專題29 分子動理論-2025年高考物理熱點知識講練與題型歸納（全國通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

題型一微觀量估算
1．微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.
2．宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vml、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.
3．關(guān)系
(1)分子的質(zhì)量：m0＝eq \f(M,NA)＝eq \f(ρVml,NA).
(2)分子的體積：V0＝eq \f(Vml,NA)＝eq \f(M,ρNA).
(3)物體所含的分子數(shù)：N＝eq \f(V,Vml)·NA＝eq \f(m,ρVml)·NA或N＝eq \f(m,M)·NA＝eq \f(ρV,M)·NA.
4．兩種模型
(1)球體模型直徑為d＝ eq \r(3,\f(6V0,π)).(適用于：固體、液體)
(2)立方體模型邊長為d＝eq \r(3,V0).(適用于：氣體)
（2023?淄博一模）已知地球大氣層的厚度遠(yuǎn)小于地球半徑R，空氣平均摩爾質(zhì)量M，阿伏加德羅常數(shù)NA，地面附近大氣壓強(qiáng)p0，重力加速度大小g。由此可以估算地球大氣層空氣分子總數(shù)為（）
A．4πR2p0NAMgB．2πR2p0NAMg
C．πR2p0NA2MgD．πR2p0NA4Mg
【解答】解：大氣中的壓強(qiáng)由空氣氣的質(zhì)量產(chǎn)生，即mg＝p0S＝p0?4πR2
則地球大氣層空氣分子總數(shù)為N=mMNA=4πR2p0NAMg
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
（2023?西城區(qū)校級模擬）晶須是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，它是一些非常細(xì)的、非常完整的絲狀（橫截面為圓形）晶體?，F(xiàn)有一根鐵質(zhì)晶須，直徑為d，用大小為F的力恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形。已知鐵的密度為ρ，鐵的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是（）
A．Fd2（MπρNA）13B．Fd2（6MπρNA）13
C．Fd2（6MπρNA）23D．Fd2（MπρNA）23
【解答】解：鐵的摩爾體積：V=Mρ
單個分子的體積：V0=MρNA
又：V0=43πr3
所以分子的半徑：r=(3M4πρNA)13
分子的最大截面積：S0＝π?(3M4πρNA)23
鐵質(zhì)晶須的橫截面上的分子數(shù)：n=πd24S0
拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力：F0=Fn=Fd2（6MπρNA）23
故選：C。
（2024春?海安市校級期中）一定量某種氣體的質(zhì)量為m，該氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m0和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為（）
A．NA=VV0B．NA=ρVm0C．NA=mm0D．NA=MρV0
【解答】解：A、由于氣體分子間的距離較大，因此氣體分子的體積V0遠(yuǎn)小于摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比，即V0＜VNA，則NA＜VV0，故A錯誤；
BC、阿伏加德羅常數(shù)等于氣體的摩爾質(zhì)量與氣體分子質(zhì)量之比，即NA=Mm0=ρVm0，故B正確，C錯誤；
D、氣體密度與單個分子體積的乘積不等于單個氣體分子的質(zhì)量，即ρV0≠m0，則NA=Mm0≠MρV0，故D錯誤。
故選：B。
（2024春?重慶期中）字水中學(xué)2024年度體育節(jié)開幕式表演中，高二某班自主設(shè)計了一個大型“杠鈴”，由100多個不同形狀氣球組裝而成。某同學(xué)某次吹氣時將3980ml近似標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的空氣吹入氣球中（已知在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1ml空氣的體積V＝22.4L），請估算該同學(xué)該次吹入到氣球里的空氣分子個數(shù)的數(shù)量級為（）
A．1019B．1020C．1023D．1025
【解答】解：吹入氣球的空氣的物質(zhì)的量為n=V0V=3980×10-322.4ml＝0.1777ml
該同學(xué)該次吹入到氣球里的空氣分子個數(shù)為N＝nNA＝0.1777×6×1023個＝1×1023個
故C正確，ABD錯誤；
故選：C。
