第11章熱學(xué)-物理批注版

第11章熱學(xué)

選考部分

選修3—3

高考對本部分知識的考查主要以選擇題和計算題為主.其中計算題以氣體實驗定律的考杳為主?雖然綜合性不太

強?但學(xué)生的得分率較低?應(yīng)加以就視。分值為15分。

分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)（I）

阿伏加德羅常數(shù)（I）

氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布（I）本部分考點內(nèi)容的要求全是1級.即理解

溫度是分子平均動能的標志、內(nèi)能（I）物理概念和物理規(guī)律的確切含義?理解物

固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體（I）理規(guī)律的適用條件.以及它們在簡單情況

液晶的微觀結(jié)構(gòu)（I）下的應(yīng)用。題型多為選擇題和填空題。

液體的表面張力現(xiàn)象（I）2.高考熱學(xué)命題的幣:點內(nèi)容有：（1）分子動

氣體實驗定律（U）理論要點，分子力、分子大小、質(zhì)量、數(shù)目

理想氣體（I）估算：（2）內(nèi)能的變化及改變內(nèi)能的物理

飽和蒸汽、未飽和蒸汽和飽和蒸汽樂（I）過程以及氣體壓強的決定因素；（3）理想

相對濕度（I）氣體狀態(tài)方程和用圖象表示氣體狀態(tài)的

熱力學(xué)第一定律（I）變化：（4）熱現(xiàn)象實驗與探索過程的方法。

能量守恒定律(I)3.近兩年來熱學(xué)考題中還涌現(xiàn)出r許多對

熱力學(xué)第二定律（I）熱現(xiàn)象的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力老杳的新

單位制：要知道中學(xué)物理中涉及的國際單位制的基本單位和其情景試題.多以科技前沿、社會熱點及與

他物理量的單位.包括攝氏度（C）、標準大氣壓（I）生產(chǎn)生活聯(lián)系的問題為背景來考查熱學(xué)

實驗:用油膜法估測分子的大小知識在實際中的應(yīng)用。

說明：1.分子動理論與統(tǒng)計觀點只作定性廣解.

2.知道國際單位制中規(guī)定的單位符號。

3.要求會正確使用溫度計。

第1講分子動理論內(nèi)能

板塊一主干梳理?對點激活

知識點1分子動理論I

1.物體是由大量分子組成的

（1）分子的大小

①分子直徑：數(shù)量級是10”。m；

②分子質(zhì)量：數(shù)量級是I（y26kg；

③測量方法：油膜法。

（2）阿伏加德羅常數(shù)

1mol任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù),NA=6.02XIO23molL

2.分子做永不停息地無規(guī)則運動

（1）擴散現(xiàn)象

①定義：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象。

②實質(zhì)：不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生

的。

（2）布朗運動

①定義：懸浮在液體中的微粒的永不停息地無規(guī)則運動。

②成因：液體分子無規(guī)則運動，對固體微粒碰撞不平衡造成的。

③特點：永不停息，無規(guī)則；微粒越小，溫度越高，布朗運動越顯著。

④結(jié)論：反映了液體分子的無規(guī)則運動。

（3）熱運動

①定義：分子永不停息地無規(guī)則運動。

②特點：溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈。

3.分子間的相互作用力

（1）引力和斥力同時存在，都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，

斥力比引力變化更快。

（2）分子力隨分子間距離的變化圖象如圖所示。

（3）分子力的特點

①一“時5的數(shù)量級為斥,分子力尸=0；

②廠<力時，F(xiàn).*<F斥,分子力尸表現(xiàn)為斥力；

③時，尸斥，分子力F表現(xiàn)為引力；

④r>10小時，尸紈、尸院迅速減為零，分子力尸=0。

4.統(tǒng)計規(guī)律

由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，各個分子的運動都是不規(guī)則的、帶有偶然性，但從總

體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律，這種規(guī)律叫做統(tǒng)計規(guī)律。大量分子的集體行為遵

從統(tǒng)計規(guī)律。

知識點2溫度是分子平均動能的標志、內(nèi)能I

1.溫度

一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。

2.兩種溫標

攝氏溫標和熱力學(xué)溫標。

關(guān)系：7=7+273.15K。

3.分子的動能

（1）分子動能是分子熱運動所具有的動能；

（2）平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標志；

（3）分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和。

4.分子的勢能

（1）定義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能。

（2）分子勢能的決定因素

微觀上——決定于分子間距離；

宏觀上——決定于物體的體積。

5.物體的內(nèi)能

（1）物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能，內(nèi)能是狀態(tài)量。

（2）對于給定的物體，其內(nèi)能大小與物體的溫度和體積有關(guān)。

（3）物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小無關(guān)。

（4）決定內(nèi)能的因素

微觀上：分子動能、分子勢能、分子個數(shù)。

宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）。

（5）改變物體的內(nèi)能有兩種方式

做功：當做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，外界對物體做了多少功，物體內(nèi)能就增加多少；

