第1章 1.分子动理论的基本内容(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

第一章　分子动理论 1.分子动理论的基本内容 学习目标 1.理解阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁，并能进行有关计算。 2.知道布朗运动和分子热运动的区别；理解布朗运动产生的原因。 3.知道分子间引力和斥力的变化和大小情况。 4.通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力。 5.通过图像分析知道分子力与分子间距离的关系 [对应学生用书第1页] 一、物体是由大量分子组成的 1.1 mol水中含有水分子的数量就达6.02×1023 个，这足以表明，组成物体的分子是大量的。 2.用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面原子的排列。 二、分子热运动 1.扩散现象 （1）定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 （2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。 （3）应用：在生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素。这一过程可以在高温条件下通过分子的扩散来完成。 2.布朗运动 （1）定义：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动，是英国植物学家布朗在显微镜下观察到的。 （2）产生布朗运动的原因：液体分子无规则运动对微粒各个方向撞击作用的不平衡性。 （3）影响布朗运动的因素 ① 微粒越小，布朗运动越明显。 ② 温度越高，布朗运动越剧烈。 3.热运动 （1）定义：分子永不停息的无规则运动叫作热运动。 （2）温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，扩散得就越快；温度越高，悬浮颗粒的布朗运动就越明显。 三、分子间的作用力 1.分子间有空隙 （1）气体很容易被压缩，说明气体分子间存在着很大的空隙。 （2）水和酒精混合后的总体积变小，说明液体分子之间存在着空隙。 （3）压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间有空隙。 2.分子间存在着相互作用力 　　分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着引力；用力压缩物体，物体内要产生反抗压缩的作用力，说明分子间存在着斥力。 3.分子力与分子间距离变化的关系 （1）r0的意义：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子力为零，所以分子间距离等于r0（数量级为10－10 m）的位置叫作平衡位置。 （2）分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快。 4.分子间存在引力和斥力的原因 分子是由原子组成的。原子内部有带正电的原子核和带负电的电子。分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。 四、分子动理论 1.基本内容：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，分子之间存在着相互作用力。 2.定义：在热学研究中常常以这样的基本内容为出发点，把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。这样建立的理论叫作分子动理论。 3.对于任何一个分子而言，在某时刻的运动具有偶然性；但对大量分子的整体而言，它们的运动表现出规律性。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）阿伏加德罗常数所表示的是1 g物质内所含的分子数。 （×） （2）阿伏加德罗常数是摩尔质量、摩尔体积等宏观物理量与分子质量、分子体积等微观物理量联系的桥梁。 （√） （3）温度越高，扩散进行得就越快。 （√） （4）布朗运动就是液体分子的无规则运动。 （×） （5）当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零。 （√） （6）打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力。 （√） 2.用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒的运动，其现象属于　　　　；向一杯清水中滴几滴红墨水，红墨水向周围运动，其现象属于　　　　。  答案　布朗运动　扩散现象 [对应学生用书第2页] 要点一　阿伏加德罗常数 　　阿伏加德罗常数是一个重要常数，NA＝6.02×1023 mol－1，它是联系宏观世界与微观世界的桥梁。 （1）为什么说阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的桥梁？ （2）摩尔体积＝NA×一个分子的体积，对所有物质都成立吗？ 提示：（1）阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积等宏观物理量与分子质量、分子体积等微观物理量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的桥梁。 ⇔NA⇔ （2）不都成立，固体和液体可看作一个紧挨着一个的球形分子排列而成的，不考虑分子间距离，近似成立，对于气体来说，分子间距离比较大，气体摩尔体积＝NA×一个气体分子占据的体积。 1.分子的直径与分子的质量 （1）分子直径的数量级为10－10 m。 （2）分子质量的数量级一般为10－26 kg。 2.分子大小的估算方法 （1）球体模型 　　对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球。设分子的体积为V，由V＝π，可得分子直径d＝。 （2）立方体模型 由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，体积设为V，认为分子处于立方体的中心（如图所示），从而计算出气体分子间的平均距离a＝。 3.阿伏加德罗常数的应用 （1）微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d。 （2）宏观量：物质的质量m、体积V、密度ρ、摩尔质量MA、摩尔体积VA。 （3）微观量与宏观量的关系 ① 分子质量：m0＝＝。 ② 分子体积：V0＝＝（只适用于固体和液体）。 ③ 物质所含的分子数：N＝nNA＝NA＝NA。 ④ 阿伏加德罗常数：NA＝，NA＝（只适用于固体、液体）。 [例1]　早在史前时代，人类就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿。已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)。求： (1)1 kg铜所含的原子数和1 m3铜所含的原子数； (2)铜原子的直径。 [解析]　(1)1 kg铜的物质的量为n＝(mol)， 所含原子数为N＝nNA＝， 1 m3铜的质量为m＝1×ρ＝ρ(kg)， 则1 m3铜所含原子数为N′＝NA＝NA。 (2)1个铜原子的体积为V0＝， 设铜原子的直径为d，则有＝， 则d＝。 [答案]　(1)，NA　(2) 利用阿伏加德罗常数解题的基本思路 要点二　分子热运动 　　“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗，写春晴天暖，鸟语花香的山村美景，对于前一句，请从物理学的角度进行解释。 提示：春晴天暖，气温升高，花朵的芳香袭人，这时分子在空中做无规则运动的速度加快，分子的扩散加快，从而使人可以闻到浓浓的花香。 1.分子热运动的特点 （1）永不停息。 （2）运动无规则。 （3）温度越高，分子的热运动越剧烈。 2.对扩散现象的理解 （1）影响扩散现象的因素 ① 双方的物态：扩散现象发生时，气态物质的扩散现象最快、最显著，液态物质次之，固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显。 ② 双方的温度：在两种物质一定的前提下，温度越高，扩散现象越显著。 ③ 双方的浓度差：扩散现象发生的明显程度还与两种物质的浓度差有关，浓度差越大，扩散现象越明显。 （2）扩散现象的原因分析 扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则热运动的宏观反映。 3.对布朗运动的理解 （1）产生布朗运动的原因：液体分子做无规则热运动对微粒各个方向撞击的不平衡性。 （2）影响布朗运动的因素：微粒的大小和液体（或气体）温度的高低。 ① 微粒越小，布朗运动越明显。 ② 温度越高，布朗运动越剧烈。 （3）布朗运动与分子热运动的关系 ①布朗运动是无规则的分子热运动是无规则的； ②布朗运动是永不停息的分子热运动是永不停息的； ③温度越高，布朗运动越剧烈温度越高，分子热运动越剧烈。 4.布朗运动与扩散现象的异同点 项目 扩散现象 布朗运动 不同点 ① 扩散现象是两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象 ② 扩散快慢除和温度有关外，还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著，当进入对方的分子浓度较高时，扩散现象不明显，但扩散不会停止 ① 布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，而不是液体或气体分子的运动 ② 布朗运动的激烈程度与液体（或气体）分子撞击的不平衡性有关，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显 ③ 布朗运动永不停息 相同点 ① 产生的根本原因相同，都是分子永不停息地做无规则运动 ② 它们都随温度的升高而表现得更剧烈 [例2]　关于布朗运动，下列说法正确的是 （　　） A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 B.布朗运动反映了固体分子永不停息的无规则运动 C.悬浮微粒越大，布朗运动越显著 D.液体温度越高，布朗运动越显著 [解析]　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，故A错误；布朗运动反映的是液体（或气体）分子的无规则运动，故B错误；布朗运动与悬浮微粒的大小有关，微粒越大，布朗运动越不明显，故C错误；布朗运动与液体的温度有关，温度越高，布朗运动越显著，故D正确。 [答案]　D 布朗运动和热运动的比较与联系 布朗运动 热运动 不同点 研究对象 固体微粒 分子 观察难 易程度 可以在显微镜下看到，肉眼看不到 在显微镜下看不到 相同点 ① 无规则；② 永不停息；③ 温度越高越剧烈 联系 周围液体（或气体）分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动间接反映了分子的热运动 [例3]　（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做无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 [解析]　扩散现象是物质分子做无规则运动的反映，C正确；温度越高，分子的热运动越剧烈，扩散进行得越快，A正确；气体、液体、固体的分子都在永不停息地做热运动，故扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，D正确；在扩散进行的过程中，分子的结构没有变化，不属于化学反应，B错误。 [答案]　ACD 要点三　分子间的作用力 （1）如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗？为什么？ （2）既然分子间存在引力，当两个物体紧靠在一起时，为什么分子引力没有把它们粘在一起？ （3）无论容器多大，气体有多少，气体分子总能够充满整个容器，是分子斥力作用的结果吗？ 提示：（1）不相等；因为玻璃板和液面之间有分子引力，所以在使玻璃板离开水面时，弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力。 （2）虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起。 （3）气体分子之间的距离r＞10r0时，分子间的作用力很微弱，可忽略不计。所以气体分子能充满整个容器，并不是分子斥力作用的结果，而是分子的无规则运动造成的。 1.分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型 F-r图像 分子间 距离 分子力 分子力模型 r＝r0 合力为零 r＜r0 表现为斥力，且分子力随分子间距的增大而减小 r＞r0 表现为引力，且分子力随分子间距的增大先增大后减小 2.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，F引和F斥都十分微弱，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。 