第15章 第1讲 分子动理论 内能-【金版教程】2026年高考物理一轮复习解决方案全书word

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 Mb.2 zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 第十五 热学 第 讲 分子动理论 内能 教材阅读指导 (对应人教版选择性必修第三册相关内容及问题) 1 第一章第1节阅读“分子热运动”这一部分内容，思考以下问题。 (1)哪些现象说明了分子做热运动？ 提示：扩散现象和布朗运动。 (2)图1,1-4是微粒的运动轨迹吗？ 提示：不是，是每隔一定时间的微粒位置连线。 (3)布朗运动是分子的无规则运动吗？它和热运动有什么关系？ 提示：不是，布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动，间接反映了分子在做 永不停息的无规则热运动。 2第一章第1节图1.1-7，根据图说明分子力F随分子间距离变化的特点。 提示：当r=%时，分子力为0，当>时，分子力表现为引力，且当分子间距离较大时， 分子力趋近于0，当。时，分子力表现为斥力，且随分子间距离减小而急剧增大。 3第一章第1节阅读“分子动理论”这一部分内容，单个分子的运动是否遵循一定的规 律？ 提示：单个分子的运动情况具有偶然性，大量分子的运动情况表现出规律性。 ④第一章第1节练习与应用]T2· 提示：d=3 moINA=3.3×10-9m。 5第一章第3节阅读“气体分子运动的特点”和“分子运动速率分布图像”这两部分内 容。 6第一章第3节阅读“气体压强的微观解释”这一部分内容，并说明气体的压强是由于 气体分子间的相互排斥力造成的吗？ 提示：不是，气体相邻分子间距大约是平衡距离的10倍，分子力可以忽略。气体压强是由于 大量气体分子无规则运动不断撞击容器壁产生的。 7第一章第3节练习与应用]T1。 1 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 提示：从微观上看，一定质量的气体体积不变仅温度升高，则气体分子平均速率增大：一定 质量的气体温度不变仅体积减小，则气体分子的数密度增大。 8第一章第4节图1.4-2，两分子间距多大时它们的分子势能最小？ 提示：等于平衡距离时。 9第一章第4节练习与应用]T3:T4 提示：T:不对。温度和物体中所有分子热运动的平均动能有关。物体的机械运动速度变大， 物体的动能变大，但对物体中所有分子热运动的平均动能没有影响。 T4:不对。分子势能和分子间的距离有关。当我们把一个物体举高时，物体的重力势能增大， 但对物体中分子间距离没有影响，即对分子势能没有影响，对物体的内能没有彩响。 考点一微观量的估算 基础梳理 在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的微粒统称为分子。物体是由大量分子组成 的。 1.分子的大小 (1)分子直径：数量级是spl0110-10m。 (2)分子质量：数量级是10-26kg。 2.阿伏加德罗常数 联系宏观物理量与微观抽理量的拆茶 1mol任何物质所含有的粒子数，Na=sp1026.02×102mol-1。 深化理解 1.分子模型 物质有固态、液态和气态三种状态，不同物态下应将分子看成不同的模型。 ()固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形，如图甲所示。分子间距等于小球 的直径d。若分子体积为'，则d=6V0π。 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以计算的一般是每个分子所 占据的平均空间大小。如图乙所示，将每个分子占据的空间视为棱长为d的立方体，若分子 所占据空间的体积为'。，则d=3V0。 2.微观量：分子体积（或分子所占据空间的体积）'o、分子直径（或分子间距）d、分子质量m。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 3.宏观量：物体体积'、摩尔体积'ml、物体的质量M、摩尔质量Mm、物体的密度p。 4.微观量与宏观量的关系 (I)分子的质量：m=ImolNA=pVmolNA。 (2)分子的体积（或占据的空间体积）：=molNA=molN4 对固体和液体，。表示分子的体积：对气体，。表示分子占据的空间体积。 (3)物体所含的分子数：N=Vmol·Na=MpVmol·Na,或N=Mmol·Na=pmol·Na 题组强化 例1（多选）科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太 阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10一6g的水分解为氢气 和氧气。已知水的密度p=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。则() A.被分解的水中含有水分子的总数约为3×1014个 B.一个水分子的质量为3×10-26kg C.一个水分子的体积为3×10-29m3 D.