2017高考物理一轮复习 热学 基础课时1 分子动理论 内能(含解析)(选修3-3)
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分子热运动知识网络:命题分析:本章内容在2004年高考大纲中均属于“I 级”要求.因此本章内容在高考中不会出难题和怪题.分子动理论、热和功这部分内容主要考查对基本概念的理解,只能出选择题或填空题.复习策略:在高考说明中,对本章的要求都是了解内容.我们在复习时就应该以掌握基本概念为重点. 讨论本章的问题应以气体为主要研究对象,虽然2003年高考说明中只要求定性了解气体的体积、压强和温度之间的关系,但是2004年新考钢没有提到不要求计算,因此少量做一点难度不大的计算题还是必要的.应用热力学第一定律表达式讨论问题很方便,还是掌握为好.分子动理论基本概念和规律应用物质由______分子组成实验基础:_____分子大小质量:直径:________ 有关分子的计算 N A :____估算模型:_____相关公式:_____分子做______运动实验基础:_________运动与______有关分子间存在______分子力实验基础:_____概念:________ 与r 关系:________第一专题 分子热运动知识要点:1.物质是由大量分子组成的3.分子间的相互作用力1)特点:1°f 引、f 斥同时存在, 2°都随r 的增大而减小,3°随r 的减小而增大,但f 斥比f 引变化快.2)f 斥与f 引的合力(分子力F )与的r 关系:(平衡距离r o ,数量级10-10m.)三点一法:1.关于布朗运动的说明1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动.不是分子本身的运动,但它间接地反映了液体(气体)分子的无规则运动.2)课本中显示布朗运动路线的折线,不是微粒运动的真实轨迹.因为图中的一每段折线,是每隔3Os 观察到的微粒位置的连线,就是在这短短的3Os 内,小颗粒的运动也是极不规则的. 例1:如下图所示是关于布朗运动的实验,下列说法中正确的是(D)A.图中记录的是分子无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显1)分子大小一一极小 数量级:测量方法:估算模型:2)分子质量一一很小 数量级:N A =M mol /m 分子3)分子数目一一极多N A 是联系宏观和微观的桥梁联系宏观和微观的方式: N A =V mol /V 分子 2.分子热运动1.实验基础布朗运动扩散运动 现象:规律:不停息,无规则,微粒越小、T 越高越明显 产生原因: 实质:2.与物体的温度有关• F 引 F 斥• F 引 F 斥 •F 引F 斥当分子间距r<r=r o 〉r o 时F 表现为斥力 零 引力=10r oF 引=F 斥≈0, F=0.D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越激烈2.讨论分子间的相互作用力用 F—t 图象的方法比较好。
【走向高考】2016届高三物理一轮复习 第1讲分子动理论 内能习题 新人教版选修3-3一、选择题1.若以μ表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ为在标准状态下水蒸气的密度,NA 为阿伏加德罗常数,m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关系式:①NA =ρV m ②ρ=μNAΔ ③m =μNA ④Δ=V NA其中( ) A .①和②都是正确的B .①和③都是正确的C .③和④都是正确的D .①和④都是正确的[答案] B [解析] 由NA =μm =ρV m,故①③对,因水蒸气为气体,水分子间的空隙体积远大于分子本身体积,即V ≫NA·Δ,④不对,而ρ=μV ≪μNA·Δ,②也不对,故B 项正确。
2.(2014·大纲全国)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( )A .压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B .保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C .压强变大时,分子间的平均距离必然变小D .压强变小时,分子间的平均距离可能变小[答案] BD[解析] 本题考查气体压强的微观意义要明确在微观上,气体的压强由单位体积内的分子数和分子的平均动能决定。
压强变大平均动能不一定增大,分子间的平均距离也不一定减小,A 、C 正确,由于压强由单位体积内的分子数和平均动能共同决定,所以B 、D 选项正确。
本题可以根据压强的微观表达式p =23nEk 分析。
3.(2014·北京理综)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 .物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C .物体温度降低,其内能一定增大D .物体温度不变,其内能一定不变[答案] B[解析] 本题考查温度与分子平均动能和内能的关系,要明确温度是平均动能的标志,分子平均动能由温度决定,温度越高,平均动能越大,A 错,B 对。
内能包括分子动能和分子势能。
物体的内能1.[多选]关于分子的动能,下列说法中正确的是( )A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大C.物体的温度降低,物体内大量分子的平均动能一定减小D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关解析:选CD 分子的动能与物体的机械能的速度无关,A错;温度升高,分子的平均动能一定增加,但对单个分子来讲,其动能可能增加也可能减小,B错;只有C、D正确。
2.[多选]如图所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系,下列判断中正确的是( )A.当r<r0时,r越小,则分子势能E p越大B.当r>r0时,r越小,则分子势能E p越大C.当r=r0时,分子势能最小D.当r→∞时,分子势能最小解析:选AC 由当分子间的距离r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,分子间的距离减小时,分子力做负功,分子势能增大,反之分子势能减小。
当r=r0时,分子势能最小。
故A、C正确。
3.[多选]伽利略在1593年,制造了世界上第一个温度计——空气温度计,如图所示,一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中,细管中的液面清晰可见,如果不考虑外界大气压的变化,就能根据液面的变化测出温度的变化,则( )A.该温度计的测温物质是槽中的液体B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气D.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的解析:选CD 细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的,测温物质是球形瓶中封闭的空气,该温度计是利用它的热胀冷缩的性质制造的,故A、B错,C、D正确。
4.对于分子势能与体积的关系,下列说法中正确的是( )A.物体体积增加,分子势能增大B.气体分子的距离增大,分子势能减小C.物体体积增大,分子势能有可能增加D.物体体积减小,分子势能增加解析:选C 分子势能与分子间距离有关,与物体体积也有关,但不能简单地讲:分子间距离增大,或物体体积增大,分子势能一定增大,所以A、B、D错,C正确。
