2022屆高考物理二輪復習重難點

專題39分子動理論

重點知識講解

一、物質是由大量分子組成的

1、分子體積

分子體積很小，它的直徑數量級是10To加。

V

油膜法測分子直徑：d=~,V是油滴體積，S是水面上形成的單分子油膜的面積。

S

2、分子質量

分子質量很小，一般分子質量的數量級是10-26依。

3、阿伏伽德羅常數

1摩爾的任何物質含有的微粒數相同，這個數的測量值N“=6.02x1（）23/加

關于計算分子大小的兩種物理模型：

1、對于固體和液體

對于固體和液體，分子間距離比較小，可以認為分子是一個個緊挨著的，設分子體積為匕，則分子直徑：

d=J粵（球體模型），d=W（立方體模型）。

2、對于氣體

對于氣體，分子間距離比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計算出兩氣體分子之間的平均問

距4=我。對于氣體，分子間距離比較大，只能用立方體模型。

二、分子在永不停息地做無規則運動

1、分子永不停息做無規則熱運動的實驗事實：擴散現象和布朗運動。

擴散現象說明分子在不停地運動著的同時，還說明了分子之間有空隙。水和酒精混合后的體積小于原來總

體積之和，就是分子之間有空隙的一個例證。

2、布朗運動

布朗運動是懸浮在液體（或氣體）中的固體微粒的無規則運動。布朗運動不是分子本身的運動，但它間接

地反映了液體（氣體）分子的無規則運動。

3、實驗中畫出的布朗運動路線的折線，不是微粒運動的真實軌跡。

因為圖中的每一段折線，是每隔30s時間觀察到的微粒位置的連線，就是在這短短的30s內，小顆粒的運

動也是極不規則的。

4、布朗運動產生的原因

大量液體分子（或氣體）永不停息地做無規則運動時，對懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡性是產生布

