文档内容
自主命题卷 全国卷
2021·广东卷·T15(1) 气体实验定律 2021·全国甲卷·T33(1) V－t图像
分子平均动能 2021·全国甲卷·T33(2) 气体实验定律
2021·广东卷·T15(2) 气体实验定律 2021·全国乙卷·T33(1) p－V图像 热力
2021·湖南卷·T15(1) 内能 热力学第 学第一定律
一定律 2021·全国乙卷·T33(2) 气体实验定律
2021·湖南卷·T15(2) 气体实验定律 2020·全国卷Ⅰ·T33(1) 分子力与分子间
考
2021·河北卷·T15(1) 热力学第一定律 距离的关系
情
气体分子速率特点 2020·全国卷Ⅰ·T33(2) 气体实验定律
分
2021·河北卷·T15(2) 气体实验定律 2020·全国卷Ⅱ·T33(1) 热力学定律
析
2020·山东卷·T15 理想气体状态方程 2020·全国卷Ⅱ·T33(2) 气体实验定律
气体实验定律 2020·全国卷Ⅲ·T33(1) 气体实验定律
2020·北京卷·T10 分子力与分子间距 热力学第一定律
离的关系 2020·全国卷Ⅲ·T33(2) 气体实验定律
2020·江苏卷·T13A(1) 固体 2019·全国卷Ⅲ·T33(1) 实验：用油膜法
2020·江苏卷·T13A(3) 热力学第一定律 估测油酸分子的大小
雾霾天气、高压锅、气压计、蛟龙号深海探测器、喷雾器、拔罐、保
生活实践类
温杯、输液瓶、测温电子天平等
试题
分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律、热力学定律、用油
情境
学习探究类 膜法估测油酸分子的大小、探究等温情况下一定质量气体压强与体积
的关系
第 1 讲 分子动理论 内能
目标要求 1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法，了解分子动理论的基本观点.2.
了解扩散现象并能解释布朗运动.3.知道分子力随分子间距离变化的图像.4.了解物体内能的决定因素．
考点一 微观量估算的两种“模型”
1．分子的大小
(1)分子的直径(视为球模型)：数量级为 10 － 10 m；
(2)分子的质量：数量级为10－26 kg.
2．阿伏加德罗常数
(1)1 mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取N ＝ 6.02 × 10 23 mol－1；
A
(2)阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．
1．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径．( × )
2．已知铜的密度、摩尔质量以及阿伏加德罗常数，可以估算铜分子的直径．( √ )
1．微观量与宏观量
(1)微观量：分子质量m、分子体积V、分子直径d等．
0 0
(2)宏观量：物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积V 等．
mol
2．分子的两种模型
(1)球模型：V＝πd3，得直径d＝(常用于固体和液体)．
0
(2)立方体模型：V＝d3，得边长d＝(常用于气体)．
0
3．几个重要关系
(1)一个分子的质量：m＝.
0
(2)一个分子的体积：V＝(注意：对于气体，V 表示一个气体分子占有的空间)．
0 0
(3)1 mol物体的体积：V ＝.
mol
考向1 微观量估算的球体模型
例1 (多选)钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位
为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N .已知1克拉＝0.2 g，则下列
A
选项正确的是( )
A．a克拉钻石物质的量为
B．a克拉钻石所含有的分子数为
C．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)
D．a克拉钻石的体积为答案 ABC
解析 a克拉钻石的质量为0.2a克，得物质的量为，所含分子数为×N ，故A、B正确；每
A
个钻石分子的体积为，固体分子看作球体，V＝πR3＝π3＝πd3，联立解得分子直径d＝，故C
正确；a克拉钻石的体积为，D错误．
考向2 微观量估算的立方体模型
例2 (2022·河北衡水市月考)轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全．轿车在发
生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN )受撞击完全分解产生钠
3
和氮气而充入气囊．若充入氮气后安全气囊的容积 V＝56 L，气囊中氮气的密度 ρ＝1.25
kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏加德罗常数N ＝6×1023 mol－1，请估算：
A
(结果保留一位有效数字)
(1)一个氮气分子的质量m；
(2)气囊中氮气分子的总个数N；
(3)气囊中氮气分子间的平均距离r.
答案 (1)5×10－26 kg (2)2×1024 (3)3×10－9 m
解析 (1)一个氮气分子的质量m＝
解得m≈5×10－26 kg
(2)设气囊内氮气的物质的量为n，则有n＝
N＝nN
A
解得N≈2×1024(个)
(3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r的立方体，
则有r3＝
解得r≈3×10－9 m.
