课时1.1 分子动理论的基本内容-2024-2025学年高中物理分层同步作业练习专题教案（人教版2019选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 课时1.1 分子动理论的基本内容 1. 知道分子动理论的内容。 2. 知道扩散现象、布朗运动，以及产生的原因;理解分子热运动与温度的关系。 3. 掌握分子间引力和斥力以及分子间作用力随分子间距离的变化规律。 4. 理解分子的模型，会应用阿伏加德罗常数进行相关计算、估算。 （一）物体是由大量分子组成的（研究热运动时，原子、分子、离子统称为分子） 1. 分子模型：①球体模型：固体、液体；②立方体模型：气体。 2. 分子大小：①分子直径：数量级为 m；②分子质量：数量级为 kg。 3. 阿伏加德罗常数 （1）定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示。 （2）数值： 。 （二）分子热运动（联系宏观量和微观量的“桥梁”） 1. 扩散现象（分子运动，直接证明分子的无规则运动） （1）定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 （2）实质：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，温度越高，扩散现象越明显。 （3）应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素。 2. 布朗运动（非分子运动，间接证明了分子的无规则运动） （1）定义：悬浮在液体（或气体）中的小颗粒的永不停息的无规则运动。 （2）实质：悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体分子的撞击，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈。 微粒很小时，液体分子沿各个方向对它的撞击作用不平衡，导致微粒做无规则运动。 3. 热运动（宏观表现：扩散现象和布朗运动） （1）定义：分子永不停息的无规则运动。 （2）特点：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，热运动越剧烈。 （三）分子间的作用力 （1）分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子间作用力是引力和斥力的合力。 （2）分子间作用力与分子间距离的关系 ①当时，，分子间的作用力为0； ②当时，，分子间的作用力表现为引力；（时，分子间作用力可忽略） ③当时，，分子间的作用力表现为斥力。 考点 对阿伏加德罗常数的理解（疑难点） 阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。它把摩尔质量、摩尔体积、物体的质量、物体的体积、物体的密度等宏观量，跟单个分子的质量、单个分子的体积等微观量联系起来。 常用结论： 分子质量 或 ； 分子体积 或 （对于气体，表示一个分子所占据的空间大小）； 物体所含分子个数 ， ， ，。 注意要点：     （1）密度，但要切记对单个分子 是没有物理意义的。 （2）若表示单个分子的体积，则阿伏加德罗常数公式  只适用于固体、液体，对气体不成立，这是因为固体和液体分子排列比较紧密，分子间距可以忽略，但气体分子间距较大，分子间距不能忽略。 考点 分子的两种模型（物理模型） 球体模型 立方体模型 意义 固体和液体可看成是由一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙 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，每个小立方体是位于中心的分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小 图例   分子直径或分子间的平均距离 ⇨ ⇨ 特别提醒    不论把分子看成球体还是看成立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似的处理方法。由于建立的模型不同,得出的结果稍有不同。 基础过关练 题组一　物体是由大量分子组成的 1.(2024江苏宿迁期末)质量为m的钻石，密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，钻石分子的质量为m0，则该钻石含有的分子数为 (　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 2.(2024广东中山阶段测试)已知水的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA；若用m表示一个水分子的质量，用V0表示一个水分子的体积，则下列表达式中正确的是 (　　) A.m=　　　　B.m= C.V0=　　　　D.V0= 3.已知空气的摩尔质量M=29×10-3 kg/mol，则空气分子的平均质量为多大？某人做一次深呼吸，约吸入450 cm3的空气(视为标准状态下，1 mol空气体积为22.4×10-3 m3)，所吸入的空气分子数约为多少？(阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol-1，计算结果保留2位有效数字) 4.(经典题)(2024江苏泰州阶段测试)标准状况下水蒸气的摩尔体积Vmol=22.4×10-3 m3/mol，NA=6.02×1023 mol-1，水的摩尔质量M=18 g/mol，水的密度ρ=1×103 kg/m3，请进行下列估算： (1)水蒸气分子的平均间距约为多少？ (2)水分子的直径约为多少？(以上结果均保留1位有效数字) 题组二　分子热运动 5.(2024山西运城月考)烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定的时间，盐就会进入肉里。下列说法正确的是 (　　) A.如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快 B.烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里 C.在腌制汤中，只有盐分子进入鸭肉，没有盐分子从鸭肉里面出来 D.把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉 6.(2024江苏南通月考)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800~1 250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面。下列说法中正确的是　 (　　) A.这种渗透过程是自发可逆的 B.这种渗透过程是外界作用引起的 C.温度越高越容易掺杂 D.掺杂源物质分子的运动属于布朗运动 7.(2024广西南宁开学考试)如图所示，二氧化氮气体的密度大于空气的密度，当抽掉玻璃板一段时间后，两个瓶子内颜色逐渐变得均匀。针对上述现象，下列说法正确的是 (　　) A.此现象能说明分子间存在相互作用的引力 B.此现象与“扫地时灰尘飞扬”的成因相同 C.颜色变得相同后，瓶中气体分子停止运动 D.颜色变得相同后，上方瓶中气体密度比空气密度大 8.(2024山东淄博一模)甲、乙图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。比较两张图片可知 (　　) 　 A.图中连线是炭粒的运动径迹 B.炭粒的位置变化是分子间斥力作用的结果 C.若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大 D.若炭粒大小相同，甲中水的温度更高 9.(2024山西运城月考)PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害。在静稳空气中，关于PM2.5，下列说法正确的是 (　　) A.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动 B.在其他条件相同时，温度越低，PM2.5的运动越剧烈 C.减少工业污染物的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响 D.周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动 10.(2024江苏扬州期中)关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是 (　　) A.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 B.液体中悬浮微粒的布朗运动证明，组成固体微粒的分子在做无规则运动 C.扩散现象和布朗运动都能直接说明分子在做永不停息的无规则运动 D.为了提高钢材的硬度，可采用渗碳法在钢材的表面形成一定厚度的渗碳层，其原理是扩散现象 题组三　分子间的作用力 11.(2024江苏阶段测试)关于分子力，下列说法中正确的是 (　　) A.碎玻璃不能拼合在一起，说明玻璃分子间斥力在起作用 B.用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，说明气体分子间有斥力 C.固体很难被压缩，说明分子间有斥力 D.水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说明分子间存在引力 12.当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大，则 (　　) A.分子力一定减小　　　　B.分子间的斥力增大 C.分子间的引力减小　　　　D.分子力做正功 13.(经典题)(2024北京昌平期末)分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是 (　　) A.当r=r0时，分子间的作用力最小 B.当r=r1时，分子间的作用力表现为斥力 C.分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小 D.分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大 14.