第12章 第1讲 分子动理论 内能—2022届高中物理一轮复习讲义（机构专用）学案

这是一份第12章 第1讲 分子动理论 内能—2022届高中物理一轮复习讲义（机构专用）学案，共17页。学案主要包含了教学目标，重、难点，知识梳理，能力展示，小试牛刀，大显身手等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】1．掌握分子动理论的基本内容；
2．知道内能的概念；
3．会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化
【重、难点】1．掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能）；
2．掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。
【知识梳理】
（1）布朗运动是液体分子的无规则运动。（ ）
（2）温度越高，布朗运动越剧烈。（ ）
（3）分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。（ ）
（4）－33° C＝240 K。（ ）
（5）分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。（ ）
（6）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。（ ）
（7）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。（ ）
考点一 微观量的估算
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Vml、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ
3．关系：（1）分子的质量：m0＝eq \f(M,NA)＝eq \f(ρVml,NA)
（2）分子的体积：V0＝eq \f(Vml,NA)＝eq \f(M,ρNA)（对气体不适用）
（3）物体所含的分子数：N＝eq \f(V,Vml)·NA＝eq \f(m,ρVml)·NA或N＝eq \f(m,M)·NA＝eq \f(ρV,M)·NA
例1．（多选）已知铜的摩尔质量为M（kg/ml），铜的密度为ρ（kg/m3），阿伏加德罗常数为NA（ml－1）．下列判断正确的是（ ）
A．1 m3铜所含的原子数为eq \f(MNA,ρ) B． 1 kg铜所含的原子数为eq \f(NA,M)
C．1个铜原子的质量为eq \f(M,NA)（kg） D．1个铜原子的体积为eq \f(M,ρNA)（m3）
例2．（多选）（2016·上海高考）某气体的摩尔质量为M，分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积分子数为（阿伏加德罗常数为NA）（ ）
A．eq \f(ρNA,m) B．eq \f(M,mVm)
C．eq \f(ρNA,M) D．eq \f(NA,Vm)
变式1．（多选）若已知阿伏伽德罗常数、物质的摩尔质量、摩尔体积，则能计算出的是（ ）
A．固体物质分子的大小和质量 B．液体物质分子的大小和质量
C．气体分子的大小和质量 D．气体分子的质量和分子间的平均距离
变式2．（多选）设某种物质的摩尔质量为μ，分子间的平均距离为d，已知阿伏加德罗常数为NA，则该物质的密度ρ可表示为 （ ）
A．ρ＝eq \f(3μ,4πd3NA) B．ρ＝eq \f(μ,d3NA)
C．ρ＝eq \f(6μ,πd3NA) D．ρ＝eq \f(8μ,πdNA)
分子的两种建模方法
1．对于固体、液体，分析分子的直径时，可建立球体模型，分子直径d＝ eq \r(3,\f(6V0,πNA))
2．对于气体，分析分子间的平均距离时，可建立立方体模型，相邻分子间的平均距离为d＝ eq \r(3,\f(V0,NA))
考点二 扩散现象、布朗运动、分子热运动
扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较
例3．（5选3）关于扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
例4．（多选）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，悬浮颗粒越小，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．布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的
例5．（多选）下列哪些现象属于热运动（ ）
A．含有泥沙的水经一定时间会变澄清
B．用砂轮打磨而使零件温度升高
C．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，但我们喝汤时尝到了胡椒的味道
D．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间再把它们分开，会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的
变式3．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示．图中记录的是（ ）
A．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
变式4．PM2.5是指直径小于2.5微米的颗粒，其悬浮在空气中很难自然沉降到地面。则空气中的PM2.5（ ）
A．不受重力作用 B．运动不是分子热运动
C．相互作用力表现为分子斥力 D．颗粒越大，无规则运动越明显
考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系
1．分子间的相互作用力
（1）分子间同时存在相互作用的引力和斥力．实际表现出的分子力是引力与斥力的合力．
（2）分子间的相互作用力的特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 ，随分子间距离的减小而 ，斥力比引力变化得更快．
（3）分子力F与分子间距离r的关系（r0的数量级为10－10 m）
2．分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
（1）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 ；
（2）当r0为斥力，FTⅢB．TⅢ>TⅡ>TⅠ
C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
10．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是（ ）
11．如图所示，a，b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r的变化关系，两曲线交点的横坐标为r0．则以下说法正确的是（ ）
A．当r等于r0时，分子势能一定为零
B．当r大于r0时，分子力随r增大而一直增大
C．当r大于r0时，分子势能随r增大而逐渐增大
D．当r小于r0时，分子势能随r减小而逐渐减小
12．（5选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．外界对物体做功，物体内能一定增加
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
13．（多选）我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是（ ）
A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B．PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的
C．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度
D．PM2.5必然有内能
14．（5选3）以下说法中正确的是（ ）
A．物体运动的速度越大，其内能越大
B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动
C．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性
D．若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加
E．温度低的物体，其内能必小
15．（5选3）若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式正确的是（ ）
A．V0＝eq \f(V,NA) B． V＝eq \f(M,ρ) C．M0＝eq \f(M,NA) D．ρ＝eq \f(M,NAV0) E．NA＝eq \f(ρV,M0)
16．（2016年广州二模）（5选3）关于分子力，下列说法中正确的是（ ）
A．碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用
B．将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力
C．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力
D．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力
E．分子间的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小
17．（5选3）下列说法正确的是( )
A．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
E．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
18．（2017年广州一模）夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下受暴晒，车胎极易爆裂，暴晒过程中可以认为内胎容积几乎不变。在爆裂前的过程中，气体吸热、温度升高， 加剧，压强增大，气体内能 ；在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能 。
19．（5选3）以下说法正确的是（ ）。
A．液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势
B．晶体的各向异性是指沿不同方向其物理性质不同
C．温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动
E．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量
20．密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大，从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的 增大了，该气体在温度为T1、T2时的分子速率分布图象如图所示，则T1________T2（填“大于”或“小于”）．
21．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 ml－1．试求：（结果均保留一位有效数字）（1）该液化水中含有水分子的总数N；（2）一个水分子的直径d．
第1讲 分子动理论 内能 答案
【能力展示】
20、答案：平均动能 小于
解析：温度升高，气体分子的平均动能增大，随着温度的增大，分子速率随时间分布的峰值向分子速度增大的方向移动，因此T1小于T2
21、答案：（1）3×1025个 （2）4×10－10 m
解析：（1）水的摩尔体积为Vm＝eq \f(M,ρ)＝eq \f(1.8×10－2,1.0×103) m3/ml＝1.8×10－5 m3/ml
水分子数N＝eq \f(VNA,Vm)＝eq \f(1.0×103×10－6×6.0×1023,1.8×10－5)≈3×1025个
（2）建立水分子的球模型有eq \f(Vm,NA)＝eq \f(1,6)πd3
得水分子直径d＝ eq \r(3,\f(6Vm,πNA))＝ eq \r(3,\f(6×1.8×10－5,3.14×6.0×1023)) m≈4×10－10 m
扩散现象
布朗运动
分子热运动
活动主体
分子
固体微小颗粒
分子
区别
分子的运动，发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间
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，但它本身及周围的分子仍在做热运动
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
观察
裸眼可见
光学显微镜
电子显微镜或扫描隧道显微镜
共同点
都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈
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不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映
距离
分子力F
F－r图象
r＝r0
F引＝F斥
F＝0
rF斥
F为引力
r>10r0
F引＝0
F斥＝0
F＝0