2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2022高考题模考题训练111分子动理论(含详解)

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第十九章热学

专题111分子动理论

第一部分知识点精讲

---物体是由大量分子组成的

实脸依据：犷散现象、布朗运动

分子热运动运动特点：⑴永不停歇且无规则；

分子动理论.

（2）温度越高，运动越①剧烈

的基本内容.

引力和斥力同时存在，分子力指引力和斥力的合力

•当时，分子力为零

——分子间的作用力当rv7时，分子力表现为斥力

当「＞几时.分子力表现为引力

当r=1（%时，分子力几乎为零可以忽略

气体分子运动的特点

分子运动速

一.率分布规律.分子运动速率分布图像：呈“中间多、②两头少”的分布

分气体压强的微观解释：是大量气体分子不断③撞击器壁的结果

子

动

理

论分子平均动能：由④温度决定

----［物画的两咽______-分子势能：由分子间⑤相对位最;定

八「所有分子的热运动动能与分子势能的总和

物体内能决定因素：温度、体积、⑥物质的量和物态等

V

实验思路：分子直径＜/=⑦s

或脸：用油膜法估测油酸分子的极

1数据处理及误差分析

一、分子动理论的三条基本内容

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QJm；

②分子的质量：数量级为10-26kg。

【温馨提示】.分子的简化模型

（1）固体和液体分子模型:对于固体和液体,可认为分子紧密排列，分子间没有空隙，则=

NA%（%为一个分子的体积，片”为摩尔体积）。

①球形分子模型:如图a所示,则直径d=聆=囹a

②立方体分子模型:认为每个分子占据一个相同的立方体空间，该立方体的边长即分子间的平

均距离，边长d=海，如图b所示。

（2）气体分子模型:对于气体来说,由于气体分子间的距离远大

于气体分子的直径，故通过立方体模型（不采用球形模型），可以估算得到每个气体分子平均

占有的空间，但无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气体分子占据的空间可看成一个

边长为d、体积为V1的正方体。气体分子间距离2=d=V7=3।密，如图c所示。

NA

1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取N*=6.02X1（）23mol-ie

【特别提醒】阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的“桥梁”«

:宏观堡微观朝及它们之间的叁系

已知量可求量

摩尔体积分子体积治=等1（适用于固体和液体）分子占据体积1/占=/（适用

NA口NA

于气体）

摩尔质量Mm。］分子质量巾0=乎

NA

体枳V和摩尔体枳分子数目n=1L/VA（适用于固体、液体和气体）

“mol

»mol

质量?n和摩尔质量分子数目n=r-NA

Mmol

Mmol

2.分子永不停息地做无规则的热运动

（1）实例证明：

①扩散现象

a.定义：丕同物质能够彼此进入对方的现象；

b.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，温度越高,扩散现象越明显。

【特别提醒】扩散现象在固、液、气三态中均可发生，它直接证明了分子在不停地做

无规则运动；

②布朗运动

a.定义：悬浮在液体中的小鲍的永不停息的无规则运动；

b.实质：悬浮小颗粒受到做无规则运动的双体分壬的撞击；颗粒越小一，温度越高一,

运动越剧烈。

【特别提醒】布朗运动不是分子的运动，而是液体或气体中的悬浮颗粒的运动，它间

接证明了分子的无规则运动。

（2）热运动

①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；

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。

【温馨提示】.扩散现象、布朗运动与热运动的比较

扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

是比分子大得多的颗粒是分子的运动，不能通过

区别是分子的运动，

的运动，光学显微镜直接观察到

发生在固体、液体、气体

只能在液体、气体中发生

任何两种物质之间

(1)都是无规则运动

共同点

(2)都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

3.分子间同时存在引力和斥力

(1)分子间的引力和斥力是酗存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；

(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减

小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得怏」

(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示)。由关系图线可知:

①当r=n)时，尸引=尸斥，分子力为雯；

【特别提醒】当「=4时，分子力为零，但是分子间的尸仙尸斥都不为零，是二者的合

力为零。

②当r>“时，尸引〉尸斥，分子力表现为引力;

③当rCr()时，尸可〈尸斥，分子力表现为斥力;

④当分子间距离大于10n)(约为10—9m)时，分子力很弱，可以忽略不计。

二、温度和物体的内能

1.温度

两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同

热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2.两种温标

摄氏温标和热力学温标。

关系：T=f+273.15Ko

3.分子的动能和平均动能

(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动

的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。

【特别提醒】只要温度相同，无论物质处于固、液、气哪种物态，物体分子的平均动

能均相同。

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。

4.分子的势能

⑴由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子

势能。

(2)分子势能的决定因素：微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体

积和状态。

【特别提醒】分子力曲线和分子势能曲线的比较

项目分子力曲线分子势能曲线

与分子间距的

1产P

关系图像

1V—?

