2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸類訓(xùn)練專題33熱學(xué)的基本概念與原理(原卷版+解析)

專題33熱學(xué)的基本概念與原理

目錄

題型一關(guān)于分子動理論及內(nèi)能的考查...............................................1

類型1微觀量估算的兩種“模型”...............................................1

類型2布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動.................................................4

類型3分子力和內(nèi)能..........................................................6

題型二固體、液體和氣體..........................................................8

類型1固體和液體性質(zhì)的理解..................................................8

類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋...........................................12

題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解......................................14

類型1熱力學(xué)第一定律的理解................................................14

類型2熱力學(xué)第二定律的理解................................................17

類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用.....................................18

題型一關(guān)于分子動理論及內(nèi)能的考查

類型1微觀量估算的兩種“模型”

1.微觀量與宏觀量

(1)微觀量：分子質(zhì)量加。、分子體積％、分子直徑d等.

⑵宏觀量：物體的質(zhì)量〃?、摩爾質(zhì)量M、物體的密度p、物體的體積V、摩爾體積匕⑹等.

2.分子的兩種模型

(1)球模型：得直徑4=寸平(常用于固體和液體).

(2)立方體模型：％=/,得邊長"=函(常用于氣體).

3.幾個(gè)重要關(guān)系

（1）—個(gè)分子的質(zhì)量：加0=訊.

（2）一個(gè)分子的體積：%=金（注意：對于氣體，Mo表示一個(gè)氣體分子占有的空間）.

（3）1mol物體的體積：VmiIi=^.

模型1微觀量估算的球體模型

【例1】（多選）鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭和刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為p（單

位為kg/m，摩爾質(zhì)量為M（單位為g/mol）,阿伏加德羅常數(shù)為NA.已知1克拉=0.2g,則下

列選項(xiàng)正確的是（）

A.?？死@石物質(zhì)的量為等

B.?？死@石所含有的分子數(shù)為色陰

C.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為（色染;單位為m）

D.?？死@石的體積庫

【例2】（2022?山東省摸底）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積為V的水蒸氣可視為理想氣體，已知水蒸氣

的密度為P，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質(zhì)量為M,水分子的直徑為

（I）計(jì)算體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)；

（2）估算體積為V的水蒸氣完全變成液態(tài)水時(shí)，液態(tài)水的體枳（將液態(tài)水分子看成球形，忽略

液態(tài)水分子間的間隙）。

【例3】（2022,江蘇揚(yáng)州市揚(yáng)州中學(xué)月考）晶須是?種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，它是?些非常細(xì)

的、非常完整的絲狀（橫截面為圓形）晶體.現(xiàn)有一根鐵質(zhì)晶須，直徑為d,用大小為尸的力

恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形.已知鐵的密度為p,鐵的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加

德羅常數(shù)為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是（）

—B4/

d2RPNAd2“NA

模型2微觀量估算的立方體模型

【例4】（2022?河北衡水市月考）轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全.轎車在發(fā)生

一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，疊氮化鈉（亦稱“二氮化鈉”，化學(xué)式NaNA受撞擊完全分解產(chǎn)生鈉和氮?dú)?/p>

而充入氣囊.若充入氮?dú)夂蟀踩珰饽业娜莘eV=56L,氣囊中氮?dú)獾拿芏取?1.25kg/n?,已

知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量何=28g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6xl（）23moL,請估算：（結(jié)果保留一

位有效數(shù)字）

（1）一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量/〃：

⑵氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)M

⑶氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r.

【例5】某一體積為V的密封容器，充入密度為p、摩爾質(zhì)量為M的理想氣體，阿伏加德羅

常數(shù)為則該容器中氣體分子的總個(gè)數(shù)N=o現(xiàn)將這部分氣體壓縮成液體，

體積變?yōu)閴?此時(shí)分子中心間的平均距離d=（將液體分子視為立方體模型）。

【例6】空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器（銅管）液化成水，經(jīng)排水管排

走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥.某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積為V,

水的密度為"，摩爾質(zhì)量為阿伏加德羅常數(shù)為NA，則液化水中分子的總數(shù)N和水分子

的直徑d分別為（）

A.衿贏，d=^/^

C2陪4濾

類型2布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動

擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動與熱運(yùn)動的比較

現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動熱運(yùn)動

活動主體分子微小固體顆粒分子

分子的運(yùn)動，發(fā)生在固

比分子大得多的微粒的分子的運(yùn)動，不能通過光

區(qū)別體、液體、氣體任何兩種

運(yùn)動學(xué)顯微鏡直接觀要到

物質(zhì)之間

共同點(diǎn)①都是無規(guī)則運(yùn)動；②都隨溫度的升高而更加激烈

聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動都反映分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動

【例1】（2023?重慶萬州?重慶市萬州笫二高級中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）關(guān)于下列五幅圖像說法

正確的是（）

胡椒粉在熱

水中翻滾鋁塊與金塊登在一起

甲T

A.對甲圖，加熱一鍋水時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，說明溫度越高布朗運(yùn)動越劇烈

B.對乙圖，半杯水與半杯酒精混合之后的總體積要小于整個(gè)杯子的容積，說明液體分子之

間有間隙

C.對丙圖，自由膨脹和擴(kuò)散現(xiàn)象都具有雙向可逆性

D.對丁圖、擴(kuò)散現(xiàn)象不能在固體之間發(fā)生

【例2】.（2023?山東?模擬預(yù)測）2023年3月底受冷空氣以及大風(fēng)天氣影響，全國各地均出

現(xiàn)不同程度的沙塵天氣，內(nèi)蒙古、北京等中北部地區(qū)局部有強(qiáng)沙塵暴，甚至局部地區(qū)出現(xiàn)下

“泥點(diǎn)''的惡劣天氣，山東、河南、安徽、江蘇等華東地區(qū)也都出現(xiàn)AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）爆

