2019年高考物理总复习(教科版)试题：选修3-3 第1课时 分子动理论 内能 Word版含解析

第1讲分子动理论内能对应学生用书P1981．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①一般分子直径的数量级：10－10m②估测的方法：油膜法(2)一般分子质量的数量级：10－26 kg(3)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质中含有相同的粒子数，用符号N A表示，N A＝6.02×1023mol－1.②N A是联系宏观量和微观量的桥梁，N A＝M molm分，N A＝V molV分.(4)分子模型①球体模型直径为d＝36Vπ②立方体模型边长为d＝3V02．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象．温度越高，扩散越快．(2)布朗运动的特点：永不停息、无规则运动；颗粒越小，运动越剧烈；温度越高，运动越剧烈；运动轨迹不确定．(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力．(2)分子力是分子间引力和斥力的合力．(3)r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为10－10 m.图1－1－1(4)如图1－1－1所示，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，但总是斥力变化得较快．①r＝r0时，F引＝F斥，分子力F＝0；②r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥比F引增大得更快，分子力F表现为斥力；③r>r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥和F引减小得更快，分子力F表现为引力；④r >10r 0(10－9 m)时，F 引、F 斥迅速减弱，几乎为零，分子力F ≈0.(①温度是分子平均动能的标志②温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义③任何物体都有内能④体积增大分子势能不一定增大(如水变成冰)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，痱子粉均匀撒在水面上．3．向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜．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．1．下列关于布朗运动的说法，正确的是( )．A ．布朗运动是液体分子的无规则运动B ．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动C ．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力D ．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，小颗粒由许多分子组成，所以布朗运动不是分子的无规则运动，也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动，故A 、B 选项错误，布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的，但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动，而不是反映了分子间的相互作用，故C 选项错误．观察布朗运动会看到固体颗粒越小、温度越高，布朗运动越明显，故D 选项正确．答案 D2．下列关于分子热运动的说法中正确的是( )．A ．布朗运动就是液体分子的热运动B ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力C ．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定减小D ．如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大解析 布朗运动是悬浮在液体中小颗粒的运动；气体分子散开的原因在于气体分子能做无规则热运动；对于一定量的理想气体，在压强不变的情况下，体积增大，温度升高，分子平均动能增加，理想气体分子势能为零，所以内能增大．答案 D3．设某种物质的摩尔质量为μ，分子间平均距离为d ，已知阿伏加德罗常数为N A ，则该物质的密度ρ可表示为( )．A ．ρ＝μπd 3N AB ．ρ＝μd 3N AC ．ρ＝3μ4πd 3N AD ．ρ＝8μπdN A解析 分子为球形时，1 mol 物质的体积：16 πd 3N A ，则ρ＝μ16πd 3N A ＝6μπd 3N A ，故A 错误．分子为正方体时，1 mol 物质的体积：d 3N A ，则ρ＝μd 3N A，故B 正确． 答案 B图1－1－24．如图1－1－2所示，用F 表示两分子间的作用力，E p 表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r 0变为r 0的过程中( )．A ．F 不断增大，E p 不断减小B ．F 先增大后减小，E p 不断减小C ．F 不断增大，E p 先增大后减小D ．F 、E p 都是先增大后减小解析 分子间的作用力是矢量，分子势能是标量，由图象可知F 先增大后减小，E p 则不断减小，B 正确．答案 B5．用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V 1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V 2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n 滴时体积为V 0；③先往边长为30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水；④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a 的小正方形的坐标纸上； ⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N ，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格．上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是____________________；错误的步骤是____________________(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式d ＝________.解析 本题考查的是用油膜法测分子直径，意在考查学生对单分子油膜的理解和粗略估算能力．本实验中为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子粉；由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去；油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度为V 1V 2，一滴油酸溶液的体积为V 0n ，一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V 1V 0nV 2，一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na 2，所以油膜厚度即分子直径d ＝V 1V 0NV 2a 2n. 答案 将痱子粉均匀撒在水面上 错误的步骤是⑥，应该是不足半个格的舍去，多于半个格的算一格 V 1V 0NV 2a 2n对应学生用书P200考点一 微观量的估算【典例1】一气泡从湖底上升到湖面，已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m 3，平均摩尔质量为0.029kg/mol.阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m ．若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)解析 题目考查利用阿伏加德罗常数进行估算．设气体体积为V 1，液体体积为V 2，由此可知，气泡内气体的质量为：m ＝ρV 1，物质的量为：n ＝m M. 则气泡内的分子个数为：N ＝nN A ＝ρV 1MN A . 将分子视为球体，每个分子的体积：V 分＝16πd 3. 对液体来说，忽略分子间隙，则液体体积为：V 2＝NV 分＝N πd 36＝πρd 3V 1N A 6M， 由此可知：V 2V 1＝πρd 3N A 6M. 代入数据解得V 2V 1＝1×10－4.(9×10－5～2×10－4都算正确) 答案 见解析——在求解与阿伏加德罗常数有关的计算问题时，总体思路是 质量、摩尔质量摩尔数体积、摩尔体积分子数【变式1】已知铜的摩尔质量为M (kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m 3)，阿伏加德罗常数为N A (mol －1)．下列判断错误的是( )．A ．1 kg 铜所含的原子数为N A MB ．1 m 3铜所含的原子数为MN A ρC ．1个铜原子的质量为M N A(kg) D ．1个铜原子的体积为M ρN A (m 3) 解析 1 kg 铜所含原子个数N ＝1M N A ＝N A M ，A 正确；同理1 m 3铜原子的原子数N ＝ρMN A ＝ρN A M ，B 错误；1个铜原子质量m 0＝M N A (kg)，C 正确；1个铜原子体积V 0＝M ρN A(m 3)，D 正确． 答案 B考点二 分子间作用力、分子势能、分子力做功【典例2】如图1－1－3所示，图1－1－3甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F >0为斥力，F <0为引力，a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置．现把乙分子从a 处由静止释放，则( )．A ．