高考物理總復(fù)習(xí)考點(diǎn)大全第十五章核心考點(diǎn)分子運(yùn)動(dòng)論熱和功市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第十五講分子運(yùn)動(dòng)論、熱和功1/49【知識(shí)關(guān)鍵點(diǎn)】一、分子運(yùn)動(dòng)論1．分子運(yùn)動(dòng)論基本內(nèi)容(1)物質(zhì)是由大量分子組成；(2)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；(3)分子之間存在著相互作用斥力和引力。2/492．阿伏伽德羅數(shù)

(1)一mol任何物質(zhì)含有微粒數(shù)都相同，這個(gè)數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù)。普通計(jì)算取NA=6.02×1023mol-1(2)阿伏伽德羅常數(shù)是把宏觀物理量和微觀物理量聯(lián)絡(luò)起來(lái)主要基本常數(shù)。假如摩爾質(zhì)量是μ，分子質(zhì)量是m，阿伏伽得羅數(shù)NA，那么三者關(guān)系式為m=μ/NA

如摩爾體積是V、分子體積是v，那么v=V/NA

假如把分子看成是球，依據(jù)球體積公式則能夠推算出分子直徑3/49

3．分子熱運(yùn)動(dòng)和布朗運(yùn)動(dòng)(1)組成物質(zhì)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。就某個(gè)分子而言，它速度和位置改變都是無(wú)規(guī)則，但大量分子整體表現(xiàn)出一定規(guī)律，溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，所以又稱分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)為熱運(yùn)動(dòng)。(2)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體(或氣體)中微小顆粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。布朗顆粒是大量分子集合，它運(yùn)動(dòng)是由液體(或氣體)分子對(duì)它碰撞不平衡引發(fā)。溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈；顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。4/49

4．分子之間相互作用力

(1)分子之間相互作用包含斥力和引力，斥力和引力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)分子力是分子間斥力和引力協(xié)力。(2)斥力和引力都隨分子間距離增大而減小，但斥力改變比引力改變快。若r0表示斥力和引力相等分子間距離，那么當(dāng)分子間距離r<r0時(shí)，斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力；那么當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，斥力小于引力，分子力表現(xiàn)為引力。5/49二、熱和功1、物體內(nèi)能(1)分子動(dòng)能：物體分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所含有動(dòng)能叫做分子動(dòng)能。分子平均動(dòng)能：分子動(dòng)能平均值叫做分子平均動(dòng)能。物體溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，分子平均動(dòng)能越大，所以從分子運(yùn)動(dòng)論觀點(diǎn)來(lái)看，溫度是物體分子平均動(dòng)能標(biāo)志。6/49(2)分子勢(shì)能：因?yàn)榉肿又g存在著相互作用力，物體中分子也含有由它們相對(duì)位置所決定能，這種能叫做分子勢(shì)能。在分子間距離減小過程中，且分子間距離r>r0時(shí)，分子勢(shì)能減?。辉诜肿娱g距離減小過程中，且分子間距離r<r0時(shí)，分子勢(shì)能增大；當(dāng)分子間距離r=r0時(shí)，分子勢(shì)能有極小值。物體體積改變時(shí)，分子間距離伴隨改變，因而分子勢(shì)能也伴隨改變。所以分子勢(shì)能跟物體體積、物態(tài)相關(guān)。7/49(3)物體內(nèi)能：物體里全部分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子間相互作用勢(shì)能總和，叫做物體內(nèi)能。因?yàn)槲矬w分子平均動(dòng)能跟溫度相關(guān)系，分子勢(shì)能跟物體體積及物態(tài)相關(guān)系，所以物體內(nèi)能除了跟分子總數(shù)多少相關(guān)，還跟物體溫度、體積及物態(tài)相關(guān)系。從下式能更加好了解上述結(jié)論,E=N(Ek+Ep)式中E表示物體內(nèi)能,Ek表示分子平均動(dòng)能,Ep表示分子平均勢(shì)能,N表示物體總分子數(shù).8/492、能夠改變物體內(nèi)能兩種物理過程(1)做功是其它形式能與系統(tǒng)內(nèi)能間轉(zhuǎn)化過程。(2)熱傳遞是物體或系統(tǒng)之間內(nèi)能轉(zhuǎn)移過程。(3)熱力學(xué)第一定律外界對(duì)系統(tǒng)所做功與系統(tǒng)吸收熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能增加，寫成公式為W+Q=△E。3、能轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一個(gè)形式轉(zhuǎn)化為另一個(gè)形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別物體。9/49【經(jīng)典例題】例1、水摩爾質(zhì)量μ=18×10-3kg/mol，水密度是ρ=1.0×103kg/m3，求水分子質(zhì)量m與體積v。分析：阿伏伽得羅數(shù)NA=6.023×1023mol-1，是把宏觀物理量與微觀物理量聯(lián)絡(luò)起來(lái)主要常數(shù)。如分子質(zhì)量m與摩爾質(zhì)量間關(guān)系為m=μ/NA分子體積v與摩爾體積Vmol間關(guān)系為v=Vmol/NA而摩爾體積Vmol可依據(jù)摩爾質(zhì)量m與密度ρ按下面公式計(jì)算出來(lái)Vmol=μ/ρ10/49解：水分子質(zhì)量為水分子體積為答：水分子質(zhì)量為，水分子體積為。11/49例2．關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，以下說法正確是

