【物理】2019届一轮复习人教版热学[选修]学案

【物理】2019届一轮复习人教版热学[选修]学案

第十四章 考 纲 要 求 考 情 分 析 分子动理论的基本观点　阿伏加德罗常数 Ⅰ 液体的表面张力 Ⅰ ‎1.命题规律 本章知识点比较多，而高考重点考查的内容包括分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律及热力学第一定律等知识。题型一般为选择＋填空＋计算。‎ ‎2.考查热点 预计在2019年高考中，对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为重点。‎ 布朗运动 Ⅰ 气体实验定律 Ⅰ 分子热运动速率的统计分布规律 Ⅰ 理想气体 Ⅰ 温度　内能 Ⅰ 热力学第一定律 Ⅰ 气体压强的微观解释 Ⅰ 饱和汽　未饱和汽　饱和汽压　相对湿度 Ⅰ 晶体和非晶体　晶体的微观结构 Ⅰ 能源与可持续发展 Ⅰ 液晶 Ⅰ 实验十一：用油膜法估测分子的大小 ‎[说明]　对浸润和不浸润现象、毛细现象的解释不作要求。‎ 第66课时　分子动理论和内能(双基落实课)‎ 知识点一　分子动理论和阿伏加德罗常数 ‎1．物体是由大量分子组成的 ‎(1)分子的大小 ‎①一般无机分子直径的数量级约为：10－10 m。‎ ‎②一般无机分子质量的数量级约为：10－27～10－25 kg。‎ ‎(2)阿伏加德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号NA表示，NA＝6.02×1023 mol－1。‎ ‎2．分子热运动：分子永不停息的无规则运动 扩散 现象 指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行 布朗 运动 指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。微粒越小，温度越高，布朗运动越显著 ‎3．分子间的相互作用力 分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而 减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图所示。‎ ‎(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0。‎ ‎(2)当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力。‎ ‎(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力。‎ ‎(4)当r＞10r0(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)。‎ ‎[小题练通]‎ ‎1．(沪科教材原题)为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是(　　)‎ A．阿伏伽德罗常量、该气体的质量和摩尔质量 B．阿伏伽德罗常量、该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏伽德罗常量、该气体的质量和体积 D．该气体的密度、体积和摩尔质量 解析：选B　只有已知阿伏伽德罗常量和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。‎ ‎2．(人教教材改编题)下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈 D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 解析：选D　布朗运动不是液体、固体分子的运动，而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，A、B错误，D正确；而胡椒粉颗粒大，其运动不是布朗运动，C错误。‎ ‎(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，常用来进行微观量的估算。‎ ‎(2)布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体颗粒中分子的运动，而是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。‎ ‎(3)分子间的作用力等于分子间引力和斥力的合力，分子引力、斥力都随距离的减小而增大，而分子力随分子距离的变化是比较复杂的。‎ 知识点二　温度和内能 ‎1．温度 两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“‎ 共同热学性质”的物理量叫做温度。一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。‎ ‎2．摄氏温标和热力学温标 单位 规定 关系 摄氏温标(t)‎ ‎℃‎ 在标准大气压下，冰的熔点是0_℃，水的沸点是100 ℃‎ T＝t＋273.15 KΔT＝Δt 热力学温标(T)‎ K 零下273.15_℃即为0 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 ‎①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。‎ ‎②宏观上——决定于体积和状态。‎ ‎5．物体的内能 ‎(1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。‎ ‎(2)改变物体内能有两种方式：做功和热传递。‎ ‎[小题练通]‎ ‎1．(鲁科教材改编题)如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度，根据测量结果可以知道(　　)‎ A．甲杯中水的内能最少 B．甲、乙杯中水的内能一样多 C．丙杯中水分子的平均动能最大 D．甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能 解析：‎ 选AC　甲杯中水的质量最小，温度和乙杯中相同，故甲杯中水的内能最小，A正确，B错误；丙杯中水的温度最高，水分子的平均动能最大，C正确；甲、乙杯中水的温度相同，水分子的平均动能相同，D错误。‎ ‎2．(粤教教材原题)有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中(　　)‎ A．分子力总是对乙分子做正功 B．分子势能先增大后减小 C．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功 D．在分子力为零时，分子势能最小 解析：选CD　根据分子力的特点，乙分子由无限远向甲分子靠近过程中，分子力由引力变为零再变为斥力，则分子力先做正功，再做负功，分子势能先减小后增大，分子力为零时，分子势能最小，故A、B错误，C、D正确。‎ ‎3．(沪科教材原题)关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加 B．物体温度不变，内能可能变大 C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关 D．把物体举得越高，分子势能越大 解析：选B　物体的速度、高度只改变其机械能，与内能、分子势能无关，A、D错误；物体温度不变，分子平均动能不变，但分子势能可能改变，B正确；物体的内能与其温度、体积都有关，C错误。‎ ‎(1)温度是分子平均动能的标志，而内能既包含分子动能，又包含分子势能。‎ ‎(2)分子力做功是改变分子势能的原因，从微观上说，分子距离改变，分子势能就改变，而从宏观上说，物体的体积改变，分子势能就发生改变。‎ 知识点三　实验：用油膜法估测分子的大小 ‎1．实验目的 ‎(1)估测油酸分子的大小。‎ ‎(2)学会间接测量微观量的原理和方法。‎ ‎2．实验器材 清水、盛水浅盘、胶头滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)在方盘中盛入适量的水(约2 cm深)，使水处于稳定状态。‎ ‎(2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的油酸酒精溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1 mL溶液所需加入溶液的滴数。‎ ‎(3)将痱子粉均匀地撒在水面上。‎ ‎(4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。