2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點精講與2022高考題?？碱}訓(xùn)練111分子動理論(含詳解)

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第十九章熱學(xué)

專題111分子動理論

第一部分知識點精講

---物體是由大量分子組成的

實臉依據(jù)：獷散現(xiàn)象、布朗運動

分子熱運動運動特點：⑴永不停歇且無規(guī)則；

分子動理論.

（2）溫度越高，運動越①劇烈

的基本內(nèi)容.

引力和斥力同時存在，分子力指引力和斥力的合力

?當(dāng)時，分子力為零

——分子間的作用力當(dāng)rv7時，分子力表現(xiàn)為斥力

當(dāng)「＞幾時.分子力表現(xiàn)為引力

當(dāng)r=1（%時，分子力幾乎為零可以忽略

氣體分子運動的特點

分子運動速

一.率分布規(guī)律.分子運動速率分布圖像：呈“中間多、②兩頭少”的分布

分氣體壓強(qiáng)的微觀解釋：是大量氣體分子不斷③撞擊器壁的結(jié)果

子

動

理

論分子平均動能：由④溫度決定

----［物畫的兩咽______-分子勢能：由分子間⑤相對位最;定

八「所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和

物體內(nèi)能決定因素：溫度、體積、⑥物質(zhì)的量和物態(tài)等

V

實驗思路：分子直徑＜/=⑦s

或臉：用油膜法估測油酸分子的極

1數(shù)據(jù)處理及誤差分析

一、分子動理論的三條基本內(nèi)容

1.物體是由大量分子組成的

（1）分子的大小

①分子的直徑（視為球模型）：數(shù)量級為QJm；

②分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10-26kg。

【溫馨提示】.分子的簡化模型

（1）固體和液體分子模型:對于固體和液體,可認(rèn)為分子緊密排列，分子間沒有空隙，則=

NA%（%為一個分子的體積，片”為摩爾體積）。

①球形分子模型:如圖a所示,則直徑d=聆=囹a

②立方體分子模型:認(rèn)為每個分子占據(jù)一個相同的立方體空間，該立方體的邊長即分子間的平

均距離，邊長d=海，如圖b所示。

（2）氣體分子模型:對于氣體來說,由于氣體分子間的距離遠(yuǎn)大

于氣體分子的直徑，故通過立方體模型（不采用球形模型），可以估算得到每個氣體分子平均

占有的空間，但無法得到每個氣體分子的實際體積。設(shè)每個氣體分子占據(jù)的空間可看成一個

邊長為d、體積為V1的正方體。氣體分子間距離2=d=V7=3?密，如圖c所示。

NA

1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通?？扇*=6.02X1（）23mol-ie

【特別提醒】阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀量與微觀量的“橋梁”?

:宏觀堡微觀朝及它們之間的叁系

已知量可求量

摩爾體積分子體積治=等1（適用于固體和液體）分子占據(jù)體積1/占=/（適用

NA口NA

于氣體）

摩爾質(zhì)量Mm。］分子質(zhì)量巾0=乎

NA

體枳V和摩爾體枳分子數(shù)目n=1L/VA（適用于固體、液體和氣體）

“mol

?mol

質(zhì)量?n和摩爾質(zhì)量分子數(shù)目n=r-NA

Mmol

Mmol

2.分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動

（1）實例證明：

①擴(kuò)散現(xiàn)象

a.定義：丕同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象；

b.實質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無

規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度越高,擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。

【特別提醒】擴(kuò)散現(xiàn)象在固、液、氣三態(tài)中均可發(fā)生，它直接證明了分子在不停地做

無規(guī)則運動；

②布朗運動

a.定義：懸浮在液體中的小鮑的永不停息的無規(guī)則運動；

b.實質(zhì)：懸浮小顆粒受到做無規(guī)則運動的雙體分壬的撞擊；顆粒越小一，溫度越高一,

運動越劇烈。

【特別提醒】布朗運動不是分子的運動，而是液體或氣體中的懸浮顆粒的運動，它間

接證明了分子的無規(guī)則運動。

（2）熱運動

①分子的永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動；

②特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈。

【溫馨提示】.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動主體分子固體微小顆粒分子

是比分子大得多的顆粒是分子的運動，不能通過

區(qū)別是分子的運動，

的運動，光學(xué)顯微鏡直接觀察到

發(fā)生在固體、液體、氣體

只能在液體、氣體中發(fā)生

任何兩種物質(zhì)之間

(1)都是無規(guī)則運動

共同點

(2)都隨溫度的升高而更加激烈

聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動

3.分子間同時存在引力和斥力

(1)分子間的引力和斥力是酗存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力；

(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減

小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得怏」

(3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線(如圖所示)。由關(guān)系圖線可知:

