分子动理论及内能（原卷版）-2025年高考物理一轮复习（新高考专用）

考点55分子动理论及内能

考情探究

1.3年真题考点分布

题型选择题、填空题

分子动理论的基本观点；分子在微观量和宏观量的计算方法；对分子热运动

高考考点

的理解；分子力、分子势能与分子间距的关系

2023北京卷1题、海南卷5题

新高考2022全国甲卷1题、湖南卷9题、

2021重庆卷15题、北京卷5题、广东卷15题、

2.命题规律及备考策略

【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计7次，主要考查：

(1)分子动理论的基本观点；

(2)分子热运动的理解；

(3)分子势能与分子间接的关系；

【备考策略】熟记分子动理论的内容；掌握分子在微观量和宏观量间的转化和计算方法；区分布朗运动与分

子热运动和扩散现象的差异；掌握分子间引力、势能与分子间距的关系。

【命题预测】本节内容在大部分高考题中，都是以选考题二选一的形式出现，少部分省份在选择题中以必考

的形式出现。本节内容难度不大，虽然简单，因此在高考是不能丢分的，也是需要引起重视。

考点梳理

考法1分子动理论的基本观点

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①分子的直径(视为球模型)：数量级为m；

②分子的质量：数量级为l(P26kg.

(2)阿伏加德罗常数

①1mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA=moP1；

②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.

2.分子永不停息地做无规则运动

(1)扩散现象

①定义：物质能够彼此进入对方的现象；

②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁

移现象，温度,扩散现象越明显.

⑵布朗运动

①定义：悬浮在液体中的的永不停息地无规则运动；

②实质：布朗运动反映了的无规则运动；

③特点：颗粒越，运动越明显；温度越，运动越剧烈.

(3)热运动

①分子永不停息地做运动叫做热运动；

②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈.

3.分子间同时存在引力和斥力

（1）物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是—存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的;

（2）分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而,随分子间距离

的减小而，但斥力比引力变化得—；

（3）分子力与分子间距离的关系图线

由分子间的作用力与分子间距离关系图线可知：

①当r=S时，/引=尸斥，分子力为;

②当r＞ro时，F可＞尸斥，分子力表现为；

③当厂＜厂0时，F用斥，分子力表现为;

④当分子间距离大于10%（约为10-9^）时，分子力很弱，可以忽略不计.

☆典例引领

【典例1】（2023•北京•统考高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜

间轮胎内的气体（）

A.分子的平均动能更小B.单位体积内分子的个数更少

C.所有分子的运动速率都更小D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大

即时检测

___________

【变式1］（多选）（2024•福建宁德•福建省宁德第一中学校考一模）下列说法正确的是（）

A.晶体一定具有固定的熔点，但不一定具有规则的几何外形

B.一定质量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞器壁次数随着温度的降低而增大

C.一定质量的理想气体等压膨胀过程中一定从外界吸收热量

D.当两分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越大，分子势能越大

【变式2］（多选）（2023•河南郑州•郑州外国语学校校考模拟预测）下列说法中正确的是（）

A.可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

B.理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小

C.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力

D.布朗运动表明了分子越小，分子运动越剧烈

E.液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性

考法2微观量与宏观量

1.宏观量与微观量的相互关系

（1）微观量：分子体积Vo、分子直径d、分子质量机o.

（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmoi、物体的质量加、摩尔质量M、物体的密度2.

（3）相互关系

①一个分子的质量：机0=禹=隼吗

7VANh

②一个分子的体积：%=史=悬（注：对气体，V。为分子所占空间体积）；

③物体所含的分子数：N=V二NA=7^/NA或N=*NA=^NA.

Vmol"molMM

2.求解分子直径时的两种模型（对于固体和液体）

（1）把分子看成球形，d=

（2）把分子看成小立方体，d=我.

【特别提示】对于气体，利用d=我算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离.

