2023年物理二輪復(fù)習(xí)十四熱學(xué)

專題十四熱學(xué)

命題熱點(diǎn)?？碱}型

(1)分子動(dòng)理論，晶體、非晶體、液體及表面張力；

(2)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想狀態(tài)方程的應(yīng)用；選擇題

(3)熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合；計(jì)算題

(4)與生活實(shí)際相關(guān)的熱學(xué)問(wèn)題.

高頻考點(diǎn)?能力突破

考點(diǎn)一分子動(dòng)理論固體與液體

1.必須注意的“三點(diǎn)”

(1)分子直徑的數(shù)量級(jí)是1010m：分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).

(2)球體模型(適用于固體、液體)，立方體模型(適用于氣體).

(3)晶體、非晶體的關(guān)鍵性區(qū)別為是否具有固定的熔點(diǎn)，只有單晶體才可能具有各向異性.

2.必須弄清分子力和分子勢(shì)能

理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能

(1)分子力：分子間引力與斥力的合力.分子間距離增大，引力和斥力均減??；分子間距

離減小，引力和斥力均增大，但斥力總比引力變化得快.

(2)分子勢(shì)能：分子力做正功，分子勢(shì)能減?。环肿恿ψ鲐?fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)分子間

距為ro(分子間的距離為ro時(shí)，分子間作用的合力為0)時(shí)，分子勢(shì)能最小.

例1[2022?河北高三一模](多選)下列說(shuō)法正確的是()

液體

隔板

?????

赧真空

甲

單位速率間隔的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比

0分子速率

丙

A.圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空.現(xiàn)

抽掉隔板，氣體的最終溫度仍為T

B.圖乙為布朗運(yùn)動(dòng)示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分

子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯

C.圖丙為同一氣體在0℃和100℃兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)

的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍面積不相等

D.圖丁中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分

子間的作用力表現(xiàn)為引力

［解題心得］.............................................................................

預(yù)測(cè)1［2022.江蘇沖刺卷J北京冬奧會(huì)的雪花形主火炬由96塊小雪花和6個(gè)橄欖枝組

成.關(guān)于雪花的下列說(shuō)法正確的是()

A.一片雪花大約由1000個(gè)水分子組成

B.雪花融化成的水是液態(tài)的晶體

C.雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體

D.沒(méi)有兩片雪花是相同的，因此雪花不屬于晶體

預(yù)測(cè)2(多選)2021年8月5日，在東京奧運(yùn)會(huì)跳水女子10臺(tái)決賽中，14歲的全紅嬋

以總分466.2拿到金牌，并打破了世界紀(jì)錄.她的五次跳水中有三次滿分，嫻熟的動(dòng)作和標(biāo)

準(zhǔn)的姿勢(shì)不禁讓李小鵬感嘆：我扔個(gè)硬幣濺起的水花都比她跳水的水花大.下列說(shuō)法正確的

是()

A.運(yùn)動(dòng)員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因?yàn)橹圃煊疽碌牟牧蠈?duì)水不浸潤(rùn)

B.運(yùn)動(dòng)員入水過(guò)程中，在水中產(chǎn)生的氣泡內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓

C.運(yùn)動(dòng)員入水激起的水花中，很多接近球形，這是水的表面張力的作用

D.運(yùn)動(dòng)員入水后，身體周圍會(huì)出現(xiàn)一些小氣泡，這些小氣泡在做無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)

考點(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想狀態(tài)方程的應(yīng)用

對(duì)三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解

(1)定律在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下適用中學(xué)階段，所涉及的計(jì)算題一般

都適用

(2)一定質(zhì)量的理想氣體做等容變化時(shí)，氣體的壓強(qiáng)跟攝氏溫度不成正比；

(3)氣體做等容變化時(shí)，氣體壓強(qiáng)的變化量與溫度的變化量成正比，即詈=黑=普

11l2

例2［2022?全國(guó)甲卷，節(jié)選］如圖，容積均為Vo、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強(qiáng)

為po、溫度為To的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過(guò)細(xì)管連通，A汽缸的頂部通過(guò)開口C與外界

相通；汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、II、Hi、w四部分，其中第n、in部分的體積分

別為:Vo和;Vo.環(huán)境壓強(qiáng)保持不變，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦.

