《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 第61講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能學(xué)案（含解析）（選修3-3）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 第61講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能學(xué)案（含解析）（選修3-3）（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第61講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能研讀考綱明方向 重讀教材定方法(對(duì)應(yīng)人教版選修33的頁(yè)碼及相關(guān)問(wèn)題)1P4問(wèn)題與練習(xí)T4，從題中數(shù)據(jù)能求出氧氣分子的大小嗎？提示：氧氣分子間相距很大，所以由題給數(shù)據(jù)只能得出氧氣分子占據(jù)的空間體積的平均值，不能求出氧氣分子的體積。2P6閱讀“布朗運(yùn)動(dòng)”部分，布朗運(yùn)動(dòng)說(shuō)明固體小顆粒的分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種說(shuō)法對(duì)嗎？提示：不對(duì)，布朗運(yùn)動(dòng)只能說(shuō)明固體小顆粒周圍的液體分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。3P14圖7.51，兩分子由相距無(wú)窮遠(yuǎn)逐漸靠近直到不可再靠近，它們之間的分子勢(shì)能怎樣變化？提示：開始分子力做正功，然后分子力做負(fù)功，所以分子勢(shì)能先減小再增大。4P25圖8.32，A和B狀態(tài)的壓強(qiáng)哪

2、個(gè)大？提示：，而VAVB，TATB，所以pAr0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小B在rr0階段，當(dāng)r減小時(shí)F做正功，分子勢(shì)能減小，分子動(dòng)能增加，故A正確；在rr0階段，當(dāng)r減小時(shí)F做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，分子動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零，動(dòng)能最大，故C正確，D錯(cuò)誤；在整個(gè)相互接近的過(guò)程中，分子動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，故E正確。3分子勢(shì)能與分子力隨分子間距離r變化的情況如圖甲所示?，F(xiàn)將甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子只受兩分子間的作用力沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖乙所示。設(shè)在移動(dòng)過(guò)程中兩分子所具有的總能量為0，則()A乙分子在

3、P點(diǎn)時(shí)加速度最大B乙分子在Q點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小C乙分子在Q點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)D乙分子在P點(diǎn)時(shí)分子動(dòng)能最大答案D解析根據(jù)題意，乙分子的分子動(dòng)能和兩分子間的分子勢(shì)能之和為零，所以當(dāng)分子勢(shì)能最小時(shí)，乙分子的分子動(dòng)能最大；當(dāng)分子勢(shì)能為零時(shí)，乙分子的分子動(dòng)能也為零。再觀察題圖乙可知，乙分子在P點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小，乙分子的分子動(dòng)能最大，此處分子力為零，加速度為零，A錯(cuò)誤，D正確。乙分子在Q點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，乙分子的分子動(dòng)能也為零，分子動(dòng)能最小，分子勢(shì)能最大，此處，分子力不為零，加速度不為零，B、C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)四油膜法測(cè)分子直徑1實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看做球形，測(cè)

4、出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積，用d計(jì)算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑。2實(shí)驗(yàn)器材：盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。(2)往邊長(zhǎng)為3040 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉(或細(xì)石膏粉)均勻地撒在水面上。(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0 mL。(4)用滴管

5、(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜。(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積。(7)據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d，即為油酸分子的直徑。比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(jí)(單位為m)是否為1010，若不是1010，需重做實(shí)驗(yàn)。1(多選)油膜法粗略測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是()A把油酸分子視為球形，其直徑即為油膜的厚度B讓油酸在水面上充分散開，形成單分子油膜

6、C油酸分子的直徑等于滴到水面上的油酸酒精溶液的體積除以油膜的面積D油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)是1015 m答案AB解析油酸在水面上形成單分子油膜，將油酸分子視為球形，其分子直徑即為膜的厚度，它等于滴在水面上的油酸體積除以油膜的面積，因酒精易溶于水和易揮發(fā)，所以制成油酸酒精溶液，A、B正確，C錯(cuò)誤；油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)是1010 m，D錯(cuò)誤。2教材母題(人教版選修33 P4T1)把一片很薄的均勻塑料薄膜放在鹽水中，把鹽水密度調(diào)節(jié)為1.2103 kg/m3時(shí)薄膜能在鹽水中懸浮。用天平測(cè)出尺寸為10 cm20 cm的這種薄膜的質(zhì)量是36 g，請(qǐng)計(jì)算這種薄膜的厚度。變式子題在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中

