高中物理粤教版3第一章分子动理论 章末复习课

章末复习课【知识体系】[答案填写]①10－10m②×1023mol－1③eq\f(M,m0)＝eq\f(V,V0)④高⑤合力⑥零⑦斥力⑧引力⑨平均动能⑩总和主题1分子微观量的估算阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁，在已知宏观量的基础上往往可借助NA计算出某些微观物理量，有关计算主要有：1．已知物质的摩尔质量M，借助于阿伏加德罗常数NA，可以求得这种物质的分子质量m0＝eq\f(M,NA).2．已知物质的摩尔体积Vm借助于阿伏加德罗常数NA，可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积V0＝eq\f(Vm,NA).3．若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形分小，可估算出分子直径d＝eq\r(3,\f(6Vm,πNA)).4．依据求得的一个分子占据的体积V0，可估算分子间距，此时把每个分子占据的空间看成一个小立方体模型，所以分子间距d＝eq\r(3,V0)，这对气体、固体、液体均适用．5．已知物体的体积V和摩尔体积Vm，求物体的分子数N，则N＝NAeq\f(V,Vm).【典例1】一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3，平均摩尔质量为0.029kg/mol.阿伏加德罗常数NA＝×1023mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10m．解析：设气体体积为V0，液体体积为V1，气体分子数n＝eq\f(ρV0,M)NA，V1＝neq\f(πd3,6)(或V1＝nd3)，则eq\f(V1,V0)＝eq\f(ρ,6m)πd3NAeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(V1,V0)＝\f(ρ,m)d3NA))，解得eq\f(V1,V0)＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)．答案：1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)针对训练1．目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台．再严重下去，瓶装纯净空气也会上市．设瓶子的容积为500mL，空气的摩尔质量M＝29×10－3kg/mol.按标准状况计算，NA＝×1023mol－1，(1)空气分子的平均质量是多少？(2)一瓶纯净空气的质量是多少？(3)一瓶中约有多少个气体分子？解析：(1)m＝eq\f(M,NA)＝eq\f(29×10－3,×1023)kg＝×10－26kg.(2)m空＝ρV瓶＝eq\f(MV瓶,Vm)＝eq\f(29×10－3×500×10－6,×10－3)kg＝6．5×10－4kg(3)分子数N＝nNA＝eq\f(V瓶,Vm)·NA＝eq\f(500×10－6××1023,×10－3)＝×1022(个)．答案：(1)×10－26kg(2)×10－(3)×1022个主题2分子的热运动1．分子的热运动．分子的运动是不规则的，受温度影响．温度越高，运动越剧烈．大量分子运动受统计规律支配．2．扩散现象．(1)两种物质由于接触而产生的物质迁移现象即为扩散现象，它的原因是分子的无规则运动，扩散现象是分子运动的具体体现．(2)扩散现象的特点：①从浓度高处向浓度低处扩散；②扩散快慢除与此物质的状态有关外，还与温度有关．3．布朗运动．(1)尽管布朗运动本身并不是分子运动，但由于它的形成原因是分子的撞击，所以它能反映分子的运动特征，这就是布朗运动的意义所在．(2)布朗运动的实质：①布朗运动永不停息，说明分子的运动是永不停息的．②布朗运动路线的无规则，说明分子的运动是无规则的．③温度越高，颗粒越小，布朗运动越剧烈，说明分子无规则运动的剧烈程度也与温度有关．【典例2】气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()A．气体分子可以做布朗运动B．气体分子的动能都一样大C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大解析：气体能充满密闭容器的原因是：气体分子间的距离大于10－10m，相互作用力十分微弱，气体分子做无规则的自由运动，C正确；布朗运动研究的是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，而不是气体分子的运动，A错误；由于气体分子的运动及相互的碰撞，会使分子间的距离和速率都时刻发生变化，所以B答案：C针对训练2．(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，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主题3分子力与分子势能的关系1．分子力．(1)分子间的作用力属于短程力，其作用力只存在相近的两分子之间．分子间的距离为平衡位置时，分子间仍有引力和斥力，但是两者合力为0.当分子间距大于平衡位置距离时表现为引力，当分子间距小于平衡位置距离时表现为斥力．(2)当距离超过10倍的平衡位置时，不存在分子力即引力和斥力都为0.所以理想气体分子间距大，超过平衡位置距离的10倍，所以理想气体不考虑分子力的作用．2．分子力做功和分子势能．(1)当分子力与分子速度同向时分子力做正功，动能增大，分子势能减小；当分子力与速度反向时分子力做负功，动能减小，分子势能增大．所以一分子向另一固定不动的分子靠近时，分子间距开始大于平衡间距后小于平衡位置间距，则分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，平衡位置时分子势能最小．(2)图象．