①當(dāng)r=n)時，尸引=尸斥，分子力為雯；

【特別提醒】當(dāng)「=4時，分子力為零，但是分子間的尸仙尸斥都不為零，是二者的合

力為零。

②當(dāng)r>“時，尸引〉尸斥，分子力表現(xiàn)為引力;

③當(dāng)rCr()時，尸可〈尸斥，分子力表現(xiàn)為斥力;

④當(dāng)分子間距離大于10n)(約為10—9m)時，分子力很弱，可以忽略不計。

二、溫度和物體的內(nèi)能

1.溫度

兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們具有某個“共同的熱學(xué)性質(zhì)”，我們把表征這一“共同

熱學(xué)性質(zhì)”的物理量定義為溫度。一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。

2.兩種溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。

關(guān)系：T=f+273.15Ko

3.分子的動能和平均動能

(1)分子動能是分子熱運動所具有的動能。(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動

的動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志。

【特別提醒】只要溫度相同，無論物質(zhì)處于固、液、氣哪種物態(tài)，物體分子的平均動

能均相同。

(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和。

4.分子的勢能

⑴由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能，即分子

勢能。

(2)分子勢能的決定因素：微觀上決定于分子間距離和分子排列情況；宏觀上決定于體

積和狀態(tài)。

【特別提醒】分子力曲線和分子勢能曲線的比較

項目分子力曲線分子勢能曲線

與分子間距的

1產(chǎn)P

關(guān)系圖像

1V—?

1引力

坐標(biāo)軸縱坐標(biāo)表示分子力，橫坐標(biāo)表示分子間縱坐標(biāo)表示分子勢能，橫坐標(biāo)表示

距離分子間距離

圖像的意義橫軸上方的曲線表示斥力，為正值；下橫軸上方的曲線表示分子勢能，為

方的曲線表示引力，為負(fù)值。分子力為正值；下方的曲線表示分子勢能，

引力與斥力的合力為負(fù)值，且正值一定大于負(fù)值

隨分增大，斥力做正功，分子勢能減少;

r<r0尸引和F廳都隨距離的增大而減小，隨距離r

子間r減小，斥力做負(fù)功，分子勢能增加

距的的減小而增大，F(xiàn)引〈F斥,尸表現(xiàn)為斥力

變化

增大，引力做負(fù)功，分子勢能增加;

r>r0F9和F房都隨距離的增大而減小，隨距離r

情況

r減小，引力做正功，分子勢能減少

的減小而增大，F(xiàn)磯》F斥,F表現(xiàn)為引力

r=r分子勢能最小，但不為零

Q"F斥,尸=。

分子勢能為零

r>10roF勿和尸斥和都已十分微弱，可以認(rèn)為分子

間沒有相互作用力

【溫馨提示】兩分子間距為“時分子力為零，分子勢能最小，但分子勢能不一定為零;

分子勢能具有相對性。5.物體的內(nèi)能

(1)等于物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和,是狀態(tài)量。

(2)對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的溫度和體積決定。

(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小無差。

【特別提醒】物體的內(nèi)能與機(jī)械能不同。

內(nèi)能和機(jī)械能的比較

能量定義決定因素能量值測量轉(zhuǎn)化

物體內(nèi)所有分子的動能由物體內(nèi)部分子微觀運恒不為無法在一

內(nèi)能

和勢能的總和動狀態(tài)決定零測量定條

件下

機(jī)與物體宏觀運動狀態(tài)、

物體的動能及重力勢能可以為可以可相

械參考系和零勢能面的選

和彈性勢能的總和零測量互轉(zhuǎn)

能取有關(guān)

