高考物理一轮复习导学案第十五章热学第一课时分子动理论内能

第十五章热学第1课时分子动理论内能【学习目标】1.了解分子动理论的基本观点，了解物体内能的决定因素，掌握分子间距与分子势能的关系。2.了解气体分子运动的特点，能够从微观的角度解释气体压强。【重点难点】对分子动理论、内能的理解与应用。【自主学习】考点一分子动理论(一)物体是由大量分子组成的1．分子的大小：(1)分子的直径：数量级为________m；(2)分子的质量：数量级为10－26kg。2．阿伏加德罗常数1mol的任何物质都含有相同的分子数，通常可取NA＝________________mol－1。3．联系微观和宏观的四个重要关系微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。(1)一个分子的质量：m0＝eq\f(M,NA)。(2)一个分子的体积：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注：对气体，V0为分子所占空间体积)。(3)物体所含的分子数：N＝nNA；物体所含物质的量n＝eq\f(V,Vmol)或n＝eq\f(m,M)。(4)物体的体积和质量的关系Vmol＝eq\f(M,ρ)或V＝eq\f(m,ρ)。4．求解分子直径或棱长时的两种模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直径d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固体和液体)。(2)立方体模型：V0＝d3，得棱长d＝eq\r(3,V0)(常用于求相邻气体分子间平均距离)。例1(2023·北京市第十二中学期中)一定量某种气体的质量为m，该气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m0和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为()A．NA＝eq\f(V,V0)B．NA＝eq\f(ρV,m0)C．NA＝eq\f(m,m0) D．NA＝eq\f(M,ρV0)例2(2023·江苏连云港市期中)浙江大学高分子系制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻固态材料的纪录。设该种气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为kg/mol)，阿伏加德罗常数为NA，求：(1)体积为V(单位为m3)的气凝胶中含有的分子数；(2)每个气凝胶分子的直径。(二)分子永不停息地做无规则运动1．扩散现象：(1)定义：________种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，而是由物质分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度________，扩散得越快。2．布朗运动：(1)定义：悬浮________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：微粒越________，运动越明显；温度越________，运动越明显。3．热运动：(1)分子永不停息的________________运动叫作热运动；(2)特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。例3(2023·山西太原市期中)装满冷水的玻璃杯静置于桌面上，若将一滴墨水轻轻滴到水中，过一会墨水逐渐散开，直到整杯水都变黑。下列说法正确的是()A．这一现象是由于水分子的布朗运动产生B．这一现象主要是由于墨水受到重力产生C．这一现象主要是由于水的对流形成的D．将杯中的冷水换成热水，这一过程会进行的更迅速例4(2024·山东省模拟)2023年3月底受冷空气以及大风天气影响，全国各地均出现不同程度的沙尘天气，内蒙古、北京等中北部地区局部有强沙尘暴，甚至局部地区出现下“泥点”的恶劣天气，山东、河南、安徽、江苏等华东地区也都出现AQI(空气质量指数)爆表达到500的现象，AQI指数中一项重要指标就是大家熟知的PM2.5指数，PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5μm的悬浮颗粒物，漂浮在空中，很难自然沉降到地面。对于上述天气现象下列说法正确的是()A．中北部地区出现的沙尘暴中的沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动B．一团质量不变的沙尘暴从温度较低的地区吹到温度较高的地区，温度逐渐升高，风速逐渐减小，其内能逐渐减小C．PM2.5颗粒的尺寸与空气中氧气分子的尺寸数量级相同D．PM2.5颗粒在空气中的无规则运动是由于大量空气分子无规则运动对其撞击的不平衡性引起的(三)分子之间存在着相互作用力1．物质分子间存在空隙。2．分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而________，随分子间距离的减小而________，________力变化得较快。3.实际表现出的分子力是引力和斥力的________。分子力与分子间距离的关系图线如图所示。由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：(1)当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为________；(2)当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为________；(3)当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为________；(4)当分子间距离大于10r0(约为10－9m)时，分子力很弱，可以忽略不计。考点二温度和内能1．温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的______。2．两种温标：摄氏温标和热力学温标。摄氏温度与热力学温度的关系：T＝t＋273.15K。3．分子动能：(1)分子动能是________________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动能的平均值，________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________。4．分子势能：(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：________________和分子排列情况；②宏观上：________和状态。5．物体的内能：(1)概念理解：物体中所有分子热运动________和________________的总和，是状态量；(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的________和________决定，即由物体内部状态决定；(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小________；(4)改变物体内能的两种方式：____________和____________。例5(2023·海南卷·5)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是()A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小例6(2021·北京卷·4)比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是()A．热水分子的平均动能比水蒸气的大B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小C．热水分子的速率都比水蒸气的小D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈考点三分子运动速率分布规律气体压强的微观解释1．气体分子运动的速率分布图像当气体分子间距离大约是分子直径的10倍时，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，分子速率大的分子比例较多，平均速率会增大，如图所示。2．气体压强的微观解释(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续均匀的压力。(2)决定因素(一定质量的某种理想气体):①宏观上：决定于气体的温度和体积。②微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度。【课堂巩固】1．已知地球大气层的厚度远小于地球半径R，空气平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，地面附近大气压强p0，重力加速度大小g。由此可以估算地球大气层空气分子总数为（

）A． B． C． D．2．(2024·重庆市模拟)关于下列四幅图像说法正确的是()A．对甲图，加热一锅水时发现水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈B．对乙图，半杯水与半杯酒精混合之后的总体积要小于整个杯子的容积，说明液体分子之间有间隙C．对丙图，自由膨胀和扩散现象都具有双向可逆性D．对丁图，扩散现象不能在固体之间发生3．(2024·山东滨州市第一中学开学考)如图所示为济南市某日的天气预报，下列说法正确的是()A．当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物(如PM1～2.5)的分子在空气中做无规则的布朗运动B．从上午7点到下午1点，空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量比例逐渐变大C．若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小，斥力增大D．若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子势能一直增大4．关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的实际轨迹C．图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低5．(2023·北京卷·1)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体()A．分子的平均动能更小B．单位体积内分子的个数更少C．所有分子的运动速率都更小D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大6.(2023·北京市顺义区模拟)如图所示是两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是()A．当r＝r1时，分子间的作用力为零B．当r＞r1时，分子间的作用力表现为引力C．当r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐变大D．当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功7．(2021·重庆卷·15(1))图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是()A．①③②B．②④③C．④①③ D．①④③8．（多选）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则以下选项正确的是（）A．a克拉钻石物质的量为B．a克拉钻石所含有的分子数为C．a克拉钻石所含有的分子数为D．每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）9．（多选）如图所示，是甲分子固定在坐标原点，乙分子在到的不同位置时的势能情况，由图像可知（）A．Q点为平衡位置B．P点为平衡位置C．从Q点静止释放乙分子，乙分子在P点的加速度最大D．从Q点静止释放乙分子，分子动能先增加后减小10．麦克斯韦得出的气体分子速率分布规律并不神秘，它跟你的学习和生活十分接近。下面左图是氧气分子在和两种不同情况下的速率分布情况。下面右图所示是一条古老的石阶，它记录着千千万万人次的脚印。关于正态分布，下列表述正确的是（）A．人们在这条石阶上走上走下时，脚踏在中间的多，踏在两边的少，因此每一个台阶的中间都比两边磨损得多，显出正态分布的特征B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占比例变小，温度为的氧气分子平均速率较大C．高二年级在级长、班主任和物理老师的精心管理和教学下，本次期中考试的物理平均分较上次有较大提升，每个学生的物理成绩比上次都有提高D．本次