高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題11.1 分子動(dòng)理論 內(nèi)能教學(xué)案

1、專題11.1 分子動(dòng)理論 內(nèi)能1.掌握分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容.2.知道內(nèi)能的概念.3.會(huì)分析分子力、分子勢能隨分子間距離的變化 一、分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)、阿伏加德羅常數(shù)1物體是由大量分子組成的(1)分子很?。褐睆綌?shù)量級(jí)為1010m。質(zhì)量數(shù)量級(jí)為10261027kg。(2)分子數(shù)目特別大：阿伏加德羅常數(shù)na6.02×1023mol1。2分子的熱運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散現(xiàn)象：由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。溫度越高，擴(kuò)散越快。(2)布朗運(yùn)動(dòng)：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的固體顆粒的永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是：永不停息、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越明顯。溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈。提示：運(yùn)動(dòng)軌

2、跡不確定，只能用不同時(shí)刻的位置連線確定微粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。不能直接觀察分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而是用懸浮的固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)來反映液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。(3)熱運(yùn)動(dòng)：物體分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)。3.分子間存在著相互作用力(1)分子間同時(shí)存在引力和斥力，實(shí)際表現(xiàn)的分子力是它們的合力。(2)引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力比引力變化得快。二、溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志、內(nèi)能1溫度一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。2兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。關(guān)系：tt273.15 k。3分子的動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的

3、動(dòng)能的平均值，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和。4分子的勢能(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對(duì)位置決定的能。(2)分子勢能的決定因素：微觀上決定于分子間距離和分子排列情況；宏觀上決定于體積和狀態(tài)。5物體的內(nèi)能(1)等于物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能的總和，是狀態(tài)量。(2)對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的溫度和體積決定。高頻考點(diǎn)一分子動(dòng)理論和內(nèi)能 例1(多選)關(guān)于對(duì)內(nèi)能的理解，下列說法正確的是()a系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的b做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但是單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能c不計(jì)分

4、子之間的分子勢能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能d1 g 100 水的內(nèi)能小于1 g 100 水蒸氣的內(nèi)能答案ad【變式探究】下列說法中正確的是()a物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大b物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大c物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大d物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變答案b解析溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，a錯(cuò)，b對(duì)；影響物體內(nèi)能的因素是溫度、體積和物質(zhì)的量，所以只根據(jù)溫度的變化情況無法判斷內(nèi)能的變化情況，c、d錯(cuò)高頻考點(diǎn)二微觀量的估算例2已知地球大氣層的厚度h遠(yuǎn)小于地球半徑r，空氣平均摩爾質(zhì)量為m，阿伏加德羅常數(shù)

5、為na，地面大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g.由此可估算得，地球大氣層空氣分子總數(shù)為_，空氣分子之間的平均距離為_答案【變式探究】已知銅的摩爾質(zhì)量為m(kg/mol)，銅的密度為(kg/m3)，阿伏加德羅常數(shù)為na(mol1)下列判斷錯(cuò)誤的是()a1 kg銅所含的原子數(shù)為b1 m3銅所含的原子數(shù)為c1個(gè)銅原子的質(zhì)量為(kg)d1個(gè)銅原子的體積為(m3)答案b解析1 kg銅所含的原子數(shù)nna，a正確；同理，1 m3銅所含的原子數(shù)nna，b錯(cuò)誤；1個(gè)銅原子的質(zhì)量m0(kg)，c正確；1個(gè)銅原子的體積v0(m3)，d正確【方法技巧】分子的兩種建模方法1對(duì)于固體、液體，分析分子的直徑時(shí)，可建立球體模

6、型，分子直徑d .2對(duì)于氣體，分析分子間的平均距離時(shí)，可建立立方體模型，相鄰分子間的平均距離為d .高頻考點(diǎn)三布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)例3多選)下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法，正確的是()a布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)b液體溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈c布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各部分的溫度不同而引起的d布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子從各個(gè)方向?qū)腋☆w粒撞擊作用的不平衡引起的答案bd【變式探究】 (多選)下列哪些現(xiàn)象屬于熱運(yùn)動(dòng)()a把一塊平滑的鉛板疊放在平滑的鋁板上，經(jīng)相當(dāng)長的一段時(shí)間再把它們分開，會(huì)看到與它們相接觸的面都變得灰蒙蒙的b把胡椒粉末放入菜湯中，最后胡椒粉末會(huì)沉在湯碗底，但我們喝湯時(shí)嘗到了胡椒的味

