高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題15.1　分子動理論　內(nèi)能（原卷版）

專題15.1分子動理論內(nèi)能【講】【講核心素養(yǎng)】物理觀念：分子動理論、布朗運動、內(nèi)能、擴散現(xiàn)象。1．知道分子動理論并能用分子動理論解釋一些常見的現(xiàn)象2．了解擴散現(xiàn)象并能解釋布朗運動.3．了解物體內(nèi)能的決定因素.科學(xué)思維：分子動理論“油膜法”。1．掌握分子模型的構(gòu)建與分子直徑的估算方法，了解分子動理論的基本觀點.2．知道分子力隨分子間距離變化的圖象【講考點題型】【知識點一】物體是由大量分子組成的1．宏觀量與微觀量之間的關(guān)系宏觀量橋梁微觀量摩爾質(zhì)量Mmol阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(Mmol,NA)＝eq\f(ρVmol,NA)摩爾體積Vmol分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)(固體、液體)對氣體，V0為分子所占空間物質(zhì)的量n＝eq\f(m,Mmol)＝eq\f(V,Vmol)分子數(shù)：N＝n·NA2．分子模型固體、液體固體、液體分子一個一個緊密排列，可將分子看成球形或立方體形分子直徑d＝eq\r(3,\f(6V,π))(球體模型)或d＝eq\r(3,V)(立方體模型)氣體氣體分子不是一個一個緊密排列的，它們之間的距離很大，所以V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)不是氣體分子的體積，而是分子所占有的平均空間。SKIPIF1<0分子間距d＝eq\r(3,V)【例1】（2022·福建三明·高三期末）如圖所示，用水銀血壓計測量血壓時，先向袖帶內(nèi)充氣、然后緩慢放氣。某次測量充入袖帶內(nèi)氣體的壓強為1.5SKIPIF1<0，體積為V。已知阿伏加德羅常數(shù)為SKIPIF1<0。（1）若該狀態(tài)下氣體的摩爾體積為SKIPIF1<0，求袖帶內(nèi)氣體的分子數(shù)；（2）若緩慢放棄過程中溫度保持不變，袖帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?.8V，壓強變回到SKIPIF1<0，求袖帶內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與放氣前總質(zhì)量的比值?！舅仞B(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練1】（2022·全國·高三課時練習(xí)）標準狀況下，SKIPIF1<0中含有多少個空氣分子？某運動員的肺活量（一次盡力吸氣后再盡力呼出的氣體總量）約SKIPIF1<0，則一次呼吸進入人體的空氣分子數(shù)約為多少個？【技巧總結(jié)】1．求解分子直徑時的兩種模型(固體和液體)(1)把分子看成球形，d＝eq\r(3,\f(6V0,π))。(2)把分子看成小立方體，d＝eq\r(3,V0)。[注意]對于氣體，利用d＝eq\r(3,V0)算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均距離。2．宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0等。(2)宏觀量：物體的體積V、密度ρ、質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的量n等。(3)相互關(guān)系①一個分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA)。②一個分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)(估算固體、液體分子的體積或氣體分子所占空間體積)。③物體所含的分子數(shù)：N＝n·NA＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(V,Vmol)·NA?！局R點二】分子永不停息的做無規(guī)則運動擴散現(xiàn)象布朗運動實驗圖定義不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散。懸浮在液體中的小顆粒的永不停息地?zé)o規(guī)則運動叫做布朗運動。條件分子不停的做無規(guī)則運動及分子間有空隙。顆粒足夠小，肉眼看不見，使用光學(xué)顯微鏡觀察現(xiàn)象溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。永不停息，無規(guī)則；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯。（注意：實驗中描繪的是顆粒每隔30s的位置連線，不是運動軌跡。）原因分子不停的做無規(guī)則運動及分子間有空隙。擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的。布朗運動的無規(guī)則性是液體(氣體)分子運動無規(guī)則性的反映；溫度越高，分子運動越劇烈；顆粒越小，撞擊的分子數(shù)目越少，分子運動越不平衡，布朗運動越明顯。實質(zhì)擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的。布朗運動是由成千上萬個分子組成的“分子集團”即固體顆粒的運動，間接反映液體(氣體)分子的運動?！纠?】（2022·江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在高倍顯微鏡下觀察，可以看到懸浮在液體中的小炭粒在不同時刻的位置，每隔一定時間把炭粒的位置記錄下來，最后按時間先后順序把這些點進行連線，得到如圖所示的圖像，對于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．炭粒的無規(guī)則運動，說明碳分子運動也是無規(guī)則的B．