化

【溫馨提示】分析物體內(nèi)能問題的四點提醒

(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，對于單個分子的內(nèi)能沒有意義。

(2)決定內(nèi)能大小的因素為：物質(zhì)的量、溫度、體積、以及物質(zhì)狀態(tài)。

(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

(4)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。

3.氣體的分子動理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，氣體分子之間的作用

力十分微弱，可以忽略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。

(2)氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。

(3)氣體分子的運動方向：氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機(jī)會均

等。

(4)氣體分子的運動與溫度的關(guān)系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，

速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率

都增大。

第二部分最新高考題,青選1.(2022高考上海)將一個乒乓球浸沒在水中，當(dāng)

水溫升高時，球內(nèi)氣體（）

A、分子熱運動平均動能變小，壓強(qiáng)變小

B、分子熱運動平均動能變小，壓強(qiáng)變大

C、分子熱運動平均動能增大，壓強(qiáng)變小

D、分子熱運動平均動能增大，壓強(qiáng)變大

2.（2021重慶高考）（4分）圖1和圖2中曲線I、II、HI分別描述了某物理量隨分子之間

的距離變化的規(guī)律，ro為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子

間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線I、II、HI對應(yīng)的物理量分別是（在給

B.②④③

C.④①③

D.①④③

3.（2020北京，10,3分）分子力F隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距r=上處

釋放，僅考慮這兩個分子間的作用，下列說法正確的是（）

A.從r=「2到r=-o分子間引力、斥力都在減小

B.從r=上到r=G分子力的大小先減小后增大

C.從r=七到r=3分子勢能先減小后增大

D.從r=「2到r=T］分子動能先增大后減小

4.（2020課標(biāo)I,33（1）,5分）分子間作用力尸與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r=［時，

F=0。分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子間的勢能為零。若一分子固定于

原點。，另一分子從距。點很遠(yuǎn)處向。點運動，在兩分子間距減小到上的過程中，勢能—（填

“減小，，”不變，，或“增大，，）,在間距由功減小到G的過程中，勢能（填“減小”“不變”或“增

大”）；在間距等于ri處，勢能（填“大于”“等于”或“小于”）零。

5.（2019高考北京理綜卷15）下列說法正確的是

A.溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度

B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運動所具有的動能的總和

C.氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動能有關(guān)

D.氣體膨脹對外做功且溫度降低，分子的平均動能可能不變

第三部分最新模擬題精選

1.（2022山東淄博二模）某潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/m3和2.1kg/m3,

空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02x1（）23mo「:若潛水員呼吸一

次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)約為（）

A.3xl（）2iB.3xlO22

C.3xlO23D.3xl024

2.（2022山西臨汾模擬）甲分子固定在坐標(biāo)原點為。，乙分子位于x軸上，如圖?，F(xiàn)使乙

分子由靜止開始只在分子力作用下從距甲0.3%處（石為平衡位置）開始運動到2處的過程中,

下列說法正確的有（）

（J3：0/0*A.乙分子的加速度一直減小B.乙分子的動能一直

增大

C.甲分子對乙分子做正功

D.系統(tǒng)的分子勢能增大

E.分子間的引力增大，斥力減小

3.（5分）（2020高考模擬示范卷2）如圖是教材3-5封面的插圖，它是通過掃描隧道顯

微鏡拍下的照片：48個鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄為了估算鐵原子

直徑,查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度p=7.8xl03kg/m3,摩爾質(zhì)量M=5.6xlO-2kg/mol,阿伏加德羅

常數(shù)NA=6.0x1023mod。若將鐵原子簡化為球體模型，鐵原子直徑的表達(dá)式D=—,鐵原

子直徑約為一m（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。（本小題共5分，其中第一小空3分，第二小

空2分）

4.（2022河北衡水中學(xué)一模）下列說法中正確的是（）

A.兩分子靠近的過程中，分子力做正功

B.室內(nèi)空氣越干燥，相對濕度越大

C.熱量不能從高溫?zé)嵩磦鬟f到低溫?zé)嵩?/p>

D.布朗運動是固體小顆粒在液體或氣體中的運動，屬于機(jī)械運動

5.（2022河南南陽一中質(zhì)檢）我國古代歷法中的“二十四節(jié)氣”反映了古人的智慧，有人

還將其寫成了一首節(jié)氣歌：春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連，秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬

小大寒。下列與節(jié)氣有關(guān)的物理現(xiàn)象，解釋正確的是（）

A.夏天氣溫比春天高，忽略分子間作用力，則一定質(zhì)量的大氣的內(nèi)能在夏天比春天大

B.秋天夜晚溫度降低，大氣的飽和汽壓減小，水蒸氣容易在草上形成露水

C.冬天里，一定質(zhì)量的冰融化為同溫度水的過程中，分子勢能增加

D.夏天氣溫比春天高，則夏天大氣中分子的熱運動速率全部比春天大

E.夏天感覺比冬天悶熱是因為夏天同溫度下的大氣的絕對濕度比冬天的大

6.（2022湖北武漢4月調(diào)研）關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是（）

A.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)

B.質(zhì)量和溫度都相同的理想氣體，內(nèi)能一定相同C.內(nèi)能不同的物體，分子熱運動的平均

動能可能相同

D.物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和就是物體的內(nèi)能

7.（2022湖南長沙明德中學(xué)模擬）下列說法正確的是。

A.布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動

B.氣體的溫度升高，每個氣體分子運動的速率都增加

C.荷葉上的小水滴呈球形，這是表面張力使液面收縮的結(jié)果

D.質(zhì)量和溫度都相同的理想氣體，內(nèi)能可能不同

E.空調(diào)機(jī)壓縮機(jī)制冷時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以這一過程不

遵守?zé)崃W(xué)第二定律

8.（2022江蘇南京寧海中學(xué)4月模擬）下列說法中不正確的是（）

A.顯微鏡下觀察到墨水中的小碳粒在不停的做無規(guī)則運動，這反映了液體分子運動的無規(guī)

則性

B.分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大而減小

C.分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大

D.在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其它元素

9.（2022江西南昌三模）以下說法正確的是（）

A.一定質(zhì)量的氣體，在吸收熱量的同時體積增大，內(nèi)能有可能不變

B.內(nèi)能相等的兩個物體相互接觸，也可能發(fā)生熱傳遞

C.僅知道阿伏加德羅常數(shù)和氮氣的摩爾體積，能算出氮氣分子的體積

D.當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力時，分子間的距離越小，分子勢能越大

E.在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零

10.（2022天津河北區(qū)二模）分子力/隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距r=2

處釋放，僅考慮這兩個分子間的作用，下列說法正確的是（)

從「=與到/=%分子力的大小一直在減

B.從r=4到4分子力大小先減小后增大

C.從「=與到『=%分子勢能先減小后增大

D.從「=與到「=4分子動能先增大后減小

11.（2022北京海淀二模）對于一個只有兩個分子組成的系統(tǒng)，其分子勢能與與兩分子間

距離廠的變化關(guān)系如圖所示。僅考慮兩個分子之間的作用，下列說法正確的是（)

當(dāng)r=4時,分子間的作用力為零

B.當(dāng)廠=4時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力

C.從r=（到，=方的過程中，分子間的作用力逐漸減小

D.從廠=4到，=弓的過程中，分子系統(tǒng)的勢能逐漸增大

12.（2022天津南開二模）自熱米飯因其便于加熱和攜帶越來越受到“驢友”的歡迎。自熱米

飯盒內(nèi)有一個發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱能，不需要明火，溫度可超過100℃,

蓋上盒蓋便能在10~15分鐘內(nèi)迅速加熱食品。自熱米飯的蓋子上有一個透氣孔，如果透氣孔

堵塞，容易造成小型爆炸。下列說法正確的是（）

A.自熱米飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子間

斥力急劇增大的結(jié)果

B.在自熱米飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體內(nèi)能增加C.在自熱米飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體

溫度降低

D.自熱米飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，標(biāo)志著每一個氣體分子速率都增大了

13.（2022上海七寶中學(xué)模擬）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）

A.一定質(zhì)量的0℃的冰融化為（TC的水時，分子勢能減小

B.熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，能夠說明宏觀過程的方向性

C.通電時電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過熱傳遞方式實現(xiàn)的

D.物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)

14.（2022天津河西區(qū)二模）關(guān)于溫度和內(nèi)能的說法，正確的是（）

A.分子質(zhì)量不同的物質(zhì)如果溫度相同，物體分子的平均動能也相同

B.物體的內(nèi)能變化時，它的溫度一定改變

C.同種物質(zhì)，溫度高時的內(nèi)能肯定比溫度低時的內(nèi)能大

D.物體的內(nèi)能等于物體的勢能和動能的總和

15.（2022湖北新高考協(xié)作體高二質(zhì)檢）嚴(yán)冬時節(jié)，梅花凌寒盛開，淡淡的花香沁人心脾。

我們能夠聞到花香，這與分子的熱運動有關(guān)，關(guān)于熱學(xué)中的分子，下列說法中正確的是（）

A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動

B.擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的，擴(kuò)散能在氣體和液體中進(jìn)行，也能在固體

