2026年高考物理一轮讲义+练习(四川专用)第48讲热力学定律与能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(四川专用)第48讲热力学定律与能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)，文件包含高三物理试卷pdf、物理答案pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共6页， 欢迎下载使用。
02 \l "_Tc7022" 体系构建·思维可视3
03 \l "_Tc306" 核心突破·靶向攻坚4
\l "_Tc23645" 考点一 分子动理论 内能4
知识点1 分子动理论4
\l "_Tc8741" 知识点2 分子动能和分子势能 物体的内能5
考向1 分子动理论7
考向2 分子动能和势能 物体的内能10
\l "_Tc818" 考点二 固体、液体和气体12
\l "_Tc27137" 知识点1 固体和液体12
知识点2 气体压强的微观解释13
知识点3 气体实验定律和理想气体的状态方程15
考向1 固体和液体16
考向2 气体实验定律和理想气体的状态方程19
考点三 热力学定律与能量守恒定律23
知识点1 热力学第零定律23
知识点2 热力学第一定律23
知识点3 热力学第二定律24
知识点4 热力学第三定律24
知识点5 能量守恒定律24
考向1 热力学定律25
考向2 能源29
考向3 能量守恒定律30
04 \l "_Tc306" 真题溯源·考向感知31

考点一 分子动理论 内能
\l "_Tc25045" 知识点1 分子动理论
1.物体是由大量分子组成的
（1）分子的大小
①分子直径：数量级是 10－10 m。
②分子质量：数量级是10－26 kg。
（2）阿伏加德罗常数
1 ml任何物质所含有的粒子数，NA＝ 6.02×1023 ml－1。
2.两种分子模型
（1）球体模型：把分子看成球形，分子的直径d＝36V0π。适用于固体和液体。
（2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长d＝3V0。适用于固体、液体和气体。
注意 对于气体，利用d＝3V0计算出的d不是分子直径，而是相邻气体分子间的平均距离。
3.宏观量与微观量的相互关系
（1）微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。
（2）宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mml、摩尔体积Vml、物质的量n等。
（3）相互关系
①一个分子的质量：m0＝MmlNA＝ρVmlNA。
②一个分子的体积：V0＝VmlNA＝MmlρNA。
4.分子热运动
（1）扩散现象
①定义： 不同 种物质能够彼此进入对方的现象。
②实质：由物质分子的 无规则运动 产生的。温度越高，扩散现象越 明显 。
（2）布朗运动
①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的 无规则 运动。
②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用 不平衡 造成的。
③特点：永不停息，无规则；微粒 越小 ，温度 越高 ，布朗运动越明显。
④结论：反映了液体分子运动的 无规则性 。
（3）热运动
①定义：分子永不停息的 无规则 运动。
②特点：温度是分子热运动 剧烈 程度的标志。温度越高，分子无规则运动越 剧烈 。
5.分子间的作用力
（1）分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。
（2）分子间作用力的特点
①r＝r0时（r0的数量级为10－10 m），分子间作用力F＝0，这个位置称为 平衡位置 。
②r＜r0时，分子间作用力F表现为 斥力 。
③r＞r0时，分子间作用力F表现为 引力 。
\l "_Tc16775" 知识点2 分子动能和分子势能 物体的内能
1.分子动能
（1）分子动能是做 热运动 的分子具有的动能。
（2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的 平均值 。物体的 温度 是它的分子热运动的平均动能的标志。
2.分子势能
（1）定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径 无关 ，所以分子组成的系统具有 分子势能 。
（2）分子势能的决定因素
微观上——决定于 分子间距离 ；
宏观上——决定于物体的 体积 。
3.物体的内能
（1）物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和，叫作物体的内能，内能是 状态 量。
（2）对于给定的物体，其内能大小与物体的 温度 和 体积 有关。
（3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 无关 。
（4）决定内能的因素
①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。
②宏观上：温度、体积、物质的量（摩尔数）。
