专题72 分子的热运动届高中物理同步讲义 人教版选修33.docx

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专题72分子的热运动届高中物理同步讲义人教版选修33

第七章分子动理论

第2节分子的热运动

一、扩散现象

1．对扩散现象的认识

（1）扩散现象：

不同物质能够彼此进入对方的现象。

（2）产生原因：

由物质分子的运动产生。

（3）发生环境：

物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象。

（4）意义：

证明了物质分子永不停息地做无规则运动。

（5）规律：

温度越高，扩散现象越明显。

（6）应用：

在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件。

2．影响扩散现象明显程度的因素

（1）物态

①物质的扩散现象最快、最显著。

②物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显。

③物质的扩散现象的明显程度介于气态与固态之间。

（2）温度：

在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著。

（3）浓度差：

两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著

3．分子运动的两个特点

（1）永不停息：

不分季节，也不分白天和黑夜，分子每时每刻都在运动。

（2）无规则：

单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。

二、布朗运动

1．对布朗运动的认识

（1）概念：

悬浮在液体（或气体）中的微粒不停地做。

（2）产生的原因：

大量液体（或气体）分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。

（3）布朗运动的特点：

永不停息、无规则。

（4）影响因素：

微粒越小，布朗运动越，温度越高，布朗运动越。

（5）意义：

布朗运动间接地反映了液体（气体）分子运动的无规则性。

2．影响因素

（1）微粒越小，布朗运动越明显：

悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不易平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大。

因此，微粒越小，布朗运动越明显。

（2）温度越高，布朗运动越激烈：

温度越高，液体分子的运动（平均）速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越激烈。

3．实质

布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动。

布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的激烈程度与温度有关。

三、分子动理论

1．内容

物体是由大量组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。

2．统计规律

（1）微观方面：

各个分子的运动都是不规则的，带有。

（2）宏观方面：

大量分子的运动有一定的规律，叫做统计规律。

大量分子的集体行为受统计规律的支配。

无规则气态固态液态显著无规则运动明显激烈偶然性

1．布朗运动与分子热运动

布朗运动

热运动

活动主体

固体小颗粒

分子

区别

是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动

是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到

共同点

都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的

联系

布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映

【例题1】把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，每隔30秒把炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置按时间顺序连接起来，得到如图所示的图像。

下列说法正确的是

A．由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动

B．图中记录的是炭粒做布朗运动的轨迹

C．在30秒内，微粒的运动也是极不规则的

D．实验中可以看到，温度越低，布朗运动越剧烈

参考答案：

AC

试题解析：

图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，即不是固体颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动，A正确，B错误；图中的折线没有规则，说明炭粒的运动是无规则的，C正确；实验的数据与温度没有关系，所以实验中不能得出，温度越低，布朗运动越剧烈；D错误；另外，布朗运动与温度的关系是：

温度越高，布朗运动越剧烈；故选AC。

2．扩散现象

直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体中的任何两种物质之间。

【例题2】关于扩散现象，下列说法正确的是

A．扩散现象只发生在气体之间

B．扩散现象只发生在气体之间和液体之间，固体之间不可能发生

C．气体之间、液体之间及固体之间都会发生扩散现象

D．气体间发生扩散时，一定是密度大的气体向密度小的气体中运动，密度小的气体不会向密度大的气体中运动

参考答案：

C

试题解析：

扩散现象是不同的物质分子互相接触时彼此进入对方的现象．扩散现象的发生是由于分子做无规则运动的结果，密度大的物质既可以向密度小的物质中运动，密度小的物质也可以向密度大的物质中运动，是彼此进入对方的现象，D错误。