7、道c含有泥沙的水經(jīng)一定時(shí)間會(huì)變澄清d用砂輪打磨而使零件溫度升高答案abd解析熱運(yùn)動(dòng)在微觀上是指分子的運(yùn)動(dòng)，如擴(kuò)散現(xiàn)象，在宏觀上表現(xiàn)為溫度的變化，如“摩擦生熱”、物體的熱傳遞等，而水變澄清的過程是泥沙在重力作用下的沉淀，不是熱運(yùn)動(dòng)，c錯(cuò)誤高頻考點(diǎn)四分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系例4清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠這一物理過程中，水分子間的()a引力消失，斥力增大 b斥力消失，引力增大c引力、斥力都減小 d引力、斥力都增大答案d解析當(dāng)水汽凝結(jié)成水珠時(shí)，水分子之間的距離減小，分子間的引力和斥力同時(shí)增大，只是斥力比引力增加得更快一些【變式探究】(多選)兩分子間的斥力和引力的合力f與分

8、子間距離r的關(guān)系如圖4中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零，下列說法正確的是()圖4a在r>r0階段，f做正功，分子動(dòng)能增加，勢能減小b在r<r0階段，f做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢能也減小c在rr0時(shí)，分子勢能最小，動(dòng)能最大d在rr0時(shí)，分子勢能為零e分子動(dòng)能和勢能之和在整個(gè)過程中不變答案ace解析由epr圖可知【舉一反三】如圖5所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)o，乙分子從無窮遠(yuǎn)處由靜止釋放，在分子力的作用下靠近甲，圖中點(diǎn)b是引力最大處，點(diǎn)d是兩分子靠得最近處，則乙分子加速度最大處可能是()圖5a點(diǎn)a

9、b點(diǎn)b c點(diǎn)c d點(diǎn)d答案d解析由分子力與分子之間距離的圖象可以看出，在a、b、c、d四點(diǎn)中，乙分子在點(diǎn)d時(shí)分子力最大，根據(jù)牛頓第二定律知在點(diǎn)d時(shí)乙分子的加速度最大1【2016·北京卷】霧霾天氣對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用pm10、pm2.5分別表示球體直徑小于或等于10 m、2.5 m的顆粒物(pm是顆粒物的英文縮寫)某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，pm10的濃度隨高度的增加略有減小，大于pm10的大懸浮顆粒物的

10、濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化據(jù)此材料，以下敘述正確的是()apm10表示直徑小于或等于1.0×106 m的懸浮顆粒物bpm10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力cpm10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng)dpm2.5濃度隨高度的增加逐漸增大2【2016·江蘇卷】a【選修3­3】(2)如圖1­甲所示，在斯特林循環(huán)的p ­v圖像中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d后再回到狀態(tài)a，整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成，bc的過程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目_(選填“增大”“減小”或“不變”)，狀態(tài)a和狀

11、態(tài)d的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖像如圖乙所示，則狀態(tài)a對(duì)應(yīng)的是_(選填“”或“”). 圖1­a.（2）【答案】不變【解析】bc過程中由于氣體分子總數(shù)不變，體積也不變，因此單位體積中的氣體分子數(shù)目也不變根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得ta<td，而溫度又是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由圖像可看出，圖線表示速率較小的分子數(shù)目多，也就是分子平均動(dòng)能較小，所以圖線對(duì)應(yīng)狀態(tài)a.32016·全國丙卷·33(1)(多選)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()a質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同b氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大c氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變d一定量的某種理想氣

12、體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)e一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加答案：cde1.【2015·上海·4】1一定質(zhì)量的理想氣體在升溫過程中a分子平均勢能減小 b每個(gè)分子速率都增大c分子平均動(dòng)能增大 d分子間作用力先增大后減小【答案】c【解析】一定質(zhì)量的理想氣體，分子勢能不計(jì)，故a錯(cuò)誤；在升溫過程中，分了的平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能增大，故b錯(cuò)誤，c正確；理想氣體的氣體分子本身的體積和氣體分子間的作用力都可以忽略不計(jì)的氣體，故d錯(cuò)誤。2.【2015·廣東·17】5圖6為某實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水

13、，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣a內(nèi)能增大 b壓強(qiáng)增大 c分子間引力和斥力都減小 d所有分子運(yùn)動(dòng)速率都增大【答案】ab【解析】當(dāng)內(nèi)筒中水加熱升溫時(shí)，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉的空氣溫度也將升高，其內(nèi)能增大，故選項(xiàng)a正確；又由于其體積不變，根據(jù)查理定律可知，其壓強(qiáng)也增大，故選項(xiàng)b正確；因氣體體積、分子數(shù)不變，即分子間間距不變，因此分子間引力和斥力都不變，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，其平均速率增大，但分子的運(yùn)動(dòng)仍然為無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻，對(duì)某個(gè)分子而言，其速率可能會(huì)很小，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。3.【2015·福建·29（1）】6下列有關(guān)分子動(dòng)理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，其中正確