第一讲分子动理论内能一、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10-10 m;②分子的质量:数量级为10-26 kg.(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取N A=6.02×1023 mol-1;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.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义:不同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,温度越高,扩散现象越明显.(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动;②实质:布朗运动反映了液体分子的无规则运动;③特点:颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈.(3)热运动①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动;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.3.分子间同时存在引力和斥力(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,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力;(2)分子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;图1(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1所示)可知:①当r=r0时,F引=F斥,分子力为零;②当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为引力;③当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力;④当分子间距离大于10r0(约为10-9 m)时,分子力很弱,可以忽略不计.[深度思考]当两个分子之间的距离大于r0时,分子间只有引力,当小于r0时,分子间只有斥力,这种说法是否正确?二、温度和内能1.温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.2.两种温标摄氏温标和热力学温标.关系:T=t+273.15 K.3.分子的动能(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.4.分子的势能(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: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.5.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,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)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关;(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.[深度思考]当两个分子从无穷远逐渐靠近时,分子力大小如何变化,分子力做功情况如何?分子势能如何变化?1.(人教版选修3-3P7第2题改编)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2.关于温度的概念,下列说法中正确的是()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.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时,其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大3.对内能的理解,下列说法正确的是()A.系统的内能是由系统的状态决定的B.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C.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D.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4.根据分子动理论,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.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动,就是分子的运动C.分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大5.(人教版选修3-3P9第4题)如图2所示,把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面.如果你想使玻璃板离开水面,向上拉橡皮筋的力必须大于玻璃板的重量.请解释为什么.图2.命题点一分子动理论和内能的基本概念例1下列说法正确的是()A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大;分子势能不断增大D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关1.下列说法正确的是()A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D .当分子间距等于r 0时,分子间的引力和斥力都为零 2.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在一块,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 命题点二 微观量估算的两种建模方法1.求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体) (1)把分子看成球形,d = 36V 0π.(2)把分子看成小立方体,d =3V 0.提醒:对于气体,利用d =3V 0算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离. 2.宏观量与微观量的相互关系(1)微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量:m 0=M N A =ρV molN A.②一个分子的体积:V 0=V mol N A =MρN A (注:对气体,V 0为分子所占空间体积);③物体所含的分子数:N =V V mol ·N A =m ρV mol ·N A 或N =m M ·N A =ρVM ·N A.例2 已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ,CO 2的摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________.