思维特训(一)　分子间的引力和斥力

1、.思维特训一分子间的引力和斥力|典|例|分|析| 分子间的引力和斥力例 1分子力，又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的互相作用。当两分子相距较远时，分子力表现为引力；当分子间间隔 非常近时，分子力主要表现为斥力。实验说明，气体很容易被压缩；把体积分别为50 cm3的水和酒精混合，总体积小于100 cm3；高温下碳原子可浸透到钢制外表。这些都说明分子、原子间有一定的间隔 。相隔一定间隔 的固体和液体分子仍能聚集在一起不分散，是因为存在分子间作用力。分子间作用力由引力和斥力组成，引力对抗拉伸，斥力对抗压缩。图1TX1如图1TX1所示为分子间作用力关系图，r表示两分子间间隔 ，r0表示引力和

2、斥力相平衡的间隔 。F斥表示斥力曲线，F引表示引力曲线，F分子表示合力曲线。由图可知，随分子间间隔 r的增大，分子力先减小到零后增大再减到零，对外表现为先斥力后引力。1分子间引力和斥力大小均与_有关。固体和液体很难被压缩，说明分子间存在_。分子间的引力和斥力都随着分子间间隔 的增大而_。2以下有关分子力的说法中，正确的选项是_。A当rr0时，分子间没有力的作用B当rr0时，分子间的作用力只有斥力C当rr0时，分子间的作用力只有引力D当r10r0时，分子间的作用力可以忽略解析 1由分子间作用力关系图可知：分子间的作用力与分子间的间隔 有关。分子间作用力随着分子间间隔 的增大而减小，且斥力减小得更

3、快。固体和液体很难被压缩，说明分子间存在斥力。2分子间同时存在着引力和斥力，当rr0时，分子引力与斥力相等，分子间既不表现为引力，也不表现为斥力，但并不是分子间没有力的作用，故A错误；当rr0时，分子引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力，并非只有斥力，故B错误；当rr0时，分子引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，并非只有引力，故C错误；当r10r0时，分子间的作用力小到可以忽略，故D正确。答案 1分子间的间隔 斥力 减小2D 热量计算例 2上海市竞赛题质量相等的28 、100 的水分别装在甲、乙两容器中，现将一个温度为100 的金属球放入甲容器中，二者温度一样时，甲容器中水温升高到40

4、，然后迅速取出金属球放入乙容器中，再次到达温度一样时，乙容器中水温是不计热量损失和水的质量损失A60 B70 C88 D90 解析 此题可根据热平衡方程Q吸Q放求解。设金属球的质量为m金，比热容为c金，水的质量为m水，比热容为c水，当金属球放入甲容器中时，由于不计热量损失，那么有：c金m金100 40 c水m水40 28 ；当将金属球从甲容器中取出放入乙容器中时，由于不计热量损失，那么有c金m金t40 c水m水100 t；得：，可得t90 。答案 D例 3浙江省第十届科学竞赛在野外施工中，需要把质量为4.2 kg的铝合金构件的温度从10 升高到63 或以上。现只有保温瓶中1.2 kg、温度为9

5、0 的热水可以利用，不计热损失，请设计一个加热构件的方案。甲同学设计的方案和运算如下：将铝合金构件直接放入90 热水中，在不考虑热损失的前提下，热水放出的热量等于构件吸收的热量。根据热量计算公式：Q放c水m水t01t、Q吸c金m金tt02 ，将数值代入计算，得出构件与热水在到达热平衡时的温度t56.2 。显然，这种方案不能使构件到达规定的温度。乙同学设计的方案是把90 的热水分成等质量的两份，让构件先放入第一份90 的热水中，到达热平衡后取出，再放入第二份90 的热水中，再使构件与热水到达热平衡。通过计算说明，这一方案可使构件的最后温度到达61.7 。问：水的比热容为4.2×103

