【教与学】2014高考物理总复习教案48分子动理论内能

考点内容要求说明考纲解读物体是由大量分子组成的；阿伏加德罗常数Ⅰ1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题和填空题．绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)．2．高考热学命题的重点内容有：(1)分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；(2)内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素；(3)理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；(4)热现象实验与探索过程的方法．3．近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以科技前沿、社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用．说明：(1)要求会正确使用的仪器有：温度计；(2)要求定性了解分子动理论与统计观点的内容实验：用油膜法估测分子的大小Ⅰ布朗运动Ⅰ分子热运动速率的统计分布规律Ⅰ温度和内能(改变物体内能的两种方式)Ⅰ晶体和非晶体；晶体的微观结构Ⅰ液体的表面张力Ⅰ对浸润和不浸润现象、毛细现象的解释不作要求液晶Ⅰ气体实验定律Ⅰ对气体实验定律的定量计算不作要求理想气体Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律；能源与环境；能源的开发与应用Ⅰ分子动理论内能考纲解读1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化．1．[微观量的估算]已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)．下列判断错误的是()A．1kg铜所含的原子数为NAMB．1m3铜所含的原子数为MNAρC．1个铜原子的质量为MNA(kg)D．1个铜原子的体积为MρNA(m3)答案B解析1kg铜所含的原子数N＝1MNA＝NAM，A正确；同理1m3铜所含的原子数N＝ρMNA＝ρNAM，B错误；1个铜原子的质量m0＝MNA(kg)，C正确；1个铜原子的体积V0＝MρNA(m3)，D正确．2．[对布朗运动的理解]下列关于布朗运动的说法，正确的是()A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动C．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力D．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈答案D解析布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，小颗粒由许多分子组成，所以布朗运动不是分子的无规则运动，也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动，故A、B选项错误．布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的，但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动，而不是反映分子间的相互作用，故C选项错误．观察布朗运动会看到固体颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈．故D选项正确．3．[分子间作用力]分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则()A．分子间引力随分子间距的增大而增大B．分子间斥力随分子间距的减小而增大C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大答案B解析根据分子动理论，分子间的引力和斥力是同时存在的，分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小、随分子间距的减小而增大．分子间的作用力指的是引力和斥力的合力．分子间作用力随分子间距的增大先减小后增大后再减小．当分子间距r＝r0时，分子间的作用力为0，所以B正确．4．[物体的内能]关于物体的内能，以下说法正确的是()A．不同物体，温度相等，内能也相等B．所有分子的势能增大，物体内能也增大C．温度升高，分子平均动能增大，但内能不一定增大D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等答案C考点梳理1．物体是由大量分子组成的(1)多数分子大小的数量级为10－10m.(2)一般分子质量的数量级为10－26kg.2．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象．温度越高，扩散越快．(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动．布朗运动反映了液体内部的分子的无规则运动．颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．3．分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力．(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快．5．[用功能观点分析分子力做功与分子势能的变化]有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在整个过程中，分子势能的变化情况是()A．不断增大B．不断减小C．先增大后减小D．先减小后增大答案D解析分子力做功与分子势能变化的关系和弹簧相似，即分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增大．当乙分子由无穷远处向r0移动时，分子力做正功，分子势能减小；当乙分子由r0向甲分子继续靠近时，要克服分子斥力做功，分子势能增大．所以移动的整个过程，分子势能是先减小后增大，当分子间的距离为r0时，分子势能最小．本题正确选项为D.6．[建立分子模型求分子体积或占据空间]设某种物质的摩尔质量为μ，原子间的平均距离为d，已知阿伏加德罗常数为NA，则该物质的密度ρ可表示为()A．ρ＝6μπd3NAB．ρ＝μd3NAC．ρ＝3μ4πd3NAD．ρ＝8μπdNA答案AB解析分子为球体时，1mol物质的体积为16πd3NA，则ρ＝μ/(16πd3NA)＝6μ/(πd3NA)，故A正确．分子为正方体时，1mol物质的体积为d3NA，则ρ＝μ/(d3NA)，故B正确．