资源简介

一、考情分析
本单元的主要内容是分子动理论的基本观点、固体和液体的基本性质、气体实验定律和理想气体状态方程及热力学定律．高考对热学的考查比较稳定，选择题偏向考查热学基本概念的辨析及现象的解释，计算题偏向考查气体实验定律与热力学定律的综合应用．
二、知识特点
1．本单元作为大学继续学习热力学统计物理的基础，包含热力学概念、规律和实验，涉及热学与社会发展、热学与技术应用、热学与生活等方面的内容．概念较多且比较抽象，某些概念自成体系不易理解．
2．本单元囊括了高中热学的全部内容．考点主要分三部分：第一部分为分子动理论与统计；第二部分是固体、液体与气体，其中气体实验定律是本部分重点；第三部分是热力学定律与能量守恒，重点是热力学第一定律．本章虽然知识散乱，但考点清晰备考难度不大．
三、复习方法
本模块从宏观和微观两个角度认识热现象的规律，应用统计思想和能量转化与守恒规律解释现象、处理问题．在复习过程中要抓好以下几个方面：
1．加强对基本概念和基本规律的理解和记忆：虽然本专题概念和规律较多，但大部分要求为了解、认识，只要知道内容及含义即可，这部分知识包括：阿伏加德罗常数、气体分子运动速率的统计分布、温度是分子平均动能的标志、固体的微观结构、晶体和非晶体、液晶的微观结构、液体的表面张力现象、饱和汽、未饱和汽和饱和汽压、相对湿度、热力学第二定律等．也要注重对能力要求为“Ⅰ”的个别考点的深入研究，例如：热力学第一定律、能量守恒定律等．
2．注重重点知识突破：本专题虽然概念较多，但高考内容基本稳定，分子动理论、气体实验定律、热力学第一定律是复习重点．
第1讲　分子动理论　内能
考纲考情
核心素养
?分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ
?阿伏加德罗常数Ⅰ
?温度、内能Ⅰ
?扩散现象、布朗运动、分子引力、分子斥力、分子力
?分子势能、内能
物理观念
全国卷5年3考
高考指数★★★☆☆
?分子力、分子势能与分子间距的关系图线
?用油膜法估测分子直径
科学思维
　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点一　分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数
1．物体由大量分子组成
(1)分子的大小
(2)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023_mol－1
2．分子永不停息地做无规则运动
(1)
3．分子间同时存在引力和斥力
知识点二　　温度是分子平均动能的标志、内能
1．分子动能
(1)分子动能是每个分子所具有的动能．
(2)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和．
2．分子势能
3．温度
(1)两种温度：T＝t＋273.15
K.
(2)温度是分子热运动的平均动能的标志．
4．内能
知识点三　　用油膜法估测分子大小
1．实验原理
利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一定体积油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径．
2．实验器材
清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约30～40
cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有机玻璃板)、彩笔、痱子粉(石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500
mL)．
3．实验步骤
(1)在方盘中盛入适量的水(约2
cm深)，使水处于稳定状态．
(2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的油酸酒精溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1
mL溶液所需加入溶液的滴数．
(3)将少量痱子粉均匀地撒在水面上．
(4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．
(5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出油酸膜的形状．
4．数据处理
(1)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积．
(2)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，然后根据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级是否为10－10
m，若不是10－10
m需重做实验．
5．注意事项
(1)将所有的实验用具擦洗干净，吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用．
(2)痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功．
(3)油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜．
(4)浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线与板面垂直．
(5)要待油膜形状稳定后再画轮廓．
1．思考判断
(1)在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动．(　×　)
(2)布朗运动是固体分子的无规则运动．(　×　)
(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小．(　√　)
(4)当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大．(　×　)
(5)分子平均速率相同的物体，它们的温度一定相同．(　×　)
(6)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同．(　×　)
2．根据分子动理论，下列说法正确的是(　D　)
A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动
C．分子间的相互作用力一定随分子间距离的增大而减小
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
解析：由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误；显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，是布朗运动，它是分子无规则运动的体现，但不是分子的运动，故B错误；若分子间距离从平衡位置开始增大，则引力与斥力的合力先增大后减小，故C错误；若分子间距是从小于平衡距离开始变化，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故D正确．
3．对内能的理解，下列说法正确的是(　A　)
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．温度高的系统比温度低的系统的内能大
C．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
D．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
解析：系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A正确；系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，B错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误；做功和热传递都可以改变系统的内能，D错误．
4．(多选)关于分子间的作用力，下列说法正确的是(　AB　)
A．若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小
B．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大
C．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力的合力一定增大
D．若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力的合力一定减小
解析：分子间的引力、斥力和合力与分子间距离的关系如图所示．若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小，选项A正确；若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大，选项B正确；若分子间的距离从大于r0的适当位置减小，则分子间引力和斥力的合力可能减小，选项C错误；若分子间的距离从r0的位置开始增大，则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力增大，选项D错误．
5．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：
A．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积S.
