨胀推动活塞向右移动位移d，活塞横截面积为S， 则气体做功：W=Fd=pSd=pΔV V增大表示气体对外做功，V减小表示外界对气体做功。 此公式适用于等压变化，但可推广到变压强的情况也同样适用，p-V图像与V轴所围面积表示W。 如下图，循环过程形成闭合曲线，闭合曲线的面积，AdB顺时针表示对外做功；BcA逆时针过程表示外界对气体做功。并且由面积的大小容易判断气体对外做功小于外界对气体做功，差值W为图线面积。 知识点02 热力学第一定律 1. 热力学第一定律： (1)内容：一般地，在系统与外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的变化量∆U等于外界对系统所做的功 W与系统从外界吸收的热量Q的代数和。 (2)公式：∆U=W+Q (3)符号法则：外界对系统做功时取 W >0，系统对外界做功时取 W < 0； 系统从外界吸收热量时取 Q >0，系统向外界放出热量时取 Q<0。 2. 拓展理解： (1)理想气体指温度不太低，压强不太大，即忽略分子势能的理想模型。 理想气体的等温过程：内能不变。等温膨胀，吸热同时对外做功；等温压缩，对气体做功同时放热。 (2)等压膨胀气体做功：W= pΔV (3)自由膨胀，即气体向真空中膨胀，对外不做功。 (4)物体的温度升高，其内能一定增加；但物体内能增加，温度不一定升高。 例如，晶体熔化时，内能增加，温度不变。 3. 能量守恒定律： 大量事实证明，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，从物体的一部分转移到其他部分，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 4. 能量守恒定律的特例 机械能守恒定律：能量守恒在机械能范围内的表现； 热力学第一定律：能量守恒在热力学范围内的表现。 知识点03 热力学第二定律 1.自发过程的方向性 (1)问题：在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或消失的过程是不可能出现的。但符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？ (2)自发热现象： 热传递：从高温到低温； 气体膨胀：体积由小到大 扩散：密度由密到疏； 摩擦生热：做功转化为热 (3)凡是涉及热现象的自发过程，都有特定的方向性。而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 (4)本质上，自发的热现象是从有序到无序的过程。 用熵来表示无序程度，即热现象过程都是熵增加的过程。 2. 热力学第二定律内容 反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 (1) 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。 克劳修斯表述阐述的是传热的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量可以自发地从高温物体传向低温物体。强调了“在不引起其它变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体” 要实现相反方向的过程，必须借助外界的做功，因而产生其它影响或引起其它变化。 (2) 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部转换为机械能。 “不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。 3. 能量耗散和退降： (1)能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象。 例如，汽车行驶时，汽油在汽缸中燃烧，高温气体的部分内能转化为驱动汽车行驶的机械能，但同时，另一部分内能被汽车排气管排出的废气带走，这部分内能就很难再被利用，即能量耗散。 机械运动总伴随摩擦力，克服摩擦力产生内能，而这部分内能也不能再被利用做功。 因此，物理过程中，一部分其它形式能转化为内能，而且不能再利用，都可称为能量耗散。 (2)能量退降： 指自然界发生的各种变化中，能量的总值虽然保持不变，但是能量可被利用的价值却越来越小。 煤炭、石油、天然气等能源被利用时，由于能量退降，可被利用的价值减少，所以我们要节约能源。 知识点04 液体的微观结构 1. 液体的表面层特点 表面层分子间距比较稀疏，分子间距r>r0 ，分子间的作用表现为引力。 使液面收缩绷紧，使其收缩到表面积最小。 2. 表面张力 定义：液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力。 特征：表面张力方向与液面相切，垂直于所画的线MN。 效果：使液面收缩，表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。 效果力：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现。 3. 能量观点：由于液体表面分子间距大于平衡位置，所以分子势能较大。 知识点05 浸润现象 1. 定义：某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润。