2025版新教材高考物理全程一轮总复习第十四章热学第1讲分子动理论内能学生用书

第1讲分子动理论内能课程标准1.通过试验，估测油酸分子的大小．了解分子动理论的基本观点及试验证据．2．通过试验，了解扩散现象．视察并能说明布朗运动．了解分子运动速率分布的统计规律和意义．3．了解内能的概念及确定因素．素养目标物理观念：(1)知道扩散、布朗运动、热运动及分子动理论的基本观点，气体分子运动的特点，速率分布图像．(2)知道分子动能、分子势能、物体内能的概念，知道温度是分子热运动平均动能的标记，分子势能跟物体体积有关．科学思维：(1)理解扩散现象与布朗运动的成因，能用F－r图像说明分子力．(2)理解分子平均动能与温度的关系，分子势能与物体体积的关系，并能解决相关的实际问题．必备学问·自主落实一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为________m油膜法测分子直径：d＝VS，V是油滴体积，S(2)一般分子质量的数量级为________kg.阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁(3)阿伏加德罗常数：1mol的任何物质都含有________的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，即NA，NA＝________mol－1.2．分子永不停息地做无规则热运动单分子行为(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象．温度越________，扩散越快．集体行为(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的颗粒永不停息地做无规则运动．布朗运动反映了________的无规则运动．颗粒越________，运动越明显；温度越________，运动越猛烈．(3)热运动：________永不停息的无规则运动．3．分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在________和________，实际表现的分子力是它们的________．(2)引力和斥力都随着距离的增大而________，但斥力比引力变更得________．(3)分子间的作用力随分子间距离变更的关系如图所示．二、温度和物体的内能1．温度(1)温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观上表示分子的________．(2)温度是确定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．温度相同是热平衡的标记2．两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的比较：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的．即两种温度的每一度大小相同(2)关系：T＝____________．3．分子的平均动能：物体内全部分子动能的平均值叫分子的平均动能．________是分子平均动能的标记，温度越高，分子做热运动的平均动能越________．4．分子势能：由分子间的相互作用和相对位置确定的势能叫分子势能．宏观上，分子势能的大小与物体的________有关．物体内能的大小与物体机械能的大小没有任何关系5．物体的内能：物体中全部分子的热运动的________与________的总和．物体的内能跟物体的________和________都有关系．走进生活冬天在我国北方许多地方易出现雾霾天气，如图所示．雾霾极大地影响了人们的视线，也给交通带来不便．(1)你知道霾的小颗粒在做什么运动吗？(2)这种运动与小颗粒大小有关吗？关键实力·精准突破考点一微观量的估算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＝36(2)立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d＝3V留意：对于气体，利用d＝3V0计算出的2．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等．(2)宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的量n等．(3)相互关系①一个分子的质量：m0＝MmolNA②一个分子的体积：V0＝VmolNA针对训练1.(多选)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，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()A．NA＝VV0 B．NAC．NA＝Mm D．NA＝2．(多选)已知阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，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()A．1kg该物质所含的分子个数是ρNAB．1kg该物质所含的分子个数是1MNC．该物质1个分子的质量是ρD．该物质1个分子占有的空间是M3.[2024·河北衡水市月考]轿车中的平安气囊能有效保障驾乘人员的平安．轿车在发生肯定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊．若充入氮气后平安气囊的容积V＝56L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×(1)一个氮气分子的质量m；(2)气囊中氮气分子的总个数N；(3)气囊中氮气分子间的平均距离r.考点二布朗运动与分子热运动三类概念的比较扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区分是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜干脆视察到共同点(1)都是无规则运动(2)都随温度的上升而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动留意：(1)扩散现象干脆反映了分子的无规则运动，布朗运动不是分子的运动，间接反映了液体分子的无规则运动．(2)一缕阳光射入教室内，我们看到教室内尘埃上下流淌不是布朗运动，做布朗运动的颗粒直径大约在10－6m，人干脆用肉眼是看不见的．针对训练4.据探讨发觉，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播．气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统．这些固态或液态颗粒的大小一般在10－3～103μm之间．已知布朗运动微粒大小通常在10－6m数量级．下列说法正确的是()A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越小，布朗运动越猛烈C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因为气体浮力作用5．[2024·张家口模拟](多选)PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后危害人体健康，矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要缘由．