2019年高考物理总复习(教科版)试题:选修3-3 第1课时 分子动理论 内能 Word版含解析
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第十三章热学(选修3-3)第1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________ 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=________[JP]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.(3)热运动①分子的永不停息的________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.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义:________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________,扩散现象越明显.(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的________的永不停息的无规则运动;②实质:布朗运动反映了________的无规则运动;③特点:a.永不停息、________运动.b.颗粒越小,运动越________.c.温度越高,运动越________.(3)热运动:分子永不停息的____________叫作热运动.分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动________.3.分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的________和________.实际表现出的分子力是________和________的合力.(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而________;随分子间距离的增大而__________;斥力比引力变化快.(3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为10-10 m).F r图象二、温度、内能1.温度:两个系统处于________时,它们必定具有某个共同的热学性质,把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度.一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度.温度标志物体内部大量分子做无规则运动的________.3.分子的动能(1)分子动能是分子________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的动能的平均值,温度是分子热运动的________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________.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________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;取r→∞处为零势能处,分子势能E p 与分子间距离r的关系如图所示,当r=r0时分子势能最小.②宏观上——决定于________和状态.5.物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量.对于给定的物体,其内能大小由物体的____________决定.(2)改变物体内能有两种方式:________________.,生活情境1.(1)秋风吹拂,树叶纷纷落下,属于分子的无规则运动.()(2)在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味,属于分子的无规则运动.()(3)烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡是布朗运动.()(4)室内扫地时,在阳光照射下看见灰尘飞扬是布朗运动.()(5)水流速度越大,水分子的热运动越剧烈.()(6)水凝结成冰后,水分子的热运动停止.()(7)水的温度越高,水分子的热运动越剧烈.()(8)水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大.()教材拓展2.[人教版选修3-3P7T2改编](多选)以下关于布朗运动的说法错误的是()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E.扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动3.[鲁科版教材·改编](多选)如图,用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度,根据测量结果可以知道()A.甲杯中水的内能最少B.甲、乙杯中水的内能一样多C.丙杯中水分子的平均动能最大D.甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能考点一微观量的估算问题1.宏观量与微观量的关系(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V m、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=MN A =ρV mN A.②分子的体积:V0=V mN A =MρN A.③物体所含的分子数:N=VV m ·N A=mρV m·N A或N=mM·N A=ρVM·N A.2.两种模型(1)球体分子模型直径为d=√6V0π.3(2)立方体分子模型边长为d=√V03.跟进训练1.(多选)已知铜的摩尔质量为M kg/mol,铜的密度为ρ kg/m3,阿伏加德罗常数为N A mol -1.下列判断正确的是()A.1 kg铜所含的原子数为N AMB.1 m3铜所含的原子数为MN AρC.1个铜原子的质量为MN AkgD.1个铜原子的体积为MρN Am3E.1个铜原子的体积为Mρ2.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.已知氙气摩尔质量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.考点二布朗运动与分子热运动1.