朗運動的原因。簡言之：液體（或氣體）分子永不停息的無規則運動是產生布朗運動的原因。

5、影響布朗運動激烈程度的因素

固體微粒的大小和液體（或氣體）的溫度。固體微粒越小，液體分子對它各部分碰撞的不均勻性越明顯；質

量越小，它的慣性越小，越容易改變運動狀態，所以運動越激烈；液體（或氣體）的溫度越高，固體微粒周

圍的液體分子運動越不規則，對微粒碰撞的不平衡性越強，布朗運動越激烈。

6、能在液體（或氣體）中做布朗運動的微粒都是很小的，一般數量級在10一6相，這種微粒肉眼是看不到

的，必須借助于顯微鏡。

風天看到的灰砂塵土都是較大的顆粒，它們的運動不能稱為布朗運動，另外它們的運動基本屬于在氣流作

用下的定向移動，而布朗運動是無規則運動。

三、分子間的相互作用力

1、分子間的引力和斥力同時存在，實際表現出來的分子力是分子引力和斥力的合力。

分子間的引力和斥力只與分子間距離（相對位置）有關，與分子的運動狀態無關。

2、分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小，隨分子間的距離r的減小而增大，但斥力的

變化比引力的變化快。

3、分子力F和距離r的關系

如圖所示，F>0為斥力，F<0為引力，橫軸上方的虛線表示分子間斥力隨r的變化圖線，橫軸下方的虛

線表示分子間引力隨r的變化圖線，實線為分子間引力和斥力的合力F（分子力）隨r的變化圖線。

（1）當/"="時，分子間引力和斥力相平衡，工尸耳父分子處于平衡位置，其中為為分子直徑的數量級,

約為10一1°機。

（2）當時，居產耳釬對外表現的分子力F為斥力。

（3）當r>“時，招|>。，對外表現的分子力F為引力。

（4）當，>10彳）時，分子間相互作用力變得十分微弱，可認為分子力F為零（如氣體分子間可認為作用力

為零）。

分子動理論的基本內容：

①物體是由大量分子組成的

②分子永不停息地做無規則運動

③分子間存在著相互作用的引力和斥力

四、物體的內能

1、溫度和溫標

（1）溫度宏觀上表示物體的冷熱程度。從分子運動論的觀點來看，溫度標志著物體內部分子無規則熱運

動的激烈程度，溫度越高，物體內部分子的熱運動越激烈，分子的平均動能就越大。溫度的高低是物體分

子平均動能大小的宏觀標志。

（2）溫度的數值表示方法叫做溫標。常用溫標有兩種：攝氏溫標、熱力學溫標。

①熱力學溫度的零度叫做絕對零度，它是低溫的極限，可以無限接近但不能達到。

②熱力學溫度是國際單位制中七個物理量之一，因此它的單位屬基本單位。

③用熱力學溫標表示的溫度和用攝氏溫標表示的溫度，雖然起點不同，但所表示溫度的間隔是相同的，

△T=Ato

④溫度是大量分子熱運動的集體行為，對個別分子來說溫度沒有意義。

2、分子動能、分子勢能、內能的比較

見下表：

分子的動能分子勢能物體的內能

定分子無規則運動（即熱運物體中所有分子熱運動的動能和分

由分子間相對位置決定的勢能

義動）的動能子勢能的總和

決溫度是物體分子熱運動的分子勢能（Ep）隨分子間距離

物體的內能在宏觀上與質量、溫度、

定平均動能的標志

（r）變化體積有關

大溫度升高，分子熱運動的平

物體內所有分子勢能的總和跟當分子間作用力忽略不計時，就不

小均動能就增大

物體的體積有關具有分子勢能。因此理想氣體就不

的

具有分子勢能。一定質量理想氣體

因

的內能只由溫度決定

素

備溫度、內能等，只對大量分子才有意義，不能像研究機械運動那樣，取單個分子或幾個分子作

注為研究對象，應用以上物理量去描述它們，那樣做也是沒有意義的

3、分子勢能跟分子間距離r有關

（1）一般選取兩分子間距離很大">10%）時，分子勢能為零。分子勢能既跟分子間距離r關系如圖所

選eb處

?EX

（2）在廠＞%的條件下，分子力為引力，當兩分子逐漸靠近至“過程中，分子力做正功，分子勢能減小。

在的條件下，分子力為斥力，當兩分子間距離增大至4過程中，分子力也做正功，分子勢能也減小。

當兩分子間距離寸，分子勢能最小。

五、用油膜法估測分子的大小

1、實驗目的

（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）、會正確測出一滴酒精油酸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，正確處理實驗數據。

2、實驗器材

清水、酒精、油酸、量筒、淺盤（邊長約30?40cm）、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）

3、實驗原理

實驗中如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積為S,即可算出油酸分子的大小，直徑

/

5

4、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）配制酒精油酸溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內注入酒精，直到液面達

到500mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣得到了500mL含1mL純油酸的酒精

油酸溶液。

（3）用注射器或滴管將酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內增加一定體積匕,時的滴數N。

（4）根據％=%算出每滴酒精油酸溶液的體積匕。

（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）用注射器或滴管將酒精油酸溶液滴在水面上一滴，形成如圖（1）所示的形狀。

