1.5 第一章 分子动理论 章末综合复习-2024-2025学年高二物理下学期同步培优学案（人教版2019选择性必修第三册）

第1.5节 第一章 分子动理论 章末综合复习 一、微观量的估算 例1 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留1位有效数字) 训练1在标准状况下，空气的摩尔质量是kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多少？成年人做一次深呼吸约吸入450cm3的空气，则成年人做一次深呼吸吸入空气的质量是多少？所吸入的分子个数大约是多少？已知阿伏伽德罗常数mol-1，标准状况下空气的摩尔体积为22.4L/mol。（计算结果保留2位有效数字） 训练2把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，已知铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA。求： （1）单个铜分子的体积V0； （2）单个铜分子的直径d。 二、分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系 分子间作用力F 分子势能Ep 与分子间距离的关系图线 随分子间距离的变化情况 r<r0 F表现为斥力 r增大，斥力做正功，分子势能减少；r减小，斥力做负功，分子势能增加 r>r0 F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加；r减小，引力做正功，分子势能减少 r＝r0 F＝0 分子势能最小 r≥10r0 (10－9 m) 可以认为分子间没有作用力 分子势能视为零 例2 如图所示，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，下图中A、B、C、D四个选项分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是(　　) 训练1甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图所示，表示分子间的作用力表现为斥力，表示分子间的作用力表现为引力。A、、、为轴上四个特定的位置，现将乙分子从A移动到的过程中，两分子间的作用力和分子势能同时都增大的是（　　） A．从A到 B．从到 C．从至 D．从到 训练2如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线，甲分子固定于坐标原点O，乙分子的位置如图中横轴所示，现认为乙分子只受甲分子的作用力，下列说法正确的是（　　） A．当r等于r1时，分子间的作用力为零 B．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力与斥力均减小 C．当r等于r2时，分子间的作用力最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小 三、分子动能、分子势能、物体内能的比较 定义 微观 宏观 量值 分子 动能 构成物体的分子不停地运动着，运动着的分子所具有的能 分子永不停息地做无规则运动 与温度有关 永远不等于零 分子 势能 由构成物体的分子的相对位置所决定的能 由分子间存在的相互作用力所决定的能 与物体的体积有关 可能等于零 物体 内能 物体中所有分子动能与势能的总和 分子热运动和分子间存在作用力 与物质的量、温度、体积、物态有关 永远不等于零 例3 如图所示，是家庭生活中用壶烧水的情景。下列关于壶内分子运动和热现象的说法正确的是(　　) A.气体温度升高，所有分子的速率都增加 B.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加 C.一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和 D.一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 训练1下列说法正确的是（　　） A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元 B．宏观物体的温度是物体内分子热运动剧烈程度的标志 C．扩散不是分子的热运动 D．分子间表现出来的斥力和引力都随着分子之间距离的增大而增大 训练2（多选）下列有关热现象和内能的说法中正确的是（  ） A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关 B．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙 C．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 D．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 例4 下列说法正确的是(　　) A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 训练1（多选）关于物体的内能，下述说法中正确的是（　　） A．物体的内能只与物体内分子的动能有关 B．物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能 C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 训练2（多选）下列说法正确的是（　　） A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C．物体的速度增大时，物体的内能可能减小 D．物体做减速运动时其温度可能增加 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1.5节 第一章 分子动理论 章末综合复习 一、微观量的估算 例1 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留1位有效数字) 答案　3×1022个 解析　设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，在海底吸入的分子数N海＝NA，在岸上吸入的分子数N岸＝NA，则有ΔN＝N海－N岸＝NA，代入数据得ΔN＝3×1022个。 训练1在标准状况下，空气的摩尔质量是kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多少？成年人做一次深呼吸约吸入450cm3的空气，则成年人做一次深呼吸吸入空气的质量是多少？所吸入的分子个数大约是多少？已知阿伏伽德罗常数mol-1，标准状况下空气的摩尔体积为22.4L/mol。（计算结果保留2位有效数字） 【答案】kg，kg， 【详解】空气中气体分子的平均质量 做一次深呼吸吸入空气的质量 做一次深呼吸所吸入的分子个数 训练2把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，已知铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA。求： （1）单个铜分子的体积V0； （2）单个铜分子的直径d。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）取摩尔数为n的铜原子，质量为 总体积为 单个铜分子的体积 （2）由 得 解得单个铜原子的直径 二、分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系 分子间作用力F 分子势能Ep 与分子间距离的关系图线 随分子间距离的变化情况 r<r0 F表现为斥力 r增大，斥力做正功，分子势能减少；r减小，斥力做负功，分子势能增加 r>r0 F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加；r减小，引力做正功，分子势能减少 r＝r0 F＝0 分子势能最小 r≥10r0 (10－9 m) 可以认为分子间没有作用力 分子势能视为零 例2 如图所示，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，下图中A、B、C、D四个选项分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是(　　) 答案　B 解析　乙分子的运动方向始终不变，故A错误；加速度的大小与力的大小成正比，方向与力的方向相同，故B正确；乙分子从A处由静止释放，分子势能不可能增大到正值，故C错误；分子动能不可能为负值，故D错误。 