高考物理核心高频考点专题备考专题56 分子动理论　内能（解析版）

专题56分子动理论内能一、两种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d=36Vπ②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=3V二、宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来。如下所示。①一个分子的质量:m=Mmol②一个分子所占的体积:V0=Vmol③1mol物质的体积:Vmol=Mmol④质量为M的物体中所含的分子数:n=MMmolN⑤体积为V的物体中所含的分子数:n=ρVMmolN三、分子力及分子势能图象分子力F分子势能Ep图象随分子间距离的变化情况r<r0F随r增大而减小,表现为斥力r增大,F做正功,Ep减小r>r0r增大,F先增大后减小,表现为引力r增大,F做负功,Ep增大r=r0F引=F斥,F=0Ep最小,但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱,F=0Ep=0物体的内能(1)内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义。(2)改变内能的两种方式及其区别做功热传递特征有力参与做功存在温度差本质内能与其他形式的能转化内能的转移量度功热量举例摩擦、压缩等不同温度的物体接触(3)内能与机械能的区别和联系内能机械能对应的运动形式热运动机械运动决定因素物质的量、物体的温度和体积及物态跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化(4)特别提醒:①物体的内能跟物体的机械运动状态无关。②研究热现象时,一般不考虑机械能,但在机械运动中有摩擦时,存在内能与机械能的相互转化,这时要考虑机械能。【典例1】[分子动理论基本观点的理解]关于分子动理论的规律，下列说法正确的是(    )A.分子直径的数量级为10−15m

B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故

C.已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该气体分子之间的平均距离可以表示为3【答案】C【解析】A.分子直径的数量级为10−10m，原子核直径的数量级才是10−15m，故A错误；B.从微观角度看，气体分子的碰撞产生气体压强，在压缩气体时表现出抗拒压缩的力，气体分子距离很远，分子间力为零，故B错误；C.将气体分子及其周围空间看作立方体模型，则气体分子之间的平均距离可以看作立方体的边长，d=3VNA=3MρNA，故【典例2】[微观量的估算——固体]已知铜的密度为ρ，摩尔质量为M，电子的电量绝对值为e，阿伏加德罗常数为NA，有一条横截面为S的铜导线中通过的电流为I，设每个铜原子贡献一个自由电子，下列说法错误的是(    )A.单位体积的导电的电子数为ρNAM

B.单位质量的导电的电子数为NAM

C.该导线中自由电子定向移动的平均速率为【答案】D【解析】A、单位体积内的电子数目为N=ρMNA，故A正确；B、单位质量的导电的电子数为N'=1MNA，故B正确；CD、设自由电子定向移动的速率为v，根据电流I=NeSv知v=INeS=IMρSNAe，故C正确，D错误。

本题选择错误的，故选：D。

【典例3】[微观量的估算——液体]（多选）若以μA.NA=ρVm0 B.ρ=μ【答案】ACD【解析】因为1摩尔水含有阿伏加德罗常数个水分子，则每个水分子的质量 m0= μ NA①；标准状态下水蒸气的摩尔体积V= μ ρ②由于气体分子间距很大，故V0< V NA③。A.由①②知，故NA= ρV【典例4】[微观量的估算——气体]某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，下列叙述中正确的是(    )A.该气体在标准状态下的密度为MNAV

B.该气体每个分子的质量为MNA

C.每个气体分子在标准状态下的体积为【答案】B【解析】A.摩尔质量除以摩尔体积等于密度，该气体在标准状态下的密度为MV，故A错误；B.每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即MNA，故B正确；C.由于分子间距的存在，每个气体分子的体积远小于VNA，故C错误；D.分子数密度等于物质的量乘以阿伏加德罗常数再除以标准状态的摩尔体积V，即NA【典例5】[布朗运动]关于布朗运动，下列说法正确的是(    A.与固体小颗粒相碰的液体分子数越多，布朗运动越明显

B.悬浮颗粒的质量越大，越不易改变运动状态，布朗运动越不明显

C.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫热运动

D.布朗运动就是液体分子的无规则运动【答案】B【解析】A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，布朗运动的激烈程度与温度和悬浮颗粒的体积有关，温度越高，体积越小，布朗运动越剧烈，若是与固体颗粒相碰的液体分子数越多，说明固体颗粒越大，不平衡性越不明显，故A错误；B.悬浮颗粒的质量越大，则颗粒的体积也越大，不容易改变其运动状态，所以布朗运动越不明显，故B正确；C.因为分子的无规则运动与温度有关，所以分子的无规则运动也叫热运动，故C错误；D.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故D错误。故选B。