乙分子由a 到b 做加速运动，由b 到c 做减速运动B ．乙分子由a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大C ．乙分子由a 到b 的过程中，两分子间的分子势能一直增大D ．乙分子由b 到d 的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析 由题意可知，乙分子由a 到c 的过程中，两分子间表现为引力，分子力做正功，动能一直增大，分子势能一直减少，到c 点时加速度为零，速度达最大，因此，A 错误，B 正确，C 错误；b 到c 分子间表现为引力，分子力做正功，分子势能减少，c 到d 分子间表现为斥力，斥力做负功，分子势能增加，因此，D 错误．答案 B【变式2】(2012·广东一模)某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是( )．A ．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力B ．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C ．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加D ．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变解析 在完全失重的情况下，密封容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以A 错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B 正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C 错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即D 错误．答案 B考点三 油膜法估测分子大小【典例3】图1－1－4在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图1－1－4所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m ．(取一位有效数字)解析 (1)运用数格法，多于半个的算一个，小于半个的舍去，有效面积共有115格．油膜的面积：S ＝115×1 cm 2＝115 cm 2.(2)一滴油酸酒精溶液的体积：V ′＝175mL. 一滴油酸酒精溶液纯油酸体积：V ＝6104V ′＝8×10－6 mL.(3)油酸分子的直径：d ＝V S ＝8×10－12115×10－4 m ＝7×10－10 m. 答案 (1)115±3 (2)8×10－6 (3)7×10－10【变式3】“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下．A ．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积S .B ．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上．C ．用浅盘装入约2 cm 深的水．D ．用公式d ＝V S，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小． E ．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V .上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出：(1)________________________________________________________________________．(2)________________________________________________________________________． 上述实验步骤的合理顺序是________．某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________．A ．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B ．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C ．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D ．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开答案(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或石膏粉(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目．实验步骤的合理顺序是CFBAED.正确的说法是ACD.对应学生用书P201一、对分子动理论有关内容的考查(高频考查)1．(2010·四川)下列现象中不能说明分子间存在分子力的是()．A．两铅块能被压合在一起B．钢绳不易被拉断C．水不容易被压缩D．空气容易被压缩解析空气容易压缩是因为分子间距大，而水不容易压缩是因为分子间距小，轻微压缩都使分子力表现为斥力．A、B、C说明存在分子力．答案 D2．(2010·上海)分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则()．A．分子间引力随分子间距的增大而增大B．分子间斥力随分子间距的减小而增大C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大解析分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小．斥力变化得快些，据此可知A 项错误、B项正确．分子间相互作用力是分子引力与分子斥力的合力，简称分子力．分子力随分子间距的变化特点是非单调的，有最小值，故C、D两项均错．分子力和分子间距离关系图象如图所示．选B.答案 B图1－1－53．(2010·全国卷Ⅰ改编)如图1－1－5所示为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是()．A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为引力C．当r等于r2时，分子间的作用力为零D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功解析分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r 大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A、B错，C对．在r 由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误．答案 C图1－1－64．(2011·广东卷，13)如图1－1－6所示，将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 ．铅分子做无规则热运动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解析 由于铅柱较软，且接触面平滑，用力压紧，使得铅分子间的距离小到分子力起作用的距离，分子引力的作用使铅柱在钩码的拉力下未分开，D 正确．答案 D二、油膜法测分子直径(低频考查)5．(2011·全国卷Ⅰ，22)在用“油膜法估测油酸分子的大小”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用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和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，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．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 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液；测得1 cm 3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 m 2.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 根据纯油酸的体积V 和油膜面积S ，可计算出油膜的厚度L ，把油膜厚度L 视为油酸分子的直径，则d ＝V S ，每滴油酸酒精溶液的体积是150cm 3，而1 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V ＝1300×150cm 3，则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10－10 m.答案 (1)④①②⑤③ (2)5×10－10对应学生用书P3011．(2011·四川卷，14)气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( )．A ．气体分子可以做布朗运动B ．气体分子的动能都一样大C ．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D ．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大解析 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动，布朗运动不是分子运动，选项A 错误；气体分子的速度不一定一样大，动能不一定一样大，选项B 错误；气体分子可以自由运动，相互作用力十分微弱，但距离不一定一样大，选项C 正确、D 错误．答案 C2．分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中错误的是( )．A ．