气体和气体、液体和液体、固体和固体之间都会发生扩散现象，AB错误，C正确。

1．下列四种现象中，属于扩散现象的有

A．雨后的天空中悬浮着很多小水滴

B．海绵吸水

C．在一杯开水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸

D．把一堆煤倒在白墙墙角，几年后铲下煤后发现墙中有煤

2．下列说法正确的是

A．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性

B．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算气体分子间的平均距离

C．物体的温度为0℃时，物体的分子不再运动

D．布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫热运动

3．下列关于布朗运动的叙述，正确的是

A．悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的

B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢。

当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止

C．被冻结的冰块中的小炭粒不能做布朗运动，是因为在固体中不能发生布朗运动

D．做布朗运动的固体颗粒越小，布朗运动越明显

4．小张在同一显微镜下观察水中三个不同研究对象的布朗运动情况，如图是其中某一个观测对象的观测记录图，则有关观测结果的说法中，正确的是

A．小张观测的是分子无规则运动情况

B．观测对象是沿折线运动的

C．温度越高，观测对象运动越剧烈

D．三个不同研究对象均在做情况一定相同的热运动

5．下列说法中正确的是

A．将香水瓶盖打开后香味扑面而来，这一现象说明分子在永不停息地运动

B．布朗运动指的是悬浮在液体或气体中的固体分子的运动

C．悬浮在液体中的颗粒越大布朗运动越明显

D．布朗运动的剧烈程度与温度无关

6．关于分子的热运动，下列说法中正确的是

A．气体的体积等于气体中所有分子体积的总和

B．分子间存在的斥力和引力都随分子间距离的增大而增大

C．内能是物体中所有分子热运动的平均动能之和

D．大量分子的无规则运动遵从统计规律

7．下列叙述中正确的是

A．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的

B．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动

C．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡

D．布朗运动图示中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹

8．以下关于分子动理论的说法中正确的是

A．物质是由大量分子组成的

B．–2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动

C．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动

D．扩散和布朗运动的实质是相同的，都是分子的无规则运动

9．关于扩散现象和布朗运动，下列说法中不正确的是

A．扩散现象说明分子之间存在空隙，同时也说明了分子在永不停息地做无规则运动

B．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动

C．温度越高，布朗运动越显著

D．扩散现象和布朗运动的实质都是分子的无规则运动的反映

10．三个系统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

11．关于分子运动，下列说法中正确的是

A．布朗运动就是液体分子的热运动的反映

B．布朗运动图示中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹

C．布朗运动就是分子的热运动

D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

12．下列现象中，哪些可用分子的热运动来解释

A．长期放煤的地方，地面下1cm深处的泥土变黑

B．炒菜时，可使满屋子嗅到香味

C．大风吹起地上的尘土到处飞扬

D．食盐粒沉在杯底，水也会变威

13．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是

A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒

B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动

C．越小的炭粒，运动越明显

D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的

14．一定质量的理想气体在不同温度下粒子的速率分布情况如图所示，其中实线和虚线分别对应的温度为t1和t2，下列叙述正确的是

A．虚线所对应的气体内能较大

B．图线表明分子运动速率处于较大和较小的分子数较少

C．温度较高时所有气体分子动能都增加

D．实线所对应气体温度t1小于虚线所对应气体温度t2

15．（2017·北京卷）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

16．（2016·北京卷）雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。

雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物（PM是颗粒物的英文缩写）。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。

据此材料，以下叙述正确的是

A．PM10表示直径小于或等于1.0×10–6m的悬浮颗粒物

B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力

C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动

D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

17．（2015·山东卷）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

18．（2015·新课标全国Ⅱ卷）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

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、液体和固体中都能发生

E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

19．（2017·江苏卷）（甲）和（乙）图中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30s，两方格纸每格表示的长度相同。

比较两张图片可知：

若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈。

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1．CD【解析】扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方中去的现象，它是由分子运动引起的。

天空中的小水滴不是分子，小水滴是由大量水分子组成的，这里小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为，故A错误。

同样海绵吸水也不是分子运动的结果，故B错误。

而整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间导致的，墙中有煤也是煤分子渗透的结果，春天各种花的芳香分子扩散到空气中传得很远，故CD正确。

【名师点睛】扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映。

【名师点睛】解答本题要知道：

布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的。

液体温度越高颗粒越小，布朗运动越激烈。

3．ACD【解析】布朗运动的特征之一就是无规则性，故A正确；布朗运动只能发生在液体或气体中，在固体中不能发生，并不是因为固体分子不运动，任何物质的分子都在永不停息地运动；布朗运动的剧烈程度与温度有关，当温度越低时，布朗运动越不明显，但不会停止，故B错误，C正确；布朗运动的明显程度受颗粒大小的影响，颗粒越小，受力越不容易平衡，运动越剧烈，故D正确。

