第15章 第一讲 分子动理论 内能 固体 液体（课件）-【创新方案】2026年高考物理一轮复习（通用版）

第十五章 热 学 1 分子动理论 内能 固体 液体 第 一 讲 |纲举目张|·|精要回顾| 6.02×1023 0 引力 斥力 273.15 平均动能 距离 体积 动能 温度 体积 异性 熔点 表面积 微点判断 (1)扩散现象只能在气体中进行。 ( ) (2)布朗运动是指液体分子的无规则运动。 ( ) (3)温度越高，布朗运动越剧烈。 ( ) (4)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。 ( ) (5)1 ℃=1 K。 ( ) (6)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。 ( ) × √ × × × × (7)(2024·浙江6月选考)分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少。 ( ) (8)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。 ( ) (9)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。 ( ) (10)晶体有天然规则的几何形状，是因为晶体的物质微粒是规则排列的。 ( ) × √ × × (11)液晶是液体和晶体的混合物。 ( ) (12)草叶上的小露珠呈球形是液体的表面张力作用的结果。 ( ) (13)(2023·浙江6月选考)液体的表面张力方向总是跟液面相切。 ( ) × √ √ 1 逐点清(一)　微观量的估算 (基础点速过) 2 逐点清(二)　布朗运动与分子热运动 (基础点速过) CONTENTS 目录 4 课时跟踪检测 3 逐点清(三)　分子力、分子势能与物体的内能(基础点速过) 逐点清(一)　 微观量的估算(基础点速过) |关键知能|·|升维学习| ◉固体微观量的估算 1.(多选)地球到月球的平均距离为3.8×105 km。已知铁的摩尔质量为5.6×10-2 kg/mol，密度为7.9×103 kg/m3。若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来，筑成从地球通往月球的分子大道。则下列说法正确的是(　 ) A.这条分子大道共需约1.36×1018 个 B. 这条分子大道共需约1.36×1015 个 C. 这条分子大道的质量约1.26×10-7 kg D. 这条分子大道的质量约1.26×10-10 kg √ √ 解析：设铁分子的直径为d，则分子大道所需铁分子的个数N= ，将铁分子看作球形d=，单个铁分子的体积V0==，代入数据解得d==m≈2.8×10-10 m，则该分子大道所需铁分子的个数为N=≈1.36×1018；每个铁分子的质量m0== kg≈ 9.3×10-26 kg，分子大道的总质量为m=Nm0= 1.36×1018×9.3×10-26 kg≈ 1.26×10-7 kg。故A、C正确。 ◉液体微观量的估算 2.(2025·北京海淀阶段练习)(多选)已知阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是(　 ) A.若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为m= B.若油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，则一个油酸分子的体积为V= C.若某种气体的摩尔质量为M，密度为ρ，则该气体分子间的平均距离为d= D.若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数为n= √ √ √ 解析：若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为m=，故A错误；若油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，油酸的摩尔体积为Vmol=，则一个油酸分子的体积为V=，故B正确；若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，摩尔体积为Vmol=，将每个气体分子占据的空间看成立方体，则该气体分子间的平均距离为d=，故C正确；若气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数n=NA=，故D正确。 ◉气体微观量的估算 3.(2025·浙江杭州期中)(多选)肺活量指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体量。某经常参加体育锻炼的高中男生肺活量约为5 000毫升，在呼出的气体中水蒸气的大约占总体积的6%。已知正常大气压下水蒸气的密度ρ=0.71 kg/m3，水蒸气的摩尔质量M=18 g/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。下列说法正确的是(结果可保留两位有效数字)(　 ) A.一次呼出的水蒸气的最大体积约为3.0×10-4 m3 B.一次呼出的水蒸气的最大体积约为5 000毫升 C.一次呼出的气体中含有的水分子的数量约7.1×1021个 D.一次呼出的气体中含有的水分子的数量约7.1×1018个 √ √ 解析：一次呼出的水蒸气的最大体积为V0=V×6%=5 000×10-6×6% m3=3.0×10-4 m3，A正确，B错误；一次呼出的气体中含有的水分子的数量为n=NA=×6.0×1023个=7.1×1021个，C正确，D错误。 1.两种分子模型 (1)球体模型：把分子看成球形，分子的直径：d=。适用于固体和液体。 (2)立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d=。适用于固体、液体和气体。 [注意]　对于气体，利用d=计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。 2.宏观量与微观量的相互关系 (1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 (2)宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的量n等。 (3)相互关系 ①一个分子的质量：m0==。 ②一个分子的体积：V0==。 [注意]　阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。 逐点清(二)　布朗运动与分子热运动(基础点速过) ◉对扩散现象的理解 1.人们常用84消毒液对一些场所进行消毒，84消毒液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)，在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是(　 ) A.这是次氯酸钠分子扩散的结果 B.