高考物理一轮复习第十三章热学学案.docx

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高考物理一轮复习第十三章热学学案

【2019最新】精选高考物理一轮复习第十三章热学学案

[全国卷5年考情分析]

未曾独立命题的考点

命题概率较小的考点

命题概率较大的考点

阿伏加德罗常数（Ⅰ）

液晶的微观结构（Ⅰ）

液体的表面张力现象（Ⅰ）

饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压（Ⅰ）

能量守恒定律（Ⅰ）

中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压（Ⅰ）

实验十三：

用油膜法估测分子的大小

气体分子运动速率的统计分布（Ⅰ）

'17Ⅰ卷T33

（1）（5分）

温度、内能（Ⅰ）

'17Ⅱ卷T33

（1）（5分）

'16Ⅱ卷T33

（1）（5分）

'16Ⅲ卷T33

（1）（5分）

固体的微观结构、晶体和非晶体（Ⅰ）

'15Ⅰ卷T33

（1）（5分）

'14Ⅱ卷T33

（1）（5分）

分子动理论的基本观点和实验依据（Ⅰ）

'15Ⅱ卷T33

（1）（5分）

'13Ⅰ卷T33

（1）（6分）

'13Ⅱ卷T33

（1）（5分）

理想气体（Ⅰ）

'16Ⅱ卷T33

（1）（5分）

'16Ⅲ卷T33

（1）（5分）

气体实验定律（Ⅱ）

'17

Ⅰ卷T33

（2）（10分），Ⅱ卷T33

（2）（10分），

Ⅲ卷T33

（2）（10分）

相对湿度（Ⅰ）

'14Ⅱ卷T33

（1）（5分）

'16

Ⅱ卷T33

（2）（10分），Ⅰ卷T33

（2）（10分）

'15

Ⅰ卷T33

（2）（10分），Ⅱ卷T33

（2）（10分）

'14

Ⅰ卷T33

（2）（9分），Ⅱ卷T33

（2）（10分）

'13

Ⅰ卷T33

（2）（9分），Ⅱ卷T33

（2）（10分）

热力学第二定律（Ⅰ）

'16Ⅰ卷T33

（1）（5分）

热力学第一定律（Ⅰ）

'17

Ⅱ卷T33

（1）（5分），Ⅲ卷T33

（1）（5分）

'16

Ⅱ卷T33

（1）（5分），Ⅰ卷T33

（1）（5分）

'14

Ⅰ卷T33

（1）（6分）

常考角度

（1）布朗运动与分子热运动

（2）对分子力和分子势能的理解

（3）对固体和液体的考查

（4）对气体实验定律及热力学图像的考查

（5）对热力学定律的考查

（6）气体实验定律与热力学定律的综合

第1节分子动理论__内能

（1）布朗运动是液体分子的无规则运动。

（×）

（2）温度越高，布朗运动越剧烈。

（√）

（3）分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。

（×）

（4）－33℃＝240K。

（×）

（5）分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。

（×）

（6）当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。

（√）

（7）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。

（×）

1．阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，是联系宏观量和微观量的桥梁。

2．扩散现象和布朗运动都说明分子是永不停息地做无规则运动，且都随温度升高而变得更加剧烈。

3．两分子间距为r0时分子力为零，分子势能最低，但不一定为零。

4．温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同。

突破点

（一）　微观量的估算

1．两种分子模型

物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。

（1）固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝（球体模型）或d＝（立方体模型）。

（2）气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。

如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝。

2．宏观量与微观量的转换桥梁

作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与作为微观量的分子质量m、单个分子的体积V0、分子直径d都可通过阿伏加德罗常数联系起来。

如下所示。

（1）一个分子的质量：

m＝。

（2）一个分子所占的体积：

V0＝（估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间）。

（3）1mol物质的体积：

Vmol＝。

（4）质量为M的物体中所含的分子数：

n＝NA。

（5）体积为V的物体中所含的分子数：

n＝NA。

[题点全练]

1．铜摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。

1个铜原子所占的体积是（　　）

A.　　　　　　　　　B.

C.D.

解析：

选A　铜的摩尔体积Vmol＝，则一个铜原子所占的体积为V0＝＝，A正确。

2．[多选]（2016·上海高考）某气体的摩尔质量为M，分子质量为m。

若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积分子数为（阿伏加德罗常数为NA）（　　）

A.B.

C.D.