1引力

坐标轴纵坐标表示分子力，横坐标表示分子间纵坐标表示分子势能，横坐标表示

距离分子间距离

图像的意义横轴上方的曲线表示斥力，为正值；下横轴上方的曲线表示分子势能，为

方的曲线表示引力，为负值。分子力为正值；下方的曲线表示分子势能，

引力与斥力的合力为负值，且正值一定大于负值

随分增大，斥力做正功，分子势能减少;

r<r0尸引和F厅都随距离的增大而减小，随距离r

子间r减小，斥力做负功，分子势能增加

距的的减小而增大，F引〈F斥,尸表现为斥力

变化

增大，引力做负功，分子势能增加;

r>r0F9和F房都随距离的增大而减小，随距离r

情况

r减小，引力做正功，分子势能减少

的减小而增大，F矶》F斥,F表现为引力

r=r分子势能最小，但不为零

Q"F斥,尸=。

分子势能为零

r>10roF勿和尸斥和都已十分微弱，可以认为分子

间没有相互作用力

【温馨提示】两分子间距为“时分子力为零，分子势能最小，但分子势能不一定为零;

分子势能具有相对性。5.物体的内能

(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。

(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无差。

【特别提醒】物体的内能与机械能不同。

内能和机械能的比较

能量定义决定因素能量值测量转化

物体内所有分子的动能由物体内部分子微观运恒不为无法在一

内能

和势能的总和动状态决定零测量定条

件下

机与物体宏观运动状态、

物体的动能及重力势能可以为可以可相

械参考系和零势能面的选

和弹性势能的总和零测量互转

能取有关

化

【温馨提示】分析物体内能问题的四点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。

(2)决定内能大小的因素为：物质的量、温度、体积、以及物质状态。

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。

3.气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用

力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。

(3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均

等。

(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，

速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率

都增大。

第二部分最新高考题,青选1.(2022高考上海)将一个乒乓球浸没在水中，当

水温升高时，球内气体（）

A、分子热运动平均动能变小，压强变小

B、分子热运动平均动能变小，压强变大

C、分子热运动平均动能增大，压强变小

D、分子热运动平均动能增大，压强变大

2.（2021重庆高考）（4分）图1和图2中曲线I、II、HI分别描述了某物理量随分子之间

的距离变化的规律，ro为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子

间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、HI对应的物理量分别是（在给

B.②④③

C.④①③

D.①④③

3.（2020北京，10,3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=上处

释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（）

A.从r=「2到r=-o分子间引力、斥力都在减小

B.从r=上到r=G分子力的大小先减小后增大

C.从r=七到r=3分子势能先减小后增大

D.从r=「2到r=T］分子动能先增大后减小

4.（2020课标I,33（1）,5分）分子间作用力尸与分子间距r的关系如图所示，r=［时，

F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于

原点。，另一分子从距。点很远处向。点运动，在两分子间距减小到上的过程中，势能—（填

“减小，，”不变，，或“增大，，）,在间距由功减小到G的过程中，势能（填“减小”“不变”或“增

大”）；在间距等于ri处，势能（填“大于”“等于”或“小于”）零。

5.（2019高考北京理综卷15）下列说法正确的是

A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D.气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