6、J/kg·，铝合金的比热容为0.88×103 J/kg·1怎样才能让构件到达63 呢？请写出你的设计方案。2假设采用最正确加热方案，构件最后的温度可达69.5 。这一结果启示我们，工业上也可以用类似方法用冷水冷却某些构件，请简要说明这种最正确冷却方案。解析 1操作方案：将保温瓶中t0190 的热水分假设干次倒出来。第一次先倒出一部分，与温度为t0210 的构件充分接触，并到达热平衡，构件温度升高到t1；将这部分温度为t1的水倒掉，再从保温瓶中倒出一部分热水，再次与温度为t1的构件接触，并到达热平衡，此时构件的温度升高到t2；再将这些温度为t2的热水倒掉，然后再从保

7、温瓶中倒出一部分热水使温度为t2的构件升温直到最后一次将剩余的热水倒出来与构件接触，到达热平衡，最终就可使构件的温度到达所要求的值。验证：如将1.2 kg热水分3次倒出，每次倒出m00.4 kg，在第一次使热水与构件到达热平衡的过程中：Q1c水m0t01t1，Q1c金m金t1t02，因为Q1Q1，所以c水m0t01t1c金m金t1t02即4.2×103 J/kg·×0.4 kg×90 t10.88×103 J/kg·×4.2 kg×t110 ，解得：t135 。同理第二次热平衡过程中：42×103 J/k

8、g·×0.4 kg×90 t20.88×103 J/kg·×4.2 kg×t235 ，解得t252.1875 。第三次热平衡过程中：42×103 J/kg·×0.4 kg×90 t30.88×103 J/kg·×4.2 kg×t352.1875 ，解得t364 。由此可知，至第三次时构件温度可到达64 。2用冷水对构件进展流水喷淋或用流水法进展，因为这样能充分地利用资源，使物体间内能更有效地转移，最大限度地实现降温。答案 1把热水均分成三份超过三

9、份的其他详细份数也可，将构件放入第一份热水中，构件与热水到达热平衡后取出，放入第二份热水中，再使构件与热水到达热平衡后取出，放入第三份热水中再次与热水到达热平衡，这样可使构件温度到达64 。2用冷水对构件进展流水喷淋可最大限度地实现降温。|思|维|集|训|1全国第二十四届“巨人杯物理竞赛2019年6月20日，我国宇航员王亚平首次进展了太空授课。图1TX2所示为王亚平所做实验的一个画面，图中的水呈球状而不破裂，除了失重的原因外，还主要是因为A水球的外外表有一层很薄的橡皮膜B水球外表分子之间互相作用的引力大于斥力C在实验用水中事先添加了某些特殊物质D到外太空后，水的分子构造发生了变化图1TX22在

10、如图1TX3所示的绝热装置中有一双层金属容器。在内层容器中倒入温度为80 的水，用温度计I测量其温度；在外层容器中倒入一样质量的温度为20 的水，用温度计测量其温度。假如认为热传递只在双层容器内部进展，那么根据每隔相等时间记录的两支温度计的示数，可绘制出热水的降温图线用虚线表示和冷水的升温图线用实线表示。图1TX4中，最能反映上述两个容器内水温变化的图象是图1TX3图1TX432019年全国初中应用物理竞赛如图1TX5所示的两个完全一样的陶瓷杯中分别装有半杯刚冲好的热茶和半杯冷牛奶，假如将它们混合在一起，想尽快做一杯温度尽可能低一些的奶茶，以下方法效果最好的是图1TX5A将热茶冷却2 min之

11、后再把冷牛奶倒入热茶杯中B把冷牛奶倒入热茶杯中，再冷却2 minC把热茶冷却2 min之后再把热茶倒入冷牛奶杯中D把热茶倒入冷牛奶杯中，再冷却2 min45 的冷水和60 的热水混合，得到50 的温水。假设不计热损失，可以判断A混合前热水的内能不一定比冷水的内能大B混合前热水的内能一定比冷水的内能大C热水质量不一定比冷水质量大D热水质量一定比冷水质量小5质量一样的三杯水，初温分别是t1、t2、t3，且t1t2t3，把它们混合后，不计热损失，那么混合后温度是A. B.C.t2 Dt3t16上海市第二十八届“大同杯物理竞赛A、B两物体质量相等，温度均为10 ；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50 。