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B ．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C ．分子势能随着分子间距离的增大，可以先减小后增大D ．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素解析 A 选项中小炭粒做布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故A 是正确的；B 选项中分子间的相互作用力在间距r <r 0的范围内，随分子间距的增大而减小，而在间距r >r 0的范围内，随分子间距的增大而减小，故B 是错误的；C 选项中分子势能在r <r 0时，分子势能随r 的增大而减小；r 0处最小，在r >r 0时，分子势能随r 的增大而增大，故C 选项是正确的；D 选项中真空环境是为防止其他杂质的介入，而高温条件下，分子热运动剧烈，有利于所掺入元素分子的扩散，故错误选项为B.答案 B图1－1－73．给体积相同的玻璃瓶A 、B 分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图1－1－7所示)．(1)关于温度，下列说法中正确的是( )．A ．温度是分子平均动能的标志，所以A 瓶中水分子的平均动能比B 瓶中水分子的平均动能大B ．温度越高，布朗运动愈显著，所以A 瓶中水分子的布朗运动比B 瓶中水分子的布朗运动更显著C ．A 瓶中水的内能与B 瓶中水的内能一样大D ．由于A 、B 两瓶水体积相等，所以A 、B 两瓶中水分子间的平均距离相等(2)若把A 、B 两只玻璃瓶并靠在一起，则A 、B 瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫________，而且热量只能由________瓶传到________瓶，由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是_______________________________________________________．(3)已知水的相对分子量是18.若B 瓶中水的质量为3 kg ，水的密度为1.0×103 kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1，求B 瓶中水分子个数约为多少？解析 (1)布朗运动不是水分子而是液体中小颗粒的无规则运动，所以B 错．由于A 、B 两瓶中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A 、B 两瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，所以只有A 正确．(3)根据题意，水的摩尔质量为18 g/mol ，B 瓶中水的摩尔数为n ＝3 00018 mol ＝5003mol ，所以B 瓶中水分子个数约为N ＝nN A ＝1.0×1026个．答案 (1)A (2)热传递 A B 自然界中进行的与热现象有关的宏观过程都具有方向性(3)1.0×1026个4．(1)下列说法中正确的是________．A ．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B ．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力C ．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力作用D ．分子a 从远处趋近固定不动的分子b ，只受分子之间作用力，当a 到达受b 的作用力为零处时，a 的动能为零(2)目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台．再严重下去，瓶装纯净空气也会上市．设瓶子的容积为500 mL ，空气的摩尔质量M ＝29×10－3 kg/mol.按标准状况计算，N A ＝6.0×1023 mol －1，试估算：①空气分子的平均质量是多少？②一瓶纯净空气的质量是多少？③一瓶中约有多少个气体分子？解析 (1)气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但是气体的压强不一定增大，还要看分子的密集程度，A 项错误；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，是分子间引力的作用，B 项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，则可重新接合，所以C 项错误；分子a 从远处趋近固定不动的分子b ，只受分子之间作用力，先是引力做正功，当a 到达受b 的作用力为零处时，a 的动能一定最大，D 项错误．(2)①m ＝M N A ＝29×10－36.0×1023 kg ＝4.8×10－26 kg ②m 空＝ρV 瓶＝MV 瓶V m ＝29×10－3×500×10－622.4×10－3 kg ＝6.5×10－4 kg ③分子数N ＝nN A ＝V 瓶V m ·N A ＝500×10－6×6.0×102322.4×10－3＝1.3×1022个 答案 (1)B (2)①4.8×10－26 kg ②6.5×10－4 kg③1.3×1022个5．(2011·上海单科)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误： ____________________________________________________________________________________________________________________________(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL ，其形成的油膜面积为40 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________m.解析 (1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大、应用微小量累积法减小测量误差．③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d ＝V S ＝4.8×10－3×10－6×0.10%40×10－4 m ＝1.2×10－9 m. 答案 (1)②在量筒中滴入N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10－96．(2011·江苏单科)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283 kg·mol －1，密度ρ＝0.895×103 kg·m －3.若100滴油酸的体积为1 mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取N A ＝6.02×1023 mol －1，球的体积V 与直径D 的关系为V ＝16πD 3，结果保留一位有效数字) 解析 一个油酸分子的体积V ＝M ρN A ，由V ＝π6D 3可是D ＝ 36M πρN A.最大面积S ＝1×10－8m 3D，解得S ＝1×104 m 2. 答案 1×104 m 27．(2010·江苏单科)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为 1.3 kg/m 3和 2.1kg/m 3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1.若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)．解析 设空气的摩尔质量为M ，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V ，则有Δn ＝(ρ海－ρ岸)V MN A ，代入数据得Δn ＝3×1022. 答案 3×10228．(1)气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( )．A ．温度和体积B ．体积和压强C ．温度和压强D ．压强和温度(2)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法是否正确？①分子的平均动能和分子的总动能都相同．②它们的内能相同．解析 (1)选A.由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的，宏观上取决于气体的体积．因此选项A 正确．(2)①温度相同则说明它们的分子平均动能相同；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，所以①说法正确；②当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，该过程吸收热量，内能增加，所以1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，故②说法错误．答案 (1)A (2)见解析图1－1－89．如图1－1－8所示，一颗炮弹在空中以某一速度v 飞行，(1)有人说：由于炮弹中所有分子都具有这一速度v ，所以分子具有动能；又由于分子都处于高处，所以分子又具有势能，因此分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能，试分析这种说法是否正确．(2)也有人说：炮弹飞行时，与空气摩擦造成炮弹温度升高，所以炮弹内每个分子的温度都升高，每个分子的动能都增大，试分析这种说法是否正确．解析 (1)不正确．物体的内能是指物体内分子无规则热运动的动能和分子间由于相互作用而具有的分子势能的和．它和整个物体宏观有序运动的动能12m v 2及物体的重力势能mgh 即机械能是完全不同的两个概念，是两种形式的能量．物体具有内能的同时，还可具有机械能，物体的机械能可以为零，但物体的内能不可能为零，机械能和内能在一定条件下可相互转化．(2)不正确．炮弹飞行时，由于不断克服摩擦力做功，机械能在减少，因摩擦生热，它的温度升高．但温度是宏观量，对单个分子而言，温度无意义，随着温度升高，炮弹内分子的平均动能增大，但对个别分子，其动能不一定增大．答案 见解析。

