高中3 分子运动速率分布规律第2课时习题

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一、分子热运动
1．扩散
(1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象．
(2)产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的．
(3)意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一．
(4)应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．
2．布朗运动
(1)定义：悬浮微粒的无规则运动．
(2)产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显．
(3)意义：间接地反映悬浮微粒周围液体分子运动的无规则性．
3．热运动
(1)定义：分子永不停息的无规则运动．
(2)温度是分子热运动剧烈程度的标志．
二、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体分子间有空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙．
(2)液体分子间有空隙：水和酒精混合后总体积变小，说明液体分子之间存在着空隙．
(3)固体分子间有空隙：压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙．
2．分子间的作用力
(1)分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示．
①当r＜r0时，分子间的作用力F表现为斥力．
②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置．
③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力．
(2)产生原因：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的．
三、分子动理论
1．分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论．
2．基本内容
(1)物体是由大量分子组成的．
(2)分子在做永不停息的无规则运动．
(3)分子之间存在着相互作用力．
判断下列说法的正误．
(1)只有在气体和液体中才能发生扩散现象．( × )
(2)用显微镜观察到悬浮在水中的小炭粒的运动属于布朗运动．( √ )
(3)阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动．
( × )
(4)随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大．( × )
一、分子热运动
导学探究
1．生活中常会见到下列几种现象：
①在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．
②滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．
③把一碗小米倒入一袋玉米中，掺匀后小米进入玉米的间隙中．
④强烈的阳光射入较暗的房间内，可以看到在光束中有浮在空气中的微粒不停地运动．
⑤用显微镜观察到放入水中的花粉在不停地运动．
以上现象中属于扩散现象的是________，属于布朗运动的是________．
答案 ①② ⑤
2．扩散现象的快慢、布朗运动的明显程度都与温度有关，所以它们都是热运动，这种说法正确吗？
答案 不正确．
3．温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0 ℃以下时，分子就停止运动了，这种说法正确吗？为什么？
答案 不正确．分子的热运动是永不停息的．虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止．
知识深化
1．扩散现象
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的．
(2)气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显．
(3)扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动得越剧烈．
(4)扩散现象还说明分子间存在间隙．
2．布朗运动
(1)微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子．其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6 m的数量级)．
(2)布朗运动产生的原因：液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒．如图，悬浮的微粒足够小时，来自各个方向的液体分子撞击作用力不平衡，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样，就引起了微粒的无规则运动．
(3)实质及意义：布朗运动实质是由液体分子与悬浮微粒间相互作用引起的，反映了液体分子的无规则运动．
(4)影响因素
①悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．
②温度越高，布朗运动越剧烈．
3．热运动
(1)分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．
(2)热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义．
(3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息．
例1 (2022·吉林江城中学高二月考)关于扩散现象，下列说法正确的是( )
A．只有气体和液体才能发生扩散现象
B．扩散现象使人们直接看到了分子的运动
C．扩散现象说明分子是整体定向移动的
D．温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越明显
答案 D
解析 不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫作扩散．一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以固体、液体或气体之间都会发生扩散现象；扩散现象表明分子处于永不停息的无规则运动状态，但分子体积太小，人们不可能直接看到，故A、B、C错误；分子热运动情况与物体的温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越明显，故D正确．
