高考物理一轮复习 15.1分子动理论、内能课件.ppt

第1节分子动理论 内能 新课标地区的高考中对热学部分的要求有所降低 对本部分的考查内容比较集中 分子动理论 热力学定律 能量守恒定律 气体实验定律等内容是高考考查的重点 热力学第一定律与理想气体状态方程定性分析可能综合考查 在复习时应注意以下几个方面 1 加强对基本概念和基本规律的理解 强化概念和规律的记忆 明确以分子动理论 热力学定律和能量守恒定律为核心的热力学规律 2 理解以温度 内能和压强为主体的热学概念 要能从微观角度 从分子动理论的观点来认识热现象和气体压强的产生 能利用阿伏加德罗常数来联系宏观和微观在数量上的关系 3 能熟练运用热力学第一 第二定律和能量转化与守恒定律分析及讨论物体内能的变化 根据新课标地区的不同考查形式有所差别 可以是选择题 填空题 例如2011全国卷1第14题 2011海南第17题模块3 3试题第 1 小题 2011全国理综第33题 选修3 3 第 1 小题 2011上海第4题 2011山东第36题3 3 2011重庆第15题 2012山东第36题 四川第14题 福建第28题 广东第13 14题 全国大纲第14题 江苏第12题 福建第28题 重庆第16题等 也可以是计算题例如2011海南第17题模块3 3试题第 2 小题 2011全国理综第33题 选修3 3 第 2 小题 2011上海第30题 2012全国新课标第33题 山东第36题等 同时由于本部分内容容量大 综合性强 联系生活 生产比较密切 因此要注意与实际结合的题目 第1节分子动理论内能 10 10 10 26 6 02 1023 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 2 布朗运动 1 概念 在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体微小颗粒的永不停息的运动 叫做布朗运动 2 规律 颗粒越小 运动越 温度越高 运动越 越快 无规则 明显 激烈 二 分子的热运动 3 分子的热运动 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 三 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 分子 分子 2 特点 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 随分子距离的减小而 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 1 r r0时 约几个埃 1埃 10 10m f引 f斥 合力f 0 2 rr0时 f引 f斥 合力f为 4 r 10r0后 f引 f斥迅速减弱 几乎为零 分子力f 0 减小 增大 斥力 引力 总之 分子的热运动让分子分散开 分子间的相互作用力让分子聚集在一起 二者相互制约 构成固 液 气三态 决定了物体的内能 四 温度与温标1 热平衡 两个不同温度的热学系统相互作用 最后两个系统都具有相同的温度 我们说这两个系统达到了热平衡 一切热平衡系统都具有相同的温度 2 温度的两种意义宏观上表示物体的程度 微观上标志着分子热运动的激烈程度 它是物体的标志 冷热 分子平均平动动能 3 两种温标 1 摄氏温标 单位为摄氏度 符号 在1个标准大气压下 冰的熔点作为0 水的沸点作为100 2 热力学温标 单位为开尔文 符号为k 把 273 15 作为0k 0k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 其中两种单位制中每一度的间隔是相同的 即 t t t 273 15k 1 分子的平均动能 1 定义 物体内所有分子动能的 2 决定因素 仅与物体的有关 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决定的能量 2 决定分子势能大小的因素 微观上 分子势能的大小与有关 五 分子的平均动能 势能和内能 平均值 温度 分子间距离 分子间距离 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a 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 b 当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 c 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 负功 增加 负功 增加 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 宏观上 与物体的有关 大多数物体是越大 分子势能越大 也有少数物体 如冰 铸铁等 变大 分子势能反而变小 3 物体的内能 1 定义 物体内所有分子的和的总和 2 决定因素 微观上 分子动能 分子势能 宏观上 物质的量 摩尔数 体积 体积 体积 动能 势能 分子数 温度 体积 题型一 阿伏加德罗常数的应用及微观量的估算 例11mol铜的质量为63 5g 铜的密度是8 9 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 试计算 1 一个铜原子的体积 2 假若铜原子为球形 求铜原子的直径 3 铜原子的质量 思路点拨 1mol铜的体积和质量是多少 有了总体积和总质量能否算出每个铜原子的体积和质量 若把铜原子看成是球体模型 由球的体积能否计算出其原子直径 题型二 对布朗运动实质的理解 例2 2012全国 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个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 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 答案 bd 方法与知识感悟 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 温度越高运动越激烈 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 题型三 分子力 分子势能及物体的内能 例3当分子间距离从r0 此时分子间引力与斥力平衡 增大到r1时 则以下情形中 不可能发生的是 a 斥力和引力均减小 分子力和分子势能均一直增大b 