第十三章热学(选修3－3)第1讲分子动理论内能一、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 mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取N A＝________[JP]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．(3)热运动①分子的永不停息的________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．2．分子永不停息地做无规则运动(1)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．(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的________的永不停息的无规则运动；②实质：布朗运动反映了________的无规则运动；③特点：a．永不停息、________运动．b．颗粒越小，运动越________．c．温度越高，运动越________．(3)热运动：分子永不停息的____________叫作热运动．分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子无规则运动________．3．分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的________和________．实际表现出的分子力是________和________的合力．(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而________；随分子间距离的增大而__________；斥力比引力变化快．(3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为10－10 m)．F­ r图象二、温度、内能1．温度：两个系统处于________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”的物理量叫作温度．一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度．温度标志物体内部大量分子做无规则运动的________．3.分子的动能(1)分子动能是分子________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________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——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能E p 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________和状态．5．物体的内能(1)等于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____________决定．(2)改变物体内能有两种方式：________________．,生活情境1.(1)秋风吹拂，树叶纷纷落下，属于分子的无规则运动．()(2)在箱子里放几块樟脑丸，过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味，属于分子的无规则运动．()(3)烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡是布朗运动．()(4)室内扫地时，在阳光照射下看见灰尘飞扬是布朗运动．()(5)水流速度越大，水分子的热运动越剧烈．()(6)水凝结成冰后，水分子的热运动停止．()(7)水的温度越高，水分子的热运动越剧烈．()(8)水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大．()教材拓展2.[人教版选修3－3P7T2改编](多选)以下关于布朗运动的说法错误的是()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E．扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动3．[鲁科版教材·改编](多选)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考点一微观量的估算问题1．宏观量与微观量的关系(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V m、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＝MN A ＝ρV mN A.②分子的体积：V0＝V mN A ＝MρN A.③物体所含的分子数：N＝VV m ·N A＝mρV m·N A或N＝mM·N A＝ρVM·N A.2．两种模型(1)球体分子模型直径为d＝√6V0π.3(2)立方体分子模型边长为d＝√V03.跟进训练1.(多选)已知铜的摩尔质量为M kg/mol，铜的密度为ρ kg/m3，阿伏加德罗常数为N A mol －1.下列判断正确的是()A．1 kg铜所含的原子数为N AMB．1 m3铜所含的原子数为MN AρC．1个铜原子的质量为MN AkgD．1个铜原子的体积为MρN Am3E．1个铜原子的体积为Mρ2．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 kg/m3.已知氙气摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝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．考点二布朗运动与分子热运动1．扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象．产生原因：分子永不停息地做无规则运动．跟进训练3.(多选)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4．[2022·山西五市联考](多选)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．从A点开始，他把粉笔末每隔20 s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D、…、J点，把这些点连线形成如图所示折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是()A．该折线图是粉笔末的运动轨迹B．粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C．经过B点后10 s，粉笔末应该在BC的中点处D．粉笔末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度E．若改变水的温度，再记录一张图，则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高5．[2022·广东茂名一模]新型冠状病毒主要依靠呼吸道飞沫传播，在空气中含病毒飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞，所以含病毒飞沫微粒所做的无规则运动属于________运动；空气分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r＝r0时，F＝0.相距较远的两个分子间距离减小到r0的过程中，分子势能______________(填“先减小后增大”“先增大后减小”“一直增大”或“一直减小”)．。