物體對外界做了多少功，物體內(nèi)能就減小多少。

熱傳遞：當熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就增加多

少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就減小多少。

知識點3實驗：用油膜法估測分子的大小

實驗?zāi)康?/p>

1.了解本實驗的實驗原理及所需要的器材，了解實驗的注意事項；

2.會正確測出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積；

3.會計算分子的大小，正確處理實驗數(shù)據(jù)。

實驗原理

利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看作球形，測出一定體

積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用d=（計算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸溶液

中純油酸的體積，S為油膜面積，這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。

f三乏l：f至iff三f三垂

一三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三本

實驗器材

清水、酒精、油酸、量筒、淺盤（邊長約30?40c〃?）、注射器（或滴管）、玻璃板（或

有機玻璃板）、彩筆、琲子粉（石膏粉）、坐標紙、容量瓶（500mL）。

實驗步驟

1.用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實驗帶來誤差。

2.配制油酸酒精溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入

酒精，直到液面達到500mL刻線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得

到了500mL含1mL純油酸的油酸酒精溶液。

3.用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體

積外時的滴數(shù)M

4.根據(jù)％=號算出每滴油酸酒精溶液的體積V0o

5.向淺盤里倒入約2cm深的水，并將琲子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。

6.用注射器或滴管將油酸酒精溶液滴在水面上一滴。

7.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板（或有機玻璃板）放在淺盤上，并將油酸薄膜

的形狀用彩筆畫在玻璃板上。

8.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積5（求面積時以

坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于

半個的算一個）。

V

9.根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積區(qū)并代入公式

算出油酸薄膜的厚度小

10.重復(fù)以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，求平均值，即為油酸分子的直徑大

小。

注意事項

1.油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度，產(chǎn)生誤差；

2.注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當針頭靠水面很近（油酸酒精溶液未滴

下之前）時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗

效果；

3.實驗之前要訓(xùn)練好滴法；

4.待測油酸面擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是

水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)，二是酒精揮發(fā)后液面收縮；

5.當重做實驗時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清

洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔；

6.從盤的中央加琲子粉，使粉自動擴散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，

加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥。這樣做比粉撒在水

面上的實驗效果好；

7.本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可；

8.實驗中所用的油酸及酒精都應(yīng)取較純藥品，否則會影響結(jié)果。另外，實驗中所有的

容器必須潔凈，不能有油污。

雙基夯實

一、思維辨析

1.布朗運動就是分子的運動。（）

2.分子間引力隨分子間距離的增大而減小，分子間斥力隨分子間距離的增大而增大。

（）

3.分子力減小時，分子勢能也一定減小。（）

4.物體的機械能減小時.，內(nèi)能不一定減小。（）

答案l.X2.X3.X47

二、對點激活

1.［微觀量的估算］已知地球的半徑為64X103km,水的摩爾質(zhì)量為1.8X10-2kg/moL阿伏

加德羅常數(shù)為6.02X1023molL設(shè)想將1kg水均勻地分布在地球表面，則Icn?的地球表面

上分布的水分子數(shù)目約為（）

（A）7X1（）3個⑴）7X1（）6個

（C）7Xl（）i°個（D）7X02個

解析1kg水中的水分子總數(shù)

建=而即=］gXI。-'*6.02X1023=§X10-6（個）

地球表面積

S=4TT*=4X3.14X（6.4X106）2m2=?5X1018cm2,則1cm?的地球表面上分布的水分子數(shù)

%7X1（）6個，故選項B正確。

kJ

2.［分子熱運動與布朗運動的理解］關(guān)于布朗運動，以下說法正確的是（）

（A）布朗運動就是液體分子的擴散現(xiàn)象

（B）布朗運動就是固體小顆粒中分子的無規(guī)則運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動