84

(1)將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)的溫度；

(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至2T。，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸

中的活塞到達(dá)汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第IV部分氣體的壓強(qiáng).

I試解］..........................................................................

預(yù)測(cè)3［2022?江蘇沖剌卷］如圖，某材料制備系統(tǒng)由供氣瓶、反應(yīng)室、加熱器和真空泵

等設(shè)備組成.供氣瓶的容積為20L,儲(chǔ)存的氣體壓強(qiáng)為3。義105Pa,反應(yīng)室的容積為10L.制

備材料前，反應(yīng)室處于真空狀態(tài)，關(guān)閉所有閥門.制備材料時(shí)，先打開閥門1,供氣瓶向反

應(yīng)室緩慢供氣，當(dāng)反應(yīng)室氣壓達(dá)到1.0X102出時(shí)，關(guān)閉閥門1；對(duì)反應(yīng)室內(nèi)氣體緩慢加熱,

使其從室溫25℃升到200℃,進(jìn)行材料合成.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，待反應(yīng)室溫度降至室溫，將其抽

至真空狀態(tài).環(huán)境溫度恒定，忽略材料體積，氣體不參與反應(yīng).

(1)加熱后，求反應(yīng)室內(nèi)氣體的壓強(qiáng)(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(2)當(dāng)供氣瓶剩余氣體壓強(qiáng)降到1.5X1()5p〃時(shí)，需更換新的供氣瓶，供氣瓶最多能給反

應(yīng)室充氣多少次？

［試斛1..........................................................................

預(yù)測(cè)4如圖甲所示，粗細(xì)均勻的足夠長(zhǎng)玻璃管的一端開口，另一端封閉，管的橫截面

積S=10a〃2,沿水平方向放置時(shí)，一段長(zhǎng)h=38c機(jī)的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，

管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度Li=30c"3大氣壓強(qiáng)恒為po=76cmHg,室內(nèi)熱力學(xué)溫度恒為Ti=300K.現(xiàn)

將玻璃管沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)過(guò)90。.取76cmHg=1X105Pa.

降溫

甲乙

(1)求穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度；

(2)使玻璃管的封閉端浸入冰水混合物中，管內(nèi)氣體的溫度緩慢降低，求管內(nèi)氣體的溫度

降低的過(guò)程中，水銀柱對(duì)管內(nèi)氣體做的功.

［試解］.........................................................................

考點(diǎn)三熱力學(xué)定律和氣體定律的結(jié)合

熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律問(wèn)題的處理方法

(1)氣體實(shí)驗(yàn)定律研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體.

(2)解決具體問(wèn)題時(shí)，分清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與

之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決.

(3)對(duì)理想氣體，只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)就要做功，如果是等壓變化，

W=p/V；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化.

(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律/U=W+Q求解問(wèn)題.

例3［2022?全國(guó)甲卷，節(jié)選］(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過(guò)程如

p-T圖上從a到b的線段所示。在此過(guò)程中.

P

b

0T

A.氣體一直對(duì)外做功

B.氣體的內(nèi)能一直增加

C.氣體一直從外界吸熱

D.氣體吸收的熱量等于其對(duì)外做的功

E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量

［斛題心得］.....................................................................

