2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設計》一輪總復習（提升版）第1講　分子動理論　內能

課標要求1.了解分子動理論的基本觀點及相關的實驗證據。2.通過實驗，了解擴散現象。觀察并能解釋布朗運動。了解分子運動速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，知道分子運動速率分布圖像的物理意義。3.了解固體的微觀結構。知道晶體和非晶體的特點。能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實例，了解液晶的主要性質及其在顯示技術中的應用。4.觀察液體的表面張力現象。了解表面張力產生的原因。知道毛細現象。5.了解氣體實驗定律。知道理想氣體模型。能用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強和氣體實驗定律。6.知道熱力學第一定律。7.理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現象。8.通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學第二定律。實驗十八：用油膜法估測油酸分子的大小。實驗十九：探究氣體等溫變化的規(guī)律備考策略對各個知識點進行過關，盡管有些知識點出現的概率比較小，但是一輪復習一定要全面覆蓋。在復習過程中應加強對分子動理論、晶體和非晶體性質、液體表面張力、熱力學定律相關的選擇題或計算題的練習，加強對綜合考查氣體實驗定律及熱力學定律的計算題的訓練第1講分子動理論內能考點一微觀量估算的兩種“模型”1.分子的大?。?）分子的直徑（視為球模型）：數量級為10－10m。（2）分子的質量：數量級為10－26kg。2.阿伏加德羅常數（1）1mol的任何物質都含有相同的粒子數。通?？扇A＝6.02×1023mol－1。（2）阿伏加德羅常數是聯系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。1.微觀量與宏觀量（1）微觀量：分子質量m0、分子體積V0、分子直徑d等。（2）宏觀量：物體的質量m、摩爾質量M、物體的密度ρ、物體的體積V、摩爾體積Vmol等。2.分子的兩種模型（1）球模型：體積V0＝16πd3，直徑d＝36V0（2）立方體模型：體積V0＝d3，邊長d＝V0（常用于氣體）3.幾個重要關系（1）一個分子的質量：m0＝MN（2）一個分子的體積：V0＝VmolNA（注意：對于氣體，V0（3）1mol物體的體積：Vmol＝Mρ1.【固體分子微觀量的估算】（多選）已知銅的摩爾質量為M（kg/mol），銅的密度為ρ（kg/m3），阿伏加德羅常數為NA（mol－1）。下列判斷正確的是 （）A.1kg銅所含的原子數為NAB.1m3銅所含的原子數為MC.1個銅原子的質量為MNA（D.銅原子的直徑為36Mπ解析：CD1kg銅所含的原子數為N＝1MNA，故A錯誤；1m3銅所含的原子數為N＝nNA＝ρNAM，故B錯誤；1個銅原子的質量m＝MNA（kg），故C正確；1個銅原子的體積為V＝MρNA（m3），又V＝43π·d22.【液體分子微觀量的估算】（多選）空調在制冷過程中，室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器（銅管）液化成水，經排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調工作一段時間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩爾質量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023mol－1。（結果均保留1位有效數字）則（）A.該液體水中含有水分子的總數N＝3×1025個B.該液體水中含有水分子的總數N＝3×1026個C.一個水分子的直徑d＝4×10－10mD.一個水分子的直徑d＝4×10－9m解析：AC水的摩爾體積為Vm＝Mρ＝1.8×10－21.0×103m3/mol＝1.8×10－5m3/mol，水分子總數為N＝VNAVm＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5個＝3×1025個，故A正確，B錯誤；3.【氣體分子微觀量的計算】（多選）某氣體的摩爾質量為M，摩爾體積為Vm，密度為ρ，每個分子的質量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數NA可表示為 （）A.NA＝VmV0 B.NC.NA＝Mm D.NA＝解析：BC因為M＝ρVm，所以NA＝Mm＝ρVmm。由于氣體分子間隙很大，所以Vm≠NA·V0。ρ是氣體的密度，不是單個分子的密度，故A、D錯誤，考點二擴散現象布朗運動與熱運動1.擴散現象（1）定義：不同物質能夠彼此進入對方的現象。（2）實質：擴散現象并不是外界作用引起的，也不是化學反應的結果，而是由物質分子的無規(guī)則運動產生的。溫度越高，擴散得越快。2.布朗運動（1）定義：懸浮在液體或氣體中的微粒的無規(guī)則運動。（2）實質：布朗運動反映了液體分子或氣體分子的無規(guī)則運動。（3）特點：微粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越劇烈。3.熱運動（1）分子的永不停息的無規(guī)則運動叫作熱運動。