2024高考物理一轮复习：分子动理论内能（讲义）（学生版+解析）

第66讲分子动理论内能

目录

复习目标

网络构建

1考点一分子的大小【提升•必考题型归纳】

考向1布朗运动

【夯基・必备基础知识梳理】

考向2分子热运动速率分布

知识点1两种分子模型分子大小

知识点2微观量与宏观量间的关系1考点三分子力和分子势能内能

【提升•必考题型归纳】

【夯基・必备基础知识梳理】

考向1固体液体分子大小

考向2气体分子所占空间大小知识点1分子力和分子势能比较

知识点2内能

❾考点二扩散现象、布朗运动和热运动【提升•必考题型归纳】

考向1分子力和分子势能

【夯基•必备基础知识梳理】

考向2物质的内能

知识点1扩散现象、布朗运动与热运动的比较

知识点2气体的分子动理论

真题感悟

1、理解和掌握分子动理论的内容。

2、能够利用分子动理论的内容解释有关物理现象。

考点要求考题统计考情分析

2023年北京卷第1题高考对分子动理论的考查较少，大多

分子动理论

2023年海南卷第5题以选择题中出现，题目难度较为基础。

考点一分子的大小

础砚梳理

知识点1两种分子模型分子大小

两种分子模型

球体分子模型立方体分子模型气体分子模型

物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。

（1）固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立

方体的棱长，所以1=疗（球体模型）或1=77（立方体模型）。

（2）气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均

空间，如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d=返。

提醒:对于气体，利用1=次得到的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

知识点2微观量与宏观量间的关系

微观量:分子体积m、分子直径"、分子质量加0。

宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量相、摩尔质量M、物体的密度

（1）分子的质量⑺0=，=萼。

NANA

⑵分子的体积:Vo啜=e（适用于固体和液体）。

⑶物体所含的分子数:N=JNA=5-NA或N=^NA=/NA。

VmpymMM

一提升-必考题型归纳

考向1固体液体分子大小

1.若阿伏伽德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为V,密度为0。则下列说法正确的是（）

A.1kg该液体所含有分子数为「名

B.In?该液体所含分子数为哼

M

N

C.1个液体分子的质量为鲁

M

D.液体分子的直径约为3”

“NA

2.钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为。（单位为g/cn?）,摩尔质量

为〃（单位为g/mol）,阿伏加德罗常数为已知1克拉=0.2g,则下列说法正确的是（）

A.〃克拉钻石所含有的分子数为

M

「A0.2M

B.每个钻石分子的质量为「厂

A

C.每个钻石分子直径的表达式为:甘汇

NN#兀

D.Icn?含有的钻石分子个数为祟

考向2气体分子所占空间大小

3.若已知某种气体的摩尔体积，摩尔质量，阿伏加德罗常数，则可估算出这种气体的()

A.每个分子的质量B.每个分子的体积

C.每个分子占据的空间D.分子之间的平均距离

4.若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，。为在标准状态下水蒸气的密度,

NA为阿伏加德罗常数，m、A分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：①义="；②

m

M_M_AV

P=。；③加=▽；④A=7T，其中正确的是()

IVAA/"A"A

A.①B.②C.③D.@

考点二扩散现象、布朗运动和热运动

夯基•必备基础知识梳理

知识点1扩散现象、布朗运动与热运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动

分子固体微小颗粒分子

主体

是分子的运动，发生在是比分子大得多的颗粒的运动,只能在是分子的运动，不能通过光学显

区别

任何两种物质之间液体、气体中发生微镜直接观察到

共同

(1)都是无规则运动;(2)都随温度的升高而更加激烈

点

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

知识点2气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不

计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。

单位速率间隔的分子数

占总分子数的百分比

0200400600800v/Cm-s-1)

