2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)第十四章熱學(xué)第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能學(xué)生用書

第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能課程標(biāo)準(zhǔn)1.通過試驗(yàn)，估測(cè)油酸分子的大小．了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)及試驗(yàn)證據(jù)．2．通過試驗(yàn)，了解擴(kuò)散現(xiàn)象．視察并能說明布朗運(yùn)動(dòng)．了解分子運(yùn)動(dòng)速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和意義．3．了解內(nèi)能的概念及確定因素．素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念：(1)知道擴(kuò)散、布朗運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)及分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，速率分布圖像．(2)知道分子動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能的概念，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)記，分子勢(shì)能跟物體體積有關(guān)．科學(xué)思維：(1)理解擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動(dòng)的成因，能用F－r圖像說明分子力．(2)理解分子平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系，分子勢(shì)能與物體體積的關(guān)系，并能解決相關(guān)的實(shí)際問題．必備學(xué)問·自主落實(shí)一、分子動(dòng)理論1．物體是由大量分子組成的(1)分子直徑大小的數(shù)量級(jí)為________m油膜法測(cè)分子直徑：d＝VS，V是油滴體積，S(2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)為________kg.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁(3)阿伏加德羅常數(shù)：1mol的任何物質(zhì)都含有________的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)量用阿伏加德羅常數(shù)表示，即NA，NA＝________mol－1.2．分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)單分子行為(1)擴(kuò)散現(xiàn)象：相互接觸的物體的分子或原子彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象．溫度越________，擴(kuò)散越快．集體行為(2)布朗運(yùn)動(dòng)：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的顆粒永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．布朗運(yùn)動(dòng)反映了________的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．顆粒越________，運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越________，運(yùn)動(dòng)越猛烈．(3)熱運(yùn)動(dòng)：________永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．3．分子間存在著相互作用力(1)分子間同時(shí)存在________和________，實(shí)際表現(xiàn)的分子力是它們的________．(2)引力和斥力都隨著距離的增大而________，但斥力比引力變更得________．(3)分子間的作用力隨分子間距離變更的關(guān)系如圖所示．二、溫度和物體的內(nèi)能1．溫度(1)溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度，在微觀上表示分子的________．(2)溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量，一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度．溫度相同是熱平衡的標(biāo)記2．兩種溫標(biāo)(1)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的比較：兩種溫標(biāo)溫度的零點(diǎn)不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)值不同，但它們表示的溫度間隔是相同的．即兩種溫度的每一度大小相同(2)關(guān)系：T＝____________．3．分子的平均動(dòng)能：物體內(nèi)全部分子動(dòng)能的平均值叫分子的平均動(dòng)能．________是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越________．4．分子勢(shì)能：由分子間的相互作用和相對(duì)位置確定的勢(shì)能叫分子勢(shì)能．宏觀上，分子勢(shì)能的大小與物體的________有關(guān)．物體內(nèi)能的大小與物體機(jī)械能的大小沒有任何關(guān)系5．物體的內(nèi)能：物體中全部分子的熱運(yùn)動(dòng)的________與________的總和．物體的內(nèi)能跟物體的________和________都有關(guān)系．走進(jìn)生活冬天在我國(guó)北方許多地方易出現(xiàn)霧霾天氣，如圖所示．霧霾極大地影響了人們的視線，也給交通帶來不便．(1)你知道霾的小顆粒在做什么運(yùn)動(dòng)嗎？(2)這種運(yùn)動(dòng)與小顆粒大小有關(guān)嗎？關(guān)鍵實(shí)力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一微觀量的估算1．兩種分子模型(1)球體模型：把分子看成球形，分子的直徑：d＝36(2)立方體模型：把分子看成小立方體，其邊長(zhǎng)：d＝3V留意：對(duì)于氣體，利用d＝3V0計(jì)算出的2．宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0等．(2)宏觀量：物體的體積V、密度ρ、質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的量n等．(3)相互關(guān)系①一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝MmolNA②一個(gè)分子的體積：V0＝VmolNA針對(duì)訓(xùn)練1.(多選)某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為()A．NA＝VV0 B．NAC．NA＝Mm D．NA＝2．(多選)已知阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol－1)，某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，該物質(zhì)的密度為ρ(kg/m3)，則下列敘述中正確的是()A．1kg該物質(zhì)所含的分子個(gè)數(shù)是ρNAB．1kg該物質(zhì)所含的分子個(gè)數(shù)是1MNC．該物質(zhì)1個(gè)分子的質(zhì)量是ρD．該物質(zhì)1個(gè)分子占有的空間是M3.[2024·河北衡水市月考]轎車中的平安氣囊能有效保障駕乘人員的平安．