如：水浸润玻璃。 某种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。 2. 判断方法 浸润液体：器壁附近液面向上弯曲。 不浸润液体：器壁附近液面向下弯曲。 3. 浸润和不浸润是相对的：水浸润玻璃，不浸润石蜡；水银浸润铅，不浸润玻璃。 4. 浸润现象的微观解释 附着层：液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层。 附着层中的液体分子同时受到固体分子的吸引力和液体分子的吸引力。 ①当固体分子对附着层内的分子吸引力大于液体分子间的分子吸引力时， 附着层内液体分子较内部密集（r<r0），分子力表现为斥力，液面扩展，表现为浸润。 ②当固体分子对附着层内液体分子吸引力小于液体分子间的吸引力时， 附着层内液体分子较内部稀疏（r>r0），分子力表现为引力，液面收缩，表现为不浸润。 5. 应用：使用不浸润材料做成瓶塞，可保持清洁。 知识点07 毛细现象 1. 毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象。 2. 毛细管：能发生毛细现象的细管。 浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面 不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸液面 3. 毛细管越细，液面上升或下降越多。 4. 生活中的毛细现象的利用和防止 毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用。 知识点08 晶体和非晶体 1. 定义和比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 原子或分子排列 有一定的空间周期性规则 无规则 外形 具有一定规则的几何外形 没有规则的几何外形 没有一定规则的外形 导热、导电方向性 各向异性 各向同性 各向同性 熔点 有固定熔点 无固定熔点 常见 石英、云母、明矾、食盐、蔗糖、味精、雪花 金属 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等 2. 单晶体和多晶体 单晶体：指整块物质由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的固体状态。例如，水晶、钻石等。 多晶体：由许多排列方式相同但位向不一致的小晶粒组成。例如，铜、铁、铝金属等都是多晶体。 3. 观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状： 现象：云母片上呈现椭圆形，玻璃片上呈现圆形。 结论：单晶体导热具有各向异性，非晶体导热具有各向同性。 多晶体是由单晶体微粒杂乱无章组成，各向异性相互抵消，表现为各向同性。 4. 液晶：将特定晶体加热到某一特定温度时会熔化为浑浊的液体，继续加热又变得清澈透明，该浑浊状态的液体叫做液晶，电场中表现属性： (1)不加电压时透明，光线能通过；加电压时不透明，不透光。 (2)电场强度不同，对不同颜色的光的吸收不同，用于液晶显示屏，优点是低电压、低功耗。 (3)光学性质具有各向异性，即不同方向上光的传播能力不同。 考●向●破●译 考向01 内能的理解 例1. （26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）下列关于温度及内能的说法正确的是（    ） A．温度升高，物体的内能一定增大 B．温度高的物体比温度低的物体的内能大 C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能一定不相同 D．1kg100℃的水的内能小于1kg100℃的水蒸气的内能 【答案】D 【详解】A．内能与物体的温度、质量、状态、体积等因素有关，仅温度升高，物体的内能不一定增大，A错误； B．内能与物体的温度、质量、状态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体的内能大，B错误； C．内能不相同的物体，温度可能相同，则它们的分子平均动能可能相同，C错误； D．1kg100℃的水要变为1kg100℃的水蒸气，吸收热量，温度不变，分子的平均动能不变，由于分子数相同，总动能相同，但内能增大，D正确。 故选D。 【变式训练1】（24-25高二下·上海·期中）下列与热现象有关的说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大 C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大 D．密闭容器内有一滴的水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变 【答案】C 【详解】A．布朗运动实际上是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，它反映了液体或气体分子的无规则运动，但本身并不是液体分子的运动，故A错误； B．温度升高确实会使物体内分子的平均动能增大，从而增加分子热运动的剧烈程度，但并不意味着每个分子的速率都会增大。