2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　分子动理论　内能

课标要求1.了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。2.通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。3.了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。5.了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。6.知道热力学第一定律。7.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。8.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。实验十八：用油膜法估测油酸分子的大小。实验十九：探究气体等温变化的规律备考策略对各个知识点进行过关，尽管有些知识点出现的概率比较小，但是一轮复习一定要全面覆盖。在复习过程中应加强对分子动理论、晶体和非晶体性质、液体表面张力、热力学定律相关的选择题或计算题的练习，加强对综合考查气体实验定律及热力学定律的计算题的训练第1讲分子动理论内能考点一微观量估算的两种“模型”1.分子的大小（1）分子的直径（视为球模型）：数量级为10－10m。（2）分子的质量：数量级为10－26kg。2.阿伏加德罗常数（1）1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA＝6.02×1023mol－1。（2）阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。1.微观量与宏观量（1）微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等。（2）宏观量：物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等。2.分子的两种模型（1）球模型：体积V0＝16πd3，直径d＝36V0（2）立方体模型：体积V0＝d3，边长d＝V0（常用于气体）3.几个重要关系（1）一个分子的质量：m0＝MN（2）一个分子的体积：V0＝VmolNA（注意：对于气体，V0（3）1mol物体的体积：Vmol＝Mρ1.【固体分子微观量的估算】（多选）已知铜的摩尔质量为M（kg/mol），铜的密度为ρ（kg/m3），阿伏加德罗常数为NA（mol－1）。下列判断正确的是 （）A.1kg铜所含的原子数为NAB.1m3铜所含的原子数为MC.1个铜原子的质量为MNA（D.铜原子的直径为36Mπ解析：CD1kg铜所含的原子数为N＝1MNA，故A错误；1m3铜所含的原子数为N＝nNA＝ρNAM，故B错误；1个铜原子的质量m＝MNA（kg），故C正确；1个铜原子的体积为V＝MρNA（m3），又V＝43π·d22.【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，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。（结果均保留1位有效数字）则（）A.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1025个B.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1026个C.一个水分子的直径d＝4×10－10mD.一个水分子的直径d＝4×10－9m解析：AC水的摩尔体积为Vm＝Mρ＝1.8×10－21.0×103m3/mol＝1.8×10－5m3/mol，水分子总数为N＝VNAVm＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5个＝3×1025个，故A正确，B错误；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ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为 （）A.NA＝VmV0 B.NC.NA＝Mm D.NA＝解析：BC因为M＝ρVm，所以NA＝Mm＝ρVmm。由于气体分子间隙很大，所以Vm≠NA·V0。ρ是气体的密度，不是单个分子的密度，故A、D错误，考点二扩散现象布朗运动与热运动1.扩散现象（1）定义：不同物质能够彼此进入对方的现象。（2）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，而是由物质分子的无规则运动产生的。温度越高，扩散得越快。2.布朗运动（1）定义：悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动。（2）实质：布朗运动反映了液体分子或气体分子的无规则运动。（3）特点：微粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈。3.热运动（1）分子的永不停息的无规则运动叫作热运动。（2）特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。（3）温度是分子热运动剧烈程度的标志。扩散现象、布朗运动与热运动的比较项目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续表项目扩散现象布朗运动热运动区别是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点（1）都是无规则运动（2）都随温度的升高而更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子的热运动1.【扩散现象】（多选）我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以下有关分析正确的是 （）A.扩散现象只发生在气体、液体之间B.扩散现象说明分子在永不停息地运动C.温度越高时扩散现象越剧烈D.扩散现象说明分子间存在着间隙解析：BCD气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A错误；扩散现象本身就是由分子永不停息地做无规则运动产生的，故B正确；物体的温度越高，分子的热运动就越剧烈，扩散就越快，故C正确；不同的物质在相互接触时可以彼此进入对方属于扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。2.【布朗运动】关于分子热运动和布朗运动，下列说法中正确的是（）A.布朗运动是指在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B.布朗运动间接地反映了分子在永不停息地做无规则运动C.当物体温度达到0℃时，物体分子的热运动就会停止D.