下列关于PM2.5的说法中正确的是()A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C．温度越低PM2.5活动越猛烈D．PM2.5中小一些的颗粒的运动比大一些的颗粒更为猛烈6．[2024·海口模拟]关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是()A．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中B．布朗运动就是花粉分子的无规则运动C．悬浮在肯定温度的液体中的固体小颗粒越大，布朗运动越明显D．扩散现象和布朗运动都能证明分子在永不停息地做无规则运动考点三分子力、分子势能与物体内能1．分子力、分子势能与分子间距离的关系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像随分子间距的变更状况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表示为斥力r增大，斥力做正功，分子势能减小；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减小，引力做正功，分子势能削减r＝r0F引＝F斥，F＝0分子势能最小，但不为零(取无穷远处的分子势能为零)r>10r0(10－9m)F引和F斥都已非常微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零留意：当r＝r0时，分子力为零，但是分子间的F引、F斥都不为零，是二者的合力为零．2．分析物体内能问题的四点提示(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(2)内能的大小与温度、体积、分子数和物态等因素有关．(3)通过做功或热传递可以变更物体的内能．(4)温度是分子平均动能的标记，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同．例1如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变更状况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上的四个特别的位置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知()A．虚线a为分子间斥力变更图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零B．虚线b为分子间引力变更图线，表明分子间引力随距离增大而增大C．实线c为分子势能的变更图线，乙分子到达C点时分子势能最小D．乙分子从A到C的运动过程中始终做加速运动[教你解决问题]“读图”——提升信息转化实力[解题心得]例2[2024·山东卷]如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭肯定质量的志向气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体()A．内能增加，外界对气体做正功B．内能减小，全部分子热运动速率都减小C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例削减D．温度上升，速率大的分子数占总分子数比例增加[解题心得]针对训练7.[2024·江苏扬州模拟]2024年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时()A．气泡受到浮力B．气泡内分子热运动停止C．气泡内气体在界面处对水产生压力D．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力8．新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给人们的生命财产造成了重大损失．为了杀死病毒，预防传染，人们运用乙醇消毒液和免洗洗手液(如图所示)，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是()A．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子做布朗运动B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关C．运用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是液体蒸发的原因D．运用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，内能不变第十四章热学第1讲分子动理论内能必备学问·自主落实一、1．(1)10－10(2)10－26(3)相同6.02×10232．(1)高(2)液体分子小高(3)分子3．(1)引力斥力合力(2)减小快二、1．(1)平均动能2．(2)t＋273.15K3．温度大4．体积5．动能分子势能温度体积走进生活答案：(1)布朗运动．(2)有关．关键实力·精准突破1．解析：因为M＝ρV，所以NA＝Mm＝ρVm.由于气体分子间隙很大，所以V≠NA·V0答案：BC2．解析：1kg该物质的物质的量为1M，所含分子数目为n＝NA·1M＝NAM，故A错误；B正确；每个分子的质量为m0＝1n＝MNA，故C错误；每个分子所占体积为答案：BD3．解析：(1)一个氮气分子的质量m＝M解得m≈5×10－26kg.(2)设气囊内氮气的物质的量为n，则有n＝ρN＝nNA解得N≈2×1024(个)．(3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r的立方体，则有r3＝V解得r≈3×10－9m.答案：(1)5×10－26kg(2)2×1024(3)3×10－9m4．解析：布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不简单平衡，布朗运动越猛烈，选项B正确，A错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，选项C错误，当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动；固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击导致的，不是浮力作用的结果，选项D错误．答案：B5．解析：PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误；PM2.5在空气中运动的是固体颗粒，属于布朗运动，故B正确；温度越高PM2.5活动越猛烈，故C错误；PM2.5中颗粒越小，空气分子对颗粒的撞击越不均衡，其颗粒的运动比其他颗粒更为猛烈，故D正确．答案：BD6．解析：扩散现象是指不同物质彼此进入对方的现象，可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间，故A错误．布朗运动是固体小颗粒受到的分子的撞击不平衡产生的，是固体小颗粒的运动，不是花粉分子的无规则运动，故B错误．布朗运动是固体小颗粒受到的分子的撞击不平衡产生的，固体小颗粒越小，布朗运动越明显，故C错误．扩散现象干脆反映了组成物质的分子永不停息地做无规则运动；布朗运动间接证明白分子永不停息地做无规则运动，故D正确．答案：D例1解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变更得快，故虚线a为分子间斥力变更图线，虚线b为分子间引