第54讲 分子动理论 内能（复习讲义）（广东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦分子动理论与内能两大核心模块，涵盖微观量估算、扩散现象、布朗运动、分子力、温度及内能等高考考点，按“命题透视-思维建模-考点精讲-真题溯源”逻辑架构，通过搭建知识框架、拆解核心考点、归纳解题范式、溯源真题逻辑，系统帮助学生构建知识体系，突破复习难点。 讲义采用模型建构与分层突破策略，如微观量估算中建立球体与立方体分子模型，布朗运动与热运动对比分析培养科学思维，设置基础到综合变式训练并结合真题感知考向，有效提升学生模型建构与科学推理能力，为教师精准把控复习节奏、学生高效备战高考提供有力支持。

第54讲 分子动理论 内能 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 知识点1 分子动理论 考向1 微观量的估算 【思维建模】分子模型 考向2 扩散现象、布朗运动和热运动 考向3 分子运动速率分布规律 考向4 分子间的相互作用力 考点二 温度与物体的内能 知识点1 温度 知识点2 物体的内能 考向1 温度和温标 考向2 内能 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 分子动理论 内能 考情分析 题型与考向：高考对这部分知识的考查较少，题目难度要求大多不是太高，较为基础。 情境与立意： 生活实践类：墨水在水中扩散、花香四溢、樟脑丸变小等现象。 复习目标 1、知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。 理解扩散现象、布朗运动、热运动。 2、知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能的概念。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 知识点1 分子动理论的内容 知●识●解●构 一、物质是由大量分子组成的 1、分子的大小 物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是10-10m。 分子的质量：数量级为10-26 kg。 2、分子的模型 球模型：，得直径 ，常用于固体和液体，模型如下图所示。 立方体模型：，得边长，常用于气体，模型如下图所示。 【注意】对于气体,利用得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。 3、阿伏伽德罗常数 1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取。 阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA。 微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d。 一个分子的质量：m＝。 一个分子的体积：V0＝。 一摩尔物质的体积：Vmol＝。 单位质量中所含分子数：n＝。 单位体积中所含分子数：n′＝。 气体分子间的距离：d＝。 二、分子热运动 1、分子热运动 分子做永不停息的无规则运动。 【注意】温度是分子热运动剧烈程度的标志。 分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 2、扩散 不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。 产生原因：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。 意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 3、布朗运动 悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。 产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 【注意】布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。 4、热运动、扩散和布朗运动的比较 现象 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 都是无规则运动；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。 三、分子间的作用力 1、分子间有间隙 气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。 液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有空隙。 固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存在着空隙。 2、分子间作用力 当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。 当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为斥力。 分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。 3、分子间的作用力与距离的关系 如下图所示，由图可得：①分子斥力、引力同时存在；②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力；③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力；④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。 产生原因：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的。 平衡位置：分子间距离时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于（数量级为）的位置。 分子间的引力和斥力随分子间距离的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快。 四、分子运动速率分布规律 1、气体运动的特点 无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使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，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达的整个空间。 规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。 2、分子运动速率分布图像 气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。 当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加。 温度越高，分子热运动越剧烈。 3、气体压强的微观解释 气体的压强：器壁单位面积上受到的压力。 