【典例3】如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，若规定无限远处分子势能为零，则()A．乙分子在b处势能最小，且势能为负值B．乙分子在c处势能最小，且势能为负值C．乙分子在d处势能一定为正值D．乙分子在d处势能一定小于在a处势能解析：由于乙分子由静止开始，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子势能一直在减小，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，分子势能最小为负值．由于惯性，到达c点后乙分子继续向甲分子靠近，由于分子力为斥力，故乙分子做减速运动，直到速度减为零，设到达d点后返回，故乙分子运动范围在ad之间．在分子力表现为斥力的那一段cd上，随分子间距的减小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子势能随间距的减小一直增加．答案：B针对训练3.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从A处由静止释放，下图中A、B、C、D四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是()解析：速度方向始终不变，A错误；加速度与力成正比，方向相同，故B正确；乙分子势能不可能增大到正值，故C错误；乙分子动能不可能为负值，故D错误．答案：B统揽考情对分子力和分子势能的考查是高考的一个小热点问题，分子势能和分子力之间存在着一定的联系，两者都与分子间的距离存在一定的关系，但对学生处理来说却容易出现混淆．另外分子动理论也是常考的一种题型，考题一般以选择题的形式出现，在高考中基本每年都会涉及该部分内容．真题例析(2023·课标全国Ⅰ卷)(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()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：由分子力随分子间距离变化关系分析知，分子力先增大，然后减小，再增大，A选项错误；分子从相距很远处开始运动，则r>r0时合力为引力，分子力做正功，分子动能大．r<r0时合力为斥力，分子力做负功，分子动能减小，B、C选项正确；由分子力做功与分子势能变化关系知，分子势能先减小，后增大，D选项错误；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和动能之间相互转化，分子势能和动能之和不变；E选项正确．答案：BCE针对训练一定质量的理想气体在升温过程中()A．分子平均势能减小B．每个分子速率都增大C．分子平均动能增大D．分子间作用力先增大后减小解析：对于理想气体分子间距比较大，超过了分子力的作用范围，进而分子势能认为是0，故A、D错误；温度升高分子平均动能增大，对单个分子的运动是无规则的，有的增大，也有的会减小，故B错误，C对．答案：C1．(2023·山东卷)(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解析：由分子动理论知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒做布朗运动；由于布朗运动的剧烈程度和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会越明显，则混合均匀的程度进行的更快，故选B、C.答案：BC2．(多选)以下说法正确的是()A．气体的温度越高，分子的平均动能越大B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的C．对物体做功不可能使物体的温度升高D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关解析：温度是大量分子平均动能的标志，气体分子温度越高，说明分子的平均动能越大；但并不能说明所有分子的运动速率都很高，仍有一部分分子的运动速率是比较小的，所以A、B选项正确；做功和热传递均可以改变物体的内能，一般情况下对物体做功是可以使物体温度升高的，C选项错误；只有理想气体的内能才只与温度有关，对于实际气体内能与温度和体积有关，不能单纯从温度上来判断，D选项错误．答案：AB3．(2023·北京卷)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，其内能一定不变解析：物体温度是分子平均动能的标志，温度高分子平均动能大，但内能不一定大，故B正确，A、C、D错误．答案：B4．下列说法中正确的是()A．气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减小C．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，可以求出该物质分子的质量解析：气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，故A错误；当分子力表现为引力时，分子间距离增大时分子力做负功；分子势能随分子间距离的增大而增大，故B错误；物体的内能是构成物体的所有分子的无规则热运动的动能和分子势能的代数和，具有统计意义，对单个或几个分子无意义，故C错误；已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，可以由m＝eq\f(M,NA)可求出该物质分子的质量，故D正确．答案：D5．(2023·海南卷)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，阿伏伽德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g.由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．解析