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.跟进训练3.(多选)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4.[2022·山西五市联考](多选)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所示折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是()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5.[2022·广东茂名一模]新型冠状病毒主要依靠呼吸道飞沫传播,在空气中含病毒飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞,所以含病毒飞沫微粒所做的无规则运动属于________运动;空气分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,r=r0时,F=0.相距较远的两个分子间距离减小到r0的过程中,分子势能______________(填“先减小后增大”“先增大后减小”“一直增大”或“一直减小”).。
绝密★启用前教科版高中物理选修3-3 第一章分子动理论寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下列现象和结论正确的是 ()A.液体和固体很难被压缩,说明液体分子或固体分子间存在斥力B.液体和固体很难被压缩,说明液体分子或固体分子间无间隙C.物体能被拉断,说明分子间存在斥力D.金属分子能聚集到一起形成金属块,说明金属分子间的作用力一直表现为引力【答案】A【解析】固体和液体的分子之间也存在间隙,很难压缩表明分子间存在斥力,故A正确,B错误;物体能被拉断,说明外力超过了分子引力的极限,并不是分子斥力作用的效果,故C错误;金属分子能聚集到一起,说明金属分子间有引力,但也存在斥力,分子力在一定条件下也可能表现为斥力,故D错误.2.关于布朗运动,下列说法中正确的是()A.布朗运动是微观粒子运动,牛顿运动定律不再适用B.布朗运动是液体分子无规则运动的反映C.强烈的阳光射入较暗的房间内,在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动,这也是一种布朗运动D.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫做热运动【答案】B【解析】布朗粒子是宏观粒子,其运动规律同样遵循牛顿运动定律,A错误.布朗运动虽然是固体小颗粒的运动,但却反映了液体分子的无规则运动,B正确.光束中的粒子的运动是受小范围气流的影响,不是布朗运动,C错误.选项D中的热运动指分子的无规则运动,布朗运动不能称为热运动,D错误.3.关于布朗运动,下列说法中正确的是()A.布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B.布朗运动是固体微粒的无规则运动C.悬浮微粒越大,布朗运动越显著D.液体温度越低,布朗运动越显著【答案】B【解析】布朗运动是在显微镜下看到的固体微粒的无规则运动,故A错,B对.布朗运动的特点是微粒越小,温度越高,布朗运动越显著,故C、D错.4.固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的,则对其中的引力和斥力,下列说法中正确的是()A.当物体被压缩时,斥力增大,引力减小B.当物体被压缩时,斥力、引力都增大C.当物体被拉伸时,斥力减小,引力增大D.当物体被拉伸时,斥力、引力都增大【答案】B【解析】物体被压缩时,r<r0,分子间的引力和斥力都增大,只不过斥力增大得更快些,故A错,B对;当物体被拉伸时,r>r0,引力和斥力都减小,只不过斥力减小得更快些,故C、D全错.5.甲、乙两杯水,水中均有颗粒在做布朗运动,经显微镜观察后,发现甲杯中的布朗运动比乙杯中的布朗运动激烈,则下列说法中正确的是()A.甲杯中的水温高于乙杯中的水温B.甲杯中的水温等于乙杯中的水温C.甲杯中的水温低于乙杯中的水温D.条件不足,无法确定【答案】D【解析】布朗运动的激烈程度跟温度大小和颗粒大小有关系,而颗粒大小未知,故无法判断.6.甲分子固定于坐标原点O,乙分子从远处静止释放,在分子力作用下靠近甲.图中b点是引力最大处,d点是分子靠得最近处,则分子间的势能最小处是()A a点B b点C c点D d点A.a点B.b点C.c点D.d点【答案】D【解析】解:乙分子由a运动c,分子表现为引力,分子力做正功,动能增大,分子势能减小,所以乙分子在c处分子势能最小,在c处动能最大,故ABD错误,C正确;故选:C7.关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动就是分子运动,布朗运动停止了,分子运动也会暂时停止B.微粒做布朗运动,充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的C.布朗运动是无规则的,因此它说明了液体分子的运动是无规则的D.布朗运动的无规则性,是由于外界条件无规律的不断变化而引起的【答案】C【解析】布朗运动是指悬浮在液体或气体中的小颗粒的运动,它不是指分子的运动.布朗运动的无规则性是由液体或气体分子的撞击引起的,通过布朗运动,间接反映了液体或气体分子的无规性,它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的.也不是由于外界条件变化引起的,故只有C 对.8.分子间同时存在引力和斥力,下列说法正确的是()A.固体分子间的吸引力总是大于排斥力B.气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C.分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D.分子间吸引力随分子间距离的增大而增大,而排斥力随距离的增大而减小【答案】C【解析】解:A、固体分子间的作用力与分子间的距离有关,当距离大于平衡距离时,分子间表现为引力;而距离小于平衡距离时,分子间表现为斥力,此时分子的距离将发生变化,故固体分子应处在一个相对平衡的位置,即分子间的引力和斥力应该是相等的,故A错误;B、气体能充满任何容器是因为分子间的距离较大,分子间相互作用较小,故每个分子都是自由的,故可以充满任何容器,故B错误;C、分子间的吸引力和排斥力都随距离的增大而减小,故C正确;D、分子间同时存在着引力和斥力,两者都随着距离的增大而减小,而斥力减小的快,D错误;故选:C.9.由阿伏加德罗常数N A和一个水分子的质量m,一个水分子的体积V0,不能确定的物理量有() A. 1摩尔水的质量B. 