气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果 微观解释：①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大；②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 4、决定气体压强大小的因素： 微观因素：①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大；②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 宏观因素：①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大；②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 5、气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 考●向●破●译 考向1 微观量的估算 例1 （26-27高三·全国·一轮复习）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（　　） A．克拉钻石所含有的原子数为 B．克拉钻石所含有的原子数为 C．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） D．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） 【答案】A 【详解】AB．克拉钻石物质的量（摩尔数）为，所含原子数为，A正确，B错误； CD．钻石的摩尔体积（单位为） 每个钻石原子体积为 设钻石原子直径为，则 联立解得（单位为m），CD错误。 故选A。 思维建模 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。 2．宏观量与微观量的相互关系 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。 微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 相互关系。 ①一个分子的质量：m0＝＝。 ②一个分子的体积：V0＝＝。 【变式训练1·变载体】（2026·浙江宁波·二模）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面紧密排列成直径为的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个铁原子直径之和，设铁原子的直径为d，则有 可得铁原子的直径为 故选A。 ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2025·河北·二模）下列说法不正确的是（    ） A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法 B．若已知铜的摩尔质量M，铜的密度，阿伏加德罗常数NA，则可求得铜原子的直径 C．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为 D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 【答案】C 【详解】A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法，故A正确，不符合题意； B．若已知铜的摩尔质量M，铜的密度，阿伏加德罗常数NA，假设铜原子为球体，其直径d，则有 解得 故B正确，不符合题意； C．若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V0，而不是每个分子的体积，则阿伏加德罗常数可表示为 故C错误，符合题意； D．当分子力表现为斥力时，分子之间的距离减小，则分子力做负功，所以分子势能随分子间距离的减小而增大，故D正确，不符合题意。本题选不正确的，故选C。 考向2 扩散现象、布朗运动和热运动 例2 （2026·河南开封·模拟预测）茶道文化起源于中国。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动 B．茶壶煮茶时，沸腾后看到壶口出现“白气”，这是扩散现象 C．热水泡茶能更快闻到茶香，说明温度越高，分子热运动越剧烈 D．茶巾材质有强吸水性，说明茶水与茶巾间是不浸润的 【答案】C 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体、气体中的固体小颗粒的无规则运动，水颜色变深是茶叶中的色素分子在水中扩散的现象，不属于布朗运动，故A错误； B．壶口的“白气”是高温水蒸气遇冷液化形成的小液滴，属于物态变化，不是不同物质彼此进入对方的扩散现象，故B错误； C．分子热运动的剧烈程度与温度正相关，热水温度更高，茶叶中的香气分子热运动更剧烈，扩散速度更快，所以能更快闻到茶香，故C正确； D．浸润指液体能附着在固体表面的现象，茶巾强吸水性说明茶水可附着在茶巾孔隙表面，属于浸润现象，故D错误。 故选C。 【变式训练1·变考法】（2026·河北保定·三模）微流控芯片利用微米级的微通道网络，对气体、液体等进行控制。若微流控芯片内的气体可视为处于如图所示的封闭容器中，容器导热良好且关于虚线左右对称。气体可视为理想气体。缓慢升高温度，则（　　） A．分子数密度增大，气体的压强增大 B．单位时间撞击单位面积器壁的分子数增多 C．分子平均动能增大，内能保持不变 D．虚线左侧气体质量增大，右侧气体质量减小 【答案】B 【详解】A．分子数密度，容器体积不变、总分子数不变，故分子数密度不变。理想气体方程，其中不变，升高，固定，因此压强增大。故A错误； B．温度升高会导致分子平均速率增大，进而单位时间内每个分子撞击器壁的次数增加。又因为分子数密度不变，因此单位时间撞击单位面积的总分子数增多。故B正确； C．温度是分子平均动能的标志，温度升高会导致平均动能增大。理想气体内能只由温度决定，温度升高，内能增大。故C错误； D．容器封闭左右对称且连通，气体总质量固定，质量分布始终均匀，两侧质量相等且不变。故D错误。 故选B。 【变式训练2·变考法】（25-26高三上·河北衡水·阶段检测）关于分子动理论，下列说法中正确的是（    ） A．分子热运动是分子无规则运动，它的剧烈程度与分子的质量有关，质量越大，热运动越剧烈 B．已知某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则该气体分子之间的平均距离可以表示为 C．布朗运动是悬浮在液体中的花粉微粒的运动，它直接反映了花粉分子的无规则运动 D．灰尘在空气中的无规则运动是分子的热运动 【答案】B 【详解】A. 分子热运动的剧烈程度取决于温度，与分子质量无关。根据分子动理论，在相同温度下，所有分子的平均动能相同，质量较大的分子平均速率较小，但剧烈程度（以动能衡量）相同，故A错误； B. 气体分子平均距离可近似为分子平均占据体积的立方根。分子总数 ，总体积 ，分子平均占据体积 所以分子之间的平均距离 ，故B正确； C. 布朗运动是花粉微粒（宏观颗粒）的运动，由液体分子撞击引起，反映了液体分子的无规则运动，而非花粉分子的无规则运动，故C错误； D. 灰尘的运动由气体分子撞击引起，属于宏观颗粒的运动，而非分子热运动（分子级别的无规则运动），故D错误。 故选B。 考向3 分子运动速率分布规律 例3 （25-26高二下·江苏·阶段检测）如图甲为一气缸，其升降部分由M、N两筒组成，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙为气体分子速率分布曲线，初始时刻气缸内气体所对应的曲线为b。若用力使M迅速向下滑动，设此过程筒内气体不与外界发生热交换，则此过程中（　　） A．气体对外界做功，内能减少 B．密闭气体压强增大，分子平均动能不变 C．