第15章 第36讲 分子动理论-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习学案（新教材）

第十五章 热学 第36讲分子动理论 知识梳理·易错鞯析 知识梳理 二.温度是分子平均动能的标志内能 1.温度 一. 分子动理论的基本观点 (1)一切达到热平衡的系统都具有相同的 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子很小： (2)两种温标 ①直径数量级为 摄氏温标和热力学温标。摄氏温度：与热力学温 度T的关系：T=t+273.15K」 268 ②质量数量级为 kge (2)分子数目特别大： 2.分子的动能 225 阿伏加德罗常数N、= mol- (1)分子动能是 所具有的动能。 2.分子的热运动 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的 年 (1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的 动能的平均值。 是分子热运动的平均动能的 创 标志。 新 物质迁移现象。温度越 ,扩散越快。 (2)布朗运动：在高倍显微镜下看到的悬浮在液 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运 计 动动能的 体中的 的永不停息地无规则运动。其特 3.分子的势能 中 点是： (1)意义：由于分子间存在若引力和斥力，所以分 ①永不停息 运动。 子具有由它们的 决定的能 ②颗粒越小，运动越 (2)分子势能的决定因素： ③温度越高，运动越 ①微观上—决定于 和分子排列情况： 3.分子间的相互作用力 取r处为零势能处，分子势能E。与分子间距离r的 (1)分子间同时存在相互作用的 实际 关系如图所示，当r=。时分子势能最小。 表现出的分子力是 的合力。 (2)引力和斥力都随分子间距离的减小而 :随分子间距离的增大而 :斥力比引 力变化快 (3)分子力F与分子间距离r的关系(r的数量级 为100m)。 ②宏观上—决定于 4.物体的内能 距离 分子力F Pr图像 (1)内能：物体中所有分子的 与 r=m F F=0 Ft 的总和。 r<h F F为斥力 排示力 (2)决定因素： 和物质的量。 P (3)物体的内能与物体的位置高低，运动速度大 r>To F F为引力 0 r>10ro F=F=0 F=0 吸引力 小 (4)改变物体内能的两种方式： 和 易错养析 3.温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有 意义。 () 1.布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。 4.任何物体都有内能。 (） 5.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的 2.分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的 增大而增大。 表现。 ( 核心考点·重点突破 雪点】微观量的估算 (气体微观量的估算)轿车中的安全气囊能有效 保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的 (基础考点·自主探究) 碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN,)受 1,分子的两种模型 撞击完全分解产生钠和氮气而充人气囊。若充入氮气 ()球模型：6=石，得直径4=、 (常用于 后安全气粪的容积V=56L,气囊中氮气的密度p= 1.25kg/m3,已知氮气的摩尔质量M=28g/mol,阿伏 固体和液体)。 加德罗常数V、=6×10户mol',请估算：（结果均保留 (2)立方体模型：V。=,得边长d=。(常用于 一位有效数字) 气体)。 球体分子校型立方体形分子模型 2.几个重要关系 (1)一个分子的质量：m= M (1)一个氮气分子的质量m: N (2)气囊中氮气分子的总个数N: (2)一个分子所占的体积：。=N (估算固体液 (3)气囊中氮气分子间的平均距离r。 轮总复习 体分子的体积或气体分子平均占有的空间)。 M (3)1mol物质的体积：V= 269 (4)质量为M的物体中所含的分子数：n= M N M (5)体积为V的物体中所含的分子数：n= N M 【跟踪训练】 (固体微观量的估算)（多选）已知铜的摩尔质量 为M(kg/mol),铜的密度为p(kg/m),阿伏加德 罗常数为N(mol)。下列判断正确的是 A1m铜所含的原子数为M p B.1个铜原子的质量为” (kg) C.1个铜原子的体积为1 (m') D.铜原子的直径为 6.M Vro (m) 若点2 布朗运动与分子的热运动 C.经过B点后10s,粉笔末应该在BC的中点处 D.粉笔末由B到C的平均速度小于C到D的平均 (基础考点·自主探究】 速度 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 (布朗运动和分子热运动的关系)（多选）关于布 现象 扩微现象 布朗运动 热运动 朗运动和分子的热运动，下列说法中正确的是 运动主体 分子 固体微小颗粒 分子 () A.