高中物理粵教版3第一章分子動理論 章末復習課

章末復習課【知識體系】[答案填寫]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平均動能⑩總和主題1分子微觀量的估算阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁，在已知宏觀量的基礎上往往可借助NA計算出某些微觀物理量，有關計算主要有：1．已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M，借助于阿伏加德羅常數(shù)NA，可以求得這種物質(zhì)的分子質(zhì)量m0＝eq\f(M,NA).2．已知物質(zhì)的摩爾體積Vm借助于阿伏加德羅常數(shù)NA，可以計算出這種物質(zhì)的一個分子所占據(jù)的體積V0＝eq\f(Vm,NA).3．若物體是固體或液體，可把分子視為緊密排列的球形分小，可估算出分子直徑d＝eq\r(3,\f(6Vm,πNA)).4．依據(jù)求得的一個分子占據(jù)的體積V0，可估算分子間距，此時把每個分子占據(jù)的空間看成一個小立方體模型，所以分子間距d＝eq\r(3,V0)，這對氣體、固體、液體均適用．5．已知物體的體積V和摩爾體積Vm，求物體的分子數(shù)N，則N＝NAeq\f(V,Vm).【典例1】一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，已知氣泡內(nèi)氣體的密度為1.29kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol.阿伏加德羅常數(shù)NA＝×1023mol－1，取氣體分子的平均直徑為2×10－10m．解析：設氣體體積為V0，液體體積為V1，氣體分子數(shù)n＝eq\f(ρV0,M)NA，V1＝neq\f(πd3,6)(或V1＝nd3)，則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都算對)．答案：1×10－4(9×10－5～2×10－4都算對)針對訓練1．目前，環(huán)境污染已非常嚴重，瓶裝純凈水已經(jīng)占領柜臺．再嚴重下去，瓶裝純凈空氣也會上市．設瓶子的容積為500mL，空氣的摩爾質(zhì)量M＝29×10－3kg/mol.按標準狀況計算，NA＝×1023mol－1，(1)空氣分子的平均質(zhì)量是多少？(2)一瓶純凈空氣的質(zhì)量是多少？(3)一瓶中約有多少個氣體分子？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)分子數(shù)N＝nNA＝eq\f(V瓶,Vm)·NA＝eq\f(500×10－6××1023,×10－3)＝×1022(個)．答案：(1)×10－26kg(2)×10－(3)×1022個主題2分子的熱運動1．分子的熱運動．分子的運動是不規(guī)則的，受溫度影響．溫度越高，運動越劇烈．大量分子運動受統(tǒng)計規(guī)律支配．2．擴散現(xiàn)象．(1)兩種物質(zhì)由于接觸而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象即為擴散現(xiàn)象，它的原因是分子的無規(guī)則運動，擴散現(xiàn)象是分子運動的具體體現(xiàn)．(2)擴散現(xiàn)象的特點：①從濃度高處向濃度低處擴散；②擴散快慢除與此物質(zhì)的狀態(tài)有關外，還與溫度有關．3．布朗運動．(1)盡管布朗運動本身并不是分子運動，但由于它的形成原因是分子的撞擊，所以它能反映分子的運動特征，這就是布朗運動的意義所在．(2)布朗運動的實質(zhì)：①布朗運動永不停息，說明分子的運動是永不停息的．②布朗運動路線的無規(guī)則，說明分子的運動是無規(guī)則的．③溫度越高，顆粒越小，布朗運動越劇烈，說明分子無規(guī)則運動的劇烈程度也與溫度有關．【典例2】氣體能夠充滿密閉容器，說明氣體分子除相互碰撞的短暫時間外()A．氣體分子可以做布朗運動B．氣體分子的動能都一樣大C．相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動D．