人教版高中物理选修33第7章章末分层突破.docx
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人教版高中物理选修33第7章章末分层突破
章末分层突破
[自我校对]
①10-10m
②6.02×1023mol-1
③扩散现象
④布朗运动
⑤永不停息、无规则
⑥温度越高,运动越激烈
⑦零
⑧斥力
⑨引力
⑩零
⑪温度相同
⑫热力学温标
⑬摄氏温标
⑭温度
⑮相对位置
⑯动能
⑰势能
⑱温度
⑲体积
分子微观量的计算方法
阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁,在已知宏观物理量的基础上往往可借助NA计算出某些微观物理量,有关计算主要有:
1.已知物质的摩尔质量M,借助于阿伏加德罗常数NA,可以求得这种物质的分子质量m0=
.
2.已知物质的摩尔体积VA,借助于阿伏加德罗常数NA,可以计算出这种物质的一个分子所占据的V0=
.
3.若物体是固体或液体,可把分子视为紧密排列的球形分子,可估算出分子直径d=
.
4.依据求得的一个分子占据的体积V0,可估算分子间距,此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型,所以分子间距d=
,这时气体、固体、液体均适用.
5.已知物体的体积V和摩尔体积VA,求物体的分子数N,则N=
.
6.已知物体的质量m和摩尔质量M,求物体的分子数N,则N=
NA.
(2016·西安高二检测)已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol.求:
(1)1g水中所含水分子数目;
(2)水分子的质量;
(3)水分子的直径.(取两位有效数字)
【解析】
(1)因为1mol任何物质中含有分子数都是NA,所以只要知道了1g水的物质的量n,就可求得其分子总数N.
N=nNA=
NA=
×6.02×1023个=3.3×1022个.
(2)水分子质量
m0=
=
kg=3.0×10-26kg.
(3)水的摩尔体积V=
,设水分子是一个挨一个紧密排列的,则一个水分子的体积V0=
=
.将水分子视为球形,则V0=
πd3,所以有:
πd3=
即有d=
=
m
=3.9×10-10m.
【答案】
(1)3.3×1022个
(2)3.0×10-26kg (3)3.9×10-10m
用油膜法估测分子的大小
用油膜法估测分子直径的实验原理是:
油酸是一种脂肪酸,它的分子的一部分和水分子的亲和力很强.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,酒精溶于水或挥发,在水面上形成一层油酸薄膜,薄膜可认为是单分子油膜,如图71所示.将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上,可以计算出油膜的面积,根据纯油酸的体积V和油膜的面积S,可以计算出油膜的厚度d=V/S,即油酸分子的直径.【导学号:
11200026】
图71
(2016·济南高二检测)“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下:
①向体积V油=1mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=500mL;
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1mL;
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水,然后将________均匀地撒在水面上;
图72
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图72所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l=20mm.根据以上信息,回答下列问题:
(1)步骤③中应填写:
____________________________________;
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________________mL;
(3)油酸分子直径是________m.
【解析】
(1)为了显示单分子油膜的形状,需要在水面上撒痱子粉或石膏粉.
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′=
=
×
mL=2×10-5mL.
(3)根据大于半个方格的算一个,小于半个方格的舍去,油膜形状占据方格数大约为115个,故面积S=115×20×20mm2=4.6×104mm2
油酸分子直径d=
=
mm
≈4.3×10-7mm=4.3×10-10m.
【答案】
(1)痱子粉或石膏粉
(2)2×10-5(3)4.3×10-10
分子力、分子势能和物体的内能
1.分子力是分子引力和分子斥力的合力,分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能,分子力F和分子势能Ep都与分子间的距离有关,二者随分子间距离r变化的关系如图73所示.【导学号:
11200027】
图73
(1)分子间同时存在着引力和斥力,它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大),但斥力比引力变化得快.