12、现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了4 ，乙杯水温降低了8 ，不考虑热量的损失，那么A、B两物体的比热容之比为A49B35C23D127如图1TX6所示，甲、乙两球完全一样，分别浸没在水和水银的同一深度处，甲、乙两球是用同种特殊材料制成的。当温度略微升高时，球的体积会变大。假如开场水和水银的温度一样，且两液体温度同时缓缓地升高同一值，那么图1TX6A甲球吸收的热量较多B乙球吸收的热量较多C两球吸收的热量相等D无法确定8证明液体、气体分子做杂乱无章运动的最著名的实验是英国植物学家布朗发现的布朗运动。1827年，布朗把花粉放入水中制成悬浮液，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发

13、现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，不会停下来。这些小颗粒由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规那么运动的状况。1布朗运动是_运动。A分子 B原子 C电子 D花粉小颗粒2布朗运动本质上是反映了_选填“个别或“所有分子的运动是_选填“无或“有规那么的。3如何使布朗运动加快？答：_。4本实验用到的物理研究方法是_。9如图1TX7所示，空气清洁剂和气雾杀虫剂的灌装原理是一样的。将药液装进密封的罐里，再充入高压气体，喷液管伸到罐底。使用时通过按压喷嘴按钮翻开出液口，药液受高压气体的作用，呈喷雾状喷出，松开手指，依靠弹簧的作用，喷嘴按钮复原，出液口关

14、闭。图1TX71由喷嘴喷出的雾状药液是_选填“气体“小液滴或“固体小颗粒，室内很快充满清香气味，是由_微观解释引起的。2按下喷嘴药液强劲喷出，说明罐内压强_选填“大于“等于或“小于大气压。喷洒一段时间，会感觉到金属罐变凉，原因是_。10在研究分子引力实验时，小华同学做了如下实验，如图1TX8所示，图甲中杯子的水未装满，“舌形塑料片中间有一透气小孔。把“舌形塑料片盖在杯口，在伸出杯口的塑料片末端放一枚1角硬币，“舌形塑料片就被压翻；当杯内水装满，塑料片与水充分接触时，在伸出杯口的塑料片末端放6枚1角硬币，“舌形塑料片仍没有被压翻。这个现象说明了水和塑料片分子之间有_。图1TX811你知道吗？将两

15、个钢块结实地结成一个整体，工业上有两种方法：一种是“热焊法，也就是我们通常看见的用电焊条将两个钢块焊在一起；另一种方法是“冷焊法，就是将两块钢外表处理得很光滑，然后在外界如爆炸产生的宏大压力作用下，将两钢块紧紧地压在一起。上述两种方法都能将两钢块牢牢连成一个整体，请你分别说出其中的道理。12第二十一届全国物理竞赛“米线是一种特色小吃。端上餐桌的有：一碗热汤，上面浮着一层油；一碟切成薄片的鲜肉；一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再参加米线。现有以下资料：汤的初温为97 ，比热容为4.2×103 J/kg·；肉片的质量为0.2 kg，初温为22 ，比热容为3.5

16、15;103 J/kg·。基于安康，肉片必须在温度高于80 的汤中至少保持2 min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2 。问：1碗中油层的作用是什么？2为实现题干所述的温度要求，碗中汤的质量应满足什么条件？13安徽蚌埠二中自主招生在一搅拌机的容器内装入质量m为0.5 kg的水，把水加热到70 后让其在室温下自动冷却。其温度随时间变化的关系如图1TX9所示。现开动电动搅拌机对该冷却的水不停地搅拌，电动机每秒做功900 J，其做的功有80%转化为水的内能。假设不考虑容器的内能变化，水的比热容是4.2×103 J/kg·。求：图1TX91假设不考虑