在3 km 的深海中,CO 2浓缩成近似固体的硬胶体,此时若将CO 2分子看做直径为d 的球,则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________.3.(2015·海南单科·15(1))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________.4.空调在制冷过程中,室内水蒸气接触蒸发器(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/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-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.命题点三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地无规则的热运动.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都是无规则运动;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3关于布朗运动,下列说法中正确的是()A.布朗运动就是热运动B.布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关,说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关C.布朗运动虽不是分子运动,但它能反映分子的运动特征D.布朗运动的激烈程度与温度有关,这说明分子运动的激烈程度与温度有关5.(2015·课标Ⅱ·33(1))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6.下列哪些现象属于热运动()A.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B.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C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高命题点四分子动能、分子势能和内能1.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 p与分子间距离r的关系图线如图3所示(取无穷远处分子势能E p=0).图3(1)当r>r0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加.(3)当r=r0时,分子势能最小.2.内能和机械能的区别能量定义决定量值测量转化内能物体内所有分由物体内部分子微观任何物体都无法测量.其变在一子的动能和势能的总和运动状态决定,与物体整体运动情况无关具有内能,恒不为零化量可由做功和热传递来量度定条件下可相互转化机械能物体的动能及重力势能和弹性势能的总和与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部分子运动情况无关可以为零可以测量例4关于分子间相互作用力与分子间势能,下列说法正确的是()A.在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力B.分子间作用力为零时,分子间的势能一定是零C.当分子间作用力表现为引力时,分子间的距离越大,分子势能越小D.分子间距离越大,分子间的斥力越小E.两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢例5以下说法正确的是()A.温度低的物体内能一定小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大D.外界对物体做功时,物体的内能不一定增加判断分子动能变化的两种方法1.利用分子力做功判断仅受分子力作用时,分子力做正功,分子势能减小,分子动能增加;分子力做负功,分子势能增加,分子动能减小.图42.利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图4所示,仅受分子力作用时,分子动能和势能之和不变,根据E p变化可判知E k变化.而E p变化根据图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.7.关于分子间的作用力,下列说法正确的是()A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C.分子之间的距离减小时,分子力一定做正功D.分子之间的距离增大时,分子势能一定减小E.分子之间的距离增大时,可能存在分子势能相等的两个点8.两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5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5A.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题组1分子动理论的理解1.(2015·山东·37(1))墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是() A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的2.(2016·北京理综·20)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果.雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写).某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化.据此材料,以下叙述正确的是()A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大3.关于分子动理论的规律,下列说法正确的是()A.扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C.两个分子距离减小时,分子间引力和斥力都在增大D.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡,用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能E.已知某种气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,则该气体分子之间的平均距离可以表示为3MρN A题组2 分子力、分子势能和内能4.下列关于温度及内能的说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的温度高B.两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同C.质量和温度相同的冰和水,内能是相同的D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化5.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,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,后一直减小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6.