实际上，由于分子运动的随机性，有些分子的速率可能会减小，而有些则会增大，但总体上平均速率是增大的，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，故C正确； D．虽然水的温度没有变化，但在蒸发过程中，水从液态变为气态需要吸收热量，这部分热量转化为水蒸气的内能，使得水蒸气的内能比同温度的水要大，故D错误。 故选C。 考向02 气体状态变化的定性分析 例1. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（ ） A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热 B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热 C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热 D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加 【答案】A 【解析】图线ab的反向延长线过坐标原点O，可知a到b过程中，气体压强不变，体积变大，气体对外做功；温度升高，内能增加，气体从外界吸热，故A正确； b到c过程中气体体积不变，气体不做功，温度降低，内能减小，气体放热，故B错误； c到a过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，气体放热，故C错误； 整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加，后减小，最后不变，故D错误。 【变式训练1】（24-25高二下·上海·期末）如图所示，一定量的理想气体从状态A经等温过程、绝热过程、等温过程、绝热过程后，又回到状态A。其中，过程中气体的温度为、过程中气体的温度为，则_____（选填“大于”或“小于”），经历整个循环过程后，气体______（选填“释放”或“吸收”）热量。 【答案】 大于 吸收 【详解】[1]BC过程体积增加，气体对外做功，又因为是绝热过程，根据热力学第一定律知内能减小，则温度降低，T1>T2。 [2]过程ABC气体对外做功，过程CDA外界对气体做功，p-V图像中图线围成的面积代表气体做功，则过程ABC比过程CDA做的功多，故全过程气体对外做功，又经历整个循环后气体内能不发生变化，根据热力学第一定律可知气体吸收热量。 考向03 气体状态变化的定量计算 例1. 如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（     ） A．重物质量 B．气体在状态B时的体积为 C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功 D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加 【答案】D 【解析】A．在A状态，根据题意 解得 故A错误； B．根据图像可知所以气体做等压变化解得故B错误； C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功 故C错误； D．根据热力学第一定律故D正确。 【变式训练1】 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是（ ） A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J 【答案】B 【解析】由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值， 代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105 J。故B正确。 考向04 液体表面张力 例1. （2026·上海崇明·二模）将两个系有松弛棉线的铁丝环浸入肥皂液中再轻轻提起来，环上结成一层薄薄的肥皂膜，如图所示。现用热针分别刺破a中棉线上侧和b中棉线圈内的薄膜，则最后a与b中呈现的肥皂膜形状最接近于（　　） A． B． C． D． 【答案】 AC 【详解】a图中，刺破棉线上侧薄膜后，下侧薄膜由于表面张力作用收缩，将棉线拉向下方，使棉线呈现向下弯曲的形状；b图中，刺破棉线圈内薄膜后，圈外薄膜由于表面张力作用收缩，将棉线拉向四周，使棉线绷紧形成圆形。故选AC。 【变式训练1】（25-26高三下·上海宝山·期中）（多选）如图所示，关于小草上水珠的成因下列说法中正确的是（　　） A．水对于小草是浸润的 B．水对于小草是不浸润的 C．水珠的表面张力使其表面有伸张的趋势 D．水珠的表面张力使其表面有收缩的趋势 【答案】BD 【解析】由题意可知，水对于小草是不浸润的，水珠的表面张力使其表面有收缩的趋势。故选BD。 考向05 浸润和毛细现象 例1. （23-24高三上·上海徐汇·期中）在测温装置的槽内分别放入水银和水，液面出现如图所示现象，下列说法正确的是（　　）    A．水不浸润玻璃 B．水银浸润玻璃 C．玻璃分子对附着层内水分子的吸引力大于水内部分子之间吸引力 D．玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力大于水银内部分子之间吸引力 【答案】C 【详解】水浸润玻璃，水银不浸润玻璃，浸润与否关键看附着层的分子间距与液体分子间距比较，如果附着层中的分子密度大（原因是容器壁对液体分子的吸引力大于液体分子对液体分子的吸引力），则表现为附着层中的分子作用力表现为斥力，使得液面张开，表现为浸润现象，反之相同分析，可以如图所示理解。故选C。    【变式训练1】（25-26高二下·上海黄浦·期中）水对这种塑料是浸润的，这是由于塑料分子对附着层内水分子的吸引力________（选涂：A、大于   B、小于）液体内部水分子间的吸引力。将这种材质制成的粗细不同的塑料管插入水中，其液面分布可能正确的是( ) A．     B．     C．     D． 【答案】 A B 【详解】 [1] 由于水对塑料是浸润的，故塑料分子对附着层内水分子的吸引力大于液体内部水分子间的吸引力。故选A。 [2]浸润的成因：固体分子对附着层内水分子的吸引力大于液体内部水分子间的吸引力时，表现为浸润。浸润液体在毛细管中会上升，且管径越细，液面上升越高，符合该规律的是B。 故选B。 考向06 晶体和非晶体 例1. （26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）在两块不同材料的薄片P、Q上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖接触薄片的另一面，结果得到如图所示的两种图样。下列说法正确的是（    ） A．薄片P、Q一定都是晶体 B．薄片P、Q一定都是非晶体 C．薄片P可能是非晶体，薄片Q一定是晶体 D．薄片P一定是晶体，薄片Q可能是非晶体 【答案】C 【详解】单晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形。非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，这与水在蜡的表面呈圆形是同样的道理（表面张力）。 非晶体各向同性的每个方向导热相同，所以是圆形，单晶体各向异性的在不同方向上按导热不同，但是为平滑过渡，是由于晶粒在某方向上按照一定规律排布，所以是椭圆形，这里所说的方向例如沿着晶体几何轴线，或与几何轴线成一定夹角等等。所以薄片P可能是非晶体，也可能是多晶体，薄片Q一定是单晶体。故选C。 【变式训练1】（24-25高二下·青海海东·阶段检测）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示。下列说法正确的是（　　） A．甲具有各向异性 B．乙有固定熔点 C．丙为单晶体 D．甲为非晶体 【答案】C 【详解】AD．图甲中熔化范围为一个圆，表明甲具有各向同性，由于甲有固定熔点，表明甲是多晶体，故AD错误； B．图乙中熔化范围为一个圆，表明乙具有各向同性，由于乙没有固定熔点，表明乙为非晶体，故B错误； C．图丙中熔化范围为一个椭圆，表明丙具有各向异性，可知，丙为单晶体，故C正确。 故选C。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（25-26高三上·上海徐汇·期中）物体的内能。自然界各种运动形式都对应特定的能量，与分子热运动对应的能量称为内能。蒸汽机的制造、改进和应用大大促进了人类对内能改变方式和规律的探究。人类通过大量类似实践，先后发现了系统内能变化过程的规律——热力学第一定律和自然界宏观过程方向性的规律——热力学第二定律。 (1)在下述能量转换的过程中，属于机械能向内能转换的是_____；属于光能向内能转换的是_____；属于化学能向内能转换的是_____。 A．木工锯木头，锯条温度升高； B．水在阳光照射下加速蒸发； C．煤燃烧时使炉体温度升高； D．飞行的子弹射穿木块后子弹温度升高。 (2)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（     ） A．内能增加，外界对气体做正功 B．内能减小，所有分子热运动速率都减小 C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 (3)根据热力学定律，下列说法中正确的是（     ） A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” (4)一定量的理想气体从状态经状态变化至状态，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（     ） A．状态处的压强大于状态处的压强 B．由变化到的过程中，气体对外做功 C．由变化到的过程中，气体的压强不变 D．由变化到的过程中，从外界吸收的热量大于其增加的内能 【答案】(1) AD B C (2)C (3)AB (4)ABD 【详解】（1）[1]木工锯木头，摩擦做功，机械能转化为锯条内能；子弹穿木块，摩擦生热，子弹机械能转化为内能。 故选AD。 [2]水在阳光照射下升温蒸发，太阳能（光能）转化为水的内能。 故选B。 [3]煤燃烧释放化学能，转化为内能使炉温升高。 故选C。 （2）AB．设外界大气压强为，初始汽缸开口向上时，对活塞受力分析得 则气体压强 转动后，气体压强变为，气体压强减小，体积膨胀，气体对外做功，即外界对气体做负功，则 汽缸和活塞均绝热，则 由热力学第一定律有 可得 可知内能减小，温度降低，分子平均速率减小，但不是所有分子速率都减小，故AB错误； CD．