17、室温下的自动冷却，搅拌机每秒钟能使水温上升多少。2在考虑室温的自动冷却的情况下，水最终的温度是多少。14汽车制动液俗称刹车油。汽车刹车时，驾驶员踩踏板通过刹车管内的制动液把压力传递到刹车块，刹车块和车轮上的鼓轮摩擦，阻止车轮转动。制动时，因摩擦产生的热量会使制动液温度升高，假如温度过高，到达沸点，制动液就会产生大量气体，造成制动失灵。制动液的沸点在遇潮吸水后会下降，因此国家规定制动液沸点不得低于140 。要测量制动液的沸点，可以取适量制动液和一个质量为m1的铜块放入加热容器，加热至沸腾后，把铜块取出立即放入一个装有水的保温杯中，保温杯中水的质量为m2、温度为t1，待铜块和水的温度一样后，再测出

18、水温t2，假设从取出铜块到测出水温过程散失的热量为Q，铜的比热容为c1，水的比热容为c2，就可以计算得到制动液的沸点，下表为某种制动液的含水量和对应的沸点。含水量01%2%3%4%5%6%沸点/2101801581421321241201刹车时制动液温度会升高，这是通过_方式增加了制动液的内能。2汽车刹车时使汽车减速的力的施力物体是_。3制动液沸点的表达式为t_。4利用表格中给出的数据，在坐标图1TX10中作出沸点与含水量的关系图象。图1TX105当含水量到达_时，这种制动液就必须更换。15阅读短文，答复以下问题。风寒温度人们都有这样的体验：走在街上，穿着的衣服感觉冷暖刚好适宜，这时突然起了一

19、阵大风，顿时感觉周身寒冷，这就是风寒效应。风寒效应会影响人体对冷的感觉，导致人体感觉的温度与温度计的示数有明显的差异。原来，人体的主要散热部位是皮肤，通过皮肤红外辐射、接触传导热量、冷热空气对流和汗液蒸发等方式散热。当无风时，在人体皮肤和周围空气之间有一个比较稳定的空气层，由于空气是热的不良导体，可以起到保温作用；当刮风时，稳定的空气保温层不断被新来的冷空气所代替，并把热量带走，风速越大，人体散失热量越快、越多，人也就感觉越寒冷。科学家提出用风寒温度描绘刮风时人体皮肤感觉的温度，并通过大量实验找出了风寒温度和风速的关系。下表是在气温为5 时，风寒温度和风速的关系。风速/km·h101

20、0203040风寒温度/531131风会使人感觉更寒冷的原因主要是加强了以下_散热方式。A辐射 B传导 C对流 D汗液蒸发2一质量为50 kg的人散失热量4.2×105 J，假如人体没有产生相应的热量，那么体温将下降_。人体的比热容取4.2×103 J/kg·3利用表格给出的数据在图1TX11中作出风寒温度风速图象。图1TX114当气温为5 ，风速为35 km/h时，地面的水会结冰吗？答：_。5根据所给数据，用T表示风寒温度，v表示风速，请你写出三者关系的表达式_。详解详析1B解析 液体外表层的分子间同时存在互相作用的引力与斥力，但由于分子间的间隔 大于分子的平衡

21、间隔 r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在外表张力，外表张力使液体表面有收缩的趋势，所以水呈球状而不破裂。2D解析 在热传递过程中两物体温度差越大热传递进展得越快，两物体温度差越小热传递进展得越慢，所以D正确。3C解析 高温液体在自然冷却过程中温度不断降低，而且开场时温度降低很快，继而温度降低变慢，所以，先让高温液体冷却2 min的效果较好，即方案A、C优于B、D；把热茶倒入冷牛奶杯中和把冷牛奶倒入热茶杯中相比，由于热茶倒入冷牛奶杯中的过程中会向空气散热，那么热茶倒入冷牛奶杯中后的奶茶温度略低于冷牛奶倒入热茶杯中的奶茶温度，所以方案C比方案A好。4B解析 设冷水的质量为m1，热