（2）特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關，溫度越高，分子運動越劇烈。（3）溫度是分子熱運動劇烈程度的標志。擴散現象、布朗運動與熱運動的比較項目擴散現象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子續(xù)表項目擴散現象布朗運動熱運動區(qū)別是分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質之間是比分子大得多的顆粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動，不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點（1）都是無規(guī)則運動（2）都隨溫度的升高而更加劇烈聯系擴散現象、布朗運動都反映了分子的熱運動1.【擴散現象】（多選）我們在實驗室用酒精進行實驗時，整個實驗室很快就聞到了刺鼻的酒精氣味，這是一種擴散現象。以下有關分析正確的是 （）A.擴散現象只發(fā)生在氣體、液體之間B.擴散現象說明分子在永不停息地運動C.溫度越高時擴散現象越劇烈D.擴散現象說明分子間存在著間隙解析：BCD氣體、液體、固體之間都可以發(fā)生擴散現象，故A錯誤；擴散現象本身就是由分子永不停息地做無規(guī)則運動產生的，故B正確；物體的溫度越高，分子的熱運動就越劇烈，擴散就越快，故C正確；不同的物質在相互接觸時可以彼此進入對方屬于擴散現象，擴散現象說明分子間存在著間隙，故D正確。2.【布朗運動】關于分子熱運動和布朗運動，下列說法中正確的是（）A.布朗運動是指在顯微鏡下看到的液體分子的無規(guī)則運動B.布朗運動間接地反映了分子在永不停息地做無規(guī)則運動C.當物體溫度達到0℃時，物體分子的熱運動就會停止D.懸浮顆粒越大，某一瞬間與它碰撞的液體分子越多，布朗運動越顯著解析：B布朗運動是指在顯微鏡下看到的固體小顆粒的無規(guī)則運動，布朗運動是液體分子撞擊顆粒所做的運動，布朗運動間接地反映了分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故A錯誤，B正確；物體分子做永不停息的熱運動，溫度即使為零度，分子熱運動也不會停止，故C錯誤；懸浮顆粒越大，某一瞬間與它碰撞的液體分子越多，顆粒就越容易達到受力平衡，布朗運動越不顯著，故D錯誤。3.【熱運動】以下關于熱運動的說法正確的是 （）A.水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B.水凝結成冰后，水分子的熱運動停止C.水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈D.水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大解析：C分子熱運動與宏觀運動無關，只與溫度有關，故A錯誤；溫度升高，分子熱運動更劇烈，分子平均動能增大，并不是每一個分子的運動速率都會增大，故C正確，D錯誤；水凝結成冰后，水分子的熱運動不會停止，故B錯誤?？键c三分子力和物體內能1.分子間的作用力與分子間距離r的關系（1）r＝r0時，分子間的作用力為零，即F＝0。（2）r＜r0時，分子間的作用力表現為斥力。（3）r＞r0時，分子間的作用力表現為引力。當r＞10r0時，分子間的作用力非常小，可認為分子間的作用力為零。2.分子動能與分子勢能（1）分子的動能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動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標志。③分子熱運動的總動能是物體內所有分子熱運動動能的總和。（2）分子的勢能①意義：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。②分子勢能的決定因素微觀上：決定于分子間的距離、分子排列情況和分子數；宏觀上：決定于體積和物質的量。3.物體的內能（1）定義：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。（2）決定因素：對于給定的物體，其內能大小由物體的溫度和體積決定，即由物體內部狀態(tài)決定。（3）影響因素：物體的內能與物體的位置高低、運動速度大小無關。1.分子間的作用力與分子勢能的比較分子間的作用力F分子勢能Ep圖像分子間的作用力F分子勢能Ep隨分子間距離的變化情況r＜r0F隨r增大而減小，表現為斥力r增大，F做正功，Ep減小r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不為零r＞r0r增大，F先增大后減小，表現為引力r增大，F做負功，Ep增大r＞10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝02.物體內能的理解（1）內能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內能的說法。（2）內能的大小與溫度、體積、分子數和物態(tài)等因素有關。（3）通過做功或熱傳遞可以改變物體的內能。（4）溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。1.【分子力】關于分子力，下列說法中正確的是 （）A.碎玻璃不能拼合在一起，說明玻璃分子間斥力在起作用B.