第三部分最新模拟题精选

1.（2022山东淄博二模）某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3,

空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02x1（）23mo「:若潜水员呼吸一

次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为（）

A.3xl（）2iB.3xlO22

C.3xlO23D.3xl024

2.（2022山西临汾模拟）甲分子固定在坐标原点为。，乙分子位于x轴上，如图。现使乙

分子由静止开始只在分子力作用下从距甲0.3%处（石为平衡位置）开始运动到2处的过程中,

下列说法正确的有（）

（J3：0/0*A.乙分子的加速度一直减小B.乙分子的动能一直

增大

C.甲分子对乙分子做正功

D.系统的分子势能增大

E.分子间的引力增大，斥力减小

3.（5分）（2020高考模拟示范卷2）如图是教材3-5封面的插图，它是通过扫描隧道显

微镜拍下的照片：48个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏为了估算铁原子

直径,查到以下数据：铁的密度p=7.8xl03kg/m3,摩尔质量M=5.6xlO-2kg/mol,阿伏加德罗

常数NA=6.0x1023mod。若将铁原子简化为球体模型，铁原子直径的表达式D=—,铁原

子直径约为一m（结果保留一位有效数字）。（本小题共5分，其中第一小空3分，第二小

空2分）

4.（2022河北衡水中学一模）下列说法中正确的是（）

A.两分子靠近的过程中，分子力做正功

B.室内空气越干燥，相对湿度越大

C.热量不能从高温热源传递到低温热源

D.布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中的运动，属于机械运动

5.（2022河南南阳一中质检）我国古代历法中的“二十四节气”反映了古人的智慧，有人

还将其写成了一首节气歌：春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬

小大寒。下列与节气有关的物理现象，解释正确的是（）

A.夏天气温比春天高，忽略分子间作用力，则一定质量的大气的内能在夏天比春天大

B.秋天夜晚温度降低，大气的饱和汽压减小，水蒸气容易在草上形成露水

C.冬天里，一定质量的冰融化为同温度水的过程中，分子势能增加

D.夏天气温比春天高，则夏天大气中分子的热运动速率全部比春天大

E.夏天感觉比冬天闷热是因为夏天同温度下的大气的绝对湿度比冬天的大

6.（2022湖北武汉4月调研）关于内能，下列说法正确的是（）

A.一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关

B.质量和温度都相同的理想气体，内能一定相同C.内能不同的物体，分子热运动的平均

动能可能相同

D.物体内所有分子热运动动能的总和就是物体的内能

7.（2022湖南长沙明德中学模拟）下列说法正确的是。

A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动

B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加

C.荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果

D.质量和温度都相同的理想气体，内能可能不同

E.空调机压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不

遵守热力学第二定律

8.（2022江苏南京宁海中学4月模拟）下列说法中不正确的是（）

A.显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规

则性

B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大而减小

C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素

9.（2022江西南昌三模）以下说法正确的是（）

A.一定质量的气体，在吸收热量的同时体积增大，内能有可能不变

B.内能相等的两个物体相互接触，也可能发生热传递

C.仅知道阿伏加德罗常数和氮气的摩尔体积，能算出氮气分子的体积

D.当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大

E.在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

10.（2022天津河北区二模）分子力/随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=2

处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（)

从「=与到/=%分子力的大小一直在减

B.从r=4到4分子力大小先减小后增大

C.从「=与到『=%分子势能先减小后增大

D.从「=与到「=4分子动能先增大后减小

11.（2022北京海淀二模）对于一个只有两个分子组成的系统，其分子势能与与两分子间

距离厂的变化关系如图所示。仅考虑两个分子之间的作用，下列说法正确的是（)

当r=4时,分子间的作用力为零

B.当厂=4时，分子间的作用力表现为引力

C.从r=（到，=方的过程中，分子间的作用力逐渐减小

D.从厂=4到，=弓的过程中，分子系统的势能逐渐增大

12.（2022天津南开二模）自热米饭因其便于加热和携带越来越受到“驴友”的欢迎。自热米

饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃,

盖上盒盖便能在10~15分钟内迅速加热食品。自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔

堵塞，容易造成小型爆炸。下列说法正确的是（）

A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间

斥力急剧增大的结果

B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体

温度降低

D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了

13.（2022上海七宝中学模拟）关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A.一定质量的0℃的冰融化为（TC的水时，分子势能减小

