【物理】2019届一轮复习人教版 分子间的作用力学案
第3讲 分子间的作用力
[目标定位] 1.知道分子间同时存在着相互作用的引力和斥力． 2.知道实际表现的分子力是斥力和引力的合力，记住分子力随分子间距离变化的规律． 3.能用分子力解释简单的现象．
一、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的空隙．
(2)水和酒精混合后总体积会变小，说明液体分子间有空隙．
(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能彼此进入到对方的内部说明固体分子间也存在着空隙．
2．分子间的作用力
(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力．分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的合力．
(2)当两个分子间的距离为r0时，分子所受的引力与斥力大小相等，此时分子所受的合力为零．当分子间的距离小于r0时，作用力的合力表现为斥力；当分子间的距离大于r0时，作用力的合力表现为引力．
二、分子动理论
1．内容：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力．
2．统计规律
(1)微观方面：各个分子的运动都是无规则的，带有偶然性．
(2)宏观方面：大量分子的运动有一定的规律，叫做统计规律．大量分子的运动受统计规律的支配．
一、正确认识分子间作用力
1．分子力的特点
(1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的合力．
图7－3－1
(2)分子间作用力随分子间距离而变化，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快．(如图7－3－1所示)
当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0.
当r
r0时，F引和F斥都随分子间距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
当r≥10r0(10－9m)时，F引和F斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
可见：分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的10倍，即1 nm的数量级时，可以认为分子间作用力为零，气体分子间的作用力可忽略不计．
2．分子力F随距离变化的图象
如图7－3－1所示，当rr0时，合力随距离的增大先增大后减小．
例1 当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A．当分子间的距离rF引
，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误；当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大再减小到零，故C正确，D错误．
针对训练 两个分子相距为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，分子间的斥力大于相距为r1时的斥力
C．相距为r2时，分子间没有引力存在
D．相距为r1时，分子间的引力大于相距为r2时的引力
答案 B
解析 两个分子相距为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，因分子间同时存在引力和斥力，则选项A、C错误；因分子间相距为r2时，表现为斥力，随着距离的增大分子间的斥力减小，则分子间的斥力大于相距为r1时的斥力；分子间相距为r1时，表现为引力，随着距离的增大，分子间的引力减小，则分子间的引力小于相距为r2时的引力，故选项D错误，选项B正确．
例2 如图7－3－2所示，为分子力随分子间距离变化图象，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子速度最大处可能是( )
图7－3－2
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
答案 C
解析 a点和c点处分子间的作用力为零，乙分子的加速度为零．从a点到c点分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，速度增加，从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功．故分子由a点到d点是先加速再减速，所以在c点速度最大，故C正确．
二、分子力的宏观表现及分子动理论
1．分子力的宏观表现
(1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现为引力，以抗拒外力对它的拉伸．
(2)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现为斥力，以抗拒外界对它的压缩．
(3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在引力．固体有一定形状，液体有一定的体积，而固、液分子间有空隙，却没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着斥力．
2．分子动理论
(1)分子动理论内容
①物体是由大量分子组成的．
②分子在永不停息地做无规则运动．
③分子之间存在着引力和斥力
(2)热学宏观与微观的两个方面
一是关于热现象的宏观理论，另一个方面是关于热现象的微观理论．
例3 对下列现象的解释正确的是( )
A．两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力
B．一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很微弱
C．电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用
D．破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果
答案 ABC
解析 高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的原理，所以A、C项正确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍，此种情况下分子力非常微
弱，气体分子可以无拘无束地运动，从而充满整个容器，所以B项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，亦可重新接合．所以D项错误．
针对训练 如图7－3－3所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
图7－3－3
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
答案 D
解析 当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．
分子力的特点
1．分子间相互作用力由两部分F引和F斥组成，下列说法错误的是( )
A．F引和F斥同时存在
B．F引和F斥都随分子间距增大而减小
C．分子力指F引和F斥的合力
D．随分子间距增大，F斥减小，F引增大
答案 D
解析 F引和F斥在分子间同时存在，而且都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大，显现出来的分子力是F引和F斥的合力．
2．关于分子间的作用力，下列说法正确的有(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r0的过程中，分子力先增大，后减小，为引力
D．两个分子间距离由极小逐渐增大到r0
的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力
答案 CD
解析 关于分子之间的作用力，必须明确分子之间的引力和斥力是同时存在的，当r>r0时引力和斥力的合力表现为引力，而当rr0时分子力表现为引力，且r较大即两个分子距离较远时，分子间相互作用力亦趋于0，可知由较远至r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，即C选项正确；而分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0时，分子间的引力和斥力都逐渐减小，分子力表现为斥力，故知D选项正确．综上所述，正确选项为C、D
分子力的宏观表现
3．利用分子间作用力的变化规律可以解释许多现象，下面的几个实例中利用分子力对现象进行的解释正确的是( )
A．锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的斥力起了作用
B．给自行车打气时越打越费力，是因为胎内气体分子多了以后互相排斥造成的
C．从水中拿出的一小块玻璃表面上有许多水，是因为玻璃分子吸引了水分子
D．用胶水把两张纸粘在一起，是利用了不同物质的分子之间有较强的吸引力
答案 CD
4．下列现象中不能说明分子间存在分子力的是( )
A．两铅块能被压合在一起 B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩 D．空气容易被压缩
答案 D
解析 两铅块能被压合在一起、钢绳不易被拉断说明分子之间存在引力；而水不容易被压缩是因为水分子间距小，轻微压缩都会使分子力表现为斥力，因此选项A、B、C都能说明分子间存在分子力．空气容易被压缩是因为分子间距大，而不能说明分子间存在分子力，因此选D.
