第一節(jié) 分子動(dòng)理論-2023年高考物理一輪系統(tǒng)復(fù)習(xí)學(xué)思用

第一節(jié)分子動(dòng)理論

【要點(diǎn)歸納】

一、物體是由大量分子組成的

一、分子的大?。?/p>

1.分子直徑的數(shù)量級(jí)為10—1°m.

2.分子體積的數(shù)量級(jí)一般為10一291產(chǎn)

3.分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)一般為10—26kg.

二、阿伏加德羅常數(shù)：

1.定義：1的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)量可以用阿伏加德羅常數(shù)來表

示.

2.數(shù)值：阿伏加德羅常數(shù)常取由=6.02乂1023,”。小，粗略計(jì)算中可取用=661023怔/

-1

3.意義：阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)重要常數(shù).它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量

與分子質(zhì)量、分子的大小等微觀物理量聯(lián)系起來了，即阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀世界

與微觀世界的橋梁.

4.宏、微觀物理量與阿伏加德羅常數(shù)間的關(guān)系

(1)已知固體和液體(氣體不適用)的摩爾體積和一個(gè)分子的體積v，則乂、=乎；反

之亦可估算分子的大小.

(2)已知物質(zhì)(所有物質(zhì)，無論液體、固體還是氣體均適用)的摩爾質(zhì)量M和一個(gè)分子的

質(zhì)量相，則NA=5；反之亦可估算分子的質(zhì)量.

(3)已知物體(無論固體、液體還是氣體均適用)的體積V和摩爾體積匕⑹，則物體含有的

分子數(shù)〃=七以=總以.其中P是物質(zhì)的密度，M是物質(zhì)的質(zhì)量.

(4)已知物體(無論液體、固體還是氣體均適用)的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量，則物體含有的分子數(shù)

"=2NA.

(5)分子體積丫=妙=等.如果把分子簡(jiǎn)化成球體，可進(jìn)一步求出分子的直徑回

/VA"A\］兀

三、估算氣體分子間的距離

氣體的立方體模型

氣體分子間的間隙不能忽略，設(shè)想氣體分子平均分布，且每個(gè)氣體分子平均占有的空間

設(shè)想成一個(gè)小立方體，氣體分子間的距離就等于小立方體的邊長，如圖所示.每個(gè)空氣分子

平均占有的空間體積"=髭=等，分子間的距離a=爾.

二、分子熱運(yùn)動(dòng)

一、擴(kuò)散現(xiàn)象：

1.定義：不同的物質(zhì)互相接觸，過一段時(shí)間后物質(zhì)分子會(huì)彼此進(jìn)入對(duì)方，這一現(xiàn)象稱

為擴(kuò)散，擴(kuò)散是一種常見的物理現(xiàn)象.如在房間的一角撒上香水，整個(gè)房間都能聞到香味;

金塊和鉛塊壓緊在一起，放置足夠長的時(shí)間，會(huì)發(fā)現(xiàn)鉛中有金，金中有鉛等，都是擴(kuò)散.

2.產(chǎn)生原因：是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的.

3.特點(diǎn)：(1)在氣體、液體、固體中均能發(fā)生，而氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象最明顯.

(2)擴(kuò)散快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散越快，表明溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈.

(3)從濃度大處向濃度小處擴(kuò)散，且受“已進(jìn)入對(duì)方”的分子濃度的限制，當(dāng)進(jìn)入對(duì)方的

分子濃度較低時(shí)，擴(kuò)散現(xiàn)象較為顯著.

二、布朗運(yùn)動(dòng)

1.定義：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是在顯微鏡下觀察到的.

2.布朗運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：微粒在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)

越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯.

3.產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因：由于液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)固體微小顆粒各個(gè)方向撞擊的不

均勻性所造成.

4.影響布朗運(yùn)動(dòng)的因素：微粒的大小和液體(或氣體)溫度的高低.

(1)微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯.(2)溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈.

5.布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

反映

(1)布朗運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的——＞分子運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的；

反映

(2)布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的——?分子運(yùn)動(dòng)是永不停息的：

反映

(3)溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈——＞溫度越高，分子的運(yùn)動(dòng)越激烈.

三、分子間的作用力

1.分子間有空隙

(1)氣體分子的空隙：氣體很容易被壓縮，表明氣體分子間有很大的空隙.

