1、高届高级高中物理大一轮复习资料三维设计课件教师用书第十三章热学选修33第1节分子动理论内能一、分子动理论的三条基本内容1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子的直径(视为球模型):数量级为1010 m；分子的质量:数量级为1026 kg。(2)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA6.021023 mol1。2.分子永不停息地做无规则的热运动(1)实例证明:扩散现象a.定义:不同物质能够彼此进入对方的现象；b.实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显。布朗运动a.定义:悬浮在液
2、体中的小颗粒的永不停息的无规则运动；b.实质:悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体分子的撞击；颗粒越小,温度越高,运动越剧烈。(2)热运动分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。3.分子间同时存在引力和斥力(1)分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系: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,但斥力比引力变化得快；(3)分子力与分子间距离的关系图线 (如图所示)由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知:当rr0时,F引F斥,分子力为零；当rr0
3、时,F引F斥,分子力表现为引力；当rr0时,F引F斥,分子力表现为斥力；当分子间距离大于10r0(约为109 m)时,分子力很弱,可以忽略不计。二、温度和物体的内能1.温度两个系统处于热平衡时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2.两种温标摄氏温标和热力学温标。关系:Tt273.15_K。3.分子的动能和平均动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。4.分子的
4、势能(1)由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能,即分子势能。(2)分子势能的决定因素:微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态。5.物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。(2)对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。【基础自测】一、判断题(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。()(2)温度越高,布朗运动越剧烈。()(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。()(4)33 240 K。()(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。 ()(6
5、)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。()(7)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同。()二、选择题1.下列关于布朗运动的说法正确的是()A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这说明温度越高布朗运动越激烈D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动解析:选D布朗运动不是液体、固体分子的无规则运动,而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,要通过显微镜才能观察到,A、B错误,D正确；而胡椒粉颗粒大,其运动不是布朗运动,C错误。2.(粤教版选修3
6、3 P11 T3)两个分子由距离很远(r109 m)逐渐靠拢到很难再靠近的过程中,分子间作用力的大小将()A.先减小后增大 B.先增大后减小C.先增大后减小再增大 D.先减小后增大再减小解析:选C根据分子间相互作用力的特点,两个分子由距离很远逐渐靠拢到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,故C正确。3.(沪科版选修33 P29 T9)关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是()A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加B.物体温度不变,内能可能变大C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关D.把物体举得越高,分子势能越大解析:选B物体的速度、高度只改变其机械能,与内
7、能、分子势能无关,A、D错误；物体温度不变,分子平均动能不变,但分子势能可能变大,所以内能可能变大,B正确；物体的内能与其温度、体积都有关,C错误。4.(多选)如图,用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度,根据测量结果可以知道()A.甲杯中水的内能最少B.甲、乙杯中水的内能一样多C.丙杯中水分子的平均动能最大D.甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能解析:选AC甲杯中水的质量最小,温度和乙杯中的相同且小于丙杯中的,故甲杯中水的内能最小,A正确,B错误；丙杯中水的温度最高,水分子的平均动能最大,C正确；甲、乙杯中水的温度相同,水分子的平均动能相同,D错误。考点一微观量的估算问题基
8、础自修类【题点全练】1.气体分子的估算(多选)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,表示在标准状态下水蒸气的密度,M表示水的摩尔质量,M0表示一个水分子的质量,V0表示一个水分子的体积,NA表示阿伏加德罗常数,则下列关系式正确的是()A.V B.V0C.M0 D.解析:选AC因表示在标准状态下水蒸气的密度,M表示水的摩尔质量,则在标准状态下水蒸气的摩尔体积为V,选项A正确；表示一个水分子运动占据的空间,不等于一个水分子的体积,选项B错误；一个水分子的质量为:M0,选项C正确；表示水分子的密度,选项D错误。2.液体分子的估算已知阿伏加德罗常数为NA(mol1),某液体的摩尔质量为M(kg/mo