（3）气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。

（4）气体分子的运动与温度的关系:温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,

温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。

.提升•必考题型归纳

考向1布朗运动

1.气溶胶微粒是悬浮在大气中的肉眼不可见的微波颗粒，关于封闭环境中的气溶胶微粒，下列说法下列说

法正确的是（）

A.气溶胶微粒越大，运动越明显

B.温度升高，每个气溶胶微粒运动都会变快

C.肉眼不可见的气溶胶微粒运动实质上就是分子的运动

D,气溶胶微粒在空气中的无规则运动可以看作布朗运动

2.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，以下关于布朗运动的说法正确的是（）

A.布朗运动就是液体分子的无规则运动

B.液体温度越高，布朗运动越剧烈

C.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显

D.悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的

考向2分子热运动速率分布

3.如图所示为气体分子的速率分布图线。纵坐标表示速率分子占总体的百分比，图线1下方的面积为S/,

图线2下方的面积为&o则温度T和面积S的大小关系为（）

A.TI>T2B.TI<T2

C.Si>S2D.Si<S2

4.根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在和100C温度下分子运动速率分

布图像如图，下列说法正确的是（）

各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

A.不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是多数分子

B.温度升高时，速率大的分子数增多

C.温度升高时，每一个分子的速率都会增大

D.温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变

考点三分子力和分子势能内能

・夯基•必备基础知识梳理

知识点1分子力和分子势能比较

分子力变化分子势能变化

①分子斥力、引力同时存在;

①当r=ro时，分子势能最小；

②当r>ro时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更

②当r>ro时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小;

快，分子力变现为引力；

③当r<r0当，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。

③当r<ro当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更

快，分子力变现为斥力；

④当r=ro时，斥力等于引力，分子力为零。

知识点2内能

(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。

(2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积以及物质状态。

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。

(5)物体的内能与机械能的比较

项目内能机械能

定义物体内所有分子的动能和势能的总和物体的动能及重力势能和弹性势能的总和

由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部分

决定

体运动情况无关子运动情况无关

量值任何物体都具有内能，恒不为零可以为零

测量无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度可以测量

转化在一定条件下可相互转化

提升•必考题型归纳

考向1分子力和分子势能

1.如图所示为两分子间的作用力E与分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是()

B.当r>ro时,随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大

C.当时，随着分子间距离的增大，分子力逐渐减小

D.当r>ro时，分子势能随分子间距离的增大而增大

2.如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力R分子势能弓与两分子间距离r的关系图，假定

两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0。下列正确的是()

F.Ep

,甲乙

A.当分子间距『=为时，分子间作用力最大

B.当分子间距，-=%时，分子势能最大

C.当分子间距厂>为,随着r的增大，尸减小，昂增大

D.当分子间距随着r的减小，F增大，Ep增大

考向2物质的内能

3.关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（）

A.0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小

B.悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显

C.在使两个分子间的距离由很远（r>10.9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增

大，分子势能不断增大

D.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

4.生活中常用乙醇喷雾消毒液给房间消毒，其主要成分是酒精，则下列说法正确的是（）

A.喷洒消毒液后，会闻到淡淡的酒精味，这是酒精分子做布朗运动的结果

B.酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，其分子的平均动能不变

C.酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变

D.酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数百分比减小

（2023年海南卷高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

r◄——

O--Q-O

A.分子间距离大于加时，分子间表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离也处过程中分子势能变大

