2024高中物理第七章章末总结教学案含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE7章末总结专题一估算分子的微观量阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁，在已知宏观物理量的基础上往往可借助NA计算出某些微观物理量，有关计算主要有：1．已知物质的摩尔质量M，借助于阿伏加德罗常数NA，可以求得这种物质的分子质量m0＝eq\f(M,NA).2．已知物质的摩尔体积VA，借助于阿伏加德罗常数NA，可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积V0＝eq\f(VA,NA).3．若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形分子，可估算出分子直径d＝eq\r(3,\f(6VA,πNA)).4．依据求得的一个分子占据的体积V0，可估算分子间距，此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型，所以分子间距d＝eq\r(3,V0)，这对气体、固体、液体均适用．5．已知物体的体积V和摩尔体积VA，求物体的分子数N，则N＝eq\f(NAV,VA).6．已知物体的质量m和摩尔质量M，求物体的分子数N，则N＝eq\f(m,M)NA.【例题1】已知汞的摩尔质量为M＝200.5×10－3kg/mol，密度为ρ＝13.6×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.求：(1)一个汞原子的质量；(用相应的字母表示即可)(2)一个汞原子的体积；(结果保留一位有效数字)(3)体积为1cm3的汞中汞原子的个数．(结果保留一位有效数字)【解析】(1)一个汞原子的质量为m0＝eq\f(M,NA).(2)一个汞原子的体积为V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)＝eq\f(200.5×10－3,13.6×103×6.0×1023)m3≈2×10－29m3.(3)1cm3的汞中含汞原子个数n＝eq\f(ρVNA,M)＝eq\f(13.6×103×1×10－6×6.0×1023,200.5×10－3)个≈4×1022个．【答案】(1)eq\f(M,NA)(2)2×10－29m3(3)4×1022个【刚好训练】由阿伏加德罗常数和一个水分子的质量、一个水分子的体积，不能确定的物理量有()A．1mol水的质量 B．1mol水蒸气的质量C．1mol水的体积 D．1mol水蒸气的体积【答案】D专题二分子力、分子势能、物体的内能1.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示(取无穷远处分子势能为0)．(1)分子间同时存在着引力和斥力，它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大)，但斥力比引力变更得快．对外表现的分子力F是分子间引力和斥力的合力．(2)在r<r0范围内分子力F，分子势能Ep都随分子间距离r的减小而增大，但在r>r0的范围内．随着分子间距离r的增大，分子力F是先增大后减小，而分子势能Ep始终增大．(3)当r＝r0时分子处于平衡状态，此时分子间的引力、斥力同样存在，分子力F为零，分子势能Ep最小．2．物体的内能定义微观宏观量值分子的动能物体的分子不停地运动着，运动着的分子所具有的能分子永不停息地做无规则运动与温度有关恒久不等于零分子的势能物体的分子由它们的相对位置所确定的能分子间存在相互作用的引力和斥力所确定的能与物体的体积有关可能等于零物体的内能物体内全部分子动能与势能的总和分子热运动和分子间存在作用力与分子数、温度、体积有关恒久不等于零【例题2】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为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现在把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子从a到c做加速运动，达到c时速度最大B．乙分子从a到b做加速运动，从b到c做减速运动C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能增加D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子力做正功【答案】A【刚好训练】(多选)(2013·新课标全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止起先运动，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，后始终减小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【答案】BCE专题三用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子直径的试验原理是：油酸是一种脂肪酸，它的分子的一部分和水分子的亲和力很强．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，酒精溶于水或挥发，在水面上形成一层油酸薄膜，薄膜可认为是单分子油膜，如图所示．将水面上形成的油膜形态画到坐标纸上，可以计算出油膜的面积，依据纯油酸的体积V和油膜的面积S，可以计算出油膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的直径．【例题3】“用油膜法估测分子的大小”的试验的方法及步骤如下：①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将________匀称地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形态稳定后，将事先打算好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形态；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20mm.依据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③中应填写：________________________________；(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL；(3)油酸分子直径是________m.【解析】(1)为了显示单分子油膜的形态，须要在水面上撒痱子粉或石膏粉．(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝eq\f(V0V油,nV总)＝eq\f(1,100)×eq\f(1,500)mL＝2×10－5mL.(3)依据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形态占据方格数大约为115个，故面积S＝115×20×20mm2＝4.6×104mm2油酸分子直径d＝eq\f(V′,S)＝eq\f(2×10－5×103,4.6×104)mm≈4.3×10－7mm＝4.3×10－10m.【答案】(1)痱子粉或石膏粉(2)2×10－5(3)4.3×10－10【刚好训练】在“用油膜法估测分子直径大小”的试验中，关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是()A．油酸酒精溶液滴入水中后，应马上用刻度尺去测量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去测量油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，应马上将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积【解析】在测量油膜面积时，应让油膜尽可能散开，然后再用玻璃板描下油膜的形态，用坐标纸通过数格数来计算油膜的面积，故D选项正确．【答案】D综合测评(一)命题报告学问点简洁中等较难分子动理论1、2、3、511、14、6、8、1015、16物体的内能49用油膜法估测分子的大小12、13温度和温标7分值：100分时间：60分钟一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共计40分．多选题已在题号后标出)1．(多选)(2015·湖州高二检测)下列说法正确的是()A．大量分子的无规则运动是有统计规律的B．当物体温度上升时，每个分子运动都加快C．气体的体积等于气体分子体积的总和D．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的【答案】AD2．(2015·烟台二中高二检测)我国已经绽开对空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径小于2.5μm的悬浮颗粒物，其在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要缘由．