2摩尔水蒸气的质量C. 3摩尔水的体积D. 4摩尔水蒸气的体积【答案】D【解析】1摩尔水的质量为M=N A·m,A正确;2摩尔水蒸气的质量M=2N A·m,B项正确;液体可认为分子是紧密地靠在一起的,3摩尔水的体积V=3N A·V0,故C正确;由于气体分子间有一个很大的空隙,气体的体积并非所含分子自身体积之和,故D项由已知条件无法确定,故选D.10.分子直径和分子的质量都很小,它们的数量级分别为()A.d=10-10m,m=10-26kgB.d=10-10cm,m=10-29kgC.d=10-10m,m=10-29kgD.d=10-8m,m=10-26kg【答案】A【解析】二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)较大的颗粒不做布朗运动是因为 ()A.液体分子停止运动B.液体温度太低C.跟颗粒碰撞的分子数较多,多方面的撞击相互平衡D.分子冲击力小,不易改变大颗粒的运动状态【答案】CD【解析】当悬浮微粒比较大时,由于同时跟它碰撞的分子数比较多,来自各个方向的冲击力的效果可以是相互平衡的,且颗粒比较大时,受到较小的冲击力,很难改变原有的运动状态.12.(多选)两个分子从靠近得不能再近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,直到大于直径的10倍以上,这一过程中关于分子间的相互作用力,下列说法中正确的是()A.分子间的引力和斥力都在减小B.分子间的斥力在减小,引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D.分子间相互作用的合力先减小后增大,再减小到零【答案】AD【解析】当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,由“分子间的作用力跟分子间距离的关系图”很容易看出分子间相互作用的合力随分子间距的增大先减小到零,然后又增大,再减小到零,故A、D正确.13.(多选)当钢丝被拉伸时,下列说法正确的是()A.分子间只有引力作用B.分子间的引力和斥力都减小C.分子间引力比斥力减小得慢D.分子力为零时,引力和斥力同时为零【答案】BC【解析】钢丝拉伸,分子间距离增大,分子间的引力、斥力都减小,但引力比斥力减小得慢,分子力表现为引力,所以B、C正确,A、D不正确.14.(多选)对下列现象的解释正确的是()A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很弱C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在引力的宏观表现【答案】ABC【解析】高温高压下,铁分子运动非常剧烈,两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内,所以两块铁经高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的道理,A、C正确;通常情况下,气体分子间的距离大于分子直径的10倍以上,分子力非常微弱,气体分子可以做无规则的运动,从而充满整个空间,所以B正确;抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果.分卷II三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.用油膜法测分子直径的步骤如下:A.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数;B.配制油酸酒精溶液:例如取1 mL的油酸,并精确地测出它的体积,用无水酒精按1∶200的体积比稀释油酸,使油酸在酒精中充分溶解;C.用浅盘装入2 cm深的水,然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上;D.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;E.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的格数求出油膜的面积S;F.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用细彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上;G.用公式d=,求出薄膜厚度,即油酸分子的直径.正确的排列顺序是________.【答案】BADCFEG【解析】要先配制油酸酒精溶液,再测量好1滴油酸酒精溶液的体积,接着算出1滴溶液中纯油酸的体积V,然后向浅盘中注入水撒上痱子粉或滑石粉,将1滴油酸酒精溶液滴在液面上,测出油膜的面积S,代入公式d=可求出分子的直径.四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.已知金刚石的密度为ρ=3.5×103kg/m3,摩尔质量为12 g/mol,现有一块体积为4.0×10-8m3的一小块金刚石,它含有多少个碳原子?假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起,试估算碳原子的直径.(保留两位有效数字)【答案】7.0×1021个2.2×10-10m【解析】先求这块金刚石的质量m=ρV=3.5×103×4.0×10-8kg=1.4×10-4kg.这块金刚石的物质的量n==mol≈1.17×10-2mol.这块金刚石所含的碳原子数n′=nN A=1.17×10-2×6.02×1023个=7.0×1021个.一个碳原子的体积为V0==m3≈5.7×10-30m3.把金刚石中的碳原子看成球体,则由公式V0=d3可得碳原子直径为d==m≈2.2×10-10m.17.回答下列问题:(1)已知某气体的摩尔体积为V A,摩尔质量为M A,阿伏加德罗常数为N A,由以上数据能否估算出每个分子的质量、每个分子的体积、分子之间的平均距离?(2)当物体体积增大时,分子势能一定增大吗?(3)在同一个坐标系中画出分子力F和分子势能E p随分子间距离的变化图象,要求表现出E p最小值的位置及E p变化的大致趋势.【答案】(1)不能估算每个分子的体积(2)如图【解析】(1)可估算出每个气体分子的质量m0=;由于气体分子间距较大,由V0=求得的是一个分子占据的空间而不是一个气体分子的体积,故不能估算每个分子的体积;由d==可求出分子之间的平均距离.(2)在r>r0范围内,当r增大时,分子力做负功,分子势能增大;在r<r0范围内,当r增大时,分子力做正功,分子势能减小;故不能说物体体积增大,分子势能一定增大,只能说当物体体积变化时,其对应的分子势能也变化.(3)18.在伦敦奥运会上,江苏选手陈若琳获得女子双人十米跳台和个人十米跳台两枚金牌,为祖国赢得了荣誉.已知十米跳台比赛的水池长25 m、宽25 m,水深5.4 m,设水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1,试估算水池中的水分子个数.(结果保留一位有效数字)【答案】1×1032【解析】水池中的水质量m=ρV,n=N A≈1×1032个.。