B.热量可以从低温物体传向高温物体，能够说明宏观过程的方向性

C.通电时电阻发热，它的内能增加是通过热传递方式实现的

D.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关

14.（2022天津河西区二模）关于温度和内能的说法，正确的是（）

A.分子质量不同的物质如果温度相同，物体分子的平均动能也相同

B.物体的内能变化时，它的温度一定改变

C.同种物质，温度高时的内能肯定比温度低时的内能大

D.物体的内能等于物体的势能和动能的总和

15.（2022湖北新高考协作体高二质检）严冬时节，梅花凌寒盛开，淡淡的花香沁人心脾。

我们能够闻到花香，这与分子的热运动有关，关于热学中的分子，下列说法中正确的是（）

A.布朗运动就是液体分子的无规则运动

B.扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体

中进行

C.两个分子间距离小于“时，分子间只有斥力没有引力

D.两个分子间的距离增大时，分子间的分子势能一定减小

16.（2022重庆涪陵高中冲刺）下列说法中正确的是（）

A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

B.0℃的冰和0℃的铁，它们的分子平均动能不相同

C.花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由花粉颗粒内部分子无规则运动引起的

D.一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，外界对其做功，内能增加

（2021重庆高考）（4分）图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间的

距离变化的规律，ro为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间

斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、HI对应的物理量分别是（在给出

B.②④③

C.④①③

D.①④③

3.（2021新高考北京卷）比较45。＜2的热水和100。（2的水蒸汽，下列说法正确的是

A.热水分子的平均动能比水蒸汽的大

B.热水的内能比相同质量的水蒸汽的小

C.热水分子的速率都比水蒸汽的小

D.热水分子的热运动比水蒸汽的剧烈

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第十九章热学

专题111分子动理论

第一部分知识点精讲

一物体是由大量分子组成的

[—实脸依据：妨散现象、布朗运动

一分子热运动运动特点：⑴永不停歇且无规则；

分子动理论⑵温度越高，运动越①剧烈

的基本内容

一引力和斥力同时存在，分子力指引力和斥力的合力

——当r=r,，时，分子力为零

一分子间的作用力--------当<、时，分子力表现为斥力

当r=>r”时.分子力表现为引力

---当r=10r“时，分子力几乎为零可以忽略

气体分子运动的特点

分子运动速

二率分布规律分子运动速率分布图像：呈“中间多、②两头少”的分布

分气体压强的微观解释：是大量气体分子不断③撞击器壁的结果

子

动

理

论'分子平均动能：由④温度决定

物体的内能分子势能：由分子间⑤相对位最定

八I所有分子的热运动动能与分子势能的总和

物体内能决定因素：温度、体积、⑥物质的量和物态等

L———--------、「实验:思路：分子直径S

实验：用油膜却测油酸少大小「_数据处理及误差分析一

一、分子动理论的三条基本内容

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QJm；

②分子的质量：数量级为10-26kg。

【温馨提示】.分子的简化模型

（1）固体和液体分子模型:对于固体和液体,可认为分子紧密排列，分子间没有空隙，则=

NA%（%为一个分子的体积，片”为摩尔体积）。

图a

①球形分子模型:如图a所示,则直径d=3叵_3忤m。!

[nyjnNA°

②立方体分子模型:认为每个分子占据一个相同的立方体空间，该立方体的边长即分子间的平

均距离，边长d=海，如图b所示。

（2）气体分子模型:对于气体来说,由于气体分子间的距离远大

于气体分子的直径，故通过立方体模型（不采用球形模型），可以估算得到每个气体分子平均

占有的空间，但无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气体分子占据的空间可看成一个

边长为d、体积为V1的正方体。气体分子间距离2=d=V7=3।密，如图c所示。

NA

1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取N*=6.02X1（）23mol-ie

【特别提醒】阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的“桥梁”«

:宏观堡微观朝及它们之间的叁系

已知量可求量

摩尔体积分子体积治=等1（适用于固体和液体）分子占据体积1/占=/（适用

NA口NA

于气体）

摩尔质量Mm。］分子质量巾0=乎

NA

体枳V和摩尔体枳分子数目n=1L/VA（适用于固体、液体和气体）

“mol

»mol

质量?n和摩尔质量分子数目n=r-NA

Mmol

Mmol

2.分子永不停息地做无规则的热运动

（1）实例证明：

①扩散现象

a.定义：丕同物质能够彼此进入对方的现象；

b.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，温度越高,扩散现象越明显。

【特别提醒】扩散现象在固、液、气三态中均可发生，它直接证明了分子在不停地做

无规则运动；

②布朗运动

a.定义：悬浮在液体中的小鲍的永不停息的无规则运动；

b.实质：悬浮小颗粒受到做无规则运动的双体分壬的撞击；颗粒越小一，温度越高一,

运动越剧烈。

【特别提醒】布朗运动不是分子的运动，而是液体或气体中的悬浮颗粒的运动，它间

接证明了分子的无规则运动。

（2）热运动

①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；

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。

【温馨提示】.扩散现象、布朗运动与热运动的比较

扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

是比分子大得多的颗粒是分子的运动，不能通过

区别是分子的运动，

的运动，光学显微镜直接观察到

发生在固体、液体、气体

只能在液体、气体中发生

任何两种物质之间

(1)都是无规则运动

共同点

(2)都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

3.分子间同时存在引力和斥力

(1)分子间的引力和斥力是酗存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；

(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减

小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得怏」

(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示)。由关系图线可知:

①当r=n)时，尸引=尸斥，分子力为雯；

【特别提醒】当「=4时，分子力为零，但是分子间的尸仙尸斥都不为零，是二者的合

力为零。

②当r>“时，尸引〉尸斥，分子力表现为引力;

③当rCr()时，尸可〈尸斥，分子力表现为斥力;

④当分子间距离大于10n)(约为10—9m)时，分子力很弱，可以忽略不计。

二、温度和物体的内能

1.温度

两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同

热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2.两种温标

摄氏温标和热力学温标。

关系：T=f+273.15Ko

3.分子的动能和平均动能

(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动

的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。

【特别提醒】只要温度相同，无论物质处于固、液、气哪种物态，物体分子的平均动

能均相同。

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。

4.分子的势能

⑴由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子

势能。

(2)分子势能的决定因素：微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体

积和状态。

【特别提醒】分子力曲线和分子势能曲线的比较

项目分子力曲线分子势能曲线

与分子间距的

n斥力/p

关系图像

W--.

一哥力

坐标轴纵坐标表示分子力，横坐标表示分子间纵坐标表示分子势能，横坐标表示

距离分子间距离

图像的意义横轴上方的曲线表示斥力，为正值；下横轴上方的曲线表示分子势能，为

方的曲线表示引力，为负值。分子力为正值；下方的曲线表示分子势能，

引力与斥力的合力为负值，且正值一定大于负值

随分r<r增大，斥力做正功，分子势能减少;

0尸引和F厅都随距离的增大而减小，随距离r

子间r减小，斥力做负功，分子势能增加

距的的减小而增大，F引〈F斥,尸表现为斥力

变化

r>r增大，引力做负功，分子势能增加;

0F9和F房都随距离的增大而减小，随距离r

情况

r减小，引力做正功，分子势能减少

的减小而增大，F矶》F斥,F表现为引力

r=r分子势能最小，但不为零

Q"F斥,尸=。

分子势能为零

r>10roF勿和尸斥和都已十分微弱，可以认为分子

间没有相互作用力

【温馨提示】两分子间距为“时分子力为零，分子势能最小，但分子势能不一定为零;

分子势能具有相对性。5.物体的内能

(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。

(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无差。

【特别提醒】物体的内能与机械能不同。

内能和机械能的比较

能量定义决定因素能量值测量转化

物体内所有分子的动能由物体内部分子微观运恒不为无法在一

内能

和势能的总和动状态决定零测量定条

件下

机与物体宏观运动状态、

物体的动能及重力势能可以为可以可相

械参考系和零势能面的选

和弹性势能的总和零测量互转

能取有关

化

【温馨提示】分析物体内能问题的四点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。

(2)决定内能大小的因素为：物质的量、温度、体积、以及物质状态。

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。

3.气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用

力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。

(3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均

等。

(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，

速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率

都增大。

第二部分最新高考题,青选1.(2022高考上海)将一个乒乓球浸没在水中，当

水温升高时，球内气体（）

A、分子热运动平均动能变小，压强变小

B、分子热运动平均动能变小，压强变大

C、分子热运动平均动能增大，压强变小

D、分子热运动平均动能增大，压强变大

【参考答案】D

【命题意图】本题考查温度的微观含义+气体压强的微观含义+杳理定律+模型思想

【名师解析】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大，分子对器

壁的撞击作用变大，气体压强变大，选项D正确。

【一题多解】当水温升高时，乒乓球内的气体温度升高，气体分子平均动能增大；对乒乓球

内气体，体积不变，由查理定律可知温度升高，压强变大。

2.（2021重庆高考）（4分）图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间

的距离变化的规律，m为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子

间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、HI对应的物理量分别是（在给

B.②④③

C.④①③

D.①④③

【参考答案】D

【名师解析】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为m）时分子势能最小可知，曲线I

为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为ro）

时分子力为零，可知曲线II为分子力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分

子之间距离的增大而减小，可知曲线III为分子斥力随分子之间距离r变化的图像：选项D

正确。3.（2020北京，10,3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距

r=「2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（)