相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大解析：氣體能充滿密閉容器的原因是：氣體分子間的距離大于10－10m，相互作用力十分微弱，氣體分子做無規(guī)則的自由運動，C正確；布朗運動研究的是懸浮在液體中固體微粒的無規(guī)則運動，而不是氣體分子的運動，A錯誤；由于氣體分子的運動及相互的碰撞，會使分子間的距離和速率都時刻發(fā)生變化，所以B答案：C針對訓練2．(多選)下列關于布朗運動的說法，正確的是()A．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動B．液體溫度越高，懸浮粒子越小，布朗運動越劇烈C．布朗運動是由于液體各部分的溫度不同而引起的D．布朗運動是由液體分子從各個方向對懸浮粒子撞擊作用的不平衡引起的解析：布朗運動的研究對象是固體小顆粒，而不是液體分子，故A選項錯誤；布朗運動的影響因素是溫度和顆粒大小，溫度越高、顆粒越小，布朗運動越明顯，故B選項正確；布朗運動是由于固體小顆粒受液體分子的碰撞作用不平衡而引起的，而不是由液體各部分的溫度不同而引起的，故C選項錯誤，D選項正確．答案：BD主題3分子力與分子勢能的關系1．分子力．(1)分子間的作用力屬于短程力，其作用力只存在相近的兩分子之間．分子間的距離為平衡位置時，分子間仍有引力和斥力，但是兩者合力為0.當分子間距大于平衡位置距離時表現(xiàn)為引力，當分子間距小于平衡位置距離時表現(xiàn)為斥力．(2)當距離超過10倍的平衡位置時，不存在分子力即引力和斥力都為0.所以理想氣體分子間距大，超過平衡位置距離的10倍，所以理想氣體不考慮分子力的作用．2．分子力做功和分子勢能．(1)當分子力與分子速度同向時分子力做正功，動能增大，分子勢能減??；當分子力與速度反向時分子力做負功，動能減小，分子勢能增大．所以一分子向另一固定不動的分子靠近時，分子間距開始大于平衡間距后小于平衡位置間距，則分子力先做正功后做負功，分子勢能先減小后增大，平衡位置時分子勢能最?。?2)圖象．【典例3】如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，若規(guī)定無限遠處分子勢能為零，則()A．乙分子在b處勢能最小，且勢能為負值B．乙分子在c處勢能最小，且勢能為負值C．乙分子在d處勢能一定為正值D．乙分子在d處勢能一定小于在a處勢能解析：由于乙分子由靜止開始，在ac間一直受到甲分子的引力而做加速運動，引力做正功，分子勢能一直在減小，到達c點時所受分子力為零，加速度為零，速度最大，動能最大，分子勢能最小為負值．由于慣性，到達c點后乙分子繼續(xù)向甲分子靠近，由于分子力為斥力，故乙分子做減速運動，直到速度減為零，設到達d點后返回，故乙分子運動范圍在ad之間．在分子力表現(xiàn)為斥力的那一段cd上，隨分子間距的減小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子勢能隨間距的減小一直增加．答案：B針對訓練3.如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示．F>0為斥力，F(xiàn)<0為引力．A、B、C、D為x軸上四個特定的位置．現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，下圖中A、B、C、D四個圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢能、動能與兩分子間距離的關系，其中大致正確的是()解析：速度方向始終不變，A錯誤；加速度與力成正比，方向相同，故B正確；乙分子勢能不可能增大到正值，故C錯誤；乙分子動能不可能為負值，故D錯誤．答案：B統(tǒng)攬考情對分子力和分子勢能的考查是高考的一個小熱點問題，分子勢能和分子力之間存在著一定的聯(lián)系，兩者都與分子間的距離存在一定的關系，但對學生處理來說卻容易出現(xiàn)混淆．另外分子動理論也是?？嫉囊环N題型，考題一般以選擇題的形式出現(xiàn)，在高考中基本每年都會涉及該部分內(nèi)容．真題例析(2023·課標全國Ⅰ卷)(多選)兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近．在此過程中，下列說法正確的是()A．分子力先增大，后一直減小B．分子力先做正功，后做負功C．分子動能先增大，后減小D．分子勢能先增大，后減小E．分子勢能和動能之和不變解析：由分子力隨分子間距離變化關系分析知，分子力先增大，然后減小，再增大，A選項錯誤；分子從相距很遠處開始運動，則r>r0時合力為引力，分子力做正功，分子動能大．r<r0時合力為斥力，分子力做負功，分子動能減小，B、C選項正確；由分子力做功與分子勢能變化關系知，分子勢能先減小，后增大，D選項錯誤；分子僅在分子力作用下運動，只有分子力做功，分子勢能和動能之間相互轉化，分子勢能和動能之和不變；E選項正確．答案：BCE針對訓練一定質(zhì)量的理想氣體在升溫過程中()A．分子平均勢能減小B．每個分子速率都增大C．分子平均動能增大D．分子間作用力先增大后減小解析：對于理想氣體分子間距比較大，超過了分子力的作用范圍，進而分子勢能認為是0，故A、D錯誤；溫度升高分子平均動能增大，對單個分子的運動是無規(guī)則的，有的增大，也有的會減小，故B錯誤，C對．答案：C1．(2023·山東卷)(多選)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻．關于該現(xiàn)象的分析正確的是()A．混合均勻主要是由于碳粒受重力作用B．混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動C．使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速D．墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學反應引起的解析：由分子動理論知，混合均勻主要是由于水分子做無規(guī)則運動，使得碳粒做布朗運動；由于布朗運動的劇烈程度和溫度有關，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗運動會越明顯，則混合均勻的程度進行的更快，故選B、C.答案：BC2．(多選)以下說法正確的是()A．氣體的溫度越高，分子的平均動能越大B．即使氣體的溫度很高，仍有一些分子的運動速率是非常小的C．對物體做功不可能使物體的溫度升高D．如果氣體分子間的相互作用力小到可以忽略不計，則氣體的內(nèi)能只與溫度有關解析：溫度是大量分子平均動能的標志，氣體分子溫度越高，說明分子的平均動能越大；但并不能說明所有分子的運動速率都很高，仍有一部分分子的運動速率是比較小的，所以A、B選項正確；做功和熱傳遞均可以改變物體的內(nèi)能，一般情況下對物體做功是可以使物體溫度升高的，C選項錯誤；只有理想氣體的內(nèi)能才只與溫度有關，對于實際氣體內(nèi)能與溫度和體積有關，不能單純從溫度上來判斷，D選項錯誤．答案：AB3．(2023·北京卷)下列說法中正確的是()A．物體溫度降低，其分子熱運動的平均動能增大B．物體溫度升高，其分子熱運動的平均動能增大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：物體溫度是分子平均動能的標志，溫度高分子平均動能大，但內(nèi)能不一定大，故B正確，A、C、D錯誤．答案：B4．下列說法中正確的是()A．氣體總是很容易充滿整個容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)B．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減小C．10個分子的動能和分子勢能的總和就是這10個分子的內(nèi)能D．已知阿伏加德羅常數(shù)和某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，可以求出該物質(zhì)分子的質(zhì)量解析：氣體分子之間的距離很大，分子力為引力，基本為零，氣體很容易充滿容器，是由于分子熱運動的結果，故A錯誤；當分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離增大時分子力做負功；分子勢能隨分子間距離的增大而增大，故B錯誤；物體的內(nèi)能是構成物體的所有分子的無規(guī)則熱運動的動能和分子勢能的代數(shù)和，具有統(tǒng)計意義，對單個或幾個分子無意義，故C錯誤；已知阿伏加德羅常數(shù)和某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，可以由m＝eq\f(M,NA)可求出該物質(zhì)分子的質(zhì)量，故D正確．答案：D5．(2023·海南卷)已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，地面大氣壓強為p0，重力加速度大小為g.由此可以估算得，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________．解析