中進(jìn)行

C.兩個分子間距離小于“時，分子間只有斥力沒有引力

D.兩個分子間的距離增大時，分子間的分子勢能一定減小

16.（2022重慶涪陵高中沖刺）下列說法中正確的是（）

A.氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力

B.0℃的冰和0℃的鐵，它們的分子平均動能不相同

C.花粉顆粒在液體中的布朗運動，是由花粉顆粒內(nèi)部分子無規(guī)則運動引起的

D.一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的條件下，外界對其做功，內(nèi)能增加

（2021重慶高考）（4分）圖1和圖2中曲線I、II、III分別描述了某物理量隨分子之間的

距離變化的規(guī)律，ro為平衡位置。現(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子間

斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線I、II、HI對應(yīng)的物理量分別是（在給出

B.②④③

C.④①③

D.①④③

3.（2021新高考北京卷）比較45。＜2的熱水和100。（2的水蒸汽，下列說法正確的是

A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大

B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小

C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小

D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇烈

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第十九章熱學(xué)

專題111分子動理論

第一部分知識點精講

一物體是由大量分子組成的

[—實臉依據(jù)：妨散現(xiàn)象、布朗運動

一分子熱運動運動特點：⑴永不停歇且無規(guī)則；

分子動理論⑵溫度越高，運動越①劇烈

的基本內(nèi)容

一引力和斥力同時存在，分子力指引力和斥力的合力

——當(dāng)r=r,，時，分子力為零

一分子間的作用力--------當(dāng)<、時，分子力表現(xiàn)為斥力

當(dāng)r=>r”時.分子力表現(xiàn)為引力

---當(dāng)r=10r“時，分子力幾乎為零可以忽略

氣體分子運動的特點

分子運動速

二率分布規(guī)律分子運動速率分布圖像：呈“中間多、②兩頭少”的分布

分氣體壓強(qiáng)的微觀解釋：是大量氣體分子不斷③撞擊器壁的結(jié)果

子

動

理

論'分子平均動能：由④溫度決定

物體的內(nèi)能分子勢能：由分子間⑤相對位最定

八I所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和

物體內(nèi)能決定因素：溫度、體積、⑥物質(zhì)的量和物態(tài)等

L———--------、「實驗:思路：分子直徑S

實驗：用油膜卻測油酸少大小「_數(shù)據(jù)處理及誤差分析一

一、分子動理論的三條基本內(nèi)容

1.物體是由大量分子組成的

（1）分子的大小

①分子的直徑（視為球模型）：數(shù)量級為QJm；

②分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10-26kg。

【溫馨提示】.分子的簡化模型

（1）固體和液體分子模型:對于固體和液體,可認(rèn)為分子緊密排列，分子間沒有空隙，則=

NA%（%為一個分子的體積，片”為摩爾體積）。

圖a

①球形分子模型:如圖a所示,則直徑d=3叵_3忤m。!

[nyjnNA°

②立方體分子模型:認(rèn)為每個分子占據(jù)一個相同的立方體空間，該立方體的邊長即分子間的平

均距離，邊長d=海，如圖b所示。

（2）氣體分子模型:對于氣體來說,由于氣體分子間的距離遠(yuǎn)大

于氣體分子的直徑，故通過立方體模型（不采用球形模型），可以估算得到每個氣體分子平均

占有的空間，但無法得到每個氣體分子的實際體積。設(shè)每個氣體分子占據(jù)的空間可看成一個

邊長為d、體積為V1的正方體。氣體分子間距離2=d=V7=3?密，如圖c所示。

NA

1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通?？扇*=6.02X1（）23mol-ie

【特別提醒】阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀量與微觀量的“橋梁”?