表達(dá)到50（）的現(xiàn)象，AQI指數(shù)中一項(xiàng)重要指標(biāo)就是大家熟知的PM2.5指數(shù)，PM2.5是指空

氣中直徑小于或等于2.5刈1的懸浮顆粒物，漂浮在空中，很難自然沉降到地面。對于上述天

氣現(xiàn)象的解群中正確的是（）

A.中北部地區(qū)出現(xiàn)的沙塵暴中的沙塵顆粒所做的無規(guī)則運(yùn)動是布朗運(yùn)動

B.一團(tuán)質(zhì)量不變的沙塵暴從溫度較低的地區(qū)吹到溫度較高的地區(qū)，溫度逐漸升高、風(fēng)速逐

漸減小，其內(nèi)能逐漸減小

C.PM2.5顆粒的尺寸與空氣中氧氣分子的尺寸數(shù)量級相當(dāng)

D.PM2.5在空氣中的無規(guī)則運(yùn)動是由于大量空氣分子無規(guī)則運(yùn)動對其撞擊的不平衡性引起

的

【例3】.（2023?江蘇南京??？级＃╈F霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霾粒子的分布比較均

勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在I?2微米左右，

肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。從物理學(xué)的角度認(rèn)識霧霾，下列說法正確的是（）

A.霧霾天氣中霾粒子的運(yùn)動是布朗運(yùn)動

B.霾粒子的運(yùn)動是分子的運(yùn)動

C.霾粒子的擴(kuò)散形成霾

D.霾粒子的運(yùn)動與溫度無關(guān)

【例4】.（2023春?江蘇?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）工作和生活中常用空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫度，

下列說法正確的是（）

A.空調(diào)制熱使得室內(nèi)溫度上升，則室內(nèi)速率小的空氣分子比例減小

B.空調(diào)風(fēng)速越大，室內(nèi)空氣的分子動能也越大

C.空調(diào)過濾器能夠吸附PM2.5顆粒，此顆粒的運(yùn)動是分子熱運(yùn)動

D.空調(diào)既能制熱又能制冷，說明熱傳遞不存在方向性

【例5】.（2023?全國?高三專題練習(xí)）圖甲和圖乙是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭

粒運(yùn)動位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30s,兩方格紙每格表示的長度相同，

下列說法中正確的是（）

A.炭粒的運(yùn)動即布朗運(yùn)動，也就是分子的運(yùn)動

B.炭粒的運(yùn)動是由于其內(nèi)部分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的

C.若水溫相同，則甲中炭粒的顆粒較大

D.若炭粒大小相同，則甲中水分子的熱運(yùn)動較劇烈

【例5】.（2023?全國?校聯(lián)考模擬預(yù)測）關(guān)于布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）

A.布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都需要在重力作用下才能進(jìn)行

B.布朗運(yùn)動是固體微粒的運(yùn)動，反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動

C.布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象只能在重力作用下進(jìn)行

D.擴(kuò)散現(xiàn)象直接證明了“物質(zhì)分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動”，而布朗運(yùn)動間接證明了這

一觀點(diǎn)

類型3分子力和內(nèi)能

1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系

分子間的作用力尸、分子勢能與與分子間距離，?的關(guān)系圖線如圖所示（取無窮遠(yuǎn)處分子勢能

EP=0）.

（I）當(dāng)/?＞「（）時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng);?增大時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢

能增大.

（2）當(dāng)一＜/"（）時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)「減小時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢

能增大.

（3）當(dāng)r=n）時(shí),分子勢能最小.

2.分析物體內(nèi)能問題的五點(diǎn)提醒

（I）內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法.

（2）內(nèi)能的大小與溫度、體積、物質(zhì)的量和物態(tài)等因素有關(guān).

⑶通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能.

（4）溫度是分子平均動能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能都相同.

⑸內(nèi)能由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動情況無關(guān).任何物體都具有內(nèi)

能，恒不為零.

【例1】（2023?江蘇南通?模擬預(yù)測）研究表明，分子間的作用力尸跟分子間距離「的關(guān)系如

圖所示。則（）

A.液體表面層分子間距離略大于4

B.理想氣體分子間距離為

C.分子間距離r=今時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力

D.分子間距離廠=4時(shí)，分子勢能最小

【例2】.（2023?湖北?統(tǒng)考模擬預(yù)測）當(dāng)分子間距離為G時(shí)，分子間的作用力為0。當(dāng)分子間

距離從O.Rq增大到10%的過程中，關(guān)于分子間作用力廠和分子勢能彳的變化，下列說法正

確的是（）

A.先變小后變大再變小，Ep先減少后增加

B.尸先變小后變大再變小，與先增加后減少

C.尸先變大后變小，綜先減少后增加再減少

D.產(chǎn)先變小后變大，綜先減少后增加再減少

【例3】（2022?山東日照市模擬）分子間勢能由分子間距7?決定。規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分

子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距廠的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點(diǎn)。，另

一分子從距。點(diǎn)無限遠(yuǎn)向。點(diǎn)運(yùn)動。下列說法正確的是（）

A.在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到/*2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小

B.在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到〃的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力

C.在兩分子間距等于八處，分子之間的作用力等于（）

D.對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為,2

【例4】（2023?山東日照市高三模擬）分子間勢能由分子間距，?決定.規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)

時(shí)分子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距廠的關(guān)系如圖所示.若一分子固定于原點(diǎn)O,

另一分子從距。點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動.下列說法正確的是（）

A.在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到，2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小

B.在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到門的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力

C.在兩分子間距等于〃處，分子之間的作用力等于0

D.對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為巴

題型二固體、液體和氣體

類型1固體和液體性質(zhì)的理解

1.晶體和非晶體

（1）單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。

（2）具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。

(3)單晶體具有天然的規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有天然規(guī)則的幾何外形，所以

不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體。

(4)晶體和非晶體不是絕對的，在某區(qū)條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

(5)液晶既不是晶體，也不是液體。

2.液體表面張力

(1)形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力。

(2)表面特征：表面層中分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層張緊的

彈性薄膜。

(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的分界線。

(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同

的條件下，球形表面積最小。

【例11(2023春?江蘇鎮(zhèn)江?高三?？茧A段練習(xí))對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識，正確的有()