（5）改变物体的内能有两种方式
①做功；②传热。
4.分子力与分子势能的比较
5.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较
\l "_Tc17630" 考向1 分子动理论
例1关于分子动理论的理解，下列说法正确的是（ ）
A．分子动理论中的分子包括组成物质的各种分子、原子和离子
B．扩散现象是由外界作用，例如对流、重力作用等引起的
C．布朗运动就是分子的无规则运动
D．分子无规则的热运动不可能永不停息
【答案】A
【详解】A．分子动理论中的“分子”泛指构成物质的微粒，包括分子、原子、离子，故A正确；
B．扩散现象是分子无规则热运动的直接表现，与外界作用（如对流、重力）无关，故B错误；
C．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，反映分子热运动，但本身并非分子运动，故C错误；
D．分子热运动的剧烈程度与温度有关，但永不停息（除非达到绝对零度，但无法实现），故D错误。
故选A。
【变式训练1】关于分子，下列说法正确的是（ ）
A．将分子看成小球，小球是分子的简化模型
B．布朗运动是固体分子的无规则运动
C．“物体是由大量分子组成的”，这里的“分子”特指化学变化中的分子，不包括原子和离子
D．分子的质量是很小的，其数量级一般为10−10kg
【答案】A
【详解】A．将分子看成小球是为了研究问题方便，小球是分子的简化模型，故选项A正确；
B．布朗运动中，观察到的是固体小颗粒的运动，不是固体分子的运动，故选项B错误；
C．“物体是由大量分子组成的”，这里的“分子”是分子、原子和离子的统称，故选项C错误；
D．分子质量的数量级一般为10−26kg，故选项D错误。
故选A。
【变式训练2】关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A．气体容易被压缩，液体固体不容易被压缩说明气体分子间的斥力小于液体固体分子间的斥力
B．当两个分子间的距离为r0时被称为平衡位置，rr0时，分子间表现为吸引，r=r0时，分子间的引力和斥力均为0
C．布朗运动是悬浮花粉的运动，它反映的是液体分子的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越激烈，分子的运动属于热运动的范畴
D．布朗运动是悬浮花粉的运动，其激烈程度跟颗粒大小，撞击分子数的多少有关外，温度越高，花粉的无规则运动越激烈，所以布朗运动属于热运动的范畴
【答案】C
【详解】A．气体容易被压缩是因为气体分子间距离大于10r0，分子间的作用力可以忽略不计，并不能说明气体分子间的斥力小于液体固体分子间的斥力，故A项错误；
B．当两个分子间的距离为r0时被称为平衡位置，rr0时，分子间表现为吸引，r=r0时，分子间的引力和斥力大小相等，分子间作用力的合力为0，而不是引力和斥力均为0，故B项错误；
CD．布朗运动是悬浮花粉的运动，它反映的是液体分子的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越激烈，分子的运动属于热运动的范畴。布朗运动激烈程度跟颗粒大小，撞击分子数的多少有关外，温度越高，花粉的无规则运动越激烈，但布朗运动不属于热运动的范畴，故C正确，D错误。
故选C。
【变式训练3】浙江大学高分子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录。设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/ml），阿伏加德罗常数为NA，则（ ）
A．a千克气凝胶所含分子数为n=a⋅NAB．气凝胶的摩尔体积为Vml=M6ρ
C．每个气凝胶分子的体积为V0=MNAρD．每个气凝胶分子的直径为D=36MπNAρ
【答案】D
【详解】A．a千克气凝胶所含有的分子数为
n=n′NA=aNAM
故A错误；
B．气凝胶的摩尔体积为
Vml=Mρ
故B错误；
C．1ml气凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为
V0=MNAρ
故C错误：
D．设每个气凝胶分子的直径为D，则有
V0=16πD3
解得每个气凝胶分子的直径为
D=36MπNAρ
故D正确。
故选D。
【变式训练4】对于下列四幅图的说法，正确的是（ ）
A．图1为用通电的烙铁触及薄板，薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域，说明该薄板在传导热量上具有各向异性
B．图2为墨汁在水中扩散，表明分子在做永不停息的无规则运动
C．图3为布朗运动产生原因的示意图，温度越低，布朗运动越明显
D．图4为密闭容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图，T1大于T2，且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积
【答案】B
【详解】A．图1薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域，说明薄板在传导热量上具有各向同性，故A错误；