方法提炼1．功是能量转化的量度．当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．2．分子的两种模型：(1)对于固体、液体，分析分子的直径时，可建立球体模型，分子直径d＝36V0π.(2)对于气体，分析分子间的平均距离时，可建立立方体模型，相邻分子间的平均距离为d＝3V0.考点一微观量的估算1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.3．关系(1)分子的质量：m0＝MNA＝ρVmNA.(2)分子的体积：V0＝VmNA＝MρNA.(3)物体所含的分子数：N＝VVm·NA＝mρVm·NA或N＝mM·NA＝ρVM·NA.4．两种模型(1)球体模型直径为d＝36V0π.(2)立方体模型边长为d＝3V0.特别提醒1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的．分子的体积V0＝VmNA，仅适用于固体和液体，对气体不适用．2．对于气体分子，d＝3V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．例1空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N；(2)一个水分子的直径d.解析(1)水的摩尔体积为Vm＝Mρ＝1.8×10－21.0×103m3/mol＝1.8×10－5m3/mol水分子总数为N＝VNAVm＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5≈3×1025(个)．(2)建立水分子的球体模型，有V0Nm＝16πd3，可得水分子直径：d＝36VmπNA＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023＝4×10－10(m)．答案(1)3×1025个(2)4×10－10m突破训练1已知汞的摩尔质量为M＝200.5×10－3kg/mol，密度为ρ＝13.6×103kg/m3，阿伏加德罗常数为NA＝6.0×1023mol－1.求：(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；(3)体积为1cm3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字)．答案(1)MNA(2)2×10－29m3(3)4×1022个解析(1)一个汞原子的质量为m0＝MNA(2)一个汞原子的体积为V0＝MρNA＝200.5×10－313.6×103×6.0×1023m3＝2×10－29m3(3)1cm3的汞中含汞原子个数N＝ρVNAM＝13.6×103×1×10－6×6.0×1023200.5×10－3个＝4×1022个考点二布朗运动布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映特别提醒1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．2．布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映．例2关于布朗运动，以下说法正确的是()A．布朗运动就是液体分子的扩散现象B．布朗运动就是固体小颗粒中分子的无规则运动，它说明分子永不停息地做无规则运动C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映D．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动解析布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，而不是固体分子的运动，但它是液体分子无规则热运动的反映，B项错误，C项正确；扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质的过程，不是布朗运动，A项错误；能做布朗运动的颗粒非常小，用肉眼看不到，空中飞舞的尘埃颗粒要大得多，所以不是布朗运动，D项错误．答案C突破训练2在观察布朗运动时，从微粒在a点开始计时，间隔30s记下微粒的一个位置得到b、c、d、e、f、g等点，然后用直线依次连接，如图1所示，则下列说法正确的是()A．微粒在75s末时的位置一定在cd的中点上图1B．微粒在75s末时的位置可能在cd的连线上，但不可能在cd中点上C．微粒在前30s内的路程一定等于ab的长度D．微粒在前30s内的位移大小一定等于ab的长度答案D解析b、c、d、e、f、g等点分别是粒子在t＝30s、60s、90s、120s、150s、180s时的位置，但并不一定沿着折线abcdefg运动，故选D.考点三分子间作用力分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“分子力”是引力与斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快．如图2所示．(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；图2(2)当rr0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引F斥，F表现为斥力；(3)当rr0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引F斥，F表现为引力；(4)当r10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)．例3关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是()A．当分子间距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力B．分子力随分子间距离的变化而变化，当rr0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力C．当分子间的距离rr0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r10－9m时，分子间的作用力可以忽略不计解析分子间距离为r0时分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，A错误；当rr0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，B错误．答案CD突破训练3两个分子相距r1时，分子间的相互作用力表现为引力，相距为r2时，表现为斥力，则下面说法正确的是()A．相距为r1时，分子间没有斥力存在B．相距为r2时，