2018年高考物理新课标总复习配套讲义：第69课时 分子

第69课时分子动理论内能(双基落实课)
[命题者说]本课时内容既是高考选考内容，又是热学最基本的知识，因此高考针对这些内容命题时，难度不会很大。

在复习这部分内容时，只需全面复习，不需要过深的挖掘。

1.
(1)分子的大小
①一般无机分子直径的数量级约为：10－10 m。

②一般无机分子质量的数量级约为：10－26 kg。

(2)阿伏伽德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号N A表示，N A ＝6.02×1023 mol－1。

2．分子热运动：指分子永不停息的无规则运动
(1)扩散现象：指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行。

(2)布朗运动：指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。

微粒越小，温度越高，布朗运动越显著。

3．分子间的相互作用力
分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随
分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图所示。

(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；
(2)当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F
表现为斥力；
(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力；
(4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)。

[小题练通]
1．(2016·北京高考)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。

雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并且PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm 的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。

据此材料，以下叙述正确的是()
A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6 m的悬浮颗粒物
B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
解析：选C PM10直径小于或等于10 μm，即1.0×10－5m，选项A错误；PM10悬浮在空中，表明空气分子作用力的合力与其重力平衡，选项B错误；PM10和大悬浮颗粒物的大小符合做布朗运动的条件，选项C正确；据题中材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，选项D错误。

2．下列关于布朗运动的说法中正确的是()
A．布朗运动是微观粒子的运动，其运动规律遵循牛顿第二定律
B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映
C．布朗运动是液体分子与固体分子的共同运动
D．布朗运动是永不停息的，反映了系统的能量是守恒的
E．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动
解析：选ADE布朗运动是悬浮的固体小颗粒不停地做无规则的宏观的机械运动，故符合牛顿第二定律，它反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A、E正确，B、C错误；微粒运动过程中，速度的大小与方向不断发生改变，与接触的微粒进行能量交换，D正确。

布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。

1.温度
两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。

一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。

2．摄氏温标和热力学温标
(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。

(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，温度是分子热运动的平均动能的标志。

(3)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。

4．分子的势能
(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。

(2)分子势能的决定因素
①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能
E p与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。

②宏观上——决定于体积和状态。

5．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，是状态量。

对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(2)改变物体内能有两种方式：做功和热传递。

[小题练通]
1．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变
D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少
解析：选A若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A正确，B错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，C、D均错误。

2．(2017·吉林省实验中学模拟)两分子间的斥力和引力的合力F与分子
间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远
的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时，
分子势能为零，下列说法正确的是()
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能也增大
B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能增大
C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大
D．在r＝r0时，分子势能为零
E．分子动能和势能之和在整个过程中不变
解析：选BCE在r＞r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增大，势能减小，选项A错误；在r＜r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，选项B正确；在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，选项C正确；在整个过程中，只有分子力做功，分子动能和势能之和保持不变，在r＝r0时，分子势能为负值，选项D错误，E正确。

分析分子动能和势能的变化情况时，要根据功能关系进行分析：分子力做正功，分子动能增大，势能减小；分子力做负功，分子动能减小，势能增大。

[课堂跟踪检测]
1．下列说法正确的是()
A．气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．布朗运动的实质就是分子的热运动
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
解析：选ABE布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动，它是液体分子无规则热运动的反映，选项C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项D错误。

2．(2017·河南名校联考)关于分子间的作用力，下列说法正确的是()
A．分子之间的斥力和引力同时存在
B．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
C．分子间距离减小时，分子力一直做正功
D．分子间距离增大时，分子势能一直减小
E．分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置
解析：选ABE分子之间的引力和斥力是同时存在的，A正确；分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，B正确；若分子间距离小于平衡位置间距，分子力表现为斥力，则随分子间距离减小，分子力做负功，C错误；若分子间距离大于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能增大，D错误；若分子间距离小于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能先减小后增大，可能存在分子势能相等的两个位置，E正确。

3．如图所示为两分子系统的势能E p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，分子势能E p最小
D．在r由r1增大的过程中，分子间的作用力做正功
E．在r由r2增大的过程中，分子间的作用力做负功
解析：选BCE两分子系统的势能E p最小值对应分子平衡位置，即r2处为平衡位置，当r＞r2时，分子间的作用力表现为引力，当r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，选项B 正确，A错误；当r＝r2时，分子间势能E p最小，选项C正确；在r由r1增大到r2的过程中，分子间的作用力做正功，分子势能减小，由r2继续增大的过程中，分子间的作用力做负功，分子势能增大，选项D错误，E正确。

4．(2017·湖北襄阳调研)下列说法正确的是()
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大
B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为N A＝V
V0解析：选ABC气体放出热量，若外界对气体做功，气体的温度可能升高，分子的平均动能可能增大，选项A正确；布朗运动不是液体分子的运动，但是能反映分子在永不停息地做无规则运动，选项B正确；当分子力表现为斥力时，随着分子间距离减小，分子力做负功，分子力和分子势能均增大，选项C正确；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，选项D错误；对于气体分子，依据每个气体分子所占空间的体积估算分子数目，但不能根据每个气体分子的体积估算分子数目，选项E错误。

5．下列有关热现象和内能的说法中正确的是()
A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变
B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大
C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的
D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大
E．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小
解析：选ACE 把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A 正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B 错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C 正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r 0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r 0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r 0时分子势能最小，选项D 错误，E 正确。

6．下列说法正确的是( )
A ．已知某固体物质的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数，可以计算出分子大小
B ．布朗运动表明组成微粒的分子在做无规则运动
C ．已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以计算出阿伏伽德罗常数
D ．物体运动的速率越大，其内部的分子热运动就越剧烈
E ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时，两系统的温度一定相等
解析：选ACE 已知某固体物质的摩尔质量和密度，可以算出物质的摩尔体积，再除以阿伏伽德罗常数就能计算出分子体积，进而计算出分子大小，选项A 正确；布朗运动表明微粒周围液体的分子在做无规则运动，不能表明组成微粒的分子在做无规则运动，选项B
错误；已知某物质的摩尔质量M 和分子质量m ，可以计算出阿伏伽德罗常数N A ＝M m
，选项C 正确；物体内部的分子热运动与温度有关，与物体运动的速率无关，选项D 错误；两系统达到热平衡时，两系统的温度一定相等，选项E 正确。

7．关于分子动理论和内能，下列说法中正确的是( )
A ．温度越低，物体分子热运动的平均动能越小
B ．分子势能与分子间距离有关，是物体内能的一部分
C ．物体温度升高，则该物体内所有分子运动的速率都增大
D ．物体的动能和重力势能也是其内能的一部分
E ．物体的内能与物体的温度和体积有关
解析：选ABE 温度是分子热运动平均动能的标志，故温度越低，物体分子热运动的平均动能越小，故A 正确；分子势能与分子间距离有关，是物体内能的一部分，故B 正确；分子的平均速率随着温度的升高而增大，这是统计规律，温度升高时单个分子速率变化情况是不确定的，故C 错误；物体的动能和重力势能是机械能，故D 错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故E 正确。

8．(2017·六安一中模拟)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是( )
A ．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B ．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
解析：选ACE温度高的物体分子平均动能一定大，内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体同时散热，物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项E正确。