例4一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A-B-C-DfA循環(huán)，該過(guò)程每個(gè)狀態(tài)可

視為平衡態(tài).下列說(shuō)法中正確的是（

A.狀態(tài)A氣體分子的平均動(dòng)能比狀態(tài)B氣體分子的平均動(dòng)能大

B.狀態(tài)C到狀態(tài)D,氣體的內(nèi)能保持不變

C.狀態(tài)B到狀態(tài)C,氣體將放出熱量

D.狀態(tài)D到狀態(tài)A,氣體對(duì)外做功

［解題心得］

預(yù)測(cè)5［2022?山東沖刺卷］（多選）一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D

再回到狀態(tài)A,其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示.圖中TA、VA和TD為已知量，則下列

說(shuō)法正確的是（）

A.從狀態(tài)A到B,氣體經(jīng)歷的是等壓過(guò)程

B.從B到C的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能減小

C.從C到D的過(guò)程中，氣體向外放熱

D.氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積丫口=呼

預(yù)測(cè)6［2022?遼寧模擬卷］真空泵抽氣腔與容器相連，活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)即從容器中抽氣,

活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)閥門自動(dòng)關(guān)閉，將進(jìn)入氣腔內(nèi)的氣體全部排出，示意圖如圖甲.設(shè)抽氣過(guò)程

中抽氣腔與容器中的氣體壓強(qiáng)始終相等，每次抽氣活塞均從抽氣腔最右端移動(dòng)至最左端.已

知容器的容積為Vo,抽氣腔的容積為nV。，初始時(shí)刻氣體壓強(qiáng)為po.

（1）若抽氣過(guò)程中氣體的溫度保持不變，求第一次抽氣后容器中氣體的壓強(qiáng)p；

（2）若在絕熱的條件下，某次抽氣過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p隨體積V變化的規(guī)律如圖乙，求該

過(guò)程氣體內(nèi)能的變化量JU.

［試解I................................................................................................................

素養(yǎng)培優(yōu)?情境命題

與生活實(shí)際相關(guān)的熱學(xué)問(wèn)題

情境1為了有效控制新冠疫情傳播，在轉(zhuǎn)移患者時(shí)采用專用的負(fù)壓救護(hù)車，負(fù)壓救護(hù)

車的核心是負(fù)壓艙.它不工作時(shí)為開放狀態(tài)，工作時(shí)通過(guò)頂部循環(huán)過(guò)濾的進(jìn)、排氣高效凈化

系統(tǒng)保證負(fù)壓艙內(nèi)為微負(fù)壓環(huán)境及內(nèi)部空氣流通，為疑似病人提供新鮮空氣，同時(shí)保護(hù)周圍

人員及周圍環(huán)境不受病源體污染.已知大氣壓強(qiáng)為P0,環(huán)境溫度為To.負(fù)壓艙正常工作時(shí)內(nèi)

部溫度比環(huán)境溫度高了k|To,內(nèi)部壓強(qiáng)比外界低了k2Po.空氣視為理想氣體，物理量的單位均

為國(guó)際單位制，常數(shù)ki和k2均遠(yuǎn)小于1.則負(fù)壓艙從開放狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)需向外界排出

的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值為()

C.D.

kj-kz%

［斛題心得］

情境2［2022?重慶質(zhì)檢］可折疊輪椅(RoeAir)的發(fā)明為參加北京冬殘奧會(huì)的運(yùn)動(dòng)員的

出行提供了便利.該輪椅只需簡(jiǎn)單幾步，能縮至不到20L的拉桿箱大小，并可帶上飛機(jī)放入

行李艙.若輪椅折疊收入箱中時(shí);輪胎中空氣全部被排盡，打開使用時(shí)需重新充氣.已知大

氣壓強(qiáng)為po且保持不變，某次在室溫下(27℃)對(duì)輪胎充氣，使輪胎內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到4Po.單邊輪胎

充滿氣時(shí)內(nèi)部氣體體積為Vo,且充好后輪胎不漏氣.

(1)若打氣筒每次充入01V。的壓強(qiáng)為po的空氣，則對(duì)單邊輪胎共需打氣多少次？

(2)若運(yùn)動(dòng)員坐上輪椅后，輪胎內(nèi)氣體體積變?yōu)閨|Vo,要使輪胎內(nèi)壓強(qiáng)不超過(guò)4.5po,則行

駛時(shí)胎內(nèi)氣體溫度應(yīng)不超過(guò)多少攝氏度？(不考慮行駛過(guò)程中胎內(nèi)氣體體積的變化，取T=

273+t)

［試斛］..............................................................................