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上．
C．用浅盘装入约2
cm深的水．
D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小．
E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.
上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：
(1)_____________________________________________________
(2)_____________________________________________________
上述实验步骤的合理顺序是________．
某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________．
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
解析：(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉．
(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目．
实验步骤的合理顺序是CFBAED.
由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故正确的说法是A、C、D.
答案：见解析
　　　　　　　　　　　　　　　　
考点1　微观量的估算
1．求解分子直径时的两种模型
(1)把分子看成球形，d＝.(常用于固体和液体)
(2)把分子看成小立方体，d＝.(常用于气体)
对于气体，利用d＝算出的不是分子直径，而是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M、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＝＝.
②一个分子的体积：V0＝＝(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)．
③物体所含的分子数：N＝n·NA＝·NA＝·NA.
1．(多选)钻石是首饰和高强度钻头、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NA.已知1克拉＝0.2克，则(　ACE　)
A．a克拉钻石所含有的分子数为
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．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)
E．每个钻石分子的质量为
解析：a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n＝，所含分子数为N＝nNA＝，选项A正确，B错误；钻石的摩尔体积V＝(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝＝，设钻石分子直径为d，则V0＝π3，联立解得d＝(单位为m)，选项C正确，D错误；根据阿伏加德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量m＝，选项E正确．
2．(多选)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，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(　AB　)
A．NA＝
B．NA＝
C．NA＝
D．NA＝
解析：阿伏加德罗常数NA＝＝＝，其中V为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，故A、B正确，C错误；ρV0不是气体分子的质量，故D错误．
3．某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，已知油酸酒精溶液的浓度为每104
mL溶液中有纯油酸6
mL.用注射器抽得上述溶液2
mL，现缓慢地滴出1
mL溶液，共有溶液滴数为50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正方形坐标的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，坐标中小正方形方格的边长为20
mm.试问：
(1)这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径．
(2)图中油酸膜面积是22_800
mm2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是1.2×10－5
mL；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是5×10－10
m．(最后一空保留1位有效数字)
解析：(1)这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径．
(2)油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去，图中共有57个方格，故油膜面积为：S＝57×20
mm×20
mm＝22
800
mm2；
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是：V＝×10－3×
L＝1.2×10－8
L＝1.2×10－5
mL；油酸分子的直径：d＝＝
m＝5×10－10
m.
名师点睛
对分子两种模型的理解
(1)对固体和液体，一般认为分子紧密排列，摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值是分子体积.
(2)对气体，分子间距离很大，在标准状态下，一摩尔任何气体的体积都为22.4
L，其摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值是每个分子占据空间.
考点2　分子热运动
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
区别
分子的运动，发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间
微小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身及周围的分子仍在做热运动
分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
观察
裸眼可见
光学显微镜
电子显微镜或扫描隧道显微镜
共同点
都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈
联系
布朗运动是由于微小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映
1．(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是(　ACD　)
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
E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
解析：扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确．扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B、E错误，C正确．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．
2．(多选)闲置不用的大理石堆放在煤炭上．过一段时间后发现大理石粘了很多黑色的煤炭．不管怎么清洗都洗刷不干净，用砂纸打磨才发现，已经有煤炭进入到大理石的内部，下列说法正确的是(　ACE　)
A．如果让温度升高，煤炭进入大理石的速度就会加速
B．煤炭进入大理石的过程说明分子之间有引力，煤炭会被吸进大理石中
C．在这个过程中，有的煤炭进入大理石内，有的大理石成分出来进入煤炭中
D．煤炭进入大理石的运动属于布朗运动
E．煤炭进入大理石的运动属于扩散现象
解析：如果温度升高，分子运动更剧烈，则煤炭进入大理石的速度就会加快，故A正确；煤炭进入大理石的过程说明分子之间有间隙，也说明分子不停地做无规则运动，不是因为分子之间有引力，故B错误；分子都在做无规则运动，所以在这个过程中，有的煤炭进入大理石内，有的大理石
成分出来进入煤炭中，故C正确；煤炭进入大理石的运动属于物质分子的运动，即属于扩散现象，不是布朗运动，故D错误，E正确．
3．甲和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30
s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，甲(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，乙(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈．
