高中物理 第七章 分子动理论章末总结 新人教版选修33文档格式.docx

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10－10m.

答案：

（1）每个水分子的质量为3.0×

10－26kg　

（2）每个水分子的直径为d＝3.8×

10－10m

小结：

微观量估算问题的关键：

（1）牢牢抓住阿伏加德罗常数，它是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁；

（2）注意理想模型的建立：

对于固体和液体，可以认为它们的分子是一个挨一个紧密排列的，分子之间没有空隙，设分子体积为V0，则分子的直径d＝2r＝

（球体模型）或d＝

（立方体模型）；

对于气体，分子间有一个很大的空隙，一般建立立方体模型，求出的立方体边长是两个相邻的气体分子之间的平均距离，并非气体分子的大小，即d＝

.

（3）估算时，要灵活地用好阿伏加德罗常数这个桥梁．

►针对训练

1．已知地球的半径为6.4×

103km，水的摩尔质量为1.8×

10-2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.02×

1023mol-1.设想将1kg水均匀地分布在地球表面，则1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为（B）

A．7×

103个B．7×

106个

C．7×

1010个D．7×

1012个

1kg水中的水分子总数：

n＝

NA＝

×

6.02×

1023个＝

1026个．

地球表面积：

S＝4πR2＝4×

3.14×

（6.4×

106）2m2≈5×

1018cm2，

则1cm2的地球表面上分布的水分子数：

n′＝

≈7×

106个，故选项B正确．

　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

【思路点拨】分子间的引力和斥力总是同时存在，并且都随分子间的距离的增大而减小，只不过减小的规律不同，斥力减小得快．如上图所示，当分子间距离等于平衡距离时，引力等于斥力，分子间作用力为零；

当分子间距离小于平衡距离时，斥力、引力随分子间距离减小而增大，但斥力增加得快，所以表现出斥力；

当分子间距离大于平衡距离时，斥力、引力随分子间距离增大而减小，但斥力减小得快，所以表现出引力．

（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．

B

（1）分子力的变化由分子力与分子间距的关系图判断；

（2）分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大；

（3）判断分子势能的变化有两种方法：

①看分子力做功情况；

②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意r＝r0是分子势能最小的点．

2．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（C）

A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大

B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

当分子间距为r0时为平衡位置，当r>

r0时分子间表现为引力，且其随r的增大而先增大后减小，一直做负功，分子势能增大，故A、B错；

当r<

r0时分子间表现为斥力，且分子力随着r的减小而增大，当r减小时分子力做负功，分子势能增大，故选项C正确，D错．

　（多选）1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下述说法正确的是（　　）

A．分子的平均动能相同

B．分子的总动能相同

C．它们的内能相同

D．分子的势能相同

【思路点拨】内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；

分子动能与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大．

温度相同则分子平均动能相同，A正确；

因为1g水和1g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，B正确；

当100℃的水变成100℃的水蒸气时，该过程吸收热量，内能增加，所以1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能，C错误；

因为分子的总动能没有变化，而物体的内能增大了，说明分子势能必然增大，D错误．

AB

解决分子平均动能、分子总动能、内能及分子势能的关系问题的依据是：

（1）温度相同的不同物体其分子的平均动能是相等的，但平均速率不一定相等，因为不同的物质分子的质量不一定相等；

（2）物体内分子无规则运动的总动能等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和所含的分子数目有关；

（3）物体的内能除与物质的量、温度和体积有关外，还与物态变化有关．

3．若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系是（C）

A．如果保持其体积不变，温度升高，内能不变

B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少

C．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大

D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少

对一定质量的某种实际气体，分子总数一定．

①若保持体积不变，则分子间距离不变，分子势能不变；

温度升高，则分子的平均动能增大，而分子总数一定，故所有分子的总动能增大，即内能增大．

②若保持温度不变，则所有分子的总动能不变；

体积增大，则分子间距离增大，分子引力做负功，分子势能增大，所以气体的内能增大．

2019-2020年高中物理第七章分子动理论章末检测1新人教版选修3-3

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）

1．关于布朗运动，下列说法中不正确的是（　　）

A．布朗运动是微观粒子运动，牛顿运动定律不再适用

B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映

C．强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动

D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动

2．固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的，则对其中的引力和斥力，下列说法中正确的是（　　）

