第01讲 分子动理论的基本内容（考点练习）-【教学无忧】2024-2025学年高二物理同步备课（人教版2019选择性必修第三册）

第01讲 分子动理论的基本内容 目录 知识点1、 物体是由大量分子组成的 1 考向1:阿伏伽德罗常数的物理意义 2 考向2:物质的量、摩尔质量、分子质量之间的关系 2 知识点2 分子在做永不停息的无规则运动 3 考向1:扩散现象以及影响因素 4 考向2:布朗运动以及影响因素 5 考向3:布朗运动微粒运动的观测记录图像 5 知识点3 分子之间存在着相互作用力 7 考向1:分子间的相互作用力 7 考向2:分子作用力图像 8 知识点1、 物体是由大量分子组成的 1、 在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为热学上的分子。 多数分子直径的数量级为10-10 m 2、 阿伏加德罗常数 (1)定义：1 mol的任何物质都有相同的粒子数。这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。  (2)数值：NA=6.02×1023 mol-1。  (3)意义：阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。 (4)微观量与宏观量的关系 ①分子的质量:m0=。 ②分子的体积:V0=(适用于固体和液体)。 ③物体所含的分子数:n=·NA ④阿伏加德罗常数:NA=(只适用于固体、液体)。 3、两种分子模型 (1)球模型：固体和液体可看作一个一个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间空隙，如下图所示。 分子体积： V0= 分子直径： d= （2） 立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，如下图所示。 每个分子所占空间体积 V0== 相邻两个气体分子的平均距离d= 考向1:阿伏伽德罗常数的物理意义 【典例1】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是(　　) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量 考向2:物质的量、摩尔质量、分子质量之间的关系 【典例2】(多选)阿伏加德罗常数是NA(mol-1)，铜的摩尔质量是μ(kg/mol)，铜的密度是ρ(kg/m3)，则下列说法正确的是(　　) A.1 m3铜中所含的原子数为 B.一个铜原子的质量是 C.一个铜原子所占的体积是 D.1 kg铜所含有的原子数是ρNA 1、（2017·江苏·高考真题）科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10–9 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol–1．请估算该蛋白的密度．（计算结果保留一位有效数字） 知识点2 分子在做永不停息的无规则运动 1、 扩散现象 （1） 定义：不同物质能够彼此进入对方的现象，叫作扩散现象。 （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。 2、 布朗运动 （1） 定义：悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动叫作布朗运动。 （2） 布朗运动的成因：由于液体分子向各个方向撞击微粒的不平衡造成的。 （3） 特点：微粒越小，运动就越明显：温度越高，运动越明显 （4） 布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动 3、 热运动 (1)定义：分子永不停息的无规则运动。  (2)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。 4、扩散现象直接证明分子做热运动，布运动间接证明分子做热运动 考向1:扩散现象以及影响因素 【典例1】(多选)下列现象中属于扩散现象的是(　　) A.樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味 B.一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了 C.洒水车将水喷洒在路面上 D.铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈 【典例2】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，0 ℃时扩散停止 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、液体中都能发生，固体中不能发生扩散 考向2:布朗运动以及影响因素 【典例3】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介质中做布朗运动。下列说法正确的是(　　) A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动 B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈 考向3:布朗运动微粒运动的观测记录图像 【典例4】图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同，下列说法中正确的是( ) A.炭粒的运动即布朗运动，也就是分子的运动 B.炭粒的运动是由于其内部分子在不停地做无规则运动产生的 C.若水温相同，则图甲中炭粒的颗粒较大 D.若炭粒大小相同，则图甲中水分子的热运动较剧烈 考向4:分子热运动及影响因素 【典例5】对分子的热运动的理解，下列叙述正确的是（　　） A．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈 B．分子的热运动就是布朗运动 C．分子的热运动是分子的无规则运动，同种物质分子的热运动剧烈程度一定相同 D．物体运动的宏观速度越大，其内部分子的热运动就越剧烈 1、（2017·北京·高考真题）以下关于热运动的说法正确的是 （ ） A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 知识点3 分子之间存在着相互作用力 1、分子间有空隙 (1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。   (2)水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙。  (3)压在一起的金块和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。  2.分子间的作用力 （1）分子间的引力和斥力同时存在的。 （2）分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关。 当r<r0时，分子间的作用力F表现为斥力; 当r=r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置; 当r>r0时，分子间的作用力F表现为引力。 考向1:分子间的相互作用力 【典例1】以下现象中能说明分子间存在斥力的是(　　) A．气体总是很容易充满容器 B．水的体积很难被压缩 C．两根玻璃棒用力挤压不能粘合在一起 D．