绝密★启用前教科版高中物理选修3-3 第一章分子动理论寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下列现象和结论正确的是 ()A．液体和固体很难被压缩，说明液体分子或固体分子间存在斥力B．液体和固体很难被压缩，说明液体分子或固体分子间无间隙C．物体能被拉断，说明分子间存在斥力D．金属分子能聚集到一起形成金属块，说明金属分子间的作用力一直表现为引力【答案】A【解析】固体和液体的分子之间也存在间隙，很难压缩表明分子间存在斥力，故A正确，B错误；物体能被拉断，说明外力超过了分子引力的极限，并不是分子斥力作用的效果，故C错误；金属分子能聚集到一起，说明金属分子间有引力，但也存在斥力，分子力在一定条件下也可能表现为斥力，故D错误．2.关于布朗运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动是微观粒子运动，牛顿运动定律不再适用B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映C．强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动【答案】B【解析】布朗粒子是宏观粒子，其运动规律同样遵循牛顿运动定律，A错误．布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，B正确．光束中的粒子的运动是受小范围气流的影响，不是布朗运动，C错误．选项D中的热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，D错误．3.关于布朗运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B．布朗运动是固体微粒的无规则运动C．悬浮微粒越大，布朗运动越显著D．液体温度越低，布朗运动越显著【答案】B【解析】布朗运动是在显微镜下看到的固体微粒的无规则运动，故A错，B对．布朗运动的特点是微粒越小，温度越高，布朗运动越显著，故C、D错．4.固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的，则对其中的引力和斥力，下列说法中正确的是()A．当物体被压缩时，斥力增大，引力减小B．当物体被压缩时，斥力、引力都增大C．当物体被拉伸时，斥力减小，引力增大D．当物体被拉伸时，斥力、引力都增大【答案】B【解析】物体被压缩时，r<r0，分子间的引力和斥力都增大，只不过斥力增大得更快些，故A错，B对；当物体被拉伸时，r>r0，引力和斥力都减小，只不过斥力减小得更快些，故C、D全错．5.甲、乙两杯水，水中均有颗粒在做布朗运动，经显微镜观察后，发现甲杯中的布朗运动比乙杯中的布朗运动激烈，则下列说法中正确的是()A．甲杯中的水温高于乙杯中的水温B．甲杯中的水温等于乙杯中的水温C．甲杯中的水温低于乙杯中的水温D．条件不足，无法确定【答案】D【解析】布朗运动的激烈程度跟温度大小和颗粒大小有关系，而颗粒大小未知，故无法判断．6.甲分子固定于坐标原点O，乙分子从远处静止释放，在分子力作用下靠近甲．图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则分子间的势能最小处是（）A a点B b点C c点D d点A．a点B．b点C．c点D．d点【答案】D【解析】解：乙分子由a运动c，分子表现为引力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在c处分子势能最小，在c处动能最大，故ABD错误，C正确；故选：C7.关于布朗运动，下列说法正确的是()A．布朗运动就是分子运动，布朗运动停止了，分子运动也会暂时停止B．微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的C．布朗运动是无规则的，因此它说明了液体分子的运动是无规则的D．布朗运动的无规则性，是由于外界条件无规律的不断变化而引起的【答案】C【解析】布朗运动是指悬浮在液体或气体中的小颗粒的运动，它不是指分子的运动．布朗运动的无规则性是由液体或气体分子的撞击引起的，通过布朗运动，间接反映了液体或气体分子的无规性，它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的．也不是由于外界条件变化引起的，故只有C 对．8.分子间同时存在引力和斥力，下列说法正确的是()A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小【答案】C【解析】解：A、固体分子间的作用力与分子间的距离有关，当距离大于平衡距离时，分子间表现为引力；而距离小于平衡距离时，分子间表现为斥力，此时分子的距离将发生变化，故固体分子应处在一个相对平衡的位置，即分子间的引力和斥力应该是相等的，故A错误；B、气体能充满任何容器是因为分子间的距离较大，分子间相互作用较小，故每个分子都是自由的，故可以充满任何容器，故B错误；C、分子间的吸引力和排斥力都随距离的增大而减小，故C正确；D、分子间同时存在着引力和斥力，两者都随着距离的增大而减小，而斥力减小的快，D错误；故选：C．9.由阿伏加德罗常数N A和一个水分子的质量m，一个水分子的体积V0，不能确定的物理量有() A． 1摩尔水的质量B． 2摩尔水蒸气的质量C． 3摩尔水的体积D． 4摩尔水蒸气的体积【答案】D【解析】1摩尔水的质量为M＝N A·m，A正确；2摩尔水蒸气的质量M＝2N A·m，B项正确；液体可认为分子是紧密地靠在一起的，3摩尔水的体积V＝3N A·V0，故C正确；由于气体分子间有一个很大的空隙，气体的体积并非所含分子自身体积之和，故D项由已知条件无法确定，故选D．10.分子直径和分子的质量都很小，它们的数量级分别为()A．d＝10－10m，m＝10－26kgB．d＝10－10cm，m＝10－29kgC．d＝10－10m，m＝10－29kgD．d＝10－8m，m＝10－26kg【答案】A【解析】二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)较大的颗粒不做布朗运动是因为 ()A．液体分子停止运动B．液体温度太低C．跟颗粒碰撞的分子数较多，多方面的撞击相互平衡D．分子冲击力小，不易改变大颗粒的运动状态【答案】CD【解析】当悬浮微粒比较大时，由于同时跟它碰撞的分子数比较多，来自各个方向的冲击力的效果可以是相互平衡的，且颗粒比较大时，受到较小的冲击力，很难改变原有的运动状态．12.(多选)两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是()A．分子间的引力和斥力都在减小B．分子间的斥力在减小，引力在增大C．分子间相互作用的合力在逐渐减小D．分子间相互作用的合力先减小后增大，再减小到零【答案】AD【解析】当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，由“分子间的作用力跟分子间距离的关系图”很容易看出分子间相互作用的合力随分子间距的增大先减小到零，然后又增大，再减小到零，故A、D正确．13.(多选)当钢丝被拉伸时，下列说法正确的是()A．分子间只有引力作用B．分子间的引力和斥力都减小C．分子间引力比斥力减小得慢D．分子力为零时，引力和斥力同时为零【答案】BC【解析】钢丝拉伸，分子间距离增大，分子间的引力、斥力都减小，但引力比斥力减小得慢，分子力表现为引力，所以B、C正确，A、D不正确．14.(多选)对下列现象的解释正确的是()A．两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力B．一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很弱C．电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D．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，这是分子间存在引力的宏观表现【答案】ABC【解析】高温高压下，铁分子运动非常剧烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内，所以两块铁经高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的道理，A、C正确；通常情况下，气体分子间的距离大于分子直径的10倍以上，分子力非常微弱，气体分子可以做无规则的运动，从而充满整个空间，所以B正确；抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果．分卷II三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.用油膜法测分子直径的步骤如下：A．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数；B．配制油酸酒精溶液：例如取1 mL的油酸，并精确地测出它的体积，用无水酒精按1∶200的体积比稀释油酸，使油酸在酒精中充分溶解；C．用浅盘装入2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上；D．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V；E．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的格数求出油膜的面积S；F．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用细彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上；G．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子的直径．正确的排列顺序是________．【答案】BADCFEG【解析】要先配制油酸酒精溶液，再测量好1滴油酸酒精溶液的体积，接着算出1滴溶液中纯油酸的体积V，然后向浅盘中注入水撒上痱子粉或滑石粉，将1滴油酸酒精溶液滴在液面上，测出油膜的面积S，代入公式d＝可求出分子的直径．四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.已知金刚石的密度为ρ＝3．5×103kg/m3，摩尔质量为12 g/mol，现有一块体积为4．0×10－8m3的一小块金刚石，它含有多少个碳原子？假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起，试估算碳原子的直径．(保留两位有效数字)【答案】7．0×1021个2．2×10－10m【解析】先求这块金刚石的质量m＝ρV＝3．5×103×4．0×10－8kg＝1．4×10－4kg．这块金刚石的物质的量n＝＝mol≈1．17×10－2mol．这块金刚石所含的碳原子数n′＝nN A＝1．17×10－2×6．02×1023个＝7．0×1021个．一个碳原子的体积为V0＝＝m3≈5．7×10－30m3．把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式V0＝d3可得碳原子直径为d＝＝m≈2．2×10－10m．17.回答下列问题：(1)已知某气体的摩尔体积为V A，摩尔质量为M A，阿伏加德罗常数为N A，由以上数据能否估算出每个分子的质量、每个分子的体积、分子之间的平均距离？(2)当物体体积增大时，分子势能一定增大吗？(3)在同一个坐标系中画出分子力F和分子势能E p随分子间距离的变化图象，要求表现出E p最小值的位置及E p变化的大致趋势．【答案】(1)不能估算每个分子的体积(2)如图【解析】(1)可估算出每个气体分子的质量m0＝；由于气体分子间距较大，由V0＝求得的是一个分子占据的空间而不是一个气体分子的体积，故不能估算每个分子的体积；由d＝＝可求出分子之间的平均距离．(2)在r>r0范围内，当r增大时，分子力做负功，分子势能增大；在r<r0范围内，当r增大时，分子力做正功，分子势能减小；故不能说物体体积增大，分子势能一定增大，只能说当物体体积变化时，其对应的分子势能也变化．(3)18.在伦敦奥运会上，江苏选手陈若琳获得女子双人十米跳台和个人十米跳台两枚金牌，为祖国赢得了荣誉．已知十米跳台比赛的水池长25 m、宽25 m，水深5．4 m，设水的密度ρ＝1．0×103kg/m3，水的摩尔质量M＝1．8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6．02×1023mol－1，试估算水池中的水分子个数．(结果保留一位有效数字)【答案】1×1032【解析】水池中的水质量m＝ρV，n＝N A≈1×1032个．。

