2025版三维设计 一轮 高中总复习物理 第15章 热学 第74课时 分子动理论 内能 双基落实课

第十五章

执学

第74课时分子动理论内能［双基落实课］

L立足“四层”夯基础口-----------------------概念公式定理

----------------------------------•--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

「拜敏不H普黑：

物

体由

.........-1-质量:10kg

量

大

分

组

子

成j鬻炉moh'

:歹吊笏I;

「定义：不同物质能够彼此进入

分对方的现象

J扩散

子—;运动i-实质：分子的无规则运动

分了•的

动热运动一「定义：悬浮在♦体中的小颗粒

.....永不停息地做无规则

理

J布朗L运动

论［运到，-特点：永不停息、无规则

-实质：固体小牍粒的运动

rf，尸.”=「斥，尸=。

分子问」分了•力与跑

--r>r,F..|斥*为弓|力

作用力:离的关系n

Lr<r0,F..|<F稔,F为斥力

分脚j两种温度:7=1+273.15K

曳尉1度■温度是分了热运动平均动能的标芯

芬不Lf涣荒匕微观上：分子间幽和分了排列情况

内势能H因素［

宏观上:体枳和状态

能

厂::；|所有分子热运动的动能与分子势能

，大4H的总和

-内能

嗡却温度和体积

口情境思辨•原创情境

雾霾天气中首要污染物是PM2.5。PM2.5是指空气中直径小于2.5gm的小颗粒，其悬浮在空气中做无规则运

动，很难自然沉降到地面，人吸入后会进入血液对身体产生危害。

判断卜列说法的正误：

(I)PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当。(X)

(2)PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动。(X)

（3）PM2.5的无规则运动是由空气中大量分子对其撞击的不平衡引起的。（«）

（4）PM2.5的颗粒越大，无规则运动越激烈。（X）

（5）气温越高，PM2.5的运动越剧烈。（Y）

L着眼“四翼”•探考点口----------------------题型规律方法

考点一微观量的估算问题[素养自修类〕

1.【液体分子微观量的估算】

（多选）空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越

来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体枳V=1.0X103cm3。已知水的密度p=].0X103

kg/m\摩尔质量M=1.8XI0-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0XI023molr。（结果均保留一位有效数字）则

（）

A.该液体水中含有水分子的总数N=3X1025个

B.该液为水中含有水分子的总数N=3X1（）26个

C.一个水分子的直径4=4X101。m

D.一个水分子的直径d=4X109m

解析：AC水的摩尔体积为Vm=*=^m3/mol=1.8X105nl3/mo],水分子总数为、=善=

些现金等空个亡3X1025个，故A正确，B错误；建立水分子的球体模型，有粤=>"，可得水分子直径4

1.8X10-5NR6

=佟=技匹*藐310%,故C正确，D错误。

7口以73.14X6.0X1023

学习讲义“第页|282

2.【固体分子微观量的估算】

3-1

（多选）已知铜的摩尔质量为M（kg/mol）,铜的密度为〃（kg/m；,阿伏加德罗常数为NA（mol）.下列判

断正确的是（）

A.Ikg铜所含的原子数为NA

B.ln?铜所含的原子数为四

p

C.1个铜原子的质量为*（kg）

NA

D.铜原子的直径为31耳（m）

、兀pN.

解析：CD1kg铜所含的原子数为N=9VA,故A错误；1013铜所含的原子数为2=〃小=等，故B错误；I个

铜原子的质量加=言（kg）,故C正确；1个铜原子的体积为丫=e（m3）,又联立解得d=[黑

（m）,故D正确。

3.【气体分子微观量的计算】

（多选）某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为Vm，密度为P，每个分子的质量和体积分别为加和%,则阿伏加德

