高考物理一轮复习 第1讲 分子动理论 内能课件 新课标选修33.ppt

第1讲分子动理论内能 1 物体是由大量分子组成的 1 分子的大小 一般分子直径的数量级 m 估测的方法 法 2 一般分子质量的数量级 10 26kg 3 阿伏加德罗常数 1mol的任何物质中含有相同的粒子数 用符号na表示 na mol 1 4 分子模型 球体模型直径为d 立方体模型边长为d 10 10 油膜 6 02 1023 2 分子永不停息地做无规则热运动 1 扩散现象 相互接触的物体互相进入对方的现象 温度越高 扩散越快 2 布朗运动的特点 永不停息 无规则运动 颗粒越小 运动越剧烈 温度越高 运动越剧烈 运动轨迹不确定 3 布朗运动和热运动的比较 3 分子间存在着相互作用力 1 分子间同时存在相互作用的引力和斥力 2 分子力是分子间引力和斥力的合力 3 r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离 其数量级为10 10m 4 如图1 1 1所示 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 r r0时 f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引和f斥都随距离的增大而减小 但f斥和f引减小得更快 分子力f表现为引力 r 10r0 10 9m 时 f引 f斥迅速减弱 几乎为零 分子力f 0 分子动能 分子势能和物体的内能 温度是分子平均动能的标志 温度 分子动能 分子势能或内能只对大量分子才有意义 任何物体都有内能 体积增大分子势能不一定增大 如水变成冰 注意事项1 实验前应检查方盘是否干净 2 方盘中的水应保持稳定状态 最好静置一段时间 痱子粉均匀撒在水面上 3 向水面滴油酸酒精溶液时 针尖应竖直 靠近水面 如果离水面太高 可能无法形成油膜 最好在1cm左右 4 计算油膜面积时 以坐标纸上方格的数目来计算 不足半个的舍去 多于半个的算1个 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 布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动c 布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力d 观察布朗运动会看到 悬浮的颗粒越小 温度越高 布朗运动越剧烈 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 小颗粒由许多分子组成 所以布朗运动不是分子的无规则运动 也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动 故a b选项错误 布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的 但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动 而不是反映了分子间的相互作用 故c选项错误 观察布朗运动会看到固体颗粒越小 温度越高 布朗运动越明显 故d选项正确 答案d 2 下列关于分子热运动的说法中正确的是 a 布朗运动就是液体分子的热运动b 气体如果失去了容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在斥力c 对于一定量的理想气体 如果压强不变 体积增大 那么它的内能一定减小d 如果气体温度升高 分子平均动能会增加 但并不是所有分子的速率都增大解析布朗运动是悬浮在液体中小颗粒的运动 气体分子散开的原因在于气体分子能做无规则热运动 对于一定量的理想气体 在压强不变的情况下 体积增大 温度升高 分子平均动能增加 理想气体分子势能为零 所以内能增大 答案d 答案b 4 如图1 1 2所示 用f表示两分子间的作用力 ep表示分子间的分子势能 在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中 a f不断增大 ep不断减小b f先增大后减小 ep不断减小c f不断增大 ep先增大后减小d f ep都是先增大后减小解析分子间的作用力是矢量 分子势能是标量 由图象可知f先增大后减小 ep则不断减小 b正确 答案b 5 用油膜法估测分子大小的实验步骤如下 向体积为v1的纯油酸中加入酒精 直到油酸酒精溶液总量为v2 用注射器吸取上述溶液 一滴一滴地滴入小量筒 当滴入n滴时体积为v0 先往边长为30 40cm的浅盘里倒入2cm深的水 用注射器往水面上滴一滴上述溶液 等油酸薄膜形状稳定后 将事先准备好的玻璃板放在浅盘上 并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状 将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板 放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上 计算出轮廓范围内正方形的总数为n 其中不足半个格的两个格算一格 多于半个格的算一格 上述实验步骤中有遗漏和错误 遗漏的步骤是 错误的步骤是 指明步骤 并改正 油酸分子直径的表达式d 考点一微观量的估算 典例1 一气泡从湖底上升到湖面 已知气泡内气体的密度为1 29kg m3 平均摩尔质量为0 029kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 取气体分子的平均直径为2 10 10m 若气泡内的气体能完全变为液体 请估算液体体积与原来气体体积的比值 结果保留一位有效数字 答案见解析 答案b 考点二分子间作用力 分子势能 分子力做功 典例2 如图1 1 3所示 甲分子固定在坐标原点o 乙分子位于x轴上 甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 f 0为斥力 f 0为引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放 则 a 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动b 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大c 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子势能一直增大d 乙分子由b到d的过程中 两分子间的分子势能一直增加解析由题意可知 乙分子由a到c的过程中 两分子间表现为引力 分子力做正功 动能一直增大 分子势能一直减少 到c点时加速度为零 速度达最大 