学年高中物理选修33习题 第七章 分子动理论 章末.docx

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学年高中物理选修33习题第七章分子动理论章末

章末复习课

【知识体系】

[答案填写]　①6.02×1023mol－1　②10－10m　③小　④高　⑤斥力　⑥引力　⑦T＝t＋273.15K　⑧体积　⑨温度　⑩总和　⑪无

主题1　估算分子的大小

1．分子大小．

（1）固体、液体分子的分子模型和大小：

对于固体和液体分子间距小，可认为是紧密相连的球体．

由V＝πr3＝πd3，则d＝.

（2）对油膜法测分子大小：

d＝.

注意：

S为单分子层，在利用坐标纸求面积时用到四舍五入．

（3）气体分子的分子模型和间距：

对于气体分子间距大，通常研究分子所占空间体积，我们把分子所占空间体积作为正方体．

由V＝d3，则d＝.

2．阿伏加德罗常数．

（1）NA＝6.02×1023mol－1，是宏观世界和微观世界之间的桥梁．

（2）固液：

NA＝＝＝.

（3）气体：

NA＝＝≠.

【例1】　在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

A．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；

B．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积；

C．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；

D．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；

E．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径．

（1）以上各实验步骤中正确的顺序是________（填写步骤前面的字母）．

（2）实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，描出油酸膜边缘轮廓如图所示．已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为________m2（保留两位有效数字）．由以上数据，可估算出油酸分子的直径为________m（保留两位有效数字）．

解析：

（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：

准备浅水盘（C）→形成油膜（A）→描绘油膜边缘（D）→测量油膜面积（B）→计算分子直径（E），故正确的顺序为：

CADBE.

（2）油酸膜的面积约为：

S＝110×1cm2＝110cm2＝1.1×10－2m.

油酸分子的直径

d＝＝cm＝9.1×10－8cm＝9.1×10－10m.

答案：

（1）CADBE　

（2）1.1×10－2

9．1×10－10

针对训练

1．目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台．再严重下去，瓶装纯净空气也会上市．设瓶子的容积为500mL，空气的摩尔质量M＝29×10－3kg/mol.按标准状况计算，

NA＝6.0×1023mol－1，试估算：

（1）空气分子的平均质量；

（2）一瓶纯净空气的质量；

（3）一瓶中气体分子的个数．

解析：

（1）m＝＝kg＝4.8×10－26kg.

（2）m空＝ρV瓶＝＝kg＝6.5×10－4kg.

（3）分子数N＝nNA＝·NA＝＝1.3×1022（个）．

答案：

（1）4.8×10－26kg　

（2）6.5×10－4kg

（3）1.3×1022个

主题2　分子力与分子势能的关系

1．分子力．

（1）分子间的作用力属于短程力，其作用力只存在相近的两分子之间．分子间的距离为平衡位置时，分子间仍有引力和斥力，但是两者合力为0.当分子间距大于平衡位置距离时表现为引力，当分子间距小于平衡位置距离时表现为斥力．

（2）当距离超过10倍的平衡位置时，不存在分子力即引力和斥力都为0.所以理想气体分子间距大，超过平衡位置距离的10倍，所以理想气体不考虑分子力的作用．

2．分子力做功和分子势能．

（1）当分子力与分子速度同向时分子力做正功，动能增大，分子势能减小；当分子力与速度反向时分子力做负功，动能减小，分子势能增大．所以一分子向另一固定不动的分子靠近时，分子间距开始大于平衡间距后小于平衡位置间距，则分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，平衡位置时分子势能最小．

（2）图象．

【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，若规定无限远处分子势能为零，则（　　）

A．乙分子在b处势能最小，且势能为负值

B．乙分子在c处势能最小，且势能为负值

C．乙分子在d处势能一定为正值

D．乙分子在d处势能一定小于在a处势能

解析：

（1）由于乙分子由静止开始，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子势能一直在减小，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，分子势能最小为负值．