A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子運(yùn)動(dòng)；

B．布朗運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則性，反應(yīng)了液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則性；

C．與固體微粒相碰液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。

D．液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。

分析：布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中微小顆粒運(yùn)動(dòng)，而不是液體分子運(yùn)動(dòng)。懸浮在液體中固體微粒，受到周圍分子碰撞力不平衡，因而向受力作用較小方向運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)間接地反應(yīng)了分子運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則性。在相同時(shí)間內(nèi)，與固體微粒相碰液體分子數(shù)越多，說明固體微粒較大，在某一瞬間跟它相撞分子數(shù)越多，撞擊作用不平衡性就表現(xiàn)得越不顯著，加之固體微粒越大，其慣性就越大，因而布朗運(yùn)動(dòng)不是越顯著，而是越不顯著。既然布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引發(fā)，液體溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，從而它所引發(fā)布朗運(yùn)動(dòng)也就越顯著。

解答：選項(xiàng)B、D、是正確。12/49

例3、

當(dāng)兩分子間距離等于r0時(shí)，分子間斥力和引力相平衡，

則以下敘述中正確是

A.

當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間斥力和引力都隨距離增大而增大，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；

B.

當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間沒有斥力，分子間引力隨分子間距離增大而增大，分子間作用力表現(xiàn)為引力；

C.

當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間沒有引力，分子間斥力隨分子間距離增大而減小，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；

D.

當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間斥力和引力都隨距離增大而減小，但斥力減小得更加快，故分子間作用力表現(xiàn)為引力。

13/49分析：分子間同時(shí)存在著引力和斥力，它們大小跟分子間距離關(guān)系如圖所表示，圖甲中兩條虛線分別表示兩個(gè)分子間引力和斥力隨距離改變情形，實(shí)線表示引力和斥力協(xié)力即實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)分子間作用力隨距離改變情形。我們看到，當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，引力和斥力都隨分子間距離增大而減小，但斥力減小更加快，因而分子間作用力表現(xiàn)為引力，如乙圖中圖示那樣。解答：選項(xiàng)D是正確。

14/49例4．質(zhì)量相等氫氣和氧氣，溫度相同，不考慮分子間勢(shì)能，則A．氧氣內(nèi)能較大；B．氫氣內(nèi)能較大；C．二者內(nèi)能相等；D．氫氣分子平均動(dòng)能較大。15/49分析：內(nèi)能等于物體里全部分子動(dòng)能和勢(shì)能總和，即均勢(shì)能，N表示物體內(nèi)全部分子個(gè)數(shù)。按題意，氫氣和氧氣溫度相同，則氫氣和氧氣分子平均動(dòng)能相等，且不考慮分子間勢(shì)能，那么氣體內(nèi)能計(jì)算公式可化簡(jiǎn)為因?yàn)闅錃夂脱鯕夥肿恿坎灰粯?，質(zhì)量相等氫氣和氧氣所包含分子個(gè)數(shù)就不一樣，氫氣分子數(shù)多于氧氣分子數(shù)。解答：質(zhì)量相等，溫度相同氫氣和氧氣在不考慮分子間勢(shì)能條件下，氫氣內(nèi)能較大。所以，選項(xiàng)B正確。16/49例5.依據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論，物質(zhì)分之之間距離為r0時(shí)，分子所受斥力和引力相等，以下關(guān)于分子勢(shì)能說法正確是A.

當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子含有最大勢(shì)能；距離增大或減小時(shí)，勢(shì)能都變??；B.