这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果 C.如果场所温度降到0 ℃以下，就闻不到刺鼻的味道了 D.如果场所温度升高，能更慢地闻到刺鼻的味道 √ 解析：84消毒液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)，在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是次氯酸钠分子扩散的结果，故A正确，B错误；如果场所温度降到0 ℃以下，次氯酸钠分子的扩散现象不会消失，仍能闻到刺鼻的味道，故C错误；如果场所温度升高，次氯酸钠分子的扩散现象更明显，能更快的闻到刺鼻的味道，故D错误。 ◉对布朗运动的理解 2.图1为已剥皮的茶叶蛋，图2为显微镜及镜头下悬浮在水中的小碳粒每隔30 s的位置连线，下列说法正确的是(　 ) A.剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理，是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的 B.在0 ℃时，色素分子将不再做无规则运动 C.在30 s的时间间隔内，小碳粒做直线运动 D.布朗运动就是小碳粒内部碳分子的无规则运动 √ 解析：剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理，是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的，故A正确；分子的热运动是永不停息的，温度的高低只影响分子运动的快慢，在0 ℃时，色素分子仍做无规则运动，故B错误；小碳粒每隔30 s的位置连线，不是小碳粒的运动轨迹，小碳粒做无规则运动，故C错误；布朗运动是悬浮在液体中的小碳粒的无规则运动，不是小碳粒内部碳分子的无规则运动，故D错误。 ◉对分子热运动的理解 3.(多选)同学们都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定的时间，盐就会进入肉里。下列说法正确的是(　 ) A.如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快 B.烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里 C.在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来 D.把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉 √ √ 解析：盐分子进入鸭肉是因为发生了扩散，温度越高，扩散得越快，A正确；盐进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为分子引力，B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，D错误。 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 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 逐点清(三)　分子力、分子势能与物体的内能(基础点速过) ◉分子力、分子势能与分子间距离的关系 1.(2023·海南高考)如图为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子间平衡距离，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，分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小 √ 解析：分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处的过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小分子间距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。 2.(2025·吉林期末)将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，两分子间引力和斥力、分子间作用力、分子势能与距离r的关系图像如图所示(取无穷远处分子势能为零)。下列说法正确的是 (　 ) A.甲图为分子间作用力与分子间距离的关系图像，从r0到r3分子间作用力先减小后增大 B.乙图为分子势能与分子间距离的关系图像，从r1到r3分子势能先减小后增大 C.丙图中实线为分子间引力，虚线为分子间斥力 D.当分子间距离足够小时，只存在分子间斥力，当分子间距离足够大时，只存在分子间引力 √ 解析：题图甲为分子间作用力与分子间距离的关系图像，从r0到r3分子间作用力先增大后减小，故A错误；题图乙为分子势能与分子间距离的关系图像，从r1到r3分子势能先减小后增大，故B正确；分子间斥力和引力都随距离增大而减小，但斥力减小得更快，所以题图丙中实线为分子间斥力，虚线为分子间引力，故C错误；分子间总是同时存在斥力和引力，故D错误。 3.分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时Ep为零)如图所示。将两分子从相距r处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是 (　 ) A.当r=r2时，释放两个分子，它们将开始远离 B.当r=r2时，释放两个分子，它们将相互靠近 C.当r=r1时，释放两个分子，r=r2时它们的速度最大 D.当r=r1时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小 √ 解析：由题图可知，两个分子在r=r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。结合分子之间的作用力的特点，将两个分子从r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误；由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力做正功，分子的速度增大；当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，所以当r=r2时它们的速度最大，故C正确；由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力减小，当r>r2时，分子力表现为引力，先增大后减小，则加速度先减小后增大再减小，故D错误。 ◉物体内能与机械能的比较 4.下列有关热现象和内能的说法正确的是(　 ) A.把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增加 B.盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大，容器的机械能一定增大 C.