一个水分子的半径为1.9×10-10m [答案]BCD [解析]被分解的水中含有水分子的总数N=mNAM=10一6×10-3×6.0×I0231.8×10-2个≈ 3×1016个，故A错误：一个水分子的质量m0=MN4=1.8×10-26.0×1023kg=3×10-26kg, B正确：水的摩尔体积为=Mp,则一个水分子的体积。=NA=MNA=1.8×10-21.0×I03 ×6.0×1023m3=3×10-29m3,故C正确：根据/。=43π3知，一个水分子的半径r=33V04π ≈1.9×10-10m,D正确。 例2某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为'，密度为，每个分子的质量和体积分别为m和 。,则阿伏加德罗常数Na可表示为( ) A.NA=VVO B.NA=pVOm C.NA=Mm D.NA=MoV0 [答案]C [解析]因气体分子间存在着很大的空隙，则TO>N,故A错误；P'%不是气体的摩尔质量 M,则Na≠pOm,故B错误：气体的摩尔质量M除以每个分子的质量m等于NA,故C正 确：D中p'。不是每个分子的质量，则Na≠MpV0,故D错误。 考点二分子热运动 气体压强的微观解释分子动能 「基础梳理 1.分子热运动 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ()扩散现象 ①定义：sp101)不同种物质能够彼此进入对方的现象。 ②实质：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sp102)无规则 运动产生的。温度越高，扩散现象越明显。 (2)布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的splO3)无规则运动。 ②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用不平衡造成的。 ③特点：永不停息，无规则；微粒sp104)越小，温度spl05越高，布朗运动越明显。 ④结论：反映了p1O6)液体分子运动的无规则性。 (3)热运动 ①定义：分子永不停息的spl07)无规则运动。 ②特点：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子无规则运动越剧烈。 2.气体分子运动的特点 (1)气体分子间距sp1OS很大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或 者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空闻。 (②)气体分子的数密度仍然十分巨大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁 地改变。分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子数目几乎sp109相 箜。 3,分子运动速率分布图像 ()分子做无规则运动，在任一温度下，气体分子的速率都呈“sp110)中间多、两头少”的 分布。 (2)温度一定时，某种分子的速率分布是sp)确定的：温度升高时，速率小的分子数划 sp112)减少，速率大的分子数sp113增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速 率都增大。 4.气体压强的微观解释 (1)气体压强的产生原因：由于气体分子无规则的sp114)热运动，大量的分子频繁地碰撞器 壁产生特续而稳定的压力。气体的压强在数值上等于器壁单位面积上受到的压力。 (2)气体压强的决定因素：气体的压强取决于单个气体分子与器壁的碰撞对器壁的平均作用力 的大小和单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数。所以从微观角度来看，气体压强的大小 跟两个因素有关：气体分子的spl15)平均速室，气体分子的sp116)数密度 5.分子动能 (1)分子动能是做spl17)热运动的分子具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的spl18)平均值。物体的spl19)温度 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 是它的分子热运动的平均动能的标志。 梳理检测 1.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布湖运动也叫作热运动。 () 2.在阳光照射下的教室里，眼晴直接看到的空气中尘埃的运动属于布朗运动。() 3.气体的压强是由气体的自身重力产生的。() 4.相同温度的氢气和氧气，分子的平均动能和平均速率都相等。() 答案：1.×2.×3.×4.× 深化理解 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 分子的运动，发生在 比分子大得多的微粒的运动，只 分子的运动，不能 区别 固体、液体、气体任 能在液体、气体中发生，能够通 通过光学显微镜直 何两种物质之间 过光学显微镜直接观察到 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 扩敏现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 题组强化 例3（人教版选择性必修第三册·第一章第1节[练习与应用]T3改编（多选）以下关于布朗运动 的说法错误的是()》 A.