容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加 D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会由b曲线变成a曲线 【答案】C 【详解】ABC．根据题意可知，M迅速向下滑动，理想气体的体积减小，气体分子的密集程度变大，外界对气体做功。且筒内气体不与外界发生热交换，根据热力学第一定律，可知理想气体内能增大，温度升高，分子的平均动能增大，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加，根据理想气体状态方程，可知密闭气体压强增大，故AB错误，C正确； D．由于气体温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，则密闭气体的分子速率分布曲线可能会变成曲线，故D错误。 故选C。 【变式训练1·变考法】（24-25高二下·辽宁·期末）对比学习可以帮助同学们抓住规律的要点。对比教材中两组相似的曲线，图甲为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化规律；图乙为在T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系。下列说法正确的是（　　） A．图甲中虚线对应100℃时的情形 B．由图甲可知，温度升高后每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大了 C．由图乙可知，温度升高后各种波长的辐射强度都增加了 D．由图乙可知，温度升高后黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】C 【详解】A．根据麦克斯韦速率分布图像可知，温度升高时，分子速率分布会向速率较大的方向偏移，则图甲中虚线对应0℃时的情形，故A错误； B．温度升高后，分子速率分布向速率较大的方向偏移，只是在速率较大区间分子数占分子数的百分比增大，而在速率较小区间分子数占总分子数的百分比减小，并不是每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大，故B错误； CD．根据黑体辐射的实验规律，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，同时各种波长的辐射强度都增加了，故C正确，D错误。 故选C。 【变式训练2·变考法】（2024·广东广州·三模）德化白瓷享誉世界。如图，向陶瓷茶杯倒入一定量的热水，迅速盖上杯盖后，发现杯盖被顶起又落下发出“哐哐”的声响。下列说法正确的是（    ） A．杯盖被顶起是杯内气体分子间斥力作用的结果 B．杯盖被顶起前，杯内气体分子对杯盖平均撞击次数一定增大 C．杯盖被顶起前，杯内每个气体分子对杯盖的撞击力都增大 D．杯盖被顶起前，杯内气体内能不变 【答案】B 【详解】A．杯盖被顶起是杯内气体温度升高，压强增大的结果，故A错误； B．杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，平均分子动能增大，气体体积不变，故杯内气体分子对杯盖平均撞击次数一定增大，故B正确； C．杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，平均分子动能增大，平均分子速率增大，但不是每个分子速率都增大，故杯内每个气体分子对杯盖的撞击力不是都增大，故C错误； D．杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，内能增大，故D错误。 故选B。 考向4 分子间的相互作用力 例4 （2026·广东惠州·一模）以下为高中物理选择性必修3教材中的四幅插图，下列说法正确的是（    ） A．图（a）中分子间距离由变到的过程中分子力做正功 B．图（b）中大量小球落入狭槽时，其整体分布遵从一定的统计规律 C．图（c）中微粒越大，单位时间受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 D．图（d）为用针刺破棉线圈里的薄膜后发生的现象，说明液体表面有扩张趋势 【答案】B 【详解】A．图（a）中分子间距离由变到的过程中，因分子力表现为引力，则分子力做负功，A错误； B．图（b）中大量小球落入狭槽时，其整体分布遵从一定的统计规律，B正确； C．图（c）中微粒越大，单位时间受到液体分子撞击次数越多，微粒越趋于平衡状态，则布朗运动越不明显，C错误； D．图（d）为用针刺破棉线圈里的薄膜后发生的现象，说明液体表面有收缩的趋势，D错误。 故选B。 【变式训练1·变考法】（2024·广东·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 【答案】C 【详解】A．石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误； B．石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误； C．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确； D．石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。 故选C。 【变式训练2·变考法】（2026·广东深圳·二模）将密封包装的食品带入高原山区，随着海拔升高，气温降低，发现食品袋明显鼓胀。下列说法中正确的是（     ） A．袋内每个气体分子的动能都减小 B．食品袋鼓起，说明气体分子间存在斥力 C．食品袋内气体的体积是所有气体分子的体积之和 D．气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少 【答案】D 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，气温降低仅说明袋内气体分子的平均动能减小，部分分子的动能可能增大，并非每个分子动能都减小，故A错误； B．食品袋鼓起是因为袋内气体压强大于外界大气压，由内外压强差导致；气体分子间距离远大于分子本身尺度，分子间斥力可忽略，故B错误； C．气体分子间间距远大于分子直径，气体体积是气体所能充满的容器的容积，远大于所有气体分子的体积之和，故C错误； D．袋内气体体积增大，单位体积内的分子数（分子数密度）减小，同时温度降低导致分子平均速率减小，因此气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少，故D正确。 故选D。 考点二 温度和物体的内能 知识点1 温度 知●识●解●构 一、温度 1、状态参量 热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2、状态参量 用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态 在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 二、热平衡与温度 1、热平衡 两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。 两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 2、热平衡定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 3、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。 