罗常数NA可表示为（）

A.NA=①BW=—

%Am

C.NA=MD.NA=+

mP%

解析：BC因为M=P%,所以刈=3=管。由于气体分子间隙很大，所以KnNMv%。〃是气体的密度，不是

单个分子的密度，故A、D错误，B、C正确。

□考点归纳

1.两种分子模型

（1）球体模型：把分子看成球形，分子的直径,/=将适用于固体和液体。

（2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长1=泅。适用于固体、液体和气体。

球体分子模型立方体分子模型气体分子模型

注意：对于气体，利用d=泌计算it的d不是分子直径，而是相邻气体分子间的平均距离。

2.宏观量与微观量的相互关系

（1）微观量：分子体积Mo、分子直径d、分子质量加。等。

（2）宏观量：物体的体枳匕密度小质量机、摩尔质量Mnol、摩尔体积匕⑹、物质的量〃等。

（3）相互关系

①一个分子的质量：，m=$=等之

NA以

②一个分子的体积：%=攀=第。

NAPNA

注意：阿伏加德罗常数NA是联系微观量与宏观量的桥梁。

考点二扩散现象、布朗运动和分子热运动［素养自修类］

1.【对扩散现象的理解】

（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（）

A.温度越高，扩散进行得越快

B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应

C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

解析：ACD温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快，故A正确；在扩散现象中，分子本身结为没有发生变

化，不属于化学反应，故B错误；扩散现象是分子无规则热运动的反映，故C正确；气体、液体、固体的分子都

在不停地进行着热运动，扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确。

2.【对布朗运动的理解】

（多选）在显微镜卜观察水中悬浮的花粉颗粒的运动。从4点开始，把花粉颗粒每隔20s的位置记录在坐标纸

上，依次得到B、C、。、…、J点，把这些点连线形成如图所示折线图，则关于该花粉颗粒的运动，下列说法正

确的是（）

A.该折线图是花粉颗粒的运动轨迹

B.花粉颗粒的无规则运动反映了水分子的无规则运动

C.经过8点后10s,花粉颗粒应该在BC的中点处

D.经过8点后10s,不能确定花粉颗粒的具体位置

解析：BD折线图是每隔20s记录的花粉颗粒位置的连线图，并非花粉颗粒的运动轨迹，A错误；花粉颗粒的无

规则运动反映了水分子的无规则运动，B正确；由于布朗运动的无规则性，我们不能确定经过B点后10s时花粉

颗粒的具体位置，C错误，D正确。

3.【对分子热运动的理解】

关于分子热运动的叙述正确的是（）

A.分子的热运动就是布朗运动

B.热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同

C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈

D.物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈

解析：C布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而组成小颗粒的分子有成千上万个，悬浮颗粒的运动是大量分子集

体的运动，并不是颗粒分子的无规则运动，A错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，同种物质若温度不同，

其分子热运动的激烈程度也不

同，B错误；温度是分子热运动激烈程度的反映，温度越高，分子热运动越激烈，由于气体和液体的温度高低不

确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈，C正确；分子做无规则运动的速度与物体的温度有关，与

物体的机械运动的速度无关，D错误c

口考点归纳

扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较与联系

扩散现象布朗运动分子热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

（I）都是无规则运动；

共同点

（2）都随温度的升高而更加剧烈

是分子的运动，发生在固体、是比分子大得多的颗粒的运是分子的运动，不能通过光学

区别

液休，气体任何两种物质之间动，只能在液体、气休中发生显微镜直接观察到

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

考点三分子力、分子势能、温度和内能［素养自修类］

1.【对分子力与分子势能的理解】

（2023海南高考5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（

A.分子间距离大于ro时，分子间作用力表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离八）处过程中分子势能变大

C.分子势能在处最小

D.分子间距离小于ro且减小时，分子势能在减小

解析：C分子间距离大于八）时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离八）处过程中，引力做正

功，分子势能减小，则在m处分子势能最小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势

能增大，故选C。

2.【对分子力与分子间距关系的图像的理解】

将一个分子户固定在。点，另一个分子。从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图

所示，则下列说法错误的是（）

A.分子。由A运动到C的过程中，先加速再减速

B.分子。在B点时分子引力最大

C.分子。在C点时加速度大小为零

D.分子。由八点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大

解析：A分子。在由A运动到。的过程中，一直受引力作用，引力大小先增大后减小，在8点时分子引力最

大，速度一直增加，选项A错误，B正确；分子。在C点时受到的分子力为零，故。在。点时加速度大小为零，

选项C正确；分子Q由A点释放后运动到C点的过程中，分子间的引力先增大后减小，加速度先增大后减小，到

。点左侧后分子力为斥力且逐渐变大，加速度逐渐变大，故分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中加速度