【典例6】[扩散现象]（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发生的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的【答案】ACD【解析】扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快,A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,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B错误。故选ACD。

【典例7】[分子势能及Ep-图像]现有甲、乙两个分子，将甲分子固定在坐标原点O处，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0时为斥力，F<0时为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从A处由静止释放，下列A、B、C、D四个选项分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是（）A.B.C.D.【答案】B【解析】速度方向始终不变，A项错误；加速度与力成正比，与力的方向相同，故B项正确；乙分子从A处由静止释放，分子力先是引力后是斥力，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，在C点，分子势能最小，从C项中可知，在A点静止释放乙分子时，分子势能为负，动能为0，则乙分子的总能量为负，在以后的运动过程中乙分子总能量不可能为正，而动能不可能小于0，则乙分子势能不可能大于0，故C、D项错误．【典例8】[油膜法估测分子的大小]利用油膜法可粗略的测定分子的大小和阿伏加德罗常数．若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的油膜面积为S，这种油的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油分子的直径d和阿伏加德罗常数N分别为(球的体积公式为V=16A.d=VnS，N=6μn3S3πρV3 B.d=VnS，【答案】A【解析】油酸分子的直径为d=VnS;把油酸分子看成球体，则有：N⋅43π(d【点对点01】关于分子动理论，下列说法正确的是(    )A.用手捏面包，面包体积会缩小，这是分子间有间隙的缘故

B.物体的温度升高，物体内可能存在部分分子热运动的速率减小

C.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

D.分子间的引力随着分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距离的增大而减小【答案】B【解析】A、用手捏面包，面包体积会缩小，是由于面包内气孔多，并不是分子间有间隙，故A错误；

B、温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，可能存在部分分子热运动的速率减小，故B正确；C、布朗运动是由悬浮在液体中的微粒受液体分子的碰撞引起的，故C错误；D、根据分子力的特点可知，分子间的引力和斥力均随着分子间距离的增大而减小，故D错误；故选：B。【点对点02】关于分子，下列说法中正确的是(    )A.分子看做小球是分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球

B.所有分子大小的数量级都是10−10m

C.“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”只包含分子，不包括原子和离子

D.【答案】A【解析】A、分子看做小球是分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球。故A正确；B、一般的分子大小的数量级都是10−10m，但有一些大分子的数量级会超过10−10m.故B错误；C、“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”包含分子，也包括原子和离子。故C错误；D、分子的质量是很小的，其数量级一般为10−26kg.【点对点03】关于扩散现象与布朗运动，下列说法正确的是(    )A.扩散现象与布朗运动都是分子的无规则运动

B.扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息的运动

C.扩散现象只能在液体和气体中发生

D.液体中的悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显【答案】B【解析】A、扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，故A错误；B、扩散现象说明分子运动的无规则性，布朗运动可以间接地说明分子在在永不停息的运动，故B正确；C、扩散现象可以存在于固体、液体与气体中，故C错误；D、液体中的悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，来自各个方向上的力越趋向平衡，布朗运动越不明显，故D错误。故选：B。

【点对点04】分子势能EP随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时EP为零)，如图所示。将两分子从相距r处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是A.当r=r2时，释放两个分子，它们将开始远离

B.当r=r2时，释放两个分子，它们将相互靠近

C.当r=r1时，释放两个分子，r=【答案】C【解析】AB.由EP−r图象可知，r2为分子势能最小的位置，所以此位置为分子的平衡位置，将两个分子从r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故AB错误；CD.由于r1<r2，可知分子在r=r1处的分子之间的作用力表现为斥力，释放两个分子后，分子之间的距离增大，分子力做正功，分子的速度增大，加速度减小，当【点对点05】如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示．图中分子势能的最小值为−E0.若两分子所具有的总能量为0A.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大