22、水的质量为m2，水的比热容为c：冷水吸收的热量：Q吸cm150 5 ，热水放出的热量：Q放cm260 50 ，由题知，Q吸Q放，那么cm145 cm210 ，解得：m1m229，所以热水的质量一定比冷水的质量大，且热水的温度高，所以混合前热水的内能一定比冷水的内能大，故B正确。5B解析 设每杯水的质量为m，水的比热容为c。首先使温度为t1、t2的两杯水混合，设到达热平衡后的温度为t，那么有cmtt1cmt2t，解得t。再与第三杯水混合，设到达热平衡后的温度为t，那么有2cmttcmt3t解得t。6A解析 设A、B的质量均为m，水的质量均为m0，那么对于A物体而言，它吸收的热量等于甲杯水放出的热

23、量，故cA m×46 10 c水m0×4 ；对于B物体而言，它吸收的热量等于乙杯水所放出的热量，故cB m×42 10 c水m0×8 ；联立以上二式解之得cAcB49，故A是正确的。7B解析 甲、乙两球完全一样，即质量和比热容一样，当温度变化一样时，根据Q吸cmt可知，二者吸收的热量一样。而在水银中受到的压强大，二球假设膨胀一样的体积，乙球要抑制的力大，做功多。吸收的热量除了使内能增加一样的量外还要抑制液体的压力做功，所以乙球吸收的热量较多。81D2所有 无3升高温度4转换法解析 1布朗运动的主体并不是分子或原子，而是因为液体分子的无规那么运动，使花粉小

24、颗粒受到撞击而运动，故D正确。2通过布朗运动，说明一切物质的分子都在不停地做无规那么的热运动。3因为分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，所以使布朗运动加快的方法可以升高温度。4在本实验中，通过花粉的运动反映水分子的运动，是转换法的运用。91小液滴分子不停地做无规那么运动2大于药液汽化，从金属罐上吸热导致其温度下降解析 1由喷嘴喷出的雾状药液是小液滴；喷洒药液后室内很快充满清香气味，是因为药液中的香味分子在不停地做无规那么运动，向四周扩散，使人们闻到清香气味。2按下喷嘴，实际上是将喷嘴翻开，由于灌内液面上方的大气压大于外界的大气压，药液就从导管被压出；当按钮被按下时喷嘴喷出一定的药液

25、后，会感觉到金属罐变凉，这是因为液态的药液在喷出时迅速汽化为气态，且汽化吸热，使金属罐温度降低，故会变凉。10引力解析 “舌形塑料片在硬币的压力下可绕杯子的边缘转动，所以“舌形塑料片是一个杠杆。由杠杆的平衡条件可知，“舌形塑料片的支点在与杯子接触处，图甲中杯子未装满水，当一端受到硬币的压力时，“舌形塑料片不能平衡，说明没有受到分子引力的作用；当杯内水装满时，塑料片与水充分接触，在伸出杯口的塑料片末端放6枚1角硬币，“舌形塑料片仍没有被压翻。说明另一端也受到向下的力的作用，这个力就是分子间的引力。11热焊：高温状态下，焊条熔化为液态。液体的流动使很多焊锡分子与钢分子间间隔 减小，在可以产生分子引力范围内，两钢块便结实结成一个整体。冷焊：宏大的压力使两钢块紧压在一起，许多分子间的间隔 到达分子间引力作用范围，分子引力将两钢块连成整体。121油层的作用是减慢蒸发，从而减慢热量的散失。2因为肉片必须在温度高于80 的汤中保持至少2 min，在