温度降低，速率大的分子数占总分子数的比例减少，故C正确，D错误； 故选C。 （3）A．电冰箱消耗电能做功，可使热量从低温物体传递到高温物体，不违背热力学定律，故A正确； B．空调制冷时，压缩机消耗电能做功，由能量守恒，向室外放出的热量等于从室内吸收的热量和消耗的电能之和，因此吸收热量小于放出热量，故B正确； C．单一热源热机违背热力学第二定律，不可能制成，故C错误； D．自然界总能量守恒，能源危机是可利用的高品质能源减少，总能量不变，故D错误。 故选AB。 （4）A．由理想气体状态方程 可得 因此图中过原点的直线为等压线，斜率 可知与坐标原点连线的斜率越大，则压强越大。点与坐标原点连线斜率大于点与坐标原点连线斜率，因此，故A正确； B．由变化到的过程中，体积增大，则气体对外做功，故B正确； C．由变化到的过程中，图像上的点与坐标原点连线的斜率减小，则压强减小，故C错误； D．由变化到的过程中，温度升高，则 体积增大，则气体对外做功 由热力学第一定律有 可知从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确。 故选ABD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第50讲 固体与液体和内能 目录 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 知●识●解●构 知识点01 物体的内能 知识点02 热力学第一定律 知识点03 热力学第二定律 知识点04 液体的微观结构 知识点05 浸润现象 知识点06 毛细现象 知识点07 晶体和非晶体 考●向●破●译 考向01 气体做功和内能变化的关系 考向02 气体状态变化的定性分析 考向03 气体状态变化的定量计算 考向04 液体表面张力 考向05 浸润和毛细现象 考向06 晶体和非晶体 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 √ × × 填空题 × × × 计算题 × × × 实验题 × × × 综合题 × × × 考情分析 1．本节内容中液体和固体的基本特性是基础知识点，高考主要考查基本概念的理解和现象解释；气体状态变化过程中能量变化是重点内容，高考中主要考查在理解概念的基础上进行计算，题目可能有一定难度，但总体分值不会太高。 2．从题型上看，选择题、填空题、计算题都有可能，其中包含计算的可能性较大，也有可能结合力学中功能变换的知识点进行综合出题。 3．从命题场景上看，以日常生活、高科技应用和物理模型为背景，考查对现象解释、原因分析、综合运算等方面的综合能力。 复习目标 1. 了解液体表面层分子机构，理解表面张力产生的原因。 2. 了解浸润和不浸润的概念，并能解释常见现象。 3. 了解毛细现象的特征。 4. 了解单晶体、多晶体和非晶体的基本特性。 5. 了解物体内能是由分子热运动的动能和分子势能之和的基本概念。 6. 知道热力学第一定律及其符号法则。 7. 能应用热力学第一定律分析计算理想气体的变化过程。 8. 了解理想气体的绝热过程的概念。 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 知●识●解●构 知识点01 物体的内能 1. 分子动能； (1)定义：分子永不停息地做无规则运动所具有的动能。表达式： (2)分子热运动的平均动能：大量分子热运动动能的平均值。表达式： (3)温度是分子热运动平均动能的唯一标志。 温度越高，分子热运动平均动能越大。温度是宏观物理量，分子平均动能是微观物理量。 温度不变时，单个分子动能不断变化，但分子平均动能不变。 2. 分子势能： (1)定义：分子间有相互作用力，作用力的大小和方向与相对位置有关，与位置相关的能量叫分子势能。 (2)分子势能模型 当分子从无限远处逐渐靠近的过程中，r0为平衡位置，分子引力=分子斥力 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与位移方向相同，分子力做正功，动能增加，势能减小。 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与位移方向相反，分子力做负功，动能减小，势能增加。 所以，在r=r0时，势能最小，动能最大。 以无限远处分子势能为0点，则r0处分子势能为负值。 (3)分子势能和体积有关：体积变化，分子间距变化，分子势能变化。 3. 内能 (1)定义：物体内大量分子所有的动能和势能的总和称为内能，通常用U表示。 总动能=分子数×分子平均动能。 (2)内能是宏观物理量，与物体温度、体积有关。 (3)由于分子热运动永不停息，所以物体的内能永远大于0。 (4)理想气体：分子间距比较大，分子势能可以忽略，内能等于分子动能总和。 另一说法：温度不太低、压强不太大时可看作理想气体。 (5)内能和机械能的区别：热运动具有内能，机械运动具有机械能（动能和势能）。 4. 改变物体内能的两种方式：做功和热传递，两种方式是等效的。 ①对物体做功，物体内能增加；物体对外做功（对物体做负功），物体内能减少。 气体：气体膨胀，体积增大，对外界做功；（自由膨胀除外） 压缩气体，体积减小，外界对气体做功。 ➁热传递：热量从高温物体传递给低温物体，或从物体的高温部分传递给低温部分。 热平衡：热传递最终达到温度相等的状态。 