破镜不能重圆 考向2:分子作用力图像 【典例2】(多选)(2023·南开中学月考)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10-10 m≤x≤5.0×10-10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿+x方向为正，下列说法正确的是(　　) A.乙运动到R点时，速度最大 B.乙运动到Q点时，速度最大 C.乙运动到Q点后，静止于该处 D.乙位于P点时，加速度最大 【典例3】(多选)如图所示，横坐标r表示两个分子间的距离，纵坐标F表示两个分子间引力、斥力的大小，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是(　　) A.ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m B.ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m C.当两分子间距离在r0附近时，若两个分子间距离增加，分子间斥力减小得比引力更快 D.若r=r0，则分子间没有引力和斥力 1、（2020·全国1卷·高考真题）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第01讲 分子动理论的基本内容 目录 知识点1、 物体是由大量分子组成的 1 考向1:阿伏伽德罗常数的物理意义 2 考向2:物质的量、摩尔质量、分子质量之间的关系 2 知识点2 分子在做永不停息的无规则运动 3 考向1:扩散现象以及影响因素 4 考向2:布朗运动以及影响因素 5 考向3:布朗运动微粒运动的观测记录图像 5 知识点3 分子之间存在着相互作用力 7 考向1:分子间的相互作用力 7 考向2:分子作用力图像 8 知识点1、 物体是由大量分子组成的 1、 在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为热学上的分子。 多数分子直径的数量级为10-10 m 2、 阿伏加德罗常数 (1)定义：1 mol的任何物质都有相同的粒子数。这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。  (2)数值：NA=6.02×1023 mol-1。  (3)意义：阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。 (4)微观量与宏观量的关系 ①分子的质量:m0=。 ②分子的体积:V0=(适用于固体和液体)。 ③物体所含的分子数:n=·NA ④阿伏加德罗常数:NA=(只适用于固体、液体)。 3、两种分子模型 (1)球模型：固体和液体可看作一个一个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间空隙，如下图所示。 分子体积： V0= 分子直径： d= （2） 立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，如下图所示。 每个分子所占空间体积 V0== 相邻两个气体分子的平均距离d= 考向1:阿伏伽德罗常数的物理意义 【典例1】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是(　　) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量 【答案】　D 【解析】　阿伏加德罗常数是联系微观量与宏观量的桥梁，计算式可以写成 NA==(其中m0、V0是一个水分子的质量和体积)，D正确 考向2:物质的量、摩尔质量、分子质量之间的关系 【典例2】(多选)阿伏加德罗常数是NA(mol-1)，铜的摩尔质量是μ(kg/mol)，铜的密度是ρ(kg/m3)，则下列说法正确的是(　　) A.1 m3铜中所含的原子数为 B.一个铜原子的质量是 C.一个铜原子所占的体积是 D.1 kg铜所含有的原子数是ρNA 【答案】　ABC 【解析】1 m3铜中所含的原子数为n=NA=NA=，故A正确；一个铜原子的质量是m0=，故B正确；一个铜原子所占的体积是V0===，故C正确；1 kg铜所含有的原子数是N=NA，故D错误。 1、（2017·江苏·高考真题）科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10–9 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol–1．请估算该蛋白的密度．（计算结果保留一位有效数字） 【答案】1.0×103 kg/m3 【解析】摩尔体积r3NA 由密度，解得 代入数据得1.0×103 kg/m3 知识点2 分子在做永不停息的无规则运动 1、 扩散现象 （1） 定义：不同物质能够彼此进入对方的现象，叫作扩散现象。 （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。 2、 布朗运动 （1） 定义：悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动叫作布朗运动。 （2） 布朗运动的成因：由于液体分子向各个方向撞击微粒的不平衡造成的。 （3） 特点：微粒越小，运动就越明显：温度越高，运动越明显 （4） 布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动 3、 热运动 (1)定义：分子永不停息的无规则运动。  (2)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。 4、扩散现象直接证明分子做热运动，布运动间接证明分子做热运动 考向1:扩散现象以及影响因素 【典例1】(多选)下列现象中属于扩散现象的是(　　) A.樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味 B.一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了 C.洒水车将水喷洒在路面上 D.铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈 【答案】AB　 【解析】樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是气体分子的运动，属于扩散现象，故A正确；一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了，是糖分子的运动，属于扩散现象，故B正确；洒水车将水喷洒在路面上，是物体的机械运动，不是扩散，故C错误；铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈，是化学反应，不是扩散，故D错误。 【典例2】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，0 ℃时扩散停止 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、液体中都能发生，固体中不能发生扩散 【答案】C　 【解析】由于分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，0 ℃时还是会发生扩散现象，故A项错误；扩散现象是不同的物质分子相互进入对方的现象，是物理变化，故B项错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C正确，D错误。 考向2:布朗运动以及影响因素 【典例3】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介质中做布朗运动。