☆典例引领

角度1：固体液体模型

【典例2】（2023•北京•模拟预测）已知油酸的摩尔质量为M,密度为外阿伏加德罗常数为M。若用机

表示一个油酸分子的质量，用V。表示一个油酸分子的体积，则下列表达式中正确的是（）

MMMN.N

A.m=--B.m=~rC.Vo=----D.Vo=P-----A-

MNApM

角度2：气体模型

【典例3】（2023•河南焦作•统考二模）大气层是地球最外部包围着海洋和陆地的气体圈层，可分为对

流层、平流层和高层大气，厚度在1000千米以上，与液体中的压强类似，地球表面的大气压可认为是对

流层空气受到地球的引力而产生的。地球可看作半径R=6400km的均质球体，测得地球表面的大气压

5

po=l.OxlOPa,空气的平均分子量为29,对流层空气的平均密度2=0.9kg/m3,已知阿伏加德罗常数

NA=6.02x10”,取重力加速度大小g=10m/s2,求：

（1）对流层的厚度〃（保留两位有效数字）；

（2）对流层空气分子间的平均距离d（保留一位有效数字）。

☆即时检测

【变式1］（多选）（2022•浙江绍兴•统考模拟预测）某恒星的质量为4.6x1032kg,全部由氮核组成,

通过核反应3；He->[C+7.27MeV把氢核转化为碳核，已知该恒星每秒产生的能量约为5.3x10^,每4g

氮含有的氮核的个数为6.02x1023。下列说法正确的是（）

A.核反应前后质量数减小

B.碳核的比结合能比氢核要大

C.每次核反应质量亏损约为1.3xl0-35kg

D.所有的氢转化为碳核大约需要1.6xIO'年

【变式2]（2023•河南郑州•郑州外国语学校校考模拟预测）一个密闭容器内封闭有m=20g可视为理想

气体的氧气，氧气从状态A变化到状态2再变化到状态C,其状态变化过程的P-V图像如图中带箭头的

实线所示，已知氧气的摩尔质量为M=32g/moL阿伏加德罗常数为=602x1（）23mo「，一个标准大气压

为1.0xl（）5pa。求：

（1）密闭容器中所封闭氧气分子的个数〃及每个氧气分子的质量加（结果保留2位有效数字）；

（2）由状态A到C的整个过程中，被封闭氧气与外界间传递的热量。。

考法3对分子热运动的理解

1.扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象.温度越高，扩散越快；扩散可以在固体、液体和

气体中进行；

2.布朗运动：悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动。微粒越小，温度越高，布朗运动越显著;

3.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

活动主体分子微小固体颗粒分子

分子的运动，发生在固体、比分子大得多的微粒的运

分子的运动，不能通过光

区别液体、气体任何两种物质之动，只能在液体、气体中

学显微镜直接观察到

间发生

电子显微镜或扫描隧道显

观察肉眼光学显微镜

微镜

共同点①都是无规贝!运动；②都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动，但布朗运动不是分子运动

典例引领

【典例4]（2023秋•贵州贵阳•高三校联考开学考试）关于图所示的热学相关知识，下列说法正确的是

-1-LJA.LX-I-L

IIIIIIivrI।।III।

i-ri-rr-T-i,TTrn-rrn

+I+♦■T-I-I+♦T

A.图甲为水中炭粒每隔30s位置连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹

B.图乙为大量氧气分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高

C.图丙中，当分子间距离为外时，分子势能最小

D.图丁中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体的温度将降低

即时检测

【变式11（2023春•河北邢台•高二统考期中）关于下面热学中的几张图片所涉及的相关知识，描述正

确的是（）

两分子系统的势能与与

两分子间距离r的关系

A.图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显

B.图乙为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线T?对应的分子平均动能较大

C.由图丙可知，在「由弓变到4的过程中分子力做负功

D.图丙中分子间距为4时的分子力比分子间距为2时的分子力小

【变式2]（2023春•广东东莞•高二统考期末）关于下列各图，说法正确的是（）

甲

A.图甲中，实验现象说明薄板材料具有各向异性，是单晶体

B.图乙中，当分子间距离为3时，分子合力为零

C.图丙中，Ti对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图

D.图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显

考法4分子力、分子势能与分子间距离的关系

1.分子力曲线与分子势能曲线：分子力F、分子式能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处

分子势能为0）

2.分子力、分子势能和分子间距离的关系

①当，=，o时，F弓尸F斥,分子力为雯，分子势能为最小;

②当时，尸引〉F斥，分子力表现为引力,当r增大时，分子力做负功，分子势能增力口;

③当，＜少时，尸引斥，分子力表现为斥力,当r件小时，分子力做负功，分子势能增力口;

④当分子间距离大于10”（约为10-9m）时，分子力很弱，可以忽略不计.

士典例引领

【典例5】（2023•海南•统考高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

oo

A.分子间距离大于ro时，分子间表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离力处过程中分子势能变大

C.分子势能在M处最小

D.分子间距离小于力且减小时，分子势能在减小

即时检测

【变式1］（2023•福建福州•福建省福州第一中学校考二模）如图甲、乙所示，分子力随两分子间距离

变化的图像与分子势能随两分子间距离变化的图像比较相似，取无穷远处分子势能为零。（选填

“图甲"或"图乙"）为分子力随两分子间距离变化的图像，当分子间距离从为逐渐增大时，分子间作用

力o

图甲图乙

【变式2］（2023•福建厦门•厦门一中校考三模）甲分子固定在坐标原点。处，乙分子位于尤轴上，

甲、乙分子间的作用力与距离间的关系如图所示（加为平衡距离）。当乙分子从x轴上彳=6为处以大小为v

的初速度沿尤轴负方向向甲分子运动时，乙分子所受甲分子的引力（选填"先增大后减小"“先减

小后增大"或"一直增大"），乙分子的分子势能（选填"先增大后减小"“先减小后增大"或"一直减

小"）。

考法4温度和内能

1.温度

一切达到热平衡的系统都具有相同的

2.两种温标

摄氏温标和热力学温标.关系：T=/+273.15K.