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 B.一锅水中撒一点儿胡椒粉，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 C.在最微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 D.扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动 [答案]AB [解析]布朗运动反映了液体分子在做无规则运动，它是固体颗粒的运动，不属于分子运动， 故A错误：水中胡椒粉的运动不是布朗运动，布朗运动用肉眼不能直接观察到，故B错误： 根据分子动理论可知C、D正确。本题选说法错误的，故选A、B。 例4（多选）根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在0℃和100 ℃温度下分子运动速率分布图像如图，下列说法正确的是() 5 学科网书城围 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比 泪度为0℃ 温度为100 0 分子的速率 A.温度升高时，所有分子的速率都增大 B.不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数 C.温度升高时，分子的平均动能增加 D.温度升高，曲线峰值向左移动 [答案]BC [解析]由题图可知，温度升高时，分子的平均速率增大，平均动能增加，但不是所有分子 的速率都增大，故A错误，C正确：根据分子运动的特点可知，不论温度有多高，速率很大 和很小的分子总是少数，故B正确：从题图可以看出，温度升高，曲线峰值向右移动，故D 错误。 例5(2025天津市北辰区高三上开学考)在一定温度下，当一定量的气体的体积增大时，气 体的压强减小，正确的微观解释是() A.气体分子的数密度变小，单位体积内分子的质量变小 B.气体分子的数密度变大，分子对器壁的撞击力变小 C.每个气体分子对器壁的平均撞击力变小 D,单位体积内的分子数减小，单位时间内对器壁碰撞的次数减小 [答案]D [解析]一定量的气体，在一定温度下，气体分子的平均速率不变，分子每次撞击器壁时受 到的平均冲量不变；气体的体积增大时，单位体积内的气体分子数减小，单位时问内气体分 子对单位面积器壁的碰撞次数减少，单位时间内单位面积器壁对气体分子的平均冲量减少， 则单位面积对气体分子的平均作用力变小，由牛顿第三定律可知，单位面积器壁受到的压力 变小，气体产生的压强减小。故选D。 考点三分子力、分子势能与内能 基础梳理 1.分子间的作用力 ()分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。 6 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (2)分子间作用力的特点 ①r=n时(。的数量级为10-10m),分子间作用力F=0,这个位置称为spl101)平衡位置。 ②%时，分子间作用力F表现为spl02斥力 ③>r%时，分子间作用力F表现为splO3)引力。 2.分子势能 ()定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径无关，所以分子 组成的系统具有分子势能。 其数值与仍子势纯雾点的选职有美 (②)分子势能的决定因素 微观上一决定于supl1O4)分子间距离： 宏观上一决定于物体的swpl05)体积。 3.物体的内能 (1)物体中所有分子的热运动sp106动能与sp107)分子势能的总和，叫作物体的内能，内 能是状态量。 (2)对于给定的物体，其内能大小与物体的spl08温度和spl09)体积有关。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 (4)决定内能的因素 ①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。 ②宏观上：温度、体积、物质的量（摩尔数）。 (⑤)改变物体的内能有两种方式 ①做功：②传热。 梳理检测 1.分子间作用力随分子间距离的变化而变化，当>%时，随着距离的增大，分子间作用力 表现为引力且增大。() 2.分子动能与分子势能的总和叫作这个分子的内能。() 3.分子间作用力减小时，分子势能也一定减小。() 4.物体的机械能减小时，内能不一定藏小。() 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 5.内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。() 答案：1.×2.×3.×4.√5.