（C）布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，它是液體分子無規(guī)則運動的反

映

（D）掃地時，在陽光照射下，看到塵埃飛舞，這是塵埃在做布朗運動

解析布朗運動是液體分子中固體顆粒的無規(guī)則熱運動，并不是液體分子的無規(guī)則運動，但

它反映了液體分子的無規(guī)則運動，所以A、B選項錯誤，C選項正確。塵埃在飛舞，是流動

的氣流對塵埃的作用，不是布朗運動，D選項錯誤。

3.［分子間作用力］清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠。這一物理過程中，

水分子間的（）

（A）引力消失，斥力增大（B）斥力消失，引力增大

（C）引力、斥力都減?。―）引力、斥力都增大

解析水汽凝結(jié)成水珠，分子間距減小，分子引力和斥力都隨分子間距的減小而增大，所以

D選項正確，A、B,C選項都是錯誤的。

4.［分子間作用力］（多選）兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至

不再靠近。在此過程中，下列說法正確的是（）

（A）分子力先增大，后一直減小

（B）分子力先做正功，后做負功

（C）分子動能先增大，后減小

（D）分子勢能先增大，后減小

（E）分子勢能和動能之和不變

解析由分子動理論的知識，當兩個相距較遠的分子相互靠近，直至不能靠近的過程中，分

子力先是表現(xiàn)為引力且先增大后減小，之后表現(xiàn)為分子斥力，一直增大，所以A選項錯誤。

分子引力先做正功，然后分子斥力做負功，分子勢能先減小再增大，分子動能先增大后減小，

所以B、C選項正確，D選項錯誤。因為只有分子力做功，所以分子勢能和分子動能的總和

保持不變，E選項正確。

5.［物體的內(nèi)能］相同質(zhì)量的氧氣和氮氣，溫度相同，下列說法正確的是（）

（A）每個氧分子的動能都比氫分子的動能大

（B）每個氧分子的速率都比氧分子的速率大

（C）兩種氣體的分子平均動能一定相等

（D）兩種氣體的分子平均速率一定相等

答案C

解析溫度是分子平均動能的標志，溫度相同的氧氣和氮氣，分子的平均動能相同，但不一

定每個氧分子的動能都跟每個氮分子的動能相等，可能大，也可能小，也可能相等，所以A

選項錯誤，C選項正確。由于兩種氣體的分子質(zhì)量不相等，所以兩種氣體的分子平均速率也

一定不相等，D選項錯誤，氮分子的質(zhì)量較小，所以氮分子的平均速度較大，但每個氮分子

的速率大小不確定，B選項也錯誤。

6.［物體的內(nèi)能］下列說法中正確的是（）

（A）物體從外界吸收熱量，物體的內(nèi)能一定增加

（B）物體的溫度升高，物體內(nèi)所有分子的動能都增大

（C）在分子相互靠近的過程中，分子勢能一定增大

（D）在分子相互遠離的過程中，分子引力和斥力都減小

答案D

解析物體從外界吸收熱量的同時，體積膨脹，對外界做功，氣體的內(nèi)能不一定增加，例如

氣體膨脹，選項A錯誤。物體的溫度升高，分子的平均動能增加，但個別分子的動能可能

不變或減小，選項B錯誤。如兩個分子之間的距離大于平衡位置”，在它們相互靠近的過

程中，分子力表現(xiàn)為引力，做正功，分子勢能減小，選項C錯誤，選項D正確。

7.［熱力學(xué)定律］物體由大量分子組成，下列說法正確的是（）

（A）分子熱運動越劇烈，物體內(nèi)每個分子的動能越大

（B）分子間引力總是隨著分子間的距離減小而減小

（C）物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)

（D）只有外界對物體做功才能增加物體的內(nèi)能

答案C

解析分子熱運動越劇烈，分子的平均動能越大，但不一定是每個分子的動能都大，故A

錯。分子間的引力和斥力都是隨著分子間距離的減小而增大，故B錯。物體的內(nèi)能由物質(zhì)

的量、體積及溫度決定，即所有分子動能和分子勢能之和，故C正確。物體內(nèi)能的變化由

做功和熱傳遞共同決定，故D錯。

版塊二考點細研?悟法培優(yōu)

考點1微觀量的估算解題技巧

1.考點解讀

I.分子模型

物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種情況，不同物態(tài)下應(yīng)將分子看成不同的模型。

（1）固體、液體分子一個一個緊密排列，可將分子看成球形或立方體形，如圖所示。分子

間距等于小球的直徑或立方體的棱長，所以d=

（2）氣體分子不是一個一個緊密排列的，它們之間的距離很大，所以氣體分子的大小不等

于分子所占有的平均空間。如圖所示，此時每個分子占有的空間視為棱長為1的立方體，所

以d=yfVo

2.微觀量：分子體積％、分子直徑"、分子質(zhì)量相。

3.宏觀量：物體體積K摩爾體積/3、物體的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mmol、物體的密度p。

4.關(guān)系

(1)分子的質(zhì)量：〃，=宵=飲

(2)分子的體積：匕二變二耨。對氣體，方表示分子占據(jù)的空間。

NRpNk

(3)物體所含的分子數(shù)：〃=戶?必=齊?心，

Vmol"mol

請__M_浦pV

或〃=而肅治=/。平K1。

2.典例示法

例1用放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動,估計放大后的小顆粒(碳)體積為0.1X10-9m3,

碳的密度為2.25X10'kg/n?,摩爾質(zhì)量是1.2X10"kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)為6.02X1()23

mol",貝I：

(1)該小碳粒含分子數(shù)約為多少個？(取一位有效數(shù)字)

