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考点内容要求
全国卷三年考情分析
201720182019
分子动理论与统计观点分子动理论的基本观
点和实验依据
Ⅰ
Ⅰ卷·T33(1):
分子动理论、
温度
T33(2):活塞
封闭的两部
分气体的状
态变化
Ⅱ卷·T33(1):
内能、热力学
第一定律
T33(2):热气
球的受力平
衡
Ⅲ卷·T33(1):p
－V图象、热
力学第一定
律
T33(2):水银
封闭气体的
状态变化
Ⅰ
卷·T33(1):V
－T图象、热
力学第一定
律
T33(2):理想
气体实验定
律
Ⅱ卷·T33(1):
实际气体的
内能
T33(2):查理
定律、盖—吕
萨克定律
Ⅲ卷·T33(1):p
－V图象、热
力学第一定
律
T33(2):玻意
耳定律
Ⅰ卷·T33(1):
热力学第一
定律、压强及
其相关知识
T33(2)气体定
律的应用
Ⅱ卷·T33(1):
气体压强的
微观解释、
p－V图象
T33(2):力的
平衡条件、玻
意耳定律的
应用
Ⅲ卷·T33(1):
用油膜法估
算分子大小
的实验
T33(2):气体
实验定律的
应用
阿伏加德罗常数Ⅰ
气体分子运动速率的
统计分布
Ⅰ
温度、内能Ⅰ
固体、液体与气体固体的微观结构、晶
体和非晶体
Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸
汽、饱和汽压
Ⅰ相对湿度Ⅰ
热力学定律与能量守恒热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ
热力学第二定律Ⅰ
实验用油膜法估测分子的大小(说明:要求会正确使用温度计)
第1讲分子动理论内能
知识要点
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分子直径:数量级是10－10m；
②分子质量:数量级是10－26 kg；
③测量方法:油膜法。
(2)阿伏加德罗常数:1 mol任何物质所含有的粒子数,N A＝6.02×1023mol－1。
2.分子热运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。
(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行。
(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著。
3.分子力:
分子间同时存在引力和斥力,且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。
图1
(1)r＝r0,F引＝F斥,F＝0。
(2)r＞r0,F引＞F斥,F为引力。
(3)r＜r0,F引＜F斥,F为斥力。
二、温度
1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小)。
2.两种温标
(1)摄氏温标和热力学温标的关系T＝t＋273.15__K。
(2)绝对零度(0 K):是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值。
三、内能
1.分子动能
(1)意义:分子动能是分子做热运动所具有的能。
(2)分子平均动能:所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能的标志。
2.分子势能
图2
(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:决定于分子间距离和分子排列情况。
②宏观上:决定于体积和状态。
3.物体的内能
(1)概念理解:物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,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。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
(4)改变内能的方式
基础诊断
1.(多选)(2019·河北省“名校联盟”质量监测一)下列选项正确的是()
A.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动
C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
E.当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小
[试题解析]:温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击越容易不平衡,则它的布朗运动就越显著,A正确；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,B错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,C错误,D正确；当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小,E正确。
[试题参考答案]ADE
2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()
图3
A.当分子间的距离r＝r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力
B.分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力
C.当分子间的距离r D.当分子间的距离r＝10－9 m时,分子间的作用力可以忽略不计 E.当两个分子间的距离变大时,分子引力和斥力都减小 [试题解析]:分子间的引力和斥力同时存在,当分子间的距离r＝r0时,引力等于斥力,分子力为零,故A错误；分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,斥力减小得更快,分子力表现为引力,故B错误；当分子间的距离r [试题参考答案]CDE 3.(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是() A.把物体缓慢举高,其机械能增加,内能不变 B.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大 C.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过“做功”方式实现的 D.分子间引力和斥力相等时,分子势能最大 E.