鲁科版高考物理一轮总复习第15章第1讲分子动理论课时学案

第1讲　分子动理论

一、分子动理论

1．物体是由大量分子组成的

阿伏伽德罗常数：1 mol的任何物质所含有的相同的粒子数。通常可取NA＝6.02×1023 mol－1。

2．分子在做永不停息的无规则运动

(1)扩散现象

①定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。

②实质：扩散现象是由分子的无规则运动产生的，温度越高，扩散现象越明显。

(2)布朗运动

①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。

②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动。

③特点：微粒越小，温度越高，运动越剧烈。

(3)热运动

①定义：分子的永不停息的无规则运动。

②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。

3．分子之间存在着相互作用力

(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子间作用力是引力和斥力的合力。

(2)分子间作用力随分子间距离变化的关系：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，但斥力比引力变化得快。

(3)分子间作用力与分子间距离的关系图线(如图所示)

由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：

①当r＝r0时，f引＝f斥，分子间作用力为0；

②当r＞r0时，f引＞f斥，分子间作用力表现为引力；

③当r＜r0时，f引＜f斥，分子间作用力表现为斥力；

④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子间作用力很弱，可以忽略不计。

二、分子运动速率分布规律和内能

1．分子运动速率分布规律

(1)分子运动速率呈现“中间多、两头少”的分布。

(2)温度升高时，速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动。

2．分子动能

(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。

3．分子势能

(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

①微观上：取决于分子间距离和分子排列情况；

②宏观上：取决于体积和状态。

5．物体的内能

(1)定义：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和。物体的内能是状态量。

(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定；物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。

考点1　微观量的估算问题(基础考点)

1．已知阿伏伽德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，该液体的密度为ρ(单位为kg/m3)，则下列叙述正确的是(　　)

A．1 kg该液体所含的分子个数是 ρNA

B．1 kg该液体所含的分子个数是

C．该液体1个分子的质量是

D．该液体1个分子的体积是

B　解析：1 kg该液体的物质的量为 ，所含的分子数目为n＝NA·＝，故A错误，B正确；每个分子的质量为m0＝，故C错误；每个分子的体积为V0＝＝，故D错误。

2．(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料。设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏伽德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则(　　)

A．a克拉钻石所含有的分子数为

B．a克拉钻石所含有的分子数为

C．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)

D．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)

AC　解析：a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n＝，所含分子数为N＝nNA＝，选项A正确，B错误；钻石的摩尔体积为V＝(单位为m3/mol)，每个钻石分子的体积为V0＝＝，设钻石分子的直径为d，则 V0＝π，联立解得d＝(单位为m)，选项C正确。

3．某一体积为V的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏伽德罗常数为NA，则该容器中气体分子的总个数N＝________。现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，此时分子中心间的平均距离d＝________。(将液体分子视为立方体模型)

解析：气体的质量m＝ρV，气体分子的总个数 N＝nNA＝NA＝NA；该部分气体压缩成液体，分子个数不变，设每个液体分子的体积为V1，则N＝，又V1＝d3，联立解得d＝。

答案：　

1．宏观量、微观量以及它们之间的关系

2.两种分子模型

(1)固体和液体：固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球体或立方体，如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，球体分子模型直径d＝，立方体分子模型棱长d＝。

(2)气体：气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以利用d＝ 算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

考点2　分子动理论的基本内容(基础考点)

1．(2020·济宁模拟)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

D　解析：布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，选项A、B错误；布朗运动不能说明液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力，选项C错误；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，选项D正确。

2．以下关于热运动的说法正确的是(　　)

A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈

B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止

C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈

D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大

C　解析：水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子永不停息地做无规则运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误。

3．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增加时，分子间的(　　 )

A．引力增加，斥力减小

B．引力增加，斥力增加

C．引力减小，斥力减小

D．引力减小，斥力增加

C　解析：分子间同时存在引力和斥力，当分子间距离增加时，分子间的引力和斥力都减小，只是斥力减小得更快，当距离超过平衡位置时，斥力就会小于引力，合力即分子间作用力表现为引力，当距离小于平衡位置时，斥力大于引力，分子间作用力表现为斥力，选项C正确。

扩散现象、布朗运动与热运动的比较

考点3　分子动能、分子势能和内能(基础考点)

1．(2020·北京高考)分子间作用力f随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是(　　)

A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小

B．从r＝r2到r＝r1分子间作用力的大小先减小后增大

C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大

D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小

D　解析：从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；由题图可知，在r＝r0时分子间作用力为0，故从r＝r2到r＝r1分子间作用力的大小先增大后减小再增大，故B错误；分子势能在r＝r0时最小，故从r＝r2到r＝r0分子势能一直减小，故C错误；从r＝r2 到r＝r1分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。

2．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大

B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大

C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能

D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同

AD　解析：铁块熔化成铁水的过程中，虽然温度不变，但要吸热，所以内能增大，A正确；机械运动的速度增大，与分子热运动的动能无关，故B错误；热量从物体A传到物体B，这说明物体A的温度高于物体B的温度，C错误；A、B两物体的温度相同时，只能说明A、B两物体的分子平均动能相同，内能可能不同，并且由于A、B两物体的分子质量可能不同，分子平均速率也可能不同，D正确。

3．(多选)关于内能，下列说法正确的是(　　)

A．若把氢气和氧气看成理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气内能不相等

B．相同质量的0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大

C．物体吸收热量后，内能一定增加

D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能

ABD　解析：具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气，分子的平均动能相等，但由于氢气分子的个数较多，则其内能较大，选项A正确；相同质量的0 ℃的水和0 ℃的冰的温度相同，分子的平均动能相同，由于 0 ℃的冰需要吸收热量才能熔化为0 ℃的水，根据能量守恒定律知，相同质量的0 ℃水的分子势能比 0 ℃ 冰的分子势能大，选项B正确；根据热力学第一定律，物体吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，选项C错误；一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，由于体积增大，对外做功，根据热力学第一定律知，吸收的热量等于气体对外做的功和增加的内能，所以吸收的热量大于增加的内能，选项D正确。

1．分子间作用力及分子势能的比较

2.内能与机械能的比较