热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观上反映分子热运动的激烈程度。 4、热平衡的性质 达到热平衡的系统都具有相同的温度。 温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 三、温标 1．确定一个温标的方法 选择某种具有测温属性的测温物质。 了解测温物质随温度变化的函数关系。 确定温度的零点和分度的方法。 2．热力学温度T与摄氏温度t 摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 知识点2 物体的内能 知●识●解●构 一、内能 1、分子动能 由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量。 单个分子的动能：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能。 由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义。 分子的平均动能：热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。 温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。 物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。 物体内分子的总动能：物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。 2、分子势能 分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。 分子势能的特点：由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关 影响因素：①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。 ②微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的。分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小。 分子力和分子势能比较如下表所示。 分子力变化 分子势能变化 ①分子斥力、引力同时存在。 ②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力。 ③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力。 ④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。 ①当r=r0时，分子势能最小。 ②当r>r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小。 ③当r<r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。 分子力做功的特点：当r>r0时，分子间距增大时，分子力做负功；当r<r0时，分子间距减小时，分子力做负功。 分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在r＝r0处。 由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关。同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)。有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)。例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了。 3、内能 物体的内能：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。 决定因素：在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积。 改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。 内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。 内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。 物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。 组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 4、内能与机械能的区别和联系 能量 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力或弹性势能 能量存在原因 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定 影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 考●向●破●译 考向一 温度和温标 例1 （2026·湖北襄阳·二模）白炽灯是一种发光效率很低的照明灯具，内部密封有惰性气体（视为理想气体），不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华。当白炽灯通电工作较长时间后，白炽灯内的气体与通电前相比（　　） A．分子的数密度不变 B．分子的平均动能不变 C．吸收的热量小于内能的增加量 D．每个分子热运动的速率一定增大 【答案】A 【详解】A．不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华，即气体体积不变，可知分子的数密度不变，故A正确； BD．白炽灯通电工作较长时间后，气体温度升高，内能增大，分子的平均动能增大，热运动的速率增大，但不是每个分子热运动的速度均增大，故BD错误； C．由于体积不变，可知做功为零，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知气体吸热，且吸收的热量等于内能的增加量，故C错误。 故选A。 【变式训练1·变载体】（23-24高二下·吉林白山·期末）如图所示，一开口向下的固定容器内，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下方挂上一较轻物体，活塞与容器壁无摩擦且导热良好。一位同学发现活塞在某段时间内随环境温度的变化缓慢向下移动一小段距离后停止，下列说法正确的是（    ） A．此过程中气体分子的平均动能减小 B．气体的压强与气体的热力学温度成正比 C．气体的热力学温标变化量大于它的摄氏温标变化量 D．气体体积变化量与气体摄氏温度变化量成正比 【答案】D 【详解】A．由于活塞整个过程中受力没有发生改变，则此过程中气体的压强不变，而活塞缓慢向下移动一小段距离后气体体积增大，根据一定质量的理想气体的状态方程，可知气体温度升高，气体分子的平均动能增加，故A错误； B．因封闭气体的体积增大，由，压强不变，可知气体的压强与气体的热力学温度不成正比，故B错误； C．气体的热力学温标变化量等于它的摄氏温标变化量，故C错误； D．根据一定质量的理想气体的状态方程，有 由于气体压强不变，则气体体积变化量与气体热力学温度变化量成正比，气体体积变化量与气体摄氏温度变化量成正比，故D正确。 