解析：若水温相同，颗粒越小，布朗运动越明显，故甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，则乙中水分子的热运动较剧烈．
考点3　分子力、分子势能与分子间距离的关系
1．分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随距离增大而减小，分子力指引力和斥力的合力．
2．分子势能与分子间距离有关．当改变分子间距离时，分子力做功，分子势能也随之改变．当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．
3．分子力与分子势能的关系
分子力曲线
分子势能曲线
图线
纵轴正
负意义
正负表示分子力方向，正号表示斥力，负号表示引力
正负表示分子势能大小，正值一定大于负值
联系
①当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子力做负功，分子势能增加
②当r③当r＝r0时，分子力为0，分子势能最小
1．(多选)两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示．图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线．当分子间距为r＝r0时，分子之间合力为零，则选项图中关于该两分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是(　BCE　)
解析：当分子间距r>r0时，分子间表现为引力，当分子间距r减小时，分子力做正功，分子势能减小，当r2.(多选)如图所示为甲、乙两个分子间作用力的合力F随分子间距离r变化的图象，F为正值时，合力表现为斥力，F为负值时，合力表现为引力．已知分子间距离无限大时分子势能为0，将甲分子固定，将乙分子从分子间距离小于r0的位置由静止释放，则从乙分子由静止释放至运动到分子间距离为r2的过程中，下列说法正确的是(　ACE　)
A．乙分子的动能先增大后减小
B．乙分子运动的加速度先减小后增大
C．甲、乙分子系统具有的分子势能先减小后增大
D．当分子间距离为r0时，甲、乙分子系统具有的分子势能为零
E．分子间距离从r1增大到r2的过程，分子间斥力比引力减小得快
解析：从乙分子由静止释放至运动到分子间距离为r2的过程中，F先减小后增大再减小，根据牛顿第二定律知，乙分子运动的加速度先减小后增大再减小，此过程中合力先表现为斥力后表现为引力，因此F先做正功，后做负功，根据动能定理和功能关系可知，乙分子的动能先增大后减小，甲、乙分子系统具有的分子势能先减小后增大，B错误，A、C正确；分子间距离为r0时，甲、乙分子系统具有的分子势能最小，为负值，D错误；分子间距离从r1增大到r2的过程，分子间的引力与斥力均减小，它们的合力表现为引力，表明分子间斥力比引力减小得快，E正确．
3．(多选)甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是(　ADE　)
A．乙分子在P点时加速度为0
B．乙分子在Q点时分子势能最小
C．乙分子在Q点时处于平衡状态
D．乙分子在P点时动能最大
E．乙分子在P点时，分子间引力和斥力相等
解析：由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，选项A、E正确；乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能，选项B错误；乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在Q点所受合力不为0，故不处于平衡状态，选项C错误；乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，选项D正确．
名师点睛
对分子势能的理解
(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，衡位置，分子势能减小，反之增大.
(2)判断分子势能的变化有两种方法
①看分子力的做功情况.
②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别.
考点4　物体的内能
1．物体的内能与机械能的比较
内能
机械能
定义
物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和
物体的动能、重力势能和弹性势能的统称
决定因素
与物体的温度、体积、物态和分子数有关
跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关
量值
任何物体都有内能
可以为零
测量
无法测量
可测量
本质
微观分子的运动和相互作用的结果
宏观物体的运动和相互作用的结果
运动形式
热运动
机械运动
联系
在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒
2.内能和热量的比较
内能
热量
区别
是状态量，状态确定，系统的内能随之确定．一个物体在不同的状态下有不同的内能
是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量
联系
在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量
1．(多选)关于物体的内能，下列叙述正确的是(　BDE　)
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．物体的内能不可能为零
C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同
D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
E．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关
解析：温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能都不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确．
2．(多选)关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是(　BDE　)
A．某物体的温度为0
℃，说明该物体中分子的平均动能为零
B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大
C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大
D．10
g、100
℃水的内能小于10
g、100
℃水蒸气的内能
E．两个铅块挤压后能粘在一起，说明分子间有引力
解析：某物体的温度是0
℃，不是物体中分子的平均动能为零，故A错误；温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的多少以及分子的势能有关，所以内能不一定增大，故B正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C错误；温度是分子平均动能的标志，所以10
g、100
℃的水的分子平均动能等于10
g、100
℃的水蒸气的分子平均动能，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100
℃水的内能小于100
℃的相同质量的水蒸气的内能，故D正确；两个铅块相互挤压后，它们会粘在一起，说明了分子间有引力，故E正确．
3．(多选)关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是(　BCE　)
A．热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同
B．热量、功都可以做为物体内能变化的量度
C．热量、功和内能的单位相同
D．功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定
E．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
解析：热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以做为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误；由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，E正确．
名师点睛
分子物体的内能问题的四点提醒：
(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)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系．
(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，分子的平均动能相同．

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