3.分子的动能

(1)分子动能是所具有的动能；

(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，是分子热运动的平均动能的标志;

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的

4.分子的势能

(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的决定的能.

(2)分子势能的决定因素

①微观上：决定于和分子排列情况；

②宏观上：决定于体积和状态.

5.物体的内能

(1)概念理解：物体中所有分子热运动的和的总和，是状态量；

(2)决定因素:对于给定的物体，其内能大小由物体的和决定，即由物体内部状态决定；

(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小；

(4)改变物体内能的两种方式：和

6.内能和热量的比较

项目内能热量

是状态量，状态确定系统的内能随之确定.一个是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变

区别物体在不同的状态下有不同的内能化过程中转移的能量

在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量

联系

典例引领

【典例6】(多选)(2022・湖南•统考高考真题)利用"涡流效应"可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气

体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室

中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部

位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流

与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是()

B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于8端流出的

C.A端流出的气体内能一定大于8端流出的

D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律

E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律

即时检测

【变式1】（多选）（2023•江西宜春•校联考二模）下列说法中正确的是（）

A.空调能从低温环境向高温环境传递热量违反了热力学第二定律

B.多晶体具有各向同性，没有固定的熔点

C.将有棱角的玻璃棒用火烤熔化后，棱角变钝是因为表面张力

D.组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，任何物体都具有内能

E.在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，气体温度升高

【变式2】（2023•江苏扬州•扬州中学校考模拟预测）下列说法正确的是（）

A.空中的小雨滴呈球形是水的重力作用的结果

B.物体的内能变化时，其温度一定变化

C.电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，没有违背热力学第二定律

D.春季，柳絮像雪花般在空中飞舞是一种布朗运动

好题冲关

【基础过关】

1.（2023・天津宝垠・天津市宝垠区第一中学校联考二模）用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸

酒精溶液中油酸的体积V,油膜面积为S,油酸的摩尔质量为阿伏加德罗常数为下列说法正确的

是（）

NV

A.一个油酸分子的质量士B.一个油酸分子的体积为二

MNA

VM

C.油酸分子的直径为三D.油酸的密度为打

2.（2023•海南省直辖县级单位•嘉积中学校考模拟预测）下列说法正确的是（）

A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积

B.草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的

C.热量不能由低温物体传给到高温物体

D.分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小

3.（2023•浙江宁波・校考三模）关于热学，下列说法错误的是（）

A.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

B.物体做整体的运动的动能，对物体的内能没有关系

C.分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关

D.向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越剧烈

4.（多选）（2023•江西南昌•统考三模）关于热现象，下列说法正确的是（）

A.多晶体在熔化的过程中温度不变

B.布朗运动中越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表现得越不明显

C.绝热密闭容器中一定质量理想气体的体积增大，其内能一定减少

D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能一定不同

E.绕地球飞行的宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，但飞船内的气体对飞船内壁仍有压强

5.（多选）（2023•陕西商洛•镇安中学校考模拟预测）如图所示，用活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气

体，活塞与汽缸壁之间密闭接触，且它们间的摩擦忽略不计。如果活塞和汽缸壁都是绝热的，现在在活塞

上逐渐加一定质量的细沙，让活塞缓慢下降，则（）

A.气体内能增加B.所有气体分子的速率都增大

C.气体对外界做功D.气体温度升高

E.速率大的分子数占总分子数的比例增加

6.（多选）（2023•河北邢台•河北巨鹿中学校联考三模）下列叙述正确的是（）

A.晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能增大，内能增加

B.液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点

C.用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为气体分子之间斥力变大

D.机械能自发地转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程

7.（多选）（2023•河南开封・统考一模）下列说法正确的是（）

A.热量可能从内能少的物体传递到内能多的物体

B.同一时刻，教室内空气中氮气和氧气的内能是相同的

C.一定量的理想气体在等压膨胀过程中一定吸热

D.人们感到潮湿是因为空气的相对湿度大

E.饱和汽压与饱和气体的温度和体积都有关系

8.（2023•四川凉山•统考二模）如图所示，体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60团的热水和0回的冷