當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子含有最小勢(shì)能；距離增大或減小時(shí)，勢(shì)能都變大；C、分子距離越大，分子勢(shì)能越小；分子距離越小，分子勢(shì)能越大；D、分子距離越大，分子勢(shì)能越大；分子距離越小，分子勢(shì)能越小。17/49分析：分子間相互作用包含斥力和引力，斥力和引力同時(shí)存在，由分子相對(duì)位置決定勢(shì)能。分子勢(shì)能大小和分子間距離相關(guān)，在力學(xué)中我們知道，重力做正功，重力勢(shì)能降低；重力做負(fù)功，重力熱能增加。一樣道理，當(dāng)間距離發(fā)生改變時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能降低；當(dāng)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。18/49我們這么想象問題，分子將一個(gè)分子置于坐標(biāo)原點(diǎn)，將另一個(gè)分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處向從標(biāo)原點(diǎn)靠近。若要求分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，分子勢(shì)能為零，19/49解答：選項(xiàng)B正確20/49例6．對(duì)于一定質(zhì)量物體(或系統(tǒng))。

A、吸熱物體溫度一定升高；

B、只要?dú)怏w體積、溫度都改變，則內(nèi)能一定改變；

C、外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能可能不變；

D、物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變。分析：能夠改變物體內(nèi)能物理過程有兩種：做功和熱傳遞。這一規(guī)律能夠用一個(gè)數(shù)學(xué)公式嚴(yán)格地表示出來(lái)，這就是熱力學(xué)第一定律，W+Q=△E從熱力學(xué)第一定律高度討論此題更為方便21/49解答：吸熱物體內(nèi)能不一定增加，因?yàn)槲矬w(或系統(tǒng))在吸熱同時(shí)能夠?qū)ν庾龉?，如外界?duì)物體做負(fù)功，可能造成物體內(nèi)能降低。選項(xiàng)A不正確。氣體溫度改變要影響氣體分子平均動(dòng)能，氣體體積發(fā)生改變要影響氣體分子相互作用勢(shì)能。在分子平均動(dòng)能增加而分子相互作用勢(shì)能減小情況下，完全有可能使氣體內(nèi)能不發(fā)生改變。應(yīng)該說明是，這是所說氣體是實(shí)際氣體，而不是理想氣體。選項(xiàng)B不正確。外界對(duì)系統(tǒng)做功，但系統(tǒng)也可能吸熱，也可能放熱。當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)放熱，則系統(tǒng)內(nèi)能完全有可能不變。所以選項(xiàng)C正確。溫度不變，物體分子平均動(dòng)能不變，但物體分子間距離發(fā)生改變時(shí)，即物體體積(或物態(tài))發(fā)生改變時(shí)，物體分子間相互作用勢(shì)能仍有可能改變，從而使物體內(nèi)能發(fā)生改變。所以“物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變”判斷是錯(cuò)誤。如0℃冰變?yōu)?℃水，溫度不變，但內(nèi)能卻改變了。選項(xiàng)D是錯(cuò)誤。以上四個(gè)選項(xiàng)中只有選項(xiàng)C是正確。22/49【反饋練習(xí)】1、關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，以下說法正確是A．布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原因是液體分子對(duì)小顆粒吸引力不平衡引發(fā)C．布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原因是液體分子對(duì)小顆粒碰撞時(shí)產(chǎn)生沖力不平衡引發(fā)D．在懸浮微粒大小不變情況下，溫度越高，液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。答案:CD23/492、關(guān)于分子間相互作用力，下面說法中正確是答案:BCD是因?yàn)榇藭r(shí)引力和斥力均不存在；力比引力增加得快，因而斥力大于引力；減小，但引力比斥力減小得慢，因而斥力小于引力，分子力表現(xiàn)為引力；時(shí)，相互作用力十分微弱，認(rèn)為分子力為零。24/493、兩個(gè)分子甲和乙相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間分子力能夠忽略)，設(shè)甲固定不動(dòng)，乙逐步向甲靠近直到不能再靠近過程中，下面說法正確是A．分子力總是對(duì)乙做正功B．乙總是克服分子力做功C．先是乙克服分子力做功，然后分子力對(duì)乙做正功D．先是分子力對(duì)乙做正功，然后乙克服分子力做功答案:D25/494、質(zhì)量1kg0℃水，變成0℃冰時(shí)，體積膨脹，則A．分子平均動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增加B．分子平均動(dòng)能增大，分子勢(shì)能減小C．分子平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增大D．分子平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能減小答案:D26/495、下面關(guān)于分子力和分子勢(shì)能說法正確是答案:BC離減小，分子勢(shì)能要增大距增大分子勢(shì)能要減小27/496、關(guān)于物體內(nèi)能，下面說法正確是A．溫度相同，質(zhì)量相同同種物體，內(nèi)能不一定相同B．物體動(dòng)能越大，內(nèi)能就越大C．冰在溶解時(shí)，保持溫度不變，因而內(nèi)能也不變D．兩個(gè)物體相互磨擦，一定使物體溫度都升高答案:A28/497、質(zhì)量相同、溫度相同氫氣和氧氣，它們A．分子數(shù)相同B．內(nèi)能相同C．分子平均速度相同D．分子平均動(dòng)能相同答案:D29/498、100℃水變成100℃水蒸氣，以下相關(guān)能量說法正確是A．分子平均動(dòng)能增加B．分子勢(shì)能增加C．每個(gè)分子動(dòng)能都增加D．全部分子動(dòng)能，勢(shì)能都增加答案:B30/499、從以下哪一組數(shù)據(jù)能夠算出阿伏加德羅常數(shù)？A．水密度和水摩爾質(zhì)量B．水摩爾質(zhì)量和水分子體積C．水分子體積和水分子質(zhì)量D．水分子質(zhì)量和水摩爾質(zhì)量答案:D31/4910、溫度相同一水滴和一鐵球，從同一高度落下，假定它們勢(shì)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦髯詢?nèi)能，則抵達(dá)地面時(shí)A．水滴溫度比鐵球溫度高B．水滴溫度比鐵球溫度低C．二者溫度相同D．無(wú)法確定答案:B32/49【課后練習(xí)】1.體積是2×10-3cm3一滴油，滴在湖面上，最終擴(kuò)展成面積為6m2油膜。由此能夠估算出該種油分子直徑大小是m。(要求一位有效數(shù)字)答案:3×10-3