(经典题)(2024广东东莞期中)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的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，则 (　　) A.乙分子由a到b做加速运动，由b到d做减速运动 B.乙分子由a到c一直做加速运动，到达c时速度最大 C.乙分子由a到c的过程中，加速度先减小后增大 D.乙分子由b到d的过程中，分子力增大，加速度增大 15.(2023江苏南京中华中学月考)如图所示，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作用力的大小，则 (　　) A.分子在x0左侧受引力作用，在x0右侧受斥力作用 B.分子在x0左侧受到的力一定大于在x0右侧受到的力 C.分子在x0处加速度为0，不受力 D.分子在x0右侧由静止释放，向左运动的过程中速度先增大后减小到0 题组四　分子动理论 16.(2024安徽安庆月考)关于分子动理论，下列说法正确的是 (　　) A.分子在永不停息地做无规则运动 B.酒精和水混合后总体积减小，是因为酒精和水发生了化学反应，变成了其他物质 C.铁块不易被压缩，是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力，没有引力 D.分子间距离增大时，分子间作用力也随之增大 17.(2024河北保定期中)下列关于热学问题的说法不正确的是 (　　) A.小草叶子上的露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，这一物理过程中水分子间的引力、斥力都增大 B.物体是由大量分子组成的 C.液体分子的无规则运动称为布朗运动，温度越高，布朗运动越明显 D.扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一 答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D 2.A 5.A 6.C 7.D 8.C 9.D 10.D 11.C 12.C 13.A 14.B 15.D 16.A 17.C 1.D　表示1 mol钻石的分子数，即阿伏加德罗常数，故A错误；m为钻石的质量，NA表示阿伏加德罗常数，没有意义，故B错误；根据密度的计算公式有V=，NA表示阿伏加德罗常数，没有意义，故C错误；根据物质的量的计算公式有n=，则分子数为N=nNA=，故D正确。故选D。 2.A　一个水分子的质量为m=，水的摩尔体积为Vmol=，一个水分子的体积为V0==，故选A。 归纳总结 与阿伏加德罗常数有关的几个重要公式 分子的 质量 m0== 分子的 体积 V0==(只适用于固体和液体) 物体所含 的分子数 n=·NA=·NA； n=·NA=·NA 阿伏加德 罗常数 NA=ρ；NA=(只适用于固体和液体) 3.答案　4.8×10-26 kg　1.2×1022(个) 解析　设空气分子的平均质量为m0，阿伏加德罗常数用NA表示，则 m0== kg≈4.8×10-26 kg 要估算此人一次深呼吸吸入的空气分子数，先估算出吸入空气的物质的量n，则 n== mol 所吸入的空气分子数为N=nNA≈1.2×1022(个) 4.答案　(1)3×10-9 m　(2)4×10-10 m 解析　(1)对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，分子的体积远小于它所占有的空间的体积，因此分子所占有的空间的体积通常以立方体模型来计算。 水蒸气分子的平均间距为L== m≈3×10-9 m (2)固体和液体分子紧密排列，通常把分子看作球体(破题技法)，则一个水分子的体积为摩尔体积除以阿伏加德罗常数，即V0== 又有V0=πd3 联立解得d≈4×10-10 m 5.A　盐分子进入鸭肉是因为发生了扩散，温度越高，扩散得越快，A正确；盐进入鸭肉是因为盐分子在永不停息地做无规则运动，并不是因为分子引力，B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C错误；把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，仍然会有盐分子进入鸭肉，D错误。故选A。 6.C　掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A、B错误；温度越高掺杂效果越好，是因为温度越高，分子热运动越剧烈，故C正确；布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动，掺杂源物质分子的运动不属于布朗运动，故D错误。故选C。 7.D　此现象属于扩散现象，是分子无规则运动的结果，不能说明分子间存在相互作用的引力，A错误；扫地时灰尘飞扬，该现象属于机械运动，不是扩散现象，B错误；分子运动永不停息，瓶中气体分子不会停止运动，C错误；二氧化氮气体的密度大于空气的密度，颜色变得相同后，上方瓶中因有二氧化氮气体，所以密度比空气密度大，D正确。故选D。 