2019年高考物理总复习选考3-3 第1课时分子动理论内能课时训练教科版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2019年高考物理总复习选考3-3 第1课时分子动理论内能课时训练教科版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第1课时分子动理论内能1.（多选）布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象,成为分子动理论和统计力学发展的基础。

下列关于布朗运动的说法正确的是（CDE ）A.布朗运动就是小颗粒分子的运动B。

悬浮在液体中的小颗粒不停地无规则互相碰撞是产生布朗运动的原因C。

在尽量排除外界影响的情况下(如振动、液体对流等）,布朗运动依然存在D.布朗运动的激烈程度与颗粒大小、温度有关E.布朗运动说明了小颗粒周围液体或气体分子是运动的解析:布朗运动是固体颗粒的运动,为宏观运动，不是单个分子的运动,故A错误;悬浮小颗粒受到周围液体分子的无规则碰撞，若各个方向的碰撞效果不平衡，就导致了小颗粒的布朗运动,故B错误；布朗运动的程度可以受外界因素的影响,但布朗运动始终是存在的，故C正确;温度越高，液体分子的无规则运动越剧烈，布朗运动也就越明显，颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，撞击的不平衡性越明显,布朗运动越明显，D正确；布朗运动说明了小颗粒周围的液体或气体分子的运动，故E正确。

2.（多选）现在有质量是18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气，在它们的温度都是100 ℃时( ACE ）A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同B。

选修3-3 热学高考导航学案01 分子动理论内能知识体系知识点一、分子动理论、阿伏加德罗常数Ⅰ1．物体是由大量分子组成的：(1) 分子的大小：①分子直径数量级10－10 m；②分子质量数量级10－26 kg。

(2) 阿伏加德罗常数：1 mol2．一切物质的分子都在永不停息地做无规则热运动，温度越高，分子热运动越剧烈。

(1) 扩散现象：不同物质的分子能够彼此进入对方的现象。

由物质分子无规则热运动产生。

(2) 布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动(机械运动)。

反映了液体(或气体)分子的无规则运动。

由液体(或气体)分子无规则运动对微粒碰撞不平衡造成。

微粒越小，温度越高，布朗运动越显著。

3．分子间存在相互作用的引力和斥力。

(1) 引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力减小更快。

(2) 分子间作用力及分子势能的特点：物体分子的平衡距离r0：物体处在稳定物态下的分子间距，数量级为10－10 m。

时，F引＝F斥，分子力F＝0；①当r＝r分子势能E p最小，数值大小要看零势面。

②当r＜r0时，F引＜F斥，分子力F表现为斥力。

③当r＞r0时，F引＞F斥，分子力F表现为引力。

④当r＞10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0。

气体分子间距一般大于10r0，所以气体极易被压缩。

4．统计规律：物体是由数量极多的分子组成的，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这样的规律叫做统计规律。

