高考物理一轮总复习 专题十三 第1讲 分子动理论 内能课件

专题十三热学1考点内容要求热点考向1.分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ1.本专题的命题多集中在分子动理论、估算分子数目和大小、热力学两大定律的应用、气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合问题，还有气体实验定律和气体状态方程的应用及图象表示气体状态的变化过程等知识点上，多以选择题的形式出现.2.阿伏加德罗常数Ⅰ3.气体分子运动速率的统计分布Ⅰ4.温度是分子平均动能的标志、内能Ⅰ2考点内容要求热点考向5.固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ2.对热学前面知识的考查往往在一题中容纳更多的知识点，把热学知识综合在一起进行考查，多以选择题和填空题的形式出现；对后面知识的考查多以计算题的形式出现，着重考查热学状态方程的应用.6.液晶的微观结构Ⅰ7.液体的表面张力现象Ⅰ8.气体实验定律Ⅰ9.理想气体Ⅰ10.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和蒸汽压Ⅰ续表3考点内容要求热点考向11.相对湿度Ⅰ3.《物理课程新标准》在课程性质中指出：“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能，增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情”.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．同时,本考点还可以与生活、生产相关联来考查热学知识在实际中的应用.12.热力学第一定律Ⅰ13.能量守恒定律Ⅰ14.热力学第二定律Ⅰ15.实验十三：用油膜法估测分子的大小续表45第1讲分子动理论内能考点1物体是由大量分子组成的1．这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子，也可以是分子．在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为______．分子体积和质量很小，分子直径数量级是______m，分子质量数量级是____________kg.10－27～10－262．物体能被压、水与酒精混合后总体积比混合前两体积之和要小，表明分子间确实存在着__________．10-10分子空隙63．阿伏加德罗常数：1mol的任何物质含有NA＝________个分子.1mol的任何气体，在标准状态下的体积是__________m3.分子的质量m0、分子的体积V0和分子的直径d称为微观物理量，物体的质量M、体积V、密度ρ、摩尔质量MA和摩尔体积VA称为宏观物理量，阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁．4．微观量与宏观量间的关系6.02×102322.4×10－3(1)分子的质量：m0＝MANA＝ρVANA(适用于固、液、气三态)；7(2)分子的体积：V0＝VANA＝MAρNA(只适用于固体、液体分子的体积，对于气体则表示一个气体分子所占空间的大小)；(3)分子的大小：球体模型直径d＝36V0π，立方体模型边长d＝3V0；(4)物体所含的分子数：N＝nNA＝MMANA＝VVANA摩尔数n＝MMA＝VVA.8【跟踪训练】)1．从下列哪一组数据可以计算出阿伏加德罗常数？(A．水的密度和水的摩尔质量B．水的摩尔质量和水分子的体积C．水分子的体积和水分子的质量D．水分子的质量和水的摩尔质量9解析：阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，所以它计算的必然是性质相同的两个物理量，且其中一个是宏观量，另一个是微观量．如已知物质分子的体积和物质的摩尔体积，物质的分子质量和物质的摩尔质量，均可计算出阿伏加德罗常数，据此可以排除选项A、B、C，而D选项两个量性质相同，且一个是宏观量，另一个是微观量，故D选项正确．答案：D102．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离？()A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量解析：在一定状况下，阿伏加德罗常数个气体粒子气体的气体分子在该状况下所占有的体积V0，视该分子为一刚性球体，则可求其半径，两个半径之和即为气体分子间的平均距离．体积即为其气体摩尔体积.已知MA、ρ则可求VA，VANA则为一个B113．(双选)若以μ表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式中正确的有()A．NA＝vρmB．ρ＝μNAΔC．m＝μNAD．Δ＝vNA12解析：水蒸气的摩尔体积与其密度的乘积是摩尔质量，摩尔质量除以一个分子的质量得阿伏加德罗常数，所以A表达式正确；B选项表达式得到的不是水蒸气的密度，则B不正确；C选项表达式摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，可求得一个分子的质量，它对固、液、气三种状态下的物体求分子的质量都适用；D选项表达式是分子的体积，该式只适用于固体、液体，不适用于气体，则D不正确．答案：AC13考点2分子热运动和分子间相互作用力1．分子不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象．温度越________，扩散越快．(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体(或气体)中的微小颗粒的无规则运动．颗粒越________，运动越明显；温度越________，运动越激烈．布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动的反映，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的．小高高14(3)分子永不停息地做无规则热运动的实验事实有两个：扩散现象和布朗运动．①扩散现象不仅说明物质分子在不停地运动着，同时还说明分子与分子之间有空隙，扩散现象是分子永停息地做无规则运动的直接表现；②布朗运动是固体微粒(不是液体分子，也不是固体分子)的无规则运动，但它说明分子在不停地做无规则运动，布朗运动是液体(或气体)分子无规则运动的间接反映．152．分子间存在着相互作用力(1)分子间相互作用力既有引力，又有斥力．从理论上讲，任何时候引力和斥力都是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力．