（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第11章 第1讲 分子动理论 内能

1、第1讲分子动理论内能知识一分子运动论的基本内容1物体是由大量分子组成的(1)分子很小直径数量级为1010 m.质量数量级为10271026_kg.(2)分子数目特别大，阿伏加德罗常数NA6.02×1023 mol1.2分子的热运动(1)布朗运动永不停息、无规则运动颗粒越小，运动越明显温度越高，运动越激烈运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动(2)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，常称做热运动3分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥

2、力变化更快(2)分子力的特点rr0时(r0的数量级为1010 m)，F引F斥，分子力F0；图1111r<r0时，F引<F斥，分子力F表现为斥力；r>r0时，F引>F斥，分子力F表现为引力；r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F0.(3)分子力随分子间距离的变化图象(如图1111)(1)布朗运动不是液体分子的运动而是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动(2)分子力指的是斥力和引力的合力，分子之间的引力、斥力是同时存在的1 / 10知识二温度和物体的内能1温度：两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度

3、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：Tt273.15_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的动能的平均值，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微观上决定于分子间距离；宏观上决定于物体的体积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(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定(3)物体的内能与物体

4、的位置高低、运动速度大小无关考点一分子直径、质量、数目等微观量的估算一、宏观量与微观量的相互关系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Vm，物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度.3相互关系(1)一个分子的质量：m0.(2)一个分子的体积：V0.(注：对气体，V0为分子所占空间体积)(3)物体所含的分子数：n·NA·NA或n·NA·NA.(4)单位质量中所含的分子数：n.二、求解分子直径时的两种模型1把分子看做球形，d.2把分子看做小立方体，d.对于气体，按上述思路算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离已知

5、铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol1)下列判断错误的是()A1 kg铜所含的原子数为B1 m3铜所含的原子数为C1个铜原子的质量为(kg)D1个铜原子的体积为(m3)【解析】1 kg铜所含的原子数NNA，A正确；同理1 m3铜所含的原子数NNA，B错误；1个铜原子的质量m0(kg)，C正确；1个铜原子的体积V0(m3)，D正确【答案】B考点二布朗运动与分子热运动布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，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，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子无论大小都做

6、热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息地无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映(多选)(2012·大纲全国高考)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【解析】布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故A选项错误；布朗运动的影响因素是温度和颗粒大小，温度越高、颗粒越小

7、，布朗运动越明显，故B选项正确；布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的，而不是由液体各部分的温度不同而引起的，故C选项错误，D选项正确【答案】BD考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力与分子势能的比较名称项目分子间的相互作用力F分子势能Ep与分子间距的关系图象随分子间距的变化情况r<r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引<F斥，F表现为斥力r增大，斥力做正功，分子势能减少r减小，斥力做负功，分子势能增加r>r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引>F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减

8、小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r>10r0 (109 m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零图1112如图1112所示，用F表示两分子间的作用力，Ep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()AF不断增大，Ep不断减小BF先增大后减小，Ep则不断减小CF不断增大，Ep先增大后减小DF、Ep都是先增大后减小【解析】分子间的作用力是矢量，分子势能是标量，由图象可知F先增大后变小，Ep则不断减小，B正确【答案】B考点四实验：用油膜法估测分子的大小一、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分

9、子油膜，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用dV/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径图1113二、实验器材盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔三、实验步骤1取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液2往边长约为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上3用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体

10、积V0 mL.4用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜5待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上6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7据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子的直径比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为1010，若不是1010需重做实验(2011·上海高考)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：取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓

11、度的油酸酒精溶液；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；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；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4.8×103 mL，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)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实验失败(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒

12、精溶液内纯油酸的体积可得：d m1.2×109 m.【答案】(1)在量筒中滴入N滴溶液在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×1091(多选)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为()ANABNACNA DNA【解析】NA，C对；MV，即NA，B也对，应选B、C.【答案】BC2(多选)下列说法中正确的是()A扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动B布朗运动实际是液体分子的运动C分子间距离增大，分子间作用力一定减小D温度高的物体的内能不一定大【答案】AD3下列有关温度的各种说法中正确的是()A温度低的物体内能小B

13、温度低的物体，其分子运动的平均速率也必然小C做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D0的铁和0的冰，它们的分子平均动能相同【答案】D4(多选)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是()A将油酸形成的膜看成单分子油膜B不考虑各油酸分子间的间隙C考虑了各油酸分子间的间隙D将油酸分子看成球形【解析】“用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸(体积为V)滴入水中，使之形成一层单分子油膜，成为一个一个单层排列的球形体，显然，球形体的直径即为单分子油膜的厚度d，假设单分子油膜的面积为S，必然有d，所以“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是A、B、D.【答案】ABD5(

14、2011·广东高考)如图1114所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()图1114A铅分子做无规则热运动B铅柱受到大气压力作用C铅柱间存在万有引力作用D铅柱间存在分子引力作用【解析】挤压后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围内，故不脱落的主要原因是分子之间的引力，故D正确，A、B、C错误【答案】D6(2012·四川高考)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距离的减小而减小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

15、析】分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，但某一分子的动能不一定大，选项A错误；分子间引力总是随分子间距离的减小而增大，选项B错误；物体的内能是所有分子动能和分子势能之和，分子动能与温度有关，分子势能与体积有关，所以物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项C正确；由热力学第一定律知，做功和热传递都可以改变物体的内能，选项D错误【答案】C7(多选)(2013·新课标全国卷)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

16、【解析】两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间距离rr0时为引力，随着距离r的减小引力先增大后减小，分子间距离rr0时为斥力，光是斥力一直增大至最大，故选项A错；在两分子靠近的过程中，先是引力做正功、后又斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B、C正确，选项D错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和动能之和不变，选项E正确【答案】BCE8(2013·福建高考)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()【解析】当rr0时引力与斥力

17、的合力为零即分子力为零，A、D错；当分子间的距离从r0增大或减小时，分子力都做负功，分子势能增加，rr0时分子势能最小，B对C错【答案】B9(2012·广东高考)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【解析】当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大，只是斥力比引力增加得更快一些【答案】D10(2011·全国高考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制