（7）待油酸薄膜的形狀穩定后，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，如圖（2）所示

小入水面上的叁子桁

⑴

（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S（求面積時以坐標紙上邊長為

1cm的正方形為單位，計算輪廓內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個）。

V

（9）根據酒精油酸溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積V,并代入公式4=—算出油酸薄膜

S

的厚度。

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

5、數據處理

根據上面記錄的數據，完成以下表格內容

實驗次數量筒內增加1mL溶液時的滴數輪廓內的小格子數輪廓面積S

1

2

實驗次數一滴純油酸的體積V分子的大小（m）平均值

1

2

V

利用公式1=—計算油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子的直徑大小。

S

6、誤差分析

本實驗誤差主要來自三個方面：

1.酒精油酸溶液配制時體積比不準確。

2.測定每一滴酒精溶液時的體積出現誤差。

3.計算油膜面積時采取數正方形個數的方法，不足半個的舍去，多于半個的算一個，存在誤差。

含典型例題精析

1.（2021?全國高三專題練習）關于布朗運動，下列說法中正確的是（）

A.懸浮在液體中的微粒越大，布朗運動越明顯

B.溫度越低，布朗運動越劇烈

C.布朗運動是指液體分子的無規則運動

D.液體分子的無規則運動是產生布朗運動的原因

【答案】D

【詳解】

C.布朗運動是指懸浮在液體中的微粒的無規則運動，C錯誤；

B.溫度越高，布朗運動越劇烈，B錯誤：

A.懸浮在液體中的微粒越小，布朗運動越明顯，A錯誤；

D.液體分子的無規則運動是產生布朗運動的原因，故D正確。

故選D。

2.（2021?北京海淀區?北理工附中高三三模）下列說法正確的是（）

A.布朗運動是懸浮在液體中，固體顆粒分子的無規則運動

B.氣體從外界吸收熱量，氣體的內能一定增大

C.知道某物質的摩爾質量和密度可求出阿伏加德羅常數

D.一定質量的氣體，體積不變，溫度越高，氣體的壓強就越大

【答案】D

【詳解】

A.布朗運動是懸浮在液體中，固體顆粒的無規則運動，不是分子的運動，所以A錯誤；

B.氣體從外界吸收熱量，并且對外界做功，根據熱力學第一定律

△U=W+Q

則氣體的內能不―定增大，所以B錯誤；

C.知道某物質的摩爾質量和分子質量可求出阿伏加德羅常數，所以C錯誤；

D.一定質量的氣體，體積不變，溫度越高，則氣體的平均動能越大，單位時間內撞擊氣壁的分子數越多,

沖量越大，所以氣體的壓強就越大，則D正確；

故選D。

3.（2021?重慶市泰江中學高三月考）下列說法正確的是（）

A.液體不浸潤固體的原因是附著層的液體分子比液體內部的分子稀疏

B.運送沙子的卡車停于水平面，在緩慢卸沙的過程中，若車胎不漏氣，胎內氣體溫度不變，不計分子間

勢能，則胎內氣體對外界放熱

C.葉面上的露珠呈球形是因為重力作用的結果

V

D.某氣體的摩爾體積為匕每個分子的體積為%,則阿伏加德羅常數可表示為N.=7

【答案】A

【詳解】

A.液體不浸潤固體的原因是因受到固體分子的吸引比較弱，附著層的液體分子比液體內部的分子稀疏，

在附著層內就出現與表面張力相似的收縮力，這時附著層有縮小的趨勢，形成不浸潤現象，A正確；

B.在緩慢卸沙時，若車胎不漏氣，胎內氣體的壓強減小，溫度不變，由玻意耳定律pk=C,可知氣體體積

增大，對外做功，由熱力學第一定律可知，胎內氣體從外界吸熱，B錯誤：

C.葉面上的露珠呈球形是因為液體表面張力作用的結果，C錯誤；

V

D.某固體或液體的摩爾體積為匕每個分子的體積為％,則阿伏伽德羅常數可表示為義=正，而氣體

分子所占據的空間，要遠大于分子的實際體積，因此對某氣體的阿伏伽德羅常數不能用此式表示，D錯誤。

故選A?

4.（2021?北京房山區?高三二模）分子間存在著分子力，并且分子力做功與路徑無關，因此分子間存在與

其相對距離有關的分子勢能。如圖所示為分子勢能用,隨分子間距離，變化的圖像，取r趨近于無窮大時

身為零。通過功能關系可以從此圖像中得到有關分子力的信息，若僅考慮這兩個分子間的作用，下述說法

中正確的是（）

A.圖中n是分子間引力和斥力平衡的位置

B.假設將兩個分子從r=。處釋放，它們將相互靠近

C.假設將兩個分子從r=n處釋放，當r=rz時它們的加速度最大

D.假設將兩個分子從r=n處釋放，當r=。時它們的速度最大

【答案】D

【詳解】

A.由圖可知，兩個分子在「=與處的分子勢能最小，此處為分子之間的平衡位置，故A錯誤；

B.當分子間距離等于平衡距離時，分子作用力為零，分子勢能最小，所以假設將兩個分子從廠=弓處釋放,

它們靜止不動，故B錯誤；

C.山丁.〈與，可知在弓?馬之間分子作用力表現為斥力，隨著分子之間的距離增大到12時，合力減小，

則加速度減小；當分子之間的距離大于r2時，分子之間的作用力表現為引力，隨距離的增大，引力先增大

后減小，所以加速度也先增大后減小，整個過程中，加速度最大的位置不在廠=4處，故C錯誤；

D.分子在q?4之間分子作用力表現為斥力，從4~與分子力做正功，分子的速度增大，當分子之間的距

離大于廠2時，分子之間的作用力表現為引力，隨距離的增大，分子力做負功，分子的速度減小，所以當廠=4

時，分子的速度最大，故D正確。

故選D。

5.(2021?山東煙臺市?高三三模)下列說法正確的是()