用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞，說明氣體分子間有斥力C.固體很難被壓縮，說明分子間有斥力D.水和酒精混合后的總體積小于原來二者的體積之和，說明分子間存在引力解析：C分子間作用力發(fā)生作用的距離很小，打碎的碎片間的距離遠大于分子力作用距離，分子引力與斥力基本趨于0，碎玻璃不能拼合在一起，不能說明玻璃分子間斥力在起作用，故A錯誤；用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞，是由于需要克服打氣筒內外的壓力差，不能說明氣體分子間有斥力，故B錯誤；固體很難被壓縮，說明分子間有斥力，故C正確；水和酒精混合后的總體積小于原來二者的體積之和，說明分子間存在空隙，故D錯誤。2.【分子力與分子勢能】（2023·海南高考5題）下列關于分子力和分子勢能的說法正確的是 （）A.分子間距離大于r0時，分子間作用力表現為斥力B.分子從無限遠靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時，分子勢能在減小解析：C分子間距離大于r0時，分子間作用力表現為引力，分子從無限遠靠近到距離r0處過程中，分子力做正功，分子勢能減小，則在r0處分子勢能最小，繼續(xù)減小距離，分子間作用力表現為斥力，分子力做負功，分子勢能增大，故選C。3.【物體的內能】關于物體的內能，以下說法正確的是 （）A.一架飛機以某一速度在空中飛行，由于組成飛機的所有分子都具有這一速度，所以分子具有動能，又由于所有分子都在高處，所有分子具有勢能，所以上述分子的動能與勢能的總和就是物體的內能B.當物體的機械能為零時，其內能一定不為零C.溫度是物體內能的標志D.內能指某個分子的動能和勢能之和解析：B飛機在高空飛行，具有動能和重力勢能，即具有機械能，但飛機的內能與宏觀的機械能無關，分子的動能和分子勢能與宏觀的動能和重力勢能完全不同，故A錯誤；因為一切物體都有內能，所以物體的機械能為零時，內能一定不為零，故B正確；溫度是分子平均動能的標志，不是物體內能的標志，故C錯誤；內能是物體內部所有分子無規(guī)則運動的動能和分子勢能的和，故D錯誤。跟蹤訓練·鞏固提升1.下列說法正確的是 （）A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動B.當分子間的距離r＜r0時，分子間的作用力表現為引力C.擴散現象可以作為物質分子永不停息地做無規(guī)則運動的證據D.甲比乙溫度高，則甲的所有分子都會比乙的所有分子速率大解析：C布朗運動就是液體或氣體中懸浮顆粒的無規(guī)則運動，A錯誤；當分子間的距離r＜r0時，隨著距離的減小分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現為斥力，B錯誤；擴散現象是分子永不停息地做無規(guī)則運動的結果，也是分子永不停息地做無規(guī)則運動的證據，C正確；甲溫度比乙溫度高，則甲的分子平均動能比乙的分子平均動能大，而甲的分子平均速率不一定比乙的分子平均速率大，且甲的所有分子也不會比乙的所有分子速率大，D錯誤。2.“墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻”。關于該現象的分析正確的是（）A.混合均勻主要是由于碳粒受重力作用B.混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動C.使用碳粒更大的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速D.墨汁的運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學反應而引起的解析：B墨水滴入清水中，觀察到的布朗運動是液體分子不停地做無規(guī)則運動撞擊碳粒，碳粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡導致的無規(guī)則運動，不是由于碳粒受重力作用，故A錯誤；混合均勻的過程中，水分子做無規(guī)則的運動，碳粒的布朗運動也是無規(guī)則運動，故B正確；當懸浮微粒越小時，懸浮微粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用越不平衡，即布朗運動越顯著，所以使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速，故C錯誤；墨汁的擴散運動是由于碳粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡引起的，故D錯誤。3.（2024·湖北黃岡高三期中）關于分子動理論的規(guī)律，下列說法正確的是 （）A.在顯微鏡下可以觀察到水中花粉小顆粒的布朗運動，這說明水分子在做無規(guī)則運動B.一滴紅墨水滴入清水中不攪動，經過一段時間后水變成紅色，這是重力引起的對流現象C.在一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現水中的胡椒粉在翻滾，這說明溫度越高布朗運動越劇烈D.懸浮在液體中的固體顆粒越大，某時刻與它相撞的液體分子數越多，布朗運動就越明顯解析：A顯微鏡下可以觀察到水中花粉小顆粒的運動，是小顆粒受到液體分子頻繁碰撞，而做布朗運動，這說明水分子在做無規(guī)則運動，故A正確；一滴紅墨水滴入清水中不攪動，經過一段時間后水變成紅色，屬于擴散現象，故B錯誤；一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現水中的胡椒粉在翻滾，是水的對流引起的，不是布朗運動，故C錯誤；懸浮在液體中的固體顆粒越小，某時刻各個方向與它相撞的液體分子數越不平衡，布朗運動越明顯，故D錯誤。