布朗运动就是分子的热运动 分子的运动，发 比分子大得多分子的运动， B.布朗运动的激烈程度与悬浮微粒的大小有关，说 的颗粒的运动 不能通过光 区别 生在固体、液 体，气体任何两 只能在液体，气 学显微镜直 明分子的运动与悬浮微粒的大小有关 种物质之间 体中发生 接观察到 C.布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运 动特征 D.布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运 共同点 (1)都是无规则运动： (2)都随温度的升高而更加激烈 动的激烈程度与温度有关 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热 喜点3分子力、分子势能与物体的内能 联系 运动 (基础考点·自主探究) 特别提醒：区别布朗运动与热运动应注意以下 1.分子力、分子势能与分子间距的关系 两点： 取r→处为零势能处 (1)布朗运动并不是分子的热运动。 (1)当r>。时，分子力为引力.当r增大时，分子 (2)布朗运动可通过高倍显微镜观察，分子热运 力做负功，分子势能增加。 动不能用显微镜直接观察。 (2)当r<T。时，分子力为斥力，当r减小时，分子 270 【跟踪训练】 力做负功，分子势能增加。 (3)当r=时，分子势能最小，但并不为零。 2p25 (扩散现象)如图所示，二氧化氮气体的密度大 E.F 于空气的密度，当抽掉玻璃板一段时间后，两个 年 瓶子内颜色逐渐变得均匀。针对上述现象，下列说法 创 正确的是 新 设 必气尤色 计 E 吱璃板 2.分析物体内能问题的五点提醒 二氧化氮 (1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在“某 T梯色】 个分子内能”的说法。 A.此现象能说明分子间存在相互作用的引力 (2)内能的大小与温度、体积，物质的量和物态等 B.此现象与“扫地时灰尘飞扬”的成因相同 因素有关。 C.颜色变得相同后，瓶中气体分子停止运动 (3)通过做功或传热可以改变物体的内能。 D.颜色变得相同后，上方瓶中气体密度比空气大 (4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任 (布朗运动)（多选）(2022·山西五市联考)小张 何物体，分子的平均动能都相同。 在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。 (5)内能由物体内部分子微观运动状态决定，与 从A点开始，他把粉笔末每隔20s的位置记录在坐标 物体整体运动情况无关。任何物体都具有内能，恒不 纸上，依次得到B、C、D、·J点，把这些点连线形成如 为零。 图所示折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确 3.内能和热量的比较 的是 内能 热量 是状态量，状态确定则系 是过程量，它表示由于 统的内能随之确定。一 区别 热传递而引起的内能 个物体在不同的状态下 变化过程中转移的 有不同的内能 能量 4 H 在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的 A.该折线图是粉笔末的运动轨迹 联系 改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量 B.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动 【跟踪训练】 A.当r=3时，释放两个分子，它们将开始远离 (分子力、分子势能与分子间距离的关系)(2023· B.当r=「2时，释放两个分子，它们将相互靠近 海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确 C.当r=r,时，释放两个分子，r=2时它们的速度 的是 ( 最大 0-. 0 D.当r=r,时，释放两个分子，它们的加速度先增大 A分子间距离大于。时，分子间表现为斥力 后减小 B.分子从无限远靠近到距离。处过程中分子势能 (物体的内能)（多选）下列说法正确的是( 变大 A.0℃的水比0℃的冰的内能大 C.分子势能在。处最小 D.分子间距离小于。且减小时，分子势能在减小 B.温度高的物体不一定比温度低的物体的内能大 (E。-r图像)分子势能E。E C.温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均 随分子间距离，变化的图像 动能大 (取r趋近于无穷大时E。为零)， D.相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 如图所示。将两分子从相距「处 由静止释放，仅考虑这两个分子间 追馨提示：复习至此，请完成练業[73 的作用，则下列说法正确的是 第37讲 固体、液体和气体 知识梳理·易错鞯析 2.