A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體

B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體

C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則

D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于石墨是非晶體，金剛石是晶體

【例2】.(2023春?浙江杭州?高三學(xué)軍中學(xué)?？茧A段練習(xí))關(guān)于卜.列插圖的說法正確的是

()

A.甲圖為方解石的雙折射現(xiàn)象，是因?yàn)槠鋬?nèi)部分子排列是無序的

B.乙圖中￡細(xì)管材料制作防水衣的防水效果比?細(xì)管材料好

C.丙圖為a粒子的散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中，、/運(yùn)動軌跡是不可能存在的

D.丁圖的絕熱容器中，抽掉隔板，容器內(nèi)氣體溫度降低

【例3】.（2023?河北衡水?河北棗強(qiáng)中學(xué)?？寄M預(yù)測）下列說法正確的是（）

A.若1kg某種密度為p的液體具有的分子個(gè)數(shù)為〃，則分子的體積約為1kg.pT〃"

B.鐵是由許多單晶微粒紐成的，實(shí)質(zhì)上是非晶體

C.半杯水和半杯酒精混合之后的總體積小于整個(gè)杯子的容積，說明液體分子在做熱運(yùn)動

D.對于不浸潤現(xiàn)象，附著層內(nèi)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力

【例4】.（2023?浙江金華,統(tǒng)考三模）噴霧型防水劑是現(xiàn)在市場上廣泛銷售的特殊防水劑。

其原理是噴劑在玻璃上形成一層薄薄的保護(hù)膜，形成類似于荷葉外表的效果。水滴以楙球形

分布在表面，故無法停留在玻璃匕從而在遇到雨水的時(shí)候，雨水會自然流走，保持視野清

晰。如圖所示。下列說法正確的是（）

防雨神器

A.水滴呈橢球形的是液體表面張力作用的結(jié)果，與重力無關(guān)

B.照片中的玻璃和水滴發(fā)生了浸潤現(xiàn)象

C.水滴與玻璃表面接觸的那層水分子間距比水滴內(nèi)部的水分子間距大

D.照片中水滴表面分子比水滴的內(nèi)部密集

【例5】.（2023?遼寧沈陽遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？寄M預(yù)測〉關(guān)于氣體、固體和液體，下列說法

正確的是（）

A.液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部

B.分子間同時(shí)存在著引力和斥力，當(dāng)引力和斥力相等時(shí)，分子勢能最大

C.液晶具有液體的流動性，低溫時(shí)會凝固成結(jié)晶態(tài)，分子取向是有序的

D.容器中氣體分子的數(shù)密度越大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面枳器壁碰撞的分子越多

【例6】.（2023?江蘇南京,校考模擬預(yù)測）將兩端開口的玻璃管豎直插在水中，現(xiàn)象如圖所

不，則（）

A.水不浸潤玻璃

B.現(xiàn)象與液體的表面張力無關(guān)

C.換成直徑更小的玻璃管，管內(nèi)外液面的高度差將變小

D.水與玻璃的相互作用比水分子之間的相關(guān)作用強(qiáng)

【例7】.（2023?江蘇南通海安高級中學(xué)?？寄M預(yù)測）將粗細(xì)不同、兩端開口的玻璃毛細(xì)

管插入裝有某種液體的容器里，現(xiàn)象如圖所示，則下列說法正確的是（）

A.容器中的液體可能是水銀

B.若在“問天”太空艙中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仍然是較細(xì)毛細(xì)管中的液面更高

C.若用不同液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩毛細(xì)管中的高度差相同

D.圖中毛細(xì)管附著層內(nèi)的液體分子密度大于液體內(nèi)部

【例8】.（2023?安徽?校聯(lián)考三模）下列有關(guān)現(xiàn)象說法錯(cuò)誤的是（）

A.跳水運(yùn)動員從水下露出水面時(shí)頭發(fā)全部貼在頭皮上，是水的表面張力作用的結(jié)果

B.地球大氣的各種氣體分子中氫分子質(zhì)量小，其平均速率較大，更容易掙脫地球引力而逃

逸，因此大氣中氫含量相對較少

C.液晶電視的工作原理口利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性

D.?東質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它可能向外界放熱

類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋

1.氣體壓強(qiáng)的計(jì)算

(1)活塞模型

如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式.

夕〃〃/〃〃,5

甲乙

求氣體壓強(qiáng)的基本方法：先對活塞進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.

圖甲中活塞的質(zhì)量為，〃，活塞橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)為po.由于活塞處于平衡狀態(tài),

所以外S+/〃g=pS,

則氣體的壓強(qiáng)為〃=加+等.

圖乙中的液柱也可以看成，活塞“，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以〃S+〃?g=p(S

則氣體壓強(qiáng)為p=po--母=po—pAgh.

⑵連通器模型

如圖所示，U形管豎直放置.同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等，所以氣體8和人的

壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來.則有pB+pgh2=p.\,

而］)A=po+pghi，

所以氣體B的壓強(qiáng)為P8=Po+pgS|一九2).

2.氣體分子運(yùn)動的速率分布圖像

氣體分子間距離?大約是分子直徑的10倍，分子間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)；分子沿各

個(gè)方向運(yùn)動的機(jī)會均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，且這個(gè)

分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會增大，如圖所示.

各速率區(qū)間的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比

20

3.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

（I）產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定

的壓力.

（2）決定因素?（一定質(zhì)量的某種理想氣體）

①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.

②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度.

【例1】（多選）對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述正碓的是（）

A.氣體的壓強(qiáng)由溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定

B.若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變

C.若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加

D.若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變

【例2】若己知大氣壓強(qiáng)為外，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài).

⑴已知液體密度均為"，重力加速度為g,求各被封閉氣體的壓強(qiáng).