(2)液體分子間的空隙：水和酒精混合后總體積會(huì)變小，說明液體分子間有間隙.

(3)固體分子間的空隙：壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能彼此進(jìn)入到對(duì)方的內(nèi)部

說明固體分子間也存在著空隙.

2.分子間的作用力

(1)分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力.分子間實(shí)際表現(xiàn)出的作用力是引力和斥

力的合力.

(2)分子間作用力與分子間距離變化的關(guān)系(如圖所示)：分子間的引力和斥力都隨分子間

距離r的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大.但斥力比引力變化得快.

(3)平衡位置：我們把分子間距離r=，o時(shí)，引力與斥力大小相等，分子力為零.分子間

距離等于/'0(數(shù)量級(jí)為10一l°m)的位置叫做平衡位置.

(4)分子間的引力和斥力隨分子間距離r的變化關(guān)系

分子間的引力和斥力都隨分子間距離，?的增大而減小，但斥力減小得更快.

尸隨r變化的關(guān)系如圖：

當(dāng)時(shí):合力隨距離的增大而減??；當(dāng)r＞為時(shí)，合力隨距離的增大先增大后減小.

①當(dāng)r=ro時(shí)，F(xiàn)^=F斥，F(xiàn)=0.

②當(dāng)r＜m時(shí)，F(xiàn).“和F斥都隨分子間距離的減小而增大，但F年增大得更快，分子力表現(xiàn)

為斥力.

③當(dāng)r>ro時(shí)，F(xiàn)，”和F斥都隨分子間距離的增大而減小，但F庠減小得更快，分子力表現(xiàn)

為引力.

④當(dāng)它10皿10—9⑼時(shí)，F(xiàn)*和F斥都十分微弱，可認(rèn)為分子間無相互作用力(F=0).

四、分子動(dòng)理論

1.分子動(dòng)理論內(nèi)容：物體是由大量分子組成的，分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分

子之間存在著引力和斥力.

2.根據(jù)分子力說明物體三態(tài)不同的宏觀特征

分子間的距離不同，分子間的作用力表現(xiàn)也就不一樣.

(1)固體分子間的距離小，分子之間的作用力表現(xiàn)明顯，分子只能在平衡位置附近做范

圍很小的無規(guī)則振動(dòng).因此，固體不但具有一定的體積，還具有一定的形狀.

(2)液體分子間的距離也很小，分子之間的作用力也能體現(xiàn)得比較明顯，但與固體分子

相比，液體分子可以在平衡位置附近做范圍較大的無規(guī)則振動(dòng)，而且液體分子的平衡位置不

是固定的，在不斷地移動(dòng)，因而液體雖然具有一定的體積，卻沒有固定的形狀.

(3)氣體分子間距離較大，彼此間的作用力極為微小，可認(rèn)為分子除了與其他分子或器

壁碰撞時(shí)有相互作用外，分子力可以忽略.因而氣體分子總是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到碰撞時(shí)

才改變方向.所以氣體沒有一定的體積，也沒有一定的形狀，總是充滿整個(gè)容器.

五、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

氣體分子運(yùn)動(dòng)的“三性”

1.自由性：由于氣體分子間的距離比較大，大約是分子直徑的10倍左右，分子間的作

用力很弱，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因而氣體能充

滿它所達(dá)到的整個(gè)空間.

2.無序性：由于分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁改變，分子的

運(yùn)動(dòng)雜亂無章，在某一時(shí)刻向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣

體分子數(shù)目都相等.

3.規(guī)律性：氣體分子速率分布呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律.當(dāng)溫度升高時(shí)，

速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，分子的平均速率增大.反之，分子的平均速率

減小.如圖所示。

修通的分fit

六、決定氣體壓強(qiáng)大小的因素

（1）微觀因素

①氣體分子的密度：氣體分子密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）大，在單位時(shí)間內(nèi)，

與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多.

②氣體分子的平均動(dòng)能：氣體的溫度高，氣體分子的平均動(dòng)能就大，每個(gè)氣體分子與器

壁的碰撞（可視作彈性碰撞）給器壁的沖力就大；

從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時(shí)間里器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累

計(jì)沖力就大.

