（江蘇專版）2020版高考物理一輪復習 第十二章 第1節(jié) 分子動理論 內(nèi)能講義（含解析）.doc

分子動理論 內(nèi)能(1)布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動。()(2)溫度越高，布朗運動越劇烈。()(3)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大。()(4)33 240 K。()(5)分子動能指的是由于分子定向移動具有的能。 ()(6)當分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。()(7)內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同。()突破點(一)微觀量的估算1兩種分子模型物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種情況，不同物態(tài)下應將分子看成不同的模型。(1)固體、液體分子一個一個緊密排列，可將分子看成球形或立方體形，如圖所示，分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長，所以d (球體模型)或d(立方體模型)。(2)氣體分子不是一個一個緊密排列的，它們之間的距離很大，所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間。如圖所示，此時每個分子占有的空間視為棱長為d的立方體，所以d。2宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol 、摩爾體積Vmol 、密度與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個分子的體積V0都可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來。如下所示。(1)一個分子的質(zhì)量：m。(2)一個分子所占的體積：V0(估算固體、液體分子的體積或氣體分子平均占有的空間)。(3)1 mol 物質(zhì)的體積：Vmol。(4)質(zhì)量為M的物體中所含的分子數(shù)：nNA。(5)體積為V的物體中所含的分子數(shù)：nNA。題點全練1多選(2016上海高考)某氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m 。若1摩爾該氣體的體積為Vm，密度為，則該氣體單位體積分子數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)為NA)()A.B.C. D.解析：選ABC1摩爾該氣體的體積為Vm，則單位體積分子數(shù)為n，氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，則1 mol氣體的分子數(shù)為NA，可得n，單位體積的質(zhì)量等于單位體積乘以密度，質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量等于摩爾數(shù)，則有n，故D錯誤，A、B、C正確。2(2017江蘇高考)科學家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示，某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol，其分子可視為半徑為3109 m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol1。請估算該蛋白的密度。(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：摩爾體積Vr3NA(或V(2r)3NA)由密度，解得代入數(shù)據(jù)得1103 kg/m3(或5102 kg/m3,51021103 kg/m3都算對)。答案：1103 kg/m3(或5102 kg/m3，51021103 kg/m3都算對)3(2018泰州中學期中)空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調(diào)工作一段時間后，排出液化水的體積V1.0103 cm3。已知水的密度1.0103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M1.8102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1。試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)(1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N；(2)一個水分子的直徑d。解析：(1)水的摩爾體積為V0 m3/mol1.8105 m3/mol水分子數(shù)：N個31025個。(2)建立水分子的球模型，設其直徑為d，每個水分子的體積為，則有d3故水分子直徑d m41010 m。答案：(1)31025個(2)41010 m突破點(二)擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動的比較擴散現(xiàn)象布朗運動分子熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體等任何兩種物質(zhì)之間微小顆粒的運動，是比分子大得多的分子團的運動，較大的顆粒不做布朗運動，但它本身及周圍的分子仍在做熱運動分子的運動，分子無論大小都做熱運動，熱運動不能通過光學顯微鏡直接觀察到觀察裸眼可見光學顯微鏡電子顯微鏡或掃描隧道顯微鏡共同點都是永不停息的無規(guī)則運動，都隨溫度的升高而變得更加激烈聯(lián)系布朗運動是由于微小顆粒受到周圍分子做熱運動的撞擊力不平衡而引起的，它是分子做無規(guī)則運動的反映題點全練1多選(2019徐州一模)下列說法中正確的有()A只有在溫度較高時，香水瓶蓋打開后才能聞到香水味B冷水中的某些分子的速率可能大于熱水中的某些分子的速率C將沸騰的高濃度明礬溶液倒入玻璃杯中冷卻后形成的八面體結(jié)晶屬于多晶體D表面張力是由液體表面層分子間的作用力產(chǎn)生的，其方向與液面相切解析：選BD將香水瓶蓋打開，整個房間都能聞到香水味，這屬于擴散現(xiàn)象，在任何溫度下都會發(fā)生擴散現(xiàn)象，溫度越高擴散的越快，故A錯誤；物體的溫度高，分子平均動能大，但由于分子運動是無規(guī)則的，冷水中的某些分子的速率可能大于熱水中的某些分子的速率，故B正確；將沸騰的高濃度明礬溶液倒入玻璃杯中冷卻后形成的八面體結(jié)晶屬于單晶體，故C錯誤；表面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向跟液面相切，使液面收縮，故D正確。