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江蘇省南通市2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)油膜法測(cè)分子直徑分子動(dòng)理論內(nèi)能學(xué)案(無(wú)答案)PAGEPAGE7油膜法測(cè)分子直徑分子動(dòng)理論內(nèi)能考綱解讀:學(xué)會(huì)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小.2.知道物體是由大量分子組成的;了解一般分子大小的數(shù)量級(jí).3.知道阿伏加德羅常數(shù)及其意義;會(huì)用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行計(jì)算或估算.4.認(rèn)識(shí)布朗運(yùn)動(dòng);知道分子的熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān).5.知道溫度和溫標(biāo)的概念.6.明確分子動(dòng)能、分子勢(shì)能和內(nèi)能的含義.要點(diǎn)一.用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)原理和步驟實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小.當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí),油酸就在水面上散開,其中的酒精溶于水,并很快揮發(fā),在水面上形成如實(shí)驗(yàn)原理圖所示形狀的一層純油酸薄膜.如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積,即可算出油酸分子的大小.用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積,用S表示單分子油膜的面積,用d表示分子的直徑,那么d=.【典題演示1】實(shí)驗(yàn)器材有:濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙(最小正方形邊長(zhǎng)為1cm).(1)下面給出的實(shí)驗(yàn)步驟中,正確排序應(yīng)為.(填序號(hào))為估算油酸分子的直徑,請(qǐng)補(bǔ)填最后一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟D.A.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上.B.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)N.C.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,從低處向水面中央滴入一滴.D..(2)利用以上測(cè)量數(shù)據(jù),寫出單個(gè)油酸分子直徑的表達(dá)式為.【典題演示2】在做“用油膜法估測(cè)分子大小〞的實(shí)驗(yàn)中,將油酸溶于酒精,其濃度為每104mL溶液中有6mL油酸.用注射器測(cè)得1mL上述溶液有75滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里.待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓.再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上,其形狀和尺寸如下圖.坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm.求:(1)油酸膜的面積.(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積.(3)油酸分子的直徑.【典題演示3】(1)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小〞的實(shí)驗(yàn)時(shí),已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有:油酸酒精溶液、滴管、淺盤和水、玻璃板、彩筆,要完本錢實(shí)驗(yàn),還欠缺的器材有.(2)本實(shí)驗(yàn),在哪些方面作了理想化的假設(shè);實(shí)驗(yàn)中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸,且只能滴一滴,這是因?yàn)?在將油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均勻撒些痱子粉,這樣做是為了.(3)下面4個(gè)圖反映“用油膜法估測(cè)分子的大小〞實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟,將它們按操作的先后順序排列應(yīng)是(用符號(hào)表示).(4)在做“用油膜法估測(cè)分子大小〞的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為A,又用滴管測(cè)得N滴這種油酸酒精的總體積為V,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上,在玻璃板上描出油膜的邊界線,再把玻璃板放在畫有邊長(zhǎng)為a的正方形小格的紙上,如下圖,測(cè)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X.①用以上字母表示油酸分子直徑的大小d=.②從圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X=.小結(jié):要點(diǎn)二.阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用1.阿伏加德羅常數(shù)把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子大小等微觀物理量聯(lián)系起來(lái).例如,如果知道了某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MA和摩爾體積VA,那么可求得:(1)分子的質(zhì)量m0==.(2)分子的體積V0==.2.分子的大小關(guān)于計(jì)算分子大小的兩種物理模型:(1)對(duì)于固體和液體,分子間距離比擬小,可以認(rèn)為分子是一個(gè)個(gè)緊挨著的,設(shè)分子體積為V,那么分子直徑d=(球體模型),d=(立方體模型).(2)對(duì)于氣體,分子間距離比擬大,處理方法是建立立方體模型,從而可計(jì)算出兩氣體分子之間的平均間距d=.3.物質(zhì)所含的分子數(shù)N=nNA=NA=NA=NA.【典題演示4】氮?dú)獾哪栙|(zhì)量為M,在某狀態(tài)下氮?dú)獾拿芏葹棣?阿伏加德羅常數(shù)為NA,在該狀態(tài)下體積為V1的氮?dú)夥肿訑?shù)為;該氮?dú)庾優(yōu)橐后w后的體積為V2,那么一個(gè)氮分子的體積約為.練習(xí)一:將液體分子看做是球體,且分子間的距離可忽略不計(jì).某種液體的摩爾質(zhì)量M,該液體的密度ρ以及阿伏加德羅常數(shù)NA,可得該液體分子的半徑為() B. C. D.練習(xí)二:空氣的摩爾質(zhì)量是MA=29×10-3kg·mol-1,那么空氣中氣體分子的平均質(zhì)量多大?成年人做一次深呼吸,約吸入450cm3的空氣,那么做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是多少?所吸入的氣體分子數(shù)是多少?(按標(biāo)準(zhǔn)狀況估算)小結(jié):要點(diǎn)三.布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象的區(qū)別1.產(chǎn)生的條件布朗運(yùn)動(dòng):懸浮在液體或氣體中的足夠小的微粒.