‎ ‎(5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用彩笔描绘出油膜的形状。‎ ‎4．实验数据 油酸酒精溶液中油酸的体积、油膜的面积。‎ ‎5．注意事项 ‎(1)实验前应检查方盘是否干净。‎ ‎(2)方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间，痱子粉均匀地撒在水面上。‎ ‎(3)向水面滴油酸酒精溶液时，注射器针尖应竖直靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜。距离最好在1 cm左右。‎ ‎(4)计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足半个的舍去，多于半个的算1个。‎ ‎[小题练通]‎ ‎1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：‎ ‎①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。‎ ‎②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。‎ ‎③将画有油膜形状的玻璃板平放在方格纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。‎ ‎④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。‎ ‎⑤将玻璃板放在浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)上述步骤中，正确的顺序是____________(填写步骤前面的数字)。‎ ‎(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)。‎ 解析：(1)实验前需先测量配置好的一滴油酸酒精溶液的体积；再将痱子粉均匀撒在盛有水的浅盘内；待痱子粉稳定后将一滴油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的水面上；等到油膜的形状稳定后描绘油膜的轮廓；最后利用方格纸计算油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算分子直径。故本实验的正确顺序是④①②⑤③。‎ ‎(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝× m3＝SD，其中S＝0.13 m2，故油酸分子的直径D＝≈5×10－10 m。‎ 答案：(1)④①②⑤③　(2)5×10－10‎ ‎2.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：‎ ‎(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。(结果均保留两位有效数字)‎ ‎(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？‎ 请写出你分析的原因：________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。由题图可知油膜面积约占56小格，面积约为S＝56×25×25×10－6 m2≈3.5×10－2 m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝××10－6 m3＝1.2×10－11 m3，‎ 油酸分子的直径约等于油膜的厚度 d＝＝ m≈3.4×10－10 m。‎ ‎(2)略。‎ 答案：(1)球体　单分子　直径　3.5×10－2　1.2×10－11　3.4×10－10　(2)①水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使油膜的面积收缩 ‎(1)油酸膜的面积要用带方格的坐标纸来估算。计算方格数时，除整格外，大于半格的算一格，小于半格的舍去。‎ ‎(2)由于滴在水面上的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的体积需要进行换算。‎ ‎ 一、选择题 ‎1．(2018·衡水检测)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 解析：选ACD　温度越高，分子热运动越激烈，所以扩散进行得越快，故A项正确；扩散现象是分子热运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B项错误；扩散现象是由物质分子无规则热运动产生的，可以在固体、液体、气体中产生，扩散速度与温度和物质的种类有关，故C、D项正确。‎ ‎2．(2018·清江中学周练)下列叙述正确的是(　　)‎ A．布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动 B．分子间的距离增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大 C．自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化 D．相同质量的两种气体，温度相同时内能也相同 解析：选C　布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，是液体分子热运动的反应，A项错误；分子间距离变大时，若分子间距离小于平衡距离，分子间的作用力做正功，B项错误；自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化，C项正确；内能是所有物体分子的动能和势能之和，当温度相同时，分子的平均动能相同，相同质量的两种气体，分子个数可能不同，温度相同时，内能可能不同，D项错误。‎ ‎3．(2017·北京高考)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 解析：选C　水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子永不停息地做无规则热运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误。‎ ‎4．若某种实际气体分子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体积和温度的关系是(　　)‎ A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大 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，内能不变 D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少 解析：选A　若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A项正确，B项错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，C、D项错误。‎ ‎5．1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃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．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能 解析：选AD　温度相同则分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A项正确，B项错误；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1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C项错误，D项正确。‎ ‎6．(2018·吉林实验中学模拟)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，分子动能增大，势能也增大 B．在rQ D．无法比较ΔU与Q的大小关系 解析：选B　由于A中气体的密度小于B中气体的密度，气体混合均匀后，重力势能变大，根据能量守恒定律可知，ΔU

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