在热传递过程中，物体吸热，内能增加；物体放热，内能减少。 ➂做功和热传递，对改变物体的内能等效的。 5. 做功是其它形式能和内能之间的转化，热传递是内能在不同物体之间转移。 6. 等压膨胀气体做功：W= pΔV d p S 如图，假设气体压强保持p不变，气体膨胀推动活塞向右移动位移d，活塞横截面积为S， 则气体做功：W=Fd=pSd=pΔV V增大表示气体对外做功，V减小表示外界对气体做功。 此公式适用于等压变化，但可推广到变压强的情况也同样适用，p-V图像与V轴所围面积表示W。 如下图，循环过程形成闭合曲线，闭合曲线的面积，AdB顺时针表示对外做功；BcA逆时针过程表示外界对气体做功。并且由面积的大小容易判断气体对外做功小于外界对气体做功，差值W为图线面积。 知识点02 热力学第一定律 1. 热力学第一定律： (1)内容：一般地，在系统与外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的变化量∆U等于外界对系统所做的功 W与系统从外界吸收的热量Q的代数和。 (2)公式：∆U=W+Q (3)符号法则：外界对系统做功时取 W >0，系统对外界做功时取 W < 0； 系统从外界吸收热量时取 Q >0，系统向外界放出热量时取 Q<0。 2. 拓展理解： (1)理想气体指温度不太低，压强不太大，即忽略分子势能的理想模型。 理想气体的等温过程：内能不变。等温膨胀，吸热同时对外做功；等温压缩，对气体做功同时放热。 (2)等压膨胀气体做功：W= pΔV (3)自由膨胀，即气体向真空中膨胀，对外不做功。 (4)物体的温度升高，其内能一定增加；但物体内能增加，温度不一定升高。 例如，晶体熔化时，内能增加，温度不变。 3. 能量守恒定律： 大量事实证明，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，从物体的一部分转移到其他部分，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 4. 能量守恒定律的特例 机械能守恒定律：能量守恒在机械能范围内的表现； 热力学第一定律：能量守恒在热力学范围内的表现。 知识点03 热力学第二定律 1.自发过程的方向性 (1)问题：在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或消失的过程是不可能出现的。但符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？ (2)自发热现象： 热传递：从高温到低温； 气体膨胀：体积由小到大 扩散：密度由密到疏； 摩擦生热：做功转化为热 (3)凡是涉及热现象的自发过程，都有特定的方向性。而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 (4)本质上，自发的热现象是从有序到无序的过程。 用熵来表示无序程度，即热现象过程都是熵增加的过程。 2. 热力学第二定律内容 反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 (1) 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。 克劳修斯表述阐述的是传热的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量可以自发地从高温物体传向低温物体。强调了“在不引起其它变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体” 要实现相反方向的过程，必须借助外界的做功，因而产生其它影响或引起其它变化。 (2) 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部转换为机械能。 “不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。 3. 能量耗散和退降： (1)能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象。 例如，汽车行驶时，汽油在汽缸中燃烧，高温气体的部分内能转化为驱动汽车行驶的机械能，但同时，另一部分内能被汽车排气管排出的废气带走，这部分内能就很难再被利用，即能量耗散。 机械运动总伴随摩擦力，克服摩擦力产生内能，而这部分内能也不能再被利用做功。 因此，物理过程中，一部分其它形式能转化为内能，而且不能再利用，都可称为能量耗散。 (2)能量退降： 指自然界发生的各种变化中，能量的总值虽然保持不变，但是能量可被利用的价值却越来越小。 煤炭、石油、天然气等能源被利用时，由于能量退降，可被利用的价值减少，所以我们要节约能源。 知识点04 液体的微观结构 1. 液体的表面层特点 表面层分子间距比较稀疏，分子间距r>r0 ，分子间的作用表现为引力。 使液面收缩绷紧，使其收缩到表面积最小。 2. 表面张力 定义：液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力。 特征：表面张力方向与液面相切，垂直于所画的线MN。 效果：使液面收缩，表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。 