高考物理总复习第十六单元选修33模块第1讲分子动理论内能教师用书含解析分子动理论内能选修3-3模块主要包括分子动理论与统计观点,固体、液体与气体,热力学定律与能量守恒等内容。
本模块为选考内容,包括十三个Ⅰ级考点和一个Ⅱ级考点——气体实验定律,以及一个实验——油膜法估测分子的大小。
高考固定分值为15分,通常为两个小题,一个选择(或填空)题,一个计算题,其中选择(或填空)题考查范围比较广,多是综合型,但难度较小,而计算题则历年来都是考查气体实验定律和理想气体状态方程,主要是“汽缸模型”“液柱模型”“充(放)气模型”等,也有结合图象进行考查的,一般难度中等。
预计2020年高考的重点仍然是分子动理论、热力学定律、能量守恒定律及气体实验定律等内容,但要注意:(1)气体实验定律与p-V图象、p-T图象以及V-T图象相结合的考查。
(2)“汽缸模型”与“液柱模型”相结合、“汽缸模型”与“充(放)气模型”相结合的考查。
(3)气体状态变化与能量变化相结合的考查。
第1讲分子动理论内能1 分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数(1)物体是由大量分子组成的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)热运动:分子永不停息地做无规则运动叫作热运动。
特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。
(3)分子间存在相互作用的引力和斥力①分子间同时存在引力和斥力。
②分子间的引力和斥力同时随着分子间距的增加而减小,但斥力减小得更快。
③当分子间距小于平衡距离时,斥力大于引力,分子力表现为斥力;当分子间距大于平衡距离时,斥力小于引力,分子力表现为引力。
④当分子间距大于分子直径的十倍以上时,分子间的引力和斥力都可以忽略不计。
(4)阿伏加德罗常数:1 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;阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
选修3-3 热学高考导航学案01 分子动理论内能知识体系知识点一、分子动理论、阿伏加德罗常数Ⅰ1.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10-10 m;②分子质量数量级10-26 kg。
(2) 阿伏加德罗常数:1 mol2.一切物质的分子都在永不停息地做无规则热运动,温度越高,分子热运动越剧烈。
(1) 扩散现象:不同物质的分子能够彼此进入对方的现象。
由物质分子无规则热运动产生。
(2) 布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动(机械运动)。
反映了液体(或气体)分子的无规则运动。
由液体(或气体)分子无规则运动对微粒碰撞不平衡造成。
微粒越小,温度越高,布朗运动越显著。
3.分子间存在相互作用的引力和斥力。
(1) 引力和斥力同时存在,都随分子间距离的增大而减小,但斥力比引力减小更快。
(2) 分子间作用力及分子势能的特点:物体分子的平衡距离r0:物体处在稳定物态下的分子间距,数量级为10-10 m。
时,F引=F斥,分子力F=0;①当r=r分子势能E p最小,数值大小要看零势面。
②当r<r0时,F引<F斥,分子力F表现为斥力。
③当r>r0时,F引>F斥,分子力F表现为引力。
④当r>10r0时,F引、F斥迅速减为零,分子力F=0。
气体分子间距一般大于10r0,所以气体极易被压缩。
4.统计规律:物体是由数量极多的分子组成的,各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规律,这样的规律叫做统计规律。
知识点二、温度是分子平均动能的标志、内能 Ⅰ1.两种温标:摄氏温标和热力学温标。
关系:T =t +273.15 K 。
温度表示物体的冷热程度。
2.分子动能:分子热运动所具有的动能。
分子平均动能是所有分子热运动动能的平均值。
温度是分子热运动平均动能的唯一标志。
3.分子势能:由于分子间存在相互作用力,分子就具有由它们的相对位置决定的能。
决定因素:微观上——决定于分子间距离和分子排列情况;宏观上——决定于体积和状态。
选修3-3知识点一、分子动理论1.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象:不同物质彼此进入对方的现象。
温度越高,扩散越快。
直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动,温度越高分子运动越剧烈。
意义:从微观机理上看,扩散现象说明了物质分子都在永不停息地做无规则运动,是分子永不停息做无规则运动的直接证据。
(2)布朗运动:悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。
发生原因是固体微粒受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的。
因而间接说明了液体分子在永不停息地做无规则运动。
①布朗运动是固体微粒的运动而不是固体微粒中分子的无规则运动。
②布朗运动反映液体分子的无规则运动但不是液体分子的运动。
③微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显。
2.分子间存在相互作用的引力和斥力①分子间引力和斥力一定同时存在,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,但斥力变化快,实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力。
②分子力的表现及变化,对于曲线注意两个距离,即平衡距离(约)与。
二、温度和内能1.统计规律:单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的;大量分子的集体行为受到统计规律的支配。
多数分子速率都在某个值附近,满足“中间多,两头少”的分布规律。
2.分子平均动能:物体内所有分子动能的平均值。
