適用于新高考新教材廣西專版2024屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)第1節(jié)分子動(dòng)理論內(nèi)能課件

第1節(jié)分子動(dòng)理論內(nèi)能第十四章內(nèi)容索引0102強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破【課程標(biāo)準(zhǔn)】

1.了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。通過實(shí)驗(yàn),了解擴(kuò)散現(xiàn)象。觀察并能解釋布朗運(yùn)動(dòng)。2.了解分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,知道分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的物理意義。3.了解固體的微觀結(jié)構(gòu)。知道晶體和非晶體的特點(diǎn)。能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實(shí)例,了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用。4.了解材料科學(xué)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用,體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響。5.觀察液體的表面張力現(xiàn)象。了解表面張力產(chǎn)生的原因。知道毛細(xì)現(xiàn)象。6.通過實(shí)驗(yàn),了解氣體實(shí)驗(yàn)定律,知道理想氣體模型,能用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)和氣體實(shí)驗(yàn)定律。7.知道熱力學(xué)第一定律。通過有關(guān)史實(shí),了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程,體會(huì)科學(xué)探索中的挫折和失敗對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義。8.理解能量守恒定律,能用能量守恒的觀點(diǎn)解釋自然現(xiàn)象。體會(huì)能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。通過自然界中宏觀過程的方向性,了解熱力學(xué)第二定律【核心素養(yǎng)】

【試題情境】

【考向預(yù)測(cè)】

生活實(shí)踐類高壓鍋、氣壓計(jì)、濕度計(jì)、海浪發(fā)電機(jī)、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y(cè)器、噴霧器、火罐、拔罐等學(xué)習(xí)探索類分子動(dòng)理論、固體和液體的性質(zhì)、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律、油膜法測(cè)分子直徑實(shí)驗(yàn)、探究等溫情況下一定氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系高考對(duì)本部分的考查方向比較廣泛,每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有可能涉及,既有選擇題,又有計(jì)算題?？疾榈木唧w內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:①分子動(dòng)理論、固體和液體的性質(zhì);②熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的圖像問題;③結(jié)合汽缸模型、U形管模型、直管模型、L形管模型以及生產(chǎn)生活中的器皿,考查氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)、阿伏加德羅常數(shù)

6.02×1023小顆粒0引力斥力應(yīng)用提升1.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)就是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)證明,組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉,加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾,這說明溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D.在顯微鏡下可以觀察到煤油中小?；覊m的布朗運(yùn)動(dòng),這說明煤油分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)答案

D解析

布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮于液體(或氣體)中的固體小顆粒受液體(或氣體)分子碰撞不平衡而表現(xiàn)出來的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),它是液體(或氣體)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn),所以A、B、C均錯(cuò)誤,D正確。2.(多選)如圖,用溫度計(jì)測(cè)量質(zhì)量已知的甲、乙、丙三杯水的溫度,根據(jù)測(cè)量結(jié)果可以知道(

)A.甲杯中水的內(nèi)能最少B.甲、乙杯中水的內(nèi)能一樣多C.丙杯中水分子的平均動(dòng)能最大D.甲杯中水分子的平均動(dòng)能小于乙杯中水分子的平均動(dòng)能答案

AC解析

溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和,所以B錯(cuò)誤,A正確。二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律1.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):氣體分子間距較

,分子力可以忽略,因此可以認(rèn)為氣體分子間除碰撞外不受其他力的作用,故氣體能充滿

。

2.氣體的壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生原因:由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁,形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的作用力。(2)決定因素:氣體分子的

和

。

易錯(cuò)辨析

(1)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。(

)(2)溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)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。(

)大整個(gè)空間平均速率數(shù)密度×√×三、內(nèi)能1.分子的動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是

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)的動(dòng)能的平均值,

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

。

分子熱運(yùn)動(dòng)溫度總和2.分子的勢(shì)能(1)由于分子間存在著引力和斥力,所以分子具有由它們的

決定的能,即分子勢(shì)能。

(2)分子勢(shì)能的影響因素微觀上:分子勢(shì)能的大小是由分子間的相對(duì)位置決定的;宏觀上:分子勢(shì)能與物體的

有關(guān)。

3.物體的內(nèi)能(1)物體的內(nèi)能等于物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的