液体表面张力 「知识毓理 靶 一、固体 形成 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大， 1,分类：固体分为 和 两类。晶 原因 分子间的相互作用力表现为引力 习 体又分为 和 物 2.晶体与非晶体的比较 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体 表面 理 品体 特性 表面好像一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内 比较 非品体 部的分子势能 单品体 多品体 有确定的儿 外形 无确定的几 方向 和液面相切，垂直于液面上的分界线 无确定的几何外形 何外形 何外形 熔点 确定 不确定 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋 效果 于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 物理性质 各向异性 各向同性 注意：表面张力使液体的表面趋于最小，体积相同 典型物质 右英，云母，明矾、食盐 玻璃，橡胶 的情况下，球形的表面积最小。 转化 品体和非品体在一定条件下可以 3.浸润和不浸润毛细现象 注意：单晶体物理性质具有各向异性，但不是在各 (1)浸润和不浸润 种物理性质上都表现出各向异性。 ①一种液体会 某种周体并 在固 二、液体.液晶 体的表面上，这种现象叫作 ；一种液体不会润 1,液体的微观结构特点 湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种 (1)分子间的距离很小：在液体内部分子间的距现象叫作 离在10-m左右。 ②附着层：当液体与 接触时，接触的位置 (2)液体分子间的相互作用力很大，但比固体分形成一个液体薄层，叫作附着层。 子间的作用力要小。 ③浸润和不浸润是 作用的表现。 (3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合。sin 0 sin 0 例：(1)S(2)6×10-1(3)AC 定律可得介质的折射率为 sin r [解析](1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干洗 (2)射到AB面上的光线的入射角为0，时，在AD面上发生全反 条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为 射，说明在AD面上的入射角等于陆界角，设在AB面上的折射 其中的一个缝，S相当于另一个“缝”。 角为5，由折射定律得mB=m,临界角计算公式为mC=马 (2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的阿距为22.78 sin r n 由几何关系可得r+C=90°，sinr2=sin(90°-C)=cosC= mm,则相邻亮条纹问距为△r=22.78×10 -m✉2.53×10-3m. 12-3 -mC√-于，联立以上各大可得=+ 等效双绕间的距离为d=2h=0.30mm=3.0×10m,根帮双缝干 (3)设在AB面上的折射角为「，由几何关系可知在AD而上的入 涉条线间拒4=号A,测有A=号4 射角为i=90°-「，在AB面上的折射角越小，则在AB面上的入 3.0×10-+×2.53×10- 射角越小，在D面上的入射角越大，越容易发生全反射，则有 一m6×10m 1.2 01>B D (3)根鞲双缝千清条纹同距△r=A可知，仅增大D,仅减小d 实验十八用双缝干涉实验测量光的波长 或仅增大波长入都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距 核心考点·重点突破 离，所以AC正确。 银踪调练1：(1)15.376(15.375-15.379范围内均可) (2)-)d 练案[72] 6.5×107 1.(1)C(2)D (3)C [解析](1)若看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是 [解析](1)由题图丙可知x6=15mm+37.6×0.01mm 单徒与双能不平行：要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节搜 =15.376mm 杆使单缝与双缝平行。故选C项。 (2)相邻亮条坟问距离为△r=5二 5 (2)根据4=行A可知，要增大条纹同距，可以增大双缝到光 相第亮条纹间距公式为△r= IA 屏的距离！、减小双缝的间距d。故选D顶 联立以上两式可得A=二)山 2.(1)D(2)50.15 51 [解析](1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅 代入数据解得入=6.5×10m 旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D。 (3)数到第7条明条纹时误记为第6条，由入表达式可知测量 (2)手轮上的示数是50mm+0.05mn×3=50.15mm。 值偏大，故A不符合题意：测量相邻两条亮条纹的间距作为△ 3.(1)15.02(2)2.31660 虽然没有通过家积法而减小误差，但测量结果不一定编小，也 [解析】(1)由游标卡尺的读数规则可知，=(15+1×0.02) 可能偏大，故B不符合题意：测量单绕到屏的距离作为1，即（比 mm=15.02mm。 真实使偏大，根据A表达式可知测量值偏小，故C符合题意：测 何距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，由于明暗条纹宽 (2)题图乙(a)中暗纹与愿图丙(e)中暗纹间的问隔为6个，故 度相同，所以该操作对实验结果无影书，故D不符合题意 4x=当-5=2.31m: 6 跟踪训练2：(1)DC(2)AC(3)C(4)D [解析](1)根据“用双绕干涉测量光的波长”的实验中仪露 由4=A可知A:4:6@m 的位置可知，从左向右依次为：白炽灯、凸透镜，滤光片、单缝 片，双缝片、测量头。将以上器林安装在光具座遮光简上时，自 第十五章热学 光源起合理的预序是：A、B、D、C,FE (2)为了便于测量，裹使条纹亮度增加，即使得单位时问内的光 第36讲分子动理论 子数目增多：增加光源的功率，可使单位时间内的光子数目增 多，故A正确：将毛孩璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B 知识梳理·易错辨析 错误：将凸透镜换成一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强 知识梳理 会使条纹亮度增加，故C正确：调节测量头的位置，条纹亮度不 一，1.(1)10010-”~10(2)6.02×102 变，故D错误。 2.(1)高(2)固体颗粒无规则明显激烈 (3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的 3.(1)引力和斥力引力和斥力(2)增大减小(3)= 和，为两个相邻的明条纹（或暗条纹）的中心之间的距离，故题 <> 图C是正确的，图A、BD错误， 二，1.(1)温度2.(1)分子热运动(2)温度(3)总和 (4)由题图甲、乙可知，第一次得到的条纹问间距较小，根据△x= 3.(1)相对位置(2)分子间的距离体积 入可知，单缝与双缝的链距对条纹间距无影响，选项A错误： 4.(1)热运动的动能分子势能(2)温度体积(3)无关 光的强度对条纹问距无影响，选项B错误；光源离双缝的距离 (4)做功热传递 对条纹问距无影响，选项C错误：双缝离光传感器的更离【较 易错辨析 小，则条纹问距较小，选项D正确。 1.×2.V3.V4.V5.V 628 核心考点·重点突破 跟踪训练8：BC温度相同，分子的平均动能相同，但水与冰的质 限踪训练1：BCD1m铜所含的原子数N=,=此.放A项错 量关系未知，势能关系不确定，不能比较两者的内能大小，A带 误：内能与物体的温度、体积，质量等有关，温度高的物体不 误：1个制原子的质量m=(kg),故B项正确：1个铜原子的 定比温度低的物体的内能大，温度是分子平均动能的标志，温 度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大，B、C正 体积V=兴()，体积=音·（受 联立解得d= 确：相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，分子平均动 ON 能相等，内能不一定相等，D错误。 6N（m).故C,D两项正确 NTPN 练案[73] 跟踪调练2：(1)5×10kg(2)2×104(3)3×10”m V [解折】()一个氯气分子的质量m=兴，解得m~5× .B这一满水的物质的量为”乙网m,分子数为N=· N,=3.3×10个，故选B 10-kg 2.AC因表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质 (2)设气来内氯气的物质的量为，则有a=货N=W, 量，故在标准状态下水蒸气的摩尔体积V:兰A项正确：式表 联立解得N=2×10 示一个水分子运动占据的空间，不等于一个水分子的体积.B项 (3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为' 的立方体，别有户=大，餐得7=3x10m 媚误：一个水分子的质鼓从=兴.C项正确：是表示水的密 度，D项错误 即气囊中氢气分子问的平均距离r==3×10”m 3.C在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是 跟踪训练3：D此现象属于扩散现象，是分子无规则运动的结果，： 酒精分子扩散的结果，扩撒现象的本质就是分子在不停地做无 不能说明分子间存在相互作用的引力，故选项A错误：扫地时 规则运动，A,B错误：因为一切物质的分子都在不停地做无规 灰尘飞扬，该现象属于机械运动，不是扩散现象，所以成因不 则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散 同，故选项B错误：分子运动永不停息，故选项C错误：二氧化 现象，C正确：洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程 氮气体的密度大于空气的密度，颜色变得相同后，上方丽中因： 中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子间距变大，D错误。 