电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的 D.分子间引力和斥力相等时，分子势能最大 √ 解析：把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度和体积不变，物体内能不变，A错误；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式使电阻内能增加的，C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力大小相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增加，故分子间距离等于r0时分子势能最小，D错误。 1.分子力及分子势能与分子间距离的关系   分子力F 分子势能Ep 图像 续表 随分子 间距离 的变化 情况 r<r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 r>r0 r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=r0 F引=F斥，F=0 Ep最小，但不为零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F=0 Ep=0 2.内能和机械能的对比 能量 定义 决定 量值 测量 转化 内能 物体内所有分子的动能和势能的总和 由物体内部分子微观运动状态决定 恒不为零 无法测量 在一定条件下可相互转化　 机械能 物体的动能及重力势能和弹性势能的总和 与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关 可以为零 可以测量 逐点清(四)　 固体和液体(基础点速过) |关键知能|·|升维学习| ◉晶体与非晶体的比较 1.随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　 ) A.晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形 B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 C.单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 D.多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性 √ 解析：单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，选项A错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，选项B错误；单晶体和多晶体都具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项C错误；多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项D正确。 ◉对液体性质的理解 2.(2025·山东潍坊期末)如图所示，某兴趣小组设计了一种“肥皂动力小船”，将小船静置在水中，用滴管在小船的尾部开口处滴入一滴肥皂水，小船即可快速向前运动。已知肥皂可以减小液体的表面张力，下列说法正确的是(　 ) A.小船静置在水中时，不会受到液体表面张力的作用 B.表面层中分子密度大于液体内部分子密度 C.小船之所以会运动，是因为滴在小船尾部的肥皂水 对小船施加了向前的推力 D.小船之所以会运动，是因为水的表面张力对船有向前的作用力 √ 解析：水与空气接触的表面层存在表面张力，由于表面层水分子间距略大于平衡距离，所以表面层水分子间的引力大于斥力，对外表现为引力，即表面张力，小船静置在水中时，受到液体表面张力的作用，故A错误；由于表面层水分子间距略大于平衡距离，则表面层中分子密度小于液体内部分子密度，故B错误；小船之所以会运动，是因为滴在小船尾部的肥皂水破坏了该位置的液体表面张力，使之明显减小，导致小船所受的整体的液体表面张力不再平衡，小船受到向前的表面张力大于向后的表面张力，所以小船会向前运动，故C错误，D正确。 3.(2025·江苏扬州期末)如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是 (　 ) A.水浸润石蜡 B.玻璃面上的水没有表面张力 C.蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力 D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强 √ 解析：水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，B错误，D正确；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡面上不浸润，则水分子间表现为引力，A、C错误。 ◉对液晶特性的理解 4.关于液晶，下列说法正确的是(　 ) A.液晶是液体和晶体的混合物 B.所有物质都具有液晶态 C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，本身能够发光 D.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性 √ 解析：液晶并不是液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，A错误；液晶具有液体的流动性，但不是所有物质都具有液晶态，B错误；液晶本身不能发光，C错误；液晶既像液体一样可以流动，又具有晶体各向异性的特性，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确。 1.晶体与非晶体的对比 比较 分类 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 原子排列 规则 多晶体的每个晶粒间排列不规则 不规则 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 2.对液体表面张力的理解 形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力 表面特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜 表面张力 的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 表面张力 的效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 3.液晶的主要性质 (1)液晶具有各向异性，原因是在微观结构上从某个方向看，液晶分子排列比较整齐，有特殊的取向。 (2)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$