:宏觀堡微觀朝及它們之間的叁系

已知量可求量

摩爾體積分子體積治=等1（適用于固體和液體）分子占據(jù)體積1/占=/（適用

NA口NA

于氣體）

摩爾質(zhì)量Mm。］分子質(zhì)量巾0=乎

NA

體枳V和摩爾體枳分子數(shù)目n=1L/VA（適用于固體、液體和氣體）

“mol

?mol

質(zhì)量?n和摩爾質(zhì)量分子數(shù)目n=r-NA

Mmol

Mmol

2.分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動

（1）實例證明：

①擴(kuò)散現(xiàn)象

a.定義：丕同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象；

b.實質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無

規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度越高,擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。

【特別提醒】擴(kuò)散現(xiàn)象在固、液、氣三態(tài)中均可發(fā)生，它直接證明了分子在不停地做

無規(guī)則運動；

②布朗運動

a.定義：懸浮在液體中的小鮑的永不停息的無規(guī)則運動；

b.實質(zhì)：懸浮小顆粒受到做無規(guī)則運動的雙體分壬的撞擊；顆粒越小一，溫度越高一,

運動越劇烈。

【特別提醒】布朗運動不是分子的運動，而是液體或氣體中的懸浮顆粒的運動，它間

接證明了分子的無規(guī)則運動。

（2）熱運動

①分子的永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動；

②特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈。

【溫馨提示】.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運動熱運動

活動主體分子固體微小顆粒分子

是比分子大得多的顆粒是分子的運動，不能通過

區(qū)別是分子的運動，

的運動，光學(xué)顯微鏡直接觀察到

發(fā)生在固體、液體、氣體

只能在液體、氣體中發(fā)生

任何兩種物質(zhì)之間

(1)都是無規(guī)則運動

共同點

(2)都隨溫度的升高而更加激烈

聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動

3.分子間同時存在引力和斥力

(1)分子間的引力和斥力是酗存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力；

(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減

小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得怏」

(3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線(如圖所示)。由關(guān)系圖線可知:

①當(dāng)r=n)時，尸引=尸斥，分子力為雯；

【特別提醒】當(dāng)「=4時，分子力為零，但是分子間的尸仙尸斥都不為零，是二者的合

力為零。

②當(dāng)r>“時，尸引〉尸斥，分子力表現(xiàn)為引力;

③當(dāng)rCr()時，尸可〈尸斥，分子力表現(xiàn)為斥力;

④當(dāng)分子間距離大于10n)(約為10—9m)時，分子力很弱，可以忽略不計。

二、溫度和物體的內(nèi)能

1.溫度

兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們具有某個“共同的熱學(xué)性質(zhì)”，我們把表征這一“共同

熱學(xué)性質(zhì)”的物理量定義為溫度。一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。

2.兩種溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。

關(guān)系：T=f+273.15Ko

3.分子的動能和平均動能

(1)分子動能是分子熱運動所具有的動能。(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動

的動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志。

【特別提醒】只要溫度相同，無論物質(zhì)處于固、液、氣哪種物態(tài)，物體分子的平均動

能均相同。

(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和。

4.分子的勢能

⑴由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能，即分子

勢能。

(2)分子勢能的決定因素：微觀上決定于分子間距離和分子排列情況；宏觀上決定于體

積和狀態(tài)。

【特別提醒】分子力曲線和分子勢能曲線的比較

項目分子力曲線分子勢能曲線

與分子間距的

n斥力/p

關(guān)系圖像

W--.

一哥力

坐標(biāo)軸縱坐標(biāo)表示分子力，橫坐標(biāo)表示分子間縱坐標(biāo)表示分子勢能，橫坐標(biāo)表示

距離分子間距離

圖像的意義橫軸上方的曲線表示斥力，為正值；下橫軸上方的曲線表示分子勢能，為

方的曲線表示引力，為負(fù)值。分子力為正值；下方的曲線表示分子勢能，

引力與斥力的合力為負(fù)值，且正值一定大于負(fù)值

隨分r<r增大，斥力做正功，分子勢能減少;

0尸引和F廳都隨距離的增大而減小，隨距離r

子間r減小，斥力做負(fù)功，分子勢能增加

距的的減小而增大，F(xiàn)引〈F斥,尸表現(xiàn)為斥力

變化

r>r增大，引力做負(fù)功，分子勢能增加;

0F9和F房都隨距離的增大而減小，隨距離r

情況

r減小，引力做正功，分子勢能減少

的減小而增大，F(xiàn)磯》F斥,F表現(xiàn)為引力

r=r分子勢能最小，但不為零

Q"F斥,尸=。

分子勢能為零

r>10roF勿和尸斥和都已十分微弱，可以認(rèn)為分子

間沒有相互作用力

【溫馨提示】兩分子間距為“時分子力為零，分子勢能最小，但分子勢能不一定為零;