知识点二、温度是分子平均动能的标志、内能 Ⅰ1．两种温标：摄氏温标和热力学温标。

关系：T ＝t ＋273.15 K 。

温度表示物体的冷热程度。

2．分子动能：分子热运动所具有的动能。

分子平均动能是所有分子热运动动能的平均值。

温度是分子热运动平均动能的唯一标志。

3．分子势能：由于分子间存在相互作用力，分子就具有由它们的相对位置决定的能。

决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于体积和状态。

选修3-3第一节 分子动理论 内能 学案（1#）班别 姓名 学号一、学习目标1.掌握分子动理论的基本内容.2.会利用宏观量与微观量的关系进行分析和计算.3.知道内能的概念.4.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化. 二、知识梳理 考点一 微观量的估算1.物体由大量分子组成—⎪⎪⎪→分子的大小—⎪⎪⎪ →直径：10－10m→质量：10－26 kg→阿伏加德罗常数—N A＝ 6.02×1023mol－12．两种分子模型物质有 固态 、 液态 和 气态 三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型．(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d ＝ 36V π(球体模型)或d ＝ 3V (立方体模型)．(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体，所以d ＝ 3V .3．宏观量与微观量的相互关系(1)微观量：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量：物体的体积V 、摩尔体积V m ，物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝ M N A ＝ ρV mN A .②一个分子的体积：V 0＝ V m N A ＝ MρN A.(注：对气体V 0为分子所占空间体积)③物体所含的分子数n ＝V V m ·N A ＝m ρV m ·N A 或n ＝m M ·N A ＝ρV M ·N A. ④单位质量中所含的分子数：n ′＝NAM.【典例1】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,氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍,但耗电量仅是普通灯的一半,而且氙气灯使用寿命是普通灯的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 kg/m 3.已知氙气摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数N A =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.【即时训练1】 (多选)已知铜的摩尔质量为M kg/mol,铜的密度为ρ kg/m 3,阿伏加德罗常数为N A mol -1.下列判断正确的是( ) A.1 kg 铜所含的原子数为AN MB.1 m 3铜所含的原子数为AMN ρC.1个铜原子的质量为AMN kg D.1个铜原子的体积为AMN ρ m 3 E.1个铜原子的体积为M ρ【反思总结】 估算微观量的两个要点(1)固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积V 0=molAV N ,仅适用于固体和液体,对气体不适用.(2)宏观量与微观量的转换桥梁是阿伏加德罗常数.【即时训练2】 (2015·海南卷,15)已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A ,地面大气压强为p 0,重力加速度大小为g.由此可估算得,地球大气层空气分子总数为 ,空气分子之间的平均距离为 .考点二布朗运动与分子热运动1.布朗运动(1)永不停息、运动.(2)微粒,运动越明显.(3)温度,运动越剧烈.(4)观察到的是的无规则运动,其反映了的无规则运动.2.热运动:物质内部的分子运动,这种运动跟温度有关,温度越高,分子无规则运动.3.布朗运动与分子热运动的比较【典例2】(多选)根据分子动理论,下列说法正确的是()A.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在引力B.在一定条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素C.扩散现象也说明分子在做永不停息的热运动D.布朗运动是固体小颗粒分子的运动E.墨水中小炭粒在不停地做无规则运动,反映液体分子在做无规则运动【即时训练3】(2015·课标卷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【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C正确、B错误；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．【答案】ACD【即时训练4】运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是()A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关B．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为N A＝VV0 C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动D．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成E．降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱【解析】气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，选项A错误；由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，选项B错误；布朗运动的微粒非常小，肉眼是看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是机械运动，不是布朗运动，选项C正确；扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D正确；根据温度是分子平均动能的标志可知，降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱，选项E正确．【答案】CDE考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系名称项目分子间的相互作用力F 分子势能E p与分子间距离的关系图象随分子间距的变化情况r＜r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＜F斥，F表现为斥力r增大，分子力做正功，分子势能减少r减小，分子力做负功，分子势能增加r＞r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＞F斥，F表现为引力r增大，分子力做负功，分子势能增加r减小，分子力做正功，分子势能减少r＝r0F引＝F斥，F＝0分子势能最小，但不一定为零r＞10r0(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【典例3】(多选)物体体积变化时,分子间距离会随之变化,分子势能也会发生变化.如图为分子势能E p与分子间距离r的关系曲线,以下判断正确的是()A.当r=r1时,分子势能最小B.当r=r2时,分子引力与斥力大小相等C.当r>r2时,分子间作用力的合力表现为引力D.在r由r2变到r1的过程中,分子间作用力的合力做正功E.在r 由r 2逐渐增大的过程中,分子间作用力的合力做负功【即时训练5】 (2018·安徽淮北月考)(多选)分子间同时存在相互作用的引力和斥力,分子力则是它们的合力(即表现出来的力).关于分子间的引力、斥力说法正确的是( ) A.分子间的引力总是随分子间距的增大而减小 B.分子间的斥力总是随分子间距的增大而减小 C.分子力(合力)总是随分子间距的增大而减小D.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,所以分子力不可能为零E.分子力表现为引力时,其大小有限;分子力表现为斥力时,可以很大【即时训练6】 (多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( ) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变考点四 物体的内能改变内能的两种方式(1)做功:在没有热交换的情况下,外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少,即有ΔU=W.(2)热传递:在没有能量转化或转移的情况下,物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少,即有ΔU=Q.【典例4】(2016·课标卷Ⅲ，33(1))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，内能可能不变D ．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E ．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加【解析】 质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子内能不一定相同，A 错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动动能大，内能不一定大，B 错误；根据pVT＝C 可知，如果等温压缩，则内能不变，等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以理想气体的内能等于分子动能，而分子动能和温度有关，D正确．【答案】CDE【即时训练7】(2018·洛阳四校联考)(多选)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加C.温度相同的氢气和氧气的分子平均速率一定不同D.0 ℃的冰熔化成0 ℃的水,内能不变E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大【即时训练8】(多选)关于物体的内能,以下说法正确的是()A.不同物体,温度相等,内能不一定相等B.所有分子的势能增大,物体内能也增大C.温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D.只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等E.做功和热传递虽然改变内能的方式不同,但在改变内能上是等效的考点五用油膜法估测分子的大小【典例6】在“油膜法估测油酸分子的大小”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,待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和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,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.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1位有效数字)【即时训练9】(2017·江苏扬州模拟)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V,在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓,如图所示,测得油膜占有的正方形小格数为X.(1)用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为.(2)油酸分子直径约为.。

2019年高考物理模拟试题汇编-选修3-3部分【考情综述】选修3-3模块由分子动理论、气体、物态和物态变化、热力学定律四个部分组成，这部分内容是高考的选考内容，在高考中考查的较为简单，很大程度上考查基本概念的理解与识记。

分子动理论包含考点：分子动理论的基本内观点和实验依据、阿伏伽德罗常数、气体分子运动速率的统计分布、温度是分子平均动能的标志、内能、布朗运动和扩散运动、分子直径、质量、数目等微观量的估算、分子力和分子势能、用油膜法估算分子大小（实验）；气体包含考点：气体分子动理论和气体压强、气体实验定律和理想气体状态方程；物态和物态变化包含考点：固体的微观结构、晶体和非晶体、液晶的微观结构、液体的表面张力现象、饱和汽、饱和汽压和相对湿度；热力学定律包含考点：热力学第一定律、热力学第二定律及微观意义、量守恒定律和两类永动机。

其中温度是分子平均动能的标志、内能、布朗运动和扩散运动、晶体和非晶体、、液体的表面张力现象等是考查的重点。

高考热点为：（1）气体实验定律和理想气体状态方程；（2）热力学第一定律等。

选修3-3在高考中一般占总分值的10%左右，题型、题量为：选择题1题，填空题1题，小型简单计算题1题，试题难度简单，几乎没有与其他知识点结合考查的试题。

近年来高考试卷对本模块的考查呈现的趋势为：（1）气体分子运动速率的统计分布、布朗运动和扩散运动、分子力和分子势能、晶体和非晶体等知识组合成一道选择题，考查重点概念、重点知识的识记与理解。