①温度是分子平均动能大小的标志。
②温度相同时任何物体的分子平均动能相等,但平均速率一般不等(分子质量不同)。
3.分子势能(1)一般规定无穷远处分子势能为零。
(2)分子势能与分子间距离关系4.内能:物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和(1)内能是状态量、宏观量,只对大量分子组成的物体有意义,对个别分子无意义。
(2)物体的内能由物质的量(分子数量)、温度(分子平均动能)、体积(分子间势能)决定,与物体的宏观机械运动状态无关。
内能与机械能没有必然联系。
三、热力学定律和能量守恒定律1.改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
练习题考点一分子动理论内能1.(多选)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2.下列有关分子动理论和物质结构的认识,其中正确的是()A.分子间距离减小时分子势能一定减小B.温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性3.(多选)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4.(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有()A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同5.(多选)如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气()A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大答案及解析:1 解析根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故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C正确、B错误;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故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. 答案ACD2. 解析当分子间距离r<r0时,r减小,分子势能增大,当r>r0时,r减小,分子势能减小,故A错误;温度越高,物体中分子的平均动能越大,分子运动越剧烈,故B正确,温度越高,热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大,故C错误;非晶体和多晶体具有各向同性的特点,单晶体具有各向异性的特点,故D错误. 答案B3. 解析根据分子动理论的知识可知,混合均匀主要是由于水分子做无规则运动,使得碳粒无规则运动造成的布朗运动,由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关,所以使用碳粒更小的墨汁,布朗运动会更明显,则混合均匀的过程进行得更迅速,故选b、c. 答案bc4. 解析若物体是晶体,则在熔化过程中,温度保持不变,可见A正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的,说明云母片是晶体,所以B错误;沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理性质不同,这就是晶体的各向异性.选项C错误,D正确. 答案AD5. 解析隔热外筒使封闭气体与外界无热量交换,因金属内筒导热,所以水温升高时,气体吸热,温度升高,分子平均动能增大,但不是每个分子运动速率都增大,D项错误;气体体积不变,分子间距离不变,分子势能不变,分子间引力和斥力均不变,C项错误;分子平均动能增大,分子势能不变,所以封闭气体的内能增大,A正确;根据查理定律P/T =C得p增大,B正确. 答案AB6.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7.下列说法正确的是()A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少8.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()9.(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,悬浮粒子越小,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.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的10.清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠,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11.(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()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6. 解析温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子平均动能减小,故A错误,B正确;物体的内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,宏观上取决于物体的温度、体积和质量,故C、D错误.答案B7. 解析布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)分子的运动,故A选项正确、B选项错误;由热力学第一定律ΔU=W+Q知,若物体从外界吸收热量同时对外做功,其内能也可能不变或减少,C选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能也可能增加或不变,D选项错误.答案A8.解析当r=r0时,分子间作用力f=0,分子势能E p最小,排除A、C、D,选B. 答案B9. 解析布朗运动是悬浮固体颗粒的无规则运动,而非液体分子的无规则运动,选项A 错误;布朗运动的剧烈程度与液体的温度、固体颗粒大小有关,选项B正确;布朗运动是由液体分子对悬浮固体颗粒撞击不平衡引起的,选项C错误,D正确.答案BD10. 解析露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠,液化过程中,分子间的距离变小,引力与斥力都增大,答案D11. 解析由E p r图可知:在r>r0阶段,当r减小时,F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确.在r<r0阶段,当r减小时,F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故选项B错误.在r=r0时,分子势能最小,动能最大,故选项C正确.在r=r0时,分子势能最小,但不为零,故选项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,故选项E正确.答案ACE。
