2023届高考物理二轮复习专题讲义热学——分子动理论、固体、液体讲义

分子动理论、固体、液体

本专题主要考查分子动理论和固体、液体的性质等问题。从近几年高考来看，该部分试题难度较易或中等，命题形式常以选择题或填空题出现。主要考查分子热运动、分子间作用力、分子势能、温度与内能等基本概念的理解，并能运用分子动理论解释固体、液体和气体的微观结构及特点。

探究1分子动理论 内能

典例1：（2022福建期中）现有甲、乙两个分子，将甲分子固定于坐标原点O处，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时分子间作用力表现为斥力，F＜0时分子间作用力表现为引力。A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，并取距离O点无穷远处分子势能为0。下列A、B、C、D四个选项分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是（　　）

A． B．

C． D．

训练1：（2022北京月考）由于分子间存在着相互作用力，而分子间的作用力做功与路径无关，因此分子间的作用力存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能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。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间的作用力的信息，则下列说法正确的是（　　）

A．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互远离

B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近

C．假设将两个分子从r＝r1处释放，它们的加速度先增大后减小

D．假设将两个分子从r＝r1处释放，当r＝r2时它们的速度最大

探究2  固体、液体和气体的性质

典例2:（2022江苏历年真题）关于图中实验现象说法正确的是（　　）

A．图甲说明薄板是非晶体

B．图乙说明气体速率分布随温度变化且T1＞T2

C．图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关

D．图丁说明水黾受到了浮力作用

训练2：（2022河南月考）关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是（　　）

A．晶体一定具有各向异性的特征

B．液体表面张力是液体内部分子间的相互作用

C．0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均速率相同

D．一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变

分子动理论、固体、液体答案解析

典例1：关键信息：对乙分子受力分析 → 仅受到甲分子的作用力

由F—x图像 → 乙分子在C点受到甲分子作用力为0，乙分子的加速度为0，速度最大，分子动能最大，分子势能最小

解题思路：

B．由牛顿第二定律可知，乙分子的加速度与分子力成正比，与力的方向相同，故B正确；

A．乙分子从A点由静止释放，从A到B做加速度增大的加速运动；从B到C做加速度减小的加速运动；从C到D做加速度增大的减速运动（由图像面积的含义，即分子力做功的代数和不为0，可知分子到达D点时速度不为0）；所以过C点速度最大，且整个运动过程中方向始终不变，故A错误；

CD．乙分子从A点由静止释放，分子间的作用力先表现为引力后表现为斥力，则分子间的作用力先做正功后做负功，由动能定理可知，分子动能先增大后减小，故D错误；由能量守恒可知，分子势能先减小后增大，在C点，分子势能最小。C选项的图中，在A点静止释放乙分子时，分子势能为负，而此时分子动能为0，则此时乙分子的总能量为负，故在以后的运动过程中乙分子总能量一直为负。而在以后的运动过程中动能不可能小于0，则乙分子势能不可能出现大于0的情况，故C错误。

故选：B。

训练1：

AB．结合分子之间的作用力的特点可得，F—r图像如图：

当分子间距离等于平衡距离r2时，分子力为零，分子势能最小，所以假设将两个分子从r＝r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近。故A错误，B错误；

CD．由于r1＜r2，可知分子在r＝r1处的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，分子力减小，加速度减小；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，分子力先增大后减小故加速度先增大后减小。所以当r＝r2时它们的速度最大，加速度最小为零。故C错误、D正确。

故选：D。

典例2：关键信息：蜂蜡熔化成圆形区域 → 各向同性

乙图 → T1图线的峰值对应的分子速率小于T2图线

解题思路：

A．图甲说明：薄板具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，故A错误；

B．由于温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，则可知图乙中T2＞T1，故B错误；

C．图丙说明：气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故C正确；

D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，故D错误。

故选：C。

训练2：

A、单晶体有各向异性的特征，多晶体具有各向同性的特征，故A错误；

B、液体表面张力是因为在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0， 分子间的作用力表现为引力，这种力在液体表面层内的各个方向上都存在，力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直。这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力​​​​​​​。液体表面张力不是液体内部分子间的相互作用，故B错误；

C、温度是分子热运动平均动能的标志，0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，故C错误；

D、一定质量的理想气体的状态改变时，若温度不变，则其内能不变，故D正确。

故选：D。