A.分子間距離減小時，分子勢能可能增加

B.物體升溫時，其每個分子熱運動的動能均增加

C.相同質量的0℃的冰的分子勢能與水的分子勢能相等

D.分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大

【答案】A

【詳解】

A.分子勢能與分子間距離關系如下圖

產

由圖可知，當〃＞石時，隨著分子間距離減小，分子勢能減小；當「＜為時?，隨著分子間距離減小，分子勢能

增大，故A正確；

B.物體升溫時，大部分分子熱運動的動能增加，極少數分子的動能會減小，平均動能增大，故B錯誤；

C.溫度相等，分子平均動能相等；相同質量的的冰熔化成0℃水吸熱，說明相同質量的0匕的冰的分

子勢能比0℃水的分子勢能小，故c錯誤；

D.分子間相互作用力與距離關系如下

由圖可知，分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，先減小后增大再減小，故D錯誤。

故選A。

6.（2021?福建高三專題練習）將一定質量的理想氣體緩慢壓縮，壓縮過程中溫度保持不變。下列說法正

確的是（）

A.氣體分子的平均動能減小B.氣體與外界無熱交換

C.氣體的壓強不變D.氣體的內能不變

【答案】D

【詳解】

AD.因為氣體的溫度保持不變，所以氣體分子的平均動能不變，理想氣體分子間距離非常大，分子勢能

忽略不計，所以氣體的內能不變，故A錯誤，D正確；

B.氣體被壓縮，外界對氣體做功，但內能不變，根據熱力學第一定律，氣體對外放熱，故B錯誤；

C.根據理想氣體狀態方程可得，體積減小、溫度不變，所以壓強增大，故C錯誤。

故選D。

7.（2021?遼寧朝陽市?高三二模）關于分子動理論和熱現象，下列說法正確的是（）

A.布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規則運動

B.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力

C.對一定質量的理想氣體，如果溫度升高，則氣體分子的平均動能增大，壓強一定增大

D.分子間距離為平衡距離時分子勢能最大

【答案】B

【詳解】

A.布朗運動是懸浮微粒的運動，它反應液體分子永不停息地做無規則運動，故A錯誤；

B.根據壓強的定義可知，氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，故

B正確：

C.時于一定質量的理想氣體，氣體溫度升高，體積可能增大，根據理想氣體的狀態方程

T

可知，氣體壓強不一定增大，故c錯誤；

D.分子間距離為平衡距離時，分子勢能最小，故D錯誤。

故選B。

8.（2021?北京通州區?高三一模）下列有關熱現象的說法正確的是（）

A.布朗運動是由于液體各個部分的溫度不同引起的

B.物體的溫度升高，其內部分子的平均動能一定增大

C.當分子間距離減小時，分子勢能一定減小

D.當分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都增大

【答案】B

【詳解】

A.布朗運動是由于液體分子對懸浮的固體小顆粒的撞擊不均衡引起的，故A錯誤；

B.溫度是物體內部分子平均動能的表征，溫度升高，分子的平均動能一定增大，故B正確；

C.當分子間距離減小時，如果在減小的過程中分子間的作用力表現為斥力，則分子勢能是增大的，故C

錯誤；

D.當分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都將減小，故D錯誤。

故選B。

9.（2021?北京市十一學校高三三模）用油膜法估測油酸分子直徑的實驗中，一滴油酸酒精溶液中油酸的

體積為匕油膜面積為S,油酸的摩爾質量為M,阿伏伽德羅常數為2”下列說法正確的是（）

N

A.一個油酸分子的質量為一上B.一個油酸分子的體積為獷

M

MV

C.油酸的密度為歹D.油酸分子的直徑為三