故选D。 【变式训练2·变载体】（22-23高二下·全国·课前预习）小明自定一种新温标，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为时，则该温度用摄氏温标表示时应为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】每格表示 比冰熔点高出的温度为 故选C。 考向二 内能 例2 （2026·北京西城·一模）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接玻璃管，向玻璃管的水平部分注入一段水柱。用手捂住烧瓶，观察到水柱缓慢向外移动，这一过程中，瓶内的气体（　　） A．压强变小 B．内能增大 C．对外界不做功 D．分子平均动能不变 【答案】B 【详解】A．水柱缓慢移动的过程中，水柱的两个液面在同一水平线上，水柱产生的压强为0，瓶内气体的压强不变，始终等于大气压强，故A错误； B．用手捂住烧瓶，瓶内的气体吸收热量，故瓶内的气体内能增大，故B正确； C．用手捂住烧瓶，烧瓶内的气体温度升高、体积膨胀，推动水柱向左移动，气体对水柱的推力方向与水柱移动的方向一致，故气体对外界做正功，C错误； D．用手捂住烧瓶，烧瓶内气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能增大，D错误。 故选B。 【变式训练1·变载体】（24-25高三上·贵州贵阳·期末）如图，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。、的底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。原先中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐向中流动，最后达到平衡。在这个过程中（　　） A．大气压对水不做功，水的内能减少 B．水克服大气压做功，水的内能减少 C．大气压对水不做功，水的内能不变 D．大气压对水不做功，水的内能增加 【答案】D 【详解】打开阀门后，据连通器原理，最后、两管中的水面将相平，如下图所示，即中水面下降，中水面上升； 设管截面积为，水面下降距离为，管截面积为，水面上升距离为，由于水的总体积保持不变，则有 管中大气压力对水做的功，管中大气压力对水做的功，则大气压力对水做的总功 解得，即大气压力对水不做功。 由上图易知，水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律可知，水的内能增加。 故选D。 【变式训练2·变载体】（2026·河南新乡·模拟预测）夏日炎炎，一充气气球挂在校园的一棵小树上，因太阳暴晒，气球温度升高，体积变大。在此过程中若气球未漏气，则气球内封闭气体（     ） A．分子的数密度不变 B．内能增大 C．每个分子的动能一定增大 D．外界对气体做功 【答案】B 【详解】A.分子数密度为单位体积内的分子数，满足，不变、增大，故分子数密度减小，故A错误； B.理想气体内能仅由温度决定，温度升高，气体内能增大，故B正确； C.温度是分子平均动能的统计规律，温度升高不代表每个分子的动能都增大，故C错误； D.气体体积膨胀，是气体对外界做功，并非外界对气体做功，故D错误。 故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·湖北·高考真题）容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的一半，压强变为初态的3倍。与气体的初态相比、末态（   ） A．气体的温度是初态的3倍 B．气体分子的平均动能更大 C．每个气体分子的速率都更大 D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 【答案】B 【详解】根据理想气体状态方程 代入、，可得末态温度 A．末态温度是初态的1.5倍，不是3倍，故A错误； B．温度是分子平均动能的唯一宏观标志，末态温度更高，气体分子平均动能更大，故B正确； C．分子平均动能增大是统计规律，仅代表分子整体的速率分布向高速区偏移，不代表每个分子的速率都更大，故C错误； D．气体压强由单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数、分子平均碰撞冲量共同决定：末态温度升高，分子平均碰撞冲量增大，且压强变为初态的3倍，因此单位时间碰撞的分子数更多，故D错误。 故选B。 2．（2026·山东·高考真题）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（     ） A．气体一定从外界吸收热量 B．气体中每个分子的速率都增加 C．速率附近单位速率区间内的分子数增加 D．气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 【答案】D 【详解】根据理想气体分子速率分布规律：温度越高，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率更大的方向移动，且峰值降低、曲线更平缓。由此可知，图中状态Ⅱ温度高于状态Ⅰ，气体从Ⅰ到Ⅱ温度升高。 A．一定质量理想气体的内能仅与温度有关，温度升高则内能增大。根据热力学第一定律，若外界对气体做功，则可能，气体可能是放热，A错误； B．温度升高是分子平均速率增大，属于统计规律，不代表每个分子的速率都增加，B错误； C．f(v)的物理意义是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比，由图可知状态Ⅱ在处的小于状态Ⅰ，因此附近单位速率区间内的分子数减少，C错误； D．状态Ⅱ的峰值右移，速率小于的占比减少、速率大于的占比增加，由图可知，区间图像面积减小，则气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小，D正确。 故选D 。 2 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $ 第54讲 分子动理论 内能 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 知识点1 分子动理论 考向1 微观量的估算 【思维建模】分子模型 考向2 扩散现象、布朗运动和热运动 考向3 分子运动速率分布规律 考向4 分子间的相互作用力 考点二 温度与物体的内能 知识点1 温度 知识点2 物体的内能 考向1 温度和温标 考向2 内能 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 分子动理论 内能 考情分析 题型与考向：高考对这部分知识的考查较少，题目难度要求大多不是太高，较为基础。 情境与立意： 生活实践类：墨水在水中扩散、花香四溢、樟脑丸变小等现象。 复习目标 1、知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。 理解扩散现象、布朗运动、热运动。 2、知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能的概念。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 分子动理论 知识点1 分子动理论的内容 知●识●解●构 一、物质是由大量分子组成的 1、分子的大小 物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是10-10m。 分子的质量：数量级为10-26 kg。 