2017届高考物理一轮复习专题十三热学考点一分子动理论内能教学案(含解析)
高考物理一轮复习 分子动理论 热力学定律与能量守恒教学案
分子动理论热力学定律与能量守恒1．分子动理论的基本观点：⑴ 物体是由大量分子组成的：① 分子的大小：分子直径的数量级： m，用油膜法估测．② 分子的质量：分子质量的数量级：kg；③ 阿伏加德罗常数：1mol的任何物质中含有相同的粒子数，用符号N A表示，N A = mol－1，N A是联系宏观量和微观量的桥梁，N A = ，N A = V mol/V分子．④ 分子模型：球体模型直径为V0 = ；立方体模型边长为V0 = d3．⑵分子永不停息地做无规则热运动：①扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象．温度越高，扩散．②布朗运动的特点：永不停息、无规则运动；颗粒，运动越剧烈；温度越高，⑶分子间存在着相互作用力：分子间存在相互作用的引力和斥力；分子力是分子间引力和斥力的；r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为10－10 m，如图所示，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_______，随分子间距离的减小而，但总是斥力变化得较．①r =r0时，F引 = F斥，分子力F= 0；②r < r0时，F引和F斥都随距离的减小而，但F斥比F引增大得更，分子力F表现为；③r > r0时，F引和F斥都随距离的增大而，但F斥比F引减小得更，分子力F表现为；④ r > 10r0（10－9 m）时，F引、F斥迅速，几乎为零，分子力F≈ 0．2．气体分子运动速率的统计分布规律：气体和气体分子运动的特点如图所示．3．温度和内能：⑴温度和温标：两个系统处于时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度．一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．⑵两种温标：摄氏温标和热力学温标，T = （T热力学温标，t摄氏温标）4．ΔU= ．5．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式，或者是从一个物体到别的物体，在或的过程中其总量保持不变．能量守恒定律是自然界的普遍规律，不需要条件的．但是，某一种具体形式的能是否守恒却是有条件的，例如，机械能守恒是有条件的．第一类永动机是指能量，却源源不断地对外的机器，第一类永动机是不能制成的，因为它违背了．若过程是绝热的，则Q = 0，W =ΔU；若过程中不做功，即W = 0，Q = ΔU；若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU = 0，则W + Q = 0或W =–Q．6．用油膜法估测分子的大小：⑴实验目的：学会一种估测分子大小的方法．⑵实验原理：将油酸滴在水面上，让油酸尽可能，可认为油酸在水面上形成油膜层．如果把分子看作球形，单分子油膜层的就可以看作油酸分子的直径．事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S，就可以算出分子的直径d = ．⑶实验器材：盛水方盘、注射器（或胶头滴管）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔⑷实验装置与模型：如图所示．⑸实验步骤：①在方盘中盛入适量的水（约2cm深），使水处于状态；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溶液加入溶液的滴数n；③将痱子粉地撒在水面上；④用注射器（或胶头滴管）靠近水面将1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，用笔描绘出油膜的．⑥记录数据：油酸精液中油酸的体积，油膜的面积．⑹注意事项：实验前应检查方盘是否；方盘中的水应保持状态，最好静置一段时间，痱子粉均匀撒在水面上；向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜．最好在1 cm左右；计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足半个的舍去，多于半个的算1个．1．以下关于分子动理论的说法中不正确的是（）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2．如图所示是氧气分子在不同温度（0 ℃和100 ℃）下的速率分布，由图可得信息（）A．同一温度下，氧气分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小3．关于对内能的理解，下列说法不正确的是（）A．系统的内能是由系统的状态决定的B．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．1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4．给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体（）A．从外界吸热 B．对外界做负功 C．分子平均动能减小 D．内能增加5．用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水；④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格．上述实验步骤中有遗漏和错误遗漏的步骤是____________________________________________________________________；错误的步骤是__________________________________________________（指明步骤，并改正）；油酸分子直径的表达式d = _____________．〖考点1〗分子模型、与阿伏加德罗常数相关的估算【例1】某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol－1，密度ρ = 0.895×103 kg·m－3．若100滴油酸的体积为1 mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？（取N A= 6.02×1023mol－1，球的体积V与直径D的关系为V= πD3/6，结果保留一位有效数字）【变式跟踪1】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= 1.0×103cm3．已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数N A= 6.0×1023mol －1．试求：（结果均保留一位有效数字）⑴该液化水中含有水分子的总数N；⑵一个水分子的直径d．〖考点2〗分子间作用力、分子势能与分子间距的关系【例2】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________（填入正确选项前的字母）A．在r > r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r < r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小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【变式跟踪2】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，分子间的作用力为零D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功〖考点3〗热力学第一定律及能量守恒定律的应用【例3】如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置．一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0．现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2．则在此过程中，气体分子平均动能________（选填“增大”、“不变”或“减小”），气体内能变化了________．【变式跟踪3】⑴第一类永动机不可能制成是因为其违反了______________________________．⑵在一个大气压下，水在沸腾时，1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3，求：① 1 g水所含的分子个数；②体积膨胀时气体对外界做的功；③气体的内能变化（大气压强p0 = 1.0×105 Pa，水的摩尔质量为M = 18 g/mol，阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol－1）．1．【2013·全国新课标】两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是A．分子力先增大，后一直减小 B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小 D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变【预测1】下列关于热现象的描述正确的是A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．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温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的2．【2013·北京】下列说法正确的是A．液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动 B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．物体对外界做功，其内能一定减少【预测2】下列说法正确的是A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，为是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故3．【2013·福建】下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E P随分子间距离r变化关系的图线是（填选图下方的字母）【预测3】如图所示，用F表示两分子间的作用力，E p表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中A．F不断增大，E p不断减小B．F先增大后减小，E p不断减小C．F不断增大，E p先增大后减小D．F、E p都是先增大后减小1．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠．这一物理过程中，水分子间的（）A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大2．下列关于布朗运动的说法，正确的是（）A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的3．一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S．已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A，下列表达式中正确的有（）A．油酸分子的直径d = M/ρS B．油酸分子的直径d = m/ρSC．油酸所含的分子数N = (m/M)N A D．油酸所含的分子数N = (M/m)N A4．在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列问题：⑴上述步骤中，正确的顺序是（填写步骤前面的数字）⑵将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2．由此估算出油酸分子的直径为________m（结果保留一位有效数字）5．物体由大量分子组成，下列说法正确的是（）A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C．物体的内能跟物体的温度和体积有关D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能6．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的（）A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小7．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中（）A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变8．根据热力学定律,下列说法正确的是（）A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”9．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的（）A．温度和体积 B．体积和压强 C．温度和压强 D．压强和温度10．已知汞的摩尔质量为M = 200.5×10－3 kg/mol，密度为ρ = 13.6×103 kg/m3，阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol－1．求：⑴一个汞原子的质量；（用相应的字母表示即可）⑵一个汞原子的体积；（结果保留一位有效数字）⑶体积为1 cm3的汞中汞原子的个数．（结果保留一位有效数字）参考答案：1．10 10 6.02×10 mol /m 分子 πd 3/6 越快 越小 同时 合力 减小 增大 快 增大 快 斥力 减小 快 引力 减弱3．热平衡 273.15 + t 快慢 温度 体积 物质的量 做功 热传递 4．Q + W5．转化 转移 转化 转移 不消耗任何 做功 能量守恒定律6．散开 单分子 厚度 V /S 稳定 均匀 形状 干净 稳定 竖直1．B ；物质是由大量分子组成的，A 正确；分子是永不停息地做无规则运动的，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．2．A ；由题图可知，其横轴为氧气分子的速率，纵轴表示氧气分子所占的比例（不是总数而是占全部分子数的比例），图象成峰状，这表明，不论是0 ℃还是在100 ℃下，氧气分子都呈现了“中间多，两头少”，即分子速率特大或特小的分子数比例都较小，绝大多数分子具有中等的速率．又由图知t = 100 ℃时，“峰”向右移动，表明占总数比例最大的那部分分子的速率增大了，但仍有速率较小或较大的分子，只是这些分子所占的比例较0 ℃时有所减小．3．BC ；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；做功和热传递都可以改变系统的内能，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；在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中，分子间距增大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，D 正确．4．A ；胎内气体发生的是等温变化，在缓慢放水过程中，压强减小，体积增大，因温度不变，所以分子平均动能和内能不变，而体积增大，气体膨胀对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体一定从外界吸热，A 对．5．答案：将痱子粉均匀撒在水面上 错误的步骤是 ⑥，应该是不足半个格的舍去，多于半个格的算一格 V 1V 0/(NV 2a 2n )解析：为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子粉；由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去；油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度为 V 1/V 2，一滴油酸溶液的体积为 V 0/n ，一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V 1V 0/nV 2，一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na 2，所以油膜厚度即分子直径d = V 1V 0/(NV 2a 2n )．例1 答案：1×10 m解析：一个油酸分子的体积 V = M /ρN A ，由球的体积与直径的关系得分子直径D =36AN Mπρ，单分子油膜的面积S = 1×10－8m 3/D ，代入数据得S = 1×101m 2．变式1 答案：⑴ 3×1025个 ⑵ 4×10－10m解析：⑴ 水的摩尔体积为V 0 M /ρ = 1.8×10－2/1.0×103 m 3/mol = 1.8×10－5 m 3/mol ，水分子数：N= VN A /V 0 = 1.0×103×10－6×6.0×1023/1.8×10－5≈ 3×1025个．⑵ 建立水分子的球模型有 V 0/N A = πd 3/6，可得水分子直径：d = 36AN M π= 4×10－10m例2 ACE ；由E p - r 图可知：在r > r 0阶段，当r 减小时F 做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A 正确； 在r < r 0阶段，当r 减小时F 做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B 错误； 在r = r 0时，分子势能最小，动能最大，故C 正确； 在r = r 0时，分子势能最小，但不为零，故选项D 错误；在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E 正确．变式2 BC ；分子间距等于r 0时分子势能最小，即r 0 = r 2；当r 小于r 1时分子力表现为斥力；当r 大于r 1小于r 2时分子力表现为斥力；当r 大于r 2时分子力表现为引力，A 错误，B 、C 正确；在分子间距离r 由r 1变到r 2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D 错误． 例3答案：增大 Q – p 0(V 2–V 1)解析：由于对汽缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；根据热力学第一定律W + Q = ΔU ，其中气体对外做功W = – p 0(V 2–V 1)，气体内能变化ΔU = Q – p 0(V 2–V 1)． 变式3 答案：⑴ 能量守恒定律 ⑵ ①3.3×1022个 ②167.5 J ③增加 2 096.3 J解析：⑵ ① 1 g 水所含的分子个数为n = (1/18)×6×1023 = 3.3×1022个．② 气体体积膨胀时对外做的功为W = p 0ΔV = 105×(1676 – 1.043)×10－6J = 167.5 J ． ③ 根据热力学第一定律有：ΔU = W + Q = (2263.8 – 167.5) J = 2 096.3 J1．BCE ；由分子力随分子间距离变化关系分析知，分子力先增大，然后减小，再增大，A 选项错误；分子从相距很远处开始运动，则r > r 0时合力为引力，力和位移的夹角小于90°，分子力做正功，分子动能大．r > r 0时合力为斥力，力和位移的夹角大于90°，分子力做负功，分子动能减小，BC 选项正确；由分子力做功与分子势能变化关系知，分子势能先减小，后增大，D 选项错误；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和动能之间相互转化，分子势能和动能之和不变；E 选项正确． 预测1 C2．A ；布朗运动不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动；内能的变化由做功和热传递二者共同决定；内能的变化由做功和热传递二者共同决定；所以BCD 错，A 对． 预测2 ACD 3．A预测3 B ；由图象可知F 先增大后减小，E p 则不断减小，B 正确1．D ；因为空气中水汽凝结成水珠时水分子间距离减小，再根据分子力与分子间距离的关系可知，当分子间距离减小时斥力、引力同时增大，所以只有D 项正确．2．BD ；布朗运动是悬浮在液体中的粒子的无规则运动，而不是液体分子的无规则运动，A 项错误．液体温度越高，分子热运动越剧烈，液体分子对悬浮粒子撞击力越大；悬浮粒子越小，对其撞击的液体分子数越少，悬浮粒子受到液体分子撞击作用的平衡性越弱，因而布朗运动越剧烈，B 、D 正确，C 项错误．3．BC ；设油酸分子的直径为d ，则有dS = m /ρ ⇒ d = m /ρS ，故B 正确；设油酸所含的分子数为N ，则有N = (m /M )N A ，故C 正确．4．答案：⑴ ④①②⑤③ ⑵ 5×10－10解析：纯油酸的体积V 和油膜面积S ，可计算出油膜的厚度L ，把油膜厚度L 视为油酸分子的直径，则d = V /S ，每滴油酸酒精溶液的体积是 1/50 cm 3，而1 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V= 1300×150 cm 3，则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10－10m ．5．C ；分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，但不一定是每个分子的动能都大，故A 错．分子间的引力和斥力都是随着分子间距离的减小而增大，故B 错．物体的内能由物质的量、物态、体积及温度决定，即所有分子动能和分子势能之和，故C 正确．物体内能的变化由做功和热传递共同决定，故D 错．6．D ；由ΔU = W + Q 可得理想气体内能变化ΔU = –1.0×104 J + 2.5×104 J = 1.5×104J ＞0，故温度升高，A 、B 两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ = m /V 可知密度变小，故C 项错误，D 项正确．7．BD ；绝热容器a 内的稀薄气体与外界没有热传递，Q = 0；稀薄气体向真空扩散不做功，W = 0；根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变；稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小．故选B 、D ． 8．AB9．A ；由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的，宏观上取决于气体的体积．因此选项A 正确． 10．⑴ 一个汞原子的质量为m 0 = M /N A ．⑵ 一个汞原子的体积为 V 0 = V mol N A = M ρN A = 200.5×10－313.6×103×6.0×1023 m 3 = 2×10－29 m 3． ⑶ 1cm 3的汞中含汞原子个数 n = ρVN A M = 13.6×103×1×10－6×6.0×1023200.5×10－3= 4×1022．。
高中物理分子动理论教案
高中物理分子动理论教案教学目标：1. 了解分子动理论的基本概念和原理2. 掌握分子动理论在物质状态变化中的应用3. 能够解释气体压强、温度、体积之间的关系教学重点：1. 分子动理论的概念和原理2. 气体状态方程中的分子动理论应用教学难点：1. 理解分子运动对物质性质的影响2. 掌握气体状态方程的推导过程和应用教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入分子动理论的概念，让学生思考物质是由什么组成的。
2. 提出问题：为什么物质会呈现不同的状态？二、讲解分子动理论（15分钟）1. 讲解分子动理论的基本内容：分子间的运动和碰撞对物质性质的影响。
2. 讲解分子速度、能量与温度的关系。
三、实验展示（10分钟）1. 进行实验，展示不同状态的分子之间运动的差异。
2. 利用模型演示分子间的碰撞和能量传递过程。
四、气体状态方程的应用（15分钟）1. 讲解气体分子动理论和气体状态方程之间的关系。
2. 分析气体压强、体积和温度之间的关系。
五、课堂练习（10分钟）1. 学生做练习，加深对分子动理论和气体状态方程的理解。
2. 点评答案，纠正错误。
六、概括总结（5分钟）1. 总结分子动理论的重要性和应用。
2. 强化气体的分子动理论与状态方程的联系。
七、课堂作业（5分钟）1. 布置作业：阅读相关资料，了解更多有关分子动理论的内容。
2. 提醒学生复习本节课所学内容。
教学反思：本节课内容较抽象，需要借助实验和模型来直观展示分子运动的过程。
教师应注重引导学生思考，在理解概念的基础上进行延伸和应用。
同时，要注重与学生的互动，及时解答他们提出的问题，帮助他们更好地理解和掌握知识。
高考物理一轮复习 第13章 热学 第1讲 分子动理论 内能学案 新人教版-新人教版高三全册物理学案
第13章热学2．要求会正确使用温度计。
第1讲分子动理论内能主干梳理对点激活知识点分子动理论Ⅰ1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小0110－10 m；②分子质量：数量级是10－26 kg；③测量方法：油膜法。