（多選）（2023秋?碑林區(qū)校級期末）對于液體和固體來說，如果用Mml表示摩爾質(zhì)量，m表示分子質(zhì)量，ρ表示物質(zhì)密度，Vml表示摩爾體積，V分子表示分子體積，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，以上物理量單位均為國際單位制單位，下列各式中能正確反映這些量之間關(guān)系的是（）
A．NA=VmlV分子B．NA=MmlV分子
C．Vml＝ρMmlD．Vml=Mmlρ
【解答】解：A、對于液體和固體，分子間隙較小，可以把分子看成一個挨一個緊密排列，物體的體積近似看成分子體積的總和，則NA=VmlV分子，故A正確；
B、阿伏加德羅常數(shù)等于物體摩爾質(zhì)量與分子質(zhì)量之比，即NA=MmlV分子．故B錯誤；
CD、摩爾體積等于摩爾質(zhì)量除以密度，即Vml=Mmlρ，故C錯誤，D正確。
故選：AD。
題型二布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動
布朗運(yùn)動和熱運(yùn)動的比較
（2024春?常州期中）如圖所示是用顯微鏡觀察到的三顆炭粒運(yùn)動時的位置連線，下列說法中不正確的是（）
A．炭粒越大，溫度越低，無規(guī)則運(yùn)動現(xiàn)象越明顯
B．每段線段對應(yīng)的是這段時間內(nèi)碳粒運(yùn)動的位移
C．炭粒的運(yùn)動是由于液體分子撞擊的不平衡造成的
D．炭粒的運(yùn)動不是分子的熱運(yùn)動
【解答】解：A、炭粒越小，液體的溫度越高，小碳粒的不平衡性越明顯，無規(guī)則運(yùn)動越明顯，故A錯誤；
B、位移是由初位置指向末位置的有向線段，故每段線段對應(yīng)的是這段時間內(nèi)炭粒運(yùn)動的位移，故B正確；
CD、炭粒作為一種宏觀微粒，不是分子的熱運(yùn)動，不受外力作用時是無法憑借自身因素而運(yùn)動的，其無規(guī)則運(yùn)動是液體分子不平衡撞擊的結(jié)果，故CD正確。
本題選不正確的，故選：A。
（2024春?鎮(zhèn)海區(qū)校級期中）關(guān)于分子動理論的規(guī)律，下列說法正確的是（）
A．在顯微鏡下可以觀察到水中花粉小顆粒的布朗運(yùn)動，這說明水分子在做無規(guī)則運(yùn)動
B．一滴紅墨水滴入清水中不攪動，經(jīng)過一段時間后水變成紅色，這是重力引起的對流現(xiàn)象
C．在一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，這說明溫度越高布朗運(yùn)動越激烈
D．懸浮在液體中的微粒越大，某時刻與它相撞的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動就越明顯
【解答】解：A．水中花粉小顆粒的運(yùn)動是花粉顆粒受到液體分子頻繁碰撞，而出現(xiàn)了布朗運(yùn)動，這說明水分子在做無規(guī)則運(yùn)動，故A正確；
B．一滴紅墨水滴入清水中不攪動，經(jīng)過一段時間后水變成紅色，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象，故B錯誤；
C．一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，是水的對流引起的，不是布朗運(yùn)動，故C錯誤；
D．懸浮在液體中的微粒越大，某時刻與它相撞的各個方向液體分子數(shù)越多，各個方向的撞擊力越趨向平衡，布朗運(yùn)動越不明顯，故D錯誤。
故選：A。
（2024?淄博一模）甲、乙圖是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時間間隔均為30s，兩方格紙每格表示的長度相同。比較兩張圖片可知（）
A．圖中連線是炭粒的運(yùn)動徑跡
B．炭粒的位置變化是由于分子間斥力作用的結(jié)果
C．若水溫相同，甲中炭粒的顆粒較大
D．若炭粒大小相同，甲中水分子的熱運(yùn)動較劇烈
【解答】解：A．圖是懸浮在水中的炭粒的運(yùn)動位置連線的圖，炭粒在水中做布朗運(yùn)動，該圖是懸浮在水中的炭粒的運(yùn)動位置連線的圖，而并非是炭粒無規(guī)則運(yùn)動的軌跡，故A錯誤；
B．炭粒的位置變化是由于水分子的撞擊不平衡產(chǎn)生的結(jié)果，故B錯誤；
C．若水溫相同，較大炭粒的布朗運(yùn)動的劇烈程度較弱，炭粒在30s始、末時刻所在位置連線的距離就較短，故甲中炭粒的顆粒較大，故C正確；
D．若炭粒大小相同，溫度越高分子的熱運(yùn)動越劇烈，做布朗運(yùn)動的炭粒運(yùn)動也越劇烈，故乙中水分子的熱運(yùn)動較劇烈，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2023春?平羅縣校級期末）關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是（）
A．溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快
B．?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)
C．?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的