（2）宏觀因素

①與溫度有關(guān)：在體積不變的情況下，溫度越高，氣體分子的平均動(dòng)能越大，氣體的壓

強(qiáng)越大.

②與體積有關(guān)：在溫度不變的情況下，體積越小，氣體分子的密度越大，氣體的壓強(qiáng)越

大.

七、分子動(dòng)能

1.分子由于永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫做分子動(dòng)能.由于分子運(yùn)動(dòng)的無

規(guī)則性，在某一時(shí)刻，物體內(nèi)部各分子的動(dòng)能大小不一，就是同一分子，在不同的時(shí)刻的動(dòng)

能也是不相同的.物體由大量分子組成，若想研究其中某一分子的動(dòng)能是非常困難的，也是

沒有必要的.熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，所以，有意義的是所有分子的動(dòng)能

的平均值，即分子平均動(dòng)能.

2.物體溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子平均動(dòng)能增大；反之，物體溫度降低時(shí)，

分子熱運(yùn)動(dòng)減弱，分子平均動(dòng)能減少.物體的每一溫度值都對(duì)應(yīng)著一定的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均

動(dòng)能值，因此我們說：“溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.“

八、分子勢(shì)能

1.分子勢(shì)能：組成物質(zhì)的分子間存在相互作用力，分子間具有由它們的相對(duì)位置決定

的勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做分子勢(shì)能.

2.影響分子勢(shì)能大小的因素.

分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，即與物體的體積有關(guān).分子勢(shì)能的變化與分子間

的距離發(fā)生變化時(shí)分子力做正功還是做負(fù)功有關(guān).

（1）當(dāng)分子間的距離時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離增大時(shí)，分子

力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大.

（2）當(dāng)分子間的距離時(shí);分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的距離減小時(shí)，分子

力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間的距離的減小而增大.

（3）如果取兩個(gè)分子間相距無限遠(yuǎn)時(shí)（此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì)）的分子勢(shì)能為零，則

分子勢(shì)能與與分子間距離r的關(guān)系可用上圖所示的曲線表示.從圖線上看出，當(dāng)r="時(shí)，

分子勢(shì)能最小.

九、物體的內(nèi)能

1.定義：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的熱力學(xué)能，也

叫內(nèi)能.

2.內(nèi)能的決定因素：物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān).溫度發(fā)生變化，分子的平

均動(dòng)能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化.還要注意，物體的內(nèi)能還與物

體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和.

【夯實(shí)基礎(chǔ)練】

1.（多選）（2022?齊齊哈爾實(shí)驗(yàn)中學(xué)第一次月考）若取無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零，當(dāng)處于平

衡狀態(tài)的兩分子間距離為“時(shí)，下列說法正確的是（）

A.分子勢(shì)能最小，且小于零

B.分子間作用力的合力為零

C.分子間引力和斥力相等

D.分子間引力和斥力均為零

E.分子勢(shì)能大于零

【解析】AE.分子勢(shì)能與間距/?的關(guān)系圖，如圖所示，由圖可知當(dāng)兩分子的間距為

“，時(shí).，分子勢(shì)能最小，且小于零，故A正確，E錯(cuò)誤;

BCD.當(dāng)兩分子的間距為m時(shí)，分子間引力與斥力大小相等，方向相反，則合力為零,

但是分子間引力和斥力的大小均不零，故BC正確，D錯(cuò)誤。故選ABC。

【答案】ABC

2.（2022?哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué)高三（上）期中）由于水的表面張力，荷葉上的小水滴

總是呈球形。分子勢(shì)能4和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖所示，能總體上反映小水滴表面

層中水分子跖的是圖中（）

A.”點(diǎn)B.b點(diǎn)、C.c點(diǎn)D.d點(diǎn)、

【解析】在小水滴表面層中，水分子間距較大，故水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)

為引力；當(dāng)片黑時(shí)，F(xiàn)2F斥，分子力F=0,分子勢(shì)能最小，故c點(diǎn)為分子間作用力為零的

情況，即c,點(diǎn)表示平衡位置，故表現(xiàn)為引力的位置只能為d點(diǎn)。故選D。

【答案】D

3.（2022?河北省衡水中學(xué)高三（上）五調(diào)）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說法不正確的是（）