（2）由于惯性，到达c点后乙分子继续向甲分子靠近，由于分子力为斥力，故乙分子做减速运动，直到速度减为零，设到达d点后返回，故乙分子运动范围在ad之间．

（3）在分子力表现为斥力的那一段cd上，随分子间距的减小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子势能随间距的减小一直增加．

答案：

B

针对训练

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，下面四个图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（　　）

解析：

速度方向始终不变，A错误；加速度与力成正比，方向相同，故B正确；乙分子势能不可能增大到正值，故C错误；乙分子动能不可能为负值，故D错误．

答案：

B

统揽考情

对分子力和分子势能的考查是高考的一个小热点问题，分子势能和分子力之间存在着一定的联系，两者都与分子间的距离存在一定的关系，但对学生处理来说却容易出现混淆．另外分子动理论也是常考的一种题型，考题一般以选择题的形式出现，在高考中基本每年都会涉及该部分内容．

真题例析

（2013·课标全国Ⅰ卷）（多选）两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．分子力先增大，后一直减小

B．分子力先做正功，后做负功

C．分子动能先增大，后减小

D．分子势能先增大，后减小

E．分子势能和动能之和不变

解析：

由分子力随分子间距离变化关系分析知，分子力先增大，然后减小，再增大，A选项错误；分子从相距很远处开始运动，则r>r0时合力为引力，分子力做正功，分子动能大．r

答案：

BCE

针对训练

一定质量的理想气体在升温过程中（　　）

A．分子平均势能减小

B．每个分子速率都增大

C．分子平均动能增大

D．分子间作用力先增大后减小

解析：

对于理想气体分子间距比较大，超过了分子力的作用范围，进而分子势能认为是0，故A、D错误；温度升高分子平均动能增大，对单个分子的运动是无规则的，有的增大，也有的会减小，故B错，C对．

答案：

C

1．（2015·山东卷）（多选）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是（　　）

A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用

B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动

C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速

D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的

解析：

由分子动理论知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒做布朗运动；由于布朗运动的剧烈程度和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会越明显，则混合均匀的程度进行的更快，故选B、C.

答案：

BC

2．以下说法正确的是（　　）

A．气体的温度越高，分子的平均动能越大

B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的

C．对物体做功不可能使物体的温度升高

D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关

解析：

温度是大量分子平均动能的标志，气体分子温度越高，说明分子的平均动能越大；但并不能说明所有分子的运动速率都很高，仍有一部分分子的运动速率是比较小的，所以A、B选项正确；做功和热传递均可以改变物体的内能，一般情况下对物体做功是可以使物体温度升高的，C选项错误；只有理想气体的内能才只与温度有关，对于实际气体内能与温度和体积有关，不能单纯从温度上来判断，D选项错误．

答案：

AB

3．（2014·北京卷）下列说法中正确的是（　　）

A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大

B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大

C．物体温度降低，其内能一定增大

D．物体温度不变，其内能一定不变

解析：

物体温度是分子平均动能的标志，温度高分子平均动能大，但内能不一定大，故B正确，A、C、D错误．

答案：

B

4．下列说法中正确的是（　　）

A．气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现

B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减小

C．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能

D．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，可以求出该物质分子的质量

解析：

气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，故A错误；当分子力表现为引力时，分子间距离增大时分子力做负功；分子势能随分子间距离的增大而增大；故B错误；物体的内能是构成物体的所有分子的无规则热运动的动能和分子势能的代数和，具有统计意义，对单个或几个分子无意义；故C错误；已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，可以由m＝可求出该物质分子的质量；故D正确．

答案：

D

5．（2015·海南卷）已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g.由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．

解析：

设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生，mg＝p0S，即：

m＝.分子数n＝＝＝.

假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，设为a，大气层中气体总体积为V，a＝，而V＝4πR2h，

所以a＝.

答案：