训练1甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图所示，表示分子间的作用力表现为斥力，表示分子间的作用力表现为引力。A、、、为轴上四个特定的位置，现将乙分子从A移动到的过程中，两分子间的作用力和分子势能同时都增大的是（　　） A．从A到 B．从到 C．从至 D．从到 【答案】D 【详解】根据分子间的作用力做功与分子势能的关系可知，分子间的作用力做正功，分子势能减少，分子间的作用力做负功，分子势能增加，则从A到过程中，引力增大，且分子作用力做正功，分子势能减小；从到过程中，引力减小；从至过程中，作用力先为引力先减小，后为斥力，逐渐增大；从到过程中，斥力增大，且分子作用力做负功，分子势能增大，故选项D正确。 故选D。 训练2如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线，甲分子固定于坐标原点O，乙分子的位置如图中横轴所示，现认为乙分子只受甲分子的作用力，下列说法正确的是（　　） A．当r等于r1时，分子间的作用力为零 B．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力与斥力均减小 C．当r等于r2时，分子间的作用力最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小 【答案】B 【详解】AC．由图像可知，分子间距为时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子间的作用力为零，故AC错误； B．在r由r1变到r2的过程中，分子间距增大，分子间的引力与斥力均减小，故B正确； D．在r由r1变到10r2的过程中，作分子间作用力与分子间距离r的关系图 知，从r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力先减小到零，再变为引力，从r2变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小，故D错误。 故选B。 三、分子动能、分子势能、物体内能的比较 定义 微观 宏观 量值 分子 动能 构成物体的分子不停地运动着，运动着的分子所具有的能 分子永不停息地做无规则运动 与温度有关 永远不等于零 分子 势能 由构成物体的分子的相对位置所决定的能 由分子间存在的相互作用力所决定的能 与物体的体积有关 可能等于零 物体 内能 物体中所有分子动能与势能的总和 分子热运动和分子间存在作用力 与物质的量、温度、体积、物态有关 永远不等于零 例3 如图所示，是家庭生活中用壶烧水的情景。下列关于壶内分子运动和热现象的说法正确的是(　　) A.气体温度升高，所有分子的速率都增加 B.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加 C.一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和 D.一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 答案　C 解析　气体温度升高，分子的平均速率变大，但是并非所有分子的速率都增加，选项A错误；一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，因温度不变，则分子平均动能不变，选项B错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子间距离较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间，选项D错误。 训练1下列说法正确的是（　　） A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元 B．宏观物体的温度是物体内分子热运动剧烈程度的标志 C．扩散不是分子的热运动 D．分子间表现出来的斥力和引力都随着分子之间距离的增大而增大 【答案】B 【详解】A．物体是由大量分子组成的，分子可再分为原子，故A错误； B．温度是物体内分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，故B正确； C．扩散是分子的热运动的直接表现，故C错误； D．分子间表现出来的斥力随着分子之间距离的增大而减小，而引力随着分子之间距离的增大不一定增大，故D错误。 故选B。 训练2（多选）下列有关热现象和内能的说法中正确的是（  ） A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关 B．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙 C．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 D．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 【答案】AB 【详解】A．温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，扩散现象和布朗运动越剧烈，故A正确； B．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙，故B正确； C．液体中的扩散现象是由于物质分子无规则热运动产生的分子迁移现象，不是液体的对流形成的，故C错误； D．气体的内能与温度有关，与物体的宏观速度大小无关，故D错误。 故选AB。 例4 下列说法正确的是(　　) A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 答案　D 解析　铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量，所以内能增加，故A错误；机械运动的速度增大，动能增加，与分子热运动的平均动能无关系，内能也不一定增加，故B错误；有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但平均速率可能不同，故D正确。 训练1（多选）关于物体的内能，下述说法中正确的是（　　） A．物体的内能只与物体内分子的动能有关 B．物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能 C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 【答案】BD 【详解】A B．根据内能的定义可知，内能是物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和，故A错误，B正确； C D．当一个物体的机械能变化时，内能不一定变化，二者没有必然联系，故C错误，D正确； 故选BD。 训练2（多选）下列说法正确的是（　　） A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C．物体的速度增大时，物体的内能可能减小 D．物体做减速运动时其温度可能增加 【答案】CD 【详解】A．内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，故A错误； B．宏观上，物体的分子势能与物体的体积有关，与物体的温度无关，故B错误； C．物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，速度增大，内能可能减小，故C正确； D．物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，故D正确。 故选CD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$