下列关于PM2.5的说法中不正确的是()A．温度越高，PM2.5的运动越激烈B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．四周大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动D．提倡低碳生活削减化石燃料的运用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度【答案】B3．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离()A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量【答案】B4．(2014·北京高考)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．物体温度上升，其分子热运动的平均动能增大C．物体温度降低，其内能确定增大D．物体温度不变，其内能确定不变【答案】B5．气体能够充溢密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短短暂间外()A．气体分子可以做布朗运动B．气体分子的动能都一样大C．相互作用力非常微弱，气体分子可以自由运动D．相互作用力非常微弱，气体分子间的距离都一样大【答案】C6．(多选)下列说法中正确的是()A．分子的热运动是指物体的整体运动和物体内部分子的无规则运动的总和B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C．物体的温度越高，分子热运动越猛烈，分子平均动能越大D．分子间的距离r存在某一值r0，当r<r0时，斥力大于引力，当r>r0时，引力大于斥力【答案】BCD7．(多选)下列说法正确的是()A．温度计测温原理就是热平衡定律B．温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数C．温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统热平衡时，这一示数也是被测系统的温度D．温度计读出的示数总是被测系统的温度，无论是否达到热平衡【答案】AC8．(多选)依据分子动理论，下列说法正确的是()A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B．显微镜下视察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的热运动C．分子间相互作用的引力和斥力确定随分子间的距离增大而减小D．分子势能随着分子间的距离的增大，可能先减小后增大【答案】CD9．(2015·虹口区高二检测)关于温度和内能，下列说法正确的是()A．分子质量不同的物质假如温度相同，物体分子的平均动能也相同B．物体的内能变更时，它的温度确定变更C．同种物质，温度高时的内能确定比温度低时的内能大D．物体的内能等于物体的势能和动能的总和【答案】A10．(2012·海南高考)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止起先相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是()A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大D．在r＝r0时，分子势能为零E．分子动能和势能之和在整个过程中不变【答案】ACE二、试验题(本题共2小题，共16分)11．(8分)用长度放大600倍的显微镜视察布朗运动，估计放大后的小炭粒的体积为V＝0.1×10－9m3，小炭粒的密度是ρ＝2.25×103kg/m3，摩尔质量为M＝12g/mol，阿伏加德罗常数为NA＝6.0×1023mol－1，则小炭粒所含分子数为________个(保留两位有效数字)．由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动．【解析】长度放大600倍的显微镜可以把小炭粒的体积放大n＝6003＝2.16×108倍，故小炭粒的实际体积为V0＝eq\f(V,n)，小炭粒的质量为m＝ρV0,1mol小炭粒中含有的分子数为NA，由以上各式可得N＝eq\f(NAρV,nM)，代入数据得：N≈5.2×1010个．可见每一个小炭粒都含有大量的分子，由此可知，布朗运动不是分子的运动．【答案】5.2×1010不是12．(8分)在用“油膜法估测油酸分子的大小”试验中，有下列试验步骤：①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匀称地撒在水面上．②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形态稳定．③将画有油膜形态的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，依据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④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，登记量筒内每增加确定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形态用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的依次是________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3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0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为______m．(结果保留一位有效数字)【答案】(1)④①②⑤③(2)5×10－10三、计算题(本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(10分)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的试验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3.若100滴油酸的体积为1mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA＝6.02×1023mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝eq\f(1,6)πD3，结果保留一位有效数字)【解析】一个油酸分子的体积V＝eq\f(M,ρNA)，由V＝eq\f(π,6)D3可得D＝eq\r(3,\f(6M,πρNA)).最大面积S＝eq\f(1×10－8m3,D)，解得S＝1×10－9m2.【答案】1×10－9m214．(10分)电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它结合了压力锅和电饭锅的优点，实现了全密封烹调，达到了省时省电的目的．(1)假如某电压力锅的锅内气体的体积为V，气体的摩尔体积为VA，阿伏加德罗常数为NA，则锅内气体分子的个数有多少？(2)假如压力锅正常工作时锅内的温度能保持在117℃，此时室温为27℃，试用热力学温度表示锅内温度和室温，并计算锅内食物上升了多少K?【解析】(1)分子个数N＝nNA＝eq\f(V,VA)NA(2)依据热力学温度和摄氏温度的关系，锅内温度T1＝t1＋273K＝390K室温T2＝t2＋273K＝300K上升的温度ΔT＝T1－T2＝90K.【答案】(1)eq\f(V,VA)NA(2)390K300K90K15．如图所示，地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星．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多少？【解析】大气压是由大气重量产生的．大气压强p＝eq\f(mg,S)＝eq\f(mg,4πR2)，代入数据可得地球表面大气质量m＝5.2×1018kg.标准状态下1mol气体的体积为V＝22.4×10－3m3，故地球表面大气体积为V总＝eq\f(m,m0)V＝eq\f(5.2×1018,29×10－3)×22.4×10－3m3＝4×1018m3.【答案】4×1018m316．(12分)(2015·南京检测)已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol.求：(1)1g水中所含水分子数目；(2)水分子的质量；(3)水分子的直径．(取两位有效数字)【解析】(1)因为1mol任何物质中含有分子数都是NA，所以只要知道了1g水的物质的量n，就可求得其分子总数N.N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1×10－3,1.8×10－2)×6.02×1023个＝3.3×1022个．(2)水分子质量m0＝eq\