33/492．在不一樣溫度下觀察同一個(gè)液體內(nèi)懸浮顆粒布朗運(yùn)動(dòng)，發(fā)覺當(dāng)溫度越____時(shí)，懸浮顆粒運(yùn)動(dòng)越激烈。假如溫度一定而顆粒大小不一樣，則顆粒越_______，這種運(yùn)動(dòng)越顯著。答案:高，小

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3.一滴露珠質(zhì)量約9×10-5g。它含有

個(gè)水分子。(阿伏伽得羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1，1mol水質(zhì)量是18g)答案:3×1018

35/494．從分子運(yùn)動(dòng)認(rèn)觀點(diǎn)看，_____是物體分子平均動(dòng)能標(biāo)志。物體里全部分子動(dòng)能和勢(shì)能總和叫做物體______。答案:溫度、內(nèi)能36/495．用顯微鏡觀察液體中懸浮微粒布朗運(yùn)動(dòng)，觀察到是A．液體中懸浮微粒有規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．液體中懸浮微粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C．液體分子有規(guī)則運(yùn)動(dòng)D．游體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)答案:B37/496．用顯微鏡觀察液體中懸浮顆粒布朗運(yùn)動(dòng)，所得到結(jié)論正確是A．布朗運(yùn)動(dòng)是分子運(yùn)動(dòng)B．懸浮顆粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈C．液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)反應(yīng)答案:CD38/497．當(dāng)兩個(gè)分子之間距離為r0時(shí)，恰好處于平衡狀態(tài)。下面關(guān)于分子間相互作用引力斥力各說法中，正確是答案:CD且斥力大于引力且斥力小于引力39/498．關(guān)于物體內(nèi)能，以下說法中正確是A．物體內(nèi)能是指物體內(nèi)全部分子動(dòng)能和勢(shì)能總和B．物體不從外界吸收熱量，其內(nèi)能也可能增加C．外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能一定增加D．物體內(nèi)能多少，跟物體溫度和體積都相關(guān)系答案:ABD40/499．關(guān)于物體內(nèi)能改變，以下說法中正確是A．能夠改變物體內(nèi)能物理過程有兩種：做功和熱傳遞B．物體放出熱量，它內(nèi)能一定降低C．物體吸收熱量，它內(nèi)能一定增加D．外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能不一定增加答案:AD41/4910．以下關(guān)于做功和熱傳遞敘述，不正確是A．做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能B．做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是不等效C．做功使物體內(nèi)能改變，是使其它形式能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化D．熱傳遞使物體內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移答案:ACD42/49

11、已知銅摩爾質(zhì)量是64g/mol，銅密度是8.9×103kg/m3，試估算銅原子質(zhì)量和直徑。答案:1.1×10-25kg；2.8×10-10m43/4912、在室溫27°C，一真空容器內(nèi)壓強(qiáng)為10-8Pa，試估算該容器內(nèi)氣體分子間平均距離。(設(shè)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p0=1.0×105Pa，保留1位有效數(shù)字)答案:7×10-5m44/4913、已知高山上某處氣壓為0.40×105Pa，氣溫為零下30°C，求該處每立方厘米大氣中分子數(shù)。答案:1.2×1019個(gè)45/49

14、將1cm3油酸溶于酒精，制成200㎝3油酸酒精溶液。已知1㎝3溶液有50滴，現(xiàn)取1滴溶液滴到水面上，伴隨酒精溶于水，油酸在水面上形成一個(gè)單分子薄層，已測(cè)出這一薄層面積為0.2m2，由此可估測(cè)油酸分子直徑為多大？答案:5×10-10m46/49

15、一個(gè)細(xì)口瓶，開口向上放置，容積為0.1L，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度從0℃升到10