2025年高考物理一轮总复习：分子动理论、内能

第十五章

热学

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课标要求

1.了解分子动理论的基本观点及相关的实验症据1

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

对客个知识点进行过关,尽管有些知痴瓦出现的概率比较小,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”

基础梳理

L分子的大小

(1)分子的直径(视为球模型)：数量级为lor。m。

(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=6.02X1023moL。

(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。

深化理解

1.微观量与宏观量

(1)微观量：分子质量:小、分子体积Vo、分子直径d等。

(2)宏观量：物体的质量相、摩尔质量M、物体的密度p、物体的体积V、摩尔体积/。1等。

2.分子的两种模型

(1)球模型：体积%直径誓(常用于固体和液体)。

(2)立方体模型：体积边长1=匹(常用于气体)。

3.几个重要关系

(1)一个分子的质量：7〃0=9。

NA

(2)一个分子的体积：％=&逆(注意：对于气体，人表示一个气体分子占有的空间)。

NA

(3)1mol物体的体积：Vi=-o

moP

对点训练

1.【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p(kg/m3),阿伏加德罗常

数为NA(moPi)。下列判断正确的是()

A.lkg铜所含的原子数为NA

B.ln?铜所含的原子数为四

P

C.1个铜原子的质量为*(kg)

NA

D.铜原子的直径为3(耳(m)

7即Na

解析：CD1kg铜所含的原子数为N=/VA,故A错误；In?铜所含的原子数为N=WNA=等,故B错误；1个

铜原子的质量优=裳(kg),故C正确；1个铜原子的体积为丫==(m3),又丫=，.住联立解得d=3j耳

NAPNA3\2)勺呼山

(m),故D正确。

2.【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，排出液化水的体积丫=1.0义1。3

cm3o已知水的密度p=l.OX1()3kg/m3、摩尔质量M=L8X1(T?k&4nol,阿伏加德罗常数NA=6.0X1CPmol%

(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义1025个

B.该液体水中含有水分子的总数N=3X1026个

C.一个水分子的直径1=4义IO-。m

D.一个水分子的直径d=4X10~9m

3-53

解析：AC水的摩尔体积为Vm=—="Xim/mol=1.8XIOm/inol,水分子总数为N=

p1.0X1。0，

业空g等竺个=3X1025个，故A正确，B错误；建立水分子的球体模型，有粤=》d3,可得水分子直径d

1.8X10-5NA6

3/6Vin_36X1.8X10-5

-10

23故正确，错误。

yJnNA\3.14X6.0X10m=4X10m,CD

3.【气体分子微观量的计算】(多选)某气体的摩尔质量为摩尔体积为Vm，密度为P，每个分子的质量和体

积分别为相和治,则阿伏加德罗常数NA可表示为()

AWA=—BWA=—

VQrn

C.NA=-D.NA=1~

mpV0

解析：BC因为"=pVm,所以刈=竺=吆。由于气体分子间隙很大，所以/WNAUO。P是气体的密度，不是

mm

单个分子的密度，故A、D错误，B.C正确。

考点二扩散现象布朗运动与热运动

基础梳理

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。

深化理解

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

是分子的运动，发生在固体、液体、气体是比分子大得多的颗粒的运动，是分子的运动，不能通过

区别

任何两种物质之间只能在液体、气体中发生光学显微镜直接观察到

（1）都是无规则运动

共同点

（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

对点训练

L【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

基础梳理

1.分子间的作用力与分子间距离，的关系

（1）r=ro时，分子间的作用力为零，即尸=0。

(2)时，分子间的作用力表现为斥力

(3)r>“时，分子间的作用力表现为引力。

当r>10”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

(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咬和体积决定,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。

深化理解

1.分子间的作用力与分子势能的比较

分子间的作用力F分子势能经

r<ro尸随r增大而减小，表现为斥力r增大,尸做正功，稣减小

随分子

r=roF引=F斥,F=0统最小，但不为零

间距离

7"增大，产先增大后减小，表现为引

的变化r>ror增大,尸做负功，身增大

力

情况

r>1Oro引力和斥力都很微弱，F=0EP=0

2.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。

对点训练

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（）

O_____3___

A.分子间距离大于为时，分子间作用力表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离小处过程中分子势能变大

C.分子势能在ro处最小

D.分子间距离小于“且减小时，分子势能在减小

解析：C分子间距离大于厂o时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离ro处过程中，分子力做正

功，分子势能减小，则在“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

基础练

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<ro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/■</"（）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，p表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质

量，M）表示一个水分子的质量，人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=1B.VQ=-^-

MoNA

C—.Ma,o=—MDc.p=M

NA”NAVO

解析：AC水蒸气的摩尔质量pH除以一个水蒸气分子的质量Mo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，则均《1，B错误；水分子的质量Mo等于摩尔质量M除以阿伏加德罗常数NA,即减=

C正确；由于摩尔体积V远大于NAVo,则D错误。

NAVNAV0

5.已知水银的摩尔质量为“，密度为P，阿伏加德罗常数为NA，则水银分子的直径是（）

6M

■PNA

解析：Alm°l水银的体积片张1个水银分子的体积3A悬把水银分子看成球体，则3海，所以“

（枭F，把水银分子看成立方体，则为=/,所以〃=,故选项A正确。

6.（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不分子势能稣与两分子间距

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.当分子间距厂=”时，分子间作用力最大

B.当分子间距厂=”时，分子势能最大

C.当分子间距厂＞“，随着厂的增大，E减小，Ep增大

D.当分子间距r＜ro,随着r的减小，F增大,统增大

解析：D由题图可知，当分子间距r=ro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；当分子间距厂＞力时，随着厂的增大，尸先增大后减小，稣一直增大，故C错误；当分子间距厂〈”时，随着r

的减小，尸增大，稣增大，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厂轴逐渐向坐标原点。靠

近，两分子之间的分子力/随分子间距7■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-2时，两分子间的势能最小

B.分子间距在。〜八之间，分子之间只存在斥力

C.分子间距从n减小到n的过程中，分子间的引力一直在增大

D.分子间距从门减小到n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n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/'2时，两分子间的势能不是最小，故A、D错误；分子间距在。〜ri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ri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

距从厂3减小到八的过程中，分子间的引力一直在增大，故C正确。

提升练

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、8两物体接触时有热量从物体A传到物体8,这说明物体A的内能大于物体8的内能

D.A、8两物体的温度相同时，A、8两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8,只能说明4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、摩尔体积为心、密度为p,用NA表示阿伏加德罗常数，则每个气体分子的质量加=

詈，每个气体分子平均占据的体积丫=》

NANA

B.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小=裳，每个气体

分子平均占据的体积v=粤，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，但并非每一个分

子的动能都增大，选项D错误。

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p,摩尔质量为阿伏加德

罗常数为N