7、， (1)某同學(xué)操作步驟如下： 取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； 在量筒中滴入一滴該溶液，測(cè)出它的體積； 在淺盤內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定； 在淺盤上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測(cè)量油膜的面積。改正其中的錯(cuò)誤：_。 (2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8103 mL，其形成的油膜面積為80 cm2，則估測(cè)出油酸分子的直徑為_m。答案(1)在量筒中滴入n滴該溶液，在水面上先撒上痱子粉(或細(xì)石膏粉)(2)6.01010解析(1)由于一滴溶液的體積太小，直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差太大，應(yīng)用微小量累積法減小測(cè)量誤差。液面上不

8、撒痱子粉時(shí)，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油酸不能形成一塊完整的油膜，油膜間的縫隙會(huì)造成測(cè)量誤差增大，甚至使實(shí)驗(yàn)失敗。 (2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得：d m6.01010 m。3.在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL，用注射器測(cè)得1 mL上述溶液為75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：(1)油酸膜的面積是多少cm2?(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積？

9、(3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑。答案(1)115 cm2(113117 cm2均可)(2)8106 mL(3)7.01010 m解析(1)由圖形狀，油膜所占方格數(shù)約115個(gè)。那么油膜面積S1151 cm2115 cm2。(2)由1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的體積為 mL，又每104 mL溶液中有純油酸6 mL， mL溶液中純油酸的體積V mL8106 mL。(3)油酸分子直徑D cm7.01010 m。課后作業(yè) 鞏固強(qiáng)化練1(多選)墨滴入水，擴(kuò)而散之，徐徐混勻，關(guān)于該現(xiàn)象的分析正確的是()A混合均勻主要是由于碳粒受重力作用B混合均勻的過(guò)程中，水分子和碳粒都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C使用碳粒更

10、小的墨汁，混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得更迅速D墨汁的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是由于碳粒和水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的答案BC解析根據(jù)分子動(dòng)理論的知識(shí)可知，最后混合均勻是擴(kuò)散現(xiàn)象，水分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，碳粒做布朗運(yùn)動(dòng)，由于布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān)，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)更明顯，則混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得更迅速，故選B、C。2若以表示水的摩爾質(zhì)量，V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，m0、V0分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面關(guān)系錯(cuò)誤的有()ANA BC Dm0答案B解析由于V，則NA，變形得m0，A、D正確；由于分子之間有空隙，所以NAV0V，水蒸

11、氣的密度為r2時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng)rr0時(shí)，分子間表現(xiàn)為引力，當(dāng)分子間距r減小時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，當(dāng)rr0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子間距r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小。但考慮取不同位置作為分子勢(shì)能為零的點(diǎn)，B、C、E三個(gè)圖象可能是正確的。6(多選)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直至不再靠近。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A分子力先增大，后一直減小B分子力先做正功，后做負(fù)功C分子動(dòng)能先增大，后減小D分子勢(shì)能先增大，后減小E分子勢(shì)能和分子動(dòng)能之和不變答案BCE解析當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，靠近過(guò)程中分子力先增大后

12、減小，分子力做正功，分子動(dòng)能增大，分子勢(shì)能減??；當(dāng)距離減小至分子平衡距離時(shí)，引力和斥力相等，合力為零，分子動(dòng)能最大，分子勢(shì)能最??；當(dāng)距離繼續(xù)減小時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力增大，斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，分子動(dòng)能減小，因?yàn)橹挥蟹肿恿ψ龉?，所以分子?dòng)能和分子勢(shì)能之和不變，選項(xiàng)B、C、E正確。7測(cè)量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法。(1)在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入標(biāo)注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液，然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱

13、子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。每個(gè)小正方形方格的大小為2 cm2 cm。由圖可以估算出油膜的面積是_cm2，由此估算出油酸分子的直徑是_m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片。這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43108 m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案(1)25681010(2)9.41010解析(1)數(shù)油膜的正方形格數(shù)，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面積S642 cm2 c

