高中物理高考 考点60 分子动理论 内能-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点60 分子动理论 内能-备战2022年高考物理考点一遍过，共21页。试卷主要包含了物体是由大量分子组成的，扩散现象，布朗运动，分子动理论，分子间的作用力，热平衡与温度，物体的内能等内容，欢迎下载使用。


一、物体是由大量分子组成的
1．微观量的估算
（1）微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、质量m、摩尔质量M、密度ρ。
（3）关系
①分子的质量：；
②分子的体积：；
③物体所含的分子数：或。
（4）两种模型
①球体模型直径为；
②立方体模型边长为
2．关于分子两种模型理解的四个误区
误区1：误认为固体、液体分子一定是球状的
产生误区的原因是认为分子、原子就像宏观中的小球一样，都是球形的。实际上分子是有结构的，并且不同物质的分子结构是不同的，为研究问题方便，通常把分子看作球体。
误区2：误认为物质处于不同物态时均可用分子的球状模型
产生误区的原因是对物质处于不同物态时分子间的距离变化不了解。通常情况下认为固态和液态时分子是紧密排列的，此时可应用分子的球状模型进行分析。但处于气态时分子间的距离已经很大了，此时就不能用分子的球状模型进行分析了。
误区3：误认为一个物体的体积等于其内部所有分子的体积之和
产生误区的原因是认为所有物质的分子是紧密排列的，其实分子之间是有空隙的，对于固体和液体，分子间距离很小，可近似认为物体的体积等于所有分子体积之和；但对于气体，分子间距离很大，气体的体积远大于所有气体分子的体积之和。
误区4：误认为只能把分子看成球状模型
其原因是经常出现分子直径的说法，其实在研究物体中分子的排列时，除了球状模型之外，还经常有立方体模型等。建立模型的原则是使研究问题的方便。
二、扩散现象
1．对扩散现象的认识
（1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。
（2）产生原因：由物质分子的无规则运动产生。
（3）发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象。
（4）意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动。
（5）规律：温度越高，扩散现象越明显。
（6）应用：在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件。
2．影响扩散现象明显程度的因素
（1）物态
①气态物质的扩散现象最快、最显著。
②固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显。
③液态物质的扩散现象的明显程度介于气态与固态之间。
（2）温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著。
（3）浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著
3．分子运动的两个特点
（1）永不停息：不分季节，也不分白天和黑夜，分子每时每刻都在运动。
（2）无规则：单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。
三、布朗运动
1．对布朗运动的认识
（1）概念：悬浮在液体（或气体）中的微粒不停地做无规则运动。
（2）产生的原因：大量液体（或气体）分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。
（3）布朗运动的特点：永不停息、无规则。
（4）影响因素：微粒越小，布朗运动越明显，温度越高，布朗运动越激烈。
（5）意义：布朗运动间接地反映了液体（气体）分子运动的无规则性。
2．影响因素
（1）微粒越小，布朗运动越明显：悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不易平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大。因此，微粒越小，布朗运动越明显。
（2）温度越高，布朗运动越激烈：温度越高，液体分子的运动（平均）速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越激烈。
3．实质
布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的激烈程度与温度有关。
4．热运动
（1）定义：分子永不停息的无规则运动。
（2）宏观表现：扩散现象和布朗运动。
（3）特点
①永不停息；
②运动无规则；
③温度越高，分子的热运动越剧烈。
5．布朗运动与分子热运动

布朗运动
热运动
活动主体
固体小颗粒
分子
区别
是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动
是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的
联系
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映
特别提醒：
（1）扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
（2）布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映。
四、分子动理论
1．内容
物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。
2．统计规律
（1）微观方面：各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性。
（2）宏观方面：大量分子的运动有一定的规律，叫做统计规律。大量分子的集体行为受统计规律的支配。
五、分子间的作用力
1．分子间有空隙
（1）气体分子间的空隙：气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的空隙。
（2）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。
（3）固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片的分子，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
（1）分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力；分子间有空隙，但用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存在着斥力。
（2）分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。
（3）分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示，表现了分子力F随分子间距离r的变化情况，由图中F–r图线可知：F引和F斥都随分子间距离的变化而变化，当分子间的距离增大时，F引和F斥都减小，但F斥减小得快，结果使得：
①r=r0时，F引=F斥，分子力F=0，r0的数量级为10-10 m；当r>10–9 m时，分子力可以忽略。
②rF斥，分子力表现为引力