與分子

的總和。(2)對(duì)于給定的物體,其內(nèi)能大小與

和

有關(guān)。

(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小

。

相對(duì)位置體積動(dòng)能勢(shì)能溫度體積無關(guān)易錯(cuò)辨析

(4)溫度升高,所有分子運(yùn)動(dòng)的速率都變大。(

)(5)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。(

)×√應(yīng)用提升3.兩個(gè)分子由距離很遠(yuǎn)(r>10-9m)逐漸靠攏到很難再靠近的過程中,分子間作用力的大小將(

)A.先減小后增大 B.先增大后減小C.先增大后減小再增大 D.先減小后增大再減小答案

C解析

根據(jù)分子間相互作用力的特點(diǎn),兩個(gè)分子由距離很遠(yuǎn)逐漸靠攏到很難再靠近的過程中,分子間作用力先增大后減小再增大,故C正確。4.(2022春河北張家口期末)如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子從位置x3處由靜止釋放后僅在分子間相互作用力下沿x軸運(yùn)動(dòng),兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖中曲線所示,已知圖中分子勢(shì)能最小值為-E0,下列說法正確的是(

)A.乙分子在位置x2時(shí),加速度為0B.乙分子在位置x1時(shí),其動(dòng)能最大C.乙分子在位置x2時(shí),動(dòng)能等于E0D.甲、乙分子的最小距離等于x1答案

A

解析

由題圖可知當(dāng)x=x2時(shí)分子勢(shì)能最小,即為平衡位置,在平衡位置分子間作用力為零,其加速度為零,故A正確;在x=x1時(shí)分子勢(shì)能為0,乙分子從位置x3處由靜止釋放,由于兩分子所具有的總能量為負(fù),即E總=Ep+Ek<0,在x1處Ek<0,因此乙分子無法到達(dá)x1處,即甲、乙分子的最小距離大于x1,故B、D錯(cuò)誤;結(jié)合圖像和題意,由于兩分子所具有的總能量為負(fù),即E總=Ep+Ek<0,故乙分子在x2處Ek<E0,故C錯(cuò)誤。5.(人教版教材選擇性必修第三冊(cè)P17習(xí)題改編)已知鐵的摩爾質(zhì)量為5.6×10-2kg/mol,密度為7.9×103kg/m3,求每個(gè)鐵分子的質(zhì)量和鐵分子的體積。答案

9.3×10-26kg

1.2×10-29

m3增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一微觀量的估算[師生共研]1.分子模型

2.宏觀量、微觀量以及它們之間的關(guān)系的理解

【典例突破】典例.科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)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66kg/mol,其分子可視為半徑為3×10-9m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1。請(qǐng)估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)思維點(diǎn)撥

根據(jù)分子模型,先計(jì)算一個(gè)分子的體積,再計(jì)算摩爾體積,根據(jù)密度公式可計(jì)算結(jié)果(注意有效數(shù)字)。答案

1×103

kg/m3考題點(diǎn)睛

考點(diǎn)考向點(diǎn)睛分子大小微觀量估算規(guī)律:用阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系微觀量與宏觀量分析解決方法:用分子球體模型計(jì)算分子的體積,用

得結(jié)果模型:球體和立方體分子模型易錯(cuò):注意固體、液體和氣體分子間距及分子分布與體積的關(guān)系素養(yǎng)點(diǎn)撥

微觀量估算的三點(diǎn)注意(1)微觀量的估算應(yīng)利用阿伏加德羅常數(shù)的橋梁作用,依據(jù)分子數(shù)N與摩爾數(shù)n之間的關(guān)系N=n·NA,并結(jié)合密度公式進(jìn)行分析計(jì)算。(2)注意建立立方體分子模型或球體分子模型,通常把固體、液體分子模擬為球形或立方體形,氣體分子所占據(jù)的空間可模擬為立方體模型。(3)對(duì)液體、固體物質(zhì)可忽略分子之間的間隙;對(duì)氣體物質(zhì),分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子的大小,氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值不等于氣體分子的體積,僅表示一個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間大小?！緦?duì)點(diǎn)演練】1.(多選)鉆石是首飾和高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料,設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉=0.2克,則(

)答案

BD2.(2022廣東東莞期末)用油膜法估測(cè)油酸分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V,油膜面積為S,油酸的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,下列說法正確的是(

)答案

B

3.(2022江蘇宿遷期末)若以μ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,ρ為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度,NA為阿伏加德羅常數(shù),m、V0分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積,下面四個(gè)關(guān)系式正確的是(

)答案

B

考點(diǎn)二布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)、分子速率分布[自主探究]1.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較

現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運(yùn)動(dòng),發(fā)生在任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運(yùn)動(dòng),只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運(yùn)動(dòng),不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)(1)都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng);(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映了分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)2.氣體的分子動(dòng)理論(1)氣體分子間的作用力:氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑,氣體分子之間的作用力十分微弱,可以忽略不計(jì),氣體分子間除碰撞外無相互作用力。(2)氣體分子的速率分布:表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。(3)氣體分子的運(yùn)動(dòng)方向:氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的,但向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等。(4)氣體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系:溫度一定時(shí),某種氣體分子的速率分布是確定的,速率的平均值也是確定的,溫度升高,氣體分子的平均速率增大,但不是每個(gè)分子的速率都增大?！緦?duì)點(diǎn)演練】4.下圖為兩分子的分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的圖像,對(duì)此,以下說法正確的是(

)A.當(dāng)r>r1時(shí),分子間的引力大于斥力B.固體相鄰分子間的距離約等于r1C.液體存在表面張力是因?yàn)楸砻鎸又邢噜彿肿拥钠骄g距大于r2D.將分子間距由r1增大到r2,分子間引力與斥力的合力會(huì)變大答案

C解析

分子間的距離為平衡距離時(shí),分子勢(shì)能最小,所以圖像中r2為平衡距離,當(dāng)r<r2時(shí),分子斥力大于分子引力,當(dāng)r>r1時(shí),分子間的引力可能大于斥力,也可能小于斥力,A錯(cuò)誤;固體相鄰分子間的距離約等于平衡距離r2,B錯(cuò)誤;液體存在表面張力是因?yàn)楸砻鎸又邢噜彿肿娱g的引力大于斥力,所以平均間距大于r2,C正確;將分子間距由r1增大到r2,分子間引力與斥力的合力會(huì)變小,D錯(cuò)誤。5.(2022北京海淀期末)下圖為懸浮在液體中的3顆小炭粒每隔5s在坐標(biāo)紙上標(biāo)記位置的連線。下列說法正確的是(

)A.這些折線表示的是小炭粒的運(yùn)動(dòng)軌跡B.小炭粒沿折線上相鄰標(biāo)記位置的連線做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一個(gè)5s后這3顆小炭粒的位置D.小炭粒的運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的運(yùn)動(dòng)情況答案

D

解析

這些折線表示的是小炭粒的位置的連線,中間過程小炭粒仍然做的是無規(guī)則運(yùn)動(dòng),并不是小炭粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)樾√苛Ｗ龅氖菬o規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一個(gè)5

s后這3顆小炭粒的具體位置,故C錯(cuò)誤;由于液體分子對(duì)小炭粒的撞擊,小炭粒處于非平衡狀態(tài),因此小炭粒的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則運(yùn)動(dòng),反映了液體分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故D正確。6.(2022山東棗莊期末)下圖是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布情景圖像,則下列說法正確的是(

)A.圖線①是氧氣分子在100℃時(shí)的速率分布情景圖線B.兩種溫度下,氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律C.隨著溫度的升高,每一個(gè)氧氣分子的速率都增大D.100℃的氧氣,速率大的分子比例較少,其分子的平均速率比0℃的小答案