(2)假設(shè)小碳粒中的分子是緊挨在一起的，試估算碳分子的直徑。

解題探究：(1)求解分子大小時，常用哪兩種模型？

提示：球形和立方體形。

(2)如何求小碳粒的實際體積？

提示：V實際=60i)3°

嘗試解答(1)5X10"，個(2)2.6X10"％。

(1)設(shè)小顆粒棱長為。，放大60()倍后，則其體積為V=(600a)3=0.1x10-9m3。

3

實際體積為^=步=躲m

質(zhì)量為m="『=i.oxi(y”kg

含分子數(shù)為?=^A=T^i7rTx6-02x1023=5x1o'0(個)。

wi1.ZX1U

(2)將碳分子看成球體模型，則有一=$售3=父

3I，、/1()二

3

zalevA/6義216__10

=l001

倚"=弋nJt\J5X10X3.14=2.6X10m°

總結(jié)升華

微觀量的求解方法

(1)分子的大小、分子體積、分子質(zhì)量屬微觀量，直接測量它們的數(shù)值非常困難，可

以借助較易測量的宏觀量結(jié)合摩爾體積、摩爾質(zhì)量等來估算這些微觀量，其中阿伏加德羅常

數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。

(2)建立合適的物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球形或小立方體形。氣體分

子所占據(jù)的空間則建立立方體模型。

3.變式題組

1.(多選)若以〃表示水的摩爾質(zhì)量，V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，p表示在標

準狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，相0、V。分別表示每個水分子的質(zhì)量和體

積，下面關(guān)系正確的有()

(A)以暇6)〃=扇(C)p＜^6)頒=自

答案ACD

解析由于〃=2匕則必=怠=經(jīng)，變形得，沏=《，故

A、D選項正確。由于分子之間有空隙，所以心匕)＜匕水蒸氣的密度為夕=￡＜禽，故B

選項錯誤，C選項正確。

2.已知銅的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol),銅的密度為p(kg/n?),阿伏加德羅常數(shù)為七(mo『)。

下列判斷錯誤的是()

(A)1kg銅所含的原子數(shù)為答

(B)In?銅所含的原子數(shù)為誓

M

(C)1個銅原子的質(zhì)量為M(kg)

(D)1個銅原子的體積為著(m3)