2、分子的模型 球模型：，得直径 ，常用于固体和液体，模型如下图所示。 立方体模型：，得边长，常用于气体，模型如下图所示。 【注意】对于气体,利用得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。 3、阿伏伽德罗常数 1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取。 阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA。 微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d。 一个分子的质量：m＝。 一个分子的体积：V0＝。 一摩尔物质的体积：Vmol＝。 单位质量中所含分子数：n＝。 单位体积中所含分子数：n′＝。 气体分子间的距离：d＝。 二、分子热运动 1、分子热运动 分子做永不停息的无规则运动。 【注意】温度是分子热运动剧烈程度的标志。 分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 2、扩散 不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。 产生原因：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。 意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 3、布朗运动 悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。 产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。 悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。 【注意】布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。 4、热运动、扩散和布朗运动的比较 现象 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 都是无规则运动；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。 三、分子间的作用力 1、分子间有间隙 气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。 液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有空隙。 固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存在着空隙。 2、分子间作用力 当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。 当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为斥力。 分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。 3、分子间的作用力与距离的关系 如下图所示，由图可得：①分子斥力、引力同时存在；②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力；③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力；④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。 产生原因：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的。 平衡位置：分子间距离时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于（数量级为）的位置。 分子间的引力和斥力随分子间距离的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快。 四、分子运动速率分布规律 1、气体运动的特点 无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使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，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达的整个空间。 规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。 2、分子运动速率分布图像 气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。 当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加。 温度越高，分子热运动越剧烈。 3、气体压强的微观解释 气体的压强：器壁单位面积上受到的压力。 气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果 微观解释：①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大；②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 4、决定气体压强大小的因素： 微观因素：①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大；②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 宏观因素：①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大；②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 5、气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 考●向●破●译 考向1 微观量的估算 例1 （26-27高三·全国·一轮复习）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（　　） A．克拉钻石所含有的原子数为 B．克拉钻石所含有的原子数为 C．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） D．每个钻石原子直径的表达式为（单位为m） 思维建模 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。 2．宏观量与微观量的相互关系 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。 微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 相互关系。 ①一个分子的质量：m0＝＝。 ②一个分子的体积：V0＝＝。 【变式训练1·变载体】（2026·浙江宁波·二模）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面紧密排列成直径为的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为（　　） A． B． C． D． ▶新情境◀【变式训练2·日常情景结合】（2025·河北·二模）下列说法不正确的是（    ） A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法 B．