（2）气体实验定律和理想气体状态方程、用油膜法估算分子大小（实验）等重要内容往往以填空题的形式，尤其要注意气体实验定律和理想气体状态方程所对应的图象问题的分析。

（3）热力学第一定律、气体实验定律和理想气体状态方程等重要内容往往以简单的计算题出现，充分考查相关公式的理解与应用，且计算量不大。

【试题精粹】1．（2018届江苏宝应中学月考）（1）下列说法中正确的是。

A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势D．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性（2）一定质量的理想气体按图示过程变化，其中bc与V轴平行，cd与T轴平行，则b→c过程中气体的内能________(填“增加”“减小”或“不变”)，气体的压强________(填“增加”“减小”或“不变”)。

选修3-3知识点一、分子动理论1.分子永不停息地做无规则运动（1）扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快。

直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度越高分子运动越剧烈。

意义：从微观机理上看，扩散现象说明了物质分子都在永不停息地做无规则运动，是分子永不停息做无规则运动的直接证据。

（2）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。

发生原因是固体微粒受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的。

因而间接说明了液体分子在永不停息地做无规则运动。

①布朗运动是固体微粒的运动而不是固体微粒中分子的无规则运动。

②布朗运动反映液体分子的无规则运动但不是液体分子的运动。

③微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。

2.分子间存在相互作用的引力和斥力①分子间引力和斥力一定同时存在，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，但斥力变化快，实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力。

②分子力的表现及变化，对于曲线注意两个距离，即平衡距离（约）与。

二、温度和内能1.统计规律：单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的；大量分子的集体行为受到统计规律的支配。

多数分子速率都在某个值附近，满足“中间多，两头少”的分布规律。

2.分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值。

①温度是分子平均动能大小的标志。

②温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）。

3.分子势能（1）一般规定无穷远处分子势能为零。

（2）分子势能与分子间距离关系4.内能：物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和（1)内能是状态量、宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。

（2）物体的内能由物质的量（分子数量）、温度（分子平均动能）、体积（分子间势能）决定，与物体的宏观机械运动状态无关。

内能与机械能没有必然联系。

三、热力学定律和能量守恒定律1.改变物体内能的两种方式：做功和热传递。

1.分子动理论的基本内容A级必备知识基础练1.纳米材料具有很多优越性能，有着广阔的应用前景。

已知1nm=1×10-9m，边长为1nm的立方体可容纳的液态氢分子(其直径约为10-10m)的个数最接近下面的哪一个数值()A.102B.103C.106D.1092.(多选)下列现象可以说明分子间存在引力的是()A.打湿了的两张纸很难分开B.磁铁吸引附近的小铁钉C.用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开D.用电焊把两块铁焊接在一起3.如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象说法正确的是()A.属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的相互吸引B.属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的运动C.属于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中D.属于布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中4.(多选)下列现象属于分子永不停息地做无规则运动的是()A.秋风吹拂，树叶纷纷落下B.在箱子里放几块樟脑丸，过些日子一开箱就能闻到樟脑丸的气味C.烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡D.把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道5.(多选)(2022湖北十堰高二期末)图中实线为分子力随两分子间距离的变化图像，虚线Ⅰ为分子间的斥力随两分子间距离的变化图像，虚线Ⅱ为分子间的引力随两分子间距离的变化图像，据此可知()A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小C.当两分子间的距离为r0时，分子间的引力和斥力都为0D.当两分子间的距离大于r0时，分子力随分子间距离的增大不发生改变6.(2022青海大通高二期末)如图所示为一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的示意图，该微粒正在做布朗运动。

以下关于布朗运动的说法正确的是()A.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显B.液体温度越低，微粒的布朗运动越剧烈C.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D.将几滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水在清水中散开的运动是布朗运动7.(2022江苏邗江中学高二期中)肺活量指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体量。

拾躲市安息阳光实验学校课后限时集训36分子动理论内能建议用时：45分钟1．(多选)(2019·福建莆田一中模拟)下列各种说法中正确的是( )A．固体小颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著B．扩散现象能在气体中进行，不能在固体中进行C．气体分子永不停息地做无规则运动，固体分子之间相对静止不动D．如果一开始分子间距离大于r0，则随着分子间距离的增大，分子势能增大E．内能相同的物体，可能温度不同ADE [固体小颗粒越小，表面积越小，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越少，冲力越不平衡，温度越高，液体分子运动越激烈，冲击力越大，布朗运动越激烈，故A正确；一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，扩散现象就是分子运动的结果，所以固体、液体和气体之间都能发生扩散现象，故B、C 错误；分子间距离大于r0，分子间表现为引力，则随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增大，故D正确；决定内能大小的宏观因素包括：物体的质量、温度和体积，所以内能相同的物体，可能温度不同，故E正确。

] 2．(多选)(2019·聊城模拟)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是( )A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．外界对物体做功，物体内能一定增加C．温度越高，布朗运动越明显D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小E．当分子间作用力表现为斥力时分子势能随分子间距离的减小而增大ACE [温度高的物体内能不一定大，内能还与质量、体积有关，但分子平均动能一定大，因为温度是分子平均动能的标志，故A正确；改变内能的方式有做功和热传递，若外界对物体做功的同时物体放热，内能不一定增大，故B 错误；布朗运动是固体小颗粒由液体分子碰撞的不平衡性造成的，液体温度越高，液体分子热运动越激烈，布朗运动越显著，故C正确；当分子间的距离从平衡位置增大时，分子间作用力先增大后减小，故D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，故E正确。