分子勢能具有相對性。5.物體的內(nèi)能

(1)等于物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和,是狀態(tài)量。

(2)對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的溫度和體積決定。

(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小無差。

【特別提醒】物體的內(nèi)能與機(jī)械能不同。

內(nèi)能和機(jī)械能的比較

能量定義決定因素能量值測量轉(zhuǎn)化

物體內(nèi)所有分子的動能由物體內(nèi)部分子微觀運恒不為無法在一

內(nèi)能

和勢能的總和動狀態(tài)決定零測量定條

件下

機(jī)與物體宏觀運動狀態(tài)、

物體的動能及重力勢能可以為可以可相

械參考系和零勢能面的選

和彈性勢能的總和零測量互轉(zhuǎn)

能取有關(guān)

化

【溫馨提示】分析物體內(nèi)能問題的四點提醒

(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，對于單個分子的內(nèi)能沒有意義。

(2)決定內(nèi)能大小的因素為：物質(zhì)的量、溫度、體積、以及物質(zhì)狀態(tài)。

(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

(4)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。

3.氣體的分子動理論

(1)氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，氣體分子之間的作用

力十分微弱，可以忽略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。

(2)氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。

(3)氣體分子的運動方向：氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機(jī)會均

等。

(4)氣體分子的運動與溫度的關(guān)系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，

速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率

都增大。

第二部分最新高考題,青選1.(2022高考上海)將一個乒乓球浸沒在水中，當(dāng)

水溫升高時，球內(nèi)氣體（）

A、分子熱運動平均動能變小，壓強(qiáng)變小

B、分子熱運動平均動能變小，壓強(qiáng)變大

C、分子熱運動平均動能增大，壓強(qiáng)變小

D、分子熱運動平均動能增大，壓強(qiáng)變大

【參考答案】D

【命題意圖】本題考查溫度的微觀含義+氣體壓強(qiáng)的微觀含義+杳理定律+模型思想

【名師解析】當(dāng)水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大，分子對器

壁的撞擊作用變大，氣體壓強(qiáng)變大，選項D正確。

【一題多解】當(dāng)水溫升高時，乒乓球內(nèi)的氣體溫度升高，氣體分子平均動能增大；對乒乓球

內(nèi)氣體，體積不變，由查理定律可知溫度升高，壓強(qiáng)變大。

2.（2021重慶高考）（4分）圖1和圖2中曲線I、II、III分別描述了某物理量隨分子之間

的距離變化的規(guī)律，m為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子

間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線I、II、HI對應(yīng)的物理量分別是（在給

B.②④③

C.④①③

D.①④③

【參考答案】D

【名師解析】根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為m）時分子勢能最小可知，曲線I

為分子勢能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為ro）

時分子力為零，可知曲線II為分子力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子之間斥力隨分

子之間距離的增大而減小，可知曲線III為分子斥力隨分子之間距離r變化的圖像：選項D

正確。3.（2020北京，10,3分）分子力F隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距

r=「2處釋放，僅考慮這兩個分子間的作用，下列說法正確的是（)

Ft

A.從「=

『2到「=「0分子間引力、斥力都在減小

B.從r=r2到r=巳分子力的大小先減小后增大

C.從r=萬到r=r0分子勢能先減小后增大

D.從r=七到r=6分子動能先增大后減小

【參考答案】：D

【名師解析】：從廠=/2到廠=「0分子間引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A項錯

誤；由圖可知，在「=「0時分子力為零，故從r=七到「=「I分子力的大小先增大后減小再增

大，故B項錯誤；分子勢能在r=2時最小，故從r=上到r=s分子勢能一直減小，故C項錯

誤；從到r=r「分子力先做正功后做負(fù)功，分子勢能先減小后增大，故分子動能先

增大后減小，故D項正確。

4.（2020課標(biāo)I,33（1）,5分）分子間作用力尸與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r=巳時，