"A

答案B

解析1kg銅所含的原子數(shù)N==NA=%A選項正確。

同理1n?銅所含的原子數(shù)％=加,\=簪，B選項錯誤。

1個銅原子的質(zhì)量%)=罷■(kg),C選項正確。

NR

Mo

1個銅原子的體積匕=先(n?),D選項正確。

PNR

考點2分子力'分子勢能與分子間距離的關(guān)系拓展延伸

1.考點解讀

分子力與分子勢能

分子間的相互作用力尸分子勢能Ep

項目

與分子間距

的關(guān)系圖線0

r增大，斥力做正功，分子勢

F川和尸斥都隨距離的增大而減

能減少。

r<r小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)可

Q「減小，斥力做負功，分子勢

<Fa,尸表現(xiàn)為斥力

能增加

隨分子r增大，引力做負功，分子勢

尸刷和尸斥都隨距離的增大而減

間距的能增加。

r>ro小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)可

變化情r減小，引力做正功，分子勢

>尸斥，尸表現(xiàn)為引力

況能減少

/?=〃）“引=尸斥，尸=0分子勢能最小，但不為零

r>10r尸.”和尸、都已十分微弱，可以

0分子勢能為零

（10一％）認為分子間沒有相互作用力

2.典例示法

例2（多選）如圖所示，縱坐標表示兩個分子間引力、斥力的大小，橫坐標表示兩個分子

間的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e

為兩曲線的交點，則下列說法正確的是（）

（A）ab為斥力曲線，cd為引力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為101°m

（B）ab為引力曲線，cd為斥力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為104°m

（C）若兩個分子間距離增大，則分子勢能也增大

（D）由分子動理論可知：溫度相同的氫氣和氧氣，分子平均動能相同

（E）質(zhì)量和溫度都相同的氫氣和氧氣（視為理想氣體），氨氣的內(nèi)能大

解題探究（1）分子的引力和斥力隨分子間距變化的規(guī)律？

提示：分子的引力和斥力都隨分子間距的增大而減小。

（2）兩曲線的交點表示什么？

提示：分子間引力和斥力相等。

嘗試解答選ADE。

在F-r圖象中，隨著距離的增大，斥力比引力變化的快，所以cd為引力曲線，ab為斥力曲

線，當分子間的距離等于分子直徑數(shù)量級時，引力等于斥力，e點是平衡間距點，橫坐標的

數(shù)量級為10」°m,選項B錯誤，選項A正確。如果分子間距大于平衡距離，分子力是引力，

當兩個分子間距離增大，分子力做負功，則分子勢能也增大；如果分子間距小于平衡距離，

分子力是斥力，當兩個分子間距離增大，分子力做正功，則分子勢能減小，選項C錯誤。

溫度是分子熱運動平均動能的標志，故溫度相同的氫氣和氧氣，分子平均動能相同，選項D

正確。溫度是分子熱運動平均動能的標志，質(zhì)量和溫度都相同的氫氣和氧氣，單個分子平均

動能相等，但氫氣分子個數(shù)多，故氫氣的內(nèi)能大，選項E正確。

總結(jié)升華

判斷分子勢能變化的兩種方法

方法一：根據(jù)分子力做功判斷。分子力做正功，分子勢能減?。悍肿恿ψ鲐摴?，分子勢能增

加。

方法二：利用分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷。如圖所示。

但要注意此圖線和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線形狀雖然相似，但意義不同，不要混淆。

3.拓展題組

1.如圖所示，用尸表示兩分子間的作用力，用心表示分子間的分子勢能，在兩個分子之間

的距離由10“變?yōu)?的過程中（）

（A）廠不斷增大，Ep不斷減小

（B）F先增大后減小，與不斷減小

（C）尸不斷增大，昂先增大后減小

（D）F、與都是先增大后減小

答案B

解析由圖可知分子間距離由10布減小到布的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，先增大后減小，

而分子勢能一直減小，因此B選項正確，A,C、D選項都是錯誤的。

2.（多選）關(guān)于分子間的相互作用力，以下說法中正確的是（）

（A）當分子間的距離，?="時?，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥

力

（B）分子力隨分子間距離的變化而變化，當r>r0時.，隨著距離的增大，分子間的引力和

斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力

（C）當分子間的距離/<小時;隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比

引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力

（D）當分子間的距離/?>10.皿時;分子間的作用力可以忽略不計

答案CD

解析當分子間距離r=布時，分子間引力和斥力大小相等，分子力為零，并不是不存在斥

力和引力，A選項是錯誤的。當r>“時，隨著分子間距離的增大，分子間的引力和斥力都

減小，但斥力比引力減小的更快，故表現(xiàn)為引力，所以B選項是錯誤的。當時，隨著

分子距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增加的更快，故分子力表現(xiàn)為

斥力，所以C選項正確。當分子間距rAlO.m時，分子間的引力、斥力都減的很小，可以

忽略不計，所以分子力也就忽略不計。

考點3物體的內(nèi)能對比分析

1.考點解讀

I.物體的內(nèi)能與機械能的比較

內(nèi)能機械能

比

物體中所有分子熱運動動能與分子勢物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)

定義

能的總和稱

決定與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的

因素關(guān)選取有關(guān)

量值任何物體都有內(nèi)能可以為零

測量無法測量可測量

本質(zhì)微觀分子的運動和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運動和相互作用的結(jié)果

運動

熱運動機械運動

形式

聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，能的總量守恒

2.溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較

概念溫度內(nèi)能（熱能）熱量功

表示物體的冷熱

程度，是物體分子物體內(nèi)所有分子

是熱傳遞過程中

平均動能大小的動能和勢能的總做功過程是機械

內(nèi)能的改變量，熱

標志，它是大量分和，它是由大量分能或其他形式的

含義量是用來量度熱

子熱運動的集體子的熱運動和分能和內(nèi)能之間的

傳遞過程中內(nèi)能

表現(xiàn)，對個別分子子的相對位置所轉(zhuǎn)化過程

轉(zhuǎn)移的多少

來說，溫度沒有意決定的能

義

溫度和內(nèi)能是狀態(tài)二1,熱量和功則是過程量。熱傳遞的前提條件是存在溫差，

聯(lián)系

傳遞的是熱量而不7是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移

2.典例示法

例3關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法正確的是（）

（A）不同物體，溫度相等，內(nèi)能也相等

（B）所有分子的分子勢能增大，物體的內(nèi)能也增大

（C）溫度升高，分子平均動能增大，但內(nèi)能不一定增大

（D）只要兩物體的質(zhì)量、溫度、體積相等，兩物體的內(nèi)能一定相等

解題探究（1）一定質(zhì)量的物體，內(nèi)能由什么決定？

提示：由溫度和體積決定。

（2）一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能由什么決定？

提示：僅僅由溫度決定。

嘗試解答選C。

物體的內(nèi)能是由物質(zhì)的量、溫度、體積共同決定，不同物體，溫度相等，體積和物質(zhì)的量不

確定，內(nèi)能也不一定相等，A選項錯誤。所有分子的勢能增大，物體的分子勢能增大，內(nèi)能

不一定增大，B選項錯誤。溫度升高，分子的平均動能增大，但內(nèi)能不一定增大，C選項正

確。物體的質(zhì)量相等，物質(zhì)的量不一定相等，內(nèi)能不一定相等，D選項錯誤。

總結(jié)升華

分析物體的內(nèi)能問題的技巧

分析物體的內(nèi)能問題應(yīng)當明確以下幾點：

（1）內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內(nèi)能的說法。

（2）決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關(guān)系。

（3）通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

（4）溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。

3.變式題組

1.下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法中正確的是（）

（A）溫度是分子平均動能的標志，所以兩個動能不同的分子相比，動能大的溫度高

（B）兩個不同的物體，只要溫度和體積相同，內(nèi)能就相同

（C）質(zhì)量和溫度相同的冰和水，內(nèi)能是相同的

（D）一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化

答案D

解析溫度是分子平均動能的標志，溫度相同，分子平均動能相同對大量分子才有意義，但

對單個分子來說，分子的動能不確定，A選項是錯誤的。兩個不同的物體，只是溫度和體積

相同，而物質(zhì)的量如果不同，那么兩物體的內(nèi)能也不相同，B選項是錯誤的。質(zhì)量和溫度都

相同的冰和水，它們的體積不同，內(nèi)能也是不相同的，C選項是錯誤的。一定質(zhì)量的某種物

質(zhì)，即使溫度不變，如果體積發(fā)生變化，內(nèi)能也可能發(fā)生變化，D選項正確。

2.[2015?江西南昌一模]（多選）關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法中正確的是（）

