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第62 讲 热学基础
目录
01 考情解码•命题预警..............................................................................................................................2
02 体系构建•思维可视..............................................................................................................................3
03 核心突破•靶向攻坚..............................................................................................................................4
考点一 分子动理论 内能 ........................................................................................................4
知识点1 分子的大小................................................................................................................4
知识点2 扩散现象、布朗运动和热运动..............................................................................4
知识点3 分子力和分子势能 内能.........................................................................................5
考向1 分子的大小......................................................................................................................6
考向2 布朗运动与分子热运动.................................................................................................6
考向3 分子力和分子势能 内能...............................................................................................7
考点二 固体和液体 ..................................................................................................................8
知识点1 晶体与非晶体的对比.................................................................................................8
知识点2 液体表面张力的理解.................................................................................................8
考向1 晶体与非晶体..................................................................................................................9
考向2 液体表面张力..................................................................................................................9
考点三 气体实验定律 ............................................................................................................10
知识点1 求解压强问题常用方法...........................................................................................10
知识点2 气体实验定律的应用及基本解题思路.................................................................10
知识点3 理想气体的常见图像...............................................................................................11
考向1 气体实验定律的基本应用...........................................................................................12
考向2 理想气体的常见图像
..............................................................................................14
04 真题溯源•考向感知............................................................................................................................17
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r = r0, F 引 = F 斥, F = 0
实质: 的运动
特点: 、无规则
定义: 悬浮在液体中的 永不停息地做无规则运动
布朗运动
实质: 分子的 运动
扩散运动
分子永不停息地做无规则运动
物体由大量分子组成
分子动理论
考点
要求
考频
2025 年
2024 年
2023 年
分子动理论
理解
低频
2025•江苏
2025•山东
\
2023•海南
固体液体
简单应用
低频
\
\
2023•浙江
气体实验定律
综合应用
高频
2025•河北
2024•上海
2024·全国甲
2023•重庆
2023•上海
考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：高考对分子动理论、固体液体的考查较少，对气体实验定律的考查比较频繁，选择题和计算
题都有出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础，但也不排除个别年份题目较难。
3.备考建议：重点关注利用分子动理论、固体和液体的特点解释生产生活和科技中的现象。对于气体实验
定律的重点关注与之有关的图像问题。
4.命题情境：
(1)对于分子动理论、固体液体多以日常生活现象和我国在科学技术领域的成就为命题情境；
(2)对于气体实验定律多以图像的考查为命题情境。
复习目标：
1.理解和掌握分子动理论的内容。
2.能够利用分子动理论的内容解释有关物理现象。
3.理解和掌握固体和液体的特点。
4.理解和掌握气体实验定律和理想气体状态方程，并能够应用处理有关问题。
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考点一 分子动理论 内能
知识点1 分子的大小
一、两种分子模型分子大小
两种分子模型
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物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径或