A．当物体被压缩时，斥力增大，引力减小B．当物体被压缩时，斥力、引力都增大

C．当物体被拉伸时，斥力减小，引力增大D．当物体被拉抻时，斥力、引力都增大

3．甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是（　　）

A．分子力先增大，后减小；

分子势能一直减小

B．分子力先增大，后减小；

分子势能先减小，后增大

C．分子力先增大，再减小，后又增大；

分子势能先减小，再增大，后又减小

D．分子力先增大，再减小，后又增大；

4．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（　　）

5．三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是（　　）

A．它们的温度可以有较大的差别B．它们的温度可以有微小的差别

C．它们的温度一定相同D．无法判断温度的关系

6．对一定质量的某种气体，在某一状态变化过程中压强p与热力学温度T的关系如图1所示，则描述压强p与摄氏温度t的关系图象中正确的是（　　）

7．一定质量的0℃的水在凝固成0℃的冰的过程中，体积变大，它内能的变化是（　　）

A．分子平均动能增加，分子势能减少B．分子平均动能减少，分子势能增加

C．分子平均动能不变，分子势能增加D．分子平均动能不变，分子势能减少

8．有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是（　　）

A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变

B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈

C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和

D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

9．下列说法中正确的是（　　）

A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能

B．对于同一种物质，温度越高，分子平均动能越大

C．要使分子平均动能增大，外界必须向物体传热

D．温度升高时，分子间的平均距离一定增大

10．下列说法正确的是（　　）

A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大

B．物体的机械能为零时内能也为零

C．物体的体积减小，温度不变时，物体内能一定减小

D．气体体积增大时气体分子势能一定增大

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

二、填空题（本题共2小题，共16分）

11．（8分）一个房间的地面面积是15m2，房间高3m．已知标准状况下，空气的平均摩尔质量是2.9×

10－2kg/mol.通常用空气湿度（有相对湿度，绝对湿度）表示空气中含有的水蒸气的情况，若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为103cm3，已知水的密度为ρ＝1.0×

103kg/m3，水的摩尔质量Mmol＝1.8×

10－2kg/mol，求：

（1）房间内空气的质量为________kg；

（2）房间中有________个水分子；

（3）估算一个水分子的线度为________m．（保留两位有效数字）

12．（8分）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中：

（1）关于油膜面积的测量方法，下列说法中正确的是（　　）

A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面积

B．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积

C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积

D．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能散开，等到状态稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积

（2）实验中，将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，又测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2m2的单分子薄层由此可估算油酸分子的直径d＝________m.

三、计算题（本题共4小题，共44分）

13．（10分）已知铜的密度为8.9×

103kg/m3，铜的原子量为64，质子和中子的质量约为1.67×

10－27kg，则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积为多少？

铜原子的直径约为多少？

14.（12分）在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气．已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为MA，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为VA，求：

（1）说明标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系；

（2）它们中各有多少水分子；

（3）它们中相邻两个水分子之间的平均距离．

15.（10分）华氏度和摄氏度是用来计量温度的常用单位，其数值关系满足F＝1.8t＋32.

（1）下图中能正确描述F和t函数关系的图象是（　　）

（2）试探究图象在F、t轴上的截距表示的意义及大小．

16.（12分）

图2

分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图2所示的图象中表现出来，就图象回答：

（1）从图中看到分子间距离在r0处分子势能最小，试说明理由．

（2）图中分子势能为零的点选在什么位置？

在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，对吗？

（3）如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？

第七章　分子动理论

1．ACD　[布朗粒子是宏观粒子，其运动规律同样遵循牛顿定律，A错误．布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，B正确．光束中的粒子的运动是受小范围气流的影响，不是布朗运动，C错误．选项D中的热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，D错误．故选A、C、D.]

2．B　[物体被压缩时，r<

r0，分子间引力和斥力都增大，只不过斥力增大得更快些，故A错，B对；

当物体被拉伸时，r>

r0引力和斥力都减小，只不过斥力减小得更快些，故C、D均错．]

3．D　[分子间距离较远时，分子力为零．当分子间距离减小时，分子间的分子力表现为引力，当r减小到r＝r0时，分子力又为零，这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程．当r<

r0时，分子力表现为斥力，且斥力随分子间距离的减小而一直增大，所以当r一直减小时，分子力的变化过程是先增大，再减小，后又增大，由于分子力先表现为引力，后表现为斥力，所以在r一直减小的过程中，分子力（引力）先做正功，分子势能减少；

后为斥力做负功，分子势能增大．]

4．C　[当分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力是先增大后减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B不正确；

当分子力表现为斥力时，随着分子间距离的减小，分子力变大，分子力依然做负功，分子势能增大．所以C项正确，D不正确．]

5．C　[当三个系统处于热平衡状态，它们有相同的状态参量，所以具有相同的温度，故C项正确．]

6．C　[由题图可知p＝kT（k>

0），把T＝t＋273代入得p＝k（t＋273），故可知C正确．]

7．D　[0℃的水变成0℃的冰，温度不变，分子的平均动能不变，但水结冰要放热，其内能减少，只能是分子势能减少，故只有D项正确．]

8．D　[温度是分子平均动能的标志，温度不变时，分子的平均动能不变，温度越高，分子热运动越剧烈，故A、B项说法均正确．由内能定义知C项正确．布朗运动是由液体分子对悬浮颗粒撞击作用不平衡引起的，故选项D错误．]

9．B

10．D　[物体的机械能和内能是两个完全不同的概念，物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定，分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零，所以选项A、B均不正确；

物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，r<

r0时，分子间距离减小，分子势能将增大，所以C项也不正确；

由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以D项正确．]

11．

（1）58　

（2）3.3×

1025　（3）3.1×

10－10

12．

（1）D　

（2）5×

解析　

（1）油酸酒精溶液滴在水面上，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积．

（2）V＝

cm3＝10－10m3，d＝

＝

m＝5×

10－10m.

13．1.19×

10－29m3　2.83×

解析　

（1）铜的原子量为64，即每摩尔铜的质量为64g，其摩尔体积：

Vmol＝

m3①

每个铜原子的体积V0＝

②

由①②得V0＝1.19×

10－29m3

（2）把铜原子作为球形模型，其直径设为d，则

π（

）3＝V0

代入数据，解得d＝2.83×

14．

（1）相等　

（2）

NA　

NA

（3）

解析　

（1）在标准状况下温度相同，所以分子的平均动能相同．

（2）体积为V的水，质量为M＝ρV

分子个数为n1＝

NA，

对体积为V的水蒸气，分子个数为n2＝

（3）设相邻的两个水分子之间的平均距离为d，将水分子视为球形，每个水分子的体积为

分子间距等于分子直径d＝

设相邻的水蒸气中两个水分子之间距离为d′，将水分子占据的空间视为立方体．

d′＝

15．

（1）C

（2）F轴截距表示摄氏度时华氏32度，t轴截距表示华氏零度时摄氏－17.8度．

解析　

（1）依据F＝1.8t＋32，结合数学知识可知，图象在F轴上截距为正，在t轴上截距为负，C对．

（2）因F＝1.8t＋32

当t＝0时　F＝32即F轴截距表示摄氏零度时华氏温度32度．

当F＝0时　t＝－

＝－17.8，即t轴截距表示华氏零度时摄氏－17.8度．

16．见解析

解析　

（1）当分子间距离r＝r0时分子力为零，当分子间距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大．如果分子间距大于r0时，分子间的相互作用力表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大．

从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为基准，分子间距离不论减小或增大，分子势能都增大，所以说在r0处分子势能最小．

（2）由图可知，选两个分子相距无穷远时分子势能为零．r＝r0时分子势能最低且小于零，故在这种情况下，分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零．

（3）若选r＝r0时，分子势能为零，则Ep－r图象为

故可知在r≠r0时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变．