高考物理备考 艺体生百日突围系列 专题10 分子动理论与统计观点（含解析）

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题10 分子动理论与统计观点第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。更加注重：(1)建立宏观量和微观量的对应关系，如分子动能与温度相对应，分子势能与体积相对应，物体的内能与温度、体积、物质的量相对应等；(2)强化基本概念与基本规律的理解和记忆；(3)建立统计的观点；（1）考纲要求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（2）命题规律高考热学命题的重点内容有：(1)分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；题型多为选择题和填空题，绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)。第一部分知识背一背（1）物体是由大量分子组成的多数分子大小的数量级为1010 m.一般分子质量的数量级为1026 kg.（2）分子永不停息地做无规则热运动说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象温度越高，扩散越快布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地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颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈（3）分子间存在着相互作用力分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快(4)温度和内能当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大；反之亦然注意同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，所以分子运动的平均速率不尽相同。决定物体内能的是物体中所含分子的摩尔数、温度和体积三个因素。第二部分 技能+方法一、微观量的估算微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度.关系(a)分子的质量：(b)分子的体积：(c)物体所含的分子数：或）分子的两种模型：(a)对于固体、液体，分析分子的直径时，可建立球体模型，分子直径。(b)对于气体，分析分子间的平均距离时，可建立立方体模型，相邻分子间的平均距离为。特别提醒(a)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，仅适用于固体和液体，对气体不适用(b)对于气体分子，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热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做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，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映.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布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映三、分子间作用力分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“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rr0时，F引F斥，F0；(2)当rr0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引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r10r0(109 m)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(F0)【例1】已知阿伏伽德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M0，密度为p(均为国际制单位)，则A1个铜原子的质量是 B1个铜原子的体积是C1kg铜所含原子的数目是 D1m3铜所含原子的数目为【答案】ABD【思维提升】每摩尔物体含有NA个分子数，所以分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数要求出单位体积内的分子数，先求出单位体积的摩尔量，再用摩尔量乘以阿伏伽德罗常数【例2】下列说法正确的是。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对三个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A放热的物体，其内能也可能增加B能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性C热量不可能从低温物体传递到高温物体D已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体对外做功且内能增加E温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大【答案】ABD【思维提升】本题的关键是知道分子的内能与分子动能和势能有关，而动能由温度决定，分子势能的变化要看分子力做功的正负。温度是分子平均动能的标志，这是一个统计规律，对于单个、少量分子是不成立的第三部分 基础练+测1、【山东师范大学附属中学2016届高三上学期第二次模拟考试物理试题】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变化的图象，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象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是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=rl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【解析】当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，故处，分子间的作用力为零，所以处释放的两个分子，它们之间没有相互作用力，故处于静止，不会远离也不会靠近，AB错误；假设将两个分子从处释放，则，分子间表现为斥力，随着距离的增大，斥力在减小，所以加速度在减小，当到处作用力为零，加速度为零，速度最大，之后分子间表现为引力，距离增大，引力增大，加速度增大，故加速度先减小后增大，故C错误D正确【名师点睛】本题的关键是从图中得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，时表现为引力，当时表现为斥力，2、（多选）【湖南省衡阳市第八中学2016届高三上学期第二次月考物理试题】关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法中正确的是( )A温度升高，气体分子的平均速率增大B温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同C温度相同时，各种气体分子的平均动能相同D.温度相同时，各种气体的内能相同【答案】AC【名师点睛】本题主要考查了分子动理论、温度、分子平均速率、内能等概念的综合运用。属于容易题。要求学生掌握温度的微观含义的理解：温度是物体分子热运动的平均动能大小的标志。温度相同，平均动能相同，但平均速率可能不同，内能也可能不同。