悬浮颗粒越大，某一瞬间与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著解析：B布朗运动是指在显微镜下看到的固体小颗粒的无规则运动，布朗运动是液体分子撞击颗粒所做的运动，布朗运动间接地反映了分子在永不停息地做无规则运动，故A错误，B正确；物体分子做永不停息的热运动，温度即使为零度，分子热运动也不会停止，故C错误；悬浮颗粒越大，某一瞬间与它碰撞的液体分子越多，颗粒就越容易达到受力平衡，布朗运动越不显著，故D错误。3.【热运动】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，并不是每一个分子的运动速率都会增大，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。考点三分子力和物体内能1.分子间的作用力与分子间距离r的关系（1）r＝r0时，分子间的作用力为零，即F＝0。（2）r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力。（3）r＞r0时，分子间的作用力表现为引力。当r＞10r0时，分子间的作用力非常小，可认为分子间的作用力为零。2.分子动能与分子势能（1）分子的动能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动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。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。（2）分子的势能①意义：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。②分子势能的决定因素微观上：决定于分子间的距离、分子排列情况和分子数；宏观上：决定于体积和物质的量。3.物体的内能（1）定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。（2）决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定。（3）影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。1.分子间的作用力与分子势能的比较分子间的作用力F分子势能Ep图像分子间的作用力F分子势能Ep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＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零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＞10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝02.物体内能的理解（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。（2）内能的大小与温度、体积、分子数和物态等因素有关。（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。1.【分子力】关于分子力，下列说法中正确的是 （）A.碎玻璃不能拼合在一起，说明玻璃分子间斥力在起作用B.用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，说明气体分子间有斥力C.固体很难被压缩，说明分子间有斥力D.水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说明分子间存在引力解析：C分子间作用力发生作用的距离很小，打碎的碎片间的距离远大于分子力作用距离，分子引力与斥力基本趋于0，碎玻璃不能拼合在一起，不能说明玻璃分子间斥力在起作用，故A错误；用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，是由于需要克服打气筒内外的压力差，不能说明气体分子间有斥力，故B错误；固体很难被压缩，说明分子间有斥力，故C正确；水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说明分子间存在空隙，故D错误。2.【分子力与分子势能】（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r0时，分子间作用力表现为斥力B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C.分子势能在r0处最小D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小解析：C分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，分子力做正功，分子势能减小，则在r0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。3.【物体的内能】关于物体的内能，以下说法正确的是 （）A.一架飞机以某一速度在空中飞行，由于组成飞机的所有分子都具有这一速度，所以分子具有动能，又由于所有分子都在高处，所有分子具有势能，所以上述分子的动能与势能的总和就是物体的内能B.当物体的机械能为零时，其内能一定不为零C.温度是物体内能的标志D.内能指某个分子的动能和势能之和解析：B飞机在高空飞行，具有动能和重力势能，即具有机械能，但飞机的内能与宏观的机械能无关，分子的动能和分子势能与宏观的动能和重力势能完全不同，故A错误；因为一切物体都有内能，所以物体的机械能为零时，内能一定不为零，故B正确；温度是分子平均动能的标志，不是物体内能的标志，故C错误；内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的和，故D错误。跟踪训练·巩固提升1.下列说法正确的是 （）A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为引力C.扩散现象可以作为物质分子永不停息地做无规则运动的证据D.甲比乙温度高，则甲的所有分子都会比乙的所有分子速率大解析：C布朗运动就是液体或气体中悬浮颗粒的无规则运动，A错误；当分子间的距离r＜r0时，随着距离的减小分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力，B错误；扩散现象是分子永不停息地做无规则运动的结果，也是分子永不停息地做无规则运动的证据，C正确；甲温度比乙温度高，则甲的分子平均动能比乙的分子平均动能大，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会比乙的所有分子速率大，D错误。2.“墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀”。