9、l),该液体的密度为(kg/m3),则下列叙述中正确的是()A.1 kg该液体所含的分子个数是NAB.1 kg该液体所含的分子个数是NAC.该液体1个分子的质量是D.该液体1个分子占有的空间是解析:选B1 kg该液体的物质的量为,所含分子数目为:nNA,故A错误,B正确；每个分子的质量为:m0,故C错误；每个分子所占体积为:V0,故D错误。3.固体分子的估算(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉0.2克,则()A.a克拉钻石所含有的分子数为B.a克拉钻石所含有的分子数为C.每
10、个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)解析:选ACa克拉钻石物质的量(摩尔数)为n,所含分子数为NnNA,选项A正确；钻石的摩尔体积V(单位为m3/mol),每个钻石分子体积为V0,设钻石分子直径为d,则V0,联立解得d (单位为m),选项C正确。【名师微点】1.求解分子直径时的两种模型(固体和液体)(1)把分子看成球形,d 。(2)把分子看成小立方体,d。注意对于气体:V0不是一个气体分子的体积,而是一个气体分子平均占有的空间体积。利用d计算出的d不是气体分子直径,而是气体分子间的平均距离。2.宏观量与微观量的相互关系(1)微观量:分子体积V0、分
11、子直径d、分子质量m0等。(2)宏观量:物体的体积V、密度、质量m、摩尔质量M、摩尔体积Vmol、物质的量n等。(3)相互关系一个分子的质量:m0。一个分子的体积:V0(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)。物体所含的分子数:NnNANANA。注意阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”(看看上述表达式体会这句话的意义)。考点二扩散现象、布朗运动与分子热运动的理解基础自修类【题点全练】1.扩散现象的理解(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是()A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和固体
12、中都能发生解析:选ACD扩散现象与温度有关,温度越高,扩散进行得越快,选项A正确。扩散现象是由于分子的无规则运动引起的,不是一种化学反应,选项B错误,C正确。扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确。2.布朗运动的理解关于布朗运动,下列说法错误的是()A.液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动B.布朗运动证明组成固体微粒的分子在做无规则运动C.布朗运动反映了液体分子的无规则运动D.悬浮微粒越小,某一瞬间跟它相撞的分子数越少,布朗运动越明显解析:选B根据布朗运动的定义可知,液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动,故A正确；布朗运动是液体内部分子做无规则运动时,对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引
13、起的,布朗运动是液体分子无规则运动的反映,不是固体微粒分子的无规则运动的反映,故B错误,C正确；布朗运动是液体内部分子做无规则运动时,对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的,悬浮微粒越小,某一瞬间跟它相撞的分子数越少,微粒越不平衡,布朗运动越明显,故D正确。3.分子热运动的理解(2017北京高考)以下关于热运动的说法正确的是()A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大解析:选C水流的速度是机械运动的速度,不同于水分子无规则热运动的速度,A项错误；分子永不停息地做无规则运动,B项
14、错误；温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的热运动越剧烈,故C项正确；水的温度升高,水分子的平均动能增大,即水分子的平均运动速率增大,但不是每一个水分子的运动速率都增大,D项错误。【名师微点】1.布朗运动的理解(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒；(2)运动特点:无规则、永不停息；(3)影响因素:颗粒大小、温度；(4)物理意义:反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。2.扩散现象、布朗运动与热运动的比较扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生是分子的运动,不能通
15、过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是无规则运动(2)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动考点三分子力、分子势能、温度与内能的理解基础自修类【题点全练】1.分子力的理解(多选)(2019山西省晋城市质检)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示,则下列说法正确的是()A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速B.分子Q在C点时分子势能最大C.分子Q在C点时加速度大小为零D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大解析:选CD分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,