(2)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数，N A026.02×1023mol－1。
阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁。
2．分子做永不停息的无规则运动(1)扩散现象03不同物质能够彼此进入对方的现象。
04无规则运动产生的。
温度越高，扩散现象越明显。
(2)布朗运动05无规则运动。
②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用不平衡造成的。
06越小，温度07越高，布朗运动越明显。
08液体分子运动的无规则性。
(3)热运动09无规则运动。
②特点：温度越高，分子无规则运动越激烈。
3．分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而10减小，随分子间距离的减小而11增大，12斥力比引力变化更快。
(2)分子力随分子间距离的变化图象如图所示。
(3)分子力的特点①r＝r0时(r0的数量级为10－10 m)，F引＝F斥，分子力F＝0；②r<r0时，F引<F斥，分子力F表现为13斥力；③r>r0时，F引>F斥，分子力F表现为14引力；④r>10r0时，F引、F斥都已十分微弱，可认为分子力F＝150。
知识点温度、内能Ⅰ1．温度01热平衡的系统都具有相同的温度。
2．两种温标摄氏温标和热力学温标。
关系：T＝02t＋273.15 K。
3．分子的动能(1)03分子热运动所具有的动能；(2)平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，04温度是分子热运动的平均动能的标志；(3)05总和。
4．分子的势能(1)定义：由于分子间存在着引力和斥力，06相互位置决定的能。
(2)分子势能的决定因素微观上——决定于07分子间距离； 宏观上——决定于物体的08体积。
度高考物理一轮复习 第十三章 热学 第1讲 分子动理论 内能学案
——————————新学期新成绩新目标新方向——————————第1讲分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m；②分子的质量：数量级为10－26 kg.(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取N A＝6.02×1023 mol－1；②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度越高，扩散现象越明显.(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息的无规则运动；②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈.(3)热运动①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈.3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力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，但斥力比引力变化得快；(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离的关系图线(如图1所示)可知：图1①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计.自测1根据分子动理论，下列说法正确的是( )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.分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大答案 D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；分子间的相互作用力随分子间距离增大而减小，但斥力减小得更快，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.二、温度和内能1.温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.2.两种温标摄氏温标和热力学温标.关系：T＝t＋273.15 K.3.分子的动能(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；②宏观上：决定于体积和状态.5.物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是状态量；(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定；(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关；(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递.自测2(多选)对内能的理解，下列说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.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.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能答案AD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；做功和热传递都可以改变系统的内能，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；在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，D正确.命题点一微观量估算的“两种建模方法”1.求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体)(1)把分子看成球形，d ＝36V 0π.(2)把分子看成小立方体，d ＝3V 0.提醒：对于气体，利用d ＝3V 0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V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量：物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV molN A.②一个分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M ρN A(注：对气体，V 0为分子所占空间体积)； ③物体所含的分子数：N ＝V V mol ·N A ＝m ρV mol ·N A 或N ＝m M ·N A ＝ρV M·N A . 例1 科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol ，其分子可视为半径为3 × 10－9m 的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol －1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字) 答案 1×103kg/m 3解析 摩尔体积V ＝43πr 3N A由密度ρ＝M V， 解得ρ＝3M 4πr 3N A代入数据得ρ≈1×103kg/m 3变式1 (2018·福建泉州模拟)2015年2月，美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10－6g 的水分解为氢气和氧气.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，摩尔质量M ＝1.8×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1.试求：(结果均保留一位有效数字)(1)被分解的水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的体积V 0. 答案 (1)3×1016个 (2)3×10－29m 3解析 (1)水分子数：N ＝mN A M ＝10－6×10－3×6.0×10231.8×10－2个≈3×1016个. (2)水的摩尔体积：V mol ＝Mρ，一个水分子的体积V 0＝V mol N A ＝M ρN A＝3×10－29 m 3. 变式2 已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ，CO 2的摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________.在3 km 的深海中，CO 2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO 2分子看做直径为d 的球，则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________. 答案 ρVN A M πd 3ρVN A6M解析 体积为V 的CO 2气体质量m ＝ρV ，则分子数N ＝m MN A ＝ρVN AM.CO 2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为：V ′＝N ·16πd 3＝πd 3ρVN A 6M命题点二 布朗运动与分子热运动1.布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒； (2)运动特点：无规则、永不停息； (3)相关因素：颗粒大小、温度；(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动. 2.扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象. 产生原因：分子永不停息地做无规则运动.3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较例2 图2甲和乙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，________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈.图2答案 甲 乙解析 对比甲、乙两图特点可知，乙图中的炭粒运动剧烈，若水温相同，颗粒越小运动越剧烈，故甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，则水温越高，布朗运动越剧烈，故乙中水分子热运动剧烈.例3 (2017·北京理综·13)以下关于热运动的说法正确的是( ) 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 答案 C解析 分子热运动的快慢只与温度有关，与物体速度无关，温度越高，分子热运动越剧烈，A 错误，C 正确；水凝结成冰后，水分子的热运动仍存在，故B 错误；热运动是大量分子运动的统计规律，即温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一个分子的速率都增大，故D 错误.变式3(多选)(2015·全国卷Ⅱ·33(1))关于扩散现象，下列说法正确的是( )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答案ACD解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误.变式4(多选)关于布朗运动，下列说法中正确的是( )A.布朗运动就是热运动B.布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关C.布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征D.布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关答案CD解析布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动，因此A错误，C正确；悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡性引起的，不能说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关，B错误；温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确.变式5(多选)(2017·全国卷Ⅰ·33(1))氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图3中两条曲线所示.下列说法正确的是( )图3A.图中两条曲线下的面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案ABC解析根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以图中两条曲线下的面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误；由图线可知100 ℃时的氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0 ℃时的百分比小，选项E错误.命题点三分子动能、分子势能和内能1.分子力、分子势能与分子间距离的关系：分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图4所示(取无穷远处分子势能E p＝0).图4(1)当r＞r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加.(2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加.(3)当r＝r0时，分子势能最小.2.内能和机械能的区别例4(多选)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5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( )图5A.在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B.在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小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答案ACE解析由E p－r图可知：在r＞r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A正确；在r＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B 错误；在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确，D错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故E正确.变式6(多选)关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是( )A.温度低的物体内能一定小B.温度低的物体分子平均动能一定小C.外界对物体做功时，物体的内能不一定增加D.物体自由下落时速度增大，所以物体分子的平均动能也增大答案BC解析物体的内能与温度、体积、物质的量均有关，物体的温度低，其分子平均动能一定小，但其内能不一定小，A错误，B正确；外界对物体做功，物体同时向外界放热，其内能不一定增加，C正确；物体的运动速度大，其运动的动能增大，但物体内部分子的平均动能不一定增大，D错误.变式7如图6所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲.乙在b点合外力表现为引力，且为引力最大处，d点是分子靠得最近处.则下列说法正确的是( )图6A.乙分子在a点势能最小B.乙分子在b点动能最大C.乙分子在c点动能最大D.乙分子在d点加速度为零答案 C解析乙分子由a运动到c，分子力表现为引力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在c处分子势能最小，动能最大，故A、B错误，C正确；由分析可知，题图是分子力与分子间距离关系图线，乙在d点时受到的分子力最大，所以乙分子在d处的加速度最大，故D错误.1.(多选)(2015·山东理综·37(1))墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是( )A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的答案BC解析根据分子动理论的知识可知，最后混合均匀是扩散现象，水分子做无规则运动，碳粒做布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选B、C.2.(2016·北京理综·20)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，并用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答案 C解析PM10颗粒物的直径小于或等于10×10－6 m＝1.0×10－5 m，A项错误；PM10受到的空气分子作用力的合力总是在不停地变化，并不一定始终大于重力，B项错误；PM10和大悬浮颗粒物受到空气分子不停地碰撞做无规则运动，符合布朗运动的条件，C项正确；根据材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，D项错误.3.下列关于温度及内能的说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的温度高B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同C.质量和温度相同的冰和水，内能是相同的D.一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化答案 D解析温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度大小，A错误；物质的内能由温度、体积、物质的量共同决定，故B、C均错误，D正确.4.由于两个分子间的距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判定在这一过程中( )A.分子间的相互作用力一定做了功B.两分子间的相互作用力一定增大C.两分子间的距离一定变大D.两分子间的相互作用力一定是引力答案 A5.某同学利用花粉颗粒观察布朗运动，并提出以下观点，正确的是( )A.布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动B.布朗运动指的是液体分子的无规则运动C.温度为0 ℃时，液体分子的平均动能为零D.花粉微粒越大，其无规则运动越剧烈答案 A解析布朗运动指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则运动，故A正确；布朗运动不是分子的运动，只是反映了液体分子的无规则运动，故B错误；分子的运动是永不停息的，温度为0 ℃时，液体分子的平均动能不为零，故C错误；微粒越小，液体温度越高，布朗运动越剧烈，故D错误.6.(多选)下列说法正确的是( )A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大D.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大E.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关答案ADE解析悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，B错误.在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C错误.7.(多选)关于分子动理论的规律，下列说法正确的是( )A.扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C.两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大D.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能E.已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N A，则该气体分子之间的平均距离可以表示为3MρN A答案ACE8.(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近.在此过程中，下列说法正确的是( )A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和动能之和不变答案BCE解析由分子动理论的知识可知，当两个相距较远的分子相互靠近，直至不能再靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大，所以A选项错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误；因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E选项正确.9.(多选)以下说法中正确的是( )A.物体运动的速度越大，其内能越大B.分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C.微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性D.若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加E.温度低的物体，其内能一定比温度高的物体小答案BCD解析内能与物体的速度无关，故A错误；温度低的物体，分子平均动能小，内能不一定小，故E错误.10.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( )答案 B解析分子间作用力F的特点是：r<r0时F表现为斥力，r＝r0时F＝0，r>r0时F表现为引力；分子势能E p的特点是r＝r0时E p最小，因此只有B项正确.11.很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车.若氙气充入灯头后的容积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 kg/m3，氙气摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6×1023 mol －1.试估算：(结果均保留一位有效数字)(1)灯头中氙气分子的总个数N；(2)灯头中氙气分子间的平均距离.答案(1)4×1022个(2)3×10－9 m解析 (1)设氙气的物质的量为n ，则n ＝ρV M ，氙气分子的总个数N ＝ρV MN A ≈4×1022个. (2)每个分子所占的空间为V 0＝V N设分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3，则a ＝3V N≈3×10－9 m.。
【名校专用】新课标高考物理一轮复习第十二章热学第1讲分子动理论内能教案