C.分子势能在3处最小

D.分子间距离小于力且减小时，分子势能在减小

第66讲分子动理论内能

目录

复习目标

网络构建

1考点一分子的大小【提升•必考题型归纳】

考向1布朗运动

【夯基•必备基础知识梳理】

考向2分子热运动速率分布

知识点1两种分子模型分子大小

知识点2微观量与宏观量间的关系1考点三分子力和分子势能内能

【提升•必考题型归纳】

【夯基・必备基础知识梳理】

考向1固体液体分子大小

考向2气体分子所占空间大小知识点1分子力和分子势能比较

知识点2内能

■考点二扩散现象、布朗运动和热运动

【提升•必考题型归纳】

考向1分子力和分子势能

【夯基•必备基础知识梳理】

考向2物质的内能

知识点1扩散现象、布朗运动与热运动的比较

知识点2气体的分子动理论

真题感悟

3、理解和掌握分子动理论的内容。

4、能够利用分子动理论的内容解释有关物理现象。

考点要求考题统计考情分析

2023年北京卷第1题高考对分子动理论的考查较少，大多

分子动理论

2023年海南卷第5题以选择题中出现，题目难度较为基础。

考点一分子的大小

・夯基•必备基础知识咿

知识点1两种分子模型分子大小

两种分子模型

球体分子模型立方体分子模型气体分子模型

物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。

(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立

方体的棱长，所以”=肝(球体模型)或4=遮(立方体模型)。

(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均

空间，如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d=也

提醒:对于气体，利用d=W得到的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

知识点2微观量与宏观量间的关系

微观量:分子体积—、分子直径"、分子质量加0。

宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量相、摩尔质量/、物体的密度

(1)分子的质量加0=4=学。

(2)分子的体积、()=粤==(适用于固体和液体)。

NApNA

(3)物体所含的分子数:N=3NA=9-NA或N=?NA=(・NA。

pVmMM

.提升•必考题型归纳

考向1固体液体分子大小

1.若阿伏伽德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为密度为。。则下列说法正确的是()

A.1kg该液体所含有分子数为。NA

B.In?该液体所含分子数为4%

M

C.1个液体分子的质量为N学

D.液体分子的直径约为3%

【答案】B

【详解】A.1kg该液体所含有分子数为N=，7•NA=a故A错误;

N=—^N.

B.in?该液体所含分子数为M_'M故B正确;

P

M

C.1个液体分子的质量为%=R-故C错误；

MI-----------

7解得d=J然-故D错误。故选B。

D.设液体分子的直径为d,则有百万=

2.钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为。（单位为g/cm3）,摩尔质量

为M（单位为g/mol）,阿伏加德罗常数为NA，已知1克拉=0.2g,则下列说法正确的是（）

A.。克拉钻石所含有的分子数为警

一0.2M

B.每个钻石分子的质量为卞-

IVA

6M

C.每个钻石分子直径的表达式为

含有的钻石分子个数为祟

D.len?

NA

【答案】C

【详解】A.〃克拉钻石物质的量仁等所含分子数N=0.2叫

，A错误;

M

M

B.每个钻石分子的质量加=歹，B错误;

3

VM4TT(d

C.每个钻石分子的体积/二歹二下设分子直径为"，则%解得d=,C正确;

/'APNh32

所含分子数N=〃-NA=箸，D错误。故选C。

D.1cm3含有的钻石物质的量〃=工£

MM

考向2气体分子所占空间大小

3.若已知某种气体的摩尔体积，摩尔质量，阿伏加德罗常数，则可估算出这种气体的（）

A.每个分子的质量B.每个分子的体积

C.每个分子占据的空间D.分子之间的平均距离

【答案】ACD

【详解】A.根据机可求解分子的质量，A正确；

IVA

BCD.由公式丫=，也=屋可求解每个分子占据的空间和分子之间的平均距离，由于气体分子间距很大，故

NA

无法求出分子的体积，B错误，CD正确。故选ACD。

4.若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，夕为在标准状态下水蒸气的密度,

NA为阿伏加德罗常数，〃?、A分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：①NA=«E；②

m

MM_V

。=犷仄；③m=为一；@AA=—,其中正确的是()

A.①B.②C.③D.@

【答案】AC

【详解】A.摩尔质量=分子质量x阿伏加德罗常数，故加VA=0V故/=上故A正确；

m

M人M

B.平均每个水蒸气分子占据的空间大于单个水分子的体积，故二厂＞△故。故B错误；

PNArA

M

C.摩尔质量=分子质量x阿伏加德罗常数，故切=▽故C正确；

AA

V

D.由于气体分子间距远大于分子直径，气体分子所占体积远大于分子体积，故公(歹故D错误。

7VA

故选ACo

考点二扩散现象、布朗运动和热运动

夯基•必备基础知识梳理

知识点1扩散现象、布朗运动与热运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动

分子固体微小颗粒分子

主体

是分子的运动，发生在是比分子大得多的颗粒的运动,只能在是分子的运动，不能通过光学显

区别

任何两种物质之间液体、气体中发生微镜直接观察到

共同

⑴都是无规则运动;(2)都随温度的升高而更加激烈

点

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

知识点2气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不

计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。

单位速率间隔的分子数

占总分子数的百分比

0200400600800u/Cm-s-1)

