高中物理 第1章 用統(tǒng)計(jì)思想研究分子運(yùn)動(dòng)章末分層突破教師用書(shū) 滬科版選修3-3

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第1章 用統(tǒng)計(jì)思想研究分子運(yùn)動(dòng)自我校對(duì) 1010 m 6.021023 mol1 越劇烈 越劇烈 永不停息 中間多、兩頭少 撞擊器壁 平均動(dòng)能 引力和斥力的合力 溫度 減小 增加 最小 體積 溫度 分子微觀量的估算1.對(duì)微觀量的估算，首先要建立微觀模型，對(duì)于固體和液體，可以把它們看成是分子一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的計(jì)算時(shí)將物質(zhì)的摩爾體積分成NA等份，每一等份就是一個(gè)分子大小在估算分子直徑時(shí)，設(shè)想分子是一個(gè)緊挨著一個(gè)的小球；在估算分子間距離時(shí)，設(shè)想每一個(gè)分子是一個(gè)立方體，立方體的邊長(zhǎng)即為分子間的距離2氣體分子不是緊密排列的，所以上述模型對(duì)氣體不適用，但上述模型可以用來(lái)估算氣體分子間的平均距離3阿伏伽德羅常量是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物理量的橋梁，它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子大小等微觀物理量聯(lián)系起來(lái)有關(guān)計(jì)算主要有：(1)已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M，借助于阿伏伽德羅常量NA，可以求得這種物質(zhì)的分子質(zhì)量m0.(2)已知物質(zhì)的摩爾體積VA，借助于阿伏伽德羅常量NA，可以計(jì)算出這種物質(zhì)的一個(gè)分子所占據(jù)的體積V0.(3)若物體是固體或液體，可把分子視為緊密排列的球形分子，可估算出分子直徑d.(4)依據(jù)求得的一個(gè)分子占據(jù)的體積V0，可估算分子間距，此時(shí)把每個(gè)分子占據(jù)的空間看做一個(gè)小立方體模型，所以分子間距d，這對(duì)氣體、固體、液體均適用(5)已知物體的體積V和摩爾體積VA，求物體的分子數(shù)N，則N.(6)已知物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量M，求物體的分子數(shù)N，則NNA.(2016西安高二檢測(cè))已知水的密度1.0103 kg/m3，水的摩爾質(zhì)量M1.8102kg/mol.求：(1)1 g水中所含水分子數(shù)目；(2)水分子的質(zhì)量；(3)水分子的直徑(取兩位有效數(shù)字)【解析】(1)因?yàn)? mol任何物質(zhì)中含有分子數(shù)都是NA，所以只要知道了1 g水的物質(zhì)的量n，就可求得其分子總數(shù)N.NnNANA6.021023個(gè)3.31022個(gè)(2)水分子質(zhì)量m0 kg3.01026 kg.(3)水的摩爾體積V，設(shè)水分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的，則一個(gè)水分子的體積V0.將水分子視為球形，則V0d3，所以有：d3即有d m3.91010 m.【答案】(1)3.31022個(gè)(2)3.01026 kg(3)3.91010 m用油膜法估測(cè)分子的大小用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)原理是：油酸是一種脂肪酸，它的分子的一部分和水分子的親和力很強(qiáng)當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，酒精溶于水或揮發(fā)，在水面上形成一層油酸薄膜，薄膜可認(rèn)為是單分子油膜，如圖11所示圖11將水面上形成的油膜形狀畫(huà)到坐標(biāo)紙上，可以計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)純油酸的體積V和油膜的面積S，可以計(jì)算出油膜的厚度dV/S，即油酸分子的直徑(2016濟(jì)南高二檢測(cè))“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下：向體積V油1 mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總500 mL；用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳雗100滴時(shí)，測(cè)得其體積恰好是V01 mL；先往邊長(zhǎng)為3040 cm的淺盤(pán)里倒入2 cm深的水，然后將 均勻地撒在水面上；圖12用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤(pán)上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖12所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N，小方格的邊長(zhǎng)l20 mm.根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：(1)步驟中應(yīng)填寫(xiě)： ；(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V是 mL；(3)油酸分子直徑是 m.【解析】(1)為了顯示單分子油膜的形狀，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V Ml2105 mL.(3)根據(jù)大于半個(gè)方格的算一個(gè)，小于半個(gè)方格的舍去，油膜形狀占據(jù)方格數(shù)大約為115個(gè)，故面積S1152020 mm24.6104 mm2油酸分子直徑d mm4.3107 mm4.31010 m.【答案】(1)痱子粉或石膏粉(2)2105(3)4.31010分子力、分子勢(shì)能和物體的內(nèi)能1.分子力是分子引力和分子斥力的合力，分子勢(shì)能是由分子間的分子力和分子間的相對(duì)位置決定的能， 分子力F和分子勢(shì)能Ep都與分子間的距離有關(guān)，二者隨分子間距離r變化的關(guān)系如圖13所示圖13(1)分子間同時(shí)存在著引力和斥力，它們都隨分子間距離的增大(減小)而減小(增大)，但斥力比引力變化得快(2)在rr0的范圍內(nèi)，隨著分子間距離的增大，分子力F先增大后減小，而分子勢(shì)能Ep一直增大(4)當(dāng)rr0時(shí)，分子力F為零，分子勢(shì)能Ep最小但不一定等于零2內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和溫度升高時(shí)物體分子的平均動(dòng)能增加；體積變化時(shí)，分子勢(shì)能變化內(nèi)能也與物體的物態(tài)有關(guān)解答有關(guān)“內(nèi)能”的題目，應(yīng)把握以下四點(diǎn)：(1)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而不是分子平均速率的標(biāo)志(2)當(dāng)分子間距離發(fā)生變化時(shí)，若分子力做正功，則分子勢(shì)能減小；若分子力做負(fù)功，則分子勢(shì)能增加(3)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)如圖14所示，分別表示兩個(gè)分子之間分子力和分子勢(shì)能隨分子間距離變化的圖像由圖像判斷以下說(shuō)法中正確的是()圖14A當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均最小，分子力為零，分子勢(shì)能不為零B當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大而增大C當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增加D當