对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加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7.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,其内能一定比温度高的物体小8.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()题组3 微观量的估算9.石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料.已知1 g石墨烯展开后面积可以达到2 600 m2,试计算每1 m2的石墨烯所含碳原子的个数.(阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,碳的摩尔质量M=12 g/mol,计算结果保留两位有效数字)10.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/m3,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.。
分子动理论及内能固体液体学案一、知识点讲解1.两种分子模型(1)球体模型:把分子看成球形,分子的直径:d=()。
适用于固体和液体。
(2)立方体模型:把分子看成小立方体,其边长:d=3V0。
适用于()()()。
2.宏观量与微观量的相互关系微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。
宏观量物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M mol、摩尔体积V mol、物质的量n等。
相互关系①一个分子的质量:m0=M molN A=()②一个分子的体积:V0=()=M molρN A(固体和液体)扩散现象布朗运动热运动活动主体分子()分子区别是分子的运动,发生在固体、()、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动,只能在()、气体中发生是分子的运动,()通过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是()运动(2)都随温度的升高而更加()联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做()的热运动4.布朗运动的产生原因悬浮在液体(或气体)中的微粒受到来自其周围各个方向的液体(或气体)分子的撞击,由于撞击力()而产生的()5.分子力及分子势能的比较分子力F 分子势能E p图像随分子间距离的变化情况r<r0F随r增大而减小,表现为()r增大,F做(),E p减小r>r0r增大,F先增大后(),表现为引力R(),F做负功,E p增大r=r0F引=F斥,F=()E p最(),但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱,F=0E p=0能量定义决定量值测量转化内能物体内所有分子的动能和势能的总和由物体内部分子微观运动状态决定恒不为零()在一定条件下可相互转化机械能()与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关()可以测量分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形()不规则不规则熔点确定()不确定物理性质各向异性各向同性()原子排列()多晶体的每个晶粒间排列不规则不规则典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香8.对液体表面张力的理解形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离(),分子间的相互作用力表现为( )表面特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面( ),使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力 的方向 和液面相切,垂直于液面上的各条分界线表面张力 的效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于( ),而在体积相同的条件下,球形的表面积最小9.液晶的主要性质(1)液晶具有各向异性,原因是在微观结构上从某个方向看,液晶分子排列比较( ),有特殊的取向。
热学基础课时1 分子动理论内能1.物体由大量分子组成,下列说法正确的是。
A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C.物体的内能跟物体的温度和体积有关D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能解析分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但并非每个分子的动能都越大,选项A 错误;分子间引力随分子间的距离减小而增大,选项B错误;物体的内能与分子动能和分子势能有关,即与温度和体积有关,选项C正确;通过热传递也可以增加物体的内能,选项D 错误。
答案 C2.清晨,草叶上的露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠。
这一物理过程中,水分子间的。
A.引力消失,斥力增大 B.斥力消失,引力增大C.引力、斥力都减小 D.引力、斥力都增大解析当水蒸气凝结成水珠时,水分子之间的距离减小,分子间的引力和斥力同时增大,只是斥力比引力增大得更快一些。
答案 D3.下列说法正确的是。
A.温度高的物体含的热量多,温度低的物体含的热量少B.甲物体含45 J的热能,乙物体含30 J的热能C.热量从高温物体传到低温物体,两物体的内能相等时,停止热传递D.热量从高温物体传到低温物体,两物体的温度相等时,停止热传递解析温度是表示物体冷热程度的一个物理量,是状态量;热能是能量的一种存在形式;热量是内能转移或转化大小的一个量度,是一个过程量。
发生热传递的条件是存在温度差,热量可以自发的从高温物体传到低温物体,温度相等时,达到热平衡,热传递结束,故选项D 正确。
答案 D4.质量相同温度相同的氢气和氧气,它们的。
A.分子数相同B.内能相同C.分子的平均速率相同D.分子的平均动能相同解析温度不是分子平均速率的唯一标志。
分子的平均速率的大小除了和温度有关外,还和分子的质量,即与组成物体的物质的种类有关。
不能说温度高的物体就比温度低的物体的分子平均速率大,因有可能温度高的物体比温度低的物体的分子质量大得多。
所以,比较物体的分子的平均速率,既要看物体温度的高低,又要看组成物体分子质量的大小。
温度不是分子动能、分子速率的标志,因随着分子与周围分子的碰撞,每个分子的动能与分子速率具有瞬时性。
温度是分子平均动能的标志,故选项D正确。
答案 D5.(2016·北京海淀区模拟)分子动理论是从微观角度看待宏观现象的基本理论。
以下现象,能用分子动理论进行解释的是。
A.雾霾的形成B.沙尘暴的形成C.汽车驶过,公路上扬起灰尘D.铁丝不易被拉断解析雾霾是由小颗粒组成的,每个小颗粒都是由大量分子组成的,故雾霾的形成无法用分子动理论解释,选项A错误;沙尘暴属于宏观物体的运动,故沙尘暴的形成无法用分子动理论解释,选项B错误;汽车扬起的灰尘是固体小颗粒,它的运动是气流作用的结果,不能用分子动理论来解释,选项C错误;铁丝不易被拉断是因为铁丝分子间有引力,选项D正确。
