第1章 分子动理论 章末小结与质量评价（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 考法一　微观物理量的估算 　　[例1]　目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。实验发现,在水深300 m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏伽德罗常量为NA。将二氧化碳分子看成直径为D的球(球的体积公式V球=πD3),则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少? 尝试解答: [融会贯通] 1.微观物理量 分子质量m0,分子体积V0和分子直径d(或分子间的距离L)。 2.宏观物理量 物质的质量M,摩尔质量MA,物质的体积V,摩尔体积VA,物质的密度ρ。 3.相互间的关系式 (1)一个分子的质量:m0==。 一个分子的体积:V0==(对气体来说V0是一个分子平均占据的空间体积)。 (2)物质所含的分子数: N=nNA=NA=NA=NA=NA。 (3)分子的直径 ①对于固体和液体,分子间距离比较小,可以认为分子是一个个紧挨着的。球体模型:d==。立方体模型:d==。 ②对于气体,分子间距离比较大,处理方法是建立立方体模型,从而可计算出两气体分子间的平均距离d=。 [对点训练] 1.对于固体和液体来说,其内部分子可看作是一个个紧密排列的小球。若某固体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA。 (1)试推导该固体分子质量m的表达式。 (2)若已知汞的摩尔质量MHg=200.5×10-3 kg/mol,密度ρHg=13.6×103 kg/m3,阿伏伽德罗常量NA取6.0×1023 mol-1,试估算汞原子的直径大小(结果保留两位有效数字)。 考法二 分子间作用力与分子势能的关系 　　[例2]　如图所示,用F表示两分子间的作用力,Ep表示分子间的分子势能,在两个分子之间 的距离由10r0变为r0的过程中 (　 ) A.F不断增大 B.F先增大后减小 C.F对分子一直做负功 D.Ep先增大后减小 听课记录: [融会贯通] 1.分子间存在引力和斥力的证据 (1)分子之间存在着引力的证据: 分子之间有间隙,但是固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的形状或固定的体积。这些事实,使我们推理出分子之间一定存在着相互吸引力。 (2)分子之间存在着斥力的证据: 固体和液体很难被压缩,即体积压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的;用力压缩固体(或液体)时,物体内会产生反抗压缩的弹力。这些事实都是分子之间存在斥力的表现。 2.分子间作用力与分子势能 项目 分子间相互 作用力 分子势能Ep 与分子间 距离的关 系图像 随分 子间 距离 的变 化情 况 r<r0 F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引<F斥,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引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引>F斥,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引=F斥,F=0 分子势能最小,但不为零 r>10r0 (10-9 m) F引和F斥都已十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力 分子势能为零 [对点训练] 2.(多选)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的过程中,两分子间的作用力一直做正功 B.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动 C.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大 D.乙分子由c到d的过程中,两分子间的作用力做负功 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体 (　 ) A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少 C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 2.(多选)关于分子间的作用力,下列说法正确的是 (　 ) A.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现 B.“破镜不能重圆”是因为分子间存在着斥力 C.分子间的引力和斥力均随分子间距离的增大而减小 D.当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大 3.(2025·江苏高考)一定质量的理想气体,体积保持不变。在甲、乙两个状态下,该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比,该气体在状态乙时 (　 ) A.分子的数密度较大 B.分子间平均距离较小 C.分子的平均动能较大 D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少 4.(2025·绵阳高二调研)给一定质量的温度为0 ℃的水加热,在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中,水的体积随着温度的升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道:水分子之间存在着一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在着相互作用的势能。在水“反常膨胀”的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题,下列说法正确的是 (　 ) A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 5.(2025·重庆高二检测)将两个质量均为m的完全相同的分子A、B,从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放,如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像,当分子间距分别为r1、r2和r0时,两分子之间的势能为E1、0和-E0,取间距无穷远时势能为0,整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力,下列说法正确的是 (　 ) A.当分子B到达坐标r0时,两分子之间的作用力为0 B.分子B的最大动能为E1-E0 C.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中,它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D.当两分子间距无穷远时,分子B的速度为 课下请完成阶段质量检测(一) 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 章末小结与质量评价 [综合考法融会] 考法一 [例1]　解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以认为分子是一个个紧密排列在一起的。体积为V的二氧化碳气体的质量m=ρV,所含分子数n=NA=NA,故变成硬胶体后体积V'=n·πD3=。　 答案: [对点训练] 1.解析:(1)该固体分子质量的表达式为m=。 (2)将汞原子视为球形,其体积V0=πd3=,解得汞原子直径的大小d=≈3.6×10-10 m。 答案:(1)m=　(2)3.6×10-10m 考法二 [例2]　选B　分子间的作用力是矢量,其正负不表示大小;分子势能是标量,其正负表示大小。读取图像信息知,由10r0变为r0的过程中,F先增大后减小至0,Ep则不断减小,B正确,A、D错误;该过程中,分子力始终为引力,力的方向与位移方向一致,分子力做正功,C错误。 [对点训练] 2.选ACD　由题图知,乙分子由a到b一直受引力作用,做加速运动,从b到c,分子力逐渐变小但仍为引力,所以继续加速,分子间的作用力一直做正功,A正确,B错误;乙分子在从a到c的过程中一直受到引力作用,做加速运动,而从c到d的过程中受斥力作用而减速,所以到达c时速度最大,C正确;乙分子从c到d的过程中受斥力作用,分子间的作用力一直做负功,D正确。 [价值好题精练] 1.选A　夜间气温低,分子的平均动能更小,但不是所有分子的运动速率都更小,故A正确,C错误;由于汽车轮胎内的气体压强变低,轮胎会略微被压瘪,则单位体积内分子的个数更多,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,故B、D错误。 2.选ACD　用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,是分子间存在吸引力的宏观表现,A正确;“破镜不能重圆”是因为镜片裂开处分子间的距离大于分子力作用的范围,B错误;分子间的引力和斥力均随分子间距离的增大而减小,C正确;当分子间的距离变小时,分子间作用力如果表现为引力,则分子力可能减小,也可能增大,D正确。 3.选C　一定质量的理想气体,甲、乙两个状态下气体的体积相同,所以甲、乙两个状态下气体分子数密度相同、分子间平均距离相同,故A、B错误;根据题图可知,乙状态下气体分子速率大的分子占比较多,则乙状态下气体温度较高,气体分子平均动能大,平均速度大,则单位时间内撞击容器壁次数较多,故C正确,D错误。 4.选D　温度升高,分子平均动能增大。水由0 ℃上升到4 ℃时体积减小,这时水分子间的总势能增大,因此,吸收的热量一部分要用于克服分子间的结合力做功。故D正确。 5.选D　两个完全相同的分子由静止释放后,A分子向左运动,B分子向右运动,运动性质完全相同,当它们之间距离为r0时,分子势能最小,分子间作用力为0,此时B向右移动Δx,则A向左移动Δx,则有Δx=,此时B分子的坐标应为xB=r1+Δx=,故A错误;两分子之间势能为-E0时动能最大,减少的势能为ΔEp=E1-(-E0)=E1+E0,根据能量守恒定律,减小的势能转化为两分子的动能,故分子B的最大动能为EkB=,故B错误;分子势能是标量,且正负可以表示大小,故它们之间的分子势能是先减小后增大,故C错误;当分子间距无穷远时,减少的势能全部转化为两分子的动能,则E1=2×mv2,解得v=,故D正确。 $