立方体的棱长,所以d= (球体模型)或d= (立方体模型)。
(2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均
空间,如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体,所以d=3√V 。
提醒:对于气体,利用d=3√V 得到的不是分子直径,而是气体分子间的 。
二、微观量与宏观量间的关系
微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(1)分子的质量:m0= = ρV m
N A
。
(2)分子的体积:V0=V m
N A
= (适用于固体和液体)。
(3)物体所含的分子数:N= V
V m
·NA= m
ρV m
·NA或N= m
M ·NA= ρV
M ·NA。
知识点2 扩散现象、布朗运动和热运动
一、扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象
扩散现象
布朗运动
热运动
活动
主体
分子
分子
区别
是分子的运动,发生
在任何两种物质之间
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
共同
点
(1)都是 运动;(2)都随温度的升高而更加
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做 的热运动
二、气体的分子动理论
(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不
计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。
(2)气体分子的速率分布:表现出“ 多, 少”的统计分布规律。
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(3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的,但向各个方向运动的机会 。
(4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,
温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。
知识点3 分子力和分子势能 内能
一、分子力和分子势能比较
分子力变化
分子势能变化
①分子斥力、引力同时存在；
②当r>r0时，r 增大，斥力引力都减小，斥力减小更
快，分子力变现为 ；
③当r<r0当，r 减小，斥力引力都增加，斥力增加更
快，分子力变现为 ；
④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为 。
①当r=r0时，分子势能 ；
②当r>r0时，r 逐渐减小，分子势能逐渐 ；
③当r<r0当，r 逐渐减小，分子势能逐渐 。
二、内能
(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。
(2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积以及物质状态。
(3)通过 或 可以改变物体的内能。
(4) 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 。
(5)物体的内能与机械能的比较
项目
内 能
机 械 能
定义
物体内所有分子的动能和势能的总和
物体的动能及重力势能和弹性势能的总和
决定
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
与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部
分子运动情况无关
量值
任何物体都具有内能,恒不为零
可以为零
测量
无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度
可以测量
转化
在一定条件下可相互转化
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考向1 分子的大小
例1 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记录，
弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅为空气密度的1
6，设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，
阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是（ ）
A．a 千克气凝胶所含分子数为N = a
M N A B．气凝胶的摩尔体积为V mol= M
ρ
C．每个气凝胶分子的体积为V 0= M
N A ρ D．每个气凝胶分子的直径为d =
3√
N A ρ
M
【变式训练1·变载体】某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，下列
叙述中正确的是（ ）
A．该气体在标准状态下的密度为M N A
V
B．该气体每个分子的质量为M
N A
C．每个气体分子在标准状态下的体积为V
N A
D．该气体单位体积内的分子数为V
N A
考向2 布朗运动与分子热运动
例2 雾霾天气的主要污染物是大气中直径小于或等于2.5 μm 的颗粒物即PM2.5（该颗粒肉眼不可见，仅
能在显微镜下观察到），也称为可入肺颗粒物。该颗粒在空中做无规则的运动。在无风的时候，下列说法
中不正确的是（ ）
A．颗粒悬浮在空中做无规则运动属于分子热运动
B．颗粒越小，无规则运动越剧烈
C．颗粒的无规则运动是由空气分子从各个方向对颗粒撞击作用的不平衡引起的
D．该颗粒的无规则运动剧烈程度和温度有关
【变式训练2·变情境】甲、乙同学分别在显微镜下做追踪水中一颗花粉微粒运动的实验，在坐标纸上每隔
30s 记录花粉微粒位置，然后用线段按时间顺序连起来，如图所示，下列说法正确的是（ ）
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A．花粉微粒的运动是生命现象 B．乙同学实验时水温一定比甲的高
C．花粉微粒的运动是分子无规则运动 D．花粉微粒的运动是水分子与花粉微粒发生碰撞产生的
考向3 分子力和分子势能 内能
例3 如图所示为分子间作用的引力和斥力的大小随分子间距离变化的关系曲线，两曲线交点的横坐标为r0，
下列说法正确的是（ ）
A．曲线Ⅰ所示为分子间相互作用的引力
B．分子间距离为r0时，分子间相互作用的引力和斥力均为0
C．分子间距离为r0时，分子势能最小
D．若分子间距离由r0逐渐增大，分子间作用的合力逐渐减小
【变式训练3·变考法】图为A、B 两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x 的变化关系曲线，其中A 分子
固定在坐标原点O，B 分子从位置x3处由静止释放，A、B 两分子间仅存在分子力作用，下列说法正确的是
（ ）
A．B 分子从位置x3运动到位置x1过程中，速度先增大后减小，分子力一直增大
B．B 分子从位置x2运动到位置x1的过程中，分子力对其做正功
C．B 分子在位置x2时，速度最大，分子动能与分子势能之和小于0
D．B 分子最终在位置x1的左边停下来
考点二 固体和液体
知识点1 晶体与非晶体的对比
分类
比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
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外形
不规则
不规则
熔点
确定
不确定
物理性质
各向同性
原子排列
规则
多晶体的每个晶体间排列不规则
不规则
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、
松香
知识点2 液体表面张力的理解
形成原因
表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为
