新高考物理人教版一轮复习学案 第1讲 分子动理论内能

第1讲分子动理论内能口

知识点一分子动理论

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①分子的直径(视为球模型)：数量级为m；

②分子的质量：数量级为10-26依.

(2)阿伏加德罗常数

①1,〃。/的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取&=mol-i；

②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.

(3)热运动

①分子的永不停息的运动叫做热运动；

②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈.

2.分子永不停息地做无规则运动

(1)扩散现象

①定义：物质能够彼此进入对方的现象；

②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规

则运动产生的物质迁移现象，温度,扩散现象越明显.

(2)布朗运动

①定义：悬浮在液体中的的永不停息的无规则运动；

②实质：布朗运动反映了的无规则运动；

③特点：

a.永不停息、运动.

b.颗粒越小，运动越.

c.温度越高，运动越.

(3)热运动：分子永不停息的叫作热运动.分子的无规则运动和温度有关，

温度越髙，分子无规则运动.

3.分子间的相互作用力

(1)分子间同时存在相互作用的和,实际表现出的分子力是和

________的合力.

(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而；随分子间距离的增大而；

斥力比引力变化快.

(3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为IOT。").____________

距离分子力FF-r图像

F_____Fr

r=%41后F=0

r<r°FF=F为斥力排

F_____FF为引力斥

41后

力

。

»L.

F=F=0F=0引

>1。%引斥

力

知识点二温度、内能

I.温度：两个系统处于时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共

同热学性质”的物理量叫作温度.一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度.温度标志

物体内部大量分子做无规则运动的

2.摄氏温标和热力学温标

单位规定关系

在标准大气压下，冰的熔

摄氏温标

℃点是______,水的______

(t)T=t+273.15K

是100℃

热力学温标

K零下________即为0K

(T)

3.物体的内能

(1)分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值.是分子平均动能的标志，

物体温度升高时，分子热运动的增大.

(2)分子势能：与有关.分子势能的大小随分子间距离的变化曲线如图所示

(规定分子间距离无穷远时分子势能为零).

(3)物体的内能：物体中所有分子的热运动与的总和.物体的内能跟物

体的、及物体的都有关系.

思考辨析口

(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.()

(2)温度越高，则布朗运动越激烈.()

(3)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大.()

(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.()

(5)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.()

(6)内能相同时，物体的分子平均动能一定相同.()

(7)做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能.()

(8)不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能.()

(9)lgl00℃水的内能小于lglOO℃水蒸气的内能.()

教材改编口

［人教版选修3-3p改编］以下关于布朗运动的说法正确的是()

A.布朗运动就是分子的无规则运动

B.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

C.一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动

越激烈

D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

考点一阿伏加德罗常数的应用自主演练

1.宏观量与微观量的关系

(1)微观量：分子体积V。、分子直径d、分子质量m0.

(2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积V,“、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度p.

(3)关系

①分子的质量：m0=M=%.

②分子的体积：v0=J=u.

°以PNA

③物体所含的分子数：N=--N=--N或

VmApVmAM，M"

2.两种模型

(1)球体分子模型直径为d=后.

(2)立方体分子模型边长为d=a

［多维练透犯

1.(多选)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，p表示在标准状态下水蒸气的密

度，M表示水的摩尔质量，M。表示一个水分子的质量；V。表示一个水分子的体积，&表示

阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是()

A.V=%.V=-^

P°以

2.(多选)已知阿伏加德罗常数为N4(mH-1),某物质的摩尔质量为M(依/〃?〃).该物质的

密度为P(依加3),则下列叙述中正确的是0

A.1依该物质所含的分子个数是pN,

8.1版该物质所含的分子个数是丄N,

Ma

C.该物质1个分子的质量是2

以

D.该物质1个分子占有的空间是上-

PNA

3.［2021.广东广州联考］某气体的摩尔体积和摩尔质量分别为V和M,密度为p,每个分

子的质量和体积分别为m和V。，阿伏加德罗常数为N4则以下关系正确的是0

A.摩尔质量为M=用

以

8.摩尔体积为V=^四

P

C.分子体积为v0=x

D.阿伏加德罗常数为N,=Y=M

厶V。pVQ

考点二布朗运动与分子热运动自主演练

1.理解布朗运动的“三个什么”.