解析：

选ABC　1摩尔该气体的体积为Vm，则单位体积分子数为n＝，气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则1mol气体的分子数为NA＝，可得n＝，气体的密度为ρ，则1摩尔该气体的体积Vm＝，则有n＝，故D错误，A、B、C正确。

3．（2018·运城期末）已知地球到月球的平均距离为384400km，金原子的直径为3.48×10－9m，金的摩尔质量为197g/mol。

若将金原子一个接一个地紧挨排列起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，试问（NA＝6.02×1023mol－1）：

（1）该“分子大道”需要多少个原子？

（2）这些原子的总质量为多少？

解析：

（1）N＝＝1.10×1017（个）。

（2）总质量为M＝MA＝3.6×10－8kg。

答案：

（1）1.10×1017　

（2）3.6×10－8kg

突破点

（二）　扩散现象、布朗运动与分子热运动

扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较

扩散现象

布朗运动

分子热运动

活动主体

分子

固体微小颗粒

分子

区别

分子的运动，发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间

微小颗粒的运动，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，但它本身及周围的分子仍在做热运动

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

观察

裸眼可见

光学显微镜

电子显微镜或扫描隧道显微镜

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

联系

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

[题点全练]

1．[多选]（2015·全国卷Ⅱ）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

解析：

选ACD　扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确；扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B、E错误，选项C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确。

2．[多选]（2018·保定期末）我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。

PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm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，吸入后对人体形成危害。

矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因。

下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）

A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C．PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流运动决定的

D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度

E．PM2.5必然有内能

解析：

选CDE　“PM2.5”是指直径小于或等于2.5μm的颗粒物，大于氧分子尺寸的数量级，A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，不是分子的运动，B错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子碰撞的不平衡和气流运动共同决定的，C正确；减少矿物燃料燃烧的排放，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确；PM2.5是大量分子组成的颗粒物，一定具有内能，E正确。

3．[多选]（2018·衡水模拟）关于布朗运动，下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动是液体分子的无规则运动

B．液体温度越高，布朗运动越剧烈

C．布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的

D．悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能

E．布朗运动是微观粒子的运动，其运动规律遵循牛顿第二定律

解析：

选BDE　布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，A错误。

布朗运动的剧烈程度与温度有关，液体温度越高，布朗运动越剧烈，B正确。

布朗运动是由于来自各个方向的液体分子对固体小颗粒撞击作用的不平衡引起的，C错误。

悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能，D正确。

布朗运动是悬浮的固体小颗粒不停地做无规则的宏观的机械运动，故其运动规律遵循牛顿第二定律，E正确。

突破点（三）　分子力、分子势能与分子间距离的关系

分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）。

（1）当r＞r0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加。

（2）当r＜r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加。

（3）当r＝r0时，分子势能最小。

[典例]　[多选]（2018·泰安模拟）甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（　　）

A．乙分子在P点时加速度为0

B．乙分子在Q点时分子势能最小

C．乙分子在Q点时处于平衡状态

D．乙分子在P点时动能最大

E．乙分子在P点时，分子间引力和斥力相等

[解析]　由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，A、E正确。

乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能，B错误。

乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在Q点合力不为0，故不处于平衡状态，C错误。

乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，D正确。

[答案]　ADE

[方法规律]

（1）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。

（2）判断分子势能变化的两种方法

方法一：

利用分子力做功判断。

分子力做正功，分子势能减小；

分子力做负功，分子势能增加。

方法二：

利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断，如图所示。

要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似，但意义不同，不要混淆。

[集训冲关]

1．[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：

选BCE　分子力应先增大，后减小，再增大，所以A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B选项正确；根据能量守恒可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E选项正确，D错误。

2．[多选]（2018·抚顺模拟）关于分子间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A．分子之间的斥力和引力同时存在

B．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小

C．分子之间的距离减小时，分子力一直做正功

D．分子之间的距离增大时，分子势能一直减小

E．分子之间的距离变化时，可能存在分子势能相等的两个点

解析：

选ABE　分子间既存在引力，也存在斥力，只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力，小于平衡距离时表现为斥力，故A正确；分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，随分子间距离的增大而减小，故B正确；分子间距大于r0时，分子力表现为引力，相互靠近时，分子力做正功，分子间距小于r0时，分子力表现为斥力，相互靠近时，分子力做负功，故C错误；两分子之间的距离大于r0时，分子力表现为引力，当分子之间的距离增加时，分子力做负功，分子势能增加，故D错误；当两分子之间的距离等于r0时，分子势能最小，从该位置起增加或减小分子距离，分子力都做负功，分子势能增加，分子之间的距离变化时，可能存在分子势能相等的两个点，故E正确。

3.[多选]（2018·海口模拟）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。

相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（　　）

A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小

B．在r

C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大

D．在r＝r0时，分子势能为零

E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

解析：

选ACE　由Epr图可知：

在r>r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A正确；在r

突破点（四）　物体的内能

1．物体的内能与机械能的比较

内能

机械能

定义

物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和

物体的动能、重力势能和弹性势能的统称

决定因素

与物体的温度、体积、物态和分子数有关

跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关

量值

任何物体都有内能

可以为零

测量

无法测量

可测量

本质

微观分子的运动和相互作用的结果

宏观物体的运动和相互作用的结果

运动形式

热运动

机械运动

联系

在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒

2.内能和热量的比较

内能

热量

区别

是状态量，状态确定系统的内能随之确定。

一个物体在不同的状态下有不同的内能

是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量

联系

在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量

[典例]　[多选]关于物体的内能，下列叙述中正确的是（　　）

A．温度高的物体比温度低的物体内能大

B．物体的内能不可能为零

C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同

D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同

E．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关

[解析]　温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能的大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体的内能不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确。