考点二 布朗运动与分子热运动
1．分子热运动
分子做永不停息的无规则运动．
2．扩散现象(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象．
(2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．
(3)温度越高，扩散越快．
3．布朗运动
(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动．
(2)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．
(3)微粒越小，温度越高，布朗运动越明显．
1．布朗运动是液体分子的无规则运动．( × )
2．温度越高，布朗运动越明显．( √ )
3．扩散现象和布朗运动都是分子热运动．( × )
4．运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动剧烈．( × )
考向1 布朗运动的特点及应用
例3 研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播．气溶胶是指悬浮在气
体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布
朗运动．下列说法正确的是( )
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈
答案 D
解析 布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则的运动，可以
间接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布
朗运动越剧烈，故A、B错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是很多分子组成的，
所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误；在布朗运动中，环境
温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗运动越剧烈，
故D正确．
考向2 分子热运动的特点及应用
例4 以下关于热运动的说法正确的是( )
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大答案 C
解析 分子热运动与宏观运动无关，只与温度有关，故 A错误；温度升高，分子热运动更
剧烈，分子平均动能增大，并不是每一个分子运动速率都会增大，故C正确，D错误；水凝
结成冰后，水分子的热运动不会停止，故B错误．
考点三 分子力和内能
1．分子间的作用力
分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，
但斥力变化得较快．
2．分子动能与分子势能
(1)分子平均动能
①所有分子动能的平均值．
②温度是分子平均动能的标志．
(2)分子势能
由分子间的相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距
离有关．
3．物体的内能
(1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．
(2)决定因素：温度、体积和物质的量．
(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．
(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递．
4．温度
(1)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．
(2)两种温标
摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15 K.
1．分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大．( × )
2．分子动能指的是由于分子定向移动具有的能．( × )
3．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大．( √ )
4．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同．( × )
5．若不计分子势能，则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能．( × )
6．1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能．( √ )1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系
分子间的作用力F、分子势能E 与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能
p
E＝0)．
p
(1)当r＞r 时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势
0
能增大．
(2)当r＜r 时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势
0
能增大．
(3)当r＝r 时，分子势能最小.
0
2．分析物体内能问题的五点提醒
(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．
(2)内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关．
(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能．
(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能都相同．
(5)内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关．任何物体都具有内
能，恒不为零．
例5 (多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是( )
A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同
C．质量和温度相同的冰和水，内能不同
D．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大
答案 CD
解析 温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，选项 A错误；物
体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，选项B错误，C正确；质量不确定，只
知道温度的关系，不能确定内能的大小，选项D正确．
例6 (多选)如图所示为两分子系统的势能E 与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正
p
确的是( )A．当r大于r 时，分子间的作用力表现为引力
1
B．当r小于r 时，分子间的作用力表现为斥力
1
C．当r等于r 时，分子间的作用力为零
2
D．当r由r 变到r 的过程中，分子间的作用力做负功
1 2
答案 BC
例7 (2020·全国卷Ⅰ·33(1))分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝ r 时，F
1
＝0.分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零．若一分子固定于原
点O，另一分子从距 O点很远处向 O点运动，在两分子间距减小到 r 的过程中，势能
2
________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由 r 减小到 r 的过程中，势能
2 1
________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r 处，势能________(填“大于”
1
“等于”或“小于”)零．
答案 减小 减小 小于
解析 分子势能与分子间距离变化的关系图像如图所示，两分子间距减小到r 的过程中及由
2
r 减小到r 的过程中，分子间作用力做正功，分子势能减小；在间距等于r 处，分子势能最
2 1 1
小，小于零．
课时精练
1．(多选)下列说法正确的是( )A．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈
B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动
C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D．当分子间距离减小时，分子间的引力和斥力都增大
答案 ACD
解析 温度越高，分子热运动越剧烈，悬浮在液体中的颗粒越小，撞击越容易不平衡，则它
的布朗运动就越剧烈，A正确；布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，
B错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，C正确；当分子间距离减小时，分子间
的引力和斥力都增大，D正确．
2．乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精．下列说法正确的是( )
A．酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变
B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果
C．在房间内喷洒乙醇消毒液后，当环境温度升高时，每一个酒精分子运动速率都变快了
D．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中
答案 D
解析 酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之
间的距离变大，A错误；在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩
散的结果，证明了酒精分子在不停地运动，B错误；在房间内喷洒乙醇消毒液后，当环境温
度升高时，大部分分子运动速率都增大，但可能有部分分子速率减小，C错误；因为一切物
质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散
现象，D正确．
3．人们在抗击新冠病毒过程中常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液
的主要成分是次氯酸钠(NaClO)，在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确
的是( )
A．说明分子间存在斥力
B．这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果
C．如果场所温度降到0 ℃以下，就闻不到刺鼻的味道了
D．如果场所温度升高，能更快闻到刺鼻的味道
答案 D
解析 用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，
这是分子扩散的结果，扩散现象的本质就是分子的无规则运动，不能说明分子间存在斥力，
故A、B错误；如果场所温度降到0 ℃以下，依然有分子在运动，依然能闻到刺鼻的味道，
故C错误；分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能
更快闻到刺鼻的味道，故D正确．
4．(多选)下列关于内能的说法正确的是( )A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C．1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能
D．内能少的物体也可能自发地将一部分内能转移给内能多的物体
答案 ACD
解析 内能是指物体内部的所有分子所具有的分子动能和分子势能的总和，系统的内能是由
系统的状态决定的，A正确；温度相同，则分子的平均动能相同，但是质量相同的氢气和氧
气的分子数不相同，因此内能不相同，B错误；相同温度下的水变成水蒸气需要吸收热量，
因此1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C正确；内能与温度、体积和
物质的量等因素都有关系，内能少的物体的温度可能高于内能多的物体，D正确．
5．下列各组物理量中，可以估算出一定体积气体中分子间的平均距离的是( )
A．该气体的密度、体积和摩尔质量
B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量
C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
D．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积
答案 C
解析 已知该气体的密度、体积和摩尔质量，可以得到摩尔体积，但缺少阿伏加德罗常数，
无法计算分子间的平均距离，故A错误；知道该气体的摩尔质量和质量，可得到物质的量，
又知道阿伏加德罗常数，可计算出分子数，但不知道体积，无法计算分子间的平均距离，故
B错误；知道阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度，用摩尔质量除以密度可以得到摩
尔体积，再除以阿伏加德罗常数得到每个气体分子平均占有的体积，用正方体模型得到边长，
即分子间的平均距离，故C正确；阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积已知，可以得到
密度，但不知道摩尔体积和摩尔质量，无法计算分子间的平均距离，故D错误．
6.如图所示，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A.设两个分子相距无穷
远时它们的分子势能为0；B分子运动到距A为r 时，分子间作用力为零．在这个过程中(
0
)
A．分子B受力的方向与运动方向相同时，分子势能减小
B．分子间距离减小到r 的过程中，分子间的作用力增大
0
C．分子之间的引力达到最大时，分子势能最小
D．分子势能为零时，分子间的作用力一定为零
答案 A
解析 B分子由无穷远靠近A分子，直至两分子间距为r ，这个过程中，分子力表现为引力，
0
与运动方向相同，引力做正功，分子势能减小，A正确；分子间距离减小到r 的过程中，分
0子间的作用力先增大后减小，B错误；分子间的距离等于r 时，分子力为零，此时分子势能
0
最小，但不为零，C、D错误．
7．(多选)若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准
状况下水蒸气的密度，N 表示阿伏加德罗常数，m 、V 分别表示每个水分子的质量和体积，
A 0 0
下列关系式中正确的有( )
A．N ＝ B．ρ＝
A
C．ρ< D．m＝
0
答案 ACD
解析 由于μ＝ρV，则N ＝＝，变形得m ＝，故A、D正确；由于水蒸气中水分子之间有
A 0
空隙，所以N V0为斥力，F<0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，选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速
度、动能、势能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是( )
答案 B
解析 经过C点前后乙分子的运动方向不变，A错误；加速度大小与力的大小成正比，方向
与力相同，故B正确；分子动能不可能为负值，故C错误；乙分子从A处由静止释放，分
子势能不可能增大到正值，故D错误．
12．(2022·江苏扬州市扬州中学月考)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、
非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗
常数为N ，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是( )
A
A. B.
C. D.
答案 C
解析 铁的摩尔体积 V＝，单个分子的体积 V ＝，又 V ＝πr3，所以分子的半径 r＝·
0 0
，分子的最大截面积S ＝πr2＝ ，铁质晶须的横截面上的分子数n＝，
0
拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力F＝＝ ，故C正确．
0