4.（多選）若以V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質量，M0表示一個水分子的質量，V0表示一個水分子的體積，NA表示阿伏加德羅常數，則下列關系式中正確的是 （）A.NA＝ρVM0 B.V0C.M0＝MNA D.ρ解析：AC水蒸氣的摩爾質量ρV除以一個水蒸氣分子的質量M0等于阿伏加德羅常數，A正確；但由于水蒸氣分子間距遠大于分子直徑，則V0?VNA，B錯誤；水分子的質量M0等于摩爾質量M除以阿伏加德羅常數NA，即M0＝MNA，C正確；由于摩爾體積V遠大于NAV0，則ρ＝MV5.已知水銀的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA，則水銀分子的直徑是 （）A.6MπρC.6Mπρ解析：A1mol水銀的體積V＝Mρ，1個水銀分子的體積V0＝VNA＝MρNA，把水銀分子看成球體，則V0＝16πd3，所以d＝6MπρNA13，把水銀分子看成立方體，則V06.（2024·河北唐山高三期末）如圖所示的甲、乙兩幅圖像分別表示兩分子間作用力F、分子勢能Ep與兩分子間距離r的關系圖，假定兩個分子的距離在無窮遠時它們的分子勢能為0。下列說法正確的是（）A.當分子間距r＝r0時，分子間作用力最大B.當分子間距r＝r0時，分子勢能最大C.當分子間距r＞r0，隨著r的增大，F減小，Ep增大D.當分子間距r＜r0，隨著r的減小，F增大，Ep增大解析：D由題圖可知，當分子間距r＝r0時，分子間作用力為0達到最小值、分子勢能為最小值，故A、B錯誤；當分子間距r＞r0時，隨著r的增大，F先增大后減小，Ep一直增大，故C錯誤；當分子間距r＜r0時，隨著r的減小，F增大，Ep增大，故D正確。7.（2024·云南玉溪高三?？迹⒁粋€分子固定在坐標原點O，另一個分子從無窮遠處沿r軸逐漸向坐標原點O靠近，兩分子之間的分子力F隨分子間距r的變化關系如圖所示。若規(guī)定兩分子相距無窮遠時，它們間的分子勢能為零，下列說法正確的是 （）A.分子間距為r2時，兩分子間的勢能最小B.分子間距在O～r1之間，分子之間只存在斥力C.分子間距從r3減小到r1的過程中，分子間的引力一直在增大D.分子間距從r3減小到r1的過程中，分子間的勢能先減小后增大解析：C在兩分子間距減小到r1的過程中，分子間作用力表現為引力，分子間作用力做正功，分子勢能減小，則分子間距為r2時，兩分子間的勢能不是最小，故A、D錯誤；分子間距在O～r1之間，分子之間同時存在斥力和引力，故B錯誤；分子間距離大于平衡距離r1時，分子間的引力大于斥力，故分子間的作用力表現為引力，分子間距從r3減小到r1的過程中，分子間的引力一直在增大，故C正確。8.下列說法正確的是 （）A.鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內能也不變B.物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的內能增大C.A、B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B，這說明物體A的內能大于物體B的內能D.A、B兩物體的溫度相同時，A、B兩物體的內能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析：D溫度是分子平均動能的標志，內能是所有分子熱運動動能和分子勢能的總和，故溫度不變時，內能可能變化，A錯誤；兩物體溫度相同，內能可能不同，分子的平均動能相同，但分子的平均速率可能不同，D正確；有熱量從A傳到B，只能說明A的溫度高，內能大小還要看它們的總分子數和分子勢能等因素，C錯誤；機械運動的速度與分子熱運動的平均動能無關，B錯誤。9.根據分子動理論，下列說法正確的是 （）A.某氣體的摩爾質量為M、摩爾體積為Vm、密度為ρ，用NA表示阿伏加德羅常數，則每個氣體分子的質量m＝MNA，每個氣體分子平均占據的體積VB.物體體積增大，分子勢能一定減小C.布朗運動是液體分子的運動，它說明了分子在永不停息地做無規(guī)則運動D.溫度是分子平均動能的標志，溫度較高的物體每個分子的動能一定比溫度較低的物體分子的動能大解析：A阿伏加德羅常數表示1mol物質所含分子數，結合題中數據可得每個氣體分子的質量m＝MNA，每個氣體分子平均占據的體積V＝VmNA，選項A正確；物體體積增大時，分子間距增大，但因為不知道分子的初始間距，故無法確定分子勢能的變化，選項B錯誤；布朗運動是懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的運動，它間接證明了分子永不停息地做無規(guī)則運動，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，分子的平均動能是對大量分子的一種統(tǒng)計規(guī)律，并不適合于每一個分子，溫度越高，分子平均動能越大，10.如圖所示，某足球容積為V，球內充有一定質量的空氣。已知球內空氣的密度為ρ，摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，求：（1）足球內空氣分子的數目N；（2）足球內空氣分子間的平均距離L。答案：（1）ρVMNA（2）解析：（1）足球內空氣質量m