(北京专用)2020版高考物理总复习第十四章第1讲分子动理论课件

2.分子势能 (1)分子势能存在的原因 由于分子间存在着相互③ 作用力 ,这样在分子之间就存在着由它们 的相对位置所决定的④ 势能 ,称为分子势能。 (2)分子势能的变化 a.分子势能的变化和⑤ 分子力做功 紧密联系在一起。分子力做正 功,分子势能⑥ 减少 ;分子力做负功,分子势能⑦ 增加 。 b.分子力做的功与分子间相对位置的变化及分子间的作用力有关。
1.已知阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M,密度为ρ。则一个油 酸分子的质量可表示为 ( A )
A. M NA
B. NA
M
C. MNA
ρ
D. ρNA
M
解析 因一摩尔油酸含有“阿伏加德罗常数”个分子,一摩尔油酸
的质量即为摩尔质量,故一个油酸分子的质量m= NMA ,A项正确。
2.关于分子的热运动,以下叙述正确的是 ( C ) A.布朗运动就是分子的热运动 B.热运动是分子的无规则运动,同种物质的分子的热运动激烈程度相同 C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈 D.物体运动的速率越大,其内部的分子热运动就越激烈
某学校物理兴趣小组组织开展一次探究活动,想估算地球周围大气层 空气的分子个数。一学生通过网上搜索,查阅得到以下几个物理量数 据:已知地球的半径R=6.4×106 m,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,大 气压强p0=1.0×105 Pa,空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2 kg/mol,阿伏加德 罗常数NA=6.0×1023 mol-1。
解析 布朗运动是固体小颗粒的运动,固体小颗粒是由很多分子组成的 集体,A错;布朗运动是由液体(或气体)分子对固体小颗粒碰撞的不平衡 引起的,布朗运动间接反映了液体(或气体)分子无规则运动,但不能反映 自身分子运动的特点,B错,C对;布朗运动显著与否与时间无关,D错;尘埃 的运动不是布朗运动,E错。
2-2 (2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 ( C ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大
解析 温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧 烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错、C对; 水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均 速率增大,但不是每个分子的运动速率都会 MMmol
二、分子的热运动
1.扩散现象是相互接触的物质彼此进入对方的现象,温度越高,扩散 ① 越快 。
2.布朗运动:在显微镜下看到悬浮在液体中的② 固体颗粒 永不停息 地做无规则运动,颗粒越小,运动越③ 明显 ;温度越高,运动越④ 激 烈 ,布朗运动不是液体分子的运动。 3.布朗运动是分子⑤ 无规则 运动的宏观表现。
深化拓展
考点一 与阿伏加德罗常数有关的计算
1.宏观量和微观量的联系 (1)阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,是联系宏观世界和微观世界的 桥梁。
(2)宏观量和微观量的联系
①分子的质量:m0= NMA = ρNVAm 。 ②分子的体积:V0= VNmA = ρMNA (固、液)。 ③物体所含的分子数:n= VVm ·NA= ρmVm ·NA(固、液)或n= Mm ·NA= ρMV ·NA。
答案 (1)3×1025个 (2)4×10-10 m
解析 (1)水的摩尔体积为
Vmol=
M ρ
=
1.8 102 1.0 103
m3/mol=1.8×10-5 m3/mol
水分子总数为
N=VNA Vmol
=1.0
103 106 6.0 1.8 105
1023
≈3×1025(个)
c.分子势能与分子间距离的关系
取r→∞处为零势能处。 Ⅰ.当r>r0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加。 Ⅱ.当r<r0时,分子力为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加。 Ⅲ.当r=r0时,分子势能最小。
3.物体的内能 (1)定义:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体 的⑧ 内能 。 (2)任何物体在任何情况下都具有内能。 (3)⑨ 温度 和⑩ 体积 是影响内能的两个因素。
2.分子质量 分子质量很小,一般物质分子质量的数量级为⑥ 10-26 kg。
3.分子数量 (1)阿伏加德罗常数:1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数的测 量值NA=⑦ 6.02×1023 mol-1。 (2)阿伏加德罗常数联系宏观和微观的公式
NA=
M m分子
NA=VV分mo子l (不适用于气体)
解析 当r>r0时,r变大,则分子力F先变大后变小,分子力做负功而分子 势能变大,所以A、B选项错误;当r<r0时,r变小,则分子力F变大,分子力 做负功,分子势能变大,所以C选项错误、D选项正确。
3-2 由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间 存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间 距离r变化的图像,取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分 子势能的图像中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是 ( )
3.引力和斥力都随分子间距离的增大而⑤ 减小 ,随分子间距离的减 小而⑥ 增大 ,但斥力的变化比引力的变化⑦ 快 。分子力随距离 变化关系如图所示。
四、物体的内能
1.分子的平均动能 (1)物体中所有分子动能的平均值叫做分子热运动的① 平均动能 。 (2)温度是分子热运动的② 平均动能 的标志。
考点四 正确建立微观模型,搭好宏观与微观的桥梁
1.对液体、固体来说,微观模型是:分子紧密排列,将物质的摩尔体积分成 NA等份,每一等份就是一个分子;在估算分子直径时,设想分子是一个一个 紧挨的小球;在估算分子间距离时,设想每一个分子是一个正立方体,正立 方体的边长即分子间距离。 2.气体分子不是紧密排列的,所以上述模型对气体不适用,但上述模型可 以用来估算气体分子间平均距离。
解析 摩尔质量是指“阿伏加德罗常数”个分子的总质量,即M=m0·NA, 故选项C正确。
1-2 已知油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。若用m 表示一个油酸分子的质量,用V0表示一个油酸分子的体积,则下列表达 式中正确的是 ( B )
A.m= NA