2多選我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作，PM2.5是指空氣中直徑小于2.5微米的懸浮顆粒物，可在顯微鏡下觀察到，它漂浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后會進入血液對人體形成危害，礦物燃料燃燒時廢棄物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列關于PM2.5的說法中正確的是()APM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動B溫度越高，PM2.5的無規(guī)則運動越劇烈CPM2.5的質(zhì)量越小，其無規(guī)則運動越劇烈D由于周圍大量空氣分子對PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做無規(guī)則運動解析：選BCDPM2.5是固體小顆粒，不是分子，故A錯誤；溫度越高，PM2.5的無規(guī)則運動越劇烈，故B正確；PM2.5的質(zhì)量越小，其無規(guī)則運動越劇烈，故C正確；由于周圍大量空氣分子對PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做無規(guī)則運動，故D正確。3下列說法正確的是()A在真空容器中注入氣體，氣體分子迅速散開充滿整個容器，是因為氣體分子間的斥力大于引力B布朗運動就是氣體或液體分子的無規(guī)則運動C懸浮在液體中的微粒越大，在某一時間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運動越明顯D溫度升高，分子熱運動的平均動能增大，但并非每個分子的速率都增大解析：選D氣體失去容器的約束就會散開，這是因為分子都在不停地做無規(guī)則熱運動，與分子力無關，故A說法錯誤；布朗運動是懸浮在液體當中的固體顆粒的無規(guī)則的熱運動，既不是液體分子的運動也不是氣體分子的運動，它間接反映了液體分子或氣體分子的無規(guī)則的熱運動，故B說法錯誤；溫度一定時，懸浮在液體中的固體顆粒越小，同一時刻撞擊顆粒的液體分子數(shù)越少，沖力越不平衡，布朗運動越明顯，故C說法錯誤；溫度升高，分子熱運動的平均動能增大，但并非每個分子的速率都增大，故D說法正確。突破點(三)分子力、分子勢能與分子間距離的關系分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線如圖所示(取無窮遠處分子勢能Ep0)。(1)當rr0時，分子力為引力，當r增大時，分子力做負功，分子勢能增加。(2)當rr0時，分子力為斥力，當r減小時，分子力做負功，分子勢能增加。(3)當rr0時，分子勢能最小。典例(2018宿遷期末)如圖所示，甲分子固定在坐標原點O上，乙分子位于r軸上距原點r2的位置。虛線分別表示分子間斥力F斥和引力F引的變化情況，實線表示分子間的斥力和引力的合力F變化情況。若把乙分子由靜止釋放，則下列關于乙分子的說法正確的是()A從r2到r0，分子勢能一直減小B從r2到r0，分子勢能先減小后增加C從r2到r0，分子勢能先增加后減小D從r2到r1做加速運動，從r1向r0做減速運動解析從r2到r0，分子力為引力，運動方向與力同向，故分子力一直做正功，故分子勢能一直減小，故A正確，B、C錯誤；從r2到r1以及從r1向r0運動過程中分子力均為引力，與運動方向同向，故分子一直做加速運動，故D錯誤。答案A方法規(guī)律(1)分子勢能在平衡位置有最小值，無論分子間距離如何變化，靠近平衡位置，分子勢能減小，反之增大。(2)判斷分子勢能變化的兩種方法看分子力的做功情況。直接由分子勢能與分子間距離的關系圖線判斷，但要注意其和分子力與分子間距離的關系圖線的區(qū)別。集訓沖關1多選下列說法正確的是()A分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小B分子間的距離r增大，分子間的作用力做負功，分子勢能增大C分子a從無窮遠處由靜止開始接近固定不動的分子b，只受分子力作用，當a受到分子力為0時，a的動能一定最大D當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大解析：選ACD隨分子間距的增大，分子間的引力和斥力都減小，只是斥力減小的更快些，A正確。若分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間的距離r增大，分子間的作用力做正功，分子勢能減小；若分子力表現(xiàn)為引力時，分子間的距離r增大，分子間的作用力做負功，分子勢能增大，B錯誤。分子a只在分子力作用下從遠處由靜止開始靠近固定不動的分子b，當間距變小時，分子力做正功，動能增加，當越過平衡位置時，分子力做負功，則分子動能減小，則當處于平衡位置時，即a受到的分子力為0時，分子的動能最大，C正確。當分子間表現(xiàn)為斥力時，隨著距離的減小，分子力逐漸增大，而分子斥力又做負功，則分子勢能增大，D正確。2多選甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖像。