B

解析

由題圖可知,②中速率大的分子占據(jù)的比例較大,則說明②對(duì)應(yīng)的平均動(dòng)能較大,故②對(duì)應(yīng)的溫度較高,所以①是氧氣分子在0

℃下的速率分布情景圖線,故A錯(cuò)誤;兩種溫度下,都是中等速率的分子數(shù)所占的比例大,呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律,故B正確;隨著溫度的升高,氧氣分子的平均速率增大,但不是每一個(gè)分子的速率都增大,故C錯(cuò)誤;隨著溫度的升高,速率大的氧氣分子所占的比例增大,從而使氧氣分子的平均速率增大,比0

℃的要大,故D錯(cuò)誤。7.下面的表格是某地區(qū)1~6月份的氣溫與氣壓對(duì)照表:月份123456平均氣溫/℃1.43.910.719.626.730.2平均大氣壓/105

Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.9984根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,該地區(qū)從1月份到6月份(

)A.空氣分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度呈減小的趨勢(shì)B.6月的任何一個(gè)空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率一定比它在1月時(shí)速率大C.單位時(shí)間對(duì)單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢(shì)D.單位時(shí)間內(nèi)地面上單位面積所受空氣分子碰撞的總沖量呈增加的趨勢(shì)答案

C解析

溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高,分子的平均動(dòng)能越大,分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,從1月到6月,溫度逐漸升高,空氣分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度呈增大的趨勢(shì),故A錯(cuò)誤;6月溫度最高,分子平均動(dòng)能最大,但分子平均動(dòng)能是對(duì)大量分子的一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)于具體的某一個(gè)分子并不適用,所以不能說明6月的任何一個(gè)空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率一定比它在1月時(shí)速率大,故B錯(cuò)誤;根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義,氣體壓強(qiáng)和單位時(shí)間對(duì)單位面積地面撞擊次數(shù)、氣體的分子平均動(dòng)能有關(guān);溫度升高,即氣體的分子平均動(dòng)能增大,而壓強(qiáng)p減小,說明單位時(shí)間對(duì)單位面積地面撞擊次數(shù)減小,所以單位時(shí)間對(duì)單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢(shì),故C正確;根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義,氣體壓強(qiáng)大小在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量大小,大氣壓強(qiáng)呈減小的趨勢(shì),單位時(shí)間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量也呈減小的趨勢(shì),故D錯(cuò)誤。考點(diǎn)三分子力、分子勢(shì)能及物體的內(nèi)能[自主探究]1.分子力F、分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線

項(xiàng)

目分子間的相互作用力F分子勢(shì)能Ep與分子間距的關(guān)系圖像項(xiàng)

目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(10-9

m)F引和F斥都已十分微弱,可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力分子勢(shì)能為零2.物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較

項(xiàng)目?jī)?nèi)

能機(jī)

械

能定義物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和物體的動(dòng)能及重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和決定由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定,與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)與物體宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、參考系和零勢(shì)能面選取有關(guān),和物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)量值任何物體都具有內(nèi)能,恒不為零可以為零測(cè)量無法測(cè)量。其變化量可由做功和熱傳遞來量度可以測(cè)量轉(zhuǎn)化在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化【對(duì)點(diǎn)演練】8.(2022陜西渭南月考)如圖所示,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為斥力,F<0為引力。A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置,現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放,選項(xiàng)中四個(gè)圖分別表示乙分子的速度、加速度、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能與兩分子間距離的關(guān)系,其中大致正確的是(

)答案

B

解析

乙分子的運(yùn)動(dòng)方向始終不變,故A錯(cuò)誤;加速度與力的大小成正比,方向與力相同,加速度等于零的是C、D點(diǎn)之間,故B正確;分子動(dòng)能不可能為負(fù)值,故C錯(cuò)誤;乙分子從A處由靜止釋放,因分子引力做正功,越過平衡位置C點(diǎn),分子斥力做負(fù)功,因此分子勢(shì)能先減小,到C點(diǎn)最小,后增大,但不能大于零,故D錯(cuò)誤。9.(多選)將一個(gè)分子P固定