8.C　图中连线不是炭粒的运动径迹，A错误；炭粒的位置变化是因为水分子的无规则运动，B错误；若水温相同，较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱(破题关键)，30 s内始、末时刻所在位置的平均距离就较短，故甲中炭粒的颗粒较大，C正确；若炭粒大小相同，温度越高，分子的热运动越剧烈，做布朗运动的炭粒的运动也越剧烈，故乙中水的温度更高，D错误。故选C。 易混易错 布朗运动的位置连线图，并非微粒做布朗运动的运动轨迹，而是每隔一定时间微粒位置的连线，由连线可以看出布朗运动的无规则性，实际上微粒在各段时间内不一定沿直线运动。 9.D　PM2.5在空气中的运动是布朗运动，不是分子的热运动(易错点)，是空气分子无规则运动对PM2.5微粒的撞击作用不平衡造成的，A错误，D正确；温度越高，空气分子无规则运动越剧烈，对PM2.5微粒的撞击作用不平衡性越明显，PM2.5的运动越剧烈，B错误；减少工业污染物的排放可减少PM2.5的排放，进而减少“雾霾”天气的出现，C错误。故选D。 10.D　扩散现象是不同物质间的一种物理现象，故A错误；液体中悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子在做无规则运动，故B错误；扩散现象能直接说明分子在做永不停息的无规则运动，布朗运动能间接说明分子在做永不停息的无规则运动，故C错误；为了提高钢材的硬度，可采用渗碳法在钢材的表面形成一定厚度的渗碳层，其原理是扩散现象，故D正确。故选D。 导师点睛 扩散现象是分子的运动，能够直接说明分子做无规则运动；布朗运动不是分子的运动，只能间接说明分子做无规则运动。 11.C　分子间的作用力发生作用的距离很小，碎玻璃间的距离远大于分子力作用距离，分子引力与斥力基本趋于0，碎玻璃不能拼合在一起，不能说明玻璃分子间斥力在起作用，A错误；用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，是由于需要克服打气筒内外的压力差，气体分子间距离较大，分子间的作用力可以忽略，不能说明气体分子间有斥力，B错误；固体很难被压缩，说明分子间有斥力，C正确；水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说明分子间存在空隙，D错误。故选C。 12.C　分子间同时存在着引力和斥力，分子力是分子间的引力和斥力的合力。如图所示为分子引力、分子斥力、分子力随分子间距离变化的关系图线， 当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大，分子力可能增大，也可能减小，A错误；分子间距离增大，分子间的引力和斥力都减小，B错误，C正确；当分子间的作用力表现为引力时，分子间距离增大，分子运动方向与分子力方向相反，分子力做负功，D错误，故选C。 13.A　当r=r0时，分子间的作用力为零，最小，故A正确。当r=r1时，分子间的作用力表现为引力，故B错误。分子间距离r<r0时，分子间的作用力随分子间距离增大而减小；分子间距离r由r0增大到无穷远的过程中，分子间的作用力先增大后减小，故C、D错误。故选A。 易混易错 分子间引力、斥力、合力的关系 14.B　乙分子由a到b，分子力表现为引力，对乙分子做正功，乙分子动能增加，速度增大，做加速运动，乙分子由b到d，分子力先表现为引力后表现为斥力，乙分子先做加速运动后做减速运动，A错误；乙分子由a到c，所受分子力一直是引力，一直对乙分子做正功，乙分子速度一直增大，到达c时速度最大，B正确；乙分子由a到c的过程中，所受分子力先增大后减小，所以加速度先增大后减小，C错误；乙分子由b到d的过程中，分子力先减小后增大，加速度先减小后增大，D错误。故选B。 方法技巧 从两个角度分析加速度、速度的变化 15.D　在x0处F=0，即x0为平衡位置，则分子在x0左侧时分子力表现为斥力，在x0右侧时分子力表现为引力，所以在x0右侧由静止释放分子，分子先向左加速后向左减速，运动到x0左侧某处时速度为0，选项A错误，D正确；由图可知，分子在x0左侧受到的力不一定大于在x0右侧受到的力，选项B错误；分子在x0处，F引=F斥，分子所受的合力为0，并非不受力(破题关键)，分子在x0处时加速度为0，选项C错误。 16.A　根据分子动理论，可知分子在永不停息地做无规则运动，A正确。酒精和水混合后总体积减小，说明分子间有空隙，B错误。铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，C错误。当r=r0时，分子间引力和斥力大小相等，分子力为零；当r<r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当分子间距离从r0开始增大时，分子力先增大后减小，D错误。故选A。 17.C　小草叶子上的露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，分子间的距离减小，水分子间的引力、斥力都增大，A正确；物体是由大量分子组成的，B正确；布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的运动，温度越高，布朗运动越明显，C错误；扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一，D正确。故不正确的选C。 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$