[答案]　BDE

[易错提醒]

（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。

（2）任何物体都有内能，因为现实中绝对零度达不到。

（3）温度是分子平均动能的标志，是大量分子热运动的体现，不能比较单个分子的温度高低。

（4）只要温度相同，任何物体的分子平均动能都相同，注意是平均动能而不是平均速率。

[集训冲关]

1．（2014·北京高考）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：

选B　根据温度是分子平均动能的标志知，温度升高，分子热运动的平均动能增大；温度降低，分子热运动的平均动能减小，选项A错误，B正确；影响物体内能的因素有温度、体积、物质的量及物态，所以只根据温度变化情况无法判断内能的变化情况，选项C、D错误。

2．[多选]下列关于温度及内能的说法中正确的是（　　）

A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高

B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同

C．质量和温度相同的冰和水，内能不同

D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化

E．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大

解析：

选CDE　温度是大量分子热运动的客观体现，单个分子不能比较温度高低，A错误；物质的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，故B错误，C正确；一定质量的某种物质，温度不变而体积发生变化时，内能也可能发生变化，D正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定内能的大小，故E正确。

3．[多选]关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是（　　）

A．热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同

B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度

C．热量、功和内能的单位相同

D．功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定

E．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加

解析：

选BCE　热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误；由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，E正确。

1．[多选]下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　　）

A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变

B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大

C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的

D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大

E．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小

解析：

选ACE　把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项D错误，E正确。

2．[多选]两个分子相距r1时，分子力表现为引力，相距r2时，分子力表现为斥力，则（　　）

A．相距r1时，分子间没有斥力存在

B．相距r2时的斥力大于相距r1时的斥力

C．相距r2时，分子间引力和斥力同时存在

D．相距r1时的引力大于相距r2时的引力

E．由题意知r1>r2

解析：

选BCE　分子间的相互作用力由引力和斥力两部分组成，这两种力同时存在，实际的分子力是引力和斥力的合力，故A错误，C正确；分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增加而减小，故相距为r2时分子间的斥力大于相距为r1时的斥力，相距r2时分子间的引力大于相距r1时的引力，故B正确，D错误；两个分子相距为r1时，分子间的相互作用力表现为引力，相距为r2时，表现为斥力，故r1>r2，E正确。

3．[多选]一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力。

若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中（乙分子的质量为m）（　　）

A．乙分子的动能变化量为mv2

B．分子力对乙分子做的功为mv2

C．分子引力比分子斥力多做的功为mv2

D．分子斥力比分子引力多做的功为mv2

E．乙分子克服分子力做的功为mv2

解析：

选ABD　当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为mv2，A正确；在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合＝W斥－W引，由动能定理得W斥－W引＝mv2，故分子斥力比分子引力多做的功为mv2，B、D正确。

4．[多选]下列关于布朗运动的说法中正确的是（　　）

A．布朗运动是微观粒子的运动，其运动规律遵循牛顿第二定律

B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映

C．布朗运动是液体分子与固体分子的共同运动

D．布朗运动是永不停息的，反映了系统的能量是守恒的

E．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动

解析：

选ADE　布朗运动是悬浮的固体小颗粒不停地做无规则的宏观的机械运动，故符合牛顿第二定律，它反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A、E正确，B、C错误；微粒运动过程中，速度的大小与方向不断发生改变，与接触的微粒进行能量交换，D正确。

5．[多选]下列说法正确的是（　　）

A．气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动

B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大

C．布朗运动的实质就是分子的热运动

D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小

E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小

解析：

选ABE　布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动，它是液体分子无规则热运动的反映，选项C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项D错误。

6.如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧测力计下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧测力计，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大，主要原因是（　　）

A．水分子做无规则热运动

B．玻璃板受到大气压力作用

C．水与玻璃间存在万有引力作用

D．水与玻璃间存在分子引力作用

解析：

选D　弹簧测力计读数会突然增大的主要原因是：

水与玻璃间存在分子引力作用，选项D正确。

7．[多选]1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是（　　）

A．分子的平均动能和分子的总动能都相同

B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同

C．内能相同

D．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能

解析：

选AD　温度相同，则它们的分子平均动能相同；又因为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，A正确，B错误；当100℃的水变成100℃的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功，分子势能增加，该过程吸收热量，所以1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能，C错误，D正确。

8．[多选]（2018·广州模拟）有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（　　）

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

E．外界对物体做功，物体的内能必定增加

解析：

选ABC　温度是分子平均动能的标志，则一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变，选项A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，选项B正确；物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；布朗运动是液体分子对悬浮在液体中的微粒频繁碰撞引起的，选项D错误；改变物体内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，选项E错误。

9．[多选]当两分子间距为r0时，它们之间的引力和斥力相等。

关于分子之间的