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子間距離逐漸減小，分子力逐漸增大，分子勢(shì)能逐漸增加E當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子間距離減小時(shí)，分子勢(shì)能先減小后增加【解析】由題圖可知，當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均達(dá)到最小，但此時(shí)分子力為零，而分子勢(shì)能不為零，是一負(fù)值，A對(duì)；當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大，先增大后減小，此時(shí)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，B錯(cuò)，C對(duì)；當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子間距離逐漸減小，分子力逐漸增大，而此過(guò)程中分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，由負(fù)值增大到正值，故D對(duì)，E錯(cuò)【答案】ACD(2016南京檢測(cè))當(dāng)兩個(gè)分子間的距離rr0時(shí)，分子處于平衡狀態(tài)，設(shè)r1r0r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，其大小隨r增加先增大后減小，且整個(gè)過(guò)程分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨r增加，分子力減小且分子力做正功，分子勢(shì)能減小，分子力為零時(shí)，分子勢(shì)能最小，綜上可知B、C、E正確A和D錯(cuò)誤【答案】BCE勢(shì)能的大小與物體(分子)間距離的關(guān)系不論是重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、分子勢(shì)能、電勢(shì)能，當(dāng)物體(分子)之間的距離發(fā)生變化時(shí)，它們之間的相互作用力如果做正功，勢(shì)能都要減小；如果做負(fù)功，勢(shì)能都要增大1(2015全國(guó)卷)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35500013】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)象是由于液體的對(duì)流形成的【解析】擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，選項(xiàng)A正確擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，不是一種化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)E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【答案】ACD2(2013全國(guó)卷)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開(kāi)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)能和動(dòng)能之和不變【解析】當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，靠近過(guò)程中分子力做正功，動(dòng)能增大，勢(shì)能減?。划?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，動(dòng)能最大，勢(shì)能最?。划?dāng)距離繼續(xù)減小時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，繼續(xù)靠近過(guò)程中，斥力做負(fù)功，勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，因?yàn)橹挥蟹肿恿ψ龉?，所以?dòng)能和勢(shì)能之和不變，選項(xiàng)B、C、E正確【答案】BCE3(2016青島二中檢測(cè))兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖15中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開(kāi)始相互接近若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)法正確的是()圖15A在rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小B在rr0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能也減小C在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大D在rr0時(shí)，分子勢(shì)能為零E分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變【解析】由Epr圖可知：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，故選項(xiàng)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，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，故選項(xiàng)C正確在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零，故選項(xiàng)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，故選項(xiàng)E正確【答案】ACE4(2014北京高考改編)下列說(shuō)法中不正確的是()A物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大B物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大C物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大D物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變E只根據(jù)物體溫度的變化，無(wú)法確定內(nèi)能的變化【解析】溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，A錯(cuò)、B對(duì)；影響物體內(nèi)能的因素是溫度、體積和物質(zhì)的量，所以只根據(jù)溫度的變化情況無(wú)法判斷內(nèi)能的變化情況，C、D錯(cuò)，E對(duì)【答案】ACD5(2015山東高考改編)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混合均勻是水分子和碳粒做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，與重力無(wú)關(guān)C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)D使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得更迅速E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【解析】墨滴入水，最后混合均勻，這是擴(kuò)散現(xiàn)象，碳粒做布朗運(yùn)動(dòng)，水分子做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)；碳粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得越迅速，選項(xiàng)B、C、D正確【答案】BCD我還有這些不足：(1)_(2)_我的課下提升方案：(1)_(2)_