【物理】2018届人教版选修3-3内能学案

【物理】2018届人教版选修3-3内能学案

内能 考情解读 ‎1.掌握分子动理论的基本内容.‎ ‎2.知道内能的概念.‎ ‎3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化．‎ 重点知识梳理 一、分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数 ‎1．物体是由大量分子组成的 ‎(1)分子很小：‎ ‎①直径数量级为10－‎10m。‎ ‎②质量数量级为10－26～10－‎27kg。‎ ‎(2)分子数目特别大：‎ 阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1。‎ ‎2．分子的热运动 ‎(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。温度越高，扩散越快。‎ ‎(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动。其特点是：‎ ‎①永不停息、无规则运动。‎ ‎②颗粒越小，运动越明显。‎ ‎③温度越高，运动越激烈。‎ 提示：①运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定微粒做无规则运动。‎ ‎②不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。‎ ‎(3)热运动：物体分子永不停息地无规则运动，这种运动跟温度有关。‎ ‎3.分子间存在着相互作用力 ‎(1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力。‎ ‎(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快。‎ 二、温度是分子平均动能的标志、内能 ‎1．温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。‎ ‎2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。‎ 关系：T＝t＋273.15 K。‎ ‎3．分子的动能 ‎(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。‎ ‎(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。‎ ‎(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。‎ ‎4．分子的势能 ‎(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。‎ ‎(2)分子势能的决定因素：‎ 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；‎ 宏观上——决定于体积和状态。‎ ‎5．物体的内能 ‎(1)等于物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，是状态量。‎ ‎(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。‎ 高频考点突破 高频考点一　分子动理论和内能 ‎ 例1．(多选)关于对内能的理解，下列说法正确的是(　　)‎ A．系统的内能是由系统的状态决定的 B．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能 C．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 D．‎1 g ‎100 ℃‎水的内能小于‎1 g ‎100 ℃‎水蒸气的内能 答案　AD ‎【变式探究】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 答案　B 解析　温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A错，B对；影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C、D错．‎ 高频考点二　微观量的估算 例2．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，阿伏加德罗常数为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______．‎ 答案　　　 ‎【变式探究】已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)．下列判断错误的是(　　)‎ A．‎1 kg铜所含的原子数为 B．‎1 m3‎铜所含的原子数为 C．1个铜原子的质量为(kg)‎ D．1个铜原子的体积为(m3)‎ 答案　B 解析　‎1 kg铜所含的原子数N＝NA＝，A正确；同理，‎1 m3‎铜所含的原子数N＝NA＝，B错误；1个铜原子的质量m0＝(kg)，C正确；1个铜原子的体积V0＝＝(m3)，D正确．‎ ‎【方法技巧】分子的两种建模方法 ‎1．对于固体、液体，分析分子的直径时，可建立球体模型，分子直径d＝ .‎ ‎2．对于气体，分析分子间的平均距离时，可建立立方体模型，相邻分子间的平均距离为d＝ .‎ 高频考点三　布朗运动与分子热运动 例3．多选)下列关于布朗运动的说法，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，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的 D．布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的 答案　BD ‎【变式探究】 (多选)下列哪些现象属于热运动(　　)‎ A．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间再把它们分开，会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的 B．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，但我们喝汤时尝到了胡椒的味道 C．含有泥沙的水经一定时间会变澄清 D．用砂轮打磨而使零件温度升高 答案　ABD 解析　热运动在微观上是指分子的运动，如扩散现象，在宏观上表现为温度的变化，如“摩擦生热”、物体的热传递等，而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀，不是热运动，C错误．‎ 高频考点四　分子力、分子势能与分子间距离的关系 例4．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠．这一物理过程中，水分子间的(　　)‎ A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大 答案　D 解析　当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大，只是斥力比引力增加得更快一些．‎ ‎【变式探究】(多选)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4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(　　)‎ 图4‎ A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B．在rTⅡ>TⅢ B．TⅢ>TⅡ>TⅠ C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ 答案　B 解析　因为温度是分子平均动能的标志，而分子平均动能取决于分子平均速率，根据图象可以得出TⅢ>TⅡ>TⅠ，所以本题选B.‎ ‎6．(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是(　　)‎ A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．外界对物体做功，物体内能一定增加 C．温度越高，布朗运动越显著 D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 E．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 答案　ACE ‎7．(多选)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2.5 μm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的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的 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 答案　DE 解析　PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B错误；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的运动决定的，C错误；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，PM2.5必然有内能，D、E正确．‎ ‎8．(多选)以下说法中正确的是(　　)‎ A．物体运动的速度越大，其内能越大 B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动 C．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性 D．若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加 E．温度低的物体，其内能必小 答案　BCD 解析　内能与物体的速度无关，故A错误；温度低的物体，分子平均动能小，内能不一定小，故E错误．‎ ‎9．(多选)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式正确的是(　　)‎ A．V＝ B．V0＝ C．M0＝ D．ρ＝ E．NA＝ 答案　ACE ‎10．密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大，从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________增大了，该气体在温度为T1、T2时的分子速率分布图象如图4所示，则T1________T2(填“大于”或“小于”)．‎ 图4‎ 答案　平均动能　小于 ‎ ‎