F=0。分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子間的勢能為零。若一分子固定于

原點。，另一分子從距。點很遠(yuǎn)處向。點運動，在兩分子間距減小到七的過程中，勢能—（填

“減小，，”不變”或“增大，，）；在間距由七減小到6的過程中，勢能（填“減小”“不變”或“增

大”）；在間距等于1處，勢能（填“大于”“等于”或“小于”）零。

【參考答案】：減??；減小；小于

【名師解析】：從距0點很遠(yuǎn)處向。點運動，兩分子間距減小到「2的過程中，分子間作用力

表現(xiàn)為引力，引力做正功，分子勢能減??；在「1的過程中，分子間作用力仍然表現(xiàn)為引

力，引力做正功，分子勢能減??；在間距等于心之前，分子勢能一直減小，取無窮遠(yuǎn)處分子

勢能為零，則在勺處分子勢能小于零。

5.（2019高考北京理綜卷15）下列說法正確的是

A.溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度

B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運動所具有的動能的總和

C.氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動能有關(guān)

D.氣體膨脹對外做功且溫度降低，分子的平均動能可能不變

【參考答案】A

【名師解析】根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志確定氣體分子熱運動的程度和分子平均動能變

化，內(nèi)能是分子平均動能和分子勢總和，由氣體壓強(qiáng)宏觀表現(xiàn)確定壓強(qiáng)。

溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度，故A

正確；內(nèi)能是物體中所有分子熱運動所具有的動能和分子勢能之和，故B錯誤：由理想氣

體狀態(tài)方程尸V=〃RT可知，氣體壓強(qiáng)除與分子平均動能（溫度）有關(guān)，還與體積有關(guān)，

故C錯誤；根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以溫度降低，分子平均動能一定變小，故D

錯誤。

第三部分最新模擬題精選

1.（2022山東淄博二模）某潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/m3和2.1kg/m\

空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02x1（）23moL。若潛水員呼吸一

次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)約為（）

A.3xl021B.3xl022

c.3x1023D.3x10"

【參考答案】B

【名師解析】

設(shè)空氣的摩爾質(zhì)量為在海底和岸上的密度分別為夕海和。岸，一次吸入空氣的體積為V,

在海底和在岸上分別吸入的空氣分子個數(shù)為〃沏和n巾

則有〃海=,〃岸=償嗎.,多吸入的空氣分子個數(shù)為△〃=〃海一〃岸

代入數(shù)據(jù)得An=3x1022個,故選B。

2.（2022山西臨汾模擬）甲分子固定在坐標(biāo)原點為。，乙分子位于x軸上，如圖?，F(xiàn)使乙

分子由靜止開始只在分子力作用下從距甲03%處仇為平衡位置）開始運動到％處的過程中,

下列說法正確的有（）

03OFQKQxA.乙分子的加速度一直減小

B.乙分子的動能一直增大

C.甲分子對乙分子做正功

D.系統(tǒng)的分子勢能增大

E.分子間的引力增大，斥力減小

【參考答案】ABC

【名師解析】

乙分子從距甲0.34處（石為平衡位置）開始運動到“過程中，在0.3/;，到為這段區(qū)域內(nèi)，分

子間表現(xiàn)為斥力，且斥力隨距離的增大而減小，故乙分子的加速度一直減小，故A正確；

在0.34到為這段區(qū)域內(nèi)，分子之間表現(xiàn)為斥力，斥力做正功，分子的動能一直增大，分子

勢能減小，故BC正確，D錯誤;

在0.3%到為這段區(qū)域內(nèi)，引力和斥力都減小，但斥力減小的快，引力減小的慢，故E錯誤。

3.（5分）（2020高考模擬示范卷2）如圖是教材3-5封面的插圖，它是通過掃描隧道顯

微鏡拍下的照片：48個鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄”。為了估算鐵原子

直徑，查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度p=7.8xl03kg/m3,摩爾質(zhì)量M=5.6xK?2kg/mol,阿伏加德羅

常數(shù)NA=6.0X1023mol'o若將鐵原子簡化為球體模型，鐵原子直徑的表達(dá)式D=—,鐵原

子直徑約為—m（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。（本小題共5分，其中第一小空3分，第二小

空2分）

【參考答案】端3X10-^

【名師解析】鐵的摩爾體積為：V=±M；每個鐵原子的體積：V0=V—=?M一一，把每個鐵

P必pNA

原子看做是球體，則有：=〃一，解得陋一;代入相關(guān)數(shù)據(jù)：仁J3-

3k2JpN人'即S、即義

6x5.6x10-2

=?3X10