A.氣體溫度升高，分子的平均動(dòng)能一定增大

B.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

C.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行

D.布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)就是分子熱運(yùn)動(dòng)

【解析】A.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，則分子平均動(dòng)能增大，故A正

確：

B.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距離減小，分子間作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能

增大，故B正確；

C.根據(jù)瑞增加原理，一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，故

c正確;

D.布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，它間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

由于本題選擇錯(cuò)誤的，故選D。

【答案】D

4.（2022?北京一零一中學(xué)高三（下）入學(xué)考試）關(guān)于水中花粉布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，下列說法

正確的是（）

A.圖中記錄的是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況

B.圖中記錄的是微粒作布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡

C.實(shí)驗(yàn)反映了水分子在不停的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)

D.實(shí)驗(yàn)中溫度越高，微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈

【解析】A.布朗運(yùn)動(dòng)不是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是懸浮在液體中的顆粒做的無規(guī)則的

運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；

B.圖中記錄的是微粒在各時(shí)刻的位置的連線，并不是軌跡，B錯(cuò)誤；

C.實(shí)驗(yàn)反映了水分子在不停的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，C正確；

D.實(shí)驗(yàn)中可以看到，微粒越小、溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，D錯(cuò)誤。故選C。

【答案】C

5.（2022?北京市牛欄山第一中學(xué)高三（下）入學(xué)考試）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說法中正確

的是（）

甲丙

各速率區(qū)冏的分子觸

占總分子數(shù)的百分比

A.圖甲“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先滴油酸酒精溶液，再撒琲子粉

B.圖乙為水中某花粉顆粒每隔一定時(shí)間位置的連線圖，連線表示該花粉顆粒做布朗運(yùn)

動(dòng)的軌跡

C.圖丙為分子力尸與分子間距r的關(guān)系圖，分子間距從ro開始增大時(shí)，分子力先變小

后變大

D.圖丁為大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布圖，曲線②對(duì)應(yīng)的溫度較高

【解析】A.試驗(yàn)時(shí)，在水面上先撒上琲子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開

穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；

B.花粉顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)，但不是分子的運(yùn)動(dòng)，它間接證實(shí)了液體分子的

無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。每隔不同時(shí)間觀察，其位置的連線不同，隔相同時(shí)間觀察，起點(diǎn)不同，位置的

連線也大相徑庭。每隔10s記下的不同位置之間的連線并不是花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，B錯(cuò)誤;

C.r>ro,分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r的距離增大，分子力先增大后減小.C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像可知，溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，圖線②“腰粗”，分

子平均速率更大，則溫度較高，D正確。故選D。

【答案】D

6.(2022?北京市北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三(下)摸底考試)關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是

()

A.擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子間存在引力

B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

C.一定質(zhì)量O'C的冰融化成0°C的水，其內(nèi)能沒有變化

D.一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)外做功，內(nèi)能不一定減少

【解析】A.擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不能說明分子間存在引

力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體表面的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的

表現(xiàn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.一定質(zhì)量0°C的冰融化成的水，分子動(dòng)能不變，但是分子勢(shì)能增加，則其內(nèi)能

變大，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；

D.一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)外做功，若氣體吸熱，則其內(nèi)能不一定減少，選項(xiàng)D正確。

故選D。

【答案】D

7.（2022?北京市北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三（下）摸底考試）兩個(gè)分子間的作用力的合力F與分

子間距離r的關(guān)系如圖所示，假定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢(shì)能為0,下列說

法正確的是（）

A.在,由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先變小后變大

B.在,?由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先做正功后做負(fù)功

C.在/■由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，分子勢(shì)能先增大后減小再增大

D.在廠“處分子勢(shì)能為零

【解析】A.由圖可知，在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，尸先變大后變小，再變

大，A錯(cuò)誤；

B.在/?由無限遠(yuǎn)到趨近于。的過程中，F(xiàn)先是引力，故做正功，后變?yōu)槌饬?，故做?fù)

功，B正確；

C.在r由無限遠(yuǎn)到趨近于0的過程中，由于分子力先做正功后做負(fù)功，故分子勢(shì)能先

減小后增大，C錯(cuò)誤；

D.在處分子勢(shì)能最小，由于規(guī)定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢(shì)能為0,

故此處的分子勢(shì)能不為零，D錯(cuò)誤。故選B。

【答案】