分子间引力和斥力相等时,分子势能最小 [试题解析]:把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,物体内能不变,选项A正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系,选项B错误；电流通过电阻后电阻发热,是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的,选项C正确；根据分子间作用力的特点,当分子间距离等于r0时,引力和斥力相等,不管分子间距离从r0增大还是减小,分子间作用力都做负功,分子势能都增大,故分子间距离等于r0时分子势能最小,选项D错误,E正确。 [试题参考答案]ACE 4.用放大600倍的显微镜观察布朗运动。估计放大后的小颗粒(炭)体积为0.1×10－9 m3,炭的密度是2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10－2 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1,则该小炭粒所含分子数约为________个(保留2位有效数字)。由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动。 [试题解析]:设小炭粒边长为a,则放大600倍后,其体积为V＝(600a)3＝0.1×10－9 m3,实际体积为V′＝a3＝10－16 216m 3,质量为m＝ρV′＝ 25 24×10 －15kg,含分子数为N＝ 25 24×10 －15 1.2×10－2 ×6.02×1023个≈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。 [试题参考答案]5.2×1010不是 阿伏加德罗常数及微观量的计算 1.宏观量与微观量的转换桥梁 作为宏观量的摩尔质量M mol、摩尔体积V mol、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、分子体积V0可通过阿伏伽德罗常数联系起来。如图所示。 2.分子模型 (1)球体模型中的直径:d＝3 6V0 π； (2)立方体模型中的边长:d＝3 V0。 3.常识性的数据:室温取27 ℃,标准状况下的大气压p0＝76 cmHg、温度T＝273 K、摩尔体积V＝22.4 L。 【例题1】(多选)已知阿伏加德罗常数为N A(mol－1),某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列叙述中正确的是() A.1 kg该物质所含的分子个数是ρN A B.1 kg该物质所含的分子个数是1 M N A C.该物质1个分子的质量是 ρN A D.该物质1个分子占有的空间是M ρN A E.该物质的摩尔体积是M ρ [试题解析]:1 kg该物质的物质的量为1 M,所含分子数目为n＝N A· 1 M＝ N A M,故A错 误,B正确；每个分子的质量为m0＝1 n＝ M N A,故C错误；每个分子所占空间为V0＝ m0ρ＝ M ρN A,故D正确；该物质的摩尔体积为 M ρ,故E正确。 [试题参考答案]BDE 1.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V m,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数N A不可表示为() A.N A ＝M m B.N A ＝V m V 0 C.N A ＝ρV m m D.N A ＝M ρV 0 E.N A ＝m M [试题参考答案]BDE 2.已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ,空气平均摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,地面大气压强为p 0,重力加速度大小为g 。由此可估算得,地球大气层空气分子总数为________,空气分子之间的平均距离为________。 [试题解析]:设大气层中气体的质量为m ,由大气压强的产生知,mg ＝p 0S ,即m ＝p 0S g 分子数n ＝mN A M ＝p 0SN A Mg ＝4πR 2p 0N A Mg ,假设每个分子占据一个小立方体,各小立方体 紧密排列,则小立方体边长即为空气分子平均间距,设为a ,大气层中气体总体积为 V ,a ＝3 V n ,而V ＝4πR 2h ,所以a ＝ 3Mgh p 0N A 。 [试题参考答案]4πR 2p 0N A Mg 3Mgh p 0N A 布朗运动与分子热运动 1.布朗运动 (1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒。 (2)运动特点:无规则、永不停息。 (3)相关因素:颗粒大小、温度。 (4)物理意义:说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。 2.扩散现象:相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。 产生原因:分子永不停息地做无规则运动。 3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 区别 分子的运动,发生在 固体、液体、气体任何两种物质之间 比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生 分子的运动,不能通过光学显微镜直接观 察到 共同点 ①都是无规律运动；②都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 【例题2】 (多选)(2019·山西五市联考)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20 s 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4所示折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是( ) 图4 A.该折线图是粉笔末的运动轨迹 B.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10 s,粉笔末应该在BC 的中点处 D.粉笔末由B 到C 的平均速度小于C 到D 的平均速度 E.若改变水的温度,再记录一张图,则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高 [试题解析]:折线图是每隔20 s 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10 s 时粉笔末的具体位置,C 项 错误；由v － ＝x t ,因为x BC ＜x CD ,t BC ＝t CD ,所以D 项正确；改变水的温度,显然能改变水分子热运动的剧烈程度,但并不能改变布朗运动的无规则性,则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高,E 项正确。 [试题参考答案]BDE 1.(多选)(2015·全国Ⅱ卷)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 [试题解析]:根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故选项A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,不是化学反应,故选项C正确、B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故选项D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故E错误。 [试题参考答案]ACD 2.(多选)(2020·福建省泉州市考前适应性模拟)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线,受影响最严重的是京津冀地区,雾霾笼罩,大气污染严重,PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂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尺寸的数量级相当 B.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动 C.温度越低,PM2.5运动越剧烈 D.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 E.PM2.5中颗粒小一些的,其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈 [试题解析]:PM2.5的直径等于或小于2.5微米,而空气中氧分子尺寸的数量级为10－10m,故两者大小不相当,选项A错误；PM2.5在空气中的运动属于布朗运动,选项B正确；温度越高,PM2.5活动越剧烈,选项C错误；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,选项D正确；PM2.5中颗粒小一些的,空气分子对颗粒撞击的越不平衡,其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈,故E正确。 [试题参考答案]BDE 分子动能、分子势能和内能 1.分子力及分子势能比较 分子力F 分子势能E p 图象 随分子间距离的变化情况 r r增大,F先增大后减小,表现为 引力 r增大,F做负功,E p增大r＝r0F引＝F斥,F＝0E p最小,但不为零 r>10r0引力和斥力都很微弱,F＝0E p＝0 (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。 3.物体的内能与机械能的比较 内能机械能 定义物体中所有分子热运动的动能与分 子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能 的统称 决定因素与物体的温度、体积、物态和分子 数有关 跟宏观运动状态、参考系和零势能 点的选取有关 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 形式 热运动机械运动 联系在一定条件下可以相互转化,能的总量守恒 【例题3】(多选)[2018·全国Ⅱ卷,33(1)]对于实际的气体,下列说法正确的是() A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能 [试题解析]:实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能,所以B、E正确,A、C错误；对于一定质量的实际气体内能由温度和体积决定,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,内能可能不变,所以D正确。 [试题参考答案]BDE 1.根据分子动理论,物质分子之间的距离为r0时,分子所受的斥力和引力相等,以下关于分子力和分子势能的说法正确的是() A.当分子间距离为r0时,分子具有最大势能 B.当分子间距离为r0时,分子具有最小势能 C.当分子间距离大于r0时,分子引力小于分子斥力 D.当分子间距离小于r0时,分子间距离越小,分子势能越小 [试题解析]:可以根据分子力做功判断分子势能的变化,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增加。r＞r0时,分子力表现为引力,r＜r0时,分子力表现为斥力,当r从无穷大开始减小,分子力做正功,分子势能减小,当r减小到r0后继续减小时,分子力做负功,分子势能增加,所以在r0处有最小势能。在r＞r0时,r越大,分子势能越大,在r＜r0时,r越小,分子势能越大。故B正确,A、C、D错误。[试题参考答案]B 2.(多选)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象如图5所示,则下列说法正确的是() 图5 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点时分子势能最小 C.分子Q在C点时加速度大小为零 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 E.该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律 [试题解析]:分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点的分子势能最小,选项A错误,B正确；分子Q在C点时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,选项C正确；分子Q由A 点释放后运动到C点的过程中,分子力为引力先增大后减小,然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大,故分子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,选项D正确；题图只能表示固、液两种状态下分子力随分子间距变化的规律,气体分子距离一般大于10r0,选项E错误。 [试题参考答案]BCD 3.(多选)(2019·陕西省宝鸡市质检二)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0 ℃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 E.