效果力：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现。 3. 能量观点：由于液体表面分子间距大于平衡位置，所以分子势能较大。 知识点05 浸润现象 1. 定义：某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润。如：水浸润玻璃。 某种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。 2. 判断方法 浸润液体：器壁附近液面向上弯曲。 不浸润液体：器壁附近液面向下弯曲。 3. 浸润和不浸润是相对的：水浸润玻璃，不浸润石蜡；水银浸润铅，不浸润玻璃。 4. 浸润现象的微观解释 附着层：液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层。 附着层中的液体分子同时受到固体分子的吸引力和液体分子的吸引力。 ①当固体分子对附着层内的分子吸引力大于液体分子间的分子吸引力时， 附着层内液体分子较内部密集（r<r0），分子力表现为斥力，液面扩展，表现为浸润。 ②当固体分子对附着层内液体分子吸引力小于液体分子间的吸引力时， 附着层内液体分子较内部稀疏（r>r0），分子力表现为引力，液面收缩，表现为不浸润。 5. 应用：使用不浸润材料做成瓶塞，可保持清洁。 知识点07 毛细现象 1. 毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象。 2. 毛细管：能发生毛细现象的细管。 浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面 不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸液面 3. 毛细管越细，液面上升或下降越多。 4. 生活中的毛细现象的利用和防止 毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用。 知识点08 晶体和非晶体 1. 定义和比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 原子或分子排列 有一定的空间周期性规则 无规则 外形 具有一定规则的几何外形 没有规则的几何外形 没有一定规则的外形 导热、导电方向性 各向异性 各向同性 各向同性 熔点 有固定熔点 无固定熔点 常见 石英、云母、明矾、食盐、蔗糖、味精、雪花 金属 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等 2. 单晶体和多晶体 单晶体：指整块物质由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的固体状态。例如，水晶、钻石等。 多晶体：由许多排列方式相同但位向不一致的小晶粒组成。例如，铜、铁、铝金属等都是多晶体。 3. 观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状： 现象：云母片上呈现椭圆形，玻璃片上呈现圆形。 结论：单晶体导热具有各向异性，非晶体导热具有各向同性。 多晶体是由单晶体微粒杂乱无章组成，各向异性相互抵消，表现为各向同性。 4. 液晶：将特定晶体加热到某一特定温度时会熔化为浑浊的液体，继续加热又变得清澈透明，该浑浊状态的液体叫做液晶，电场中表现属性： (1)不加电压时透明，光线能通过；加电压时不透明，不透光。 (2)电场强度不同，对不同颜色的光的吸收不同，用于液晶显示屏，优点是低电压、低功耗。 (3)光学性质具有各向异性，即不同方向上光的传播能力不同。 考●向●破●译 考向01 内能的理解 例1. （26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）下列关于温度及内能的说法正确的是（    ） A．温度升高，物体的内能一定增大 B．温度高的物体比温度低的物体的内能大 C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能一定不相同 D．1kg100℃的水的内能小于1kg100℃的水蒸气的内能 【变式训练1】（24-25高二下·上海·期中）下列与热现象有关的说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大 C．物体的温度越高，分子的平均动能就越大 D．密闭容器内有一滴的水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变 考向02 气体状态变化的定性分析 例1. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V－T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（ ） A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热 B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热 C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热 D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加 【变式训练1】（24-25高二下·上海·期末）如图所示，一定量的理想气体从状态A经等温过程、绝热过程、等温过程、绝热过程后，又回到状态A。