甲乙丙

J戊

⑵如圖中兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為機(jī)，左邊的汽缸

靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下.兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量

的空氣4、&重力加速度為g,活塞與缸壁之間無摩擦，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？

【例3】(多選)密閉容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體,如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,氣體的溫度

升高，下列說法中正確的是()

A.氣體分子的平均速率增大

B.器壁單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力變大

C.氣體分子對器壁的平均作用力變大

D.該氣體的密度減小

題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解

類型1熱力學(xué)第一定律的理解

I.熱力學(xué)第一定律的理解

(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析.

(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做

功，W為正.

⑶與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)。=0.

（4）如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，體現(xiàn)在

分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.

2.三種特殊情況

（1）若過程是絕熱的，則。=0,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；

（2）若過程中不做功，即W=0,則。=4。，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；

（3）若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即△"=（）,則W+Q=0或W=-Q,外界對物體

做的功等于物體放出的熱量.

【例1】（2023?江蘇?模擬預(yù)測）如圖所示，向一個(gè)空的鋁制飲料罐中插入一根內(nèi)部粗細(xì)均勻

透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長度可以忽略），如果不計(jì)大氣壓的

變化，這就是一個(gè)簡易的氣溫計(jì)。當(dāng)溫度由（變?yōu)椤稌r(shí)，油柱從離接口上處緩慢移到離接口

3L的位置。下列說法正確的是（）

A.單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增加

B.飲料罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變小

C.罐內(nèi)氣體對外做的功夫于氣體從外界吸收的熱量

D.若給吸管標(biāo)上溫度刻度值，刻度是均勻的

【例2】.（2023春?山西晉中?高三統(tǒng)考階段練習(xí)）圖中甲為氣壓升降椅，乙為其核心部件模

型簡圖?；钊c椅面的總質(zhì)量為川，活塞橫截面積為S,氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,

穩(wěn)定時(shí)氣柱長度為L，該氣缸導(dǎo)熱性能良好，忽略一切摩擦。某同學(xué)盤坐上椅面，穩(wěn)定后缸

內(nèi)氣柱長為:，」知大氣壓強(qiáng)為4,室內(nèi)溫度為心，重力加速度為g,則（）

A.該同學(xué)的質(zhì)量為爭

B.該同學(xué)坐穩(wěn)后，封閉氣體的壓強(qiáng)增大、溫度升高

C.該同學(xué)坐穩(wěn)后，室內(nèi)氣溫緩慢上升至1.17；,每個(gè)氣體分子的動能都增大

D.該同學(xué)坐穩(wěn)后，室內(nèi)氣溫緩慢上升至L1”,該過程缸內(nèi)氣體對外界做功為0.1（R）S+Mg）L

【例3】.（2023?河北?模擬預(yù)測）冬奧會上的人造雪絕非"假雪”，是對水和空氣一定比例混

合壓縮，并對混合水氣的溫度控制在。?5℃之間，再通過造雪機(jī)霧化噴出，下列說法錯(cuò)誤的

是（）

A.外界空氣溫度必須低于混合水氣溫度，才能使水凝固成雪

B.對混合水氣加壓越大，雪質(zhì)越好

C.噴出的混合水氣對外做功內(nèi)能減小，凝固成雪

D.混合水氣噴灑得越遠(yuǎn)，雪質(zhì)越好

【例4】（2023?重慶沙坪壩?重慶八中校考二模）某同學(xué)從重慶夫西藏旅游,路途中溫度逐漸

降低，為了補(bǔ)充能量拿出自己所帶的堅(jiān)果，發(fā)現(xiàn)包裝堅(jiān)果的密封袋明顯膨脹。下列關(guān)于袋內(nèi)

氣體（可視為質(zhì)量不變的理想氣體）說法正確的是（）

A.壓強(qiáng)增大B.分子平均動能不變

C.一定從外界吸收熱量D.對外做功，內(nèi)能減小

【例5】（2023?江蘇蘇州?統(tǒng)考三模）如圖所示，某同學(xué)將空的玻璃瓶開口向下緩緩壓入水中，

設(shè)水溫均勻且恒定，瓶內(nèi)空氣看作理想氣體，下降過程中瓶內(nèi)空氣質(zhì)量不變，則（）

A.瓶內(nèi)氣體分子斥力增大

B.瓶內(nèi)氣體對外放出熱量

C.瓶內(nèi)氣體分子平均動能增大

D.單位時(shí)間與瓶壁碰撞的分子數(shù)不變

類型2熱力學(xué)第二定律的理解

I.熱力學(xué)第二定律的含義

（1）“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。

（2）“不產(chǎn)生其他影響，，的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)

生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化

為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程。

2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)

熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大最分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)

識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。

3.熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例

⑴而溫物體部黑土抵沮物體.

日不■日科*化為題.

（3）氣體體枳匕三瞿意之氣體體積匕

（較大）.

?）不同氣體A和混合氣

T小SREHSXSTFRSKr

體AB.

4.兩類永動機(jī)的比較

第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)

不需要任何動力或燃料，卻能從單一熱源吸收熱量，使之完全變

設(shè)計(jì)要求

不斷地對外做功的機(jī)器成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器

不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)

不可能制成的原因違背能量守恒定律

第二定律

【例I】（2023?廣東廣州?廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？寄M預(yù)測）火熱的6月即將到來，高三的同學(xué)們

也進(jìn)入高考最后的沖刺，教室里的空調(diào)為同學(xué)們提供了舒爽的環(huán)境，空調(diào)的工作原理如圖所

示，以下表述高溫物體正確的是（）

高溫物體

低溫物體

A.空調(diào)的工作原理對應(yīng)的是熱力學(xué)第一定律的開爾文表述制冷機(jī)

B.空調(diào)的工作原理反映了熱傳導(dǎo)的方向性

C.此原理圖中的G=2

D.此原理圖說明熱量不能從低溫物體傳到高溫物體

【例2】.（2023?全國?高三專題練習(xí)）熱力學(xué)第二定律表明（）

A.不可能從單一熱源吸收熱量使之全部變?yōu)橛杏玫墓?/p>

B.摩擦生熱的過程是不可逆的

C.在一個(gè)可逆過程中，工作物質(zhì)凈吸熱等于對外作的功

D.熱量不可能從溫度低的物體傳到溫度高的物體

[例3][2020?全國H卷，33（1）]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有

，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有o

A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱

B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低

C.某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒彡氯哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響

D.冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)

類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用

1.氣體的狀態(tài)變化可由圖像直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程華=C分析.