答案 D6.下列说法中正确的是。
A.分子间距离为r0时没有作用力,大于r0时只有引力,小于r0时只有斥力B.分子间距离变大,分子势能可能变大,也可能变小C.设两个分子相距无穷远时势能为零,则分子间距变小时,分子势能一直减小,故分子势能在任何距离上都为负值D.物体的内能仅由温度和体积决定解析分子在相互作用的距离内都既有引力,又有斥力,故A错误;分子间距离r>r0时,距离增大,分子力做负功,分子势能变大,r<r0时,距离增大,分子力做正功,分子势能减小,故B正确;当分子间距离减小时,在r>r0范围内,分子力做正功,分子势能减小,在r<r0时,分子力做负功,分子势能增加,故C错误;物体的内能与物质的量、温度、体积都有关,D错误。
答案 B7.下列说法正确的是。
A.气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动B.气体温度升高,分子的平均动能一定增大C.布朗运动的实质就是分子的热运动D.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减小解析布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动,它是液体分子无规则热运动的反映,选项C 错误;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,选项D错误。
答案AB8.(2016·河南名校联考)关于分子间的作用力,下列说法正确的是。
A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C.分子间距离减小时,分子力一直做正功D.分子间距离增大时,分子势能一直减小解析分子之间的引力和斥力是同时存在的,A正确;分子间存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,B正确;若分子间距离小于平衡位置间距,分子力表现为斥力,则随分子间距离减小,分子力做负功,C错误;若分子间距离大于平衡位置间距,则随分子间距离增大,分子势能增大,D错误。
答案AB9.如图1所示为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线。
下列说法正确的是。
图1A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子势能E p最小D.在r由r1增大的过程中,分子间的作用力做正功解析两分子系统的势能E p最小值对应分子平衡位置,即r2处为平衡位置,当r>r2时,分子间的作用力表现为引力,当r<r2时,分子间的作用力表现为斥力,选项B正确,A错误;当r=r2时,分子间势能E p最小,选项C正确;在r由r1增大到r2的过程中,分子间的作用力做正功,分子势能减小,由r2继续增大的过程中,分子间的作用力做负功,分子势能增大,选项D错误。
答案BC10.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。
答案AC11.下列说法正确的是。
A.已知某固体物质的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数,可以计算出分子大小B.布朗运动表明组成微粒的分子在做无规则运动C.物体运动的速率越大,其内部的分子热运动就越剧烈D.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时,两系统的温度一定相等解析已知某固体物质的摩尔质量和密度,可以算出物质的摩尔体积,再除以阿伏加德罗常数就能计算出分子体积,进而计算出分子大小,选项A正确;布朗运动表明微粒周围液体的分子在做无规则运动,不能表明组成微粒的分子在做无规则运动,选项B错误;物体内部的分子热运动与温度有关,与物体运动的速率无关,选项C错误;两系统达到热平衡时,两系统的温度一定相等,选项D 正确。
答案 AD12.浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录,弹性和吸油能力令人惊喜。
这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克,仅是空气密度的1/6。
设气凝胶的密度为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 ,则a 克气凝胶所含有的分子数为 ,每个气凝胶分子的体积是 。
解析 a 克气凝胶所含分子数为n =a M N A气凝胶的摩尔体积为V mol =M ×10-3ρ(单位为m 3/mol) 每个气凝胶分子的体积为V 0=V mol N A =M ×10-3N A ρ答案 a M N A M ×10-3N A ρ13.在“用油膜法估测分子大小”实验中,(1)某同学操作步骤如下:①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误: 。
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3mL ,其形成的油膜面积为40 cm 2,则估测出油酸分子的直径为 m 。
解析 (1)②由于一滴溶液的体积太小,直接测量时相对误差太大,应用微小量累积法减小测量误差。
③液面上不撒痱子粉时,滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜,油膜间的缝隙会造成测量误差增大,甚至使实验失败。
(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得:d =V S=4.8×10-3×10-6×0.10%40×10-4m =1.2×10-9m 答案 (1)②在量筒中滴入n 滴该溶液,③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10-914.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每1×104 mL溶液中有纯油酸6 mL ,用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴。
把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图2所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm ,试求:图2(1)油酸膜的面积是 cm 2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL 。
(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径为 m 。
解析 数描出的油酸的轮廓中的方格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得出油酸膜的面积是S =161 cm 2。
油酸酒精溶液的体积浓度为610 000,每滴油酸酒精溶液体积为175mL ,每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V =610 000×175mL =8×10-6 mL ,估测出油酸分子直径为d =V S =5×10-10 m 。
答案 (1)161(159~163均可) (2)8×10-6(3)5×10-10。