(时间：60分钟)
题组一 分子力的特点
1．分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成，则( )
A．F引和F斥是同时存在的
B．F引总是大于F斥，其合力总表现为引力
C．分子间的距离越小，F引越小，F斥越大
D．分子间的距离越小，F引越大，F斥越小
答案 A
解析 分子间的引力和斥力是同时存在的，它们的大小随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力随分子间距离的变化而变化得更快一些．当rr0时，合力表现为引力，合力的大小随分子间距离的增大表现为先增大后减小．正确选项是A.
2．“破镜难圆”的原因是( )
A．玻璃分子间的斥力比引力大
B．玻璃分子间不存在分子力的作用
C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力；而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零
D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子引力为零
答案 D
解析 破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起．
3．关于分子间作用力的说法，正确的是( )
A．分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是其合力
B．分子间距离减小时，引力和斥力都增加，但斥力比引力增加得快
C．分子间距离减小时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快
D．当分子间距的数量级大于10－9 m时，分子力已微弱到可以忽略
答案 ABD
解析
分子间的引力和斥力同时存在，分子力指的是它们的合力，A正确；分子间的作用力与分子间距有关，当分子间距减小时，引力和斥力同时增大，但斥力增大得比引力快，故B正确、C错误；当分子间的距离大于10r0时，分子间的引力、斥力都很小，可忽略不计，D正确．
4．如图7－3－4所示是描述分子引力与斥力随分子间距离r变化的关系曲线，根据曲线可知下列说法中正确的是( )
图7－3－4
A．F引随r增大而增大
B．F斥随r增大而减小
C．r＝r0时，F斥与F引大小相等
D．F引与F斥随r增大而减小
答案 BCD
5．如图7－3－5所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则( )
图7－3－5
A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－15 m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－10 m
C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－10 m
D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－15 m
答案 C
解析 表示引力的线与表示斥力的线的交点，横坐标表示分子间距r0，r0大约为10－10 m，由分子力特点可知当r>r0
时，引力大于斥力，分子力表现为引力；当rFb，故乙分子在d点加速度最大，正确选项为D.
题组二 分子力的功
7．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，直到不能再靠近为止．在这整个过程中( )
A．分子力总对乙做正功
B．乙总是克服分子力做功
C．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功
D．乙先克服分子力做功，然后分子力对乙做正功
答案 C
解析 甲、乙两分子间的距离大于r0时，分子力为引力，对乙做正功；分子间的距离小于r0时，分子力为斥力，对乙做负功，正确选项为C.
8．一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力．若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近为止，且甲分子固定不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到相距很远时，速度为v
，则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m)下列说法错误的是( )
A．乙分子的动能变化量为mv2
B．分子力对乙分子做的功为mv2
C．分子引力比分子斥力多做了mv2的功
D．分子斥力比分子引力多做了mv2的功
答案 C
解析 由动能定理可知A、B正确，乙分子远离过程中，分子斥力做正功，引力做负功，动能增加mv2，故斥力比引力多做mv2的功，C错误，D正确．
9．两个分子从远处(r>10－9 m)以相等的初速度v相向运动，在靠近到距离最小的过程中，其动能的变化情况为( )
A．一直增加 B．一直减小
C．先减小后增加 D．先增加后减小
答案 D
解析 从r>10－9 m到r0时，分子间作用力表现为引力，随距离的减小，分子力做正功，分子动能增加；当分子间距离由r0减小时，分子间作用力表现为斥力，随距离减小，分子间作用力做负功，分子动能减小，D正确，A、B、C错误．
题组三 分子力的宏观表现，分子动理论
10．关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．物体是由大量分子组成的
B．分子永不停息地做无规则运动
C．分子间有相互作用的引力或斥力
D．分子动理论是在一定实验基础上提出的
答案 ABD
解析 由分子动理论可知A、B对，分子间有相互作用的引力和斥力，C错．分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D对．
11．下列现象可以说明分子间有引力的是( )
A．用粉笔写字在黑板上留下字迹
B．两个带异种电荷的小球相互吸引
C．用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小的纸屑
D．磁体吸引附近的小铁钉
答案 A
解析 毛皮摩擦的橡胶棒能吸引轻小的纸屑及两带电小球相吸是静电力的作用，磁铁吸引小铁钉的力是磁场力，二者跟分子力是不同性质的力，故B、C、D错，粉笔字留在黑板上是由于粉笔的分子与黑板的分子存在引力的结果，故A正确．
12．下列事例能说明分子间有相互作用力的是( )
A．金属块经过锻打能改变它原来的形状而不断裂
B．拉断一根钢绳需要用一定的外力
C．食盐能溶于水而石蜡却不溶于水
D．液体一般很难压缩
答案 ABD
解析 金属块锻打后能改变形状而不断裂，说明分子间有引力；拉断钢绳需要一定外力，也说明分子间有引力；而液体难压缩说明分子间存在斥力，液体分子间距较小，压缩时分子斥力很大，一般很难压缩；食盐能溶于水而石蜡不溶于水是由物质的溶解特性决定的，与分子间的相互作用无关．
13．如图7－3－7所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中( )
图7－3－7
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现大于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时还需要克服水分子对玻璃板分子的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
答案 BD
解析 玻璃板被拉起时，受到水分子的引力作用，故拉力大于玻璃板的重力，与大气压无关，所以B、D正确．