2.氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析.

⑴由體積變化分析氣體做功的情況：體積膨脹，氣體對外做功；氣體被壓縮，外界對氣體

做功.

（2）由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化：溫度升高，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)能減小.

（3）由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q判斷氣體是吸熱還是放熱.

（4）在〃-V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示對外或外界對氣體整個(gè)過程中所做的功.

【例1】（2023?黑龍江哈爾濱?哈師大附中校考三模）如圖所示的〃-V圖象中，一定質(zhì)量的

理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)過狀態(tài)8、C、D,最后回到狀態(tài)4。其中4。和8c平行于橫軸，

48和8平行，A8延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)0,下列說法正確的是（）

A.4-3過程氣體分子熱運(yùn)動的平均動能不變

B.C-＞。過程氣體單位體積內(nèi)分子數(shù)增加

C.0fA過程中，氣體分子與器壁在單位時(shí)間、單位面積上的碰撞次數(shù)將減少

D.整個(gè)過程中，氣體向外界放出的熱量大于從外界吸收的熱量

【例2】.（2023?河北?校聯(lián)考模擬預(yù)測）一定量的理想氣體從狀態(tài)〃經(jīng)狀態(tài)匕變化到狀態(tài)J

其圖像如圖所示，則氣體（）

A.由狀態(tài)”變化到狀態(tài)。的過程，氣體對外界做正功

B.由狀態(tài)力變化到狀態(tài)。的過程，氣體溫度升高

C.由狀態(tài)〃經(jīng)狀態(tài)〃變化到狀態(tài)c的過程，氣體向外界放熱

D.由狀態(tài)4經(jīng)狀態(tài)〃變化到狀態(tài)C的過程，氣體的內(nèi)能先不變后增大

【例3】（2023?山東?高三專題練習(xí)）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)4開始，經(jīng)歷

A8、BC、CD、0A四個(gè)過程回到原狀態(tài)A,其中A8、C。為等壓過程，BC、DA為等溫過

程，狀態(tài)C、。的壓強(qiáng)和體積未知，下列說法正確的是（）

A.在過程中氣體和外界沒有發(fā)生熱傳遞

B.氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能大于在狀態(tài)。的內(nèi)能

C.氣體從狀態(tài)4變化到狀態(tài)8對外做功40J

D.在過程CD中外界對氣體做的功等于在過程A4中氣體對外界做的功

【例4】.（2023?北京?高三專題練習(xí)）如圖所示，固定在水平地面上的汽缸內(nèi)密封一定質(zhì)量

的理想氣體，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。若活塞與汽缸的摩擦忽略不計(jì)，口氣體與外界環(huán)境沒有熱

交換。將活塞從4處緩慢地推至B處的過程中，下列說法正確的是（）

A.氣體的內(nèi)能保持不變B.氣體的內(nèi)能逐漸增大

C.氣體的壓強(qiáng)保持不變D.氣體的壓強(qiáng)逐漸減小

【例5】.（2023春?山東煙臺高三統(tǒng)考期中）一容器封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，現(xiàn)使氣體

從4狀態(tài)經(jīng)8狀態(tài)、C狀態(tài)回到A狀態(tài)，其體積隨熱力學(xué)溫度的變化圖像如圖所示，則下

列說法中正確的是（）

A.氣體從8-C狀態(tài)過程中氣體對外做功的值等于放出的熱量

B.完成一次全循環(huán)，氣體對外界做的總功大于物體吸收的熱量

C.氣體從狀態(tài)過程中單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少

D.氣體從8-C狀態(tài)過程中氣體對外界做的功大于氣體從JA過程中外界對氣體做的功

【例6】.（2023?江蘇南通海安高級中學(xué)?？寄M預(yù)測）布雷頓循環(huán)由兩個(gè)等壓變化、兩個(gè)

絕熱過程構(gòu)成，其壓強(qiáng)〃和體枳v的關(guān)系如圖所示。如果將工作物質(zhì)看作理想氣體，則卜.

列說法中正確的是（）

A.A到8過程，氣體的內(nèi)能在減小

B.狀態(tài)8的溫度低于狀態(tài)C的溫度

C.。到。過程，外界對氣體做的功小十氣體向外界放H的熱量

D.經(jīng)過一個(gè)布雷頓循環(huán)，氣體吸收的熱量小于放出的熱量

【例7】.（2023?山東?校聯(lián)考模擬預(yù)測）一定質(zhì)量的理想化體從狀態(tài)。開始，經(jīng)a-b、b-c、

一。三個(gè)過程后再回到狀態(tài)小其p-7圖像如圖所示，則該氣體（）

A.在狀態(tài)〃的內(nèi)能小于在狀態(tài)》的內(nèi)能

B.在狀態(tài)。的分子密集程度大于在狀態(tài)人的分子密集程度

C.在b-c過程中氣體對外界做功等于a-b和c-a過程外界對氣體做功的和

D.在a-b過程氣體放出的熱量小于b-c過程中氣體從外界吸收的熱量

【例8】.（2023?山東聊城?統(tǒng)考三模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)〃開始，經(jīng)。一＞〃，bic,

c一。三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)〃，其7-丫圖像如圖所示。已知々化，2幻、〃（3%訃

。（3%,2工）），下列說法正確的是（）

A.氣體在。一〃過程中壓強(qiáng)增大

B.氣體在b-c過程中從外界吸收的熱量小于增加的內(nèi)能

C.氣體在過程中外界對氣體做的功等于氣體向外界放出的熱量

D.氣體在過程中內(nèi)能的減少量大于。re過程中內(nèi)能的增加量

專題33熱學(xué)的基本概念與原理

目錄

題型一關(guān)于分子動理論及內(nèi)能的考查...............................................1

類型1微觀量估算的兩種“模型”...............................................1

類型2布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動.................................................4

類型3分子力和內(nèi)能..........................................................6

題型二固體、液體和氣體..........................................................8

類型1固體和液體性質(zhì)的理解..................................................8

類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋...........................................12

題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解......................................14

類型1熱力學(xué)第一定律的理解................................................14

類型2熱力學(xué)第二定律的理解................................................17

類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用.....................................18

題型一關(guān)于分子動理論及內(nèi)能的考查

類型1微觀量估算的兩種“模型”

1.微觀量與宏觀量

(1)微觀量：分子質(zhì)量/小、分子體積％、分子直徑d等.