其中，过程中气体的温度为、过程中气体的温度为，则_____（选填“大于”或“小于”），经历整个循环过程后，气体______（选填“释放”或“吸收”）热量。 考向03 气体状态变化的定量计算 例1. 如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（     ） A．重物质量 B．气体在状态B时的体积为 C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功 D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加 【变式训练1】 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是（ ） A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J 考向04 液体表面张力 例1. （2026·上海崇明·二模）将两个系有松弛棉线的铁丝环浸入肥皂液中再轻轻提起来，环上结成一层薄薄的肥皂膜，如图所示。现用热针分别刺破a中棉线上侧和b中棉线圈内的薄膜，则最后a与b中呈现的肥皂膜形状最接近于（　　） A． B． C． D． 【变式训练1】（25-26高三下·上海宝山·期中）（多选）如图所示，关于小草上水珠的成因下列说法中正确的是（　　） A．水对于小草是浸润的 B．水对于小草是不浸润的 C．水珠的表面张力使其表面有伸张的趋势 D．水珠的表面张力使其表面有收缩的趋势 考向05 浸润和毛细现象 例1. （23-24高三上·上海徐汇·期中）在测温装置的槽内分别放入水银和水，液面出现如图所示现象，下列说法正确的是（　　）    A．水不浸润玻璃 B．水银浸润玻璃 C．玻璃分子对附着层内水分子的吸引力大于水内部分子之间吸引力 D．玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力大于水银内部分子之间吸引力 【变式训练1】（25-26高二下·上海黄浦·期中）水对这种塑料是浸润的，这是由于塑料分子对附着层内水分子的吸引力________（选涂：A、大于   B、小于）液体内部水分子间的吸引力。将这种材质制成的粗细不同的塑料管插入水中，其液面分布可能正确的是( ) A．     B．     C．     D． 考向06 晶体和非晶体 例1. （26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）在两块不同材料的薄片P、Q上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖接触薄片的另一面，结果得到如图所示的两种图样。下列说法正确的是（    ） A．薄片P、Q一定都是晶体 B．薄片P、Q一定都是非晶体 C．薄片P可能是非晶体，薄片Q一定是晶体 D．薄片P一定是晶体，薄片Q可能是非晶体 【变式训练1】（24-25高二下·青海海东·阶段检测）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示。下列说法正确的是（　　） A．甲具有各向异性 B．乙有固定熔点 C．丙为单晶体 D．甲为非晶体 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（25-26高三上·上海徐汇·期中）物体的内能。自然界各种运动形式都对应特定的能量，与分子热运动对应的能量称为内能。蒸汽机的制造、改进和应用大大促进了人类对内能改变方式和规律的探究。人类通过大量类似实践，先后发现了系统内能变化过程的规律——热力学第一定律和自然界宏观过程方向性的规律——热力学第二定律。 (1)在下述能量转换的过程中，属于机械能向内能转换的是_____；属于光能向内能转换的是_____；属于化学能向内能转换的是_____。 A．木工锯木头，锯条温度升高； B．水在阳光照射下加速蒸发； C．煤燃烧时使炉体温度升高； D．飞行的子弹射穿木块后子弹温度升高。 (2)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（     ） A．内能增加，外界对气体做正功 B．内能减小，所有分子热运动速率都减小 C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 (3)根据热力学定律，下列说法中正确的是（     ） A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” (4)一定量的理想气体从状态经状态变化至状态，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（     ） A．状态处的压强大于状态处的压强 B．由变化到的过程中，气体对外做功 C．由变化到的过程中，气体的压强不变 D．由变化到的过程中，从外界吸收的热量大于其增加的内能 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $