【物理】2019届二轮复习分子动理论学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习分子动理论学案（全国通用）

‎ 1.4　《分子动理论》整合与评价 ‎ ‎1.知道分子动理论的基本观点和实验依据,会利用阿伏伽德罗常数对分子的质量和大小进行计算.‎ ‎2.知道气体分子运动速率的统计分布,认识气体压强产生的微观原因.‎ ‎3.通过对分子力和分子间距离的关系图象的分析,提高识图和利用图象分析问题的能力.‎ ‎4.知道温度是分子平均动能的标志,理解物体内能的概念.知道影响物体内能的因素,知道改变物体内能的两种途径.‎ 一、微观物理量的估算问题 例1　用放大倍数为600倍的显微镜来观察布朗运动.估计放大后小颗粒(石墨)的体积V=0.1×10-9 m3,石墨的密度ρ=2.25×103 kg/m3,摩尔质量m0=1.2×10-2 kg/mol,试估算该石墨小颗粒含有的分子数.(结果保留一位有效数字)‎ 变式训练1　某人做一次深呼吸,吸进 448 cm3的空气,据此估算,他所吸进空气分子的总数约为多少个?假如全世界60亿人同时数这些气体的分子个数,每人每小时可以数5000个,不间断地数,则完成任务需要多长时间 ?(保留一位有效数字,阿伏伽德罗常数NA取6×1023 mol-1)‎ ‎ | ]‎ ‎　　二、分子动理论、布朗运动 例2　关于布朗运动,下列说法中错误的是(　　)‎ A.布朗运动是微观粒子的运动,牛顿运动定律不再适用 B.布朗运动是液体分子无规则运动的反映 C.强烈的阳光射入较暗的房间内,在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动,这也是一种布朗运动 D.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫做热运动 变式训练2　关于布朗运动和扩散现象,下列说法中正确的是(　　)‎ A.只有布朗运动能说明分子在做永不停息的无规则运动 B.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显 C.布朗运动和扩散现象都是分子的运动 D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的 ]‎ 三、气体压强与分子运动 例3　小刚同学为了表演“轻功”,用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气,然后将它们放置在水平木板上,再在气球的上方平放一块轻质塑料板,如图所示.小刚同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中,气球一直没有破裂,球内气体温度可视为不变.则下列说法正确的是 (　　)‎ A.气体内气体的压强是由于气体重力而产生的 B.由于小刚同学压迫气体,球内气体分子间表现为斥力 C.气球内气体分子平均动能不变 D.气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和 四、分子力、分子势能、分子动能、内能 例4　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,内能也增大 C.物体内能的大小取决于物质的质量、温度、体积等因素 D.只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体内能一定相等 变式训练3　下列关于分子运动和热现象的说法中,正确的是(　　)‎ A.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子之间的势能增加 C.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能增大,因此压强必然增大 D.一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 E.如果气体温度升高,那么所有分子的速率都增大 五、内能的意义及改变内能的两种方法 例5　关于物体的内能变化,以下说法中正确的是(　　)‎ A.物体吸收热量,内能一定增大 ‎ B.物体对外做功,内能一定减小 C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变 D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变 变式训练4　用恒力拉着铁块在水平地面上运动,铁块的机械能和内能有没有变化?‎ ‎ ]‎ ‎1.下列说法中正确的是(　　)‎ A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大 B.气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大 C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增大 D.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大 ‎2.对一定量的气体,若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则(　　)‎ A.当体积减小时,N必定增加 B.当温度升高时,N必定增加 C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变 ‎3.对一定量的气体,下列说法正确的是(　　)‎ A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高 C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减小 ‎4.体积为V的油滴,滴在平静的水面上,扩展成面积为S的单分子油膜,则该油滴的分子直径约为　　　　　.已知阿伏伽德罗常数为NA,油的摩尔质量为M,则一个油分子的质量为　　　　　. ‎ ‎ 1.4　《分子动理论》整合与评价 ‎ ‎1.深刻认识基本概念与规律 ‎(1)弄清基本概念与规律易混淆的问题.如:分子运动与布朗运动,分子力与分子势能随分子间距离变化的关系,物体分子热运动的平均动能与单个分子的动能,机械能与内能等.‎ ‎(2)建立宏观量与微观量的对应关系. ‎ 对于确定的物体来说,其分子的平均动能与物体的温度对应,分子势能与物体的体积对应;物体的内能与物体的温度、体积、质量对应.‎ ‎(3)建立微观粒子模型.如分子的球体、立方体模型,弹簧小球模型等.‎ ‎2.强化基本概念与规律的记忆 通过复习,在理解的基础上记住本单元的基本概念与规律,并能灵活地运用于解题中.例如:分子动理论的三个基本观点、估测分子直径的油膜法、分子直径与分子质量的数量级、阿伏伽德罗常数的意义、布朗运动的影响因素、分子力随分子间距离变化的规律、分子平均动能与温度的关系、分子势能随分子间距离的变化关系等.‎ ‎ ]‎ 分子动理论 一、微观物理量的估算问题 例1　5×1010 个 ‎【解析】由题意知石墨小颗粒的体积为:‎ V=m3=4.6×10-19 m3‎ 故该小颗粒含有的分子的个数为:‎ n=NA≈5×1010 个.‎ ‎【点拨】 解决微观量的估算问题的关键:‎ ‎①牢牢抓住阿伏伽德罗常数—联系微观物理量与宏观物理量的桥梁.‎ ‎②注意正确建立分子模型,一般在估算固体和液体分子直径或分子间距离时采用球模型,在估算气体分子间距离时采用立方体模型.‎ 变式训练1　1×1025个　4×107年 ‎【解析】标准状况下气体的摩尔体积为22.4 L/mol,则气体的物质的量N= mol =0.02 mol 气体所含的分子数n=0.02×6.0×1023≈1×1025 个 全世界的人每小时可数分子数n'=6×109×5×103=3×1013 个 则数完这些气体分子需要时间t= h=3.3×1011 h≈4×107 年.‎ ‎　　二、分子动理论、布朗运动 例2　ACD ‎【解析】布朗粒子是宏观粒子,其运动规律同样遵循牛顿运动定律,A错误.布朗运动虽然是固体小颗粒的运动,但却反映了液体分子的无规则运动,B正确.光束中的微尘的运动是受小范围气旋的影响,不是布朗运动,故C错误.热运动指分子的无规则运动,布朗运动不能称为热运动,故D错误.‎ ‎【点拨】布朗运动的研究对象是小颗粒,而不是分子,是属于宏观颗粒的运动,其特点为:永不停息、运动无规则,其激烈程度与颗粒大小和环境温度有关.颗粒越小、温度越高,布朗运动越显著.布朗运动是宏观现象,液体分子热运动的平均速率也比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍.但布朗运动间接传递了液体(或气体)分子无规则运动的信息.‎ 变式训练2　BD ‎【解析】布朗运动和扩散现象都能说明分子在做永不停息的无规则热运动,它们的特点都是永不停息,都是温度越高越明显,但布朗运动是固体颗粒的运动,不是分子的运动,故A、C错误,B、D正确.‎ 三、气体压强与分子运动 例3　C ‎【解析】 气体压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的,故A错误;气体分子间距大,分子间作用力很小,可忽略,故B错误;气体温度不变则分子平均动能不变,故B正确;气体分子间距远大于分子的大小,气球内气体的体积远大于所有气体分子的体积之和,故D错误.‎ ‎【点拨】 对分子动理论和气体分子的运动特点熟悉的掌握是解题的关键.‎ 四、分子力、分子势能、分子动能、内能 例4　C ‎【解析】 物体内能包括分子动能和分子势能.温度相等即分子平均动能相等,但内能不一定相等,A错误.‎ 分子的势能增大,分子的平均动能不一定增大,物体的内能不一定增大,B错.物体的内能由物体分子的势能、分子平均动能,物体所含分子数的多少决定,两物体质量相等,但物体所含分子数不一定相等,所以内能不一定相等,故C对、D错.‎ ‎【点拨】 ①内能是一个宏观量:只有对由大量分子组成的宏观物体,才有内能可言,对个别分子谈内能是没有意义的.‎ ‎②内能是个状态量:内能只能与某一时刻或某一状态相对应.‎ ‎③影响内能的因素:从微观上看,内能由分子的平均动能、分子的势能和物体内部的分子总数决定;从宏观上看,由物质的质量、温度和体积三者共同决定,但与物体宏观的机械运动状态无关.‎ 变式训练3　BD ‎【解析】气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间作用力很小而且分子又在不停地运动的缘故,故A错误;一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子之间距增大,分子力做负功,分子势能增加,故B正确;只说气体分子总数不变,而没有指明单位气体分子数是否变化,不能做出判断,故C错误;根据内能的定义,一定量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子之间势能的总和,故D正确;如果气体温度升高,气体分子平均动能增大,不是所有分子的速率都增大,故E错误.‎ 五、内能的意义及改变内能的两种方法 例5　C ‎【解析】物体吸收热量的同时如果还对外界做功,且对外做功比吸收的热量多,物体的内能是减小的,所以A错误;同理可分析B错误,C正确,D错误.‎ ‎【点拨】考虑到有两种途径改变物体的内能是解题的关键.‎ ‎　　变式训练4　当地面光滑时,铁块由于受到外力后将做加速运动,速度越来越大,动能越来越大,但势能保持不变,所以铁块的机械能增大.增大的机械能就等于外力对它所做的功.由于在运动过程中,铁块中所含的分子数、分子无规则运动的平均动能和分子势能都不发生改变,因此铁块的内能不变.‎ 当地面不光滑时,铁块在运动中时刻受到地面摩擦力的作用.若所受外力等于地面的摩擦力,铁块做匀速运动,机械能不变.若所受外力大于地面的摩擦力,铁块做加速运动,机械能增加.在这两种情况下,铁块在运动过程中都要克服摩擦力做功.这些功转变为内能,其中一部分使铁块的温度升高,分子的平均动能增大,铁块的内能有了变化.‎ ‎【解析】审题时要注意题目中没有给出地面与铁块之间是否有摩擦,应该分光滑接触和不光滑接触两种情况,而在不光滑接触时又有加速运动和匀速运动两种情况,即可根据机械能和内能的含义加以判断.‎ ‎1.D　【解析】气体压强跟单位体积的气体分子数和分子动能都有关,故A、B错误;压缩气体对气体做功,但没有说明热传递情况,不能确定气体内能的变化情况,故C错误;分子a从远处趋近固定不动的分子b,分子间表现为引力,分子力做正功,分子动能增大,当a到达受b的作用力为零处之后如果再靠近,分子间表现为斥力,分子力将做负功,分子动能减小,故当分子间作用力为零时,分子势能最小,a的动能一定最大,故D正确.‎ ‎2.C　【解析】单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数N与单位体积内气体分子数(即气体体积)和分子平均动能(气体温度)有关,故A、B错误;如果压强不变、体积增大,则温度必然升高,此时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数N也就必然减少(变化);如果压强不变、体积减小,则温度必然降低,此时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数N也就必然增多(变化),故C正确、D错误.‎ ‎3.BC　【解析】气体分子间距很大,气体体积远大于所有气体分子的体积之和,故A错误;温度是分子平均动能的标志,故B正确;气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的,故C正确;改变气体内能的方式有两种:做功和热传递,不能仅从气体膨胀来判断其内能的变化情况,故D错误.‎ ‎4.　‎ ‎【解析】我们认为分子直径近似等于单分子油膜的厚度d=;根据阿伏伽德罗常数的定义可知一个油分子的质量m0=. ‎ ‎　　(见活页《金太阳导学测评三》)‎ ‎　　(见《课程纲要》课程评价表格)‎