B．图2为墨汁在水中扩散，扩散现象表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故B正确；
C．图3为布朗运动产生原因的示意图，温度越高，微粒越小，布朗运动越明显，故C错误；
D．温度越高，速率大的分子占总分子数的百分比越大，则T1小于T2，但T1对应图像与坐标轴包围的面积等于T2对应图像与坐标轴包围的面积，均为1，故D错误。
故选B。
【变式训练5】关于分子动理论说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高
B．由图甲可知，温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大
C．图乙中连线表示花粉颗粒做布朗运动的轨迹
D．图乙中ab段花粉颗粒运动最剧烈
【答案】A
【详解】A．温度升高，大速率分子数占总分子数的百分比增大，由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高，故A正确；
B．由图甲可知，温度升高时，大速率区间内分子数的占比增大，小速率区间内分子数的占比减小，故B错误；
C．图乙中连线表示花粉颗粒在一定时间内始末位置的连线，并不是布朗运动的轨迹，故C错误；
D．图乙中ab段的连线最长，但不能说明该段花粉颗粒运动最剧烈，故D错误。
故选A。
【变式训练6】（2025·四川绵阳·高三月考）我们知道分子间既有引力又有斥力，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，铅柱不脱落，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．铅柱间的万有引力使它们不脱落
B．铅柱间的分子扩散使它们不脱落
C．铅柱间分子斥力为零，只有分子引力
D．铅柱间分子引力大于斥力，分子力表现为引力
【答案】D
【详解】分子间的引力和斥力同时存在，但它们的大小与分子间的距离有关，距离稍大时表现为引力，距离较小时表现为斥力；两个接触面平滑的铅柱压紧后，铅柱间分子引力大于斥力，分子力表现为引力，而这个力又能平衡下面铅柱的重力，故下面的铅柱不脱落，与万有引力及分子扩散无关。
故选D。
\l "_Tc16775" 考向2 分子动能和势能 物体的内能
例1如图为广安市某日的天气预报，日出后气温逐渐升高，日落后气温逐渐降低，则（ ）
A．从05时到17时，空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量的比例变大
B．从05时到17时，空气中所有分子的运动速率都逐渐增大
C．从05时到17时，空气分子的平均动能逐渐减小
D．随着温度的升高，露珠汽化为水蒸气的过程中分子势能减小
【答案】A
【详解】A．从05时到17时，气温逐渐升高，所以空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量的比例变大，故A正确；
B．温度升高，分子的平均动能增大，但并不是所有分子的运动速率都逐渐增大，只是速率大的分子所占比例增加，故B错误；
C．从05时到17时，气温逐渐升高，空气分子的平均动能应该逐渐增大，故C错误；
D．随着温度的升高，露珠汽化为水蒸气的过程中，分子间距离增大，克服分子引力做功，分子势能增大，故D错误。
故选A。
【变式训练1】下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（ ）
A．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和
B．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
C．一定量的100∘C水变成100∘C的水蒸气，其分子平均动能增加
D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力
【答案】A
【详解】A．一定量气体的内能等于所有分子热运动动能和分子势能的总和，故A正确；
B．气体温度升高时，分子平均动能增大，但不是所有分子的速率都增加，故B错误；
C．一定量的100∘C水变成100∘C的水蒸气，由于温度不变，所以分子平均动能不变，故C错误；
D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为分子热运动的结果，而非分子间斥力导致，故D错误。
故选A。
【变式训练2】如图所示的虚线1和实线2分别描述了两个物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A．虚线1表示分子间斥力随分子间距离的变化规律
B．实线2表示分子间合力随分子间距离的变化规律
C．当分子间的距离从接近零时逐渐增大，实线2表示的物理量先减小后增大再减小
D．当分子间的距离从接近零时逐渐增大，实线2表示的物理量先增大后减小
【答案】A
【详解】AB．r0为平衡位置，在平衡位置，分子间合力为0，分子势能最小，当分子间距小于r0时，分子间合力表现为斥力，当分子间距大于r0时，分子间合力表现为引力，可知，虚线1表示分子间斥力随分子间距离的变化规律，实线2表示分子间的分子势能随分子间距离的变化规律，故A正确，B错误；