(3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。

(4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,

温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。

一提升•必考题型归纳

考向1布朗运动

1.气溶胶微粒是悬浮在大气中的肉眼不可见的微波颗粒，关于封闭环境中的气溶胶微粒，下列说法下列说

法正确的是()

A,气溶胶微粒越大，运动越明显

B.温度升高，每个气溶胶微粒运动都会变快

C.肉眼不可见的气溶胶微粒运动实质上就是分子的运动

D.气溶胶微粒在空气中的无规则运动可以看作布朗运动

【答案】D

【详解】A.气溶胶微粒越大，撞击的分子数多，不平衡性越不明显，运动越不明显，A错误；

B.温度升高，平均速度变快，不是每个微粒都变快，B错误；

CD.气溶胶微粒的运动属于布朗运动，与可见或不可见无关，C错误，D正确。故选D。

2.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，以下关于布朗运动的说法正确的是()

液体

A.布朗运动就是液体分子的无规则运动

B.液体温度越高，布朗运动越剧烈

C.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显

D.悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的

【答案】BD

【详解】A.布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，故A

错误；

B.液体温度越高，布朗运动越剧烈，故B正确；

C.悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，故C错误；

D.悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，故D正确。故选BD。

考向2分子热运动速率分布

3.如图所示为气体分子的速率分布图线。纵坐标表示速率分子占总体的百分比，图线1下方的面积为S/,

图线2下方的面积为则温度T和面积S的大小关系为（）

A.TI>T2B.TI<T2

C.S1>S2D.S1<S2

【答案】B

【详解】AB.气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，所以故A错误、B正确；

CD.曲线下的面积表示分子速率从0-8区间内分子数比率之和，所以两条曲线与横坐标围成的面积相等，

故CD错误。故选B。

4.根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在0℃和100C温度下分子运动速率分

布图像如图，下列说法正确的是（）

各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

A.不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是多数分子

B.温度升高时，速率大的分子数增多

C.温度升高时，每一个分子的速率都会增大

D.温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变

【答案】BD

【详解】A.根据分子运动的特点，不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数分子，故A错误;

B.从图像可看出，温度升高时，速率大的分子数增多，故B正确；

C.温度升高时，分子的平均速率会增大，但不能保证所有分子的速率都增大，故C错误；

D.温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变，故D正确。故选BD。

考点三分子力和分子势能内能

夯基•必备基础知识梳理

知识点1分子力和分子势能比较

分子力变化分子势能变化

已———

/弓1力1

①分子斥力、引力同时存在；

②当r>r01时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更

①当r=ro时，分子势能最小；

快，分子力变现为引力；

②当r>ro时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小；

③当r<ro当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更

③当r<r0当，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。

快，分子力变现为斥力；

④当r=ro时，斥力等于引力，分子力为零。

知识点2内能

(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。

(2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积以及物质状态。

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。

(5)物体的内能与机械能的比较

项目内能机械能

定义物体内所有分子的动能和势能的总和物体的动能及重力势能和弹性势能的总和

由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部分

决定

体运动情况无关子运动情况无关

量值任何物体都具有内能，恒不为零可以为零

测量无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度可以测量

转化在一定条件下可相互转化

考向i分子力和分子势能

i.如图所示为两分子间的作用力/与分子间距离，的关系曲线，下列说法正确的是（）

B.当冷ro时，随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大

C.当r＜ro时，随着分子间距离的增大，分子力逐渐减小

D.当r＞力时，分子势能随分子间距离的增大而增大

【答案】CD

【详解】A.分子间同时存在引力和斥力，故A错误;

B.由图可知，当厂＞%时，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，故B错误;

C.由图可知，当”石时，随着分子间距离的增大，分子力逐渐减小，故C正确；

D.当7＞“时，分子间的作用力为引力，当分子间距离增大时，引力一直做负功，所以分子势能也增大,

故D正确。故选CD。

2.如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力尸、分子势能当与两分子间距离厂的关系图，假定

两个分子的距离为无穷