优化方案高考物理大一轮复习 第十一章 第一节 分子动理论 内能（实验 用油膜法估测分子的大小）教学讲义.doc

第十一章 第一节 分子动理论 内能（实验 用油膜法估测分子的大小） 考纲展示1分子动理论的基本观点和实验依据2阿伏加德罗常数3气体分子运动速率的统计分布4温度是分子平均动能的标志、内能5固体的微观结构、晶体和非晶体6液晶的微观结构7液体的表面张力现象8气体实验定律9理想气体10饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压11相对湿度12热力学第一定律13能量守恒定律14热力学第二定律15单位制：知道中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位包括摄氏度()、标准大气压实验：用油膜法估测分子的大小说明：1.分子动理论与统计观点只作定性了解2知道国际单位制中规定的单位符号3要求会正确使用温度计 热点视角1分子动理论、阿伏加德罗常数的计算(或估算)、油膜法测分子直径以及对热力学定律的理解或解释是高考的热点之一2气体实验定律、理想气体状态方程以及两者结合图象的分析与计算，是高考的另一热点3气体实验定律、理想气体状态方程结合热力学第一定律讨论气体状态变化过程中吸热、做功、内能变化等问题，是高考命题的一个趋势4本部分内容在高考命题中以小型综合题的形式出现，即：(1)为多项选择题，(2)为计算题第一节分子动理论内能(实验：用油膜法估测分子的大小)一、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1010 m；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，na6.021023 mol1.2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.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答案：bd二、温度1意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志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2.关于热力学温度与摄氏温度，下列说法正确的是()a33.15 240 kb温度变化1 ，也就是温度变化1 kc摄氏温度和热力学温度的零度是相同的d温度由t 升到2t 时，对应的热力学温度由t k升至2t k答案：ab三、内能1分子动能(1)意义：分子动能是分子热运动所具有的动能；(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2分子势能由分子间相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关3物体的内能(1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和(2)决定因素：温度、体积和物质的量3.(2014高考北京卷)下列说法中正确的是()a物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大b物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大c物体温度降低，其内能一定增大d物体温度不变，其内能一定不变答案：b考点一微观量的估算 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vm、物体的质量m、摩尔质量m、物体的密度.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：nnana或nnana.4两种模型(1)球体模型直径为d .(2)立方体模型边长为d.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v1.0103 cm3.已知水的密度1.0103 kg/m3、摩尔质量m1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数na6.01023 mol1.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vm m3/mol1.8105 m3/mol水分子总数为n31025(个)(2)建立水分子的球体模型，有d3，可得水分子直径：d41010(m)答案(1)31025个(2)41010 m总结提升(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，仅适用于固体和液体，对气体不适用(2)对于气体分子，d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1.(2015黄冈模拟)某气体的摩尔质量为m，摩尔体积为v，密度为，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不能表示为()anabnacna dna解析：选ad.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；对于气体分子d的值并非气体分子的大小，而是相邻的气体分子之间的平均距离，所以v0不适用于气体，故a、d错误考点二布朗运动与分子热运动 布朗运动分子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剧烈，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(2015福建福州模拟)如图所示，是关于布朗运动的实验，下列说法正确的是()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(如30 s)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，a、b错误这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，但却可看出其运动的无规则性，做布朗运动的微粒都很小，一般为106 m左右，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，c错d对答案d2.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 解析：选acd.扩散现象与布朗运动都能说明分子做永不停息的无规则运动，故a对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对考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子力f、分子势能ep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ep0)1当rr0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r109 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在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素解析：选abd.布朗运动是指固体小颗粒的无规则运动，但它间接说明了分子在永不停息地做无规则运动，a正确物质的摩尔质量除以物质分子的质量即为一摩尔物质所含的分子数，即阿伏加德罗常数，b正确在使两个分子间的距离由很远(r109 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，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，c错误扩散现象是指不同物质的分子彼此进入对方的现象，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素，d正确2(2015云南昭通质检)下列说法中正确的是()a温度高的物体比温度低的物体热量多b温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多c温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大d相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等e分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大解析：选bce.热量是在热传递过程中传递的能量，不是状态量，选项a错误物体的内能与物体的温度、体积等有关，温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，温度是分子平均动能的标志，温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大，选项b、c正确相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一定相等，选项d错误由分子势能与分子间距的关系可知，分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，选项e正确3(2015湖南长沙调研)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()aa克拉钻石所含有的分子数为ba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)解析：选c.a克拉钻石物质的量为n，所含分子数为nnna，钻石的摩尔体积为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v03，联立解得d(单位为m)4(2013高考新课标全国卷)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解析：选bce.分子力应先增大，后减小，再增大，所以a选项错误；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，b选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以c、e选项正确，d错误5下列有关温度的各种说法中正确的是()a温度低的物体内能小b温度低的物体，其分子运动的平均速率也必然小c做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大d0 的铁和0 的冰，它们的分子平均动能相同解析：选d.温度是分子热运动平均动能的标志，分子平均动能与物体运动速度无关，c错d对；影响物体内能的因素除了温度还有分子个数、物质种类等，a错；由ekmv2知平均动能小的分子平均速率不一定小，b错6已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数na6.021023 mol1.若潜水员呼吸一次吸入2 l空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)解析：设空气的摩尔质量为m，在海底和岸上的密度分别为海和岸，一次吸入空气的体积为v，则有nna，代入数据得n31022个答案：31022个一、选择题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、斥力都增大解析：选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(2015河北石家庄质检)如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧测力计下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧测力计，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大，主要原因是()a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解析：选d.在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计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3已知地球的半径为6.4103 km，水的摩尔质量为1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数为6.021023 mol1.设想将1 kg水均匀地分布在地球表面，则1 cm2的地球表面上分布的水分子数目约为()a7103个b7106个c71010个 d71012个解析：选b.1 kg水中的水分子总数nna6.021023个1026个地球表面积s4r243.14(6.4106)2 m251018 cm2则1 cm2的地球表面上分布的水分子数n7106个，故选项b正确4做布朗运动实验，得到某个观测记录如图图中记录的是()a分子无规则运动的情况b某个微粒做布朗运动的轨迹c某个微粒做布朗运动的速度时间图线d按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析：选d.微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下，做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹；而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则，也能充分反映微粒布朗运动的无规则，本实验记录描绘的正是某一粒子位置的连线，故选d.5(2015岳阳模拟)若以表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下水蒸气的密度，na表示阿伏加德罗常数，m、v分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的有()anabc dm解析：选b.由于v，则na，变形得m，故a、d正确；由于分子之间有空隙，所以navv，水蒸气的密度为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，故分子力表现为引力c当分子间的距离r109 m时，分子间的作用力可以忽略不计解析：选cd.分子间距离为r0时分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，a错误；当rr0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，b错误9.如图为两分子系统的势能ep与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是()a在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解析：选bc.分子间距等于r0时分子势能最小，即r0r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，所以a错，b、c正确在r由r1变到r2的过程中，分子势能减小，分子力做正功，d错误10(2015银川一中高三模拟)若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()a如果保持其体积不变，温度升高，内能增大b如果保持其体积不变，温度升高，内能减少c如果保持其温度不变，体积增大，内能增大d如果保持其温度不变，体积增大，内能减少 解析：选ac.内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和对于一定质量的实际气体，当体积不变，温度升高时，分子势能不变，分子总动能增大，故内能增大当温度不变，体积增大时，分子总动能不变，因分子距离在引力范围内增大，分子力做负功，故分子势能增大，内能增大二、非选择题11油酸酒精溶液的浓度为每1 000 ml油酸酒精溶液中含有油酸0.6 ml，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 ml，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示若每一小方格的边长为25 mm，试问：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_图中油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精