有二氧化氯气体，所以密度比空气大，故选项D正确。放选D。4.BC悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分 跟踪训练4：BD题中折线图是每隔20￥记录的粉笔末的位置的： 子数越少，撞击作用越不平衡，并且微粒越小，它的质量越小， 连线图，并非粉笔末的运动轨迹，A项错误：粉笔末的无规则运 其运动状态越容易改变，因而布朗运动越明显，A错误，B正确： 动反映了水分子的无规则运动，B项正确：由于布朗运动的无规 液体的温度越高，在某一瞬间液体分子对悬浮微粒的撞击力越 侧性，我们不能确定经过B点后10时粉笔末的具体位置，C 大，撞击作用越不平衡，布朗运动越明显，C正确，D错误 项错误：F=。,因为<a,c=1m,所以<P,D项5.B温度是分子热运动平均动能的标志温度越高，分子的平均 动能越大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，A错误：相同 正确。 质量45℃的热水与100℃的水蒸气相比，分子总动能小，而相 跟踪调练5：CD布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的 邻两分子间的势能也小（在热水中分子间距约为，在水蒸气 运动，间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A错误， 中分子间距远大于)，则分子总势能也较小，故热水的内能比 C正确：悬浮微粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮微粒周 相同质量的水蒸气的小，B正确：温度越高，分子热运动的平均 围的液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡引起的，不能说明分子 速率越大.则45℃的热水中分子的平均速率比100℃的水蒸气 的运动与悬浮微粒的大小有关，B错误：温度越高，布朗运动越 中分子的平均速率小，由于分子运动是无规则的，故并不是每 激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确。 个分子的速率都小，C错误：温度越高，分子热运动越剧烈，故D 跟踪训练6：分子间距离大于。，分子间表现为引力.分子从无 错误 限远靠近到距离%处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在6.AC由题图知，乙分子从到1，甲、乙两分子间作用力表现为 。处分子势能最小：继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力 引力，所以乙分子受的合力向左，由牛顿第二定律可知乙分子 做负功，分子势能增大故选C 向左做加速运动，故A正确，B错误：由题图知，乙分子从3到 跟踪调练7：C由图可知，当r=2时，分子势能最小，分子间距离 :过程中.两分子间分子力先增大后藏小，故C正确：乙分子从 为平衡距离，分子力为零，释放两个分子，它们将处于静止状 3到过程中，两分子间分子力先增大后减小，从1到0，甲， 态，既不会相互远离，也不会相互靠近，故A,B错误：当，=r, 乙两分子间作用力表现为斥力，一直增大，故D铅误。 时，分子间距离小于平衡距离，分子力表现为斥力，释放两个分7.D在“水桥”内部，分子间的距离在左右，分子力约为零，面 子，它们将开始远离，先做加速运动，「=2时它们的速度最大， 在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于。，因此分 此后分子力表现为引力，它们做减速运动，故C正确：当·= 子间的作用表现为相互吸引，从面使“水桥”表面锡紧，所以能 时，分子力表现为斥力，释放两个分子，它们将开始远离，根据 总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故A、 能量守恒定律可知，两个分子将运动到相距无限远，E。一「图像 C错误：分子间距离从大于。减小到左右的过程中，分子力表 斜率的绝对值表示分子力大小，结合题图及牛顿第二定律可 现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水 知，随着分子间距离的增大，它们的加速度先减小到零，然后增 分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误：王亚平放 大，接着又减小到零，故D错误。 开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接 629