例2 (2021·青岛市高二期中)据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播．气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体中做布朗运动．关于气溶胶做的布朗运动，下列说法正确的是( )
A．气溶胶分子的无规则运动是布朗运动
B．布朗运动反映了气体分子之间存在着斥力
C．悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显
D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中是因为气体浮力作用
答案 C
解析 气溶胶颗粒的无规则运动是布朗运动，气溶胶分子的无规则运动不是，故A错误；布朗运动反映了气体分子运动的无规则性，故B错误；悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显，故C正确；当固态或液态颗粒很小时，受到气体的浮力作用微乎其微，这些颗粒之所以能很长时间都悬浮在气体中是因为空气分子对它们的撞击作用，故D错误．
例3 (2021·莆田第七中学高二期中)关于分子的热运动，以下叙述正确的是( )
A．布朗运动就是分子的热运动
B．同种物质的分子的热运动剧烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
答案 C
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，由于小颗粒是由大量分子构成的，所以布朗运动不是分子的热运动，故A项错误；同种物质的分子若所处温度不同，其热运动的剧烈程度也不同，故B项错误；温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体运动的速度无关，由于气体和液体的温度不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈，故C项正确，D项错误．
布朗运动与热运动的区别与联系
二、分子间的作用力
导学探究
1．如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗？为什么？
(2)分子间存在着相互作用力，有时表现为引力，有时表现为斥力．当两个物体紧靠在一起时，并没有粘在一起是因为此时两个物体间的分子力表现为斥力吗？
答案 (1)不相等．此时玻璃板和液面分子间的作用力表现为引力，所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力．
(2)不是．虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起．
知识深化
1．对分子间作用力的理解
分子间的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同时存在的．
2．对分子间作用力与分子间距离变化关系的理解
(1)r0的意义
分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子间作用力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为10－10 m)的位置叫平衡位置．
(2)分子间的引力、斥力和分子间作用力随分子间距离变化的图像如图所示．两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系．
①分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小且斥力变化得快．
②实际表现的分子间作用力是引力和斥力的合力．
③当rr0时，分子间作用力随分子间距离的增大先增大后减小．
例4 当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A．当分子间的距离rB．当分子间的距离r＝r0时，分子不受力
C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力的合力在逐渐减小
答案 C
解析 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rF引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，之后先增大再减小，故C正确，D错误．
例5 (多选)下列说法正确的是( )
A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现
D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现
答案 AD
解析 水的体积很难被压缩说明分子间存在斥力，故A正确．气体总是很容易充满容器是分子热运动的结果，而不是分子间存在斥力的宏观表现，故B错误．当马德堡半球中空气被抽出后，在外部大气压强作用下，球很难被拉开，故C错误．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明分子之间存在引力，故D正确．
外力作用下三种状态表现不同的原因
1．外力作用下固体很难被压缩的原因是分子间存在斥力；很难被拉伸的原因是分子间存在引力．
2．外力作用下液体很难被压缩的原因是分子间存在斥力．
3．外力作用下气体很容易被压缩的原因是分子间有空隙，气体压缩到一定程度后较难再被压缩，是气体压强的原因．
考点一 分子热运动
1．(多选)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有( )
A．有风时，尘土飞扬到空中
B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金
D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸
答案 CD
2．(2021·黄冈市高二期末)两个完全相同的透明的玻璃杯中，一杯盛有热水，另一杯盛有等质量的冰水．现向两个玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁，发现热水比冰水更快全部变成黑色．造成这一现象的主要原因是( )
A．水分子间有间距
B．墨汁中的炭粒比水分子重
C．温度越高水分子热运动越剧烈，墨汁中炭粒的无规则运动也越剧烈
D．温度越高分子间的作用力越大
答案 C
解析 温度越高，则分子做无规则运动的速率越大，扩散得越快，热水比冰水更快全部变成黑色，这是因为热水分子热运动越剧烈，墨汁中炭粒受到液体分子的撞击而做无规则运动也越剧烈，故选C.