轎車在發(fā)生肯定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，疊氮化鈉(亦稱“三氮化鈉”，化學(xué)式NaN3)受撞擊完全分解產(chǎn)生鈉和氮?dú)舛淙霘饽遥舫淙氲獨(dú)夂笃桨矚饽业娜莘eV＝56L，氣囊中氮?dú)獾拿芏圈眩?.25kg/m3，已知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M＝28g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m；(2)氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N；(3)氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r.考點(diǎn)二布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)三類概念的比較擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子固體微小顆粒分子區(qū)分是分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運(yùn)動(dòng)，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運(yùn)動(dòng)，不能通過光學(xué)顯微鏡干脆視察到共同點(diǎn)(1)都是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(2)都隨溫度的上升而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映了分子做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)留意：(1)擴(kuò)散現(xiàn)象干脆反映了分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)不是分子的運(yùn)動(dòng)，間接反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．(2)一縷陽(yáng)光射入教室內(nèi)，我們看到教室內(nèi)塵埃上下流淌不是布朗運(yùn)動(dòng)，做布朗運(yùn)動(dòng)的顆粒直徑大約在10－6m，人干脆用肉眼是看不見的．針對(duì)訓(xùn)練4.據(jù)探討發(fā)覺，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播．氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)．這些固態(tài)或液態(tài)顆粒的大小一般在10－3～103μm之間．已知布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小通常在10－6m數(shù)量級(jí)．下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是氣體介質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)B．在布朗運(yùn)動(dòng)中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越猛烈C．在布朗運(yùn)動(dòng)中，顆粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡D．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，能很長(zhǎng)時(shí)間都懸浮在氣體中，顆粒的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng)，能長(zhǎng)時(shí)間懸浮是因?yàn)闅怏w浮力作用5．[2024·張家口模擬](多選)PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5微米的懸浮顆粒物，飄浮在空中做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，很難自然沉降到地面，吸入后危害人體健康，礦物燃料的燃燒是形成PM2.5的主要緣由．下列關(guān)于PM2.5的說法中正確的是()A．PM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級(jí)相當(dāng)B．PM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng)C．溫度越低PM2.5活動(dòng)越猛烈D．PM2.5中小一些的顆粒的運(yùn)動(dòng)比大一些的顆粒更為猛烈6．[2024·?？谀M]關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．?dāng)U散現(xiàn)象只能發(fā)生在液體或氣體中，不能發(fā)生在固體中B．布朗運(yùn)動(dòng)就是花粉分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C．懸浮在肯定溫度的液體中的固體小顆粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D．?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都能證明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三分子力、分子勢(shì)能與物體內(nèi)能1．分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系項(xiàng)目分子間的相互作用力F分子勢(shì)能Ep與分子間距的關(guān)系圖像隨分子間距的變更狀況r<r0F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引<F斥，F(xiàn)表示為斥力r增大，斥力做正功，分子勢(shì)能減??；r減小，斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加r>r0F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引>F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力r增大，引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；r減小，引力做正功，分子勢(shì)能削減r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0分子勢(shì)能最小，但不為零(取無(wú)窮遠(yuǎn)處的分子勢(shì)能為零)r>10r0(10－9m)F引和F斥都已非常微弱，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力分子勢(shì)能為零留意：當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零，但是分子間的F引、F斥都不為零，是二者的合力為零．2．分析物體內(nèi)能問題的四點(diǎn)提示(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法．(2)內(nèi)能的大小與溫度、體積、分子數(shù)和物態(tài)等因素有關(guān)．(3)通過做功或熱傳遞可以變更物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能相同．例1如圖所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子位于橫軸上，甲、乙兩分子間引力、斥力及分子勢(shì)能的大小變更狀況分別如圖中三條曲線所示，A、B、C、D為橫軸上的四個(gè)特別的位置；E為兩虛線a、b的交點(diǎn)，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則由圖像可知()A．虛線a為分子間斥力變更圖線，交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)代表乙分子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)分子力為零B．虛線b為分子間引力變更圖線，表明分子間引力隨距離增大而增大C．