第十二章热学【研透全国卷】在新课标省区的高考中，对该部分内容的考查只在选考题部分出现，考查的知识不会面面俱到，重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识.预测在2018年高考中，对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为主.(实验：用油膜法估测分子的大小)知识点一分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子直径：数量级是m.②分子质量：数量级为10－26 kg.③测量方法：油膜法.(2)阿伏加德罗常数：1 mol任何物质所含有的粒子数，N A＝ mol－1.2.分子热运动：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动.(1)扩散现象：相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行.(2)布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动，微粒，温度，布朗运动越显著.3.分子力：分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而，随分子间距离的减小而增大，但总的来讲斥力变化得较快.答案：1.(1)10－10(2)6.02×1023 2.(1)越高(2)越小越高 3.减小知识点二温度1.意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小).2.两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的关系T＝.(2)绝对零度(0 K)：是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值.答案：2.(2)t＋273.15 K知识点三内能1.分子动能(1)意义：分子动能是所具有的动能.(2)分子平均动能：所有分子动能的平均值. 是分子平均动能的标志.2.分子势能：由分子间决定的能，在宏观上分子势能与物体的有关，在微观上与分子间的有关.3.物体的内能(1)内能：物体中所有分子的与的总和.(2)决定因素：、和物质的量.答案：1.(1)分子热运动(2)温度 2.相对位置体积距离 3.(1)热运动动能分子势能(2)温度体积(1)温度越高，扩散现象越明显.( )(2)布朗运动是液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减小而增大.( )(4)－33 ℃＝240 K.( )(5)物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大.( )(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大.( )(7)物体温度不变，其内能一定不变.( )答案：(1)√(2) (3)√(4)√(5)(6)√(7)考点微观量与宏观量1.微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2.宏观量物体的体积V、摩尔体积V m、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.3.关系(1)分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV mN A .(2)分子的体积：V 0＝V m N A ＝MρN A.(3)物体所含的分子数：N ＝V V m ·N A ＝m ρV m ·N A 或N ＝m M ·N A ＝ρVM·N A .4.分子的两种模型(1)球体模型直径d ＝36V 0π.(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d ＝3V 0.(常用于气体)考向1 固体、液体模型[典例1] 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 ＝1.0×103cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －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 . [解析] (1)水的摩尔体积为V m ＝Mρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol ＝1.8×10－5 m 3/mol水分子总数为N ＝VN A V m ＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5≈3×1025(个). (2)建立水分子的球体模型，有V m N A ＝16πd 3，可得水分子直径：d ＝36V mπN A＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023 m≈4×10－10m. [答案] (1)3×1025个 (2)4×10－10m考向2 气体模型[典例2] 已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ，空气平均摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，地面大气压强为p 0，重力加速度大小为g .由此可估算得，地球大气层空气分子总数为 ，空气分子之间的平均距离为 .[解析] 可认为地球大气层对地球表面的压力是由其重力引起的，即mg ＝p 0S ＝p 0×4πR 2，故大气层的空气总质量m ＝4πp 0R 2g ，空气分子总数N ＝m M N A ＝4πp 0N A R 2Mg.由于h ≪R ，则大气层的总体积V ＝4πR 2h ，每个分子所占空间设为一个棱长为a 的正方体，则有Na 3＝V ，可得分子间的平均距离a ＝3Mghp 0N A. [答案]4πp 0N A R2Mg3Mghp 0N A1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积V 0＝V m N A，仅适用于固体和液体，对气体不适用.2.对于气体分子，d ＝3V 0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.考点对分子热运动的理解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.扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较考向1 布朗运动与热运动的比较[典例3] 关于分子热运动和布朗运动，下列说法正确的是( )A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B.布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动C.悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著D.当物体温度达到0 ℃时，物体分子的热运动就会停止[解析] 布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，A错误；布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性，B正确；悬浮颗粒越大，液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小，布朗运动越不明显，C错误；热运动在0 ℃时不会停止，D错误.[答案] B考向2 布朗运动与扩散现象的比较[典例4] (多选)下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是( )A.扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动B.扩散现象与布朗运动没有本质的区别C.扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律D.扩散现象和布朗运动都与温度有关E.布朗运动是扩散的形成原因，扩散是布朗运动的宏观表现[解析] 扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动，故A正确；扩散是物质分子的迁移，布朗运动是宏观颗粒的运动，是两种完全不同的运动，故B错误；两个实验现象说明了分子运动的两个不同规律，则C正确；两种运动随温度的升高而加剧，所以都与温度有关，D正确；布朗运动与扩散的成因均是分子的无规则运动，两者之间不具有因果关系，故E错误.[答案] ACD布朗运动、分子热运动、扩散现象的辨析：布朗运动是布朗颗粒(线度约10－6 m)在液体分子撞击下的无规则运动，布朗运动并不是分子热运动，但它反映了分子永不停息地做无规则运动；扩散现象是液体分子直接运动的结果.考点分子力、分子势能与分子间距离的关系1.分子力曲线与分子势能曲线：分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能E p＝0)：分子力曲线分子势能曲线2.分子力、分子势能与分子间距离的关系(1)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.(2)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.(3)当r＝r0时，分子势能最小.考向1 分子间作用力的特点[典例5] (多选)分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则下列说法正确的是( )A.分子间引力随分子间距的增大而减小B.分子间斥力随分子间距的减小而增大C.分子间相互作用力随分子间距的增大而减小D.当r<r0时，分子间作用力随分子间距的减小而增大E.当r>r0时，分子间作用力随分子间距的增大而减小[解析] 分子力和分子间距离的关系图象如图所示，根据该图象可判断分子间引力随分子间距的增大而减小，分子间斥力随分子间距的减小而增大，A、B正确；当r<r0时分子力(图中实线)随分子间距的减小而增大，故D正确；当r>r0时，分子力随分子间距的增大先增大后减小，故E错误.[答案] ABD考向2 分子力做功与分子势能[典例6] (多选)分子力比重力、引力等要复杂得多，分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂.图示为分子势能与分间距离的关系图象，用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距，设r→∞时，E p＝0，则下列说法正确的是( )A.当r ＝r 0时，分子力为零，E p ＝0B.当r ＝r 0时，分子力为零，E p 为最小C.当r 0<r <10r 0时，E p 随着r 的增大而增大D.当r 0<r <10r 0时，E p 随着r 的增大而减小E.当r <r 0时，E p 随着r 的减小而增大[解析] 由E p r 图象可知，r ＝r 0时，E p 最小，再结合F r 图象可知此时分子力为0，则A 项错误，B 项正确；结合F r 图象可知，在r 0<r <10r 0内分子力表现为引力，在间距增大过程中，分子引力做负功，分子势能增大，则C 项正确，D 项错误；结合F r 图象可知，在r <r 0时分子力表现为斥力，在间距减小过程中，分子斥力做负功，分子势能增大，则E 项正确.[答案]BCE分子力和分子势能的分析技巧(1)当r >r 0(平衡位置)时，分子力表现为引力，且随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小.(2)当r ＝r 0(平衡位置)时分子势能最小，因为不管分子间距离由r 0增大还是减小，分子力都要做负功，分子势能都要增加.(3)当r <r 0(平衡位置)时，分子力表现为斥力，且随着分子间距离的增大，分子力逐渐增大，分子力做负功，分子势能增加.考点温度和内能1.对内能的理解(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. 2.内能和热能的比较考向1 对温度的理解[典例7] 关于温度的概念，下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大B.物体温度高，则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时，其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体的大[解析] 温度是分子平均动能的标志.温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大.[答案] A考向2 对内能的理解[典例8] (多选)关于对内能的理解，下列说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.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.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能[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；做功和热传递都可以改变系统的内能，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；在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，D正确.[答案] AD考向3 对温度、内能、分子动理论的理解[典例9] (2017·河北唐山摸底)(多选)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] 温度高的物体分子平均动能一定大，但内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体散热，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.[答案] ACE物体的内能在宏观上与温度、体积及物质的量有关；在微观上与分子的平均动能、分子间距及分子个数有关，物体的内能永远不为零.考点实验：用油膜法估测分子的大小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，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d ＝V S计算出油膜的厚度，其中V 为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，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. 3.数据处理(1)计算一滴溶液中油酸的体积：V ＝1Nn(mL).(2)计算油膜的面积：利用坐标纸求油膜面积时，以边长为 1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个.(3)计算油酸的分子直径：d ＝V S(注意单位统一). 4.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，画线时视线应与板面垂直.(5)要待油膜形状稳定后再画轮廓.考向1 对实验原理和操作的考查[典例10] (2017·广西南宁模拟)“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2 cm 深的水.D.用公式d ＝VS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步骤不完整的，请指出： (1)____________________________________________. (2)___________________________________________. 上述实验步骤的合理顺序是 .[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. [答案] 见解析考向2 对数据处理的考查[典例11] 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则：(1)油酸薄膜的面积是 cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL.(取一位有效数字) (3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m.(取一位有效数字)[解析] (1)根据数方格数的原则“多于半个的算一个，不足半个的舍去”可查出共有115个方格，故油膜的面积：S ＝115×1 cm 2＝115 cm 2.(2)一滴油酸酒精溶液的体积：V ′＝175mL ，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积：V ＝6104V ′＝8×10－6mL. (3)油酸分子的直径：d ＝V S ＝8×10－12115×10－4 m ＝7×10－10 m. [答案] 115 (2)8×10－6(3)7×10－101.液体分子间距离很小，将油膜分子看做球体模型，油膜厚度就近似为油膜分子直径.2.从模型建立到油膜面积的测量，每一环节都存在测量误差，应该尽量提高读数的准确性.1.[固体球模型]已知铜的摩尔质量为M (kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m 3)，阿伏加德罗常数为N A (mol －1).下列判断错误的是( )A.1 kg 铜所含的原子数为N A MB.1 m 3铜所含的原子数为MN AρC.1个铜原子的质量为MN A(kg) D.1个铜原子的体积为MρN A(m 3)答案：B 解析：1 kg 铜所含的原子数N ＝1M N A ＝N A M，A 正确；同理，1 m 3铜所含的原子数N＝ρM N A ，B 错误；1个铜原子的质量m 0＝M N A (kg)，C 正确；1个铜原子的体积V 0＝m 0ρ＝M ρN A (m 3)，D 正确.2.[布朗运动](多选)下列关于布朗运动的说法，正确的是( ) A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的答案：BD 解析：布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故A选项错误；影响布朗运动的因素是温度和固体小颗粒大小，温度越高、固体小颗粒越小，布朗运动就越明显，故B选项正确；布朗运动是由于悬浮固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的，不是由液体各部分的温度不同而引起的，故C选项错误，D选项正确.3.[分子力的特点]清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠.这一物理过程中，水分子间的( )A.引力消失，斥力增大B.斥力消失，引力增大C.引力、斥力都减小D.引力、斥力都增大答案：D 解析：当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大，只是斥力比引力增加得更快一些.4.[分子力与分子间距离的关系](多选)如图所示是分子间引力或斥力大小随分子间距离变化的图象，由此可知( )A.ab表示引力图线B.cd表示引力图线C.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子力一定为零D.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定最小E.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定为零答案：ACD 解析：在Fr图象中，随r增大，斥力变化快，所以ab为引力图线，A对，B错；两图象相交点e为分子所受的引力和斥力大小相等，即分子受力平衡位置，分子力为0，分子势能最小，但不一定为0，故C、D对，E错.5.[用油膜法估测分子大小]在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上. 完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是 .(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液；测得1 cm 3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m 2.由此估算出油酸分子的直径为 m.(结果保留一位有效数字)答案：(1)④①②⑤③ (2)5×10－10解析：根据纯油酸的体积V 和油膜面积S ，可计算出油膜的厚度d ，把油膜厚度d 视为油酸分子的直径，则d ＝V S ，每滴油酸酒精溶液的体积是150cm 3，而1 cm 3的油酸溶于酒精，制成 300 cm 3 的油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V ＝1300×150 cm 3，则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10－10m.。
2017届高考物理一轮复习专题十三热学考点一分子动理论内能教学案(含解析)
专题十三热学(选修3 — 3)考纲展示 命题探究考点展示 ]誓明要求___八J分子动1S 电时厘碰点4式宿点宽1 阿优I]暗智常教I 气体分子诙动球率的弊计分布1总基础点重难点基础点知识点1分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗 常数1 .物体是由大量分子组成的(1)多数分子大小的数量级为 1010 m2 2) 一般分子质量的数量级为 10 27〜10 26 kg 。
(3)阿伏加德罗常数 NA=6.02 X 1023 mol-。
2 .分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：由于物质分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。
温度越高，扩散得越快。
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的微粒的永丕停息的无规则运动。
布朗运动反映了液体内部的分子的无规则运动。
微粒越区 运动越明显；温度越也 运动越剧烈。
(3)热运动①定义：分子永不停息的无规则运动。
②特点：温度越高，分子无规则运动越激组分子就现谊n 苴网体…液体阳气阱导度是分子平均动熊的标志，肉脂 I 叶£]遇中6中评中才7丁田府军用 和力军本以府工口甘地烟界H 的1 包招中区里「口、2K 售K 气压安险用遍?法品和分子太小任性的4端结存I理亮的白超结峋I 液体的表面张3鼠第I 气体丈验定律1 理出气体I国看探究：率细上内尊茎若未至J £ I 第，艮.看制拗比勃上“用 理财t 的事忸色法.曲崎《惟庭律的边用黎坤工从烈HR 隹显t 担主要包括9d 戏理金、固珠口出华、，■.伸实逑江性.何力学 定律等指关内容.其K*6醐时■会与受力分析等的5] 手相等年若诵行若言.第*竟1。
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高考物理一轮复习分子动理论内能教学案新人教版
第1节 分子动理论 内能知识点一| 分子动理论的基本内容1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子直径：数量级是10－10 m ； ②分子质量：数量级是10－26kg ； ③测量方法：油膜法。
(2)阿伏加德罗常数：1 mol 任何物质所含有的粒子数，N A ＝6.02×1023 mol －1。
2．分子热运动(1)一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。
(2)扩散现象：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，可在固体、液体、气体中进行。
(3)布朗运动：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。
[判断正误](1)布朗运动是液体分子的无规则运动。
(×)(2)温度越高，布朗运动越剧烈。
(√) (3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。
(×)考法1 微观量的估算1．铜摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A 。
1个铜原子所占的体积是( )A ．M ρN AB ．ρM N A C.ρN A M D.M ρA [铜的摩尔体积V mol ＝M ρ，则一个铜原子所占的体积为V 0＝V mol N A ＝M ρN A，A 正确。
] 2．(多选)(2016·上海高考)某气体的摩尔质量为M ，分子质量为m 。
若1摩尔该气体的体积为V m ，密度为ρ，则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为N A )( )A ．N AV m B ．M mV m C.ρN A M D.ρN A mABC [1摩尔该气体的体积为V m ，则单位体积分子数为n ＝N A V m ；气体的摩尔质量为M ，分子质量为m ，则1 mol 气体的分子数为N A ＝M m ，可得n ＝M mV m；气体的密度为ρ，则1摩尔该气体的体积V m ＝M ρ，则有n ＝ρN A M，故D 错误，A 、B 、C 正确。
物理第一轮总复习精讲分子动理论 内能学习教案
D．布朗运动是由液体分子从各个方 向对悬 浮粒子 撞击作 用的不 平衡引 起的
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【解析】布朗运动的研究对象是固体 小颗粒 ，而不 是液体 分子， 故A选 项错误 ；布朗 运动的 影响因 素是温 度和颗 粒大小 ，温度 越高、 颗粒越 小，布 朗运动 越明显 ，故B选 项正确 ；布朗 运动是 由于固 体小颗 粒受液 体分子 的碰撞 作用不 平衡(pínghéng )而引 起的， 而不是 由液体 各部分 的温度 不同而 引起的 ，故C选项错 误，D选 项正确 ．
这两种分子模型计算出的直径数量级相同．
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(2)抓住一个桥梁 阿伏加德罗常数 NA 是一个联系宏观量与微观量的 桥梁．如作为宏观量的摩尔质量 M、摩尔体积 Vmol、 密度 ρ 和作为微观量的分子直径 d、分子质量 m、每个 分子的体积 V0 都可通过阿伏加德罗常数联系起来. ①一个分子的质量：m＝NMA. ②一个分子所占的体积：V0＝VNmAol(在固体、液体中 可近似为一个分子的体积)． ③1 mol 物质的体积：Vmol＝ρM. ④单位质量的物体中所含的分子数：n＝NMA.