⑵宏觀量：物體的質(zhì)量〃?、摩爾質(zhì)顯M、物體的密度物體的體積匕摩爾體積匕血等.

2.分子的兩種模型

⑴球模型：%=//,得直徑管(常用于固體和液體).

(2)立方體模型：％=小,得邊長4=的(常用于氣體).

3.幾個(gè)重要關(guān)系

（1）—個(gè)分子的質(zhì)量：訊.

（2）一個(gè)分子的體積：%=金（注意：對于氣體，Mo表示一個(gè)氣體分子占有的空間）.

（3）1mol物體的體積：VmiIi=^.

模型1微觀量估算的球體模型

【例1】（多選）鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭和刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為p（單

位為kg/m）摩爾質(zhì)量為M（單位為g/mol）,阿伏加德羅常數(shù)為NA.已知1克拉=0.2g,則下

列選項(xiàng)正確的是（）

A.。克拉鉆石物質(zhì)的量為等

B.。克拉鉆石所含有的分子數(shù)為"a

C.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為寸叫;'（單位為m）

D.?？死@石的體積庫

【答案】ABC

【解析】?？死@石的質(zhì)量為0.2〃克，得物質(zhì)的量為肝，所含分子數(shù)為嚕XNA，故A、

?V11V1

B正確；每個(gè)鉆石分子的體積為絲震二固體分子看作球體，/，聯(lián)

立解得分子直徑故c正確；。克拉鉆石的體積為絲啜」，D錯(cuò)誤.

【例2】（2022?山東省摸底）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積為V的水蒸氣可視為理想氣體，已知水蒸氣

的密度為P，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質(zhì)量為M,水分子的直徑為

（1）計(jì)算體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)；

（2）估算體積為V的水蒸氣完全變成液態(tài)水時(shí)，液態(tài)水的體積（將液態(tài)水分子看成球形，忽略

液態(tài)水分子間的間隙）。

【答案…捌A⑵喀^

【解析】（1）體積為丫的水蒸氣的質(zhì)量為機(jī)=PP

故體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)為N=2NA=%VA。

⑵液態(tài)水分子看成球形，水分子的直徑為〃

3

則一個(gè)水分子的體積為％=

則液態(tài)水的體積為

―尸制匏）；啥.

【例3】（2U22?江蘇揚(yáng)州巾揚(yáng)州中學(xué)月考）晶須是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，它是一些非常細(xì)

的、非常完整的絲狀（橫截面為圓形）晶體.現(xiàn)有一根鐵質(zhì)晶須，直徑為d，用大小為廣的力

恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形.已知鐵的密度為p,鐵的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加

德羅常數(shù)為刈，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是（）

FM尸，6M、；

A.—（----------尸B.—（------>

d2sN\d2npN\

d-itpNAd~TtpN入

【答案】C

【解析】鐵的摩爾體積V=號M，單個(gè)分子的體積鈍=念M，又％=4孤\所以分子的半徑

r=）（3—）；分子的最大截面積so=+=發(fā)出一）；鐵質(zhì)晶須的橫截面卜.的分子數(shù)〃

~RpN人RpN、

nd2

二k4，拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力"0=F5=rF（--6--M-----）-3,故C正確.

S。n僵TtpNA

模型2微觀量估算的立方體模型

【例4】（2022?河北衡水市月考）轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全.轎車在發(fā)生

一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，疊氮化鈉（亦稱“二氮化鈉”，化學(xué)式NaN?受撞擊完全分解產(chǎn)生鈉和氮?dú)?/p>

而充入氣囊.若充入氮?dú)夂蟀踩珰饽业娜莘eV=56L,氣囊中氮?dú)獾拿芏取?1.25kg/n?,已

知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M=28g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6xl()23moL,請估算：(結(jié)果保留一

位有效數(shù)字)

(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量，〃：

(2)氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)M

(3)氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r.

【答案】⑴5x10-26(2)2x1024(3)3x10-9m

【解析】(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量加=岑

/VA

解得*5x1026kg

⑵設(shè)氣囊內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的最為〃，則有〃="

N=〃NA

解得心2X1()24(個(gè))

(3)氣體分子間距較大，可以認(rèn)為每個(gè)分子占據(jù)一個(gè)邊長為，?的立方體，

則有

解得r=3xI09m.

【例5】某一體積為V的密封容器，充入密度為小摩爾質(zhì)量為M的理想氣體，阿伏加德羅

常數(shù)為NA。則該容器中氣體分子的總個(gè)數(shù)N=。現(xiàn)將這部分氣體壓縮成液體，

體積變?yōu)?),此時(shí)分子中心間的平均距離d=(將液體分子視為立方體模型)。

【答案】國

MPVNA

【解析】氣體的質(zhì)量，

氣體分子的總個(gè)數(shù)N=〃Nk部A=%NA

該部分氣體壓縮成液體，分子個(gè)數(shù)不變

設(shè)每個(gè)液體分子的體積為V.，則N寸

又

聯(lián)立解得

【例6】空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器（銅管）液化成水，經(jīng)排水管排

走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥.某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體枳為V,

水的密度為/）,摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為M\,則液化水中分子的總數(shù)N和水分子

的直徑”分別為（）

【答案】C

【解析】水的摩爾體積V.?oi=p水分子數(shù)2七9=臂;將水分子看成球形，由

一個(gè)水分子的體積：寢=5/，解得水分子直徑為d=<J黑,C正確.