选修3-3第1课时分子动理论内能1.(多选)布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象,成为分子动理论和统计力学发展的基础.下列关于布朗运动的说法正确的是( CDE )A.布朗运动就是小颗粒分子的运动B.悬浮在液体中的小颗粒不停地无规则互相碰撞是产生布朗运动的原因C.在尽量排除外界影响的情况下(如振动、液体对流等),布朗运动依然存在D.布朗运动的激烈程度与颗粒大小、温度有关E.布朗运动说明了小颗粒周围液体或气体分子是运动的解析:布朗运动是固体颗粒的运动,为宏观运动,不是单个分子的运动,故A错误;悬浮小颗粒受到周围液体分子的无规则碰撞,若各个方向的碰撞效果不平衡,就导致了小颗粒的布朗运动,故B错误;布朗运动的程度可以受外界因素的影响,但布朗运动始终是存在的,故C正确;温度越高,液体分子的无规则运动越剧烈,布朗运动也就越明显,颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少,撞击的不平衡性越明显,布朗运动越明显,D正确;布朗运动说明了小颗粒周围的液体或气体分子的运动,故E正确.2.(多选)现在有质量是18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气,在它们的温度都是100 ℃时( ACE )A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同B.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同E.它们的分子数目相同,分子的平均速率不同解析:三种物质的物质的量相同,故分子数目相同,三种物质的温度相同,分子平均动能相同,故A正确,B,D错误;100 ℃时,水蒸气的分子势能大于水的分子势能,分子平均动能相同,故水蒸气的内能比水的内能大,C正确;因为它们的分子质量不同,所以平均速率不同,E 正确.3.(多选)下列说法正确的是( ADE )A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏伽德罗常量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>10-9 m)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解析:N A正确.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,受力越趋于平衡,布朗运动越不明显,B错误.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,C错误.温度升高,分子的平均动能增大,但并不是每个分子的速率都增大,只是速率大的分子比例较大,D,E正确.4.(多选)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( BCE )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解析:分子力随分子间距离变化的图像如图,根据图像可知,分子间距离减小过程中,分子力先增大,后减小,再增大,A错误;靠近过程中,分子力先为引力,后为斥力.为引力时,分子力做正功,动能增大,分子势能减小,为斥力时,分子力做负功,动能减小,分子势能增大,B,C正确,D错误;运动过程中,总能量守恒,E正确.5.(多选)已知阿伏伽德罗常量为N A,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( BDE )A.1 kg该物质所含的分子个数是ρN AB.1 kg AC.该物质1个分子的质量是D.该物质1个分子占有的空间是E.解析:1 kg该物质的物质的量为所含分子数目为N=N A故A错误,B正确;每个分子的质量为m0故C错误;每个分子所占体积为V0故D正确;该物质的摩尔体积为故E正确.导学号 58826262(多选)如图所示,用F表示两分子间的作用力,E p 表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中( BCE )A.F不断增大B.F先增大后减小C.E p不断减小D.E p先增大后减小E.F对分子一直做正功解析:分子间的作用力是矢量,其正负不表示大小;分子势能是标量,其正负表示大小.读取图像信息知,10r0变为r0的过程中,F先增大后变小至0,E p则不断减小,故B,C正确,A,D错误;该过程中,始终为引力,则做正功,故E正确.7.(多选)下列说法正确的是( ADE )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E.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的温度解析: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A和B的分子平均动能相同,内能可能不同,并且由于A和B的分子质量可能不同,分子平均速率也可能不同,D正确;由热平衡的定义知,E正确.8.(2018·河南周口模拟)(多选)下列说法正确的是( CDE )A.布朗运动是液体分子的运动,它说明了分子在永不停息地做无规则运动B.温度是分子平均动能的标志,温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大C.物体体积增大,分子势能可能减小D.某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V m,密度为ρ,用N A表示阿伏伽德罗常量,则每个气体分子的质量m0每个气体分子平均占据的空间V0E.