CD．结合上述，实线2表示分子间的分子势能随分子间距离的变化规律，则当分子间的距离从接近零时逐渐增大，实线2表示的分子势能先减小后增大，故CD错误。
故选A。

考点二 固体、液体和气体
知识点1 固体和液体
1.晶体和非晶体
2.液体
（1）表面张力
①形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离 大 ，分子间的作用力表现为 引 力。
②作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积 最小 的趋势。
③方向：表面张力跟液面 相切 ，且跟这部分液面的分界线 垂直 。
④大小：液体的温度越高，表面张力越 小 ；液体中溶有杂质时，表面张力变 小 ；液体的密度越大，表面张力越 大 。
（2）浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作 浸润 。一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，这种现象叫作 不浸润 。如图所示。
（3）毛细现象：指浸润液体在细管中 上升 的现象，以及不浸润液体在细管中 下降 的现象。细管越细，毛细现象越明显。
3.液晶
（1）具有 液体 的流动性。
（2）具有 晶体 的光学各向异性。
（3）在某个方向上看，其分子排列比较 整齐 ，但从另一方向看，分子的排列是 杂乱无章 的。
知识点2 气体压强的微观解释
1.气体分子运动的速率分布图像
气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会 均等 ；分子速率的分布规律按“ 中间 多、 两头 少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增 大 ，如图所示。
2.气体压强
（1）产生的原因
由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处 均匀 、 持续 的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。
（2）决定因素
①宏观上：决定于气体的温度和 体积 。
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的 密集程度 。
3.气体压强的计算
（1）活塞模型和液柱模型
求气体压强的基本方法：先对活塞或液柱进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。
图甲中活塞若处于平衡状态，则p0S＋mg＝pS，
则气体的压强为p＝p0＋mgS。
图乙中液柱若处于平衡状态，则pS＋mg＝p0S，
则气体压强为p＝p0－mgS＝p0－ρ液gh。
（2）连通器原理
如图所示，U形管竖直放置。同一液柱相同高度处压强相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg（h1－h2）。
4.决定气体压强大小的微观因素
（1）气体分子的密集程度
气体分子密集程度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。气体分子的密集程度对应宏观因素中的体积。
（2）气体分子的平均速率
气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，平均每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就越大；
从另一方面讲，气体分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。
3.密闭气体压强与大气压强不同
（1）密闭气体压强
因密闭容器中的气体分子的数密度一般很小，且气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体分子的密集程度和平均速率决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。
（2）大气压强
大气压强是由于空气受到重力作用紧紧“包围”地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就不会有大气压。地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气层最终还是通过分子碰撞对放入其中的物体产生压强。
知识点3 气体实验定律和理想气体的状态方程
1.气体实验定律
2.理想气体及理想气体的状态方程
（1）理想气体的状态方程
一定质量的理想气体的状态方程：p1V1T1＝ p2V2T2 或pVT＝C（常量）。
（2）理想气体
理想气体是指在任何条件下都遵守 气体实验定律 的气体，实际气体在 压强 不太大、 温度 不太低的条件下，可视为理想气体。
3.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p1V1T1＝p2V2T2温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）体积不变：p1T1＝p2T2（查理定律）压强不变：V1T1＝V2T2（盖－吕萨克定律）