3．(2021·青冈县第一中学高二月考)对下列相关物理现象的解释错误的是( )
A．高压作用下的油会透过钢管壁渗出，说明分子是不停运动着的
B．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙
C．存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，说明煤中的分子在做热运动
D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果
答案 A
解析 高压作用下的油会透过钢管壁渗出，说明分子间有空隙，A错误；水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙，B正确；存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，此现象属于扩散现象，说明煤中的分子在做热运动，C正确；在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果，D正确．
4.(多选)把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法正确的是( )
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，即布朗运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的
答案 BC
解析 在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错误；在显微镜下看到小炭粒在不停地做无规则运动，即布朗运动，且炭粒越小，运动越明显，故B、C正确；任何分子都在不停地运动，故D错误．
5．(2021·重庆市渝北中学高二期中)做布朗运动实验中得到某个观测记录如图所示．图中记录的是( )
A．固体分子无规则运动的轨迹
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线
D．按相等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
答案 D
解析 布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动既然是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度－时间图线，故C错误；题图记录的是按相等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确．
6．(2021·重庆市万州第二高级中学高二期中)下列关于分子热运动的说法中正确的是( )
A．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
B．布朗运动就是液体分子的无规则运动
C．扩散现象表明分子在做永不停息的热运动
D．微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显
答案 C
解析 分子的无规则运动永不停息，故A错误；布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误；扩散现象表明分子在做永不停息的热运动，故C正确；微粒越小，液体温度越高，布朗运动就越明显，故D错误．
7．(多选)(2021·邯郸市高二期中)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它飘浮在空气中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入人体后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法正确的是( )
A．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
B．温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈
C．PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈
D．由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空气中做无规则运动
答案 ABD
解析 PM2.5在空气中的运动属于布朗运动，所以A正确；温度越高，布朗运动越剧烈，则PM2.5的无规则运动越剧烈，所以B正确；PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，所以C错误；由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空气中做无规则运动，所以D正确．
考点二 分子间的作用力
8．“破镜难圆”的原因是( )
A．玻璃分子间的斥力比引力大
B．玻璃分子间不存在相互作用力
C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力，而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零
D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略
答案 D
解析 破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起，故D正确．
9.(多选)如图所示，是分子间相互作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系，由图可知下列说法中正确的是( )
A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用
B．分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大
C．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力
D．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
答案 CD
解析 分子间距离为r0时，分子间的斥力和引力相等，对外表现为分子间作用力等于零，但分子间仍有相互作用，故A错误；分子间距离增大时，分子间斥力和引力都减小，故B错误；分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故C正确；分子间距离小于r0时，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离增大，分子间作用力逐渐减小；分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离增大，分子间作用力先增大后减小，故D正确．
10.两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是( )
A．rB．r1C．r＝r2时，两分子间的引力最大
D．r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
答案 B
解析 分子间同时存在引力和斥力，rr2时，两分子间的引力随r的增大而减小，斥力不为零，故D错误．
考点三 分子动理论
11．(多选)(2021·乌鲁木齐市南湖中学高二期中)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．分子永不停息地做无规则运动
B．酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子间有空隙
C．铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力
D．分子间距离增大时，分子间作用力也随之增大
答案 AB
解析 由分子动理论可知分子永不停息地做无规则运动，A正确；酒精和水混合后总体积减小是因为分子间有空隙，B正确；挤压铁块时，分子斥力和引力同时存在，但分子间作用力表现为斥力，C错误；当分子间距离r12．(2021·宁夏银川一中高二期末)下列各种现象中运用分子动理论解释正确的是( )
A．用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有空隙
B．在教室里打扫卫生时，灰尘满屋飞扬是因为分子无规则的运动
C．把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，这是两种金属分别做布朗运动的结果
D．用透明胶带粘贴作业纸上错误的字迹是分子间作用力的表现
答案 D
解析 用手捏面包，面包体积会缩小，是由于面包内气孔多，并不说明分子间有空隙，选项A错误；在教室里打扫卫生时，灰尘满屋飞扬，灰尘是可见的，这是固体小颗粒的机械运动，不是分子无规则运动的结果，选项B错误；把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，该现象属于扩散现象，选项C错误；撕扯粘在纸上的透明胶带时，胶带与纸分子之间距离变大，分子间作用力表现为引力，所以可以撕去纸上写错的字，所以用透明胶带粘贴作业纸上错误的字迹是分子间作用力的表现，选项D正确．
13.如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
A．铅分子做无规则运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
答案 D
14．(多选)(2022·南开中学月考)质点甲固定在原点，质点乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范围内，F与x的关系如图所示．若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿＋x方向为正，下列说法正确的是( )
A．乙运动到R点时，速度最大
B．乙运动到Q点时，速度最大
C．乙运动到Q点后，静止于该处
D．乙位于P点时，加速度最大
答案 BD
解析 由题图可知，质点乙从P由静止开始向右做加速运动，越过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知在P点受力最大，根据牛顿第二定律知在P点时的加速度最大，故D正确．布朗运动
热运动
不同点
研究对象
固体微粒
分子
观察难易程度
可以在显微镜下看到，肉眼看不到
在显微镜下看不到
相同点
①无规则 ②永不停息 ③温度越高越剧烈
联系
周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动
说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系.