若已知铜的摩尔质量M，铜的密度，阿伏加德罗常数NA，则可求得铜原子的直径 C．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为 D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 考向2 扩散现象、布朗运动和热运动 例2 （2026·河南开封·模拟预测）茶道文化起源于中国。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动 B．茶壶煮茶时，沸腾后看到壶口出现“白气”，这是扩散现象 C．热水泡茶能更快闻到茶香，说明温度越高，分子热运动越剧烈 D．茶巾材质有强吸水性，说明茶水与茶巾间是不浸润的 【变式训练1·变考法】（2026·河北保定·三模）微流控芯片利用微米级的微通道网络，对气体、液体等进行控制。若微流控芯片内的气体可视为处于如图所示的封闭容器中，容器导热良好且关于虚线左右对称。气体可视为理想气体。缓慢升高温度，则（　　） A．分子数密度增大，气体的压强增大 B．单位时间撞击单位面积器壁的分子数增多 C．分子平均动能增大，内能保持不变 D．虚线左侧气体质量增大，右侧气体质量减小 【变式训练2·变考法】（25-26高三上·河北衡水·阶段检测）关于分子动理论，下列说法中正确的是（    ） A．分子热运动是分子无规则运动，它的剧烈程度与分子的质量有关，质量越大，热运动越剧烈 B．已知某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则该气体分子之间的平均距离可以表示为 C．布朗运动是悬浮在液体中的花粉微粒的运动，它直接反映了花粉分子的无规则运动 D．灰尘在空气中的无规则运动是分子的热运动 考向3 分子运动速率分布规律 例3 （25-26高二下·江苏·阶段检测）如图甲为一气缸，其升降部分由M、N两筒组成，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙为气体分子速率分布曲线，初始时刻气缸内气体所对应的曲线为b。若用力使M迅速向下滑动，设此过程筒内气体不与外界发生热交换，则此过程中（　　） A．气体对外界做功，内能减少 B．密闭气体压强增大，分子平均动能不变 C．容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加 D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会由b曲线变成a曲线 【变式训练1·变考法】（24-25高二下·辽宁·期末）对比学习可以帮助同学们抓住规律的要点。对比教材中两组相似的曲线，图甲为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化规律；图乙为在T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系。下列说法正确的是（　　） A．图甲中虚线对应100℃时的情形 B．由图甲可知，温度升高后每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大了 C．由图乙可知，温度升高后各种波长的辐射强度都增加了 D．由图乙可知，温度升高后黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【变式训练2·变考法】（2024·广东广州·三模）德化白瓷享誉世界。如图，向陶瓷茶杯倒入一定量的热水，迅速盖上杯盖后，发现杯盖被顶起又落下发出“哐哐”的声响。下列说法正确的是（    ） A．杯盖被顶起是杯内气体分子间斥力作用的结果 B．杯盖被顶起前，杯内气体分子对杯盖平均撞击次数一定增大 C．杯盖被顶起前，杯内每个气体分子对杯盖的撞击力都增大 D．杯盖被顶起前，杯内气体内能不变 考向4 分子间的相互作用力 例4 （2026·广东惠州·一模）以下为高中物理选择性必修3教材中的四幅插图，下列说法正确的是（    ） A．图（a）中分子间距离由变到的过程中分子力做正功 B．图（b）中大量小球落入狭槽时，其整体分布遵从一定的统计规律 C．图（c）中微粒越大，单位时间受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 D．图（d）为用针刺破棉线圈里的薄膜后发生的现象，说明液体表面有扩张趋势 【变式训练1·变考法】（2024·广东·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 【变式训练2·变考法】（2026·广东深圳·二模）将密封包装的食品带入高原山区，随着海拔升高，气温降低，发现食品袋明显鼓胀。下列说法中正确的是（     ） A．袋内每个气体分子的动能都减小 B．食品袋鼓起，说明气体分子间存在斥力 C．食品袋内气体的体积是所有气体分子的体积之和 D．气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少 考点二 温度和物体的内能 知识点1 温度 知●识●解●构 一、温度 1、状态参量 热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2、状态参量 用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态 在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 二、热平衡与温度 1、热平衡 两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。 两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 2、热平衡定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 3、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。 热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观上反映分子热运动的激烈程度。 4、热平衡的性质 达到热平衡的系统都具有相同的温度。 温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 三、温标 1．确定一个温标的方法 选择某种具有测温属性的测温物质。 了解测温物质随温度变化的函数关系。 确定温度的零点和分度的方法。 2．热力学温度T与摄氏温度t 摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 知识点2 物体的内能 知●识●解●构 一、内能 1、分子动能 由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量。 单个分子的动能：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能。 由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义。 分子的平均动能：热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。 温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。 