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 [试题解析]:相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量相同,相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量不同,故A错误；物体内能改变时温度不一定改变,比如零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水,内能增加,故B正确；分子在永不停息地做无规则运动,可知任何物体在任何状态下都有内能,故C错误；物体的内能与分子数、物体的温度和体积三个因素有关,分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能,故D正确；发生热传递的条件是存在温度差,与内能的大小无关,所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体,故E正确。 [试题参考答案]BDE 实验:用油膜法估测分子的大小 1.基本原理与操作 装置及器材操作要领 (1)干净:实验用具要擦洗干净。 (2)适量:痱子粉和油酸的用量都不可太大,否 则不易成功。 (3)适宜:油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为 宜。 (4)水平、垂直:浅盘要水平放置,以便准确地 画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。 (5)稳定:要待油膜形状稳定后再画轮廓。 (6)数格数:数出正方形的个数,不足半个的舍 去,多于半个的算一个。 (1)数据处理 ①将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S。方法是计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个,把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。 ②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,利用一滴溶液中纯 油酸的体积V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d＝V S,即为油酸分子的直径。 看分子直径数量级(单位为m)是否为10－10,若不是10－10需重做实验。 (2)误差分析 ①纯油酸体积的计算引起误差。 ②油膜面积的计算造成误差。 a.油膜形状的边界画线造成误差。 b.数格子的个数所造成的误差。 【例题4】[2019·全国Ⅲ卷,33(1)] 用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是_____________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是______________________________ ____________________________________________________________________。[试题解析]:用油膜法估测分子直径时,需使油酸在水面上形成单分子层油膜,为使油酸尽可能地散开,将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd,要求得分子的直径d,则需要测出油膜面积,以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积,其方法可用累积法,即1 mL油酸酒精溶液的滴数。 [试题参考答案]使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积 1.(多选)(2020·陕西渭南一模)关于用“油膜法”估测分子大小的实验,下列说法正确的是() A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径 B.测量结果表明,分子直径的数量级是10－10 m C.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上 D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径 E.实验时,先将1 cm3的油酸滴入300 cm3的纯酒精中,制成油酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油膜面积 [试题解析]:油膜是由单层的油酸分子组成的,因此单分子油膜的厚度被认为是油分子的直径,故A正确；分子直径很小,其数量级是10－10 m,故B正确；为了使油酸分子紧密排列,实验时先将痱子粉均匀洒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,C错误；一滴油酸酒精溶液的体积并非为油酸体积,要根据油酸酒精溶液 中所含油酸的比例,求出所含油酸体积,故D 错误；实验时,先将1 cm 3的油酸滴入300 cm 3的纯酒精中,制成油酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油膜面积,然后计算单分子油膜的厚度即可,故E 正确。 [试题参考答案]ABE 2.测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法。 (1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL 油酸,倒入标注250 mL 的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL 的溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL 的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图6甲所示。坐标格的每个小正方形大小为 2 cm ×2 cm 。由图可以估算出油膜的面积是__________cm 2,由此估算出油酸分子的直径是__________m(保留1位有效数字)。 图6 (2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10－8 m 的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为__________ m(结果保留2位有效数字)。 [试题解析]:(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油 膜的面积S ＝64×2 cm ×2 cm ＝256 cm 2。溶液浓度为11 000,每滴溶液体积为1100 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V ＝2×10－5 cm 3,油膜厚度即油酸分子的直径是d ＝V S ≈8×10－10 m 。 (2)直径为1.43×10－8 m 的圆周周长为l ＝πd ＝4.5×10－8 m,可以估算出铁原子的 直径约为d ′＝4.5×10－8 48 m ＝9.4×10－10 m 。 [试题参考答案](1)256±4 8×10－10 (2)9.4×10－10 课时作业 (时间:30分钟) 基础巩固练 1.(多选)关于温度和内能的理解,下列说法正确的是() A.温度是分子平均动能的标志,物体温度高,则物体的分子平均动能大 B.系统的内能是由系统的状态决定的 C.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 D.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 E.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能 [试题解析]:温度是分子平均动能的标志,物体温度高,则物体的分子平均动能大,选项A正确；系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,选项B正确；做功和热传递都可以改变系统的内能,选项C错误；质量和温度相同的氢气和氧气的分子平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,选项D错误；在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中,分子间距离变大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以 1 g 100 ℃水的内能小于 1 g 100 ℃水蒸气的内能,选项E正确。 [试题参考答案]ABE 2.(多选)如图1所示,玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60 ℃的热水和0 ℃的冷水,下列说法正确的是() 图1 A.温度是分子平均动能的标志,所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大 B.温度越高,布朗运动越显著,所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著 C.因质量相等,故A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大 D.A瓶中水的体积比B瓶中水的体积大 E.A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大 [试题解析]:温度是分子平均动能的标志,A的温度高,故A的分子平均动能大,故A 正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动,不是水分子的运动,两瓶中不存在布朗运动,故B错误；温度是分子的平均动能的标志,因质量相等,故A瓶中水的分子平均动能大,A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大,故C错误；分子平均距离与温度有关,质量相等的60 ℃的热水和0 ℃的冷水相比,60 ℃的热水体积比较大,故D正确；质量相等的60 ℃的热水和0 ℃的冷水相比,60 ℃的热水体积比较大,所以A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大,故E正确。 [试题参考答案]ADE 3.(多选)关于内能,下列说法中正确的是() 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的内能不相等 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 E.做功和热传递是不等价的 [试题解析]: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,氢气分子数较多,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,分子平均动能相同,由于0 ℃的冰需要吸收热量才能融化为0 ℃的水,根据能量守恒定律,一定质量的0 ℃的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大,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,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；在改变内能时,做功和热传递是等价的,选项E错误。 [试题参考答案]ABD 4.(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是() A.“油膜法”估测分子大小的实验中,可将纯油酸直接滴入浅盘的水面上 B.温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动就越明显 C.分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小 D.分子间的引力和斥力相等时,分子势能一定为零 E.物体温度降低时,其分子热运动的平均动能一定减小 [试题解析]:“油膜法”估测分子大小的实验中,要先撒上痱子粉,将油酸稀释后取一定体积的油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的水面上,故A错误；布朗运动是液体分子碰撞固体颗粒不平衡造成的,液体温度越高,固体颗粒越小,液体中悬浮微粒的布朗运动就越明显,故B正确；分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小,但斥力减小更快,故C正确；分子间的引力和斥力相等时,分子力的合力为零,分子势能最小,但可以不为零,分子势能的零点是人为规定的,故D错误；温度是分子热运动平均动能的标志,故物体温度降低时,其分子热运动的平均动能一定减小,故E正确。 [试题参考答案]BCE 5.(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2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,由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是() 图2 A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减少 B.在r 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 [试题解析]:在r＞r0阶段,F表现为引力,当r减小时F做正功,分子动能增加,势能减少,A正确；在r＜r0阶段,F表现为斥力,当r减小时F做负功,分子动能减少,势能增加,B错误；在r＝r0时,分子势能最小,动能最大,C正确；在r＝r0时,分子势能最小,但不为零,D错误；在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,E正确。 [试题参考答案]ACE 6.(多选)[2016·全国卷Ⅲ,33(1)]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 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加 [试题解析]:温度相同的气体,其分子平均动能相同,仅质量相同,分子质量不同的气体,所含分子数不同,气体的动能也可能不同,所以内能不一定相同,A项错误；气体的内能与整体运动的机械能无关,B项错误；理想气体等温压缩过程中,其内能不变,C项正确；理想气体不考虑分子间相互作用力,分子势能为零,一定量的气体,分子数量一定,温度相同时分子平均动能相同,由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和,所以D项正确；由盖—吕萨克定律可知,一定量的理想气体,等压膨胀过程中,温度一定升高,则其内能一定增加,E项正确。 [试题参考答案]CDE 7.(多选)下列说法正确的是() A.温度高的物体一定比温度低的物体的热量多 B.温度高的物体可能比温度低的物体的内能小 C.物体的温度越高,分子热运动的平均动能越大 D.相互间达到热平衡的两物体,内能一定相等 E.随着分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大 [试题解析]:热量是在热传递过程中吸收或放出内能的多少,只能在热传递过程中谈到热量,不能说物体含有热量,故A错误；内能与物体的物质的量、温度、体积等因素有关,温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多,B正确；温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子热运动的平均动能越大,C正确；相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等,但内能不一定相等,故D错误；当分子间作用力从斥力变到引力的过程中,随着分子间距离的增大,分子间作用力先做正功后做负功,分子势能先减小后增大,故E正确。 [试题参考答案]BCE 8.(2017·江苏高考)图3甲和乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动 位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同,________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同,________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。 图3 [试题参考答案]甲乙 9.(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),阿伏加德罗常数为N A。已知1克拉＝0.2克,则() A.a克拉钻石所含有的分子数为0.2aN A M B.a克拉钻石所含有的分子数为aN A M C.每个钻石分子直径的表达式为3 6M×10－3 N Aρπ(单位为m) D.每个钻石分子直径的表达式为 6M N Aρπ(单位为m) E.每个钻石分子的质量为M N A [试题解析]:a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n＝0.2a M,所含分子数为N＝nN A＝ 0.2aN A M,选项A正确,B错误；钻石的摩尔体积V＝M×10－3 ρ(单位为m 3/mol),每个 钻石分子体积为V0＝V N A＝M×10－3 N Aρ,设钻石分子直径为d,则V0＝ 4 3π( d 2) 3,联立解得d ＝3 6M×10－3 N Aρπ(单位为m),选项C正确,D错误；根据阿伏加德罗常数的意义知, 每个钻石分子的质量m＝M N A,选项E正确。 第1讲分子动理论内能 考点1 微观量的估算 1．分子的两种模型 (1)球体模型直径d＝36V π .(常用于固体和液体) (2)立方体模型边长d＝3 V0.(常用于气体) 对于气体分子，d＝3 V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平 均距离． 2．与阿伏加德罗常数有关的宏观量和微观量的计算方法 (1)宏观物理量：物体的质量m，体积V，密度ρ，摩尔质量M mol，摩尔体积V mol. (2)微观物理量：分子的质量m0，分子的体积V0，分子直径d. (3)宏观量、微观量以及它们之间的关系. 1．(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/m 3 )，摩尔质量为M (单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A .已知1克拉＝0.2克，则( ACE ) A ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2aN A M B ．a 克拉钻石所含有的分子数为 aN A M C ．每个钻石分子直径的表达式为36M ×10－3 N A ρπ(单位为m) D ．每个钻石分子直径的表达式为6M N A ρπ (单位为m) E ．每个钻石分子的质量为M N A 解析：a 克拉钻石的摩尔数为 0.2a M ，则所含分子数为0.2a M N A ，A 正确，B 错误；每个钻石 分子的体积为M ×10－3ρN A ＝16πd 3 ，则其直径为36M ×10－3 N A ρπ(m)，C 正确，D 错误；每个钻石分子 质量为M N A ，E 正确． 2．很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车．若氙气充入灯头后的容积V ＝1.6 L ，氙气密度ρ＝6.0 kg/m 3 ，氙气摩尔质量M ＝0.131 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023 mol －1 .试估算：(结果保留一位有效数字) (1)灯头中氙气分子的总个数N ； (2)灯头中氙气分子间的平均距离． 解析：(1)设氙气的物质的量为n ， 则n ＝ ρV M ，氙气分子的总个数N ＝ρV M N A ≈4×1022 个． (2)每个分子所占的空间为V 0＝V N 设分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3 ，2020版高考物理一轮复习第1讲分子动理论内能教案新人教版选修3_3
2020年高考物理高三分子动理论二轮专题复习(包含答案)