【物理】2019届一轮复习人教版分子动理论与内能学案

【物理】2019届一轮复习人教版分子动理论与内能学案

第一讲：分子动理论与内能 一：考纲解读 分子动理论的基本观点和实验依据 Ⅰ 阿伏加德罗常数 Ⅰ 气体分子运动速率的统计分布 Ⅰ 温度、内能 Ⅰ 单位制 Ⅰ 实验:用油膜法估测分子的大小 ‎1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题和填空题．绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)．‎ ‎2．高考热学命题的重点内容有：(1)分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；(2)内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素；‎ ‎ 3．近两年来热学考题中还涌现出了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以 技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用．‎ 说明：(1)要求会正确使用的仪器有：温度计；(2)要求定性了解分子动理论与统计观点的内容.‎ 二：五年考情及考察特点分析 分析 年份 ‎ 高考(全国卷)五年命题情况对照分析 题　号 命题点 ‎2013年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子力及分子力做功 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，液体封闭的关联气体模型问题 ‎2014年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 ‎2015年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，晶体和非晶体的性质及区别 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，扩散现象的相关内容 第(2)问计算题，液体封闭气体的多状态变化问题 ‎2016年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，内能及热力学定律的相关内容 第(2)问计算题，水下气泡内外压强问题，是信息给予题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，等温状态下的变质量问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，内能的相关内容 第(2)问计算题，活塞与液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎2017年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子运动速度与温度的图像问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，气球浮力及气体膨胀综合问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎1：考查方式 从近几年高考题来看，对于热学内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项，并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题；第(2)问计算题始终围绕气体性质进行命题，且为液体封闭或活塞封闭的两类模型的交替命题．‎ ‎2：热点预测 在新课标省区的高考中,对该部分内容的考查只在选考题部分出现,考查的知识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识,分值为15分.‎ ‎3：趋势分析 预计在2018年高考中,对本部分内容的考查仍将以选择题的形式出现，会是选择题的一个选项，最多不会超过三个选项中涉及到此部分知识。，‎ 三：知识解读 四：题型突破 ‎　命题点一 分子动理论和内能的基本概念 ‎1．物体是由大量分子组成的 ‎(1)分子的大小 ‎①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m；‎ ‎②分子的质量：数量级为10－26 g.‎ ‎(2)阿伏加德罗常数 ‎①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取NA＝6.02×1023 mol－1；‎ ‎②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．‎ ‎2．分子永不停息地做无规则运动 ‎(1)扩散现象 ‎①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；‎ ‎②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度越高，扩散现象越明显．‎ ‎(2)布朗运动 ‎①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动；‎ ‎②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；‎ ‎③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．‎ ‎(3)热运动 ‎①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动；‎ ‎②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈．‎ ‎3．分子间同时存在引力和斥力 ‎(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；‎ ‎(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力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，但斥力比引力变化得快；‎ ‎(3)分子力与分子间距离的关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图所示)可知：‎ ‎①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；‎ ‎②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；‎ ‎③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；‎ ‎④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计．‎ ‎【例题1】下列说法正确的是(　　)‎ A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数 B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 C．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大 D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 E．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关 ‎【思维导航】（1）明确布朗运动的实质，以及布朗运动剧烈程度与哪些因素有关 ‎ （2）掌握理解分子间距离与分子力的关系，并根据分子间距离的变化分析分子力的大小变化情况。、‎ ‎（3）温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 ‎【解析】悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，B错误．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C错．‎ ‎【答案】　ADE ‎【考点】阿佛加德罗常数，分子动理论，温度、内能 ‎【易错点】温度决定分子平均动能，不讨论与单一分子动能的关系；‎ ‎【考查能力】理解能力 命题点二 ‎ 微观量估算的两种建模方法 ‎1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.‎ ‎2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.‎ ‎3．关系 ‎(1)分子的质量：m0＝＝.‎ ‎(2)分子的体积：V0＝＝.‎ ‎(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.‎ ‎4．两种模型 ‎(1)球体模型直径为d＝ .(适用于：固体、液体)‎ ‎(2)立方体模型边长为d＝.(适用于：气体)‎ ‎【例题2】已知常温常压下CO2气体的密度为ρ，CO2的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数为________．在3 m的深海中，CO2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO2分子看做直径为d的球，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为________．‎ ‎【思维导航】(1)分子的质量：m0＝＝.‎ ‎(2)分子的体积：V0＝＝.‎ ‎(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.‎ ‎【解析】体积为V的CO2气体质量m＝ρV，则分子数N＝NA＝.‎ CO2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为：‎ V′＝N·πd3＝ ‎【答案】　　 ‎【考点】阿佛加德罗常数 ‎【易错点】气体适应于立方体模型，而固体液体适应于球体模型 ‎【考查能力】理解能力 命题点三 ‎　布朗运动与分子热运动 ‎1．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、气体任何两种物质之间．‎ ‎2．布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映．‎ ‎【例题3】关于布朗运动，下列说法中正确的是(　　)‎ A．布朗运动就是热运动 B．布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关 C．布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征 D．布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关 ‎【思维导航】（1）布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动。‎ ‎(2) 悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡性引起的。 ‎ ‎(3) 温度越高，分子运动越激烈，撞击的也就越剧烈，所以布朗运动越激烈 ‎【解析】布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动，因此A错误，C正确；悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡性引起的，不能说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关，B错误；温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确．‎ ‎【答案】CD ‎【考点】分子动理论 ‎【易错点】布朗运动不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动。布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，‎ ‎【考查能力】理解能力 命题点四 ‎　分子动能、分子势能和内能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：‎ ‎(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；‎ ‎(2)rr0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；‎ ‎(2)rr0时F表现为引力；分子势能Ep的特点是r＝r0时Ep最小，因此只有B项正确．‎ ‎【能力拔高训练】‎ ‎9.两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＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 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 答案　ACE 解析　‎ 由Ep－r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＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B错误；在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确，D错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故E正确．‎ ‎10．(2015·课标Ⅱ·33(1))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 答案　ACD 解析　根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误．‎ ‎11．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．‎ ‎12．空调在制冷过程中，室内水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 g/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)‎ ‎(1)该液化水中含有水分子的总数N；‎ ‎(2)一个水分子的直径d.‎ 答案　(1)3×1025个　(2)4×10－10 m 解析　(1)水的摩尔体积为V0＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol，水分子数：N＝＝个≈3×1025个．‎ ‎(2)建立水分子的球体模型有＝πd3，可得水分子直径：d＝ ＝ m≈4×10－10 m.‎ ‎13．石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料．已知1 g石墨烯展开后面积可以达到2 600 m2，试计算每1 m2的石墨烯所含碳原子的个数．(阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，碳的摩尔质量M＝12 g/mol，计算结果保留两位有效数字)‎ 答案　1.9×1019个 解析　由题意可知，已知1 g石墨烯展开后面积可以达到2 600 m2,1 m2石墨烯的质量：m＝ g 则1 m2石墨烯所含碳原子个数：N＝NA＝×6×1023≈1.9×1019个．‎ ‎14．很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车．若氙气充入灯头后的容积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 g/m3，氙气摩尔质量M＝0.131 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1.试估算：(结果保留一位有效数字)‎ ‎(1)灯头中氙气分子的总个数N；‎ ‎(2)灯头中氙气分子间的平均距离．‎ 答案　(1)4×1022个　(2)3×10－9 m 解析　(1)设氙气的物质的量为n，则n＝，氙气分子的总个数N＝NA≈4×1022个．‎ ‎(2)每个分子所占的空间为V0＝ 设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，‎ 则a＝≈3×10－9 m.‎