實(shí)線c為分子勢(shì)能的變更圖線，乙分子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小D．乙分子從A到C的運(yùn)動(dòng)過程中始終做加速運(yùn)動(dòng)[教你解決問題]“讀圖”——提升信息轉(zhuǎn)化實(shí)力[解題心得]例2[2024·山東卷]如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，初始時(shí)氣缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過程中，缸內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功B．內(nèi)能減小，全部分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例削減D．溫度上升，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加[解題心得]針對(duì)訓(xùn)練7.[2024·江蘇揚(yáng)州模擬]2024年12月9日，在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)氣泡，如圖所示，氣泡靜止在水中，此時(shí)()A．氣泡受到浮力B．氣泡內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)停止C．氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力D．水與氣泡界面處，水分子間作用力表現(xiàn)為斥力8．新型冠狀病毒在世界范圍內(nèi)的肆虐，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失．為了殺死病毒，預(yù)防傳染，人們運(yùn)用乙醇消毒液和免洗洗手液(如圖所示)，兩者的主要成分都是酒精，則下列說法正確的是()A．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會(huì)聞到淡淡的酒味，這是由于酒精分子做布朗運(yùn)動(dòng)B．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會(huì)聞到淡淡的酒味，與分子運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)C．運(yùn)用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是液體蒸發(fā)的原因D．運(yùn)用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液態(tài)變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，內(nèi)能不變第十四章熱學(xué)第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能必備學(xué)問·自主落實(shí)一、1．(1)10－10(2)10－26(3)相同6.02×10232．(1)高(2)液體分子小高(3)分子3．(1)引力斥力合力(2)減小快二、1．(1)平均動(dòng)能2．(2)t＋273.15K3．溫度大4．體積5．動(dòng)能分子勢(shì)能溫度體積走進(jìn)生活答案：(1)布朗運(yùn)動(dòng)．(2)有關(guān)．關(guān)鍵實(shí)力·精準(zhǔn)突破1．解析：因?yàn)镸＝ρV，所以NA＝Mm＝ρVm.由于氣體分子間隙很大，所以V≠NA·V0答案：BC2．解析：1kg該物質(zhì)的物質(zhì)的量為1M，所含分子數(shù)目為n＝NA·1M＝NAM，故A錯(cuò)誤；B正確；每個(gè)分子的質(zhì)量為m0＝1n＝MNA，故C錯(cuò)誤；每個(gè)分子所占體積為答案：BD3．解析：(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m＝M解得m≈5×10－26kg.(2)設(shè)氣囊內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為n，則有n＝ρN＝nNA解得N≈2×1024(個(gè))．(3)氣體分子間距較大，可以認(rèn)為每個(gè)分子占據(jù)一個(gè)邊長(zhǎng)為r的立方體，則有r3＝V解得r≈3×10－9m.答案：(1)5×10－26kg(2)2×1024(3)3×10－9m4．解析：布朗運(yùn)動(dòng)是固態(tài)或液態(tài)顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是氣體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)撞擊的結(jié)果，所以它反映的是氣體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，氣體分子對(duì)顆粒的撞擊作用越不簡(jiǎn)單平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越猛烈，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；在布朗運(yùn)動(dòng)中，顆粒本身并不是分子，而是分子集團(tuán)，所以顆粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡不是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，能很長(zhǎng)時(shí)間都懸浮在氣體中，顆粒的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng)；固態(tài)或液態(tài)顆粒能長(zhǎng)時(shí)間懸浮是受到氣體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)撞擊導(dǎo)致的，不是浮力作用的結(jié)果，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B5．解析：PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5微米的懸浮顆粒物，遠(yuǎn)大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級(jí)，故A錯(cuò)誤；PM2.5在空氣中運(yùn)動(dòng)的是固體顆粒，屬于布朗運(yùn)動(dòng)，故B正確；溫度越高PM2.5活動(dòng)越猛烈，故C錯(cuò)誤；PM2.5中顆粒越小，空氣分子對(duì)顆粒的撞擊越不均衡，其顆粒的運(yùn)動(dòng)比其他顆粒更為猛烈，故D正確．答案：BD6．解析：擴(kuò)散現(xiàn)象是指不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間，故A錯(cuò)誤．布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒受到的分子的撞擊不平衡產(chǎn)生的，是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是花粉分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤．布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒受到的分子的撞擊不平衡產(chǎn)生的，固體小顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，故C錯(cuò)誤．?dāng)U散現(xiàn)象干脆反映了組成物質(zhì)的分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；布朗運(yùn)動(dòng)間接證明白分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故D正確．答案：D例1解析：分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，隨分子間距離r的減小而增大，但斥力變更得快，故虛線a為分子間斥力變更圖線，虛線b為分子間引