水，两瓶水通过方式改变内能。已知水的相对分子质量是18,若B瓶中水的质量为3kg,水的密

度为1.0xl（）3kg/m3,阿伏加德罗常数踵=6.02x1023moL,则B瓶中水分子个数约为个（保留两

位有效数字）

AA

AB

9.（2023・陕西•校联考模拟预测）王亚平在“太空课堂”中，演示了精彩的水球实验。水球成标准球形是由

于在水球表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为引力。如图所示，A位置固定一个水分子甲，若

水分子乙的分子势能为零的位置在C位置，则其所受分子力恰为零的位置可能为（选填

位置，分子势能最小的位置可能为（选填位置。若将水分子乙从。位

置沿直线拿至8位置，则分子势能（选填"逐渐增大”"逐渐减小""先减小后增大"或"先增大后减

小”）。

ABCD

10.（2023•北京海淀•中关村中学校考模拟预测）为了保证驾乘人员的安全，汽车安全气囊会在汽车发生

一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠（NaN3）爆炸时产生气体（假设都是N2）充入气囊，以保护驾乘人员。

若已知爆炸瞬间气囊容量为7xl（T2m3,氮气密度夕=1.25xl02kg/m3,氮气的平均摩尔质量

M=0.028kg/mol,阿伏加德罗常数%=GOZxlO”moL,试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N。

（结果保留1位有效数字）

【能力提升】

1.（2023•北京通州•潞河中学校考三模）如图所示，自嗨锅是一种自热火锅，加热时既不用火也不插电，

主要利用发热包内的物质与水接触，释放出热量。自嗨锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易

造成爆炸，非常危险，下列说法中正确的是（）

A.自嗨锅爆炸的瞬间，盒内气体的内能增大

B.自嗨锅爆炸的短时间内，单位时间单位面积上分子撞击容器壁的次数增多

C.爆炸短时间内，温度迅速降低，分子平均速率减小

D.能够闻到自嗨锅内食物的香味是布朗运动

2.（2023・广东佛山・佛山市高明区第一中学校联考模拟预测）关于下图中所涉及物理知识的论述中，正确

A.甲图中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为“时，它们间

相互作用的引力和斥力均为零

B.乙图中，在固体薄片上涂上石蜡，用灼热的针接触其下表面，从石蜡熔化情况知固体薄片可能为非

晶体

C.丙图中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水晶可以停在水面上

D.丁图中，迅速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧起来，这表明气体从外界吸热，内能增加

3.（2023•山东淄博•统考一模）己知地球大气层的厚度远小于地球半径凡空气平均摩尔质量阿伏加

德罗常数地面附近大气压强po,重力加速度大小g。由此可以估算地球大气层空气分子总数为（）

.4万REN人2%R2P0NA兀兀％PM

A.D.L.u.

MgMg2MgAMg

4.（2023•江苏南通,模拟预测）如图所示，内壁光滑且导热性能良好的甲、乙两汽缸，用质量相同的活塞

A.分子的平均动能不同B.内能的增加量不同

C.体积的增加量相同D.吸收的热量相同

5.（多选）（2023•江西上饶•校联考二模）当分子间距离为外时，二者间分子力为零，则关于分子力和分

子势能，下列说法正确的是（）

A.分子间距离从“逐渐增大时，分子力表现为引力，分子力先增大后减小

B.两个相距很远的分子逐渐靠近到很难再靠近的过程中，分子间作用力逐渐增大

C.不论还是,<石，只要两分子间的距离向『=%趋近，分子势能就逐渐增大

D.当分子间距离逐渐增大，若分子力逐渐减小，则分子势能可能逐渐增大

E.分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间距离的增大而增大

6.（多选）（2023•甘肃兰州・统考一模）下列说法正确的是（）

A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数

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.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大

E.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性

7.（多选）（2023•贵州毕节•统考三模）热学是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一

个重要组成部分。下列说法正确的是（）

A.在生产半导体器件时，为提高纯净半导体性能，可以在高温条件下通过分子的扩散在材料中掺入其

他元素来实现

B.油膜法估测油酸分子直径大小的实验中用到了控制变量法的思想

C.分子势能的大小由分子间的相对位置决定，分子势能理随分子间距离厂的增大而减小

D.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平

衡

E.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

8.（多选）（2023•四川成都•统考三模）下列说法正确的是（）

A.当液体温度一定时，液体中悬浮的固体小颗粒越大，布朗运动越明显

B.当分子间表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而增大

C.随着科技的进步，我们可以将气体的温度降到绝对零度

D.物体的温度越低，分子热运动的平均动能越小

E.一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度升高，内能一定增加，气体可能对外做功

9.（多选）（2023•广西南宁•南宁三中校考二模）下列说法中正确的是（）

A.一定质量的100回水变成100团水蒸气，其分子势能增加

B.干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大