(1)是什么?

布朗运动是悬浮的固体微粒的无规则运动，不是固体微粒分子的运动，也不是液体分子

的运动.

(2)为什么？

布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的，微粒越小，

温度越高，布朗运动越剧烈.

(3)说明什么？

布朗运动说明液体分子做无规则运动.

2.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

是分子的运动，分子不论大小都做热

是固体小颗粒的运动，能通过光学显

区别运动，热运动不能通过光学显微镜直

微镜直接观察到

接观察到

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

共同点

所不能看见的

布朗运动是固体小颗粒受到周围做热运动的分子撞击作用不平衡而引起

联系

的，它是分子做无规则运动的反映

［多维练透见

4.［2021•山东潍坊一中一模1下列说法正确的是()

A布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动

8.液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间作用力表现为引力

C.扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生

。.随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小

5.［2021•北京西城区一模］(多选)自2020年初开始，我国发生了新冠肺炎疫情.面对疫情,

中华儿女众志成城，科学战“疫”，现在疫情已经得到了有效控制.2020年3月3日，国家卫

健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》，

指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封

闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能.气溶胶粒子是悬浮

在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等.气溶胶中的粒子具有很多动力学性

质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等.关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说

法正确的是()

A在空气中会缓慢下沉到地面

8.在空气中会缓慢上升到空中

C.在空气中做无规则运动

D受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力

［方法技巧］布朗运动的特点

布朗运动是肉眼看不见的颗粒在气体或液体分子的撞击下做的无规则运动，受力不平衡

的原因是其他分子对颗粒撞击的不平衡性.

6.(多选)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动.从A点开始，他把粉笔末

每隔20s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D、…、J点，把这些点连线形成如图所示

折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是()

人该折线图是粉笔末的运动轨迹

8.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动

C.经过B点后10s,粉笔末应该在BC的中点处

。.粉笔末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度

考点三分子动能、分子势能和内能师生共研

题型II分子力、分子势能与分子间距离的关系

分子力F分子势能E”

“1

[\斥力

图像

F随r增大而减小，表现为斥

r<r°r增大，F做正功，E减小

力P

随分子间距

r增大,F先增大后减小，表

离的变化情r>r0r增大，F做负功，EJ曾大

现为引力

况

F=F,F=0E最小，但不为零

r=r°弓1fZP

>10r°引力和斥力都很微弱，F=0E=0

___________________12.______________________

例112021•重庆巴蜀中学月考]如图所示，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表示斥力，F<0表示引

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，下列选项中的

图像分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的

是0

题型21物体的内能

1.分析物体内能问题的四点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.

(2)内能的大小与温度、体积、分子数和物态等因素有关.

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能.

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同.

2.物体的内能与机械能的比较

内能机械能

物体中所有分子热运动的动能与分子物体的动能、重力势能和弹性势能的

定义

势能的总和统称

决定与物体的温度、体积、物态和分子数跟宏观运动状态、参考系和零势能点

因素有关的选取有关

量值任何物体都有内能可以为零

测量无法测量可测量

本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果

运动热运动机械运动

形式

联系在一定条件下可■以相互转化，能的总量守恒

例2[2021.陕西省宝鸡市质检](多选)关于物体的内能，下列说法正确的是()

A.相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增加量一定相同

B.物体的内能改变时温度不一定改变

C.内能与物体的温度有关，所以0C的物体内能为零

D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能

练1[2021・惠州模拟J(多选)下列说法中正确的是0

A.物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大

B.物体的机械能为零时内能也为零

C.物体的体积减小温度不变时，物体内能不一定减小

D.质量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等

练2(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是()