物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。 物体内分子的总动能：物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。 2、分子势能 分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。 分子势能的特点：由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关 影响因素：①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。 ②微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的。分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小。 分子力和分子势能比较如下表所示。 分子力变化 分子势能变化 ①分子斥力、引力同时存在。 ②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力。 ③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力。 ④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。 ①当r=r0时，分子势能最小。 ②当r>r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小。 ③当r<r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。 分子力做功的特点：当r>r0时，分子间距增大时，分子力做负功；当r<r0时，分子间距减小时，分子力做负功。 分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在r＝r0处。 由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关。同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)。有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)。例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了。 3、内能 物体的内能：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。 决定因素：在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积。 改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。 内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。 内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。 物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。 组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 4、内能与机械能的区别和联系 能量 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力或弹性势能 能量存在原因 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定 影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 考●向●破●译 考向一 温度和温标 例1 （2026·湖北襄阳·二模）白炽灯是一种发光效率很低的照明灯具，内部密封有惰性气体（视为理想气体），不考虑通电前后灯泡体积的变化和灯丝的升华。当白炽灯通电工作较长时间后，白炽灯内的气体与通电前相比（　　） A．分子的数密度不变 B．分子的平均动能不变 C．吸收的热量小于内能的增加量 D．每个分子热运动的速率一定增大 【变式训练1·变载体】（23-24高二下·吉林白山·期末）如图所示，一开口向下的固定容器内，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下方挂上一较轻物体，活塞与容器壁无摩擦且导热良好。一位同学发现活塞在某段时间内随环境温度的变化缓慢向下移动一小段距离后停止，下列说法正确的是（    ） A．此过程中气体分子的平均动能减小 B．气体的压强与气体的热力学温度成正比 C．气体的热力学温标变化量大于它的摄氏温标变化量 D．气体体积变化量与气体摄氏温度变化量成正比 【变式训练2·变载体】（22-23高二下·全国·课前预习）小明自定一种新温标，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为时，则该温度用摄氏温标表示时应为（　　） A． B． C． D． 考向二 内能 例2 （2026·北京西城·一模）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接玻璃管，向玻璃管的水平部分注入一段水柱。用手捂住烧瓶，观察到水柱缓慢向外移动，这一过程中，瓶内的气体（　　） A．压强变小 B．内能增大 C．对外界不做功 D．分子平均动能不变 【变式训练1·变载体】（24-25高三上·贵州贵阳·期末）如图，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。、的底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。原先中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐向中流动，最后达到平衡。在这个过程中（　　） A．大气压对水不做功，水的内能减少 B．水克服大气压做功，水的内能减少 C．大气压对水不做功，水的内能不变 D．大气压对水不做功，水的内能增加 【变式训练2·变载体】（2026·河南新乡·模拟预测）夏日炎炎，一充气气球挂在校园的一棵小树上，因太阳暴晒，气球温度升高，体积变大。在此过程中若气球未漏气，则气球内封闭气体（     ） A．分子的数密度不变 B．内能增大 C．每个分子的动能一定增大 D．外界对气体做功 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·湖北·高考真题）容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的一半，压强变为初态的3倍。与气体的初态相比、末态（   ） A．气体的温度是初态的3倍 B．气体分子的平均动能更大 C．每个气体分子的速率都更大 D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 2．（2026·山东·高考真题）一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（     ） A．气体一定从外界吸收热量 B．气体中每个分子的速率都增加 C．速率附近单位速率区间内的分子数增加 D．气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 2 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $