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高考重点考点解读与针对性训练
第十六章 热学
考点127 分子动理论和内能
【考点解读】
考点1 分子动理论
1.物体是由大量分子组成的
（1）分子的大小
①分子直径：数量级是 10－10 m。
②分子质量：数量级是10－26 kg。
（2）阿伏加德罗常数
1 mol 任何物质所含有的粒子数，NA＝ 6.02×1023 mol－1。
【方法归纳】 微观量的估算问题
1.两种分子模型
（1）球体模型：把分子看成球形，分子的直径d＝3√
6V 0
π
。适用于固体和液体。
（2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长d＝
3√V 0。适用于固体、液体和气体。
注意 对于气体，利用d＝
3√V 0计算出的d 不是分子直径，而是相邻气体分子间的平均距离。
2.宏观量与微观量的相互关系
（1）微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。
（2）宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的量n
等。
（3）相互关系
①一个分子的质量：m0＝M mol
N A
＝ρV mol
N A
。
②一个分子的体积：V0＝V mol
N A
＝M mol
ρ N A
。
注意 阿伏加德罗常数NA是联系微观量与宏观量的桥梁。
1
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2.分子热运动
（1）扩散现象
①定义： 不同 种物质能够彼此进入对方的现象。
②实质：由物质分子的 无规则运动 产生的。温度越高，扩散现象越 明显 。
（2）布朗运动
①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的 无规则 运动。
②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用 不平衡 造成的。
③特点：永不停息，无规则；微粒 越小 ，温度 越高 ，布朗运动越明显。
④结论：反映了液体分子运动的 无规则性 。
（3）热运动
①定义：分子永不停息的 无规则 运动。
②特点：温度是分子热运动 剧烈 程度的标志。温度越高，分子无规则运动越 剧烈 。
【温馨提示】
扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较与联系
扩散现象
布朗运动
分子热运动
活动
主体
分子
固体微
小颗粒
分子
共同点
（1）都是无规则运动；
（2）都随温度的升高而更加剧烈
区别
是分子的运动，发生在
固体、液体、气体任何
两种物质之间
是比分子大得多的颗粒
的运动，只能在液体、
气体中发生
是分子的运动，不能通
过光学显微镜直接观察
到
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动
3.分子间的作用力
（1）分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。
（2）分子间作用力的特点
①r＝r0时（r0的数量级为10－10 m），分子间作用力F＝0，这个位置称为 平衡位置 。
②r＜r0时，分子间作用力F 表现为 斥力 。
③r＞r0时，分子间作用力F 表现为 引力 。
考点2 分子动能和分子势能 物体的内能
1.分子动能
（1）分子动能是做 热运动 的分子具有的动能。
2
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（2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的 平均值 。物体的 温度 是它
的分子热运动的平均动能的标志。
2.分子势能
（1）定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径 无关 ，
所以分子组成的系统具有 分子势能 。
（2）分子势能的决定因素
微观上——决定于 分子间距离 ；
宏观上——决定于物体的 体积 。
3.物体的内能
（1）物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，内能是状态 量。
（2）对于给定的物体，其内能大小与物体的 温度 和 体积 有关。
（3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 无关 。
（4）决定内能的因素
①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。
②宏观上：温度、体积、物质的量（摩尔数）。
（5）改变物体的内能有两种方式
①做功；②传热。
【特别提醒】分子力、分子势能和内能
1.分子力与分子势能的比较
分子力F
分子势能Ep
图像
随分子
间距离
的变化
情况
r＜r0
F 随r 增大而减小，表现为斥力
r 增大，F 做正功，Ep减小
r＞r0
r 增大，F 先增大后减小，表现为引
力
r 增大，F 做负功，Ep增大
r＝r0
F 引＝F 斥，F＝0
Ep最小，但不为零
r＞10r0
引力和斥力都很微弱，F＝0
Ep＝0
2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较
能量
分子动能
分子势能
内能
机械能
定义
分子无规则运
动的动能
由分子间相对位
置决定的势能
所有分子的热运动
动能和分子势能的
总和
物体的动能、重力势能和弹
性势能的总和
决定
温度（决定分
分子间距
温度、体积、物质跟宏观运动状态、参考系和
3
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因素
子平均动能）
的量
零势能点的选取有关
备注
温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义
【高考真题】
【典例1】．（2025 高考山东卷）分子间作用力F 与分子间距离r 的关系如图所示，若规定
两个分子间距离r 等于
时分子势能
为零，则（ ）
A．只有r 大于
时，
为正
B．只有r 小于
时，
为正
C．当r 不等于
时，
为正
D．当r 不等于
时，
为负
【典例2】．（2025 高考广西卷）关于用油膜法测分子直径的实验，下列说法正确的是（
）
A．油膜的厚度，可以看成是球形的直径
B．油膜稳定时，油酸分子还在做热运动
C．展开的薄膜，如果是不完整的正方形，可以不计面积
D．实验时，加酒精比不加酒精更好的展开油膜
【典例3】. （2023 高考海南卷）如图为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子之间平均距
离，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A. 分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B. 分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C. 分子势能在r0处最小
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D. 分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
【针对性训练】
1. （2025·浙江温州市月考）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝
胶，它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度
仅有空气密度的1
6，设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/
mol），阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（ ）
A.a 千克气凝胶所含分子数为n＝a
M NA
B.气凝胶的摩尔体积为Vmol＝M
ρ
C.每个气凝胶分子的体积为V0＝M
N A ρ
D.每个气凝胶分子的直径为 d＝3√
N A ρ
M
2 （2025·江苏宿迁市期中）空调在制冷过程中有除湿功能，某空调工作一段时间后，排
出液化水的体积V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝
1.8×10
－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。（结果均保留一位有效数字）
则（ ）
A.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1025个
B.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1026个
C.一个水分子的直径d＝4×10
－10 m
D.一个水分子的直径d＝4×10
－9 m
3 某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为Vm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m
和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为（ ）
A.NA＝V m
V 0
B.NA＝ρV m
m
C.NA＝M
m
D.NA＝M
ρV 0
4 （2025·河南商丘市月考）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（ ）
A.有风时，尘土飞扬到空中
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B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸
C.将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
D.把一块铅和一块金的接触面磨平后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金
5. （2025 年5 月广州高三综合测试）小明的爷爷喜欢喝盖碗茶，泡茶时，他向茶杯中倒入
足够多的沸水，使得盖上杯盖后茶水漫过杯盖，然后静置一段时间就可以喝了，已知盖上
杯盖后，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过
一段时间后水温降低，则（ ）
A. 泡茶时，用沸水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B. 水的颜色由浅变深，说明水分子在做布朗运动
C. 温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为封闭气体的压强变大
D. 温度降低的过程中，杯内气体向外界放热
6 （2025·黑龙江哈尔滨三中月考）将墨汁稀释后，小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一
滴稀释后的墨汁，放在显微镜下观察，如图所示，以下对观察结果的描述正确的是（
）
A.在显微镜下，看到水分子在不停地撞击炭粒
B.小炭粒的无规则运动即是分子的热运动
C.大一点的炭粒，看得更清晰，实验现象更明显
D.可以升高温度，使实验现象更明显
7 关于分子热运动的叙述正确的是（ ）
A.分子的热运动就是布朗运动
B.热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
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D.物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈
8 关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A.物体内部所有分子动能的总和叫作物体的内能
B.物体被举得越高，其分子势能越大
C.一定质量的0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，分子势能增加
D.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零
9 （2025·山东泰安市模拟）将一个分子P 固定在O 点，另一个分子Q 从图中的A 点由静
止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法错误的是（ ）
A.分子Q 由A 运动到C 的过程中，先加速再减速
B.分子Q 在C 点时分子势能最小
C.分子Q 在C 点时加速度大小为零
D.分子Q 由A 点释放后运动到C 点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大
10 甲、乙两图分别是两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像
判断以下说法正确的是（ ）
A.当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零
B.当分子间距离r＞r0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C.当分子间距离r＞r0时，分子势能随分子间距离的增大而减小
D.当分子间距离r＜r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都增大
11 （2025·吉林通榆一中月考）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，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 表示斥力，F＜0 表
示引力，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，下列选项
中的图像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（ ）
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12.〔多选〕关于扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A.温度越高，扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
13. 在显微镜下观察水中悬浮的花粉颗粒的运动。从A 点开始，把花粉颗粒每隔20 s 的位
置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D……J 点，把这些点连线形成如图所示的折线图，则
关于该花粉颗粒的运动，下列说法正确的是（ ）
A.该折线图是花粉颗粒的运动轨迹
B.花粉颗粒的无规则运动反映了水分子的无规则运动
C.经过B 点后10 s，花粉颗粒应该在BC 的中点处
D.经过B 点后10 s，不能确定花粉颗粒的具体位置
14. （2025· 安徽蚌埠市月考）已知铜的摩尔质量为M （kg/mol ），铜的密度为ρ
（kg/m3），阿伏加德罗常数为NA（mol－1）。下列判断正确的是（ ）
A.1 kg 铜所含的原子数为NA
B.1 m3铜所含的原子数为M N A
ρ
C.1 个铜原子的质量为M
N A
（kg）
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D.铜原子的直径为
3√
6 M
π ρ N A
（m）
15.（2025·江西上饶市模拟）关于内能，下列说法正确的是（ ）
A.1 克100 ℃的水的内能等于1 克100 ℃的水蒸气的内能
B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等
D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大
16.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r 的关系曲线。下列说法正确的是（ ）
A.当r 大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B.当r 小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C.当r 等于r2时，分了间的作用力最大
D.在r 由r1增大到r2的过程中，分子间的作用力做负功
17.（2025·北京海淀区月考）比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气，下列说法正确的是（
）
A.热水分子的平均动能比水蒸气的大
B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C.热水分子的速率都比水蒸气的小
D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
18.分子间势能由分子间距r 决定。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，两分子间
势能与分子间距r 的关系如图所示。若一分子固定于原点O，另一分子从距O 点无限远向O
点运动。下列说法正确的是（ ）
A.在两分子间距从无限远减小到r2的过程中，分子之间的作用力先增大后减小
B.在两分子间距从无限远减小到r1的过程中，分子之间的作用力表现为引力
C.在两分子间距等于r1处，分子之间的作用力等于0
D.对于标准状况下的单分子理想气体，绝大部分分子的间距约为r2
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19.下列说法正确的是（ ）
A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大
C.A、B 两物体接触时有热量从物体A 传到物体B，这说明物体A 的内能大于物体B 的内能
D.A、B 两物体的温度相同时，A、B 两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同
20. 若以V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ 表示在标准状态下水蒸气的密度，M
表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加
德罗常数，则下列关系式中正确的是（ ）
A.NA＝ρV
M 0
B.V0＝V
N A
C.M0＝M
N A
D.ρ＝
M
N AV 0
21. 已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗
常数为NA，地面处大气压强为p0，重力加速度大小为g。由此可估算得（ ）
A.地球大气层空气分子总数为4 π R
2 p0 N A
Mg
B.地球大气层空气分子总数为2π R
2 p0 N A
Mg
C.空气分子之间的平均距离为
3√
2 Mgh
p0 N A
D.空气分子之间的平均距离为
3√
Mgh
p0 N A
22.（2025·重庆涪陵区模拟）图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之
间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③
分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是（
）
A.①③②
B.②④③
C.④①③
D.①④③
23.如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O 处不动，另一分子可位于x 轴上不同位置
处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，则（ ）
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A.分子在x0左侧受引力作用，在x0右侧受斥力作用
B.分子在x0左侧的受力一定大于在x0右侧的受力
C.分子在x0处加速度为0，速度也为0
D.分子在x0右侧由静止释放，向左运动的过程中速度先增大后减小到0
24. 如图所示，将甲分子固定于坐标原点O 处，乙分子放置于r 轴上距离O 点很远的r4处，
r1、r2、r3为r 轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F 和分子势能Ep随两分子
间距离r 的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep＝0。现把乙分
子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是（ ）
A.虚线为Ep-r 图线，实线为F-r 图线
B.当分子间距离r＜r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r 减小而增大
C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动
D.乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小
11
