2026届高考物理一轮复习讲义：第十五章 第一讲 分子动理论 内能

  第一讲  分子动理论　内能

[人教版选择性必修第三册]

1．阅读第一章第1节“分子热运动”这一部分内容，回答以下问题：（1）哪些现象说明了分子做热运动？（2）扩散现象的实质是什么？（3）布朗运动和热运动有什么关系？

提示：（1）扩散现象和布朗运动。（2）扩散现象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，扩散现象越明显。（3）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，分子间作用力随分子间距离变化有什么特点？

提示：当r＝r0时，分子力为0，当r＞r0时，斥力小于引力，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r＜r0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，且随分子间距离减小而急剧增大。

3．阅读第一章第3节图1.3－2，气体分子运动速率分布有什么特点？

提示：（1）分子做无规则运动，在任一温度下，气体分子的速率都呈“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确定的；温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。

4．阅读第一章第4节全部内容，回答以下问题：（1）什么是物体的内能？（2）决定物体内能大小的因素是什么？

提示：（1）物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。（2）对于给定的物体，其内能大小与物体的温度和体积有关。物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。

5．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。

6．阅读第一章第3节“气体压强的微观解释”这一部分内容，对气体的压强做微观解释？

提示：（1）气体压强的产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。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：气体分子的平均速率，气体分子的数密度。

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。

（3）微观量与宏观量的相互联系

阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”，如图所示。

阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，即NA＝6.02×1023 mol－1。

2．分子模型

3．联系微观和宏观的四个重要关系

微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。

宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。

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）一个分子的质量：m0＝。

（2）一个分子的体积：V0＝（注：对气体，V0为分子所占空间体积）。

（3）物体所含的分子数：N＝nNA，物体所含物质的量n＝或n＝。

（4）物体的体积和质量的关系Vmol＝或V＝。

题型一  微观量估算的球体模型

（多选）（2025·浙江温州·联考题）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅有空气密度的，设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　）

A．a千克气凝胶所含分子数为n＝

B．气凝胶的摩尔体积为Vmol＝

C．每个气凝胶分子的体积为V0＝

D．每个气凝胶分子的直径为d＝

答案　ABC

解析　A．a千克气凝胶的物质的量为，所含分子数为n＝，选项A正确；

B．气凝胶的摩尔体积为Vmol＝，选项B正确；

C．每个气凝胶分子的体积为V0＝，选项C正确；

D．根据V0＝，则每个气凝胶分子的直径为d＝，选项D错误。

故选ABC。

（多选）（2025·江苏宿迁·联考题）空调在制冷过程中有除湿功能，某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。（结果均保留一位有效数字）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＝4×10－10 m

D．一个水分子的直径d＝4×10－9 m

答案　AC

解析　AB．水的摩尔体积为Vm＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol，水分子总数为N＝＝个≈3×1025个，故A正确，B错误；

CD．建立水分子的球体模型，有，可得水分子直径d＝＝ m≈4×10－10 m，故C正确，D错误。

故选AC。

题型二  微观量估算的立方体模型

（2025·安徽·联考题）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碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V＝56 L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25 kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，请估算：（结果均保留一位有效数字）

（1）一个氮气分子的质量m；

（2）气囊中氮气分子的总个数N；

（3）气囊中氮气分子间的平均距离r。

答案　（1）一个氮气分子的质量m＝，解得m≈5×10－26 kg。

（2）设气囊内氮气的物质的量为n，则有n＝，N＝nNA，联立解得N≈2×1024。

（3）气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r′的立方体，

则有r′3＝，解得r′≈3×10－9 m，即气囊中氮气分子间的平均距离r＝r′＝3×10－9 m。

题型一  扩散现象、布朗运动

（多选）（2025·河南商丘·联考题）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（　　）

A．有风时，尘土飞扬到空中

B．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸

C．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙

D．把一块铅和一块金的接触面磨平后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金

答案　BD

解析　扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，若不同物质则需要互相渗透才算扩散。尘土飞扬到空中只是固体颗粒暂时离开地面，没有物质的相互渗透，不属于扩散现象，A错误；水中放盐，盐会融化变为盐水，即固体颗粒渗透到水的各处，属于扩散现象，B正确；沙子进入石块的空隙，则沙子和石块仍然是相互独立的，没有发生扩散，C错误；铅中有金，说明铅向金内部发生了扩散，D正确。

（2025·黑龙江哈尔滨·联考题）将墨汁稀释后，小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一滴稀释后的墨汁，放在显微镜下观察，如图所示，以下对观察结果的描述正确的是（　　）

A．在显微镜下，看到水分子在不停地撞击炭粒

B．小炭粒的无规则运动即是分子的热运动

C．大一点的炭粒，看得更清晰，实验现象更明显

D．可以升高温度，使实验现象更明显

答案　D

解析　在显微镜下不能看到水分子，能看到悬浮的小炭粒，故A错误；小炭粒在不停地做无规则运动，这是布朗运动，不是分子的热运动，故B错误；炭粒越小，表面积越小，同一时刻撞击炭粒的水分子越少，受力越不平衡，炭粒运动越明显，故C错误；温度越高，布朗运动越剧烈，实验现象越明显，故D正确。

题型二  分子热运动

（2025·内蒙古·联考题）关于分子热运动的叙述正确的是（　　）

5．物体的内能

（1）概念：物体中所有分子动能和分子势能的总和，是状态量。

（2）决定因素：

①对于给定的物体，其内能大小是由物体的温度和体积决定，即由物体的内部状态决定；

②物体的内能与物体位置的高低、运行速度的大小无关。

6．分子动能、分子势能、内能、机械能的比较

7．温度与温标

（1）温度：表示物体的冷热程度，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

（2）温标：包括摄氏温标（t）和热力学温标（T），两者的关系是T＝t＋273.15 K。

题型一  分子力与分子势能

（2023·海南·历年真题）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

答案  C

解析  分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。故选C。

（2025·吉林通榆·联考题）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F＞0表示斥力，F＜0表示引力，A、B、C、D为