M
C.V0= MρNA
B.m= M NA D.V0= ρMNA
第1讲 分子动理论
知
一 物体是由大量分子组成的
识 二 分子的热运动
梳 三 分子间的相互作用力 理 四 物体的内能
考点一 与阿伏加德罗常数有关的计算
深 化 考点二 分子热运动
拓 考点三 分子力和分子势能 展
考点四 正确建立微观模型，搭好宏观与微观的桥梁
知识梳理
一、物体是由大量分子组成的
1.分子大小 (1)分子的体积很小,它直径的数量级是① 10-10 m。 (2)② 油膜法 可粗测分子直径。 (3)分子大小计算有两种模型:一是③ 球体 ,二是④ 立方体 ,对气 体分子用上述模型只能估算出⑤ 相邻两分子间平均距离 。
考点三 分子力和分子势能
项目
名称
分子力F与分子
间距离的关系
分子势能Ep与
分子间距离的关系
图像
3-1 如果将两个分子看成质点,当这两个分子之间的距离为r0时分子力 为零,则分子力F及分子势能Ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是 ( D ) A.当r>r0时,随着r变大,F变小,Ep变小 B.当r>r0时,随着r变大,F变小,Ep变大 C.当r<r0时,随着r变小,F变大,Ep变小 D.当r<r0时,随着r变小,F变大,Ep变大
A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离 B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近 C.假设将两个分子从r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小 D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大
答案 D 将两个分子从r=r2处释放,其相互作用的引力和斥力大小相 等,方向相反,将静止,A、B选项错误;分子由静止释放后,分子的动能跟 分子势能的总和保持不变,故分子应向势能减少的方向运动,分子势能 最小时分子具有最大动能,故D选项正确;两分子从r=r1处释放,加速度减 小,当r=r2时减为0,故选项C错误。
解析 阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的物理量,对
固体和液体而言,摩尔质量与分子质量的关系为NA= Mm ,摩尔体积与分子
体积的关系为NA= VV0 ,物质的密度、摩尔质量与每个分子体积的关系为
ρ= M N AV0
,V0=
M ρNA
,A、C、D错误,B正确。
1-3 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水, 经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间 后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩 尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。试求:(结果 均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N; (2)一个水分子的直径d。
研究对象 不同点
观察
固体小颗粒 光学显微镜
分子 电子显微镜
联系
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力不平衡 而引起的,反映了分子的无规则热运动
2-1 下列关于布朗运动的说法中正确的是 ( C ) A.布朗运动就是分子的无规则运动 B.布朗运动是组成固体小颗粒的分子无规则运动的反映 C.布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映 D.观察时间越长,布朗运动就越显著 E.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动
(2)建立水分子的球体模型,有 Vmol = 1 πd3 NA 6
可得水分子直径:d= 3
6Vmol
NA
=3
6 1.8105 3.14 6.0 1023
m≈4×10-10 m
考点二 分子热运动
布朗运动和分子热运动的比较
布朗运动
分子热运动
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剧烈
2.两种分子模型 (1)对于固体和液体,可以认为分子是一个个紧密排列在一起的球体,球
体模型的体积V= 1 πd 3。
6
(2)对于气体,由于分子间距离较大,可以利用立方体模型估算一个气体 分子平均“占据”的空间,立方体模型的体积V=d 3。
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1-1 利用下列哪一组物理量可以算出二氧化碳的摩尔质量( C ) A.二氧化碳的密度和阿伏加德罗常数 B.二氧化碳分子的体积和二氧化碳的密度 C.二氧化碳分子的质量和阿伏加德罗常数 D.二氧化碳分子的体积和二氧化碳分子的质量
4.以下关于分子动理论的说法中不正确的是 ( B ) A.物质是由大量分子组成的 B.-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动 C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小
解析 物质是由大量分子组成的,A正确;分子在永不停息地做无规则 运动,B错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做正功,后是分子 引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C正确;分子间的引力与斥 力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D正确。
解析 布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动,其间接反映了 分子的热运动,A错误;温度越高,分子无规则运动越激烈,B错;物体宏 观运动的速率大小与微观分子的热运动无关,D错;故选C。
3.关于分子间的作用力,下列说法正确的是 ( C ) A.分子间只存在引力 B.分子间只存在斥力 C.分子间同时存在引力和斥力 D.分子间距离较小时,只存在斥力,分子间距离较大时,只存在引力 解析 分子间既有引力,也有斥力。当分子间距r<r0时,斥力大于引力, 分子力表现为斥力。当分子间距r>r0时,斥力小于引力,分子力表现为 引力。所以C选项正确。
三、分子间的相互作用力
1.分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的是分子引力和斥力的 ① 合力 。 2.分子力随分子间距离变化的关系:(r0表示引力和斥力相等时的分子间距) (1)r=r0时,F引=F斥,分子力表现为② 零 。 (2)r>r0时,F引>F斥,分子力表现为③ 引力 。 (3)r<r0时,F引<F斥,分子力表现为④ 斥力 。 (4)当分子间距离的数量级大于 10-9 m 时,分子力已变得很微弱,可忽略不计。