2．分子势能
(1)概念：由分子间的相互作用和
决定的能量( néngliàng) ．
(2)决定分子势能大小的因素
①微观上：分子势能的大小与
有关．
温度(wēndù)
平均值
分子间距离
分子间距离
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当分子间距离改变时，分子力做
功，分子势能也相应(xiāngy īng)变化．分子
3．物体的内能
(1)定义：物体内所有分子的
和
通用版高考物理一轮复习第十三章第74课时分子动理论内能双基落实课讲义含解析
通用版高考物理一轮复习第十三章第74课时分子动理论内能双基落实课讲义含解析热学第74课时分子动理论内能(双基落实课)点点通(一) 分子动理论1．物体是由大量分子组成的(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：10－27～10－25 kg。
(2)阿伏加德罗常数：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．分子的热运动：分子永不停息地做无规则运动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，布朗运动越显著布朗运动分子热运动主体微粒分子区别布朗运动是微粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的微粒不做布朗运动，但它本身以及周围的分子仍在做热运动热运动是指分子的运动，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共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度升高而变得更加激烈，都是肉眼不能直接观察到的联系布朗运动是由微粒受到周围分子做热运动的撞击力的不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的间接反映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(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间相互作用力为零(F＝0)。
[小题练通]1．为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是( )A．阿伏加德罗常数、该气体的质量和摩尔质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量解析：选B 只有已知阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。
高三物理一轮复习优质学案1：11.1分子动理论内能
第1课时分子动理论内能『考纲解读』1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化．『知识要点』一．微观量的估算1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积V mol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ. 3．关系(1)分子的质量：m0＝＝.(2)分子的体积：V0＝＝.(3)物体所含的分子数：N＝·N A＝或N＝＝.4．两种模型(1)球体模型直径为d＝36Vπ.(适用于：固体、液体)(2)立方体模型边长为d＝3V0.(适用于：气体)特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的．分子的体积V0＝V molN A，仅适用于固体和液体，对气体不适用．2．对于气体分子，d＝3V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．二．布朗运动与分子热运动布朗运动和热运动的比较1．分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而，随分子间距离的减小而，但总是斥力变化得，如图所示．(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝；(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；(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；(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)．2．分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做，分子势能；(2)r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做，分子势能；(3)当r＝r0时，分子势能，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零；(4)分子势能曲线如图所示．『典型例题』一、单项选择题1．(2015·广东省高三第一次六校联考)关于热现象，下列说法正确的是()A．分子在做永不停息的无规则热运动B．随着温度升高，每个气体分子的速率都增大C．当气体分子热运动变剧烈时，气体的压强一定变大D．布朗运动就是液体分子的无规则运动2．(2013·上海嘉定期未)如图1所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧秤下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧秤，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧秤读数会突然增大，主要原因是()图1A．水分子做无规则热运动B．玻璃板受到大气压力作用C．水与玻璃间存在万有引力作用D．水与玻璃间存在分子引力作用3．(2014·丹东联考)以下说法正确的是()A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动B．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小C．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到D．热量只能由高温物体传递给低温物体4．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图2所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()图2A．TⅠ>TⅡ>TⅢB．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ5．(2014·西安联考)关于内能的概念，下列说法中正确的是()A．若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能B．一定质量0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大C．物体吸收热量后，内能一定增加D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量等于增加的内能『答案』1．选A2．选D 在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧秤读数会突然增大的主要原因是：水与玻璃间存在分子引力作用，选项D正确。
高考物理一轮复习 第十三章 热学 第1讲 分子动理论 内能 用油膜法估测分子的大小教学案(含解析)
第1讲分子动理论内能用油膜法估测分子的大小教材知识梳理一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为________ m.(2)一般分子质量的数量级为________ kg.(3)阿伏伽德罗常数N A：1 mol的任何物质所含的分子数，N A＝________mol－1.2．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象．温度越________，扩散越快．(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的颗粒的永不停息的无规则运动．布朗运动反映了________的无规则运动，颗粒越________，运动越明显；温度越________，运动越激烈．3．分子力(1)分子间同时存在着________和________，实际表现的分子力是它们的________．(2)引力和斥力都随着距离的增大而________，但分子间距离变化相等时斥力比引力变化得________．(3)分子间的作用力随分子间距离r变化的关系如图13321所示：当r＜r0时，表现为________；当r＝r0时，分子力为________；当r＞r0时，表现为________；当r＞10r0时，分子力变得十分微弱，可忽略不计．13321二、物体的内能1．分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值．________是分子平均动能的标志，物体温度升高，表明分子热运动的________增大．2．分子势能：与分子________有关．分子势能的大小随分子间距离的变化曲线如图13322所示(规定分子间距离无穷远时分子势能为零)．133223．物体的内能：物体中所有分子的热运动________与________的总和．物体的内能跟物体的________、________及物体的________都有关系．三、用油膜法估测分子的大小将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成________油膜，如果把分子看作________，单层分子油膜的厚度就可以看作油酸分子的直径，如图13323所示，测出油酸的体积V 和油膜的面积S ，就可以算出分子的直径d ＝________．图13323一、1.(1)10－10 (2)10－26 (3)6.02×10232．(1)高 (2)液体分子 小 高3．(1)引力 斥力 合力 (2)减小 快 (3)斥力 零 引力二、1.温度 平均动能 2.间距3．动能 分子势能 温度 体积 摩尔数(或分子数)三、单层分子 球形 V S【思维辨析】(1)布朗运动是液体分子的无规则运动．( )(2)温度越高，布朗运动越剧烈．( )(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大．( )(4)－33 ℃＝240 K ．( )(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能．( )(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大．( )(7)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同．( )答案：(1)(×) (2)(√) (3)(×) (4)(√) (5)(×) (6)(√) (7)(×)【思维拓展】分子的体积如何表示？答案：(1)球体模型：将分子视为球体，V 0＝43πd 23(d 表示分子直径)； (2)立方体模型：将分子视为立方体V 0＝d 3(d 表示分子间距)．固体、液体分子体积V 0＝V N A(V 表示摩尔体积)，但对气体V 0表示一个气体分子平均占据的体积，因为气体分子之间的间隙不能忽略．考点互动探究考点一宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d 、分子质量m 、分子体积V 0都可通过阿伏伽德罗常数联系起来．如图13324所示．图13324(1)一个分子的质量：m ＝M mol N A. (2)一个分子所占的体积：V 0＝V mol N A(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)． (3)1 mol 物质的体积：V mol ＝M mol ρ. (4)质量为M 的物体中所含的分子数：n ＝M M molN A . (5)体积为V 的物体中所含的分子数：n ＝ρV M molN A . 考向一 液体、固体分子模型[2016·江苏扬州期末] 目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．实验发现，在水深300 m 处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500 m 时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体．设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏伽德罗常数为N A ，将二氧化碳分子看作直径为D 的球，则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少？[解析] 二氧化碳气体变成硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起的，故体积为V 的二氧化碳气体质量为m ＝ρV ，所含分子数为N ＝m M N A ＝ρV M N A ，变成硬胶体后体积为V ′＝N ·16πD 3＝πρVN A D 36M.■ 方法总结固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球体或立方体，如图13325所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d ＝36V π(球体模型)或d ＝3V(立方体模型)．图13325考向二 气体分子模型[2015·海南卷] 已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ，空气平均摩尔质量为M ，阿伏伽德罗常数为N A ，地面大气压强为p 0，重力加速度大小为g.由此可估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．答案： 4πR 2p 0N A Mg 3Mgh p 0N A[解析] (1)大气压是由地球大气层的重力产生，设大气层质量为m ，地球表面积为S ，可知mg ＝p 0S ，S ＝4πR 2，大气分子数n ＝m M N A ＝p 0SN A Mg ＝4πR 2p 0N A Mg ，气体分子间距大，所以把每一个气体分子平均占据的空间认为是一个立方体模型，立方体边长即为分子间平均距离假设为a ，因为大气层的厚度远小于地球半径，所以大气层每一层的截面积都为地球的表面积S ，大气层体积V ＝Sh ＝4πR 2h ，V ＝na 3，联立以上各式得a ＝3Mgh p 0N A.■ 方法总结气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图13326所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝3V.图13326考点二分子动理论的应用考向一布朗运动与分子热运动] (多选)关于布朗运动，下列说法不正确的是( ) A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C．气体分子的运动是布朗运动D．液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显E．布朗运动是液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的答案：ABC[解析] 布朗运动是液体分子撞击悬浮微粒的不平衡引起的，间接反映了液体分子的无规则运动，选项A、B错误，E正确；气体分子的运动不是布朗运动，选项C错误；布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关，液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显，选项D正确．考向二分子间的作用力与分子势能多选)两个相距较远的分子仅在分子力的作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是( )A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变答案：BCE[解析] 分子力F与分子间距r的关系是：当r＜r0时F为斥力；当r＝r0时F＝0；当r＞r0时F为引力．综上可知，当两分子由相距较远逐渐达到最近的过程中分子力是先变大再变小后又变大，选项A错误；分子力为引力时做正功，分子势能减小，分子力为斥力时做负功，分子势能增大，故选项B正确，D错误；因仅有分子力作用，故只有分子动能与分子势能之间发生转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和不变，选项C、E均正确．■ 方法规律(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，靠近平衡位置，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．考向三物体的内能1．物体的内能与机械能的比较2.内能和热量的比较A．温度相等的1 kg和100 g的水内能相同B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量C．热量只能从内能多的物体转移到内能少的物体D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少E．物体运动时的内能不一定比静止时的内能大答案：DE[解析] 影响内能大小的因素是体积、温度、物态和分子总数，1 kg水和100 g水的质量不同，水分子总数不同，所以内能不同，故选项A 错误；改变内能有两种方式：做功和热传递，所以物体内能增加，不一定要从外界吸收热量，也可以是外界对物体做功，选项B 错误；热量能从内能多的物体转移到内能少的物体，也能从内能少的物体转移到内能多的物体，选项C 错误；在相同物态下，同一物体温度降低，分子的平均动能减小，内能减少，选项D 正确；物体运动的快慢与分子运动的快慢无关，物体运动快，分子的平均动能不一定大，内能不一定大，选项E 正确．考点三 用油膜法测量分子的大小测量方法：图13327(1)油膜体积的测定——积聚法：由于一滴纯油酸中含有的分子数仍很大，形成的单层分子所占面积太大，不便于测量，故实验中先把油酸溶于酒精中稀释，测定其浓度，再测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，取一滴用于实验，最后计算出一滴溶液中含有的纯油酸的体积作为油膜的体积．(2)油膜面积的测定：如图13327所示，将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板取下放在坐标格纸上，以边长为1 cm 的方格为单位，数出轮廓内正方形的格数(不足半格的舍去，超过半格的计为1格)，计算出油膜的面积S.某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验．(1)每滴油酸酒精溶液的体积为V 0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S.已知500 mL 油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL ，则油酸分子直径大小的表达式为d ＝________．(2)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d 明显偏大．出现这种情况的原因可能是________．A ．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B ．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，但该同学并未发觉，仍按未挥发时的浓度计算(油酸仍能充分散开)C ．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分散开D ．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理答案：(1)V 0500S(2)AC [解析] (1)油酸酒精溶液中油酸的浓度为1500，一滴油酸酒精溶液滴入水中，酒精溶于水，油酸浮在水面上形成单层分子膜，故有Sd ＝1500V 0，解得d ＝V 0500S. (2)将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算公式变为d ＝V 0S ，结果将明显偏大，选项A 正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，测量结果偏小，选项B 错误；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，由计算公式可知选项C 正确；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，会有一定影响，但是结果不会明显偏大，选项D 错误．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm ×40cm 的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、有机玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A ．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL 油酸酒精溶液时的滴数N ；B ．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n ；C ．________________________________________________________________________；D ．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S(单位：cm 2)．(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小为________(单位：cm)．答案：(1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(2)n ×0.05%NS[解析] (1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．(2)每滴油酸酒精溶液的体积为1N cm 3，n 滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V ＝n N×0.05% cm 3，所以单个油酸分子的大小d ＝V S ＝n ×0.05%NS(cm)． ■ 规律总结1．注意事项 (1)油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓．(2)在有机玻璃板上描绘油酸薄膜轮廓时动作要轻而迅速，视线要始终与玻璃板垂直．2．误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差；(2)利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差；(3)测量量筒内溶液增加1 mL 的滴数时，产生误差；(4)油膜形状的画线误差．