当分子间的距离变小时,分子间的作用力可能增大,也可能减小解析:布朗运动是液体中悬浮小颗粒的运动,反映了液体分子的无规则热运动,故A错误;温度是分子平均动能的标志,温度较高的物体分子平均动能较大,但由于分子的运动是无规则的,因此不是每个分子的动能都比温度较低的物体分子的动能大,B错误;物体体积增大,分子势能可能减小,例如,0 ℃的水结冰,体积增大,分子势能减小,C正确;应用V0,D正确;当分子间的距离变小时,分子力可能减小,也可能增大,故E正确.9.(多选)关于分子间相互作用力与分子间势能,下列说法正确的是( ADE )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解析:在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力和斥力,选项A正确;分子间作用力为零时,分子间的势能最小,但不是零,选项B错误;当分子间作用力表现为引力时,随分子间的距离增大,克服分子力做功,故分子势能增大,选项C错误;分子间距离越大,分子间的引力和斥力都是越小的,选项D正确;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,选项E正确.10.(2017·辽宁抚顺模拟)(多选)关于分子间的作用力,下列说法正确的是( ABE )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,分子力一直做正功D.分子之间的距离增大时,分子势能一直减小E.分子之间的距离变化时,可能存在分子势能相等的两个点解析:分子间既存在引力,也存在斥力,只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力,小于平衡距离时表现为斥力,选项A正确;分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,选项B正确;分子间距大于r0时,分子力为引力,相互靠近时,分子力做正功,分子间距小于r0时,分子力为斥力,相互靠近时,分子力做负功,选项C错误;两分子之间的距离大于r0时,分子力为引力,当分子之间的距离增加时,分子力做负功,分子势能增加,选项D错误;当两分子之间的距离等于r0时,分子势能最小,从该位置起增加或减小分子距离,分子力都做负功,分子势能增加,分子之间的距离变化时,可能存在分子势能相等的两个点,选项E正确.·海南海口一模)(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( ACE )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解析:由E p r图可知,在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,选项A正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,选项B错误;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,选项C正确,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,选项E正确.12.(2017·山西临汾二模)(多选)下列说法正确的是( ABE )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E.当分子间作用力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而减小解析:扩散现象是分子运动的结果,一切物质的分子都在不停地做无规则运动,选项A正确;分子的平均动能只与温度有关,温度升高,分子的平均动能增大,选项B正确;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,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;当分子间作用力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而减小,选项E正确.13.(2017·河南新乡一模)(多选)下列说法正确的是( ACE )A.已知某固体物质的摩尔质量、密度和阿伏伽德罗常量,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.已知某物质的摩尔质量和分子质量,可以计算出阿伏伽德罗常量D.物体运动的速率越大,其内部的分子热运动就越剧烈E.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,再除以阿伏伽德罗常量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的液体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;已知某物质的摩尔质量M和分子质量m,可以计算出阿伏伽德罗常量N A选项C正确;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D错误;两系统达到热平衡时,两系统的温度一定相等,选项E正确.14.(2017·河北承德一模)在“用单分子油膜估测分子大小”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 cm2,则估测出油酸分子的直径为m.解析:(1)②要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积为V,则一滴该溶液的体积为V1③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰,要在水面上先撒上痱子粉.(2)1滴油酸酒精溶液的体积为4.8×10-3mL,由纯油酸与溶液体积比为1∶1 000,1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=40×10-4m2,所以油酸分子直径D=×10-9m.答案:(1)②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×10-9·河南驻马店质检)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=1.8×10-2kg/mol,阿伏伽德罗常量N A=6.0×1023mol-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.解析:(1)水的摩尔体积为V03/mol=1.8×10-5m3/mol水分子数为N=3×1025个.(2)建立水分子的球模型,有d3,解得一个水分子的直径为d= m=4×10-10m.答案:(1)3×1025个(2)4×10-10m。