4．C【解析】小张观测到的是每隔30s时，花粉颗粒的位置连线，不是分子的运动情况，故A错误；观测到的不是分子的运动轨迹，分子并不是沿折线运动的，故B错误；实验中当温度超高时，分子无规则运动越剧烈，分子撞击微粒越频繁，导致微粒运动越明显，故C正确；三个不同的研究对象运动情况并不相同，故D错误。

【名师点睛】解题时要知道题图是显微镜下观察到的花粉微粒做布朗运动的情况，连线并不是自身运动，而是花粉微粒周围的分子做无规则运动，对其撞击产生的运动；要区别微粒的运动与分子的运动的不同，同时涉及温度越高，运动越剧烈。

5．A【解析】打开香水瓶盖后，香水里的芳香分子不停地做无规则运动，扩散到了空气中，所以人能闻到香味，A正确；布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的运动，而固体颗粒是由成千上万个分子组成的，颗粒的运动是大量分子的集体运动，并不单个固体颗粒分子的运动，更不是液体分子的运动，B错误；悬浮的颗粒越大，表面积越大，周围液体分子数越多，同一时刻撞击颗粒的分子数冲力越平衡，所以布朗运动越不明显，C错误；液体的温度越高，液体分子运动越剧烈，则布朗运动也越剧烈，故D错误。

8．AC【解析】物质是由大量分子组成的，故A正确。

–2℃时水已经结为冰，虽然水分子热运动剧烈程度降低，但不会停止热运动，故B错误。

布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，故C正确。

扩散和布朗运动都是分子无规则运动的证据，但是实质不同，布朗运动是微粒在运动，故D错误。

【名师点睛】物质是由大量分子组成的；分子永不停息的做无规则的热运动；扩散和布朗运动都是分子无规则运动的证据，但是实质不同。

9．B【解析】扩散现象说明分子之间存在空隙，同时也说明分子在永不停息地做无规则运动，A正确；布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的无规则运动，不是固体分子的无规则运动，B错误；布朗运动与温度有关，温度越高，布朗运动越显著，C正确；扩散现象和布朗运动都反映了分子无规则运动，D正确。

【名师点睛】扩散现象是分子的迁移现象。

从微观上分析是大量分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。

由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。

这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。

10．C【解析】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，ABD错误。

11．A【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子撞击形成的，是液体分子无规则运动反应，故A正确，C错误；布朗运动图示中不规则折线表示其运动的无规则性，并非运动轨迹，故B错误；液体中的扩散现象是由于液体分子的热运动产生的，故D错误。

【名师点睛】熟悉掌握扩散现象和布朗运动的本质是解决这类问题的关键。

13．BC【解析】水分子在显微镜下是观察不到的，故A错误。

布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，而是悬浮在液体中的固体分子运动，其剧烈程度与温度和固体颗粒的大小有关，故BC正确；水分子不是静止不动的，故D错误。

所以BC正确，AD错误。

14．ABD【解析】由不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子数百分率呈现“中间多，两头少”统计规律，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，所以有t1

【名师点睛】解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线理解温度是分子平均动能的标志的含义。

15．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。

【名师点睛】温度是分子平均动能的标志，但单个分子做无规则运动，单个分子在高温时速率可能较小。

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16．C【解析】根据题给信息可知

，A错误；由于颗粒物处于静止状态，其受到空气分子作用力的合力与重力等大反向，故B错误；PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动，C正确；因为PM10的浓度随高度的增加略有减小，而PM10中含有PM2.5，所以PM2.5的浓度也应随高度的增加略有减小，D错误。

【方法技巧】对于信息题，不要过多注意题目的长度，一定要仔细阅读题文，从题文中找出相应的信息，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，布朗运动既不是颗粒分子的运动，也不是液体分子的运动，而是液体分子无规则运动的反映。

17．BC【解析】根据分子动理论的知识可知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒无规则运动造成的布朗运动；由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会越明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选BC。

【方法技巧】掌握扩散现象产生的原因，知道影响扩散现象的主要因素是颗粒大小以及温度的高低。

19．甲乙

温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈。

【名师点睛】本题主要考查布朗运动，布朗运动与悬浮在液体中颗粒的大小及液体的温度有关。