表面特性
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜
表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条 线
表面张力的效果
表面张力使液体表面具有 趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,
球形的表面积最小
典型现象
球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润
液晶：
①液晶分子既保持排列有序而显示各向 ，又可以自由移动，保持了液体的流动性。
②液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像 。
③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
考向1 晶体与非晶体
例1“嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的传感器，在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应（即由
压力产生电荷的现象）则（ ）
A．石英是多晶体
B．石英没有确定的熔点
C．石英内部分子排列具有空间上的周期性
D．石英在熔化过程中分子的平均动能变大
【变式训练1·变载体】如图所示为某氮化镓（GaN）单晶体的空间结构。该单晶体在某一晶面方向的热导
率显著高于其他方向。由此可推断该单晶体（ ）
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A．内部原子排列无周期性
B．有导热的各向同性
C．几何外形无规则
D．有固定的熔点
考向2 液体表面张力
例2 如图所示，在中国空间站中，宇航员将水挤在两块液桥板上形成两个水球，液桥板合拢，两个水球融
合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两板间形成了一座“水桥”。则下列说法正确的是（ ）
A．水未浸润该透明板
B．水形成半球状是因为水表面存在张力
C．形成“水桥”时，水分子间只有引力作用
D．如果在地球上做该实验，“水桥”长度更长
【变式训练2·变考法】在贵州赤水丹霞景区，游客发现清晨的竹叶上凝结了许多露珠，近似为球形；而在
景区特制的防水涂层帐篷上，雨水则形成扁平的水膜。对此现象的解释正确的是（ ）
A．竹叶上的露珠呈球形是因为水与竹叶发生浸润，表面张力使液面收缩
B．帐篷上的水膜铺开是因为防水涂层与水发生不浸润，表面张力使液面扩展
C．竹叶上露珠表面分子间的距离小于分子间的平衡距离
D．表面张力方向与液面相切，总是使液体表面积保持最大
考点三 气体实验定律
知识点1 求解压强问题常用方法
1.液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,
得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强。
2.力平衡法:选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求
得气体的压强。
3.等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
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4.牛顿第二定律法:选取与气体接触的液体(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。
知识点2 气体实验定律的应用及基本解题思路
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p1V 1
T 1
= p2V 2
T 2 {
温度不变: p1V 1= p2V 2 玻意耳定律
体积不变: p1
T 1
= p2
T 2
查理定律
压强不变: V 1
T 1
= V 2
T 2
盖—吕萨克定律
2.两个重要的推论
（1）查理定律的推论:Δp= p1
T 1
ΔT
（2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=V 1
T 1
ΔT
3.解题的基本思路
知识点3 理想气体的常见图像
1.一定质量的气体不同图像的比较
类别
特点(其中C 为常量)
举例
pV
pV＝CT，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越
远
p
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
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pT
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
VT
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
[注意] 上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT 确定各个常量“C”的意义。
2.气体状态变化图像的分析方法
(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体
的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态
变化的一个过程。
(2)明确图像斜率的物理意义：在VT 图像(pT 图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个
状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。
(3)明确图像面积物理意义：在pV 图像中，pV 图线与V 轴所围面积表示气体对外界或 。
考向1 气体实验定律的基本应用
例1-1 如图所示，实验室锥形瓶内存在一些不挥发的药品，某同学利用注射器、气压计来测量瓶内这些药
品的体积。将注射器、气压计、锥形瓶上部气体连通，当注射器读数为90 cm
3时，气压计读数为100kPa；
当注射器读数为10 cm
3时，气压计读数为140kPa。连接注射器、锥形瓶、气压计细管的体积忽略不计，
整个装置不漏气，推动注射器过程中气体温度不变。已知锥形瓶容积为250 cm
3，则瓶内药品的体积为（
）
A．15 cm
3
B．30 cm
3
C．45 cm
3
D．60 cm
3
【变式训练1-1·变载体】如图所示，粗细均匀、导热性良好的L 形玻璃管固定在竖直面内，竖直部分AB
长为50cm，上端封闭，管内用水银柱封闭一段长为25cm 的理想气体，水平部分BC 右端开口，长为
25cm，L 形玻璃管内的水银柱总长为30cm。已知大气压强为75cmHg，环境温度为300K，不计管径对水
银柱分布的影响。现将细玻璃管在竖直面内沿逆时针方向缓慢转动180°，则（ ）
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A．当水银柱刚好全部进入AB 时，玻璃管转过角度小于30°
B．当水银柱刚好全部进入AB 时，玻璃管转过角度等于30°
C．若转过180°时使AB 段中气体温度升高到540K，则其长度与初始状态相同
D．若转过180°时使AB 段中气体温度升高到600K，则其长度与初始状态相同
例1-2 如图所示，圆柱形导热容器内充有一定质量的空气，容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部
由软胶管相连。如果容器处于环境温度t0=27℃的空气中时，两管中水银面等高。现将此导热容器浸入摄
氏温度为t1的热水中，左管中水银将下降；然后缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时
右管与左管中水银面的高度差h=20cm。已知大气压强p0=76cmHg，热力学温度与摄氏温度的关系
T =(273+t )K，该热水的温度约为（ ）
A．116℃
B．106℃