B.乙分子在Q点(x=x1)时，其动能为E0

C.乙分子在Q【答案】D【解析】A.由图象可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故A错误；B.乙分子在Q点(x=x1)时，其分子势能为0，由两分子所具有的总能量为0可知，其分子动能为0，故B错误；C.分子在平衡位置分子势能最小，故乙分子在Q点(x=x1)时，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故C错误；D.当乙分子运动至Q点【点对点06】（多选）下列说法正确的是(    )A.某气体的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为，则每个分子的体积可表示为

B.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小

C.晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，但其分子平均动能保持不变

D.如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统的温度一定相等

E.在热传递中，热量可以从高温物体传递给低温物体，也可以自发从低温物体传递给高温物体【答案】BCD【解析】A、由于气体分子间距离较大，摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于分子的体积，故A错误；

B、当分子间距大于平衡间距时，即r>r0时，分子力表现为引力，且随分子间距的减小，分子力做正功，因此分子势能减小，故B正确；C、晶体有固定的熔点，晶体熔化过程中吸收热量，内能增加，温度不变，其分子平均动能不变，故C正确；D、根据热力学定律可知，如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统的温度一定相等，故D正确；E、根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传递给低温物体，不能自发从低温物体传递给高温物体，故E错误。故选BCD【点对点07】（多选）下列说法中不正确的是（）A.悬浮在液体中足够小的微粒，受到来自各个方向的液体分子撞击的不平衡使微粒的运动无规则

B.已知阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的直径

C.用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明此时气体分子之间的分子力表现为斥力

D.将碳素墨水滴入清水中，观察到布朗运动是碳分子的无规则运动【答案】BCD【解析】A.悬浮在液体中的微粒足够小，表面积小，同一时刻来自各个方向的液体分子数少，撞击的冲力不平衡，使微粒做无规则运动，这就是布朗运动，故A正确。B.只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体的分子所占据的空间大小，由于气体分子间距较大，所以不能算出气体分子的体积，故B错误。C.给自行车打气时，越打越费劲，是因为压强差越来越大，而气体分子的距离比较大，分子之间的作用力几乎可以忽略不计，故C错误。D.碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是水分子不停地做无规则撞击碳悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动，故D错误。本题选错误的，故选BCD。

【点对点08】（多选）下列说法正确的是(

)A.如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同

B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强变大的原因

C.当温度一定时，花粉颗粒越小，布朗运动进行得越激烈

D.液体表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的，其力方向与液面垂直

E.当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，液态水分子已不再转化为气态水分子【答案】ABC【解析】A.如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，选项A正确；B.根据气体压强的微观意义分析，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强变大的原因，选项B正确；C.布朗运动与分子微粒大小有关，花粉颗粒越小，单位时间内它受到周围水分子撞击就越不平衡，布朗运动进行得越激烈，选项C正确；D.作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力，是由于表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力，表面张力的存在使液体表面想被拉伸的弹簧一样，总有收缩的趋势，液体表面张力方向与液面相切，选项D错误；E.水蒸气达到饱和状态时是动态平衡，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，选项E错误。故选ABC。【点对点09】（多选）下面的说法中正确的有(    )A.布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则热运动

B.压缩密封在汽缸中一定质量的理想气体，随着不断地压缩，难度越来越大，这是因为分子间距离越小时分子间斥力越大

C.对气体加热，气体的内能不一定增大

D.物体温度升高，分子热运动加剧，所有分子的动能都会增加

E.对大量事实的分析表明，不论技术手段如何先进，热力学零度最终也不可能达到【答案】ACE【解析】A、布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则热运动，选项A正确；B、压缩密封在汽缸中一定质量的理想气体，随着不断地压缩，难度越来越大，这是因为体积减小时，压强变大，选项B错误；C、对气体加热，若气体对外做功，则气体的内能不一定增大，选项C正确；D、物体温度升高，分子热运动加剧，分子的平均动能会增加，但并非每个分子的动能都增加，选项D错误；E、热力学零度是低温的极限，不论技术手段如何先进，热力学零度最终也不可能达到，选项E正确．

【点对点10】（多选）一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有(    )A.油酸分子的直径d=MρS B.油酸分子的直径d=mρS

C.油酸所含的分子数N=【答案】BC【解析】AB.一滴油酸的体积为V=mρ，一滴纯油酸油膜最大面积为S，则油酸分子直径d=VS=mρS，故A错误，B正确；CD.一滴油酸的摩尔数为n=mM，分子数为【点对点11】（多选）已知地球