（A）物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大

（B）物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能一定減少

（C）物體體積改變，內(nèi)能可能不變

（D）質(zhì)量相同的水的內(nèi)能比0℃冰的內(nèi)能大

答案BCD

解析影響物體內(nèi)能的因素有做功和熱傳遞，物體吸收熱量，不知做功情況，內(nèi)能變化不確

定，A選項是錯誤的。由AU=W+Q,對外做功W取負，外界對物體做功卬取正，吸熱。

取正，放熱Q取負，AU為正時，物體內(nèi)能增加，AU為負時，物體內(nèi)能減少，B選項是正

確的。當物體的體積改變時，就有做功情況存在，但熱傳遞情況不確定，所以內(nèi)能可能不變，

C選項正確。質(zhì)量相同的0℃水的分子勢能比0℃冰的分子勢能大，分子動能一樣，所以水

的內(nèi)能大，D選項正確。

考點4用油膜法估算分子的大小深化理解

1.考點解讀

用油膜法估測分子的大小是將分子看成球形模型，將微觀量測量轉(zhuǎn)化為宏觀量測量。實驗前

要準確測出一滴油酸溶液中的純油酸體積，實驗后要盡可能準確地測出油酸薄膜的面積。由

于是用宏觀量測微觀量，因此在計算時需要估算，只要數(shù)量級符合要求就可以。

誤差分析

產(chǎn)生原因減小辦法

(1)為減小濃度的變化，可將配好的溶液封

偶然誤差：閉

(1)油酸酒精溶液配制后長時間放置，溶液(2)讀數(shù)時，不足半個格子的舍去，多于半

的濃度容易改變，會給實驗帶來較大誤差個格子的算一個。方格邊長的單位越小，計

(2)利用小格子數(shù)計算輪廓面積時，輪廓的算出的面積越精確

不規(guī)則性容易帶來計算誤差。(3)選用內(nèi)徑小的量筒，讀數(shù)時平視

(3)測量量筒內(nèi)溶液增加1mL的滴數(shù)時，(4)畫圖時圖線輪廓邊緣清晰

體積觀測不準確會帶來很大誤差系統(tǒng)誤差：

(4)油膜形狀的畫線不準會帶來誤差將油酸分子看成球形是緊密排列，忽略了分

子間隙

2.典例示法

例4利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分數(shù))的油酸酒

精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的規(guī)格為30cmX40cm的淺盤、琲子粉、

橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙。

(1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟EC。

(A)用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸

酒精溶液時的滴數(shù)N

(B)將琲子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從

靠近水面處向淺盤中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到穩(wěn)定時油酸薄膜有足夠大的面積

且不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)〃

(C)___________________________________________________

(D)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單

位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S

(2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小(單位：cm)。

解題探究(1)如何計算出一滴純油酸的體積？

提示：丫=卡

(2)怎樣計算油酸膜的直徑？

提示：用純油酸的體積除以油酸膜的面積。

嘗試解答(1)待薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸膜的形狀畫在玻

璃板上。

、“X0.05%

⑵-NS-0

(1)待薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。

(2)每滴油酸酒精溶液的體積為*cm3

n滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為

V=-^X0.05%cm3

~乂人……2一VMXO.05%

所以單個油酸分子的大小d=7<3=---/7V7o7---cm

總結(jié)升華

解決油膜法估測分子大小的思路

（1）理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。

（2）明確溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系，正確求出純油酸體積幾

（3）準確“數(shù)”出油膜的面積S。

V

（4）利用求得分子直徑。

3.變式題組

1.（多選）一滴油酸酒精溶液含質(zhì)量為m的純油酸，滴在液面上擴散后形成的最大面積為S。

已知純油酸的摩爾質(zhì)量為〃、密度為p,阿伏加德羅常數(shù)為心，下列表達式中正確的有（）

（A）油酸分子的直徑（B）油酸分子的直徑4=哉

（C）油酸所含的分子數(shù)（D）油酸所含的分子數(shù)N=§VA

答案BC

解析設(shè)油酸分子的直徑為“，則有dS?=d=患:設(shè)油酸所含的分子數(shù)為N,則有N=W

NA，選項B、C正確。

2.在“用單分子油膜估測分子大小”實驗中，

（1）某同學(xué)操作步驟如下：

①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液：

②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；

③在“淺盤”內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；

④在“淺盤”上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。

改正其中的錯誤：0

（2）若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%,一滴溶液的體積為4.8X10TmL,其形成的油膜面