(2)分子间相互作用的引力与斥力都随着分子间距离的增大而减小，只是斥力变化得更快一些．(如图13－1－1所示)(3)分子间存在一个平衡距离r0，分子间距离为r0的位置就叫做平衡位置(数量级为10－10m)．图13－1－116当r＞r0时，F引＞F斥，对外表现的分子力F为引力；当r＝r0时，F引＝F斥，对外表现的分子力F＝0；当r＜r0时，F引＜F斥，对外表现的分子力F为斥力．(4)分子力是一种短程作用力，当分子间距离的数量级大于10－9m时，即分子之间的距离是分子直径的10倍以上(r≥10r0)时，分子间的相互作用力已变得很小，可以忽略不计，可以认为此时分子间相互作用的引力和斥力都为零，这时物体处于气态并可以当成理想气体．在标准状态下，气体分子间的相互作用力可以忽略不计，就是因为这时气体分子间的距离远大于分子直径的缘故．17【跟踪训练】B4．关于分子热运动和布朗运动，下列说法正确的是()A．布朗微粒越大，同一时刻与之碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著B．布朗运动是分子无规则运动的间接反映C．当物体的温度达到0℃时，物体分子的热运动就会停止D．布朗运动的剧烈程度和温度有关，所以布朗运动也叫热运动185．(双选)下面关于分子力的说法中正确的有()A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力B．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力C．将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力19解析：无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0，所以气体分子间一定表现为引力．空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确．磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确．答案：AB206．(双选)如图13－1－2所示，关于分子间的作用力的下列说法正确的是(r0为分子的平衡位置)()A.两个分子间距离小于r0时,分子间只有斥力B.两个分子间距离大于r0时,分子间只有引力C.两个分子间距离由较远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大后减小，表现为引力D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力图13－1－221解析：关于分子间的引力和斥力的表现可参照分子的“弹簧模型”，但同时也应明确分子间的合力无论表现为引力或斥力，其间的引力和斥力都是同时存在的，则易分析出A、B错误，C、D正确．答案：CD22考点3物体的内能1．分子的动能：温度是物体大量分子平均动能的标志．(1)温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲是无意义的．(2)温度相同的不同种类的物质，它们分子的平均动能相同，但由于不同种类物质的分子质量不等，所以它们分子的平均速率不同．(3)分子的平均动能与物体运动的速度无关．232．分子势能：微观上与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．(1)选取分子间距离为无穷远处分子势能为零，则分子势能与分子间距离的关系如图13－1－3所示．(2)分子力做正功，分子势能减小；克服分子力做功，分子势能增大．①当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增加；图13－1－324②当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增加；③r＝r0时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷远时的分子势能为零．3．物体的内能(1)物体内所有分子的动能与势能的总和即为物体的内能．由于分子的动能与温度有关，分子势能与体积有关，所以一定质量的某种物质的内能由物体的温度和体积共同决定的，当然还和分子的数目有关．25(2)改变内能的两种方式：做功和热传递．①做功是其他形式的能与内能相互转化的过程．②热传递是物体间内能的转移过程．③做功与热传递在改变物体内能上是等效的，但在能量的转化或转移上有本质的区别．26【跟踪训练】7．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能)分别取决于气体的(A．温度和体积C．温度和压强B．体积和压强D．压强和温度解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能在宏观上取决于温度；分子势能是由分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积．答案：A278．下列说法正确的是()A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大C．当某物体内能增加时，则该物体的温度一定升高D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大28解析：温度是大量分子平均动能的标志，对个别分子来讲没有意义；物体的内能包括分子动能和分子势能；不同物体的分子的质量不相同，所以无法靠温度来判断分子的平均速率．故B、C、D错误．答案：A299．(双选)如图13－1－4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F0为斥力，F0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则以下判断正确的是()A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大图13－1－430解析：乙分子从a到b再到c的过程，分子之间均表现为引力，显然乙分子始终做加速运动，且达到c点速度最大，故A错误，B正确．乙分子由a到b的过程中，两分子间的引力一直做正功，两分子间的分子势能一直减小，故C正确．乙分子由b到c的过程中，两分子间的引力仍然做正功，两分子间的分子势能仍在减小，由c到d的过程中，两分子间的斥力做负功，则分子势能增加，故D错误．答案：BC31热点分子间相互作用力【例题】(双选，2010年全国卷Ⅰ)图13－1－5为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是()A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时