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北京高考物理|热学复习要点与真题精析
热学这一章在高考中分值稳定、难度适中，属于必须拿下的板块。它的特点是『宏观规律与微观解释并重』：既要会用气体实验定律和热力学第一定律做定量判断，又要能说清压强、温度、内能的微观含义。北京卷对热学的考查偏爱选择题，而且常常用生活中的情境入题——点火器、气泡上浮、气垫缓冲。这篇文章把宏观规律与微观解释对应起来，再用三道北京卷真题演示判断流程。
一、先看清这一章在卷子里的位置
北京卷对热学的考查主要有三类：一是热力学第一定律的应用，给出某个气体过程要求判断内能、做功、吸放热的关系；二是气体实验定律与理想气体状态方程，常结合 p-V 图象判断各状态参量的变化；三是微观解释，考查分子平均动能与温度的关系、压强的微观成因、分子力与分子势能。近五年北京卷年年出题，且常作为选择题的第一道出现。
二、微观基础：三句话
热学的微观解释，核心只有三句话。
▪︎ 温度是分子平均动能的标志：温度升高，分子平均动能增大，与分子种类无关
▪︎ 气体压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的：压强大小取决于分子数密度与分子平均动能
▪︎ 理想气体的内能只由温度决定：因为忽略分子势能，内能等于所有分子动能之和
第三句是做题的关键判据：只要温度不变，理想气体的内能就不变。反过来，内能变化必然对应温度变化。这一条能把大量选择题的难度降到最低。
分子力与分子势能：分子间同时存在引力与斥力，合力表现为引或斥取决于分子间距。当分子间距等于平衡距离时分子力为零、分子势能最小；间距增大或减小，分子势能都增大。
三、热力学第一定律：三个符号要记准
热力学第一定律的表达式为 ΔU = Q + W，其中 ΔU 是内能变化量，Q 是物体吸收的热量，W 是外界对物体做的功。符号约定是最容易出错的地方。
做题的四步流程：一判断温度如何变，确定 ΔU 的正负；二判断体积如何变，确定 W 的正负；三代入 ΔU = Q + W 求 Q；四由 Q 的正负判断吸放热。这个顺序不要乱，很多同学直接从 Q 入手，结果无法判断。
还要记住两类特殊过程：绝热过程 Q = 0，压缩时外界做功、内能增加温度升高；等温过程 ΔU = 0，此时 Q = −W，吸热全部用于对外做功。
四、气体实验定律与状态方程
处理 p-V 图象题的方法：先在图上确认过程类型（等温、等容、等压），再结合状态方程判断温度与内能的变化，最后用热力学第一定律判断吸放热。
还有一条常用技巧：一定质量的理想气体，p-V 图上的等温线是双曲线，离原点越远的等温线对应温度越高。用它可以快速比较两个状态的温度。
五、热力学第二定律
两种表述：克劳修斯表述指出热量不能自发地从低温物体传到高温物体；开尔文表述指出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。
微观意义是：一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行。要区分两类永动机：第一类违反能量守恒定律，第二类违反热力学第二定律。
六、真题精析
【2025年北京卷第1题】我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体：A. 压强变小；B. 对外界不做功；C. 内能保持不变；D. 分子平均动能增大。
解析：选 D。猛推推杆压缩筒内气体，由于过程极快，气体来不及与外界发生热交换，可视为绝热过程，Q = 0。气体体积减小，外界对气体做正功，W > 0。由热力学第一定律 ΔU = Q + W 得 ΔU > 0，内能增大。理想气体内能只由温度决定，内能增大说明温度升高，而温度是分子平均动能的标志，故分子平均动能增大，D 正确。压强方面，体积减小、温度升高，由理想气体状态方程 pV/T = 常量可知压强增大，A 错误。压缩过程中气体体积变化，气体对外界做负功（外界对气体做正功），B 错误。内能增大而非不变，C 错误。
这道题作为 2025 年北京卷的开篇第一题，考查的正是这一章最核心的流程：绝热压缩→外界做功→内能增加→温度升高→分子平均动能增大。把这条因果链背下来，这一类题全部通吃。
【2024年北京卷第3题】一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体：A. 内能变大；B. 压强变大；C. 体积不变；D. 从水中吸热。
解析：选 D。气泡内气体的压强等于外界大气压加上水柱产生的压强，即 p = p₀ + ρgh，上浮过程中深度 h 减小，压强变小，B 错误。水槽恒温，且上浮过程缓慢，气体温度始终等于水温保持不变，理想气体内能只由温度决定，故内能不变，A 错误。温度不变，由玻意耳定律 pV = 常量，压强减小则体积增大，C 错误。气体体积增大，气体对外界做功，即 W < 0；内能不变，ΔU = 0；代入 ΔU = Q + W 得 Q = −W > 0，气体从水中吸热，D 正确。
这道题与上一道形成完美对照：点火器是绝热压缩，气泡上浮是等温膨胀。两道题加起来覆盖了热力学第一定律的全部四种情形。复习时把它们放在一起比较，体会『先看温度定内能、再看体积定做功、最后求热量』这个固定顺序，比刷十道题更有效。
【2022年北京卷】如图所示，一定质量的理想气体从状态 a 开始，沿图示路径先后到达状态 b 和 c。下列说法正确的是：A. 从 a 到 b，气体温度保持不变；B. 从 a 到 b，气体对外界做功；C. 从 b 到 c，气体内能减小；D. 从 b 到 c，气体从外界吸热。
解析：选 D。由图象知 a 到 b 是等容过程，体积不变，气体不做功，B 错误；压强减小，由查理定律 p/T = 常量知温度降低，内能减小，气体放热，A 错误。b 到 c 是等压过程，体积增大，由盖-吕萨克定律 V/T = 常量知温度升高，内能增大，C 错误；体积增大说明气体对外界做功，W < 0，而内能增大 ΔU > 0，代入 ΔU = Q + W 得 Q = ΔU − W > 0，气体从外界吸热，且吸收的热量大于气体对外做的功，D 正确。
七、固体液体与物态变化
晶体有确定的熔点，非晶体没有；单晶体各向异性，多晶体各向同性。液晶兼具液体的流动性与晶体的各向异性。
液体表面张力使液面有收缩趋势，是分子力作用的结果。浸润与不浸润、毛细现象都源于表面张力与附着力的共同作用。
八、易错清单
▪︎ 热力学第一定律的符号搞错，记住 W 是外界对物体做的功，体积减小才是正功
▪︎ 认为气体膨胀一定吸热，还要看内能变化，等温膨胀吸热、绝热膨胀不吸热
▪︎ 认为压强增大温度一定升高，还要看体积如何变，必须回到状态方程
▪︎ 把温度当成分子平均速率的标志，正确是分子平均动能的标志
▪︎ 认为内能只由温度决定对任何物体都成立，这只对理想气体成立
▪︎ p-V 图上判断温度变化时凭直觉，应回到 pV/T = 常量或用等温线比较
给高三同学的复习建议
这一章的复习建议抓三件事：第一，把热力学第一定律的符号约定和四步判断流程固化，这是全部计算与判断的地基；第二，把三个气体实验定律与 p-V 图象的读图方法练熟，看到图先判过程类型；第三，把 2025 年点火器题与 2024 年气泡题对照着做，绝热压缩与等温膨胀两种过程一起掌握。热学这一章规律清晰、重复度高，是二轮复习中最容易确保满分的一块。
