高考物理一轮复习 第11章 第1讲 分子动理论 内能固考基教材梳理(1).doc

第1讲分子动理论内能9分子运动论的基本内容1物体是由大量分子组成的(1)分子很小直径数量级为1010 m.质量数量级为10271026 kg.(2)分子数目特别大，阿伏加德罗常数na6.021023 mol1.2分子的热运动(1)布朗运动永不停息、无规则运动颗粒越小，运动越明显温度越高，运动越激烈运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动(2)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关(选填“有关”或“无关”)，常称做热运动3分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥力变化更快(2)分子力的特点rr0时(r0的数量级为1010 m)，f引f斥，分子力f0；rr0时，f引r0时，f引f斥，分子力f表现为引力；r10r0时，f引、f斥迅速减为零，分子力f0.(3)分子力随分子间距离的变化图象(如图1111)图1111温度和物体的内能1温度：两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度2两种温标：摄氏温标和热力学温标关系：tt273.15 k.3分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志；(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和4分子的势能(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5物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关实验：用油膜法估算分子的大小1实验目的(1)估测油酸分子大小的数量级(2)体会通过测量宏观量估算微观量的方法2实验原理图1112利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图1112所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d计算出油膜的厚度，其中v为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，s为油膜面积这个厚度就近似等于油酸分子的直径3实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30 cm40 cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)4实验步骤(1)取1 ml(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 ml的油酸酒精溶液(2)往边长约为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 ml，算出每滴油酸酒精溶液的体积v0ml.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积v，据纯油酸的体积v和薄膜的面积s，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子的直径比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为1010，若不是1010需重做实验1(2012广东高考)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】当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大，只是斥力比引力增加得更快一些【答案】d2(2013上海长宁模拟)关于分子运动，下列说法中正确的是()a布朗运动就是液体分子的热运动b布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹c当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大d物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变【解析】布朗运动是悬浮颗粒的运动，布朗运动图中不规则折线是将间隔相等时间描出的点用直线连接起来得到的，不表示液体分子的运动轨迹，a、b均错；当分子间的距离变小时，分子间作用力如果表现为引力，则分子力减小，分子间作用力如果表现为斥力，则分子力增大，c对；温度是分子平均动能的标志，物体温度改变时，物体分子的平均动能一定改变，d错【答案】c3(多选)(2013辽宁大连模拟)某气体的摩尔质量为mmol，摩尔体积为vmol，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不可表示为()anabnacnadna【解析】阿伏加德罗常数na，其中v应为每个气体分子所占有的体积，而v0是气体分子的体积，故选项c错误选项d中，v0不是气体分子的质量，因而也是错误的【答案】cd4有甲、乙两种气体，如果甲气体分子的平均速率比乙气体分子的平均速率大，则()a甲气体的温度一定高于乙气体的温度b甲气体的温度一定低于乙气体的温度c甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度d甲气体中每个分子的运动都比乙气体中每个分子的运动快【解析】a选项认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气体温度微观本质的错误认识，气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关本题涉及两种不同的气体(即分子质量不同)，它们的分子质量无法比较，因而无法比较两种气体温度的高低，故a、b选项错误，c选项正确速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故d选项错误【答案】c微观量的估算1.求解分子直径时的两种模型(1)把分子看做球形，d；(2)把分子看做小立方体，d.对于气体，按上述思路算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离2宏观量与微观量的相互关系(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)相互关系一个分子的质量：m0.一个分子的体积：v0.(注：对气体v0为分子所占空间体积)物体所含的分子数：nnana或nnana.单位质量中所含的分子数：n.在伦敦奥运会上，江苏选手陈若琳获得女子双人十米跳台和个人十米跳台两枚金牌，为祖国赢得了荣誉已知十米跳台比赛的水池长25 m，宽25 m，水深5.4 m，设水的密度1.0103 kg/m3，水的摩尔质量m1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数na6.021023 mol1，试估算水池中的水分子个数(结果保留一位有效数字)【解析】水池中的水质量mv，nna1.131032个【答案】1.131032个【迁移应用】1已知汞的摩尔质量m0.20 kg/mol，汞蒸气的密度4 kg/m3，将汞蒸气液化后，体积减小为原来的，则1 cm3的汞所含的分子数为多少？(已知阿伏加德罗常数na6.01023 mol1)【解析】设汞蒸气的体积为v3 400 cm3,1 cm3的汞所含分子数为nna6.01023个4.081022个【答案】4.081022个布朗运动与热运动的比较布朗运动热运动活动主体固体微小颗粒分子区别是微小颗粒的运动，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地无规则运动，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微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(多选)(2012大纲全国高考)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【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的无规则运动，a错；根据布朗运动的决定因素，温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈，b对；布朗运动的原因是无规则运动的液体分子对固体小颗粒的撞击不平衡造成的，与液体的宏观状态无关，c错；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，d对【答案】bd【迁移应用】2做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1113.图中记录的是()图1113a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】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故a项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故b项错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度时间图线，故c项错误，d项正确【答案】d分子力和分子势能分子力与分子势能的比较名称项目分子间的相互作用力f分子势能ep与分子间距的关系图象随分子间距的变化情况rr0f引和f斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，f引r0f引和f斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，f引f斥，f表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少rr0f引f斥，f0分子势能最小，但不为零r10r0(109 m)f引和f斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零(多选)(2013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【审题指导】解答本题可按以下思路进行：(1)先由分子力随分子间距离变化的特点得出分子力是引力还是斥力(2)再根据分子力与位移方向判断分子力做正功还是做负功，分子势能是增加还是减小，动能是增大还是减小，但分子势能和动能之和保持不变【解析】当距离较远时，分子力表现为引力，靠近过程中分子力做正功，动能增大，势能减小；当距离减小至分子平衡距离时，引力和斥力相等，合力为零，动能最大，势能最小；当距离继续减小时，分子力表现为斥力，继续靠近过程中，斥力做负功，势能增大，动能减小，因为只有分子力做功，所以动能和势能之和不变，选项b、c、e正确【答案】bce分子动能和分子势能理解的四个误区(1)误认为物体的运动速度变化时，分子的平均动能同时变化，实际上物体的机械运动对分子的热运动无影响(2)误认为物体的高度变化时，分子的势能也随之改变，实际上物体的重力势能与分子势能无关(3)误认为温度升高时物体内所有分子的动能均增大，实际上温度是分子平均动能的标志，即温度升高时，具体到某一个分子，动能不一定增大(4)误认为分子间距离rr0时，分子势能一定为零，其实分子势能的大小与零势能点的选取有关【迁移应用】3对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是()a温度高的物体其内能和分子平均动能一定大b当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大c当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，所以分子间的作用力总表现为引力d布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动【解析】物体内能包括分子动能和分子势能，选项a错误；分子力表现为斥力时，分子间距离减小，斥力增大，且做负功，分子势能增大，选项b正确；分子间距离小于r0时，分子的作用力表现为斥力，距离大于r0时表现为引力，选项c错误；布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的无规则运动，选项d错误因此答案选b.【答案】b用油膜法估测分子的大小1.理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度，即分子直径2明确溶质和溶剂的关系，正确求出纯油酸体积v.3准确“数”出油膜的面积s.4利用d求得分子直径(2011大纲全国高考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为_m(结果保留1位有效数字)【解析】(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液；再往盘中倒入水，并撒痱子粉；然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃上，由d计算(2)一滴溶液中含油酸体积v m3，故d51010 m.【答案】(1)(如果放在之前的其他位置，同样给分)(2)51010【迁移应用】4在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有按体积比为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