積為40cm2,則估測出油酸分子的直徑為m。

答案（1）見解析（2）1.2X10-9

解析（1）②由于一滴溶液的體積太小，直接測量時相對誤差太大，應(yīng)用微小量累積法減

小測量誤差，故可在量筒內(nèi)滴入N滴該溶液，測出它的體積。

③液面上不撒彈子粉或石膏粉時，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一

塊完整的油膜，油膜間的健隙會造成測量誤差增大甚至實驗失敗，故應(yīng)先在液面上撒扉子粉

或石膏粉。

（2）由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得

V4.8X1O-3XI0-6X0]O%

d干40X104m

=1.2X109m。

板塊三高考模擬?隨堂集訓(xùn)

1.[2015?課標全國卷II】（多選）關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

（A）溫度越高，擴散進行得越快

（B）擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)

（C）擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的

（D）擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生

（E）液體中的擴散現(xiàn)象是由液體的對流形成的

答案ACD

解析溫度越高，分子的熱運動越劇烈，擴散進行得越快，選項A、C正確；擴散現(xiàn)象是一

種物理現(xiàn)象，不是化學(xué)反應(yīng)，選項B錯誤；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，選

項D正確；液體中的擴散現(xiàn)象是由液體分子的無規(guī)則運動而產(chǎn)生的，選項E錯誤。

2.[2015?廣東高考I（多選）如圖為某實驗器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉

了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水。在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣（）

（A）內(nèi)能增大

（B）壓強增大

（C）分子間引力和斥力都減小

（D）所有分子運動速率都增大

答案AB

解析由于被封閉的空氣的質(zhì)量是一定的，因此在水加熱的過程中，通過熱傳遞，空氣的溫

度升高，內(nèi)能增大，A項正確；由于被封閉的空氣的體積不變，由華=C可知，空氣的溫度

升高時，壓強增大，B項正確；由于氣體分子是做雜亂無章的運動的，因此分子間的距離時

而變大，時而變小，分子間的引力與斥力時而變小，時而變大，C項錯誤；氣體溫度升高,

氣體分子的平均速率增大，而不是所有氣體分子的速率都變大，D項錯誤。

3.[2015?福建高考]下列有關(guān)分子動理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識，其中正確的是（）

（A）分子間距離減小時分子勢能一定減小

（B）溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈

（C）物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度無關(guān)

（D）非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性

答案B

解析在分子間作用力表現(xiàn)為斥力時，隨著分子間距離的減小分子勢能增大，選項A錯誤；

溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈，選項B正確；物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占

總分子數(shù)比例隨溫度升高而增多，選項C錯誤；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性，而多晶體

則是各向同性的，選項D錯誤。

4.[2014?北京高考]下列說法中正確的是（）

（A）物體溫度降低，其分子熱運動的平均動能增大

（B）物體溫度升高，其分子熱運動的平均動能增大

（C）物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大

（D）物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變

答案B

解析溫度是物體分子平均動能的標志，溫度升高則其分子平均動能增大，反之，則其分子

平均動能減小，故A選項錯誤，B選項正確。物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和分子勢

能的總和，宏觀上取決于物體的溫度、體積和質(zhì)量，故C、D選項錯誤。

5.[2015?山東高考]（多選）墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻。關(guān)于該現(xiàn)象的分析正確的是

（）

（A）混合均勻主要是由于碳粒受重力作用

（B）混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動

（C）使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速

（D）墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的

答案BC

解析墨汁與水混合均勻的過程，是水分子和碳粒做無規(guī)則運動的過程，這種運動與重力無

關(guān)，也不是化學(xué)反應(yīng)引起的。微粒越小、溫度越高，無規(guī)則運動越劇烈，可見，B、C選項

正確，A、D選項均錯。

6.[2015?江蘇高考]在裝有食品的包裝袋中充入氮氣，可以起到保質(zhì)作用。某廠家為檢測包

裝袋的密封性，在包裝袋中充滿一定量的氮氣，然后密封進行加壓測試。測試時，對包裝袋

緩慢地施加壓力。將袋內(nèi)的氮氣視為理想氣體，則加壓測試過程中，包裝袋內(nèi)壁單位面積上

所受氣體分子撞擊的作用力（選填“增大”“減小”或“不變”）,包裝袋內(nèi)氮氣

的內(nèi)能（選填“增大”“減小”或“不變”）。

答案增大，不變

解析壓強增加，包裝袋內(nèi)壁單位面積的撞擊分子數(shù)變多，所受氣體分子撞擊作用力增大；

溫度不變，包裝袋內(nèi)氮氣的內(nèi)能不變。

7.[2015?海南高考]已知地球大氣層的厚度/z遠小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為