越小的炭粒，受到撞擊的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表現(xiàn)得越不明顯C．觀察炭粒運動時，可能有水分子擴散到載物片的玻璃中D．將水的溫度降至零攝氏度，炭粒會停止運動【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。【變式訓(xùn)練2】（多選）（2022·湖南·長沙一中模擬預(yù)測）下列說法正確的是（）A．擴散現(xiàn)象不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果B．分子動理論是在一定的實驗基礎(chǔ)上提出的C．一定溫度下的飽和汽壓，隨飽和汽的體積增大而減小D．用手捏面包，面包體積會縮小，這是分子間有空隙的原因E．當分子斥力與引力大小相等時，分子勢能有極小值【規(guī)律方法】．擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(1)都是無規(guī)則運動；(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動【知識點三】分子力與分子勢能名稱項目分子間的相互作用力F分子勢能Ep與分子間距的關(guān)系圖像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(xiàn)引<F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力r增大，斥力做正功，分子勢能減少r減小，斥力做負功，分子勢能增加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(xiàn)引>F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力r增大，引力做負功，分子勢能增加r減小，引力做正功，分子勢能減少r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0分子勢能最小，但不為零r>10r0(10－9m)F引和F斥都已十分微弱，可以認為分子間沒有相互作用力分子勢能為零面積與斜率面積：分子力做的功斜率：分子力5．判斷分勢能的變化有兩種方法(1)看分子力的做功情況。(2)直接由分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷，但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別。記住一個位置分子勢能最?。ú粸榱?，且為負）——平衡位置；兩個位置分子勢能為零——無窮遠處和小于r0處。分子力為零，分子勢能不為零，最小且為負?！纠?】（2022·北京·高三專題練習(xí)）假定兩個分子的距離為無窮遠時它們的分子勢能為0，兩個分子間作用力的合力F、分子勢能SKIPIF1<0與分子間距離r的關(guān)系如圖甲和乙所示，下列說法正確的是（）A．在r由無限遠到趨近于SKIPIF1<0的過程中，F(xiàn)先做負功后做正功B．在r由無限遠到趨近于SKIPIF1<0的過程中，F(xiàn)先做正功后做負功C．在r由SKIPIF1<0趨近于0的過程中，F(xiàn)做負功，SKIPIF1<0先變小再變大D．在r由SKIPIF1<0趨近于0的過程中，F(xiàn)做負功，SKIPIF1<0變大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。【變式訓(xùn)練3】（2022·山東臨沂）用電腦軟件模擬兩個相同分子在僅受分子力作用下的運動。將兩個質(zhì)量均為m的A、B分子從x軸上的SKIPIF1<0和SKIPIF1<0處由靜止釋放，如圖所示。其中B分子的速度v隨位置x的變化關(guān)系如圖所示。取無限遠處勢能為零，下列說法正確的是（）A．A、B間距離為SKIPIF1<0時分子力為零B．A、B間距離為SKIPIF1<0時分子力為零C．A、B系統(tǒng)的分子勢能最小值為SKIPIF1<0D．釋放時A、B系統(tǒng)的分子勢能為SKIPIF1<0【規(guī)律方法】分子力及分子勢能圖象分子力F分子勢能Ep圖象隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小，表現(xiàn)為斥力r增大，F(xiàn)做正功，Ep減小r>r0r增大，F(xiàn)先增大后減小，表現(xiàn)為引力r增大，F(xiàn)做負功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0Ep最小，但不為零r>10r0引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0Ep＝0【例4】（多選）（2022·河南·模擬預(yù)測）梅花香自苦寒來，在冬天我們只能夠聞到距離較近的花香，而盛夏我們卻能夠聞到距離較遠的花香。下列說法正確的是（）A．這種“聞到花香”的物理現(xiàn)象是一種布朗運動B．這種“聞到花香”的物理現(xiàn)象是一種擴散現(xiàn)象C．布朗運動和擴散現(xiàn)象都是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的，且劇烈程度都與溫度有關(guān)D．兩個花粉分子間距離小于r0（兩分子間的作用力為0時的距離）時，分子間只有斥力沒有引力E．在兩個花粉分子間距離從小于r0（兩分子間的作用力為0時的距離）增大到2r0的過程中，兩個花粉分子的分子勢能先減小后增大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練4】（2022·北京朝陽·模擬預(yù)測）對于一個只有兩個分子組成的系統(tǒng)，其分子勢能SKIPIF1<0與兩分子間距離SKIPIF1<0的變化關(guān)系如圖所示。僅考慮兩個分子之間的作用，下列說法正確的是（）A．當SKIPIF1<0時，分子間的作用力為零B．當SKIPIF1<0時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力C．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0