新高考物理一轮复习精品讲义专题15.1 分子动理论（含解析）

这是一份新高考物理一轮复习精品讲义专题15.1 分子动理论（含解析），共13页。试卷主要包含了1 分子动理论【讲】，了解扩散现象并能解释布朗运动，了解物体内能的决定因素，科学探究，注意事项，02×1023 ml－1等内容，欢迎下载使用。
目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc31811" 一 讲核心素养 PAGEREF _Tc31811 \h 1
\l "_Tc30414" 二 讲必备知识 PAGEREF _Tc30414 \h 1
\l "_Tc15043" 【知识点一】物体是由大量分子组成的 PAGEREF _Tc15043 \h 1
\l "_Tc29335" 【知识点二】分子永不停息的做无规则运动 PAGEREF _Tc29335 \h 4
\l "_Tc9399" 【知识点三】分子力与分子势能 PAGEREF _Tc9399 \h 6
\l "_Tc4979" 三．讲关键能力----会用油膜法估测油酸分子的大小 PAGEREF _Tc4979 \h 9
一 讲核心素养
物理观念：布朗运动、内能、扩散现象。
1.了解扩散现象并能解释布朗运动.
2.了解物体内能的决定因素.
科学思维：分子动理论“油膜法”。
1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法，了解分子动理论的基本观点.
2.知道分子力随分子间距离变化的图象
3.科学探究：通过实验，估测油酸分子的大小。
二 讲必备知识
【知识点一】物体是由大量分子组成的
1． 宏观量与微观量之间的关系
2． 分子模型
【例1】(2021·江苏泰州市5月第二次模拟)水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数为NA＝6.02×1023 ml－1，一滴露水的体积大约是9.0×10－8 cm3，它含有__________个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进9.0×107个水分子时，喝进水的质量是__________ kg。(结果保留2位有效数字)
【答案】 3.0×1015 2.7×10－18
【解析】 已知水的摩尔质量为M＝1.8×10－2 kg
水的摩尔体积为VM＝eq \f(M,ρ)
一个水分子的体积为V0＝eq \f(M,ρNA)
一滴露水含有水分子的个数N＝eq \f(V,V0)＝3.0×1015个
小虫喝进水的物质的量为n＝eq \f(N′,NA)
喝进水的质量为m＝nM＝2.7×10－18 kg。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【技巧总结】1．求解分子直径时的两种模型(固体和液体)
(1)把分子看成球形，d＝eq \r(3,\f(6V0,π))。
(2)把分子看成小立方体，d＝eq \r(3,V0)。
[注意] 对于气体，利用d＝eq \r(3,V0)算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。
2．宏观量与微观量的相互关系
(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。
(2)宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M、摩尔体积Vml、物质的量n等。
(3)相互关系
①一个分子的质量：m0＝eq \f(M,NA)＝eq \f(ρVml,NA)。
②一个分子的体积：V0＝eq \f(Vml,NA)＝eq \f(M,ρNA)(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)。
③物体所含的分子数：N＝n·NA＝eq \f(m,M)·NA＝eq \f(V,Vml)·NA。
【变式训练1】(多选)(2021·武汉模拟)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，则下列关系式中正确的是( )
A．V＝eq \f(M,ρ) B．V0＝eq \f(V,NA) C．M0＝eq \f(M,NA) D．ρ＝eq \f(M,NAV0) E．NA＝eq \f(ρV,M0)
【答案】ACE
【解析】将水蒸气看作立方体模型，则V＝eq \f(M,ρ)，选项A正确；但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则V0≪eq \f(V,NA)，选项B错误；1 ml水蒸气的质量等于水分子的质量与阿伏加德罗常数NA的乘积，选项C正确；由于摩尔体积V远大于NA·V0，则ρ＝eq \f(M,V)＜eq \f(M,NAV0)，选项D错误；水蒸气的摩尔质量ρV除以水蒸气分子的质量等于阿伏加德罗常数，选项E正确。
【变式训练2】．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(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 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 ml－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
Vml＝eq \f(M,ρ)＝eq \f(1.8×10－2,1.0×103) m3/ml＝1.8×10－5 m3/ml，
水分子数：N＝eq \f(VNA,Vml)＝eq \f(1.0×103×10－6×6.0×1023,1.8×10－5) 个≈3×1025 个。
(2)建立水分子的球体模型有eq \f(Vml,NA)＝eq \f(1,6)πd3，
可得水分子直径：d＝eq \r(3,\f(6Vml,πNA))＝ eq \r(3,\f(6×1.8×10－5,3.14×6.0×1023)) m≈4×10－10 m。
【知识点二】分子永不停息的做无规则运动
【例2】 [2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，15(1)]以下现象中，主要是由分子热运动引起的是( )
A.菜籽油滴入水中后会漂浮在水面
B.含有泥沙的浑水经过一段时间会变清
C.密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动
D.荷叶上水珠成球形
【答案】 C
【解析】 菜籽油滴入水中漂浮在水面主要体现的是浮力作用，A错误；含有泥沙的浑水经过一段时间会变清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上层水变清，B错误；密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动，是因为水分子热运动撞击花粉颗粒，造成了花粉颗粒受力不平衡，C正确；荷叶上的水珠成球形是表面张力的作用，是分子间作用力的结果，D错误。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。
【变式训练1】 (2021·北京市昌平区二模练习)某同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉微粒的运动。他把小微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，如图所示。则该图反映了( )
A.液体分子的运动轨迹
B.花粉微粒的运动轨迹
C.每隔一定时间花粉微粒的位置
D.每隔一定时间液体分子的位置
【答案】 C
【解析】 显微镜能看见的是悬浮的花粉微粒不是分子，A、D错误；如图所示是小微粒每隔一定时间在坐标纸上的位置，用直线把它们连接起来，表现出无规律性，期间微粒不一定是沿直线运动，B错误，C正确。
【变式训练2】 (多选)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长的时间后，该气体( )
A.分子的无规则运动停息下来
B.每个分子的速度大小均相等
C.分子的平均动能保持不变
D.分子的密集程度保持不变
【答案】 CD
【解析】 分子的无规则运动永不停息，分子的速率分布呈中间多两头少，不可能每个分子的速度大小均相等，选项A、B错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，只要温度不变，分子的平均动能就保持不变，又由于体积不变，所以分子的密集程度保持不变，选项C、D正确。
【知识点三】分子力与分子势能
5． 判断分势能的变化有两种方法
(1)看分子力的做功情况。
(2)直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。记住一个位置分子势能最小（不为零，且为负）——平衡位置；两个位置分子势能为零——无穷远处和小于r0处。分子力为零，分子势能不为零，最小且为负。
【例3】 [2020·全国卷Ⅰ，33(1)]分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能________(填“大于”“等于”或“小于”)零。
【答案】 减小 减小 小于
【解析】 若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【规律方法】分子力及分子势能图象
【变式训练1】(多选) (2021·山东济南市5月高考模拟)(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rr0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r10r0
(10－9 m)
F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力
分子势能为零
面积与斜率
面积：分子力做的功
斜率：分子力
分子力F
分子势能Ep
图象
随分子间距离的变化情况
rr0
r增大，F先增大后减小，表现为引力
r增大，F做负功，Ep增大
r＝r0
F引＝F斥，F＝0
Ep最小，但不为零
r>10r0
引力和斥力都很微弱，F＝0
Ep＝0