D．液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的
【解答】解：A、不同物質(zhì)相互進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫擴(kuò)散，是由于分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，溫度越高擴(kuò)散進(jìn)行得越快，故A正確；
B、擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故B錯誤；
C、擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，故C正確；
D、擴(kuò)散是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，與液體的對流無關(guān)，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2024春?太原期末）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在顯微鏡下觀察，每隔30s記錄一次炭粒的位置。將各位置按時間順序依次連接得到如圖，下列選項正確的是（）
A．炭粒不一定沿折線方向運(yùn)動
B．顯微鏡下能看到水分子不停地撞擊炭粒
C．炭粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動就是分子熱運(yùn)動
D．對比大小不同炭粒的運(yùn)動情況，較小炭粒布朗運(yùn)動明顯
【解答】解：A、圖中是每隔30s記錄一次炭粒的位置。將各位置按時間順序依次連接得出的折線，炭粒并不一定沿拆線方向運(yùn)動，故A正確；
B、水分子用顯微鏡無法觀察，顯微鏡下是無法看到水分子撞擊炭粒的，故B錯誤；
C、炭粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動是因為液體分子的持續(xù)撞擊產(chǎn)生的，它反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，故C錯誤；
D、對比大小不同炭粒的運(yùn)動情況，較小炭粒由于受力容易不平衡而使布朗運(yùn)動更明顯，故D正確。
故選：AD。
（2024?重慶模擬）如圖是物理興趣小組的同學(xué)在某資料上發(fā)現(xiàn)的一幅物理圖像，該圖像未標(biāo)明坐標(biāo)軸代表的物理量。于是同學(xué)們對該圖像進(jìn)行了討論，正確的意見是（）
A．該圖像可能是某種氣體在不同溫度時的分子速率分布圖像，且圖線Ⅱ?qū)?yīng)的溫度較高
B．該圖像可能是黑體在不同溫度時的輻射強(qiáng)度隨波長變化的圖像，且圖線Ⅰ對應(yīng)的溫度較高
C．該圖像可能是某振動系統(tǒng)在不同驅(qū)動力作用下受迫振動的振幅隨頻率變化的圖像，且圖線Ⅱ?qū)?yīng)的驅(qū)動力頻率較大
D．該圖像可能是不同電源的輸出功率隨負(fù)載電阻變化的圖像。且圖線Ⅰ對應(yīng)的電源內(nèi)阻較大
【解答】解：A．如圖所示的可能是某種氣體在不同溫度時的分子速率分布圖像，因為隨著溫度的升高，峰值向速率大的方向移動，所以圖線Ⅱ?qū)?yīng)的溫度較高，故A正確；
B．溫度升高時，黑體輻射各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，不同溫度對應(yīng)的曲線不相交，故B錯誤；
C．同一振動系統(tǒng)在不同驅(qū)動力作用下的共振曲線峰值對應(yīng)的頻率相同，且不會經(jīng)過坐標(biāo)原點，故C錯誤；
D．當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時電源的輸出功率最大，如果圖像是不同電源的輸出功率隨負(fù)載電阻變化的圖像，則圖線Ⅱ?qū)?yīng)的電源內(nèi)阻較大，故D錯誤。
故選：A。
（2024?南京二模）如圖所示為模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的實驗，在一定時間內(nèi)將100顆豆粒從秤盤上方20cm高度處均勻連續(xù)倒在秤盤上，觀察指針擺動情況。關(guān)于該實驗下列說法正確的是（）
A．僅將釋放位置升高，指針示數(shù)不變
B．僅將釋放位置升高，可模擬溫度升高對氣體壓強(qiáng)的影響
C．僅增加豆粒數(shù)量，可模擬溫度降低對氣體壓強(qiáng)的影響
D．僅增加豆粒數(shù)量，可模擬體積增大對氣體壓強(qiáng)的影響
【解答】解：A.僅將釋放位置升高，則豆粒到達(dá)秤盤上的速度變大，即豆粒到達(dá)秤盤后的動量變化量變大，由動量定理有
Ft＝ΔP
所以其作用力變大，即指針示數(shù)變大，故A錯誤；
B.僅將釋放位置升高，豆粒到達(dá)秤盤的速度變大，即氣體分子的速率變大，所以可模擬溫度升高對氣體壓強(qiáng)的影響，故B正確；
CD.僅增加豆粒的數(shù)量，即氣體分子數(shù)的密度增加所以可模擬體積減小對氣體壓強(qiáng)的影響，故CD錯誤。