3.在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。 4.分子力与物体三态的特征对应关系 物态 分子特点 宏观表现 固态 ①分子间的距离小 ②作用力明显 ③分子只能在平衡位置附近做无规则的运动 ①体积一定 ②形状一定 液态 ①分子间距离小 ②作用力明显 ③平衡位置不固定，分子可以在较大范围做无规则运动 ①有一定体积 ②无固定形状 气态 ①分子间距离较大 ②分子力极为微小，可忽略 ③分子可以自由运动 ①无固定体积 ②无固定形状 ③充满整个容器 [例4]　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r＜r0时，它们之间只有斥力作用 B.当分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，分子不受力 C.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在减小，且斥力比引力减小得快 D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小 [解析]　分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r＜r0时，F斥＞F引，合力表现为斥力，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，再增大后减小，故C正确，D错误。 [答案]　C 处理分子间作用力时应注意的3个问题 （1）分子间的引力和斥力一定同时存在，都随着分子间距离的增大而减小。 （2）r＝r0时，分子力为零，但引力和斥力大小相等，均不为零。 （3）r≥10r0时，分子引力、斥力都可忽略，分子力可近似看作为零。所以当r＜r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当r＞r0时，分子间距离由r0增大到10r0，分子力先增大后减小。 　下列现象能说明分子之间有相互作用力的是 （　　） A.一般固体难拉伸，说明分子间有引力 B.一般液体易流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力 C.用气筒给自行车车胎打气，越打越费力，说明压缩后的气体分子间有斥力 D.高压密闭钢筒中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油分子的斥力 解析　固体难于拉伸，是分子间引力的表现，故A正确；液体的流动性不能用引力、斥力来说明，它的原因是化学键的作用，故B错误；C中主要是气体压强作用的结果，压缩后，车胎内气体分子间距离仍然很大，不能表现出斥力，故C错误；D中说明钢分子间有空隙，油从筒中溢出，是外力作用的结果，而不是钢分子对油分子的斥力，故D错误。 答案　A [对应学生用书第6页] 1.（阿伏加德罗常数的计算）如果用M表示某物质的摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质的密度，V表示摩尔体积，V'表示分子体积，NA为阿伏加德罗常数，则下列说法中正确的是 （　　） A.分子间距离d＝ B.单位体积内分子的个数为 C.分子的体积一定是 D.物质的密度一定是 解析　固体、液体分子是紧密排列的，气体分子间的距离远大于分子直径，故分子的直径不一定等于分子间距离，A错误；分子的摩尔体积V＝，分子占有的空间是，而占有的空间不一定是分子的体积，单位体积内分子的个数为，B正确，C错误；物质的密度ρ＝，而不是ρ＝，D错误。 答案　B 2.（扩散现象）把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现接触面位置金中有铅、铅中有金。对此现象，下列说法正确的是（　　） A.属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的大小不同 B.属于扩散现象，原因是金分子和铅分子相互吸引 C.属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的无规则运动 D.属于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中 解析　把接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，由于分子不停地做无规则的热运动，金分子和铅分子会分别进入铅块和金块，这是扩散现象，不是布朗运动。故A、B、D错误，C正确。 答案　C 3.（布朗运动）研究发现，流感病毒传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体中做布朗运动。关于气溶胶做的布朗运动，下列说法正确的是（　　） A.布朗运动是气溶胶分子的无规则运动 B.布朗运动反映了气体分子之间存在着斥力 C.悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显 D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中是因为气体浮力作用 解析　布朗运动是气溶胶颗粒的无规则运动，不是气溶胶分子的无规则运动，故A错误；布朗运动反映了气体分子运动的无规则性，故B错误；悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显，故C正确；当固态或液态颗粒很小时，受到气体的浮力作用微乎其微，这些颗粒之所以能很长时间都悬浮在气体中是因为空气分子对它们的撞击作用，故D错误。 答案　C 4.（分子间的作用力）如图所示是分子间作用力和分子间距离的关系图，下列说法正确的是 （　　） A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线 B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线 C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线 D.当分子间距离r＞r0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先减小后增大 解析　在F-r图像中，随着分子间距离的增大，斥力比引力变化得快，所以a为斥力曲线，c为引力曲线，b为合力曲线，故A、C错误，B正确；当分子间距离r＞r0时，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先增大后减小，故D错误。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$