16、速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点的分子势能最小,选项A、B错误；分子Q在C点时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,选项C正确；分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,分子间的引力先增大后减小,然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大,故加速度先增大后减小再增大,选项D正确。2.分子力与分子势能的综合问题(2020河南许昌模拟)两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力,它们随分子之间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线,实线是分子合力曲线。当分子间距为rr0时,分子之间合力为零,则下列关于该两分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线不可能正确的
17、是()解析:选A由于rr0时,分子之间的作用力为零,当rr0时,分子间的作用力为引力,随着分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能增加,当rr0时,分子间的作用力为斥力,随着分子间距离的减小,分子力做负功,分子势能增加,故rr0时,分子势能最小。综上所述,选项A是不可能的。3.温度与内能关系的理解关于物体的内能,下列说法正确的是()A.相同质量的两种物质,升高相同的温度,内能的增加量一定相同B.物体的内能改变时温度不一定改变C.内能与物体的温度有关,所以0 的物体内能为零D.分子数和温度相同的物体一定具有相同的内能解析:选B相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量相同,相同质量的不同种物
18、质,升高相同的温度,吸收的热量不同,故A错误；物体内能改变时温度不一定改变,比如零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水,内能增加,故B正确；分子在永不停息地做无规则运动,可知任何物体在任何状态下都有内能,故C错误；物体的内能与分子数、物体的温度和体积三个因素有关,分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能,故D错误。【名师微点】1.分子力与分子势能的比较分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况rr0r增大,F先增大后减小,表现为引力r增大,F做负功,Ep增大rr0F引F斥,F0Ep最小,但不为零r10r0引力和斥力都很微弱,F0Ep02.判断分子势能变化的“两法”方法一:利用分子力做功判断:分子力
19、做正功,分子势能减小；分子力做负功,分子势能增加。方法二:利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断:如图所示。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆。3.分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的,对于单个分子的内能没有意义。(2)决定内能大小的因素为:物质的量、温度、体积、以及物质状态。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能相同。课时跟踪检测1.(多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m 。若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为,则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗
20、常数为NA)()A. B.C. D.解析:选ABC1摩尔该气体的体积为Vm,则单位体积分子数为n,气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1 mol气体的分子数为NA,可得n,气体的密度为,则1摩尔该气体的体积Vm,则有n,故D错误,A、B、C正确。2.PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,其飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面。下列说法中不正确的是()A.气温越高,PM2.5运动越剧烈B.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C.PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动D.倡导低碳生活有利于减小PM2.5在空气中的浓度解析:选C由于PM2.5颗粒很小,PM2.5在空气中的运动是
21、由于周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动,是布朗运动,只是空气分子热运动的反映,B正确,C错误；温度越高,分子运动越剧烈,PM2.5运动也越剧烈,A正确；因为矿物燃料燃烧的废气排放是形成PM2.5的主要原因,所以倡导低碳生活、减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度,D正确。3.(多选)关于分子间的作用力和分子势能,下列说法正确的是()A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的引力随分子间距离的增大而增大,斥力则减小,所以在大于平衡距离时,分子力表现为引力C.分子之间的距离减小时,分子力一直做正功D.分子之间的距离增大时,分子势能可能增加解析:选AD分子间
22、既存在引力,也存在斥力,引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,随分子间距离的增大而减小,只是斥力变化的快,所以当分子间距离大于r0时分子力表现为引力,小于r0时表现为斥力,故A正确、B错误；当分子力表现为引力,相互靠近时分子力做正功,当分子力表现为斥力,相互靠近时分子力做负功,故C错误；当分子力表现为引力,分子之间的距离增大时分子力做负功,分子势能增加,故D正确。4.(多选)关于物体的内能,下列叙述正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关解析:选BD温度高低反映分子平