類型2布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動

擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動與熱運(yùn)動的比較

現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動熱運(yùn)動

活動主體分子微小固體顆粒分子

分子的運(yùn)動，發(fā)生在固比分子大得多的微粒的分子的運(yùn)動，不能通過光

區(qū)別

學(xué)顯微鏡直接觀察到

體、液體、氣體任何兩種運(yùn)動

物質(zhì)之間

共同點(diǎn)①都是無規(guī)則運(yùn)動；②都隨溫度的升高而更加激烈

聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動都反映分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動

【例1】（2023?重慶萬州?重慶市萬州第二高級中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）關(guān)于下列五幅圖像說法

正確的是（）

A.對甲圖，加熱一鍋水時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，說明溫度越高布朗運(yùn)動越劇烈

B.對乙圖，半杯水與半杯酒精混合之后的總體積要小于整個(gè)杯子的容積，說明液體分子之

間有間隙

C.對丙圖，自由膨脹和擴(kuò)散現(xiàn)象都具有雙向可逆性

D.對丁圖、擴(kuò)散現(xiàn)象不能在固體之間發(fā)生

【答案】B

【詳解】A.布朗運(yùn)動用肉眼觀察不到的，對甲圖，加熱一鍋水時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在解滾,

不是布朗運(yùn)動，不能說明溫度越高布朗運(yùn)動越劇烈，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.對乙圖，半杯水與半杯酒精混合之后的總體積要小于整個(gè)杯子的容積，說明液體分子之

間有間隙，選項(xiàng)B正確;

C.對丙圖，自由膨脹和擴(kuò)散現(xiàn)象都具有單向性，不具有雙向可逆性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.對丁圖、擴(kuò)散現(xiàn)象也能在固體之間發(fā)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選

【例2】.（2023?山東?模擬預(yù)測）2023年3月底受冷空氣以及大風(fēng)天氣影響，全國各地均出

現(xiàn)不同程度的沙塵天氣，內(nèi)蒙古、北京等中北部地區(qū)局部有強(qiáng)沙塵暴，甚至局部地區(qū)出現(xiàn)下

“泥點(diǎn)''的惡劣天氣，山東、河南、安徽、江蘇等華東地區(qū)也都出現(xiàn)AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）爆

表達(dá)到500的現(xiàn)象，AQI指數(shù)中一項(xiàng)重要指標(biāo)就是人家熟知的PM2.5指數(shù)，PM2.5是指空

氣中直徑小于或等于2.5刈1的懸浮顆粒物，漂浮在空中，很難自然沉降到地面。對于上述天

氣現(xiàn)象的解釋中正確的是（）

A.中北部地區(qū)出現(xiàn)的沙塵暴中的沙塵顆粒所做的無規(guī)則運(yùn)動是布朗運(yùn)動

B.一團(tuán)質(zhì)量不變的沙塵暴從溫度較低的地區(qū)吹到溫度較高的地區(qū)，溫度逐漸升高、風(fēng)速逐

漸減小，其內(nèi)能逐漸減小

C.PM2.5顆粒的尺寸與空氣中氧氣分子的尺寸數(shù)量級相當(dāng)

D.PM2.5在空氣中的無規(guī)則運(yùn)動是由于大最空氣分子無規(guī)則運(yùn)動對其撞擊的不平衡性引起

的

【答案】D

【詳解】A.布朗運(yùn)動是懸浮在液體或氣體中的固體顆粒，受到液體或氣體分子的無規(guī)則撞

擊所做的無規(guī)則運(yùn)動，用肉眼無法觀察到布朗運(yùn)動，沙塵暴的運(yùn)動是氣流運(yùn)動形成的，不是

布朗運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；

B.從低溫到高溫，內(nèi)能增加，內(nèi)能的宏觀表現(xiàn)是溫度，溫度越高，內(nèi)能越大，故B錯(cuò)誤：

C.氧分子尺寸的數(shù)量級為107°m,而PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5pm，故C錯(cuò)誤；

D.PM2.5在空氣中的運(yùn)動是布朗運(yùn)動，由空氣中大量空氣分子無規(guī)則運(yùn)動對其撞擊的不平

衡性引起的，故D正確。

故選D。

【例3】.（2023?江蘇南京?校考二模）霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霾粒子的分布比較均

勻,而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1~2微米左右，

肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。從物理學(xué)的角度認(rèn)識霧貓，下列說法正確的是（）

A.霧舞天氣中霾粒子的運(yùn)動是布朗運(yùn)動

B.霾粒子的運(yùn)動是分子的運(yùn)動

C.霾粒子的擴(kuò)散形成霾

D.霾粒子的運(yùn)動與溫度無關(guān)

【答案】A

【詳解】AB.霧霾天氣中霾粒子的運(yùn)動是由氣體分子撞擊纏粒子的不平衡性而產(chǎn)生的布朗

運(yùn)動，不是分子的運(yùn)動，故A正確，B錯(cuò)誤；

C.霍粒子的布朗運(yùn)動形成畿，故C錯(cuò)誤；

D.霾粒子的運(yùn)動與溫度有關(guān)，溫度越高，霾粒子的運(yùn)動越劇烈，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

【例4】.（2023春?江蘇?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）工作和生活中常用空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫度，

下列說法正確的是（）

A.空調(diào)制熱使得室內(nèi)溫度上升，則室內(nèi)速率小的空氣分子比例減小

B.空調(diào)風(fēng)速越大，室內(nèi)空氣的分子動能也越大

C.空調(diào)過濾器能夠吸附PM2.5顆粒，此顆粒的運(yùn)動是分子熱運(yùn)動

D.空調(diào)既能制熱乂能制冷，說明熱傳遞不存在方向性

【答案】A

【詳解】A.空調(diào)制熱使得室內(nèi)溫度上升，空氣分子的平均動能增加，則室內(nèi)速率小的空氣

分子比例減小。故A正確；

B.室內(nèi)空氣的分子動能與溫度相關(guān)，所以空調(diào)風(fēng)速大小，與其動能大小無關(guān)。故B錯(cuò)誤;