3．分子力与物体三态不同的宏观特征
（1）宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现，分子与分子间的相互作用力较小，但大量分子力的宏观表现合力却很大。
（2）当物体被拉伸时，物体要反抗被拉伸，表现出分子引力，而当物体被压缩时，物体又要反抗被压缩而表现出分子斥力。
（3）物体状态不同，分子力的宏观特征也不同，如固体、液体很难压缩是分子间斥力的表现；气体分子间距比较大，除碰撞外，认为分子间引力和斥力均为零，气体难压缩是压强的表现。
六、热平衡与温度
1．温度
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
2．热平衡
（1）一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。
（2）若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
3．热平衡定律的意义
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。
4．温度计和温标
（1）温度计
名称
原理
水银温度计
根据水银的热膨胀的性质来测量温度
金属电阻温度计
根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度
（2）温标：定量描述温度的方法。
（3）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℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算做1℃。
（4）热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫“绝对温标”。
（5）摄氏温度与热力学温度：
摄氏温度
摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号为℃
热力学温度
热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K
换算关系
T=t+273.15 K

七、物体的内能
1．分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
（1）当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；
（2）当r10r0（10–9 m）时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0。

1．（2019·全国长郡中学高考模拟）如图所示是两个分子间的引力和斥力的合力F与两分子间的距离r的关系曲线，曲线与横轴的交点的横坐标为r0．若取两分子相距无穷远时分子势能为零，现有两个静止的相距较远的分子，假设只在分子力作用下相互接近，在此过程中，下列说法正确的是

A．整个运动过程中分子势能和动能之和不变
B．在时，分子动能最大
C．在时，分子的加速度一直在增大
D．在的过程中，F做正功，势能减小，分子动能增加
E．在的过程中，F做负功，势能减小，分子动能也减小
【答案】ABD
【解析】根据能量守恒定律，整个运动过程中分子势能和动能之和不变。故A正确；在r=r0时，分子力为零，分子势能最小，分子动能最大。故B正确；在r＞r0时，分子的加速度一直在增大后减小。故C错误；在r＞r0的过程中，分子力表现为引力，根据动能定理和能量守恒定律：F做正功，分子动能增加，势能减小。故D正确；在r＜r0的过程中，分子力表现为斥力，根据动能定理和能量守恒定律：F做负功，分子动能减小，势能减增大。故E错误。
2．（2019·山东高考模拟）如图所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的图象，当r=r0时，引力和斥力大小相等，一下说法正确的是______。

A．r>r0时，随着分子间距离的增大，引力和斥力的合力逐渐减小
B．r=r0时，引力和斥力的合力最小
C．r=r0时，分子势能最小
D．r>r0时，随着分子间距离的增大，分子势能一直增大
E．气体相邻分子间的距离约等于r0
【答案】BCD
【解析】AB、分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离时，引力等于斥力，分子力为零，当时，分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小，斥力减小的更快，分子力表现为引力，引力和斥力的合力先增大后减小，故选项A错误，B正确；CD、当分子间时，分子力表现为引力，随距离增大，引力做负功，分子势能增大，当分子间时，分子力表现为斥力，随距离增大，斥力做正功，分子势能减小，当时分子势能最小，故选项C、D正确；E、气体分子间的距离约等于，故选项E错误。



1．（2019·江苏溧水第三高级中学高三期中）下列说法中正确的是
A．布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动
B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
D．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率相同
2．（2019·重庆市黔江新华中学校高三月考）下列说法正确的是_________。
A．物体温度升高，其内能一定增大
B．在分子相互远离的过程中，分子引力和斥力都减小
C．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现
D．气体发生的热现象，热只能从高温气体传给低温气体而不能从低温气体传给高温气体
E．一定质量的水，温度从30℃升高到50℃，水分子的平均动能变大
3．（2019·铜梁一中高三期中）下列说法正确的是_________。
A．温度是分子平均动能的标志
B．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，就是碳分子运动的无规则性
C．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
D．同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的
E.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
4．（2019·武威市第六中学高三月考）以下说法正确的是_________。
A．达到热平衡的系统内部各处都具有相同的温度
B．分子间距增大，分子势能就一定增大
C．浸润与不浸润均是分子力作用的表现
D．液体的表面层分子分布比液体内部密集，分子间的作用力体现为相互吸引
E.物体的温度越高，分子热运动越激烈，分子的平均动能就越大
5．（2019·平罗中学高三期中）下列说法正确的是________。
A．“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
B．一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比
C．理想气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．一定量的理想气体从外界吸收热量，其内能一定增加
E.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的
6．（2019·江苏高考模拟）如图所示，在“用油膜法估测分子大小”的实验中，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为5 mm，该油酸膜的面积是__________m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是1×10–6 mL，则油酸分子的直径是__________m．（上述结果均保留1位有效数字）