因此 a错误 b正确 c错误 b到c分子间表现为引力 分子力做正功 分子势能减少 c到d分子间表现为斥力 斥力做负功 分子势能增加 因此 d错误 答案b 变式2 2012 广东一模 某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体 气体分子间的相互作用力表现为引力 关于实际气体的下列说法中正确的是 a 在完全失重的情况下 密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力b 若气体膨胀对外界做功 则分子势能一定增大c 若气体被压缩 外界对气体做功 则气体内能一定增加d 若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功 则气体分子的动能一定不变 解析在完全失重的情况下 密封容器内的气体仍然有压强 气体对器壁的顶部有作用力 所以a错误 体积膨胀 分子间距离增大 分子力做负功 气体的分子势能增加 b正确 外界对气体做功 但气体有可能向外界放热 所以内能的变化情况不能确定 c错误 气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功 所以内能不变 但分子势能增大了 所以分子动能一定减小 即d错误 答案b 考点三油膜法估测分子大小 典例3 在 用油膜法估测分子的大小 的实验中 所用油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6ml 用注射器测得1ml上述溶液为75滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊 再把玻璃板放在坐标纸上 其形状和尺寸如图1 1 4所示 坐标中正方形方格的边长为1cm 则 1 油酸薄膜的面积是 cm2 2 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ml 取一位有效数字 3 按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m 取一位有效数字 答案 1 115 3 2 8 10 6 3 7 10 10 变式3 用油膜法估测分子的大小 实验的简要步骤如下 a 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 数出轮廓内的方格数 不足半个的舍去 多于半个的算一个 再根据方格的边长求出油酸膜的面积s b 将一滴油酸酒精溶液滴在水面上 待油酸薄膜的形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 c 用浅盘装入约2cm深的水 e 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 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的 请指出 1 2 上述实验步骤的合理顺序是 某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较 数据偏大 对出现这种结果的原因 下列说法中可能正确的是 a 错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算b 计算油酸膜面积时 错将不完整的方格作为完整方格处理c 计算油酸膜面积时 只数了完整的方格数d 水面上痱子粉撒得较多 油酸膜没有充分展开答案 1 c步骤中 要在水面上撒上痱子粉或石膏粉 2 实验时 还需要 f 用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒内增加一定体积时液滴的数目 实验步骤的合理顺序是cfbaed 正确的说法是acd 一 对分子动理论有关内容的考查 高频考查 1 2010 四川 下列现象中不能说明分子间存在分子力的是 a 两铅块能被压合在一起b 钢绳不易被拉断c 水不容易被压缩d 空气容易被压缩解析空气容易压缩是因为分子间距大 而水不容易压缩是因为分子间距小 轻微压缩都使分子力表现为斥力 a b c说明存在分子力 答案d 2 2010 上海 分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生 并随着分子间距的变化而变化 则 a 分子间引力随分子间距的增大而增大b 分子间斥力随分子间距的减小而增大c 分子间相互作用力随分子间距的增大而增大d 分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 解析分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小 斥力变化得快些 据此可知a项错误 b项正确 分子间相互作用力是分子引力与分子斥力的合力 简称分子力 分子力随分子间距的变化特点是非单调的 有最小值 故c d两项均错 分子力和分子间距离关系图象如图所示 选b 答案b 3 2010 全国卷 改编 如图1 1 5所示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 当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引力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 解析分子间距等于r0时分子势能最小 即r0 r2 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 a b错 c对 在r由r1变到r2的过程中 分子斥力做正功 分子势能减小 d错误 答案c 4 2011 广东卷 13 如图1 1 6所示 将两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来 下面的铅柱不脱落 主要原因是 a 铅分子做无规则热运动b 铅柱受到大气压力作用c 铅柱间存在万有引力作用d 铅柱间存在分子引力作用解析由于铅柱较软 且接触面平滑 用力压紧 使得铅分子间的距离小到分子力起作用的距离 分子引力的作用使铅柱在钩码的拉力下未分开 d正确 答案d 二 油膜法测分子直径 低频考查 5 2011 全国卷 22 在用 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40cm的浅盘里倒入约2cm深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 用注射器将事先配制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