14、m256 cm2。溶液濃度為，每滴溶液體積為 mL，2滴溶液中所含油酸體積為V2105 cm3。油膜厚度即油酸分子的直徑，d81010 m。(2)直徑為1.43108 m的圓周周長(zhǎng)為Dd4.49108 m，可以估算出鐵原子的直徑約為d m9.41010 m。真題模擬練8(2018全國(guó)卷)(多選)對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說(shuō)法正確的是()A氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能B氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢(shì)能C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D氣體體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變E氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能答案BDE解析氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和，故A、C錯(cuò)誤，B、E正確

15、；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ知道，改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發(fā)生變化對(duì)外做功W時(shí)，如果吸熱QW，則內(nèi)能不變，故D正確。9(2018北京高考)關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無(wú)關(guān)B布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C分子間同時(shí)存在著引力和斥力D分子間的引力總是隨分子間距增大而增大答案C解析擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散的越快，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)為懸浮在液體中固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)，固體小顆粒運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，是液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性的間接反映，故B錯(cuò)誤；分子間斥力與引力同時(shí)存在，而分子力是斥力與引力的合力，分子間的引力和斥力都是隨分子間距增大而

16、減小，當(dāng)分子間距小于平衡位置時(shí)，表現(xiàn)為斥力，即引力小于斥力，而分子間距大于平衡位置時(shí)，表現(xiàn)為引力，即斥力小于引力，但總是同時(shí)存在的，故C正確，D錯(cuò)誤。10(2017北京高考)以下關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是()A水流速度越大，水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈B水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運(yùn)動(dòng)停止C水的溫度越高，水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈D水的溫度升高，每一個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)速率都會(huì)增大答案C解析分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度由溫度決定，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，與物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確。水凝結(jié)成冰后，溫度降低，水分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度減小，但不會(huì)停止，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。水的溫度升高，水分子運(yùn)動(dòng)的平均速率增大，但并不是每一個(gè)水分

17、子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11(2016北京高考)霧霾天氣是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 m、2.5 m的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)。某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化。據(jù)此材料，以下敘述正確的是()APM10表示直徑小于或等于1.0106 m的

18、懸浮顆粒物BPM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其所受到的重力CPM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng)DPM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大答案C解析PM10的直徑小于或等于10106 m1.0105 m，A錯(cuò)誤；處于靜穩(wěn)態(tài)的顆粒受力平衡，B錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒物的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，C正確；根據(jù)題意不能判斷PM2.5的濃度隨高度的增加而增大，D錯(cuò)誤。12(2015全國(guó)卷)(多選)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快B擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)C擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的D擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生E液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體的對(duì)流形成的答案A

19、CD解析溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，選項(xiàng)A、C正確；擴(kuò)散現(xiàn)象是一種物理現(xiàn)象，不是化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，選項(xiàng)D正確；液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。13(2018濰坊模擬)在“用油膜法估測(cè)油酸分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按如下操作：a在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，測(cè)出其體積；b在裝有水、撒適量痱子粉的淺盤中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形狀穩(wěn)定；c將玻璃板放在淺盤上，將油膜形狀描繪在玻璃板上；d將玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸體積和面積計(jì)算出油酸分子的直徑。(1)其中有操作錯(cuò)誤的步驟是

20、_。(2)已知油酸酒精溶液中油酸體積占比為k，N滴油酸溶液體積為V，一滴油酸溶液形成油膜的面積為S，則油酸分子的直徑為_。答案(1)a(2)解析(1)要測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積，即在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，測(cè)出其體積為V，則一滴該溶液的體積為V1，故有操作錯(cuò)誤的步驟是a。(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V0，一滴油酸酒精溶液形成的油膜面積為S，那么油酸分子直徑為d。14(2017江蘇高考)(1)圖甲和乙是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動(dòng)位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30 s，兩方格紙每格表示的長(zhǎng)度相同。比較兩張圖片可知：若水溫相同，_(選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同，_(選填“甲”或“乙”)中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。(2)科學(xué)家可以運(yùn)用無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究生物蛋白分子。資料顯示，某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol，其分子可視為半徑為3109 m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol1。請(qǐng)估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案(1)甲乙(2)1103 kg/m3(或5102 kg/m3，51021103 kg/m3都算對(duì))解析(1)由題圖可看出，圖乙中炭粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)更明顯，表明甲圖中炭粒更大或水分子運(yùn)動(dòng)不如乙圖中劇烈。(2)摩爾體積Vr3NA由密度，解得代入數(shù)據(jù)得1103 kg/m3。19