2020高考物理第1讲分子动理论内能教案鲁科版选修.docx

第1讲 分子动理论 内能高考导航考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018命题分析分子动理论与统计观点分子动理论的基本观点和实验依据卷T33(1)：内能及热力学定律T33(2)：水下气泡内外压强卷T33(1)：气体状态变化及图象T33(2)：等温下的变质量问题卷T33(1)：内能T33(2)：活塞与液柱封闭关联气体的多过程问题卷T33(1)：分子动理论、温度T33(2)：活塞封闭的两部分气体的状态变化卷T33(1)：内能、热力学第一定律T33(2)：热气球的受力平衡卷T33(1)：pV图象、热力学第一定律T33(2)：水银封闭气体的状态变化卷T33(1)：VT图象、热力学第一定律T33(2)：理想气体实验定律卷T33(1)：实际气体的内能T33(2)：查理定律、盖吕萨克定律卷T33(1)：pV图象、热力学第一定律T33(2)：玻意耳定律1.以选择题的形式考查分子动理论、气体压强的微观解释、晶体和非晶体的特点、液体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、内能、pV图象、VT图象等、热力学第二定律的理解等。2.以计算和问答题的形式结合气体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等。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、液体与气体固体的微观结构、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定律与能量守恒热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律实验用油膜法估测分子的大小(说明：要求会正确使用温度计)第1讲分子动理论内能知识排查分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子直径：数量级是1010m；分子质量：数量级是1026 kg；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，NA6.021023mol1。2.分子永不停息地做无规则运动：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。3.分子间存在着相互作用力：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。(1)rr0，f引f斥，f0(2)rr0，f引f斥，f为引力(3)rr0，f引f斥，f为斥力温度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Tt273.15_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。内能1.分子动能(1)意义：分子动能是分子做热运动所具有的能；(2)分子平均动能：大量分子动能的平均值。温度是分子平均动能的标志。2.分子势能(1)意义：由于分子间存在着分子力，分子也具有由它们的相对位置决定的势能。(2)分子势能的决定因素微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上：决定于体积和状态。3.物体的内能(1)概念理解：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)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。(4)改变内能的方式小题速练1.(多选)目前，很多省份已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 m的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是()A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C.PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM 2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的D.倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM 2.5在空气中的浓度E.PM2.5必然有内能解析“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CDE2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()图1A.当分子间的距离rr0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rr0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，故分子力表现为引力C.当分子间的距离rr0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rr0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r109 m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CDE3.(多选)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。2.分子模型(1)球体模型中的直径：d；(2)立方体模型中的边长：d。3.常识性的数据：室温取27 ，标准状况下的大气压p076 cmHg、温度T273 K、摩尔体积V22.4 L。【例1】(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(单位为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B.a克拉钻石所含有的分子数为C.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)E.每个钻石分子的质量为解析a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n，所含分子数为NnNA，选项A正确；钻石的摩尔体积V(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0，设钻石分子直径为d，则V0()3，联立解得d(单位为m)，选项C正确；根据阿伏加德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量m，选项E正确。答案ACE1.(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Vm，密度为，则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为NA)()A. B. C. D.解析1摩尔该气体的体积为Vm，则单位体积分子数为n，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NA，可得n，气体的密度为，则1摩尔该气体的体积Vm，则有n，故D错误，A、B、C正确。答案ABC2.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_。解析设大气层中气体的质量为m，由大气压强的产生知，mgp0S，即m分子数n，假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，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，而V4R2h，所以a 。答案分子动理论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)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动2.分子力及分子势能比较分子力f分子势能Ep图象随分子间距离的变化情况rr0r增大，f先增大后减小，表现为引力r增大，f做负功，Ep增大rr0f引f斥，f0Ep最小，但不为零r10r0引力和斥力都很微弱，f0Ep0【例2】(多选)(2015全国卷)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解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故选项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，故选项C正确、B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故选项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。答案ACD1.(多选)关于布朗运动，下列说法正确的是()A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动B.液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动 D.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的解析布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动，所以A正确；液体温度越高，分子热运动越剧烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈，所以B正确；悬浮颗粒越大，惯性越大，碰撞时受到冲力越平衡，所以大颗粒不做布朗运动或布朗运动不明显，故C错误；布朗运动是悬浮在液体中微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故D错误；液体中悬浮微粒的布朗运动是由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，故E正确。答案ABE2.(多选)如图2所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力f和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是()图2A.虚线为Epr图线、实线为fr图线B.当分子间距离rr0阶段，f做正功，分子动能增加，势能减少B.在rr0时，分子间表现为引力，当分子间距r减小时，分子力做正功，分子势能减小，当rr0时，分子间表现为斥力，当分子间距r减小时，分子力做负功，分子势能增大，当rr0时，分子势能最小。但考虑取不同情况作为分子势能为零的点，选项B、C、E三个图象可能是正确的。答案BCE10.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，现有油酸和酒精按体积比为nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。请补充下