C.空調(diào)過濾器能夠吸附PM2.5顆粒，此顆粒做的是布朗運(yùn)動，不是分子熱運(yùn)動。故C錯(cuò)誤：

D.空調(diào)制熱和制冷過程，引起了其他變化，不違背熱力學(xué)第二定律。故D錯(cuò)誤。

故選A。

【例5】.（2023?全國?高三專題練習(xí)）圖甲和圖乙是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭

粒運(yùn)動位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30s,兩方格紙每格表示的長度相同，

下列說法中正確的是（）

A.炭粒的運(yùn)動即布朗運(yùn)動，也就是分子的運(yùn)動

B.炭粒的運(yùn)動是由于其內(nèi)部分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的

C.若水溫相同，則甲中炭粒的顆粒較大

D.若炭粒大小相同，則甲中水分子的熱運(yùn)動較劇烈

【答案】C

【詳解】A.布朗運(yùn)動是固體顆粒的運(yùn)動，是分子無規(guī)則運(yùn)動的反映，不是分子的運(yùn)動，A

錯(cuò)誤；

B.炭粒的運(yùn)動是由于水分子分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，水分子與炭粒不停發(fā)生碰撞產(chǎn)生

的，因此炭粒的運(yùn)動并小是由十其內(nèi)部分子在小停地做尢規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤；

C.若水溫相同，則炭粒的越小，布朗運(yùn)動越劇烈，根據(jù)圖像可知，圖乙中炭粒的劇烈一些，

即圖乙中炭粒的顆粒較小，可知，若水溫相同，則甲中炭粒的顆粒較大，C.正確；

D.若炭粒大小相同，則溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈，根據(jù)圖像可知，圖乙中炭粒的劇烈一

些，即圖乙中的溫度較高，則乙中水分子的熱運(yùn)動較劇烈，D錯(cuò)誤。

故選C.

【例5】.（2023?全國?校聯(lián)考模擬預(yù)測）關(guān)于布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）

A.布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都需要在重力作用下才能進(jìn)行

B.布朗運(yùn)動是固體微粒的運(yùn)動，反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動

C.布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象只能在重力作用下進(jìn)行

D.擴(kuò)散現(xiàn)象直接證明了“物質(zhì)分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動”，而布朗運(yùn)動間接證明了這

一觀點(diǎn)

【答案】BD

【詳解】AC.擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動，而布朗運(yùn)動是懸浮在液體或氣體中的微

粒的運(yùn)動，液體或氣體分子對微粒撞擊作用的不平衡導(dǎo)致微粒的無規(guī)則運(yùn)動，由此可見擴(kuò)散

現(xiàn)象和布朗運(yùn)動不需要附加條件.故AC錯(cuò)誤：

BD.擴(kuò)散現(xiàn)象直接證明了“物質(zhì)分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動”，而布朗運(yùn)動是固體微粒

的運(yùn)動，反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動，間接證明了“物質(zhì)分子在永不停息地做無規(guī)

則運(yùn)動”。

故選BDO

類型3分子力和內(nèi)能

1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系

分子間的作用力尸、分子勢能昂與分子間距離/?的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能

￡P(guān)=0).

(1)當(dāng)時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng)，?增大時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢

能增大.

⑵當(dāng)時(shí)，，分子間的作用力表現(xiàn)為斤力，當(dāng)，?減小時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢

能增大.

(3)當(dāng)，=人時(shí),分子勢能最小.

2.分析物體內(nèi)能問題的五點(diǎn)提醒

(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法.

(2)內(nèi)能的大小與溫度、體積、物質(zhì)的量和物態(tài)等因素有關(guān).

⑶通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能.

(4)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能都相同.

⑸內(nèi)能由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動情況無關(guān).任何物體都具有內(nèi)

能，恒不為零.

[例1](2023?江蘇南通?模擬預(yù)測)研究表明，分子間的作用力/跟分子間距離廠的關(guān)系如

圖所示。則()

A.液體表面層分子間距離略大于八

B.理想氣體分子間距離為/；

C.分子間距離r二弓時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力

D.分子間距離，?=4時(shí)，分子勢能最小

【答案】A

【詳解】A.由于

時(shí)，分子力為0,則可知

而液體由于張力的作用，表面分子間距離大于蒞，故液體表面層分子間距離略大于4,故A

正確；

B.理想氣體分子間距離為1（為，即1（",故B錯(cuò)誤；

C.分子間距離r=為時(shí)，即

分子力表現(xiàn)為引力，故C錯(cuò)誤；

D.當(dāng)「="即，"斗時(shí)，分子勢能最小，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

【例2】.（2023?湖北?統(tǒng)考模擬預(yù)測）當(dāng)分子間距離為小時(shí)，分子間的作用力為0。當(dāng)分子間

距離從0.8氣增大到10%的過程中，關(guān)于分子間作用力?和分子勢能綜的變化，下列說法正

確的是（）

A.尸先變小后變大再變小，紇先減少后增加

B.尸先變小后變大再變小，綜先增加后減少

C.尸先變大后變小，綜先減少后增加再減少

D.產(chǎn)先變小后變大，綜先減少后增加再減少

【答案】A

【詳解】根據(jù)分子間作用力和分子勢能的變化規(guī)律可知，當(dāng)分子間距離從0.8々）增大到10%的

過程中，”先表現(xiàn)為斥力變小后表現(xiàn)為引力變大再變小，綜先減少后增加。

故選A。

【例3】（2022?山東日照市模擬）分子間勢能由分子間距，決定。規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分

子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距「的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點(diǎn)0,另

一分子從距。點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動。下列說法正確的是（）

A.在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到心