关于该现象的分析正确的是（）A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的运动是由于碳粒和水分子发生化学反应而引起的解析：B墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是液体分子不停地做无规则运动撞击碳粒，碳粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的无规则运动，不是由于碳粒受重力作用，故A错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，碳粒的布朗运动也是无规则运动，故B正确；当悬浮微粒越小时，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用越不平衡，即布朗运动越显著，所以使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速，故C错误；墨汁的扩散运动是由于碳粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，故D错误。3.（2024·湖北黄冈高三期中）关于分子动理论的规律，下列说法正确的是 （）A.在显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的布朗运动，这说明水分子在做无规则运动B.一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，这是重力引起的对流现象C.在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈D.悬浮在液体中的固体颗粒越大，某时刻与它相撞的液体分子数越多，布朗运动就越明显解析：A显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的运动，是小颗粒受到液体分子频繁碰撞，而做布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，故A正确；一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，属于扩散现象，故B错误；一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，是水的对流引起的，不是布朗运动，故C错误；悬浮在液体中的固体颗粒越小，某时刻各个方向与它相撞的液体分子数越不平衡，布朗运动越明显，故D错误。4.（多选）若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0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 （）A.NA＝ρVM0 B.V0C.M0＝MNA D.ρ解析：AC水蒸气的摩尔质量ρV除以一个水蒸气分子的质量M0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V0≪VNA，B错误；水分子的质量M0等于摩尔质量M除以阿伏加德罗常数NA，即M0＝MNA，C正确；由于摩尔体积V远大于NAV0，则ρ＝MV5.已知水银的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则水银分子的直径是 （）A.6MπρC.6Mπρ解析：A1mol水银的体积V＝Mρ，1个水银分子的体积V0＝VNA＝MρNA，把水银分子看成球体，则V0＝16πd3，所以d＝6MπρNA13，把水银分子看成立方体，则V06.（2024·河北唐山高三期末）如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力F、分子势能Ep与两分子间距离r的关系图，假定两个分子的距离在无穷远时它们的分子势能为0。下列说法正确的是（）A.当分子间距r＝r0时，分子间作用力最大B.当分子间距r＝r0时，分子势能最大C.当分子间距r＞r0，随着r的增大，F减小，Ep增大D.当分子间距r＜r0，随着r的减小，F增大，Ep增大解析：D由题图可知，当分子间距r＝r0时，分子间作用力为0达到最小值、分子势能为最小值，故A、B错误；当分子间距r＞r0时，随着r的增大，F先增大后减小，Ep一直增大，故C错误；当分子间距r＜r0时，随着r的减小，F增大，Ep增大，故D正确。7.（2024·云南玉溪高三校考）将一个分子固定在坐标原点O，另一个分子从无穷远处沿r轴逐渐向坐标原点O靠近，两分子之间的分子力F随分子间距r的变化关系如图所示。若规定两分子相距无穷远时，它们间的分子势能为零，下列说法正确的是 （）A.分子间距为r2时，两分子间的势能最小B.分子间距在O～r1之间，分子之间只存在斥力C.分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的引力一直在增大D.分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的势能先减小后增大解析：C在两分子间距减小到r1的过程中，分子间作用力表现为引力，分子间作用力做正功，分子势能减小，则分子间距为r2时，两分子间的势能不是最小，故A、D错误；分子间距在O～r1之间，分子之间同时存在斥力和引力，故B错误；分子间距离大于平衡距离r1时，分子间的引力大于斥力，故分子间的作用力表现为引力，分子间距从r3减小到r1的过程中，分子间的引力一直在增大，故C正确。8.下列说法正确的是 （）A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析：D温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，D正确；有热量从A传到B，只能说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能等因素，C错误；机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，B错误。9.根据分子动理论，下列说法正确的是 （）A.某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为Vm、密度为ρ，用NA表示阿伏加德罗常数，则每个气体分子的质量m＝MNA，每个气体分子平均占据的体积VB.物体体积增大，分子势能一定减小C.布朗运动是液体分子的运动，它说明了分子在永不停息地做无规则运动D.温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大解析：A阿伏加德罗常数表示1mol物质所含分子数，结合题中数据可得每个气体分子的质量m＝MNA，每个气体分子平均占据的体积V＝VmNA，选项A正确；物体体积增大时，分子间距增大，但因为不知道分子的初始间距，故无法确定分子势能的变化，选项B错误；布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，它间接证明了分子永不停息地做无规则运动，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，分子的平均动能是对大量分子的一种统计规律，并不适合于每一个分子，温度越高，分子平均动能越大，10.如图所示，某足球容积为V，球内充有一定质量的空气。已知球内空气的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，求：（1）足球内空气分子的数目N；（2）足球内空气分子间的平均距离L。答案：（1）ρVMNA（2）解析：（1）足球内空气质量m