故選：B。
（2024?東城區(qū)校級模擬）宏觀現(xiàn)象往往與系統(tǒng)中大量微觀粒子的無規(guī)則運(yùn)動聯(lián)系在一起，則下列說法正確的是（）
A．花粉顆粒在液體中的布朗運(yùn)動，是由于花粉顆粒內(nèi)部分子無規(guī)則熱運(yùn)動引起的
B．夏天氣溫比春天高，所以夏天大氣中所有分子熱運(yùn)動速率均比春天大
C．冬天低溫下會結(jié)冰，如果一定質(zhì)量0℃的水變成0℃的冰，體積會增大，分子勢能會增大
D．一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強(qiáng)不變，溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積的分子個數(shù)會減少
【解答】解：A、花粉顆粒在液體中的布朗運(yùn)動，是由于液體分子對花粉顆粒撞擊作用的不平衡性產(chǎn)生的，不是由于花粉顆粒內(nèi)部分子無規(guī)則熱運(yùn)動引起的，故A錯誤；
B、夏天氣溫比春天高，夏天大氣中分子的平均動能比春天大，分子平均速率更大，但不是所有分子熱運(yùn)動速率均大，故B錯誤；
C、一定質(zhì)量0℃的水變成0℃的冰體積增大，需要放熱，內(nèi)能減小，溫度不變則分子平均動能不變，則分子勢能減小，故C錯誤；
D、一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高，分子平均動能增大，壓強(qiáng)不變，則單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積的分子個數(shù)會減少，故D正確。
故選：D。
（2024春?滕州市校級期末）1934年我國物理學(xué)家葛正權(quán)定量驗證了麥克斯韋的氣體分子速率分布規(guī)律。如圖所示為氧氣分子在不同溫度下的分子速率分布規(guī)律圖像，圖中實線1、2對應(yīng)的溫度分別為T1、T2。則下列說法正確的是（）
A．溫度T1大于溫度T2
B．T1、T2溫度下，某一速率區(qū)間的分子數(shù)占比可能相同
C．將T1、T2溫度下的氧氣混合后，對應(yīng)的分子速率分布規(guī)律曲線下方的面積為曲線1和曲線2下方的面積之和
D．將T1、T2溫度下的氧氣混合后，對應(yīng)的分子速率分布規(guī)律曲線可能是圖中的虛線
【解答】解：A．根據(jù)麥克斯韋的氣體分子速率分布規(guī)律，溫度越高，速率大的分子所占的比例大，由圖可知曲線2速率大的分子所占的比例比曲線1速率大的分子所占的比例大，故溫度T2高于溫度T1，故A錯誤；
B．T1、T2溫度下，實線1、2相交于一點，即該速率區(qū)間的分子數(shù)占相同，故B正確；
C．由可知，在兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，故將T1、T2溫度下的氧氣混合后，對應(yīng)的分子速率分布規(guī)律曲線下方的面積仍為1，故C錯誤；
D．將T1、T2溫度下的氧氣混合后，溫度不會比T1的溫度更低，故對應(yīng)的分子速率分布規(guī)律曲線不可能是圖中的虛線，故D錯誤。
故選：B。
（2024?西城區(qū)校級開學(xué)）正方體密閉容器中有一定質(zhì)量的某種氣體，單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)為n。我們假定：氣體分子大小可以忽略；每個氣體分子質(zhì)量為m，其速率均為v，分子與器壁各面碰撞的機(jī)會均等；與器壁碰撞前后瞬間，氣體分子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。則氣體對容器壁的壓強(qiáng)為（）
A．23nmv2B．13n2mv2C．16n2mv2D．13nmv2
【解答】解：由題設(shè)可知，一個氣體分子每與器壁碰撞一次，給器壁的沖量大小為
ΔI＝2mv
以器壁上面積為S的部分為底、vΔt為高構(gòu)成柱體，則其內(nèi)有工的氣體分子在Δt時間內(nèi)與該柱體的底發(fā)生碰撞，碰撞的分子數(shù)為N=16nSvΔt
則Δt時間內(nèi)氣體分子給器壁的沖量為I＝NΔI
器壁受到的壓力為F=IΔt
則氣體對器壁的壓強(qiáng)為p=FS
解得p=13nmv2
故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
題型三分子動能、分子勢能和內(nèi)能
1．分子間的相互作用力
分子力是引力與斥力的合力．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如圖1所示．
(1)當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0；
(2)當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負(fù)功，分子勢能增大；
(2)r

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