【教师备用习题】1．(多选)[2016·威海模拟改编] 下列关于分子运动的说法不正确的是( )A ．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关B ．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动C ．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D ．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大E ．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同[解析] ABD 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，除了与单位体积内的分子数有关外，还与分子的平均速率有关；布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子热运动的体现，它说明分子不停息地做无规则热运动；当分子间的引力和斥力平衡时，即r ＝r 0时，分子势能最小；如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能一定增大，压强不一定增大；根据内能的物理意义及温度是分子热运动的平均动能的标志可知，内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同．综上所述选项A 、B 、D 不正确．2．(多选)[2016·潍坊一模改编] 下列说法正确的是( )A．0 ℃的冰与0 ℃的水分子的平均动能相同B．质量相等的两个物体，温度高的内能不一定大C．分子间作用力的合力总是随分子间距离的增大而减小D．即使制冷技术不断提高，绝对零度也不能达到E．用打气筒向篮球充气时需要用力，说明气体分子间有斥力[解析] ABD 温度是分子平均动能的标志，选项A正确；物体的内能与温度、体积、物质的量均有关，质量相等的两个物体，温度高的内能不一定大，选项B正确；当r＜r0时，分子间作用力的合力随分子间距离的增大而减小，当r＞r0时，分子间作用力的合力随分子间距离的增大先增大后减小，选项C错误；绝对零度永远不可能达到，选项D正确；用打气筒向篮球充气时，气体压强增大，对活塞的压力增大，所以打气时需要用力推动活塞，选项E错误．3．(多选)[2016·唐山摸底] 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，分子间作用力的合力就一直减小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] ACE 温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体向外散热，其内能不一定增加，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，分子间作用力的合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．4．(多选)[2016·豫东、豫北名校联考] 关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是( )A．大多数分子直径的数量级为10－10 mB．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是布朗运动C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显D．在液体表面分子力表现为引力E．随着分子间距离的增大，分子势能一定增大[解析] ABD 多数分子直径的数量级为10－10m，选项A正确；扫地时扬起的尘埃比做布朗运动的微粒大得多，而且扬起的尘埃是空气的流动造成的，不是布朗运动，选项B正确；悬浮在液体中的微粒越大，液体分子的撞击对微粒影响越小，布朗运动就越不明显，选项C错误；液体表面分子之间距离较大，分子力表现为引力，选项D正确；分子势能变化与分子力做功有关，在平衡距离以内斥力大于引力，分子力表现为斥力，若在此范围内分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小；在平衡距离以外引力大于斥力，分子力表现为引力，若分子间距增大，分子力做负功，分子势能增大，选项E错误．5．(多选)[2016·陕西三模改编] 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，两分子之间的相互作用力的合力F与两分子间距离x的关系如图中曲线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则( )A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，经过c点时速度最大C．乙分子由a到c的过程中，两分子组成的系统的分子势能一直减少D．乙分子由a到d的过程中，两分子组成的系统的分子势能一直减少E．乙分子位于c点时，两分子组成的系统的分子势能最小[解析] BCE 根据图像可以看出分子力的大小变化，在横轴下方的为引力，上方的为斥力，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，从a到b分子乙受到引力作用，从静止开始做加速运动；从b到c仍受引力继续加速，选项A错误；从a到c一直受引力，故一直加速，所以到c点时，速度最大，选项B正确；从a到c的过程中，分子乙受到引力作用，力的方向与运动方向一致，故分子力做正功，所以分子势能减小，选项C正确；从a到c分子力做正功，分子势能减小，从c到d分子力做负功，分子势能增加，选项D错误，选项E正确．。
(名师导学)高考物理总复习第十三章第1节分子动理论内能教学案新人教版
（名师导学）高考物理总复习第十三章第1节分子动理论内能教学案新人教版第1节分子动理论内能考纲要求【p219】219全国卷Ⅰ第33题(2) 计算题 10分 玻意耳定律、关联气体全国卷Ⅱ第33题(1) 选择题 5分 真实气体内能 全国卷Ⅱ第33题(2) 计算题 10分 气体的等压变化 全国卷Ⅲ第33题(1) 选择题 5分 依p －V 图解题 全国卷Ⅲ第33题(2) 计算题10分关联气体等温变化第1节 分子动理论 内能考点1►阿伏加德罗常数的应用及微观量的估算【p 219】夯实基础物体是由大量分子组成的1．分子体积很小：直径的数量级是__10－10__m.油膜法估测分子直径：d ＝VS (V 是油滴体积，S 是水面上形成的单分子油膜的面积)．2．分子质量很小：一般分子质量的数量级是__10－26__kg. 3．组成物体的分子数目很多：(1)阿伏加德罗常数：1 mol 的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值N A ＝__6.02×1023__mol －1.(2)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁．其中密度ρ＝M 1V 1＝M mol V mol ，但要切记mV 是没有物理意义的(m 是一个分子的质量，V 是一个分子的体积)．考点突破例1水的相对分子质量是18，水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1，则：(1)水的摩尔质量M ＝________g/mol 或M ＝________kg/mol －1.(2)水的摩尔体积V ＝________m 3/mol. (3)一个水分子的质量m 0＝________kg.(4)一个水分子的体积V 0＝________m 3.(5)将水分子看做是个球体，水分子的直径d ＝______m ，一般分子直径的数量级都是________m.【解析】(1)某种物质的摩尔质量用“g/mol ”做单位时，其数值与该物质的相对原子质量或相对分子质量相同，所以水的摩尔质量M ＝18 g/mol.如果摩尔质量用国际单位制的单位“kg/mol ”，就要换算成M ＝1.8×10－2kg/mol.(2)水的摩尔体积V ＝M ρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol＝1.8×10－5 m 3/mol (3)一个水分子的质量m 0＝M N A ＝1.8×10－26.02×1023 kg ≈3×10－26kg. (4)一个水分子的体积V 0＝V N A ＝1.8×10－56.02×1023 m 3≈3×10－29 m 3. (5)将水分子视为理想球体便有π6·d 3＝V 0，水分子直径为d ＝36V 0π＝36×3×10－293.14 m≈3.9×10－10m ，这里的“10－10”称为数量级，一般分子直径的数量级就是这个值． 【答案】(1)18 1.8×10－2 (2)1.8×10－5 (3)3×10－26 (4)3×10－29 (5)3.9×10－1010－10针对训练1．钻石是高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则钻石的摩尔体积为__M ρ__，质量为m 的钻石所含有的分子数为__N A mM__，每个钻石分子直径可表示为__36MN A ρπ__，该式子__不能__(填“能”或“不能”)用来计算气体的分子直径，因为__气体分子间距较大，不能看成是紧挨在一起的，若用该式计算，只能表示气体分子的间距__．【解析】钻石的摩尔体积为：V ＝M ρ；质量为m 的钻石的摩尔数为：n ＝mM ，所含的分子数为：N A m M ；每个钻石分子的体积：V 0＝V N A ＝M ρN A ，每个钻石分子看成球体时体积为：V 0＝43π(d 2)3，解得：d ＝36MN A ρπ；该式子不能用来计算气体分子的直径，因为气体分子间距较大，不能看成是紧挨在一起的，若用该式计算，只能表示气体分子的间距．2．2017年5月，我国成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家．可燃冰是一种白色固体物质，1 dm 3的可燃冰在常温常压下释放160 L 的甲烷气体，常温常压下甲烷的密度为0.66 g/L ，甲烷的摩尔质量为16 g/mol ，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol －1.请计算1 dm 3可燃冰在常温常压下释放出甲烷气体的分子数目．(计算结果保留一位有效数字)【解析】甲烷的物质的量n ＝M 1M，M 1＝ρV，所含的分子数N n ＝nN A甲烷分子数目为：N n ＝ρV M N A ＝0.66×103×160×10－316×10－3×6.0×1023＝4×1024(个)． 考点2► 对布朗运动实质的理解 【p 220】夯实基础分子的热运动1．扩散现象：相互接触的物体彼此进入对方的现象．温度越高，扩散__越快__．2．布朗运动(1)概念：在显微镜下看到的悬浮在液体(或气体)中的固体微小颗粒的永不停息的 __无规则__运动，叫做布朗运动．(2)规律：颗粒越小，运动越__明显__，温度越高，运动越__激烈__．3．分子的热运动：__分子__永不停息的无规则运动叫做热运动．4．布朗运动与热运动的关系：布朗运动是__分子__永不停息地做无规则运动的间接反映，是微观分子热运动造成的宏观现象．考点突破例2关于布朗运动，正确的是( )A．固体小颗粒做布朗运动说明了固体小颗粒内部的分子不停地做无规则运动B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的温度降为零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止C．被冻结在冰块中的小炭粒，不能做布朗运动是因为冰中的水分子不运动D．固体小颗粒做布朗运动是液体分子对小颗粒的碰撞引起的【解析】固体小颗粒做布朗运动说明了液体分子不停地做无规则运动，A错误；液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的温度降为零摄氏度时，固体小颗粒的运动仍会进行，B错误；被冻结在冰块中的小炭粒，不能做布朗运动是因为此时小炭粒受力平衡，而不是水分子不动，C错误；固体小颗粒做布朗运动是液体分子对小颗粒的碰撞的作用力不平衡引起的，D正确．【答案】D【小结】布朗运动与分子运动的关系(1)布朗运动的研究对象是固体小颗粒；分子运动的研究对象是分子．布朗微粒中也含有大量的分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动；(2)布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞击，布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关，温度越高运动越激烈；(3)布朗运动的特点是永不停息、无规则，颗粒越小现象越明显，在任何温度下都可以产生布朗运动，但温度越高布朗运动越明显；(4)布朗运动不仅能在液体中发生，也能够在气体中发生．针对训练3．甲和乙两图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：若炭粒大小相同，__乙__(填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，__甲__(填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大．【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动是由于液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显．由图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，温度越高，布朗运动越激烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大．4．在下列事例中，不属于分子运动的是(A)A．一阵风吹来，刮得尘土满天飞扬B．将糖加入开水中，使之成为甜水C．用食盐将青菜腌制成咸菜D．走进厨房，闻到一股饭菜香味【解析】分子是肉眼看不到的，看到的尘埃不是分子，是一个宏观上的物体，所以它的运动也不是分子运动，A符合题意；水变甜，是糖分子扩散到了水中，能够说明分子在不停地做无规则运动，故B不合题意；食盐使青菜变咸，是食盐分子扩散到了青菜里面，能够说明分子在不停地做无规则运动，故C不合题意；闻到饭菜的香味是因为芳香醇分子在空气中运动形成的，属于分子运动，故D不合题意．考点3►分子力、分子势能及物体的内能【p221】夯实基础1．分子间的作用力(1)概念：分子间同时存在相互作用的引力和斥力，实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，叫分子力．(2)特点：分子间的引力和斥力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__，但斥力比引力变化快．分子间作用力随分子间距离的变化关系如图所示．①r＝r0时，F引＝F斥，合力F＝0.②r<r0时，F引<F斥，合力F为__斥力__．③r>r0时，F引>F斥，合力F为__引力__．④r>10r0后，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0.2．温度与温标(1)热平衡：多个不同温度的热学系统相互作用，最后多个系统都具有相同的温度，我们说这多个系统达到了热平衡．(2)温度的两种意义宏观上表示物体的__冷热__ 程度．微观上标志着分子热运动的剧烈程度，它是物体__分子平均动能__的标志．(3)两种温标①摄氏温标：单位为摄氏度，符号℃.在标准大气压下，冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃.②热力学温标：单位为开尔文，符号为K.把－273.15 ℃作为0 K．0 K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动，可以无限接近，但永远不能达到．③两种温度的关系：T＝__t＋273.15__K__，其中两种单位制中每一度的间隔是相同的，即ΔT＝Δt.3．分子的平均动能、势能和内能(1)分子的平均动能①定义：物体内所有分子动能的__平均值__．②决定因素：仅与物体的__温度__有关，而与其他任何量无关．(2)分子势能①概念：由分子间的相互作用和__分子间距离__决定的能量．②决定分子势能大小的因素a．微观上：分子势能的大小与__分子间距离__有关．当分子间距离改变时，分子力做功，分子势能也相应变化．分子势能与分子间距离的关系如图所示ⅰ.当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做__负功__，分子势能__增加__．ⅱ.当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做__负功__，分子势能__增加__．ⅲ.当r＝r0时，分子势能最小，选两分子相距无穷远时的分子势能为零，则r＝r0时，分子势能为负值．对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小．b．宏观上：与物体的__体积__有关．大多数物体是__体积__越大，分子势能越大，也有少数物体(如冰、铸铁等)，__体积__变大，分子势能反而变小．(3)物体的内能①定义：物体内所有分子的__动能__和__势能__的总和．②决定因素ⅰ.微观上：分子平均动能、分子势能、__分子数__．ⅱ.宏观上：__温度__、__体积__、物质的量．考点突破例3下列关于分子力、分子势能与分子间距离的关系说法中，正确的是( )A．分子间的分子力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大B．分子间的引力、斥力和分子力均随着分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小D．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【解析】当两个分子间的距离r＞r0时，分子力表现为引力，随着分子间距离的增大而先增大后减小，故A错误；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减小而增加，随分子间距的增大而减小，当分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，当分子力表现为斥力时，分子力总是随分子间距离的减小而增大，故B 错误；当分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，因克服分子力做功，分子势能总是随分子间距离的增大而增大，故C错误；当分子力表现为斥力时，分子力总是随分子间距离的减小而增大，克服分子力做功，故分子势能随分子间距离的减小而增大，故D正确．【答案】D名称项目分子间的相互作用力F 分子势能E p(取无穷远处为零势能点)与分子间距的关系图象随分子间距的变化情况r<r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引<F斥，F表现为斥力r增大，斥力做正功，分子势能减少r减小，斥力做负功，分子势能增加r>r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引>F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少r＝r0F引＝F斥，F＝0 分子势能最小，但不为零r>10r0(10－9m) F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零针对训练5．(多选)关于分子间引力和斥力的说法正确的是(ABE)A．分子间的引力总是随分子间距的增大而减小B．分子间的斥力总是随分子间距的增大而减小C．分子力总是随分子间距的增大而减小D．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，所以分子力不可能为零E．分子力表现为引力时，其大小有限；分子力表现为斥力时，可以很大【解析】分子间的引力和斥力是同时存在的，并且都随分子间距的增大而减小，故A、B 正确；当分子力表现为斥力时，随分子间距离的增大而减小，当分子力表现为引力时，可能随距离的增大而增大，也可能随距离的增大而减小，故C错误；当分子间距离为平衡距离时，分子间引力和斥力相等，分子力为零，故D错误；根据分子间引力和斥力的性质可知，分子力表现为引力时，其大小有限．当分子距离大于10r0时可认为分子力为零；当分子力表现为斥力且分子间距很小时，分子力可以很大，故E正确．故选A、B、E.6．(多选)两个原来处于热平衡状态的系统分开后，由于外界的影响，其中一个系统的温度升高了5 K，另一个系统温度升高了5 ℃，则下列说法不正确的是(AD)A．两个系统不再是热平衡系统了B．两个系统此时仍是热平衡状态C．两个系统的状态都发生了变化D．两个系统的状态没有变化【解析】由于热力学温度和摄氏温度具有相同的变化量，故两系统均升高了5 ℃，故温度仍然相等，因此两个系统的状态虽然均已变化，但两个系统仍达到热平衡；则B、C正确，A、D错误；此题选择不正确的选项，故选A、D.7．如图所示，甲分子固定在坐标原点O上，乙分子位于r轴上距原点r3的位置．虚线分别表示分子间斥力F斥和引力F引的变化情况，实线表示分子间的斥力和引力的合力变化情况．r1为实线与r轴相交的位置．若把乙分子由静止释放，则乙分子(C)A．从r3到r1，分子势能先减小后增加B．从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动C．从r3到r1做加速运动，从r1到O做减速运动D．从r3到r1，分子势能先增加后减小【解析】从r3到r1，分子力做正功，则分子势能一直减小，选项A、D错误；在r＞r1时，分子力表现为引力，当r＜r1时，分子力表现为斥力，故从r3到r1做加速运动，从r1到O做减速运动，故B错误，C正确；故选C.考点集训【p350】A组1．运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是(B)A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关B．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其它元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数为N A＝VV0【解析】气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度都有关，选项A错误；生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项B正确；布朗运动是肉眼看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是固体颗粒在气流作用下的运动，不是布朗运动，选项C 错误；某气体的摩尔体积为V，若每个气体分子占据的空间的体积为V1，则阿伏加德罗常数为N A＝VV1，选项D错误；故选B.2．(多选)冬季雾霾天气会增多，形成雾霾的主要污染物成分是我们常说的PM2.5，即空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空气中很难自然沉降到地面．以下关于PM2.5的说法正确的是(ABE)A．温度越高，PM2.5的运动越剧烈B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C．PM2.5是一些比较大的污染物分子D．建筑工地的扬尘就是PM2.5的主要成分E．PM2.5中比较小的颗粒比其他颗粒的运动更为剧烈【解析】PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，故温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故A正确；布朗运动是固体颗粒的运动，PM2.5在空气中的运动是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，故B正确；PM2.5是一些比较大的污染物的颗粒，故C错误；建筑工地的扬尘是大颗粒，不是PM2.5的主要成分，故D错误；PM2.5中比较小的颗粒受到的撞击更不平衡，所以比其他颗粒的运动更为剧烈，故E正确．3．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是(B)【解析】当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能E p减小，当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能E p增大，当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项B正确．4．下列现象中能说明分子间存在斥力的是(B)A．气体的体积容易被压缩B．液体的体积很难被压缩C．走进中医院，中药的气味很容易被闻到D．将破碎的玻璃用力挤在一起，却不能将它们粘合在一起【解析】气体的体积容易被压缩，是由于气体分子之间的距离比较大，不能说明分子间存在斥力，故A错误；液体难被压缩，是由于分子间存在斥力，故B正确；走进中医院，中药的气味很容易被闻到是由于分子的扩散，故C错误；将破碎的玻璃用力挤在一起，却不能将它们粘合在一起，是由于分子之间的距离大于10r0，分子引力为0，不能说明分子之间存在斥力，故D错误．故选B.5．关于热平衡及热力学温度，下列说法正确的是(B)A．处于热平衡的几个系统的压强一定相等B．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理C．温度变化1 ℃，也就是温度变化274.15 KD．摄氏温度与热力学温度都可能取负值【解析】处于热平衡的几个系统的温度一定相等，选项A错误；热平衡定律是温度计能够用来测量和比较温度高低的基本原理，B正确；摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同，单位不同；但每一度表示的冷热差别是相同的(ΔT＝Δt)，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，故C错误；热力学温度都不可能取负值，故D错误；故选B.6．下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是(B)A．温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高B．分子的势能跟物体的体积有关C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D．静止的物体没有内能【解析】温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个分子没有意义，故A错误；分子的势能跟物体的体积有关，故B正确；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多，更不能说是热量多，故C错误；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，与物体是否静止无关，静止是物体宏观的运动状态，故D错误．7．下列关于分子间的相互作用力的说法中正确的是(D)A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力B．当r>r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力C．当r<r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r＝10－9m时，分子间的作用力可以忽略不计【解析】分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离r＝r0时，引力等于斥力，分子力为零，A错误；分子力随分子间的距离的变化而变化，当r>r0时，分子间的作用力随分子间距离的增大而减小，斥力减小的更快，故分子力表现为引力，当分子间的距离r<r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力还是比引力大，故分子力表现为斥力，B、C错误；分子间距离大于分子直径10倍的时候，分子间作用力非常微弱，故当分子间的距离r＝10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计，D正确．8．(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是(BCE)A．混合均匀主要是由于，炭粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和炭粒都做无规则运动C．使用炭粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D．墨汁的扩散运动是由于炭粒和水分子发生化学反应引起的E．温度越高，混合均匀的过程进行得更迅速【解析】墨水滴入水中，观察到的布朗运动是液体分子不停地做无规则撞击炭悬浮微粒，悬浮微粒受到来自各个方向的液体分子的撞击作用力不平衡导致的无规则运动，不是由于炭粒受重力作用，故A错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，炭粒的布朗运动也是做无规则运动，故B 正确；当悬浮微粒越小时，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡性表现得越强，即布朗运动越显著，所以使用炭粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速，故C 正确；墨汁的扩散运动是由于微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，故D 错误；温度越高，布朗运动越激烈，混合均匀的过程进行得越迅速，故E 正确．B 组9．用放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10－9 m 3，碳的密度是 2.25×103 kg/m 3，摩尔质量是 1.2×10－2 kg/mol.则该小颗粒含分子数约为__5.2×1010__个．(阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol －1，计算结果保留一位小数)【解析】小颗粒体积：V ＝0.1×10－96003 m 3，密度：ρ＝2.25×103 kg/m 3，摩尔质量：M ＝1.2×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数：N A ＝6.0×1023 mol －1，所以，该小颗粒含分子数：N ＝ρV MN A ，代入数值解得：N ＝5.2×1010个．10．如图表示一个氯化钠(NaCl)晶体的晶胞，其形状是一个立方体，其空间结构是每个立方体的8个角上分别排有一个离子，钠离子和氯离子是交错排列的．图中以●表示钠离子，以○表示氯离子．若已知氯化钠的摩尔质量为M ＝5.85×10－2 kg/mol ，密度为ρ＝2.22×103kg/m 3，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol －1，试估算相邻最近的两个钠离子间的距离．【解析】每个离子分属于8个小立方体，所以图中的每个离子对图中画出的这一个立方体的贡献是18个离子，即平均每个立方体含有一个离子，如图所示．因此，可以想象每个离子占有一个如题图所示的小立方体空间，或者说，一个氯化钠分子占有两个小立方体的空间．设小立方体的边长为a ，则相邻最近的两个钠离子间的距离d ＝2a.可见，只要能设法求出a ，就能完成本题所求．以1 mol 氯化钠为研究对象，其摩尔体积V ＝M ρ，每个分子的体积V 0＝V N A(N A 为阿伏加德罗常数)．一个NaCl 分子中含有两个离子，则每个离子体积V′＝V 02＝V 2N A ＝M 2ρN A每个离子占据空间体积为立方体模型，则小立方体的边长a＝3V′＝3M2ρN A代入数据：a＝3 5.85×10－22×2.22×103×6.02×1023m≈2.8×10－10 m两相邻的钠离子的最近距离为d＝2a，即d＝2a＝2×2.8×10－10 m≈4.0×10－10 m。
高考物理一轮复习第十三章热学第1讲分子动理论内能学案
——————————教育资源共享步入知识海洋————————第1讲分子动理论内能[高考命题解读]一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10m；②分子的质量：数量级为10－26kg.(2)阿伏加德罗常数①1mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取N A＝6.02×1023mol－1；②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．2．分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度越高，扩散现象越明显．(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动；②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．(3)热运动①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动；②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈．3．分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力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，但斥力比引力变化得快；图1(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1所示)可知：①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9m)时，分子力很弱，可以忽略不计．[深度思考] 当两个分子之间的距离大于r0时，分子间只有引力，当小于r0时，分子间只有斥力，这种说法是否正确？答案不正确．分子间引力和斥力是同时存在的．二、温度和内能1．温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．2．两种温标摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15K.3．分子的动能(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；②宏观上：决定于体积和状态．5．物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是状态量；(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定；(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关；(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递．[深度思考] 当两个分子从无穷远逐渐靠近时，分子力大小如何变化，分子力做功情况如何？分子势能如何变化？答案分子力先增大后减小再增大；分子力先做正功，后做负功；分子势能先减小后增大．1.(人教版选修3－3P7第2题改编)以下关于布朗运动的说法正确的是( )A．布朗运动就是分子的无规则运动B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚．这说明温度越高布朗运动越激烈D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动答案 D2．关于温度的概念，下列说法中正确的是( )A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大B．物体温度高，则物体每一个分子的动能都大C．某物体内能增大时，其温度一定升高D．甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体的大答案 A3．对内能的理解，下列说法正确的是( )A．系统的内能是由系统的状态决定的B．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．1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能答案AD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；做功和热传递都可以改变系统的内能，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；在1g100℃的水变成100℃水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能，D正确．4．根据分子动理论，下列说法正确的是( )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．分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大答案 D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不停地做无规则运动，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；分子间的相互作用力随分子间距离增大而减小，但斥力减小得更快，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．5．(人教版选修3－3P9第4题)如图2所示，把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面．如果你想使玻璃板离开水面，向上拉橡皮筋的力必须大于玻璃板的重量．请解释为什么．图2答案因为玻璃板和水的分子间存在分子引力．命题点一分子动理论和内能的基本概念例1下列说法正确的是( )A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显C．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大E．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关答案ADE解析悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，B错误．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C错．1．下列说法正确的是( )A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小D．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力都为零答案 B2．关于分子力，下列说法中正确的是( )A．碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用B．将两块铅压紧以后能连在一块，说明分子间存在引力C．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力D．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力E．分子间的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小答案BDE命题点二微观量估算的两种建模方法1．求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体)(1)把分子看成球形，d＝36Vπ.(2)把分子看成小立方体，d＝3V0.提醒：对于气体，利用d ＝3V 0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V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量：物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV molN A.②一个分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M ρN A(注：对气体，V 0为分子所占空间体积)； ③物体所含的分子数：N ＝V V mol ·N A ＝m ρV mol ·N A 或N ＝m M ·N A ＝ρV M·N A . 例2 已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ，CO 2的摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________．在3km 的深海中，CO 2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO 2分子看做直径为d 的球，则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________．①在该状态下容器体积为V ；②CO 2浓缩成近似固体的硬胶体．答案 ρVN A M πd 3ρVN A6M解析 体积为V 的CO 2气体质量m ＝ρV ，则分子数N ＝m MN A ＝ρVN AM.CO 2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为：V ′＝N ·16πd 3＝πd 3ρVN A 6M3．(2015·海南单科·15(1))已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ，空气平均摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，地面大气压强为p 0，重力加速度大小为g .由此可估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．答案4πp 0N A R2Mg3Mghp 0N A解析 可认为地球大气层对地球表面的压力是由其重力引起的，即mg ＝p 0S ＝p 0×4πR 2，故大气层的空气总质量m ＝4πp 0R 2g ，空气分子总数N ＝m M N A ＝4πp 0N A R2Mg.由于h ≪R ，则大气层的总体积V ＝4πR 2h ，每个分子所占空间设为一个棱长为a 的正方体，则有Na 3＝V ，可得分子间的平均距离a ＝3Mghp 0N A.4．空调在制冷过程中，室内水蒸气接触蒸发器(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 ＝1.0×103cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －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 . 答案 (1)3×1025个 (2)4×10－10m解析 (1)水的摩尔体积为V 0＝Mρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol ＝1.8×10－5m 3/mol ，水分子数：N ＝VN A V 0＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5个≈3×1025个． (2)建立水分子的球体模型有V 0N A ＝16πd 3，可得水分子直径：d ＝36V 0πN A ＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023m ≈4×10－10 m.命题点三 布朗运动与分子热运动 1．布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒； (2)运动特点：无规则、永不停息； (3)相关因素：颗粒大小，温度；(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息地无规则的热运动． 2．扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象． 产生原因：分子永不停息地做无规则运动． 3．扩散现象、布朗运动与热运动的比较例3关于布朗运动，下列说法中正确的是( )A．布朗运动就是热运动B．布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关C．布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征D．布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关答案CD解析布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动，因此A错误，C正确；悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡性引起的，不能说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关，B错误；温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确．5．(2015·课标Ⅱ·33(1))关于扩散现象，下列说法正确的是( )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答案ACD解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误．6．下列哪些现象属于热运动( )A．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间再把它们分开，会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C．含有泥沙的水经一定时间会变澄清D．用砂轮打磨而使零件温度升高答案ABD解析热运动在微观上是指分子的运动，如扩散现象，在宏观上表现为温度的变化，如“摩擦生热”、物体的热传递等，而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀，不是热运动，C 错误．命题点四分子动能、分子势能和内能1.分子力、分子势能与分子间距离的关系：分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图3所示(取无穷远处分子势能E p＝0)．