C．95℃
D．85℃
【变式训练1-2·变载体】通过如图所示的装置测量外界温度，玻璃泡M 内封有一定质量的理想气体，与M
相连的N 管插在水银槽中，N 管的横截面积极小。现对N 管进行温度标刻，已知当温度t =27° C时，管内
外水银面的高度差为16cm，此高度即为27° C的刻线。大气压强恒为76cmHg，T =t +273° C，不考虑水
银槽内液面的变化。下列说法正确的是（ ）
A．N 管所标温度刻度上高下低
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B．N 管所标温度刻度不均匀
C．N 管所标温度刻度为7° C时，对应管内外水银面的高度差为20cm
D．若将该装置置于大气压强为62cmHg的密闭环境中，显示温度为47° C，则此时实际温度为23° C
例1-3 如图所示，某实验室用的开口烧瓶加热消毒后冷却，初始时瓶内气体温度为227℃，放置在27℃室
温环境中冷却至27℃，若大气压强保持不变，烧瓶体积视为恒定，气体视为理想气体，则此时瓶内气体
质量是开始时气体质量的（ ）
A．6
5 倍
B．5
4 倍
C．3
2倍
D．5
3倍
【变式训练1-3·变载体】一位同学自制一简易气温计：向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀的
透明细吸管，接口用密封胶密封，在吸管内引入一小段染色的液柱（长度可忽略，在吸管上标注温度值）。
如果不计大气压的变化，即形成了一个简易气温计。已知罐的容积为360cm3，吸管有效长度为20cm，横
截面积为0.2cm2，当气温为25℃时，液柱离管口10cm，标准大气压为p0=1.0×10
5Pa，T =t +273K。下
列说法正确的是（ ）
A．该“气温计”所能测量的最高气温约为32℃
B．在其他条件不变的情况下换用更粗的吸管，可以扩大测量范围
C．该“气温计”刻度左疏右密
D．如果气压降低了，则测量值将较真实值偏小
考向2 理想气体的常见图像
例2-1 如图所示，一定量的理想气体从状态A 开始，经历两个过程，先后到达状态B 和C。有关A、B 和C
三个状态温度T A、T B和T C的关系，正确的是（ ）
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A．T A≠T C，T B=T C
B．T A>T B，T B=T C
C．T A<T B，T B>T C
D．T A<T C，T B<T C
【变式训练2-1】如图是一定质量的理想气体的p−V 图，气体状态从A →B→C →D→A完成一次循环，
A →B（图中实线）和C →D为等温过程，温度分别为T 1和T 2。下列判断正确的是（ ）
A．T 1<T 2
B．B→C过程中，气体的内能不变
C．若气体状态沿图中虚线由A →B，则气体的平均分子动能先变大后变小
D．D→A过程中，气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加
例2-2 如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的p−1
V 图像，其中AB 段为双曲线，BC 段与横
轴平行，则下列说法正确的是（ ）
A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大
B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少
C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量
D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功
【变式训练2-2】某种理想气体。从状态A 到状态B、到状态C、再回到状态A，其压强p 与体积的倒数
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V
−1的关系图像如图所示，AB的反向延长线经过坐标原点O，BC与横轴平行，下列说法正确的是
（ ）
A．气体从状态A 到状态B 做等温变化
B．气体从状态A 到状态B 从外界吸收热量
C．气体从状态B 到状态C 做等压升温变化
D．气体从状态C 回到状态A 温度逐渐降低
例2-3 一定质量的理想气体封闭在汽位内，经历状态A →B→C →D变化的压强与温度间的关系如图中
实线所示、CD延长线过坐标原点O ,BC平行p轴，AD平行T轴，AB// DC。下列说法正确的是（ ）
A．A →B过程中气体做等容变化
B．B→C过程中气体向外界放出热量
C．C →D过程中气体的分子密集程度逐渐增大
D．A →B→C →D全过程气体对外界做正功
【变式训练2-3】某品牌手机可以测量气体的压强，同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的
透明容器内，之后将容器（气球）密闭，该同学缓慢升高环境温度，测出气球气体的压强随温度变化的规
律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是（ ）
A．由状态A 到状态B 的过程中，气体的内能减小
B．A 状态下单位体积内的气体分子数大于B 状态的
C．由状态A 到状态B 的过程中，气体吸收的热量小于气体内能的增量
D．使环境降温，容器中的气体分子平均动能增大
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例2-4 图为一定质量的理想气体的体积随热力学温度变化的图像，气体从状态a 经过等容过程到达状态
b，再经过等温过程到达状态c，直线ac 过原点。下列说法正确的是（ ）
A．气体在a→b 的过程中对外界做功
B．气体在状态a 的压强大于在状态b 的压强
C．气体在状态c 的压强大于在状态b 的压强
D．气体在状态c 的压强等于在状态a 的压强
【变式训练2-4】气缸中有一定质量的理想气体，气体由状态a 经历ab、bc、ca三个过程回到初始状态，
其V −T图像如图，则（ ）
A．bc过程气缸内的气体分子数密度增大
B．ab过程气缸内的气体压强增大
C．ab过程气体对外界做的功大于ca过程中外界对气体做的功
D．ca过程气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
1．（2025·河北·高考真题）某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体
积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体（ ）
A．对外做功
B．向外界传递热量
C．分子的数密度增大
D．每个分子的速率都增大
2．（2025·江苏·高考真题）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率
分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（ ）
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陆陆
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总
习~~~
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
3．（2025·山东·高考真题）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r0时分子势能Ep为零，则（ ）
A．只有r 大于r0时，Ep为正
B．只有r 小于r0时，Ep为正
C．当r 不等于r0时，Ep为正
D．当r 不等于r0时，Ep为负
4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出
糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（ ）
A．内能变小
B．压强变大
C．分子的数密度变大
D．每个分子动能都变大
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