擴(kuò)散現(xiàn)象:相互接觸的兩種物質(zhì),在氣體、液體和固體中都能發(fā)生.2.影響快慢的因素布朗運(yùn)動(dòng):微粒的大小和溫度的上下.擴(kuò)散現(xiàn)象:溫度的上下和物體的狀態(tài).3.微觀解釋布朗運(yùn)動(dòng):微粒在液體分子撞擊下的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng).擴(kuò)散現(xiàn)象:分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng).4.與分子運(yùn)動(dòng)的關(guān)系布朗運(yùn)動(dòng):間接證明了液體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng).擴(kuò)散現(xiàn)象:直接證明了分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng).【典題演示5】以下關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中,正確的選項(xiàng)是()A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)B.液體溫度越高,懸浮粒子越小,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈C.布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各局部的溫度不同而引起的D.布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×W幼矒糇饔玫牟黄胶庖鸬木毩?xí)三:關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)就是懸浮微粒的固體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)C.氣體分子的運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)D.液體中的懸浮微粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)就越不明顯要點(diǎn)四.分子力與分子勢(shì)能的比擬名稱工程分子間的相互作用力F分子勢(shì)能Ep隨分子間距的變化情況的關(guān)系圖象r<r0F引和F斥都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,F引<F斥,F表現(xiàn)為斥力r增大,斥力做正功,分子勢(shì)能減少,r減小,斥力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加r>r0F引和F斥都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,F引>F斥,F表現(xiàn)為引力r增大,引力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加,r減小,引力做正功,分子勢(shì)能減少r=r0F引=F斥,F=0分子勢(shì)能最小,但不為零r>10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以認(rèn)為分子間沒(méi)有相互作用力分子勢(shì)能為零【典題演示6】如下圖,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示.F>0表示斥力,F<0表示引力,A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置,現(xiàn)把乙分子從A處?kù)o止釋放,那么以下各圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢(shì)能、動(dòng)能與兩分子間距離的關(guān)系,其中大致正確的選項(xiàng)是()ABCD練習(xí)四:以下四幅圖中,能正確反映分子間作用力F和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的關(guān)系圖線是()A BC D小結(jié):要點(diǎn)五.用統(tǒng)計(jì)規(guī)律法理解溫度的概念【典題演示7】(2022·南京、鹽城一模)如圖甲所示是氧氣在0℃和100℃兩種不同情況下,各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系.由圖可知()A.100℃的氧氣,速率大的分子比例較多B.具有最大比例的速率區(qū)間,0℃時(shí)對(duì)應(yīng)的速率大C.溫度越高,分子的平均速率越大D.在0℃時(shí),局部分子速率比擬大,說(shuō)明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域要點(diǎn)六.對(duì)物體內(nèi)能的理解物體的內(nèi)能是一個(gè)宏觀物理量,分子動(dòng)能與分子勢(shì)能是微觀概念.從微觀上說(shuō),物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與所有分子的勢(shì)能之和.從宏觀上說(shuō),物體的內(nèi)能與物體的溫度、物體的體積和物體內(nèi)物質(zhì)的量(即物體內(nèi)所含的分子數(shù))有關(guān),特別要注意物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量有關(guān)的這個(gè)要素.物體的內(nèi)能盡管是宏觀量,但它與其他形式的能(如機(jī)械能中的物體動(dòng)能、物體勢(shì)能)毫不相干的.1.對(duì)于溫度微觀意義(即溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志)的理解,要注意以下幾個(gè)方面:(1)研究一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒(méi)有意義的,因?yàn)樗膭?dòng)能在毫無(wú)規(guī)那么地變化著,我們無(wú)法把握,也無(wú)需把握,因而一個(gè)分子的熱運(yùn)動(dòng)代表不了溫度.(2)溫度代表著大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能,但這并不意味著溫度高每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能都會(huì)大.關(guān)于氣體的內(nèi)能,通常情況下氣體分子間的勢(shì)能可以不計(jì),即在通常情況下氣體的內(nèi)能與氣體的體積無(wú)關(guān).(3)特別要注意同一溫度下,不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同,但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同,所以分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不盡相同.【典題演示8】以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B.物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C.物體的速度增大時(shí),物體的內(nèi)能可能減小D.物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)其溫度可能增加練習(xí)五:用一導(dǎo)熱的可自由滑動(dòng)的輕隔板把一圓柱形容器分隔成A、B兩局部,如下圖.A和B中分別封閉有質(zhì)量相等的氮?dú)夂脱鯕?均可視為理想氣體,那么當(dāng)兩局部氣體處于
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