斥力减小而引力增大 分子力先增大后减小 而分子势能一直增大c 斥力和引力均增大 分子力先减小后增大 分子势能也先减小后增大d 斥力和引力均减小 分子力一直减小 而分子势能先减小后增大e 斥力和引力均减小 分子力先增大后减小 而分子势能一直增大 解析 当分子间距离从r0增大到r1时 斥力和引力均减小 但斥力减小得快 故分子间作用力的合力显示为引力 而分子力并不是单调变化 从r0到无穷远处 分子力先增大后减小 对于分子势能要看分子力做什么功 做正功分子势能减小 做负功分子势能增大 当分子间的距离大于r0时 此时分子间作用力的合力显示引力 故分子力一直做负功 即势能一直增大 答案 bcd 例4下列说法中正确的是 a 温度低的物体内能小b 温度低的物体分子运动的平均速率小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d 温度低的铜块与温度高的铁块相比 分子平均动能小 解析 内能是物体内所有分子的动能和势能的总和 温度是分子平均动能的标志 任何物质只要温度低则物体分子平均动能就一定小 d选项正确 但温度低不表示内能一定也小 也就是所有分子的动能和势能的总和不一定就小 a选项错误 温度低 物体分子平均动能小 但不同物质的分子质量不同 所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小 选项b错误 微观分子无规则运动与宏观物体运动不同 分子的平均动能只是分子无规则热运动的动能 而物体加速运动时 物体内所有分子均参与物体的整体 有规律的运动 这时物体整体运动虽然越来越快 但并不能说明分子无规则运动的情况就加剧 从本质上说 分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关 而与物体的宏观运动情况无关 c选项错误 答案 d 1 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 一定质量的理想气体在等温变化时 内能不改变 因而与外界不发生热交换c 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d 扩散现象说明分子间只存在斥力不存在引力 a 2 2012四川 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 c 解析 分子热运动越剧烈 分子的平均动能越大 但某一分子的动能不一定大 选项a错误 分子间引力总是随分子间距离的减小而增大 选项b错误 物体的内能是所有分子动能和分子势能之和 分子动能与温度有关 分子势能与体积有关 所以物体的内能跟物体的温度和体积有关 选项c正确 由热力学第一定律知 做功和热传递都可以改变物体的内能 选项d错误 b 思路点拨 注意到阿伏加德罗常数的 桥梁 作用 及固 液 气体的结构特征 固体和液体分子可以忽略分子间的间隙 而气体分子间的间隙不能忽略 巩固基础 adf 2 如图所示 纵坐标表示两个分子间引力 斥力的大小 横坐标表示两个分子间的距离 图中两条曲线分别表示两分子间引力 斥力的大小随分子间距离的变化关系 e为两曲线的交点 则下列说法正确的是 a ab为斥力曲线 cd为引力曲线 e点横坐标的数量级为10 10mb ab为引力曲线 cd为斥力曲线 e点横坐标的数量级为10 10mc 若两个分子间距离大于e点的横坐标 则分子间作用力的合力表现为斥力d 若两个分子间距离越来越大 则分子势能亦越来越大 b 解析 随着分子间距离的增大 引力和斥力都减小 但斥力比引力减小得更快 从图象斜率比较得ab为引力曲线 cd为斥力曲线 e点说明引力和斥力相等 此时分子间距离等于平衡时的距离 数量级为10 10m b对 3 下图是某地区1 7月份气温与气压的对照表 7月份与1月份相比较 从平均气温和平均大气压的角度来说正确的是 d a 空气分子无规则热运动的激烈情况几乎相同b 空气分子无规则热运动减弱了c 单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了d 单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了 解析 7月份比1月份温度升高 压强减小 分子无规则热运动加剧 a b均错 由气体压强产生的机理 气体分子对单位面积撞击一次 产生的冲击力增大 而压强要减小 只能是撞击次数减少 c错 d对 ab 提升能力 d 5 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 6 已知地球半径约为6 4 106m 空气的摩尔质量约为29 10 3kg mol 一个标准大气压约为1 0 105pa 利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为 a 4 1016m3b 4 1018m3c 4 1020m3d 4 1022m3 b 7 关于温度的概念 下列说法中正确的是 a 某物体的温度为0 则其中每个分子的温度都是0 b 温度是物体分子热运动平均速率的标志c 温度是物体分子热运动平均动能的标志d 温度高的物体比温度低的物体运动得快 c 解析 温度是物体的宏观特征 是大量分子热运动的宏观表现 对一个分子不能谈温度 a错误 温度是物体分子平均动能的标志 而不是分子平均速率的标志 b错误 c正确 温度高的物体分子运动的平均动能大 与宏观运动无关 故物体运动得不一定快 d错误 8 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间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 a 解析 由于温度是分子平均动能的标志 所以气体分子热运动的平均动能取决于温度 分子势能是由分子力和分子间距离共同决定 宏观上取决于气体的体积 选项a正确 9 如图所示 甲分子固定在坐标原点o 乙分子位于r轴上距原点为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与引力的合力f的变化情况 若把乙分子由静止释放 则乙分子 a 从r3到r1做加速运动 从r1到o做减速运动b 从r3到r2做加速运动 从r2到r1做减速运动c 从r3到r1 分子势能先减少后增加d 从r3到r1 分子势能先增加后减少 a 解析 由题图可知分子在r3到r1之间分子力表现为引力 乙分子做加速运动 在r1到o之间分子表现为斥力 乙分子做减速运动 所以从r3到r1 分