14、的是 。a分子間距離減小時(shí)分子勢能一定減小b溫度越高，物體中分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈c物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度無關(guān)d非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性【答案】b【解析】由圖知，當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，分子勢能隨分子間距離的減小而增大，所以a錯(cuò)誤；由分子熱運(yùn)動(dòng)理論知，溫度越高，物體中分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以b正確；物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)，故c錯(cuò)誤；非晶體是各向同性的，故d錯(cuò)誤。4.【2015·全國新課標(biāo)·33（1）】8關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是 。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得

15、5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）a溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快b擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)c擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的d擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生e液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的【答案】acd1(2014·北京卷，13)下列說法中正確的是()a物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 b物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 c物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大 d物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變解析溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故a錯(cuò)，b對(duì)；內(nèi)能大小由物質(zhì)的量、溫度及體積共同決定，故c、d錯(cuò)。答案b2(2014·上海卷，4)分子間同時(shí)存在引力

16、和斥力，當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子間()a引力增大，斥力減小 b引力增大，斥力增大c引力減小，斥力減小 d引力減小，斥力增大答案c3（2014·福建卷）(1)如圖，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是_(填選項(xiàng)前的字母)a曲線 b曲線 c曲線 d曲線【答案】(1)d【解析】(1)速率較大或較小的分子占少數(shù)，接近平均速率的分子占多數(shù)，分子速率不可能為0，也不可能為無窮大，因此只有曲線符合要求1下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法中正確的是()a溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以兩個(gè)動(dòng)能不同的分子相比，

17、動(dòng)能大的溫度高b兩個(gè)不同的物體，只要溫度和體積相同，內(nèi)能就相同c質(zhì)量和溫度相同的冰和水，內(nèi)能是相同的d一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化答案d解析溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)個(gè)別分子沒有意義，a項(xiàng)錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，所以b項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)量和溫度相同的冰和水，分子平均動(dòng)能相同，但是分子勢能不同，冰熔化為水要吸收熱量，所以水的內(nèi)能大，c項(xiàng)錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，即使溫度不變，體積變化也會(huì)引起內(nèi)能的變化，d項(xiàng)正確2如圖1所示，兩個(gè)接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是()圖1a鉛分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)b鉛柱受到大氣壓力作用c鉛柱間存在萬有引力

18、作用d鉛柱間存在分子引力作用答案d解析當(dāng)兩個(gè)接觸面平滑的鉛柱壓緊時(shí)，接觸面上的分子與分子間的距離非常小，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，使鉛柱不脫落3下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢能ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是()答案b4若以表示水的摩爾質(zhì)量，v表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，na表示阿伏加德羅常數(shù)，m、v分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面關(guān)系錯(cuò)誤的是()anabc<dm答案b解析由于v，則na，變形得m，故a、d正確；由于分子之間有空隙，所以nav<v，水的密度為<，故c正確，b錯(cuò)誤所以選b.5某種氣體在不同溫度下的氣體分

19、子速率分布曲線如圖3所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對(duì)應(yīng)的溫度分別為t、t、t，則()圖3at>t>tbt>t>tct>t，t>tdttt答案b解析因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能的標(biāo)志，而分子平均動(dòng)能取決于分子平均速率，根據(jù)圖象可以得出t>t>t，所以本題選b.6(多選)對(duì)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能的理解，下列說法正確的是()a溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動(dòng)能一定大b外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能一定增加c溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著d當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子間作用力就一直減小e當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢能隨分子間距離的減小而增大答案ace7(多選)我國已開展空氣中pm2.5濃度的監(jiān)測工作pm2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5 m的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，很難自然沉降到地面，吸入后對(duì)人體形成危害礦物燃料燃燒的排放物是形成pm2.5的主要原因下列關(guān)于pm2.5的說法中正確的是()apm2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級(jí)相當(dāng)bpm2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)屬于分子熱運(yùn)動(dòng)cpm2.5的運(yùn)動(dòng)軌跡只是由大量空氣分子對(duì)pm2.5無規(guī)則碰撞的不平衡決定的d倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小pm2.5在空氣中的濃度epm2.5必然有內(nèi)能答案de解析pm2.5的尺寸比空