下列说法正确的是(　　) A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动 B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈 【答案】D　 【解析】布朗运动是固态颗粒的无规则运动，可以间接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故A、B错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是由很多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误；在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击越剧烈，布朗运动越剧烈， 考向3:布朗运动微粒运动的观测记录图像 【典例4】图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同，下列说法中正确的是( ) A.炭粒的运动即布朗运动，也就是分子的运动 B.炭粒的运动是由于其内部分子在不停地做无规则运动产生的 C.若水温相同，则图甲中炭粒的颗粒较大 D.若炭粒大小相同，则图甲中水分子的热运动较剧烈 【答案】C 【解析】布朗运动是悬浮固体颗粒的运动，是由于液体分子的无规则热运动导致固体颗粒受力不平衡，但我们看到的是固体颗粒的机械运动，不是分子的运动，A错误；炭粒的运动是由于水分子在不停地做无规则运动，与炭粒发生碰撞，炭粒受力不平衡产生的运动，B错误；若水温相同，水分子的热运动剧烈程度相同，则炭粒越小，受力不平衡性越明显，布朗运动越显著，根据图像中炭粒的活动范围可知，题图乙中炭粒的运动显著一些，即题图乙中炭粒的颗粒较小，水分子的热运动剧烈程度相同，图甲中炭粒的颗粒较大，C正确；根据图像中炭粒的活动范围可知，题图乙中炭粒的运动显著一些，即题图乙中水分子的热运动较剧烈，D错误。 考向4:分子热运动及影响因素 【典例5】对分子的热运动的理解，下列叙述正确的是（　　） A．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈 B．分子的热运动就是布朗运动 C．分子的热运动是分子的无规则运动，同种物质分子的热运动剧烈程度一定相同 D．物体运动的宏观速度越大，其内部分子的热运动就越剧烈 【答案】A 【解析】气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈，故A正确；布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故B错误；同种物体的分子的热运动剧烈程度与温度有关，温度越高，运动越激烈，故C错误；物体的速度是宏观量，而分子的热运动是微观量，它们之间没有关系，故D错误；故选A。 1、（2017·北京·高考真题）以下关于热运动的说法正确的是 （ ） A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 【答案】C 【解析】水流速度是机械运动速度，不能反映热运动情况，A错误； 分子在永不停息地做无规则运动，B错误；水的温度升高，水分子的平均速率增大，并非每一个水分子的运动速率都增大，D错误； 选项C说法正确。 知识点3 分子之间存在着相互作用力 1、分子间有空隙 (1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。   (2)水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙。  (3)压在一起的金块和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。  2.分子间的作用力 （1）分子间的引力和斥力同时存在的。 （2）分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关。 当r<r0时，分子间的作用力F表现为斥力; 当r=r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置; 当r>r0时，分子间的作用力F表现为引力。 考向1:分子间的相互作用力 【典例1】以下现象中能说明分子间存在斥力的是(　　) A．气体总是很容易充满容器 B．水的体积很难被压缩 C．两根玻璃棒用力挤压不能粘合在一起 D．破镜不能重圆 【答案】B　 【解析】气体总是很容易充满容器，说明气体分子间作用力很小，气体分子在做无规则运动，不能说明分子间存在斥力，故A错误；水分子间有间隙，但水的体积很难被压缩，说明分子间存在斥力，故B正确；分子间存在相互作用力，但分子间能发生作用的距离范围很小，两根玻璃棒用力挤压在一起，因为它们分子间的距离远大于分子间的作用距离，不能粘合在一起，并不能说明它们分子间存在斥力，故C错误；破镜不能重圆，是因为分子间的距离远大于分子间的作用距离，故D错误。 考向2:分子作用力图像 【典例2】(多选)(2023·南开中学月考)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10-10 m≤x≤5.0×10-10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿+x方向为正，下列说法正确的是(　　) A.乙运动到R点时，速度最大 B.乙运动到Q点时，速度最大 C.乙运动到Q点后，静止于该处 D.乙位于P点时，加速度最大 【答案】BD　 【解析】由题图可知，分子乙从P由静止开始向右做加速运动，经过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知乙在P点受力最大，根据牛顿第二定律知乙在P点时的加速度最大，故D正确。 【典例3】(多选)如图所示，横坐标r表示两个分子间的距离，纵坐标F表示两个分子间引力、斥力的大小，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是(　　) A.ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m B.ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m C.当两分子间距离在r0附近时，若两个分子间距离增加，分子间斥力减小得比引力更快 D.若r=r0，则分子间没有引力和斥力 【答案】AC　 【解析】在F-r图像中，在r=r0附近随着距离的增加，斥力比引力减小得快，则知ab为引力曲线，cd为斥力曲线，题图中曲线交点e对应r=r0，即e点横坐标的数量级为10-10 m，此时分子间引力和斥力的合力为零，但分子间引力和斥力同时存在，故A、C正确。 1、（2020·全国1卷·高考真题）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。 【答案】减小 减小 小于 【解析】（1）从距O点很远处向O点运动，两分子间距减小到V₂的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小； （2）在r2 r1 的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小； （3）在间距等于r1之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在r_{1}处分子势能小于零。 学科网（北京）股份有限公司 $$