Ft

A.从「=

『2到「=「0分子间引力、斥力都在减小

B.从r=r2到r=巳分子力的大小先减小后增大

C.从r=万到r=r0分子势能先减小后增大

D.从r=七到r=6分子动能先增大后减小

【参考答案】：D

【名师解析】：从厂=/2到厂=「0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A项错

误；由图可知，在「=「0时分子力为零，故从r=七到「=「I分子力的大小先增大后减小再增

大，故B项错误；分子势能在r=2时最小，故从r=上到r=s分子势能一直减小，故C项错

误；从到r=r「分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故分子动能先

增大后减小，故D项正确。

4.（2020课标I,33（1）,5分）分子间作用力尸与分子间距r的关系如图所示，r=巳时，

F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于

原点。，另一分子从距。点很远处向。点运动，在两分子间距减小到七的过程中，势能—（填

“减小，，”不变”或“增大，，）；在间距由七减小到6的过程中，势能（填“减小”“不变”或“增

大”）；在间距等于1处，势能（填“大于”“等于”或“小于”）零。

【参考答案】：减小；减小；小于

【名师解析】：从距0点很远处向。点运动，两分子间距减小到「2的过程中，分子间作用力

表现为引力，引力做正功，分子势能减小；在「1的过程中，分子间作用力仍然表现为引

力，引力做正功，分子势能减小；在间距等于心之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子

势能为零，则在勺处分子势能小于零。

5.（2019高考北京理综卷15）下列说法正确的是

A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D.气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

【参考答案】A

【名师解析】根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变

化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强。

温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A

正确；内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B错误：由理想气

体状态方程尸V=〃RT可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，

故C错误；根据温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D

错误。

第三部分最新模拟题精选

1.（2022山东淄博二模）某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m\

空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02x1（）23moL。若潜水员呼吸一

次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为（）

A.3xl021B.3xl022

c.3x1023D.3x10"

【参考答案】B

【名师解析】

设空气的摩尔质量为在海底和岸上的密度分别为夕海和。岸，一次吸入空气的体积为V,

在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为〃沏和n巾

则有〃海=,〃岸=偿吗.,多吸入的空气分子个数为△〃=〃海一〃岸

代入数据得An=3x1022个,故选B。

2.（2022山西临汾模拟）甲分子固定在坐标原点为。，乙分子位于x轴上，如图。现使乙

分子由静止开始只在分子力作用下从距甲03%处仇为平衡位置）开始运动到％处的过程中,

下列说法正确的有（）

03OFQKQxA.乙分子的加速度一直减小

B.乙分子的动能一直增大

C.甲分子对乙分子做正功

D.系统的分子势能增大

E.分子间的引力增大，斥力减小

【参考答案】ABC

【名师解析】

乙分子从距甲0.34处（石为平衡位置）开始运动到“过程中，在0.3/;，到为这段区域内，分

子间表现为斥力，且斥力随距离的增大而减小，故乙分子的加速度一直减小，故A正确；

在0.34到为这段区域内，分子之间表现为斥力，斥力做正功，分子的动能一直增大，分子

势能减小，故BC正确，D错误;

在0.3%到为这段区域内，引力和斥力都减小，但斥力减小的快，引力减小的慢，故E错误。

3.（5分）（2020高考模拟示范卷2）如图是教材3-5封面的插图，它是通过扫描隧道显

微镜拍下的照片：48个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏”。为了估算铁原子

直径，查到以下数据：铁的密度p=7.8xl03kg/m3,摩尔质量M=5.6xK?2kg/mol,阿伏加德罗

常数NA=6.0X1023mol'o若将铁原子简化为球体模型，铁原子直径的表达式D=—,铁原

子直径约为—m（结果保留一位有效数字）。（本小题共5分，其中第一小空3分，第二小

空2分）

【参考答案】端3X10-^

【名师解析】铁的摩尔体积为：V=±M；每个铁原子的体积：V0=V—=?M一一，把每个铁

P必pNA

原子看做是球体，则有：=〃一，解得陋一;代入相关数据：仁J3-

3k2JpN人'即S、即义

6x5.6x10-2

=«3X10