图3(1)当r＞r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加．(2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加．(3)当r＝r0时，分子势能最小.2．内能和机械能的区别例4关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是( )A．在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小D．分子间距离越大，分子间的斥力越小E．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢答案ADE解析在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力和斥力，选项A正确；分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；当分子间作用力表现为引力时，随分子间的距离增大，克服分子力做功，故分子势能增大，选项C错误；分子间距离越大，分子间的引力和斥力都是越小的，选项D正确；两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项E正确；故选A、D、E.例5以下说法正确的是( )A．温度低的物体内能一定小B．温度低的物体分子运动的平均速率小C．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大D．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加答案CD解析因为内能的大小与物体的温度、质量和体积都有关，温度低的物体内能不一定小，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度低的物体分子运动的平均动能一定小，但温度低的物体内分子运动的平均速率不一定比温度高的物体内分子运动的平均速率小，这是因为温度低的物体分子可能质量较小，其平均速率反而更大，故B错误；温度越高，分子热运动的平均动能越大，分子的平均速率增大，这是统计规律，具体到少数个别分子，其速率的变化不确定，因此仍可能有分子的运动速率是非常小的，故C正确；外界对物体做功时，若同时散热，物体的内能不一定增加，故D正确．判断分子动能变化的两种方法1．利用分子力做功判断仅受分子力作用时，分子力做正功，分子势能减小，分子动能增加；分子力做负功，分子势能增加，分子动能减小．图42．利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图4所示，仅受分子力作用时，分子动能和势能之和不变，根据E p变化可判知E k变化．而E p变化根据图线判断．但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆．7．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．分子之间的距离减小时，分子力一定做正功D．分子之间的距离增大时，分子势能一定减小E．分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点答案ABE8.两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5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( )图5A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小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答案ACE解析由E p－r图可知：在r＞r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A正确；在r＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B错误；在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确，D错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故E正确．题组1 分子动理论的理解1．(2015·山东·37(1))墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是( ) A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的答案BC解析根据分子动理论的知识可知，最后混合均匀是扩散现象，水分子做无规则运动，碳粒做布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选B、C.2．(2016·北京理综·20)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，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10μm、2.5μm 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1.0×10－6m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答案 C解析PM10颗粒物的直径为10×10－6m＝1.0×10－5m，A项错；PM10受到空气分子作用力的合力总是在不停地变化，并不一定始终大于重力，B项错；PM10和大悬浮颗粒物受到空气分子不停地碰撞做无规则运动，符合布朗运动的条件，C项正确；根据材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，D项错．3．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是( )A．扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C．两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大D．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能E．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N A，则该气体分子之间的平均距离可以表示为3MρN A答案ACE题组2 分子力、分子势能和内能4．下列关于温度及内能的说法中正确的是( )A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的温度高B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同C．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化答案 D解析温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度大小，A错误；物质的内能由温度、体积、物质的量共同决定，故B、C均错误，D正确．5．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是( )A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变答案BCE解析由分子动理论的知识可知，当两个相距较远的分子相互靠近，直至不能再靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大，所以A选项错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误．因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E选项正确．6．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答案ACE解析温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若存在散热，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．7．以下说法中正确的是( )A．物体运动的速度越大，其内能越大B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性D．若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加E．温度低的物体，其内能一定比温度高的物体小答案BCD解析 内能与物体的速度无关，故A 错误；温度低的物体，分子平均动能小，内能不一定小，故E 错误．8．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是()答案 B解析 分子间作用力F 的特点是：r <r 0时F 表现为斥力，r ＝r 0时F ＝0，r >r 0时F 表现为引力；分子势能E p 的特点是r ＝r 0时E p 最小，因此只有B 项正确．题组3 微观量的估算9．石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料．已知1g 石墨烯展开后面积可以达到2600m 2，试计算每1m 2的石墨烯所含碳原子的个数．(阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1，碳的摩尔质量M ＝12g/mol ，计算结果保留两位有效数字) 答案 1.9×1019个解析 由题意可知，已知1 g 石墨烯展开后面积可以达到2 600 m 2,1 m 2石墨烯的质量：m ＝12 600g 则1 m 2石墨烯所含碳原子个数：N ＝m M N A ＝12 60012×6×1023≈1.9×1019个． 10．很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车．若氙气充入灯头后的容积V ＝1.6L ，氙气密度ρ＝6.0kg/m 3，氙气摩尔质量M ＝0.131 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023mol －1.试估算：(结果保留一位有效数字)(1)灯头中氙气分子的总个数N ；(2)灯头中氙气分子间的平均距离．。
高考物理一轮复习 第十三章 热学 第1节 分子动理论 内能教案 鲁科版-鲁科版高三全册物理教案
第十三章热学2018级福建省普通高中教学指导意见与2021年选择考预测内容标准1.认识分子动理论的基本观点,知道其实验依据.知道阿伏伽德罗常数的意义.2.了解分子运动速率的统计分布规律.认识温度是分子平均动能的标志.理解内能的概念.3.用分子动理论和统计观点解释气体压强.4.通过调查,了解日常生活中表现统计规律的事例.5.通过实验,了解气体实验定律,知道理想气体模型.用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律.6.通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程.体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.7.认识热力学第一定律.理解能量守恒定律.用能量守恒观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.8.通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律.实验:用油膜法估测分子的大小选择考预测根据《福建省普通高中物理学科教学指导意见》,本章调整较大.在往年的全国卷及福建卷中都作为二选一的选考题出现,只有一部分人选做.选修33考查2个题目,在全国卷中都是(1小1大,即一题选择、一题计算),而在福建卷中则两题都是选择题,为了33和34的等值评价,福建卷的两个选择题属于容易题,难度都在0.5以上.2021年选择性考试改为福建本省自主命题且实行单科考试后,考试时长和试题题量均会相应增加,选修33和3 4 都变成必考题.预计2021年的考试中,分子动理论、气体实验定律、气体状态变化的图象及热力学第一定律等知识,必定出现在试题中,题型一般以选择题形式出现,通常一个题目中同时考查多个知识点,考查的知识面较大,但难度小.而气体实验定律中“气缸模型”“液柱模型”“充(放)气模型”等,有可能与物体平衡问题结合出现在计算题中.实验“油膜法估测分子的大小”可不做深入挖掘.[全国卷考情分析]——供老师参考考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2017 2018 2019分子动理论的基本观点和实验依据ⅠⅠ卷T33(1):气体热现象的微观解释T33(2):活塞封闭的两部分气体的状态变化Ⅱ卷T33(1):内能、热力学第一定律T33(2):热气球的受力平衡Ⅲ卷T33(1):p V图象、热力学第一定律T33(2):水银封闭气体的状态变化Ⅰ卷T33(1):T V图象、内能、热力学第一定律T33(2):玻意耳定律、关联气体的状态变化Ⅱ卷T33(1):实际气体的内能T33(2):活塞与气缸封闭气体的等容、等压变化Ⅲ卷T33(1):p V图象、热力学定律T33(2):水银柱封闭关联气体的等温变化Ⅰ卷T33(1):热力学第一定律T33(2):变质量问题Ⅱ卷T33(1):理想气体状态方程、p V图象T33(2):气缸内气体的动态变化与平衡问题Ⅲ卷T33(1):用油膜法估测分子大小T33(2):理想气体状态方程应用阿伏伽德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度、内能Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位,例如摄氏度、标准大气压(说明:知道国际单位制中规定的单位符号)Ⅰ实验:用油膜法估测分子的大小第1节分子动理论内能一、分子动理论的基本内容1.物体是由大量分子组成的(1)分子很小①分子直径的数量级为10-10 m.②质量数量级为10-27~10-25 kg.(2)阿伏伽德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,通常可取N A=6.02×1023mol-1.②阿伏伽德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.2.分子的热运动(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的.温度越高,扩散越快.(2)布朗运动①布朗运动是固体颗粒的运动,反映了液体内部分子的无规则运动.②微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越剧烈.(3)热运动:分子永不停息的无规则运动叫做热运动.分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈.3.分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,斥力变化更快.(2)分子力的特点①r=r0时(r0的数量级为10-10 m),f引=f斥,分子力f=0;②r<r0时,f引<f斥,分子力f表现为斥力;③r>r0时,f引>f斥,分子力f表现为引力;④r>10r0时,分子力很弱,可以忽略不计.二、温度和物体的内能1.温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.2.两种温标:摄氏温标和热力学温标.关系:T=t+273K.3.分子的动能(1)分子热运动的平均动能是所有分子的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志.(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.4.分子的势能(1)意义:由于分子间存在着分子力,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.②宏观上:决定于体积.5.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量.(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定.(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关.(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.1.思考判断(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.( ×)(2)1 g水含的水分子数与1 g水蒸气含的水分子数相等.( √)(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大.( ×)(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.( ×)(5)分子间存在分子势能,随着分子间距离增大分子势能增大.( ×)(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伽德罗常数之比B.显微镜下观察到的墨水中的小碳粒所做的不停的无规则运动,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伽德罗常数之比,故A错误;显微镜下观察到的墨水中的小碳粒所做的不停的无规则运动,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.(2019·北京延庆一模)飞机从地面由静止起飞,随后在高空飞行,乘客小明随身携带了一个茶杯,以下说法中正确的是( D)A.飞机飞行的速度越大,组成茶杯的分子平均动能越大B.飞机飞行的高度越高,组成茶杯的分子势能越大C.倒入热水后的茶杯温度升高,组成茶杯的每个分子速率都会增大D.倒入热水后的茶杯温度越高,组成茶杯的分子热运动越剧烈解析:飞机飞行速度大,高度高,机械能大,而微观粒子的分子动能和分子势能与宏观物体的机械能无关,选项A,B错误;温度是分子平均动能的标志,倒入热水后的茶杯温度升高,组成茶杯的分子平均速率会增大,但并非每个分子的速率都增大,选项C错误;温度高,分子热运动剧烈,选项D正确.4.(2019·上海奉贤一模)下列现象能说明分子间存在斥力的是( A)A.液体难以压缩B.破碎的玻璃通过压紧不能粘合C.压缩气体要用力D.用斧子花很大的力气才能把柴劈开解析:液体难被压缩,是由于分子间存在斥力,故A正确;将破碎的玻璃用力挤在一起,却不能将它们粘合在一起,是由于分子之间的距离较大,引力比较小,不能说明分子之间存在斥力,故B 错误;气体压缩要用力,是由于气体压强的原因,不能说明分子间存在斥力,故C 错误;用斧子花很大的力气才能把柴劈开,说明分子间存在引力而不是斥力,故D 错误.考点一 微观量的估算1.微观量分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0. 2.宏观量物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ. 3.宏观量与微观量的转换 (1)一个分子的质量:m 0=AM N . (2)一个分子的体积:V 0=mol A V N =AMN ,对于气体,分子间的距离比较大,V 0表示气体分子占据的空间.(3)物质含有的分子数:N=m M N A =molV V N A . 4.两种分子模型(1)固体和液体:固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球体或立方体,如图所示.分子间距等于球体的直径或立方体的棱长,球体分子模型直径d=036πV ,立方体分子模型棱长d=30V .(2)气体:气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以利用d=30V 算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离.[例1] 很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全.轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN 3)爆炸产生的气体(假设都是N 2)充入气囊.若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m 3,已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏伽德罗常数N A =6×1023mol -1.试估算:(1)囊中氮气分子的总个数N;(2)囊中氮气分子间的平均距离.(结果保留一位有效数字) 解析:(1)设N 2的物质的量为n,则n=VMρ氮气分子的总个数N=n·N A =VMρN A代入数据得N=3×1024(个). (2)每个分子所占的空间V 0=V N设分子间平均距离为a,则有V 0=a 3, 即a=30V =代入数据得a≈0.3×10-10m. 答案:(1)3×1024个 (2)0.3×10-10m微观量估算注意事项(1)微观量的估算应利用阿伏伽德罗常数,依据分子数N 与物质的量n 之间的关系N=n·N A ,并结合密度公式进行分析计算.(2)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质分子之间的距离远大于分子大小,气体的体积与分子数比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小.题组训练1.(2016·上海卷,17)(多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m.若1摩尔该气体的体积为V m ,密度为ρ,则该气体单位体积分子数为(阿伏伽德罗常数为N A )( ABC ) A.A m N V B.mMmV C.AN Mρ D.AN mρ解析:1摩尔该气体的体积为V m ,则单位体积分子数为n=AmN V ,气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1 mol 气体的分子数为N A =M m ,可得n=mM mV ,单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于摩尔数,则有n=AN Mρ,故D 错误,A,B,C 正确.2.(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/m 3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏伽德罗常数为N A .已知1克拉=0.2克,则( AC ) A.a 克拉钻石所含有的分子数为A 0.2aN M B.a 克拉钻石所含有的分子数为A aNMC.每个钻石分子直径的表达式为33A 610πM N ρ-⨯(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为A 6πMN ρ(单位为m) 解析:a 克拉钻石物质的量为n=,所含分子数为N=nN A =,选项A 正确,B 错误;钻石的摩尔体积V=310M ρ-⨯(单位为m 3/mol),每个钻石分子的体积为V 0=A V N =3A 10M N ρ-⨯,设钻石分子的直径为d,则V 0=34π()32d ,联立解得33A 610πM N ρ-⨯(单位为m),选项C 正确,D 错误. 