× 深化理解 1,分子力与分子势能的比较 名称 分子间的相互 分子势能E,(以分子间距趋于无穷大时 项目 作用力F 的分子势能为零) 与分子间距的关系图线 随距离的减小而增 r增大，斥力做正功，分子势能减少： r 大，F表现为斥力 r减小，斥力做负功，分子势能增加 随分子间 ror 随距离的增大先增大 ”增大，引力做负功，分子势能增加： 距的变化 <10r% 后减小，F表现为引力 r减小，引力做正功，分子势能减少 情况 r=ro F=0 分子势能最小，但不为零 r≥10ra 十分微弱，可以认为分 分子势能为零 (10-m) 子间没有相互作用力 注：分子力、分子势能的关系：F△r=一△Ep 可根据上述功能关系由F曲线分析分子势能随分子间距离的变化情况，也可根据上述功能 关系由E,r曲线分析分子力随分子间距离的变化情况。 2.物体的内能与机械能的比较 名称 内能 机械能 项目 物体中所有分子热运动动能与分子势 物体的动能、重力势能和弹性势 定义 能的总和 能的统称 与物体的温度、体积、物态和分子数有 跟物体的宏观运动状态、参考系 决定因素 关 和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可测量 宏观物体的运动和相互作用的结 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 果 运动形式 热运动 机械运动 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 联系 在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒 3.温度、内能、热量、功的比较 名称 温度 内能（热能） 热量 功 表示物体的冷热程度， 物体内所有分子的热 是传热过程中 做功过程是 是物体分子热运动平均 运动动能和分子势能 内能的改变 机械能或其 动能大小的标志，它是 的总和，它是由大量 量，用热量来 含义 他形式的能 大量分子热运动的集休 分子的热运动和分子 量度传热过程 和内能之间 表现，对个别分子来说， 的相对位置所决定的 中内能转移的 的转化过程 温度没有意义 能 多少 温度和内能是状态量，热量和功则是过程量。传热的前提条件是存在温差，传递 联系 的是热量而不是温度，实质上是内能的转移 题组强化 例6（教科版进择性必修第三册·第一章第4节[自我评价]T)(多选）两个分子从距离很远到很 难再靠近的过程中，下列说法正确的是() A.分子间作用力先增大后减小 B.分子间作用力表现为先是引力后是斥力 C.分子力表现为引力时，它随距离的减小而增大 D.分子力表现为斥力时，它随距离的增大而减小 [答案]BD [解析]两个分子由距离很远到很难再靠近的过程中，分子间作用力表现为先是引力后是斥 力，分子力表现为引力时，它随距离的减小先增大后减小：分子力表现为斥力时，它随距离 的减小而增大，则整个过程中分子间作用力先增大再减小然后再增大，故A、C错误，B、D 正确。 例7(2024北京市朝阳区高三下二模)分子势能E。随分子间距离”变化的图像如图所示。下 列说法正确的是() A.n处分子间作用力表现为引力 B.?处分子间作用力表现为斥力 C.n2时，r越小分子势能越大 9 学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 D.分子间距离足够大时分子势能最小 [答案]C [解析]分子势能为标量，在=？时，分子势能最小，则2处为平衡位置，分子问作用力等 于零，由题图可知h,则n处分子间作用力表现为斥力，故A、B、D错误：由题图可知 <时，”越小分子势能越大，故C正确。 例8（多选）对内能的理解，下列说法正确的是() A.物体的质量越大，内能越大 B.物体的温度越高，内能越大 C.同一个物体，内能的大小与物体的体积和温度有关 D.对物体做功，物体的内能可能减小 [答案]CD [解析]物体的内能是物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和，与物体的温度、体 积、分子总数（或物质的量）均有关，故A、B错误，C正确：做功和传热都能改变物体的内能 ,对物体做功，若物体同时对外放热，则物体的内能可能减小，D正确。 课时作业 [A组基础巩固练] 1.(2025上海市崇明区高三上月考)根据下列数据，可以算出阿伏加德罗常数的是() A.水的密度和水的摩尔质量 B.水的摩尔质量和水分子的体积 C.水的摩尔质量和水分子的质量 D.水分子的体积和水分子的质量 答案：C 解析：知道水的密度和水的摩尔质量可以求出水的摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数， 故A不符合题意：若知道水的摩尔质量和水分子的质量，或者知道水的摩尔体积和水分子的 体积，可以求出阿伏加德罗常数，仅知道水的摩尔质量和水分子的体积无法得出任何其他物 理量，故B不符合题意，C符合题意：知道水分子的体积和水分子的质量可以求出水的密度 ，无法求出阿伏加德罗常数，故D不符合题意。 2.闲置不用的大理石堆放在煤炭上。过一段时间后发现大理石粘了很多黑色的煤炭。不管怎 么清洗都洗刷不干净，用砂纸打磨才发现，已经有煤炭进入到大理石的内部，则下列说法正 确的是(） A.如果让温度升高，煤炭进入大理石的速度就会加快 B.煤炭进入大理石的过程说明分子之间有引力，煤炭会被吸进大理石中 10