A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C.气体被压缩时，内能可能不变

D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

练3将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的

作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是0

A.分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速

B.分子Q在C点时分子势能最大

C.分子Q在C点时加速度最大

D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大

第1讲分子动理论内能

基础落实

知识点一

1.(1)①10io⑵①6.02XI023

(3)①无规则

2.⑴①不同②越高⑵①小颗粒②液体分子③无规则明显激烈⑶无规则运动越剧烈

3.(1)引力斥力引力斥力(2)增大减小(3)=v>

知识点二

I.热平衡剧烈程度

2.0℃沸点273.15C

3.(1)温度平均动能(2)分子间的距离(3)动能分子势能温度体积分子数

思考辨析

(1)X(2)V(3)X(4)X(5"(6)X(7)X(8)X(9)7

教材改编

答案：D

考点突破

1.解析：将水蒸气看作立方体模型，则V=M，选项A正确；但由于水蒸气分子间距远

P

大于分子直径,则v«,L,选项B错误；Imol水蒸气的质量等于水分子的质量与阿伏加德罗

0N

常数N的乘积，选项C正确；由于摩尔体积V远大于%,则p=及＜丄，选项D错误.

A0

AVNAV0

答案：AC

2.解析：1kg该物质的物质的量为丄，所含分子数目为：”=N丄=必，故A错误，B正

MAMM

确；每个分子的质量为：机=丄=凶，故C错误；每个分子所占体积为：V=g=2L,故D

0

0nNAPpNA

正确.

答案：BD

3.解析：本题考查阿伏加德罗常数的应用.摩尔质量为M=SNA,选项A错误；表达式

丫=%口中分子表示摩尔质量，分母是气体的密度，二者的比值等于摩尔体积，选项B正确；

P

表达式V=*计算出来的是一个气体分子运动占据的空间，比单个气体分子的体积要大，选

°以

项C错误；因为气体分子间距比较大，阿伏加德罗常数不等于摩尔体积与单个气体分子的体

积之比，选项D错误.

答案：B

4.解析：本题考查分子动理论的应用.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，是

液体分子无规则热运动的反映，不能说明组成固体颗粒的分子在做无规则运动，选项A错误；

液体表面层分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离,因此分子间作用力表现为引力，

液体表面有收缩趋势，选项B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，

选项C错误；分子间距离为平衡时的距离，。时，分子间作用力为零，当分子间距离r大于7

时，分子间作用力表现为引力，此时随着分子间距r的增大分子间作用力做负功，分子势能

”增大，所以当分子间距增大时，分子势能不一定减小，选项D错误.

答案：B

5.解析：本题考查布朗运动的特点.因为气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，所以

受到空气分子作用力的合力等于其所受到的重力，又因为是微小颗粒，由于气体分子对它撞

击的不平衡性，造成气溶胶粒子在空气中要做无规则的布朗运动，故气溶胶粒子既不会在空

气中缓慢下沉，也不会在空气中缓慢上升，选项A、B错误，C、D正确.

答案：CD

6.解析：折线图是每隔20s记录的粉笔末的位置的连线图，并非粉笔末的运动轨迹，A

项错误.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，B项正确.由于布朗运动的无规则

性，我们不能确定经过B点后10s时粉笔末的具体位置，C项错误.由V=x,因为xq.,

tBCCD

tBC=tCD,所以D项正确.

答案：BD

例1解析：本题考查分子间作用力做功与分子能量变化的关系.刚过C点时乙分子的运

动方向不会发生变化，选项A错误；加速度与合力的大小成正比，方向与合力相同，在C点,

乙分子的加速度等于零，选项B正确；乙分子从A处由静止释放，分子力先是引力后是斥力,

分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在C点，分子势能最小，从C项图

中可知，在A点静止释放乙分子时，分子势能为负，而初动能为零，乙分子的总能量为负，

在以后的运动过程中乙分子的总能量不可能为正，而动能不可能小于零，则分子势能不可能

大于零，所以C项图中不可能出现横轴上方那一部分，选项C错误；分子动能不可能为负值，

选项D错误.

答案