4.应用气体实验定律或理想气体状态方程的基本思路
液柱类模型
此类模型一般以液柱为研究对象，分析其受力、列平衡方程求解，要注意：
（1）液体因重力产生的压强为p＝ρgh（其中h为液体的竖直高度）；
（2）不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；
（3）有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同一液体在同一水平面上各处压强相等；
（4）当液体为水银时，可灵活应用压强单位 “cmHg”，使计算过程简捷。
活塞类模型
1.解答此类模型问题的一般思路
（1）确定研究对象
研究对象分两类：①热学研究对象（一定质量的理想气体）；②力学研究对象（汽缸、活塞或某系统）。
（2）分析物理过程
①对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；
②对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。
（3）挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。
（4）多个方程联立求解，注意检验求解结果的合理性。
2.对于两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题：解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。
考向1 固体和液体
例1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（ ）
A．晶体在物理性质上一定是各向异性
B．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体
C．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块，没有确定的几何形状，所以粘在一起的蔗糖块不是晶体
D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
【答案】B
【详解】A．晶体在物理性质上不一定是各向异性。单晶体具有各向异性，但多晶体由于内部晶粒排列无序，整体表现为各向同性，故A错误；
B．晶体有确定的熔点，而非晶体没有。因此，不具有确定熔点的固体一定是非晶体，故B正确；
C．蔗糖本身是晶体，受潮后形成的糖块虽无规则外形，但组成它的蔗糖颗粒仍为晶体。晶体的判断依据是内部结构而非宏观形状，故C错误；
D．晶体熔化时吸收热量，温度不变，但内能因分子势能增加而增大，故D错误；
故选B。
【变式训练1】关于下列4幅图片，图甲是将水银装入玻璃管中；图乙是食盐晶体；图丙是农民用拖拉机耕地；图丁是将蒲公英的球状冠毛泡到水里，表面的绒毛将水撑开，形成一个保护罩。下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中，表面张力对管中的液体形成的拉力如图所示
B．图乙中，食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
C．图丙中，农民用拖拉机耕地是利用毛细现象让地下水能更好地上升到地面
D．图丁中，蒲公英绒毛还能保持干燥，说明水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用
【答案】D
【详解】A．图甲中，表面张力对管中的液体形成的拉力，拉力方向与液面相切，即沿管壁切线方向的分力向下，故A错误；
B．图乙中，食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，故B错误；
C．图丙中，农民用拖拉机耕地是为了破坏毛细管，防止地下水分因毛细现象上升到地面蒸发，故C错误；
D．图丁中，蒲公英绒毛还能保持干燥，说明水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用，故D正确。
故选D。
【变式训练2】关于固体和液体，下列说法正确的是（ ）
A．根据物理性质的各向同性或各向异性可以用来鉴别晶体和非晶体
B．因液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体
C．单晶体在不同方向上物理性质不同，是因为不同方向上的物质微粒的性质不同
D．宇航员在太空中做水滴实验时，看到水滴的形状呈球形，这是由于液体表面张力的作用
【答案】D
【详解】A．多晶体和非晶体均呈现各向同性，无法仅通过各向异性区分晶体和非晶体，故A错误；
B．液晶是介于晶体与液体之间的中间态，并非非晶体，故B错误；
C．单晶体的各向异性由原子排列方向差异导致，而非微粒本身性质不同，故C错误；
D．表面张力使液体在微重力下收缩为球形，故D正确。
故选D。
【变式训练3】有关下列四幅图涉及的物理知识，以下说法正确的是（ ）
A．图甲：在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点后蜡熔化的范围，则a一定是非晶体，b一定是晶体
B．图乙：水黾停在水面上，说明水黾受到了浮力作用
C．图丙：气体速率分布随温度变化而改变，T1