情境3［2022?廣東押題卷］“拔火罐”是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)療的一種手段.如圖所示，醫(yī)生先

用點(diǎn)燃的酒精棉球加熱小罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐

便緊貼在皮膚上.已知小罐質(zhì)量m=0.1依，開口部位的直徑d=557.設(shè)加熱后小罐內(nèi)的空氣

溫度t=77℃,室溫to=21℃,大氣壓po=LOX1()5p“，不考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣

體積的變化.取g=10〃?/s2.當(dāng)罐內(nèi)空氣變?yōu)槭覝貢r(shí).

(1)求此時(shí)罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P；

(2)計(jì)算此時(shí)小罐對(duì)皮膚的壓力F；并說(shuō)明若考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣體積的變化，

上述壓力F的數(shù)值比真實(shí)值偏大還是偏小.

［試解I..........................................................................

情境4新冠肺炎疫情期間，某班級(jí)用于消毒的噴壺示意圖如圖甲所示.壺的容積為1.5

L,內(nèi)含1.0乙的消毒液.閉合閥門K,緩慢向下壓壓桿A,每次可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充入0.05L

的1.0的空氣，多次下壓后，壺內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.0加加時(shí)，按下按柄B,閥門K打開,

消毒液從噴嘴處噴出.儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過(guò)程中溫度保持不變，1.0

atm=l.OX\(fPa.

p/atm

(1)求充氣過(guò)程向下壓壓桿A的次數(shù)和打開閥門K后最多可噴出液體的體積；

(2)噴液全過(guò)程，氣體狀態(tài)變化的等溫線近似看成一段傾斜直線，如圖乙所示，估算全過(guò)

程壺內(nèi)氣體從外界吸收的熱量.

［試解］..........................................................................

專題十四熱學(xué)

高頻考點(diǎn)?能力突破

考點(diǎn)一

例1解析：右側(cè)為真空，氣體自由膨脹，“沒(méi)有做功對(duì)象”，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有AU

=W+Q,做功W=0,因?yàn)槭墙^熱容器，所以沒(méi)有熱交換，即Q=0,因此內(nèi)能不變，理想

氣體的內(nèi)能由溫度決定，所以溫度不變，所以A正確；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬

間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)的越明顯，所以B錯(cuò)誤；由丙圖可知，

在0匕和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的

關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于I,即相等，所以C錯(cuò)誤；液體表面層中分子間的距離

比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力，即液體的表面張力，

所以D正確.

答案：AD

預(yù)測(cè)1解析：一片雪花大約由大量的水分子組成，遠(yuǎn)大于1000個(gè)，A錯(cuò)誤；雪花融化

成的水不是晶體，故B錯(cuò)誤；根據(jù)物態(tài)變化可知，雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體，故C正

確；雪花是晶體，故D錯(cuò)誤.

答案：C

預(yù)測(cè)2解析：運(yùn)動(dòng)員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因?yàn)橛疽掠蓪?duì)水不浸潤(rùn)的材料

制成，故A正確；運(yùn)動(dòng)員入水后，水下氣泡內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓，故B正確；運(yùn)動(dòng)員入

水激起的水花接近球形，這是表面張力的作用，故C正確；運(yùn)動(dòng)員入水后，身體周圍會(huì)有一

些小氣泡做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這些小氣泡的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.

答案：ABC

考點(diǎn)二

例2解析：（1）選第IV部分氣體為研究對(duì)象，在B汽缸中的活塞到達(dá)汽缸底部的過(guò)程中

發(fā)生等壓變化：與巴=黑，解得

（2）以第n、ni部分氣體整體為研究對(duì)象，溫度由兀升至2。）過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程：

P。（七+￥。）=號(hào)對(duì)第W部分氣體,溫度由7b升至2。過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程：P°（v/v。）

1。2I。Io

=咤3,解得pi=1o.

z104

答案：（1洌）（2）\〃0

預(yù)測(cè)3解析：⑴根據(jù)查理定律得患=詈

11*2

解得P2=?i=159Pa.

