江苏版高考物理一轮复习第14章第1节分子动理论内能课件

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第1节　分子动理论　内能
一、分子动理论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_______________ m；②分子的质量：数量级为10－26 kg。
(2)阿伏加德罗常数①1 ml的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，通常取NA＝_____________ml－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)热运动①分子永不停息的_________运动叫作热运动；②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。
(2)扩散现象①定义：______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______，扩散现象越明显。(3)布朗运动①定义：悬浮在液体中的_________的永不停息地无规则运动；②实质：布朗运动反映了____________的无规则运动；③影响因素：颗粒越___，运动越明显；温度越___，运动越剧烈。
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______存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的______。(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______，随分子间距离的减小而______，但斥力比引力变化得___。
(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___；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为______；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为______；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。
二、温度和内能1．温度一切达到热平衡的系统都具有相同的______。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_______________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动能的平均值，______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______。
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____________决定的能。(2)分子势能的决定因素①微观上：决定于_______________和分子排列情况；②宏观上：决定于______和状态。
5．物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的______和____________的总和，是状态量。(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的______和______决定，即由物体内部状态决定。(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小______。(4)改变物体内能的两种方式：______和_________。
一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。(　　)(2)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。(　　)(3)－33 ℃≈240 K。(　　)(4)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(　　)(5)悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的。(　　)(6)气体的温度越高，每个气体分子的动能越大。(　　)
二、教材习题衍生1．(对布朗运动的理解)用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10 s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．连接这些点的折线就是这一花粉颗粒运动的径迹B．花粉颗粒的运动是花粉分子无规则运动的反映C．在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小相等D．从a点计时，经36 s，花粉颗粒可能不在de连线上
D　[根据题意，每隔10 s把观察到的花粉颗粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，故此图像是每隔10 s花粉颗粒的位置，而不是花粉颗粒的运动轨迹，故A错误；由图线的杂乱无章说明花粉颗粒做无规则运动，故B错误；在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小不一定相等，故C错误；从a点开始计时，经 36 s，花粉颗粒可能在任意一点，可能不在d、e连线上，也可能在d、e连线上，故D正确。]
2．(对内能的理解)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．温度高的系统比温度低的系统的内能大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．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
A　[系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A正确；系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，B错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误；做功和热传递都可以改变系统的内能，D错误。]
3．(对分子动理论的理解)根据分子动理论，下列说法正确的是(　　)A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停的无规则运动，就是分子的运动C．分子间的相互作用力一定随分子间距离的增大而减小D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D　[由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误；显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停的无规则运动，是布朗运动，它是分子无规则运动的体现，但不是分子的运动，故B错误；若分子间距离从平衡位置开始增大，则引力与斥力的合力先增大后减小，故C错误；若分子间距是从小于平衡距离开始变化，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故D正确。]
考点1　微观量估算的“两种建模方法”
1．(气体分子的估算)(2023·连云港模拟)为了保证驾乘人员的安全，汽车安全气囊会在汽车发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸时产生的气体(假设都是N2)充入气囊，以保护驾乘人员。若已知爆炸瞬间气囊容量为7×10－2 m3，氮气密度ρ＝1.25×102 kg/m3，氮气的平均摩尔质量M＝0.028 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 ml－1，则爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数约为(　　)A．1×1026 B．2×1026C．3×1026 D．4×1026
3．(液体分子的估算)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/ml，其分子可视为半径为3×10－9 m 的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 ml－1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)
[答案]　1×103 kg/m3或5×102 kg/m3
4．(液体分子的估算)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
1．求解分子直径时的两种模型(固体和液体)
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。
1．(扩散现象的理解)关于扩散现象，下列说法不正确的是(　　)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
考点2　扩散现象、布朗运动与分子热运动
B　[扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确；扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确。]
2．(布朗运动的理解)(2023·徐州模拟)气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等。关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是(　　)A．在空气中会缓慢下沉到地面B．在空气中会缓慢上升到空中C．在空气中做无规则运动D．受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力
C　[封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动，A、B错误，C正确；做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误。]
3．(分子热运动的理解)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
C　[分子热运动的快慢只与温度有关，与物体速度无关，温度越高，分子热运动越剧烈，A错误，C正确；水凝结成冰后，水分子的热运动仍存在，故B错误；热运动是大量分子运动的统计规律，即温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一个分子的速率都增大，故D错误。]
4．(分子热运动的综合)PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面。下列说法中不正确的是(　　)A．气温越高，PM2.5运动越剧烈B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C．PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动D．倡导低碳生活有利于减小PM2.5在空气中的浓度
C　[由于PM2.5颗粒很小，PM2.5在空气中的运动是由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动，是布朗运动，是空气分子热运动的反映，B正确，C错误；温度越高，分子运动越剧烈，PM2.5运动也越剧烈，A正确；因为矿物燃料燃烧的废气排放是形成PM2.5的主要原因，所以倡导低碳生活，减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确。]
1．(对分子力的理解)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　)A．气体扩散的快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
考点3　分子力、分子势能、平均动能和内能
C　[在其他条件不变的情况下，温度越高，气体扩散得越快，故A错误；布朗运动是固体小颗粒的运动，从侧面反映了液体分子的无规则运动，故B错误；分子间同时存在着引力和斥力，故C正确；分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小，故D错误。]
2．(对物体内能的理解)关于气体的内能，下列说法正确的是(　　)A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能增大D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
D　[气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，说法A错误；内能与物体的运动速度无关，说法B错误；气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，说法C错误；一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，说法D正确。]
3. (对分子力的理解)(2023·淮阴中学高三检测)将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速B．分子Q在C点时分子势能最大C．分子Q在C点时加速度大小为零D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小
C　[分子Q在由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项A、B错误；分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，选项C正确；分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，分子间的引力先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力且逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，选项D错误。]
4．(分子力与分子势能的综合问题)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做负功，分子动能增加，势能减小B．在rC　[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错误；在r1．分子力及分子势能图像