2020版 创新设计 高考总复习 物理 (教科版)选修3-3 第1讲 分子动理论 内能

解析 设大气层中气体的质量为 m，由大气压强的产生知，mg＝p0S，即 m＝pg0S 分子数 n＝mMNA＝p0MSNg A＝4πRM2pg0NA，假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密
3 排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，设为 a，大气层中气体总体积为 V，a＝
Vn，
而 V＝4πR2h，所以 a＝ 3 pM0NghA。
2.分子势能 (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。
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3.物体的内能 (1)概念理解：物体中所有分子的热运动的 动能 与 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)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 无关 。 (4)改变内能的方式
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＝ t+273.15 K ； (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。
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课堂互动·研透考能是 分子做热运动 所具有的能； (2)分子平均动能：所有分子动能的平均值。 温度 是分子平均动能的标志。
图1
现为引力
C.当分子间的距离r<r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力 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＝10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计
E.当两个分子间的距离变大时，分子引力和斥力都减小
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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，故A错误；分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，分子间的 引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快，分子力表现为引力， 故B错误；当分子间的距离r<r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大， 但斥力比引力增大得快，分子力表现为斥力，故C正确；当分子间的距离r＝10－9m 时，分子间的作用力可以忽略不计，故D正确；当两个分子间的距离变大时，分子 引力与分子斥力都减小，只是斥力减小得快而已，因此E项正确。 答案 CDE
答案
4πR2p0NA Mg
3 Mgh p0NA
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分子动理论
1.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象
扩散现象
布朗运动
活动主体
分子
固体微小颗粒
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热运动 分子
区别
是分子的运动，发生在 是比分子大得多的颗粒 是分子的运动，不能通
固体、液体、气体任何 的运动，只能在液体、 过光学显微镜直接观察
答案 ACE
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1.(多选)(2019·辽宁大连模拟)某气体的摩尔质量为 M，摩尔体积为 Vm，密度为 ρ，每个分
子的质量和体积分别为 m 和 V0，则阿伏加德罗常数 NA 不可表示为________。
A.NA＝Mm
B.NA＝VVm0
C.NA＝ρmVm
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解析 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r0时，引力和斥力相等，不管分子间 距离从r0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r0时分子势能最小，选项D错误，E正确。 答案 ACE
气体实验定律 理想气体
饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压
相对湿度 热力学第一定律 能量守恒定律 热力学第二定律
要求
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
2016
高考(全国卷)三年命题情况对照分析
2017
2018
命题分析
卷Ⅰ·T33(1)：内 能及热力学定律
卷Ⅰ·T33(1)：分子动理论、卷图象Ⅰ、·T3热3(力1)：学V第－一T
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。 (1)r＝r0，F引＝F斥，F＝0 (2)r＞r0，F引＞F斥，F为 引力 (3)r＜r0，F引＜F斥，F为 斥力
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温度
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体的内能
p－V图象、V－T图象等、
T33(2)：等温下 的变质量问题
T33(2)：热气球的受力平 衡
T33(2)：查理定律、 热力学第二定律的理解等。
盖—吕萨克定律 2.以计算和问答题的形式
卷Ⅲ·T33(1)：内 能
卷Ⅲ·T33(1)：p－V图象、 热力学第一定律
卷Ⅲ·T33(1)：p－V
结合气体考查内能、气体
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知识排查
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 10-10 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，NA＝
6.02×1023 mol－1。
E.PM2.5必然有内能
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解析 “PM2.5”是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺寸大于空气中氧分 子的尺寸的数量级，故A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运 动，不是分子的热运动，故B错误；PM2.5的无规则运动是由空气中大量无规则运 动的分子对其撞击的不平衡引起的，同时受到气流运动的影响，故C正确；倡导低 碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D正确； 分子做永不停息的无规则的热运动，所以PM2.5必然有分子动能，所以一定有内能， 故E正确。 答案 CDE
r增大，F做正功，Ep减小
r>r0 r＝r0 r>10r0
r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大
位为 kg/m3)，摩尔质量为 M(单位为 g/mol)，阿伏加德罗常数为 NA。已知 1 克拉＝0.2 克，
则________。
A.a 克拉钻石所含有的分子数为0.2MaNA
B.a 克拉钻石所含有的分子数为aMNA
3 C.每个钻石分子直径的表达式为
6MN×Aρ1π0－3(单位为 m)
D. 每个钻石分子直径的表达式为 N6AMρπ(单位为 m)
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考点内容
分子 动理 论与 统计 观点
固体、液体 与气体
热力学定律与能 量守恒
分子动理论的基本观点和实验依据
阿伏加德罗常数 气体分子运动速率的统计分布
温度、内能 固体的微观结构、晶体和非晶体
液晶的微观结构 液体的表面张力现象
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微观量的估算 1.宏观量与微观量的转换桥梁
作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与作为微观量的分子直径d、 分子质量m、分子体积V0可通过阿伏伽德罗常数联系起来。如图所示。
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2.分子模型
3 (1)球体模型中的直径：d＝
1.以选择题的形式考查分
T33(2)：水下气 温度
定律
子动理论、气体压强的微
泡内外压强 卷Ⅱ·T33(1)：气
T33(2)：活塞封闭的两部 分气体的状态变化
T33(2)：理想气体实 观解释、晶体和非晶体的
验定律
特点、液体的表面张力、
体状态变化及图 象
卷Ⅱ·T33(1)：内能、热力 学第一定律
卷Ⅱ·T33(1)：实际气 饱和汽与饱和汽压、内能、
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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 越高 ，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 越小 ， 温 度 越高 ，布朗运动越显著。
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2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是________。
A.当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在 引力，也不存在斥力
B.分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，随着距离的增大，
分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表
D.NA＝ρMV0
E.NA＝Mm
答案 BDE
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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NA，地面大气压强为p0，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________。