由圖像判斷以下說法中正確的是()A當分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小且為零B當分子間距離r>r0時，分子力隨分子間距離的增大而增大C當分子間距離r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大D當分子間距離r<r0時，若分子間距離逐漸減小，分子力和分子勢能都逐漸增大解析：選CD由題圖可知，當分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小，但分子勢能不為零，故A錯誤；當分子間距離r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離的增大先增大后減小，故B錯誤；當分子間距離為r0時，分子勢能最小，當r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而增加，故C正確；當分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小，當r<r0時，若分子間距離逐漸減小，則分子力和分子勢能都逐漸增大，故D正確。突破點(四)物體的內(nèi)能1物體的內(nèi)能與機械能的比較內(nèi)能機械能定義物體中所有分子熱運動動能與分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱決定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關量值任何物體都有內(nèi)能可以為零測量無法測量可測量本質(zhì)微觀分子的運動和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運動和相互作用的結(jié)果運動形式熱運動機械運動聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，能的總量守恒2內(nèi)能和熱量的比較內(nèi)能熱量區(qū)別是狀態(tài)量，狀態(tài)確定系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確定。一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能是過程量，它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過程中轉(zhuǎn)移的能量聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下，物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量典例多選關于物體的內(nèi)能，下列敘述中正確的是()A溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B物體的內(nèi)能不可能為零C內(nèi)能不相同的物體，它們的分子平均動能可能相同D物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關思路點撥解答本題時應注意以下三點：(1)分子是永不停息地做無規(guī)則運動的。(2)溫度是分子平均動能的唯一決定因素。(3)物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和物質(zhì)的量均有關。解析溫度高低反映分子平均動能的大小，但由于物體不同，分子數(shù)目不同，所處狀態(tài)不同，無法反映內(nèi)能的大小，選項A錯誤；由于分子都在做無規(guī)則運動，因此，任何物體內(nèi)能不可能為零，選項B正確；內(nèi)能不同的兩個物體，它們的溫度可以相同，即它們的分子平均動能可以相同，選項C正確；物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關，故選項D正確。答案BCD方法規(guī)律分析物體的內(nèi)能問題的四點提醒(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內(nèi)能的說法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關系。(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。(4)溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。集訓沖關1.(2018連云港調(diào)研)已知水的密度會隨溫度的變化而變化，現(xiàn)給體積相同的玻璃瓶甲、乙分別裝滿溫度為60 的熱水和0 的冷水(如圖所示)。下列說法中正確的是()A溫度是分子平均動能的標志，所以甲瓶中水分子的平均動能比乙瓶中水分子的平均動能大B溫度越高，布朗運動愈顯著，所以甲瓶中水分子的布朗運動比乙瓶中水分子的布朗運動更顯著C甲瓶中水的內(nèi)能與乙瓶中水的內(nèi)能相等D由于甲、乙兩瓶水體積相等，所以甲、乙兩瓶中水分子間的平均距離相等解析：選A溫度是分子平均動能的標志，甲的溫度高，故甲的分子平均動能大，故A正確；布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的無規(guī)則運動，不是水分子的運動，故B錯誤；因兩水的溫度不同，并且物質(zhì)的量不一定相同，因此內(nèi)能不一定相等，故C錯誤；因水的密度會隨溫度的變化而變化，不同溫度時水分子的平均距離不同，故D錯誤。2關于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A熱水的內(nèi)能一定比冷水的大B當溫度等于0 時，分子動能為零C分子間距離為r0時，分子勢能為零D溫度相等的氫氣和氧氣，它們的分子平均動能相等解析：選D熱水的內(nèi)能不一定比冷水的大，還與它們的質(zhì)量有關，故A錯誤。分子永不停息地做無規(guī)則運動，則當溫度等于0 時，分子動能不為零，故B錯誤。分子勢能與零勢能點的選擇有關，如果選分子間距無限遠時分子勢能為0，則當分子間距離為r0時，分子勢能不為零，故C錯誤。溫度是分子平均動能的標志，則溫度相等的氫氣和氧氣，它們的分子平均動能相等，故D正確。