3、【山东师范大学附属中学2016届高三上学期第二次模拟考试物理试题】已知阿伏伽德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M0，密度为p(均为国际制单位)，则A1个铜原子的质量是 B1个铜原子的体积是C1kg铜所含原子的数目是 D1m3铜所含原子的数目为【答案】ABD【解析】1摩尔铜的质量为，所以一个铜原子的质量为，A正确；1摩尔铜的体积即摩尔体积为，所以1个铜原子的体积是，B正确；1kg铜的体积为，所以1kg铜所含原子的数目是，C错误；1m3铜的质量为，故1m3铜的物质量为：；故1m3铜的所含原子的数目为：，故D正确；【名师点睛】每摩尔物体含有NA个分子数，所以分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数要求出单位体积内的分子数，先求出单位体积的摩尔量，再用摩尔量乘以阿伏伽德罗常数4、（多选）【山东师范大学附属中学2016届高三上学期第二次模拟考试物理试题】下列说法正确的是A布朗运动就是液体分子的无规则运动B当两分子间距离增大时，分子力一定减小而分子势能一定增加C一定量100的水变成100的水蒸气，其分子之间的势能增加D温度降低，物体内所有分子运动的速度不一定都变小【答案】CD【名师点睛】布朗运动是指在液体分子无规则运动的撞击下花粉颗粒做无规则运动，间接体现了液体分子的无规则运动，温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，不是每一个分子的运动速度都在减小5、【云南省玉溪市第一中学2016届高三上学期期中考试理科综合试题】下列说法中正确的是（填入正确选项前的字母，选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大B不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功C不可能使热量从低温物体传向高温物体D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E分子间距离增大时，分子力一定减小【答案】ABD【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，A正确；热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化，B正确；通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体，C错误；当分子力表现为引力时，增大分子间的距离，需要克服分子间的引力做功，所以分子势能增大，D正确；分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小，因此分子力可能增大，也可能减小，E错误【名师点睛】做本题关键是知道温度是分子平均动能的标志，分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小，因此分子力可能增大，也可能减小，6、【湖南师范大学附属中学2016届高三月考（三）物理试题】（6分）一下列说法正确的是（选对一个给3分，选对两个给4分选对3个给6分每选错一个扣3分，最低得分为0分）A理想气体等温膨胀时内能不变B、扩散现象表明分子在永不停息地运动C分子热运动加剧，则物体内每个分子的动能都变大D、在绝热过程中外界对物体做功，物体的内能一定增加E、布朗运动反映了悬浮孩粒内部的分子在不停地做规则热运动【答案】ABD【名师点睛】此题考查了热学部分的多个知识点：气体的内能、扩散运动、热力学第一定律、布朗运动等；这些都是易错点，尤其是布朗运动，它是悬浮在液体表面的固体颗粒的运动，不是分子运动，也不是热运动，是液体分子无规则运动的反映.7、（多选）【广东省广州市执信中学2016届高三上学期期中考试理综试题】有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（）A一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B物体的温度越高，分子热运动越剧烈C物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E外界对物体做功，物体的内能必定增加【答案】ABC【解析】温度是分子平均平动动能的标志，则一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变，选项A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，选项B正确；物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；布朗运动是液体分析对悬浮在液体中的微粒的频繁的碰撞引起的，选项D错误；根据热力学第一定律可知，外界对物体做功，如果气体放热，则物体的内能不一定会增加，选项E错误；故选ABC.【名师点睛】此题考查了热学中的几个知识点；要求掌握的：温度是分子平均动能的标志；布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是大量液体分子对颗粒频繁的碰撞造成的；热力学第一定律：E=W+Q，这些都是要熟练掌握的.8、【2016广东省广州六中、广雅中学、执信中学等六校高三第一次联考】（6分）以下说法正确的有。（填正确答案标号选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分错选得0分）A布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动B液晶的光学性质会随温度、外加电压等外界因素的变化而变化C第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律D已知阿伏伽德罗常数，某气体的摩尔质量，就可以计算出该气体的分子质量E雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力【答案】BDE【名师点睛】有关微观粒子的计算问题：一个分子的质量,此公式对于气体、液体、固体均适用；一个分子的体积，此公式的前提是分子之间没有空隙,故只适用于液体和固体,不适用于气体9、【2016重庆市巴蜀中学高三上期中】（5分）下列说法正确的是_（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对三个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A温度相等的物体内部分子的平均动能相等B体积相等的物体内部分子的势能相等C质量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等D内能较大的物体，内部分子热运动较激烈，分子热运动的平均动能较大E温度和质量都相同的氢气和氧气内能不相等【答案】ACE【解析】 A、温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体其分子平均动能相等，选项A正确。B、分子势能则是组成物质的分子间由于有相互作用力而具有由它们的相对位置决定的势能。分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关。分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是做负功有关，选项B错误.C、物体的内能等于所有分子做热运动的动能与分子势能的总和.温度相等,只能说明分子的平均动能相等,总动能与分子数有关,而质量相等、体积相等的两个物体只是平均密度相等,不一定是相同材料,总分子数不一定相等.且不同材料分子之间的作用力不一定相等.所以内能不一定相等.选项C正确。D、内能，内能大的可能是分子势能很大而分子动能较小，致温度较低，选项D错误。E、质量相等的氢气和氧气，由于氢气的分子质量小，则氢气分子个数多，温度相同，分子的平均动能相同，由知氢气的内能比氧气大，选项E正确。故选ACE.【名师点睛】对于气体一般不考虑分子势能，只考虑分子动能温度的微观意义反映分子热运动的激烈程度，温度是物体的分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大10、【丰台区20142015学年度第一学期期末练习高三物理】一般物质分子非常小，分子质量也非常小。科学家采用摩尔为物质的量的单位，实现了微观物理量与宏观物理量间的换算。1摩尔的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量为称阿伏伽德罗常数NA。通过下列条件可以得出阿伏伽德罗常数的是（）A已知水的密度和水的摩尔质量B已知水分子体积和水分子质量C已知水的摩尔质量和水分子质量 D已知水分子体积和水的摩尔质量【答案】C【解析】已知水的密度和水的摩尔质量,只能得到水的摩尔体积，选项A错误；已知水分子体积和水分子质量不能