23、均动能的大小,但由于物体不同,分子数目不同,所处状态不同,无法反映内能大小,选项A错误；由于分子都在做无规则运动,因此,任何物体内能都不可能为零,选项B正确；内能相同的物体,它们的分子平均动能不一定相同,选项C错误；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关,故选项D正确。5.(2019河北省“名校联盟”质监)下列选项正确的是()A.液体温度越高,悬浮颗粒越大,布朗运动越剧烈B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的解析:选D温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击越容易不平衡,则它
24、的布朗运动就越显著,A错误；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,B错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,C错误,D正确。6.(2019山西省长治、运城市联考)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动从A点开始,他把小颗粒每隔20 s的位置记录在坐标纸上,依次得到B、C、D等这些点,把这些点连线形成如图所示折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是()A.该折线图是粉笔末的运动轨迹B.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C.经过B点后10 s,粉笔末应该在BC的中点处D.粉笔末由B到C的平均速度大于由C到D的
25、平均速度解析:选B该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹,分子运动是无规则的,故A错误；粉笔末受到水分子的碰撞,做无规则运动,所以粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动,故B正确；由于运动的无规则性,所以经过B点后10 s,我们不知道粉笔末在哪个位置,故C错误；任意两点之间的时间间隔是相等的,所以位移越大,则平均速度就越大,故粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度,故D错误。7.(多选)(2020河北省张家口市模拟)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加C.温度越高,布朗运动越明显D.当分
26、子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小解析:选AC温度高的物体内能不一定大,内能还与质量、体积有关,但分子平均动能一定大,因为温度是分子平均动能的标志,故A正确；改变内能的方式有做功和热传递,若外界对物体做功的同时物体放热,内能不一定增加,故B错误；布朗运动是由液体分子碰撞的不平衡造成的,液体温度越高,液体分子热运动越激烈,布朗运动越显著,故C正确；当分子间的距离从平衡位置增大时,分子间作用力先增大后减小,故D错误。8.如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置,甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r
27、的变化关系分别如图中两条曲线所示,设两分子间距离很远时,Ep0。现把乙分子从r4处由静止释放,下列说法中正确的是()A.虚线为Epr图线、实线为Fr图线B.当分子间距离rr2时,甲、乙两分子间只有斥力,且斥力随r减小而增大C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,从r2到r1做加速度增大的加速运动D.乙分子从r4到r2的过程中,分子势能先增大后减小,在r1位置时分子势能最小解析:选A由于分子间的距离等于平衡位置的距离时,分子势能最小,所以虚线为分子势能图线(Epr图线),实线为分子间作用力图线(Fr图线),选项A正确；由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成,所以无论两个分
28、子之间的距离多大,分子之间既存在斥力,又存在引力,选项B错误；乙分子从r4到r2所受的分子力(表现为引力)先增大后减小,根据牛顿第二定律,乙分子做加速度先增大后减小的加速运动,乙分子从r2到r1所受的分子力(表现为斥力)一直增大,根据牛顿第二定律,乙分子做加速度增大的减速运动,选项C错误；根据分子势能图线可知,乙分子从r4到r1的过程中,分子势能先减小后增大,在r2位置时分子势能最小,选项D错误。9.(2019威海模拟)根据分子动理论,物质分子之间的距离为r0时,分子所受的斥力和引力相等,以下关于分子力和分子势能的说法正确的是()A.当分子间距离为r0时,分子具有最大势能B.当分子间距离为r0
29、时,分子具有最小势能C.当分子间距离大于r0时,分子引力小于分子斥力D.当分子间距离小于r0时,分子间距离越小,分子势能越小解析:选B可以根据分子力做功判断分子势能的变化,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增加。rr0时,分子力表现为引力,rr0时,分子力表现为斥力,当r从无穷大开始减小,分子力做正功,分子势能减小,当r减小到r0后继续减小时,分子力做负功,分子势能增加,所以在r0处有最小势能。在rr0时,r越大,分子势能越大,在rr0时,r越小,分子势能越大。故B正确,A、C、D错误。10.(多选)甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿x轴方向运动,两分
30、子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示,设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0,则下列说法正确的是()A.乙分子在P点时加速度为0B.乙分子在Q点时分子势能最小C.乙分子在Q点时处于平衡状态D.乙分子在P点时动能最大解析:选AD由题图可知,乙分子在P点时分子势能最小,此时乙分子受力平衡,甲、乙两分子间引力和斥力相等,乙分子所受合力为0,加速度为0,选项A正确；乙分子在Q点时分子势能为0,大于乙分子在P点时的分子势能,选项B错误；乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,所以乙分子在Q点所受合力不为0,故不处于平衡状态,选项C错误；乙分子在P点时,其分子势能最小,由能量守恒可知此时乙分子动能最大,选项D正确。11.(2020山东省德州质检)关于分子动理论和