阿伏加德羅常數(shù)為NA，地面大氣壓強為外，重力加速度大小為g。由此可估算得，地球大

氣層空氣分子總數(shù)為,空氣分子之間的平均距離為。

分安4即必於3甌

口木Mg'']PONA

2

解析可認為地球大氣對地球表面的壓力是由其重力引起的，EPmg=p0S=p0X4TiR,故大

氣層的空氣總質(zhì)量加=氣度，空氣分子總數(shù)N=^NA=生端區(qū)。由于〃《凡則大氣層的

總體積丫二而足〃，每個分子所占空間設(shè)為一個棱長為〃的正方體，則有此？=匕可得分子

間的平均距離“

板塊四限時?規(guī)范?特訓(xùn)

色時間：45分鐘’嬤滿分：100分

一、選擇題（本題共10小題，每小題8分，共80分。其中1?4為單選，5~10

為多選）

1.[2015?廈門質(zhì)檢]對于分子動理論和物體的內(nèi)能的理解，下列說法不正確的是（）

（A）液體表面分子間距較大，所以表現(xiàn)為引力，液體表面有收縮的趨勢

（B）用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)

（C）理想氣體在狀態(tài)變化時，溫度升高氣體分子的平均動能增大，氣體的壓強也一定增大

（D）當分子間的引力和斥力平衡時，分子勢能最小

答案C

解析液體表面分子間距較大，表現(xiàn)為引力，因此液體表面有收縮的趨勢，A選項正確。用

力拉鐵棒兩端鐵棒沒斷，說明分子間存在引力，B選項正確。當，＞珀時，隨分子間距減小，

分子力做正功，分子勢能減小，當時，隨分子間距減小，分子力做負功，分子勢能增

大，因此時，分子間的引力和斥力平衡，分子勢能最小，D選項正確。對于理想氣體，

溫度升高，分子的平均動能增大，但若同時，體積變大，氣體壓強不一定增大，C選項錯誤。

2.[2016?福州質(zhì)檢]下列說法正確的是（）

（A）質(zhì)量、溫度都相同的氫氣和氧氣，分子平均動能不相同

（B）分子熱運動越劇烈，物體內(nèi)每個分子的動能越大

（C）懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運動就越明顯

（D）只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出每個分子的體積

解析溫度是分子平均動能的標志，溫度相同，則分子平均動能相同，故A選項錯誤。分

子運動的劇烈程度是針對大量分子的統(tǒng)計規(guī)律而言的，并不能說明每一個分子的運動情況,

故B選項錯誤。由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)可以算出一個氣體分子平均所占的體

積，但是得不到氣體分子的體積，故D選項錯誤。固體微粒越小，液體分子對其撞擊越不

易平衡，其運動狀態(tài)越容易改變，布朗運動就越明顯，C選項正確。

3.[2015?萊陽一中摸底]做布朗運動實驗,得到某個觀測記錄如圖所示。圖中記錄的是（）

（A）分子無規(guī)則運動的情況

（B）某個微粒做布朗運動的軌跡

（C）某個微粒做布朗運動的速度-時間圖線

（D）按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線

解析圖中記錄的是某個微粒在按等時間間隔的位置連線，并不是微粒的運動軌跡，也不是

做布朗運動的速度一時間圖線，因此B、C選項都錯誤，D選項正確。該圖反應(yīng)了液體分子

的無規(guī)則運動情況，但它并不是分子無規(guī)則運動的情況，A選項錯誤。

4.[2015?貴陽質(zhì)檢]氣體能夠充滿密閉容器，說明氣體分子除相互碰撞的短暫時間外（）

（A）氣體分子可以做布朗運動

（B）氣體分子的動能都一樣大

（C）相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動

（D）相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大

答案C

解析氣體能夠充滿密閉容器,說明氣體分子可以自由運動，分子間的相互作用力十分微弱，

所以C選項正確，但每個氣體分子間距不一定相等，D選項錯誤。氣體分子的動能即使在

溫度相同的條件下，也有的大，有的小，B選項是錯誤的。布朗運動是固體顆粒的無規(guī)則運

動，A選項錯誤。

5.[2015?東北三校二聯(lián)]下列說法正確的是（）

（A）只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù)

（B）懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多，布朗運動越明顯

（C）在使兩個分子間的距離由很遠（/＞1（）-9皿）減小到很難再靠近的過程中，分子間作用

力先減小后增大；分子勢能不斷增大

（D）溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大

（E）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后，其壓強一定增大

答案ADE

解析懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，受力越趨于平衡，布朗運動越

不明顯，B選項錯誤。在使兩個分子間的距離由很遠（r＞10*9m）減小到很難再靠近的過

程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，C選項錯誤。

6.[2015?齊齊哈爾二模]分子力比重力、引力等要復(fù)雜得多，分子勢能跟分子間的距離的關(guān)

系也比較復(fù)雜。圖示為分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖象，用均