11

（2）設(shè)可以供〃次，則根據(jù)玻意耳定律得pWo=npiVi+pWo，解得"=3000次.

答案：（1）159Pa（2）3000次

預(yù)測(cè)4解析：（1）設(shè)穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng),,對(duì)管內(nèi)封閉氣體初態(tài)時(shí)pi=po=76

cmHg

Vi=LiS,Ti=300K

末態(tài)時(shí)而=（76+38）cmHg=114cmHg

V2=L2S

根據(jù)玻意耳定律有piV|=p2V2,解得L2=20cm.

（2）設(shè)穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng),

V3=L3S,n=273K

氣體發(fā)生等壓變化，有9=3可得L3=18.2cm

1

2*3

水銀柱對(duì)管內(nèi)氣體做的功W=p2（L2-L3）S

解得W=2.7J.

答案：（1）20cm（2）2.7J

考點(diǎn)三

例3解析：pk圖線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，因此氣體從狀態(tài)〃到狀態(tài)人發(fā)生等容變化，氣體沒(méi)

有對(duì)外做功，A,D錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)〃氣體溫度升高，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與

溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸熱，且吸

收的熱量等于其內(nèi)能增加量，C、E正確.

答案：BCE

例4解析：由圖可知A狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積都比B狀態(tài)的小，由理想氣體狀態(tài)方程畢=

TA

畢，得TA<TB,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高分子平均動(dòng)能越大，即：狀態(tài)8時(shí)，

氣體分子的平均動(dòng)能比狀態(tài)A時(shí)氣體分子的平均動(dòng)能大，故A錯(cuò)誤；由圖可知。狀態(tài)的壓

強(qiáng)、體積都比C狀態(tài)的小，由理想氣體狀態(tài)方程畢=畢，得乃<",因?yàn)橐欢康睦硐?/p>

TCTD

氣體內(nèi)能由氣體溫度決定，溫度越高氣體內(nèi)能越大，故B錯(cuò)誤；由圖可知C狀態(tài)的壓強(qiáng)比8

狀態(tài)的小，兩狀態(tài)的體積相同，由查理定律苧=<?知78>般、所以氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C內(nèi)能

減小，A(7<0,W=0,由熱力學(xué)第一定律AU=W+?？芍猀<0,故氣體將放出熱量，故C正

確；狀態(tài)。到狀態(tài)A,氣體體積不變，氣體對(duì)外做功為0,故D錯(cuò)誤.

答案：C

預(yù)測(cè)5解析：從狀態(tài)4到8,氣體經(jīng)歷的是等容過(guò)程，所以A錯(cuò)誤；從B到C的過(guò)程

中，溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，所以B錯(cuò)誤；從C到。的過(guò)程中，氣體溫度降低，氣

體內(nèi)能減小AU<0,體積減小，則外界對(duì)氣體做正功g0,根據(jù)熱力第一定律AU=W+Q可

知，則氣體向外放熱，所以C正確；從狀態(tài)。到A,氣體經(jīng)歷的是等壓過(guò)程，根據(jù)察=

￥解得弘=警，所以D正確.故選C、D.

TATA

答案：CD

預(yù)測(cè)6解析：(1)等溫變化，第一次抽氣p()yo=p(Vo+〃％)

得p=E?

「n+1

(2)絕熱過(guò)程可知。=0

又有W=-pAV=Vo)=-O.8ponVb

根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q=W=-O.8po〃Vo.

答案：(1)0=倍(2)—O.8/?onVo

素養(yǎng)培優(yōu)?情境命題

情境1解析：根據(jù)題意，設(shè)原有氣體的質(zhì)量為加，放出氣體的質(zhì)量為△〃?，