7．（2019·北京潞河中学高考模拟）利用“油膜法估测油酸分子的大小”实验，体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量，来实现对微观量间接测量的方法。该实验简要步骤如下：
A．用注射器吸入一定体积事先配置好的油酸酒精溶液，再均匀地滴出，记下滴出的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0
B．用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油滴散开、油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上
C．用浅盘装入约2 cm深的水，然后把滑石粉均匀地撒在水面上
D．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学方法估算出油膜的面积S
E．根据油酸酒精溶液的浓度和一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
F．利用测定数据求出薄膜厚度d，即为油酸分子的大小　
（1）上述实验步骤中B、C、D的顺序不合理，请重新对这三个步骤排序：_____________；
（2）利用实验步骤中测出的数据，可得油酸分子直径d=_______。
8．（2019·山西高二期末）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，
（1）某同学操作步骤如下：
①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；
②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；
③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：（有两处）______________________________________。
（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3cm3，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为___________m。（保留1位有效数字）
9．（2019·北京高二期末）某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是__________。（填写实验步骤前的序号）
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。
③将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（2）实验时将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。如图所示为一滴溶液滴入浅水盘中形成的油酸膜边缘轮廓。已知图中正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为________cm²。根据以上数据，可估算出油酸分子的直径约为________m（结果保留一位有效数字）。


10．（2019·北京卷）下列说法正确的是
A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
11．（2018·北京卷）关于分子动理论，下列说法正确的是
A．气体扩散的快慢与温度无关
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．分子间同时存在着引力和斥力
D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
12．（2018·江苏卷）如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则

A．空气的相对湿度减小 B．空气中水蒸汽的压强增大
C．空气中水的饱和气压减小 D．空气中水的饱和气压增大
13．（2018·新课标全国Ⅱ卷）对于实际的气体，下列说法正确的是
A．气体的内能包括气体分子的重力势能
B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能
C．气体的内能包括气体整体运动的动能
D．气体体积变化时，其内能可能不变
E．气体的内能包括气体分子热运动的动能
14．（2019·江苏卷）由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为__________（选填“引力”或“斥力”）。分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中___________（选填“A”“B”或“C”）的位置。



1．AB【解析】A．布朗运动是指在显微镜下观察到的悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，故A错误；B．由于液体表面张力的作用使叶面上的小露珠的表面积有最小的趋势，所以呈球形，故B正确；C．多晶体不具有规则几何形状，故C错误；D．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同，所以它们分子的平均速率不相同，故D错误。
2．BCE【解析】A．物体的内能包含动能与势能；与物体的温度、体积以及物质的量等都有关系，则当物体温度升高时，物体的分子平均动能增强，但势能变化不一定，其内能不一定增大，选项A错误；B．在分子相互远离的过程中，分子距离变大，则分子引力和斥力都减小，选项B正确；C．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现，选项C正确；D．气体发生的热现象，热量能从高温气体传给低温气体，也能从低温气体传给高温气体，但要引起其他的变化，选项D错误；E．温度是分子平均动能的标志，则一定质量的水，温度从30℃升高到50℃，水分子的平均动能变大，选项E正确。
3．ACD【解析】A．温度是分子平均动能的标志。故A符合题意。B．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，是由于受到液体分子撞击力不平衡产生的，这反映了液体分子运动的无规则性。故B不符合题意。C．液晶是一种特殊的物态，它既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性。故C符合题意。D．同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的，故D符合题意。E．当分子间距离为r0时，分子间作用力最小，所以当分子从大于r0处增大时，分子力先增大后减小。故D不符合题意。
4．ACE【解析】A．达到热平衡的系统内部各处都具有相同的温度，选项A正确；B．当r