先增大后减小再增大，选项D正确。

3.【对内能的理解】

关于内能，下列说法正确的是（）

A.1克100℃的水的内能等于1克10。°C的水蒸气的内能

B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等

C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等

D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大

解析：C1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100°C的水的内能小于1克100℃

的水蒸气的内能，选项A错误；物体的内能与物质的量、温度、体枳等因素有关，质量、温度、体积都相等的物

体其物质的量不一定相等，内能不一定相等，选项B错误；内能不同的物体，其温度可能相等，它们分子热运动

的平均动能可能相等，选项C正确；一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木

块的所有分子的分子势能不变，选项D错误。

口考点归纳

L分子力与分子势能的比较

分子势能Ep

分子力产分子势能Ep

随分子r<ro“随「增大而减小，表现为斥力/"增大，尸做正功，与减小

间距离r>ro，•增大，尸先增大后减小，表现为引力「增大，F做负功,与增大

的变化F『F齐,尸=0Ep最小，但不为零

情况r>10r0引力和斥力都很微弱，F=0Ep=O

2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较

能量分子动能分子势能内能机械能

由分子间相对位置决定

所有分子的热运动动能和物体的动能、重力势能和

定义分子无规则运动的动能的势

分子势能的总和弹性势能的总和

能

决定温度（决定分子平均动跟宏观运动状态、参考系

分子间距温度、体积、物质的量

因素能）和零势能点的选取有关

备注温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义

厂聚焦“素养”•提能力口巧学妙解应用

基础练

考点一微观量的估算问题

1.（多选）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的记录，

弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅有空气密度的占设气凝胶的密度为〃（单位为kg/hf）,摩尔质量

6

为M（单位为kg/mol）,阿伏加德罗常数为M，则下列说法正确的是（）

A&千克气凝胶所含分子数为〃=3VA

B.气凝胶的摩尔体积为Vi=-

nwP

c.每个气凝胶分子的体积为％=/-

NAP

D.每个气凝胶分子的直径为4既

解析：ABC〃千克气凝胶的物质的量为三所含分子数为〃=£必，选项A正确；气凝胶的摩尔体积为匕引=二

MMp

选项B正确；每个气凝胶分子的体积为％=婴=/-,选项C正确；根据％=，，，则每个气凝胶分子的直径为

NA"6

"=3悟，选项D错误。

2.（多选）若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，〃表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质

量，Mo表示一个水分子的质量，Vo表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是

()

v

A.NA=%B.Vo=—

Mo

C.MO=9

NA

解析：AC水蒸气的摩尔质量〃P除以一个水蒸气分子的质量M）等于阿伏加德罗常数，A正确；但由于水蒸气分

子间距远大于分子直径，则玄«5，B错误；水分子的质量M）等于摩尔质量M除以阿伏加德罗常数以，即MO=

NN

3,C王确；由于摩尔体积V远大于NAMO,则P=JV—，D错误。

“VNAV0

考点二扩散现象、布朗运动和分子热运动

3.（多选）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（）

A.有风时，尘土飞扬到空中

B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸

C.将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙

D.把一块铅和一块金的接触面磨平后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金

解析：BD扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，若不同物质则需要互相

渗透才算扩散。尘土飞扬到空中只是固体颗粒暂时离开地面，没有物质的相互渗透，不属于扩散现象，A错误；

水中放盐，盐会融化变为盐水，即固体颗粒渗透到水的各处，属于扩散现象，B正确；沙子进入石块的空隙，则

沙子和石块仍然是相互独立的，没有发生扩散，C错误；铅中有金，说明铅向金内部发生了扩散，D正确。

4.气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布

朗运动。下列说法正确的是（）

A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动

B.在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越明显

C.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹

D.在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越明显

解析：D布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则运动，可以间接反映气体分子的

无规则运动，颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越明显，故A、B错误；在布朗运

动中，颗粒本身并不是分子，而是由提多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，

故c错误；在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗

运动越明显，故D正确。

5.以下关于热运动的说法正确的是（）

A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈

B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止

C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈

D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大

解析：C分子热运动与宏观运动无关，只与温度有关，故A错误；温度升高，分子热运动更剧烈，分子平均动

能增大，并不是每一个分子运动速率都会增大，故C正确，D错误；水凝结成冰后，水分子的热运动不会停止，

故B错误。

考点三分子力、分子势能、温度和内能

6.如图所示的是分子间作用力和分子间距离的关系图线，下列关于该图线的说法正确的是（）

A.曲线〃是分子间引力和分子间距离的关系曲线

B.曲线。是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线

C曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线

D.当分子间距离厂＞广。时，曲线〃对应的力先减小后增大

解析：B在尸，•图像中，随着距离的增大，斥力比引力变化得快，所以。为斥力曲线，c为引力曲线，。为合力曲

线，故A、C错误，B正确；当分子间距离时，曲线〃对应的力即合力先增大后减小，故D错误。

7.如图，这是两分子系统的分子势能昂与两分子间距离，•的关系图像，下列说法正确的是（）

A.当厂=片时，分子间的作用力为零

B.当/时，分子间的作用力表现为引力

C.当，•由〃变到「2的过程中，分子势能逐渐变大

D.当,•由"变到「2的过程中，分子间的作用力做正功

解析：D由图像可知，分子间距离为「2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离。「=〃时两分子之间的

距离小于平衡距离，可知时分子间的作用力表现为斥力，故A错误；9是平衡距离，当力＜「＜「2时，分子间

的作用力表现为斥力，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能与减小，故B、C错误，D正确。

8.（多选）下列关于温度及内能的说法中正确的是（）

A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高

B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同

c.质量和温度相同的冰和水，内能不同

D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大

解析：CD温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，A错误；物体的内能由温度、体

积、物质的量以物态共同决定，B错误，C正确；只知道温度的关系，不能确定内能的大小，D正确。

能力练

9.（多选）如图所示，将甲分子固定于坐标原点。处，乙分子放置于，•轴上距离。点很远的小处，口、「2、门为「

轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力/和分子势能Ep随两分子间距离,•的变化关系分别如图中两条

曲线所示，设两分子间距离很远时，EP=0o现把乙分子从心处由静止释放，下列说法中正确的是（）

A.虚线为弓-r图线，实线为产-r图线

B.当分子间距离厂＜「2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随一减小而增大

C.乙分子从厂4至IJ/*2做加速度先增大后减小的加速运动，从n到n做加速度增大的减速运动

D.乙分子从小到门的过程中，分子势能先增大后减小，在门位置时分子势能最小

解析：AC由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线（弓-/■图线），

实线为分子间的作用力图线（广「图线），故A正确；由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，所

以无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，故B错误；乙分子从/"4到n所受的分子间

的作用力（表现为引力）先增大后减小，根据牛顿第二定律，乙分子做加速度先增大后减小的加速运动，乙分子

从仁到内所受的分子间的作用力（表现为斥力）一直增大，根据牛桢第二定律，乙分子做加速度增大的减速运

动，故C正确；根据分子势能图线可知，乙分子从，4到，1的过程中，分子势能先减小后增大，在，2位置时分子势

能最小，故D错误。

10.如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这

两个分子间分子力的大小，则（）

A.分子在xo左侧受引力作用，在出右侧受斥力作用

B.分子在xo左侧的受力一定大于在次右侧的受力

C.分子在灿处加速度为（），速度也为0

D.分子在xo右侧由静止释放，向左运动的过程中速度先增大后减小到0

解析：D在项处F=（）,即X。为平衡位置，则分子在%左侧受斥力作用，在xo右侧受引力作用，所以在%右侧

由静止释放分子，分子先向左加速后向左减速，直到在刈左侧某处速度减为0,A错误，D正确；由图可知，分子

在xo左侧的受力不一定大于在xo右侧的受力，B错误；分子在的处受力为0,加速度为0,但速度不为0,