(2)在r (3)在r>r0的范围内,随着分子间距离的增大,分子力F先增大后减小,而分子势能Ep,一直增大. (4)当r=r0时,分子力F为零,分子势能Ep最小.但不一定等于零. 2.内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和.温度升高时物体分子的平均动能增加;体积变化时,分子势能变化.内能也与物体的物态有关. 解答有关“内能”的题目,应把握以下四点: (1)温度是分子平均动能的标志,而不是分子平均速率的标志. (2)当分子间距离发生变化时,若分子力做正功,则分子势能减小;若分子力做负功,则分子势能增加. (3)内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和,它取决于物质的量、温度、体积及物态. (4)理想气体就是分子间没有相互作用力的气体,这是一种理想模型.理想气体无分子势能变化,因此一定质量理想气体的内能的变化只跟温度有关. (2016·福州检测)如图74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,F>0为斥力,F<0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,若规定无限远处分子势能为零,则下列说法不正确的是( ) 图74 A.乙分子在b处势能最小,且势能为负值 B.乙分子在c处势能最小,且势能为负值 C.乙分子在d处势能一定为正值 D.乙分子在d处势能一定小于在a处势能 E.乙分子在c处加速度为零,速度最大 【解析】 由于乙分子由静止开始,在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动,引力做正功,分子势能一直在减小,到达c点时所受分子力为零,加速度为零,速度最大,动能最大,分子势能最小,为负值.由于惯性,到达c点后乙分子继续向甲分子靠近,由于分子力为斥力,故乙分子做减速运动,直到速度减为零,设到达d点后返回,故乙分子运动范围在ad之间.在分子力表现为斥力的那一段cd上,随分子间距的减小,乙分子克服斥力做功,分子力、分子势能随间距的减小一直增加.故B、E正确. 【答案】 ACD (2016·南京检测)当两个分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态,设r1 11200028】 A.分子力先减小后增大 B.分子力有可能先减小再增大最后再减小 C.分子势能先减小后增大 D.分子势能先增大后减小 E.分子力为零时,分子势能最小 【解析】 当r>r0时,分子力表现为引力,其大小随r增加先增大后减小,且整个过程分子力做负功,分子势能增大;当r 时,分子势能最小,综上可知B、C、E正确.A和D错误. 【答案】 BCE 1.当r=r0时,分子力F为零,分子势能最小为负值. 2.分子热运动: 分子热运动是永不停息无规则的,温度越高越剧烈,大量分子的运动符合统计规律,例如温度升高,分子的平均动能增加,单个分子的运动没有规律也没有实际意义. 1.(2015·全国卷Ⅱ)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、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 【解析】 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,选项C正确,选项E错误.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确. 【答案】 ACD 2.(2015·山东高考改编)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析不正确的是( ) A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动 C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速 D.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更缓慢 E.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 【解析】 墨滴入水,最后混合均匀,这是扩散现象,碳粒做布朗运动,水分子做无规则的热运动;碳粒越小,布朗运动越明显,混合均匀的过程进行得越迅速,选项B、C正确. 【答案】 ADE 3.(2014·北京理综改编)下列说法中不正确的是( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变 E.只根据物体温度的变化,无法确定内能的变化 【解析】 温度是物体分子平均动能的标志,所以物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大,A错、B对;影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量,所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况,C、D错,E对. 【答案】 ACD 4.(2013·全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )【导学号: 11200029】 A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变 【解析】 当距离较远时,分子力表现为引力,靠近过程中分子力做正功,动能增大,势能减小;当距离减小至分子平衡距离时,引力和斥力相等,合力为零,动能最大,势能最小;当距离继续减小时,分子力表现为斥力,继续靠近过程中,斥力做负功,势能增大,动能减小,因为只有分子力做功,所以动能和势能之和不变,选项B、C、E正确. 【答案】 BCE 5.两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图75中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( )【导学号: 11200030】 图75 A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小 B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小 C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大 D.在r=r0时,分子势能为零 E.分子动能和势能之和在整个过程中不变 【解析】 由Ep-r图可知: 在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确. 在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故选项B错误. 在r=r0时,分子势能最小,动能最大,故选项C正确. 在r=r0时,分子势能最小,但不为零,故选项D错误. 在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变,故选项E正确. 【答案】 ACE 我还有这些不足: (1) (2) 我的课下提升方案: (1) (2)
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