考点二 布朗运动与分子热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生是分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同 点 (1)都是无规则运动;(2)都随温度的升高而变得更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动[例2] (2019·福建福州模拟改编)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( D )A.图中记录的是分子无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈解析:图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线,不是微粒的运动轨迹,也不是分子无规则运动的情况,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知,虽然图示所反映的不是微粒的轨迹,但却可以看出其运动的无规则性,做布朗运动的微粒都很小,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越剧烈,选项D正确.扩散现象与布朗运动的本质区别(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体和气体任何两种物质之间.(2)布朗运动不是分子的运动,也不能直接观察分子的无规则运动,而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动.[针对训练] (2015·全国Ⅱ卷,33,改编)(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解析:扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确;温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快,A 正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学反应,B错误.考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力及分子势能比较分子力f 分子势能E p图象随分子间距离的变化情况r<r0f随r增大而减小,表现为斥力r增大,f做正功,E p减小r>r0r增大,f先增大后减小,表现为引力r增大,f做负功,E p增大r=r0f引=f斥,f=0 E p最小,但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱,f=0E p=0[例3](2019·山西晋城模拟)(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图象如图所示,则下列说法正确的是( BCD )A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速B.分子Q在C点时分子势能最小C.分子Q在C点时加速度大小为零D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大解析:分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增大,动能增加,分子势能减少,在C点的分子势能最小,选项A错误,B正确;分子Q在C点时受到的分子力为零,故在C点时的加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点过程中,受到先增大后减小的引力,然后再向C点左侧运动时则受到逐渐增大的斥力,故加速度先增大后减小再增大,选项D正(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,靠近平衡位置,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.题组训练1.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E p随分子间距离r变化的图象,取r趋近于无穷大时E p为零.通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是( D)A.假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们将相互远离B.假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们将相互靠近C.假设将两个分子从间距为r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小D.假设将两个分子从间距为r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大解析:由图可知,两个分子从间距为r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0.结合分子之间的作用力的特点可知,当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小,所以假设将两个分子从间距为r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,故A,B错误;由于r1<r2,可知分子在间距为r=r1处时分子之间的作用力表现为斥力,释放后分子之间的距离将增大,分子力减小,加速度减小,分子力做正功,分子的速度增大;当分子之间的距离大于r2时,分子之间的作用力表现为引力,随距离的增大,分子力做负功,分子的速度减小,所以当间距为r=r2时它们的速度最大,故C错误,D正确.(2019·福建宁德质检改编)(多选)分子力F与分子间距离r的关系如图所示,曲线与横轴交点的坐标为r0,两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不能再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( AC)A.r=r0时,分子动能最大B.r=r0时,分子势能最大C.r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,分子势能减小D.r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,分子势能减小解析:r>r0阶段,分子力表现为引力,且由图象可知,在两分子相互靠近的过程中,F先增大后减小;在两分子相互靠近的过程中,分子力做正功,分子动能增加,分子势能减小;在r<r0阶段,分子力表现为斥力,在两分子相互靠近的过程中,分子力做负功,分子动能减小,分子势能增加;在r=r0时,分子势能最小,分子动能最大.故A,C正确,B,D错误.考点四物体的内能1.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、物态和物质的量有关跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关大小任何物体都有内能,恒不为零可以为零测量无法测量,其变化量可由做功和热传递来量度可测量2.内能和热量的比较[例4] (2018·全国Ⅱ卷,33,改编)(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是( BCD )A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括分子之间相互作用的势能C.气体的体积变化时,其内能可能不变D.气体的内能包括气体分子热运动的动能解析:气体的内能不考虑气体自身重力的影响,故气体的内能不包括气体分子的重力势能,选项A错误;实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分,选项B,D正确;气体体积变化时,分子势能发生变化,气体温度也可能发生变化,但分子势能和分子动能的和可能不变,选项C正确.[针对训练] (2019·重庆六校联考改编)关于内能,下列说法正确的是( D)A.若把氢气和氧气看成理想气体,则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气内能相等B.相同质量的0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能小C.物体吸收热量后,内能一定增加D.一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气,则吸收的热量大于增加的内能解析:具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气,分子的平均动能相等,氢气分子数较多,内能较大,选项A错误;相同质量的0 ℃的水和0 ℃的冰的温度相同,分子平均动能相同,由于0 ℃的冰需要吸收热量才能融化为0 ℃的水,根据能量守恒定律,一定质量的0 ℃ 的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大,选项B错误;根据热力学第一定律,物体吸收热量,若同时对外做功,其内能不一定增加,选项C错误;一定质量的100 ℃ 的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气,由于体积增大,对外做功,根据热力学第一定律,吸收的热量等于气体对外做的功和增加的内能,所以吸收的热量大于增加的内能,选项D正确.1.(2017·北京卷,13)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:温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,分子运动越剧烈,但并不是每个分子的运动速率都会增大,故选项C正确,D错误;水分子的热运动剧烈程度只与温度有关,与水流速度无关,选项A错误;分子永不停息地做无规则运动,选项B错误.2.(2018·北京卷,14)关于分子动理论,下列说法正确的是( C)A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大解析:在其他条件不变的情况下,温度越高,气体扩散得越快,选项A错误;布朗运动是颗粒的运动,从侧面反映了液体分子的无规则运动,选项B错误;分子间同时存在着引力和斥力,选项C 正确;分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小,选项D错误.3.(2012·福建卷,29)关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是( D)A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大解析:改变内能的方式有热传递和做功,如果吸热比对外做功要少得话,物体的内能会减小,所以A错误;在引起变化的条件下,热量可以从低温物体传给高温物体,如空调等,所以B错误;在分子力为斥力时距离增大,分子势能减小,C错误;D正确.4.(2013·福建卷,29)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r 变化关系的图线是( B)解析:当r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距离r增大,分子势能E p减小.当r>r0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能E p增大.当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小.故选项B正确.。
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专题十三热学(选修3－3)考纲展示命题探究考点一分子动理论内能基础点知识点1 分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数1．物体是由大量分子组成的(1)多数分子大小的数量级为10－10m。
(2)一般分子质量的数量级为10－27～10－26kg。
(3)阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023mol－1。
2．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：由于物质分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。
温度越高，扩散得越快。
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。
布朗运动反映了液体内部的分子的无规则运动。
微粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈。
(3)热运动①定义：分子永不停息的无规则运动。
②特点：温度越高，分子无规则运动越激烈。
3．分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。
实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子间的相互作用力的特点：分子间的引力和斥力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，斥力比引力变化更快。
知识点2 温度是分子平均动能的标志、内能1．温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
2．两种温标：摄氏温标和热力学温标。
关系：T＝t＋273.15 K。
3．分子的动能(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)等于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。
(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小B(A.有关B．无关)。
(4)改变物体内能有两种方式：做功和热传递。
知识点3 实验：用油膜法估测分子的大小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 ＝VS 计算出油膜的厚度，其中V 为一滴油酸酒精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：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
3．实验步骤(1)取1 mL (1 cm 3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL 的油酸酒精溶液。
(2)往边长为30～40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上。
(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL ，算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0＝1nmL 。
(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。
(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
(6)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。
(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V ，据一滴油酸的体积V 和薄膜的面积S ，算出油酸薄膜的厚度d ＝VS ，即为油酸分子的直径。
比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m )是否为10－10，若不是10－10，需重做实验。
重难点一、对分子动理论的理解及应用 1．分子模型物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d ＝36V π(球体模型)或d ＝3V(立方体模型)。
(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。
如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体，所以d ＝3V 。
2．与阿伏加德罗常数有关的宏观量和微观量的计算方法(1)宏观物理量：物质的质量M ，体积V ，密度ρ，摩尔质量M mol ，摩尔体积V mol 。
(2)微观物理量：分子的质量m 0，分子体积V 0，分子直径d 。
可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积)。
如下表。
(3)宏观量、微观量以及它们之间的关系特别提醒由于固体和液体中分子间距离较小，可以近似地认为分子是紧密地排列在一起的，则V mol N A就可以表示每个分子的体积。
而气体分子间的距离很大，用V molN A只能表示每个气体分子平均占据的空间，而不是表示分子的体积，那么 3V molN A就可以表示气体分子间的平均距离了。
3．扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较特别提醒(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
(2)布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映。
二、对内能的理解 1．分子力与分子势能续表特别提醒(1)如果选两分子相距无穷远时分子势能为零，分子势能随分子间距离变化的关系中，当r＝r0时分子势能最小，但不是零，为负值。
(2)如果选r＝r0时分子势能为零，分子势能随分子间距离变化的关系不会因势能零点的选取不同而发生改变，E pr图线的形状也不会发生变化，但图线应做相对应的平移。
2．温度、内能、热量、功的比较物体的内能在宏观上与温度、体积及物质的量有关；在微观上与分子的平均动能、分子间距及分子个数有关。
物体的内能永远不为零。
三、实验：用单分子油膜估测分子的大小 1．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 ＝VS ，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10－10m ，若不是10－10m 需重做实验。
2．注意事项(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免溶液的浓度改变，会给实验带来误差。
(2)利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。
为减小误差，数格子时不足半个格子的应舍去，多于半个格子的算一个。
方格边长的单位越小，计算出的面积越精确。
(3)数量筒内溶液增加1 mL 所需的滴数时，注意正确的观察方法。
(4)为了防止油酸滴落时外溅，且又容易形成较理想的油膜边界，滴油酸溶液时针头离水面高度为1 cm 较合适。
当针头靠近水面时(油酸滴未滴下)，会发现针头下方的粉层已经被排开，这是针头中的酒精挥发所致，不影响实验结果。
(5)画轮廓时要等待油酸薄膜扩散后又收缩稳定时才可进行。
油酸扩散后又收缩有两个原因，一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后薄膜收缩。
(6)因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界。
注意要从盘的中央加痱子粉。
由于加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，痱子粉会自动扩散至均匀。
这样做，比将痱子粉撒在水面上的实验效果好。
(7)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。
(8)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。
3．误差分析特别提醒掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
1．思维辨析(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。
( ) (2)温度越高，布朗运动越剧烈。
( )(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。
( ) (4)－33 ℃＝240 K 。
( )(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。
( )(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。
( ) (7)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。
( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)×2．(多选)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 答案 ACE解析 温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A 正确；外界对物体做功，若散热，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。
3．已知汞的摩尔质量M＝0.20 kg/mol，密度ρ＝1.36×104 kg/m3，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1，将体积V0＝1.0 cm3的汞变为V＝3.4×103 cm3的汞蒸气，则1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为多少？答案 1.2×1019解析体积V0＝1.0 cm3的汞的质量m＝ρV0＝1.36×10－2kg，物质的量n＝m/M＝6.8×10－2 mol,1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为N＝nNA/V＝1.2×1019。
[考法综述] 本考点内容在高考中考查频度较高，单一命题考查分子力、分子势能与分子间距离的变化规律，交汇命题考查分子动理论、内能，难度较低，因此复习本考点时仍以夯实基础为主，通过复习应掌握：3个概念——分子动能、分子势能、物体内能3种方法——固体、液体、气体分子微观量的估算方法2类图象——Fr、E pr图象中相关物理量随r的变化规律1个区别——扩散现象、布朗运动及热运动命题法1 微观量的估算问题典例1 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N A＝6.0×1023mol－1。