高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題15.1　分子動(dòng)理論　內(nèi)能（原卷版）

專題15.1分子動(dòng)理論內(nèi)能【講】【講核心素養(yǎng)】物理觀念：分子動(dòng)理論、布朗運(yùn)動(dòng)、內(nèi)能、擴(kuò)散現(xiàn)象。1．知道分子動(dòng)理論并能用分子動(dòng)理論解釋一些常見的現(xiàn)象2．了解擴(kuò)散現(xiàn)象并能解釋布朗運(yùn)動(dòng).3．了解物體內(nèi)能的決定因素.科學(xué)思維：分子動(dòng)理論“油膜法”。1．掌握分子模型的構(gòu)建與分子直徑的估算方法，了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn).2．知道分子力隨分子間距離變化的圖象【講考點(diǎn)題型】【知識(shí)點(diǎn)一】物體是由大量分子組成的1．宏觀量與微觀量之間的關(guān)系宏觀量橋梁微觀量摩爾質(zhì)量Mmol阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(Mmol,NA)＝eq\f(ρVmol,NA)摩爾體積Vmol分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)(固體、液體)對(duì)氣體，V0為分子所占空間物質(zhì)的量n＝eq\f(m,Mmol)＝eq\f(V,Vmol)分子數(shù)：N＝n·NA2．分子模型固體、液體固體、液體分子一個(gè)一個(gè)緊密排列，可將分子看成球形或立方體形分子直徑d＝eq\r(3,\f(6V,π))(球體模型)或d＝eq\r(3,V)(立方體模型)氣體氣體分子不是一個(gè)一個(gè)緊密排列的，它們之間的距離很大，所以V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)不是氣體分子的體積，而是分子所占有的平均空間。SKIPIF1<0分子間距d＝eq\r(3,V)【例1】（2022·福建三明·高三期末）如圖所示，用水銀血壓計(jì)測(cè)量血壓時(shí)，先向袖帶內(nèi)充氣、然后緩慢放氣。某次測(cè)量充入袖帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.5SKIPIF1<0，體積為V。已知阿伏加德羅常數(shù)為SKIPIF1<0。（1）若該狀態(tài)下氣體的摩爾體積為SKIPIF1<0，求袖帶內(nèi)氣體的分子數(shù)；（2）若緩慢放棄過程中溫度保持不變，袖帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?.8V，壓強(qiáng)變回到SKIPIF1<0，求袖帶內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與放氣前總質(zhì)量的比值?！舅仞B(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練1】（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，SKIPIF1<0中含有多少個(gè)空氣分子？某運(yùn)動(dòng)員的肺活量（一次盡力吸氣后再盡力呼出的氣體總量）約SKIPIF1<0，則一次呼吸進(jìn)入人體的空氣分子數(shù)約為多少個(gè)？【技巧總結(jié)】1．求解分子直徑時(shí)的兩種模型(固體和液體)(1)把分子看成球形，d＝eq\r(3,\f(6V0,π))。(2)把分子看成小立方體，d＝eq\r(3,V0)。[注意]對(duì)于氣體，利用d＝eq\r(3,V0)算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均距離。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M、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＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA)。②一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)(估算固體、液體分子的體積或氣體分子所占空間體積)。③物體所含的分子數(shù)：N＝n·NA＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(V,Vmol)·NA。【知識(shí)點(diǎn)二】分子永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖定義不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。懸浮在液體中的小顆粒的永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。條件分子不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)及分子間有空隙。顆粒足夠小，肉眼看不見，使用光學(xué)顯微鏡觀察現(xiàn)象溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。永不停息，無規(guī)則；顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。（注意：實(shí)驗(yàn)中描繪的是顆粒每隔30s的位置連線，不是運(yùn)動(dòng)軌跡。）原因分子不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)及分子間有空隙。擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性是液體(氣體)分子運(yùn)動(dòng)無規(guī)則性的反映；溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈；顆粒越小，撞擊的分子數(shù)目越少，分子運(yùn)動(dòng)越不平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。實(shí)質(zhì)擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)是由成千上萬個(gè)分子組成的“分子集團(tuán)”即固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，間接反映液體(氣體)分子的運(yùn)動(dòng)?！纠?】（2022·江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在高倍顯微鏡下觀察，可以看到懸浮在液體中的小炭粒在不同時(shí)刻的位置，每隔一定時(shí)間把炭粒的位置記錄下來，最后按時(shí)間先后順序把這些點(diǎn)進(jìn)行連線，得到如圖所示的圖像，對(duì)于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．炭粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，說明碳分子運(yùn)動(dòng)也是無規(guī)則的B．越小的炭粒，受到撞擊的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表現(xiàn)得越不明顯C．觀察炭粒運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能有水分子擴(kuò)散到載物片的玻璃中D．將水的溫度降至零攝氏度，炭粒會(huì)停止運(yùn)動(dòng)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。【變式訓(xùn)練2】（多選）（2022·湖南·長(zhǎng)沙一中模擬預(yù)測(cè)）下列說法正確的是（）A．?dāng)U散現(xiàn)象不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果B．分子動(dòng)理論是在一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的C．一定溫度下的飽和汽壓，隨飽和汽的體積增大而減小D．用手捏面包，面包體積會(huì)縮小，這是分子間有空隙的原因E．當(dāng)分子斥力與引力大小相等時(shí)，分子勢(shì)能有極小值【規(guī)律方法】．?dāng)U散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較現(xiàn)象擴(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)別是分子的運(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)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)(1)都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映了分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)【知識(shí)點(diǎn)三】分子力與分子勢(shì)能名稱項(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化情況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)表現(xiàn)為斥力r增大，斥力做正功，分子勢(shì)能減少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)能減少r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0分子勢(shì)能最小，但不為零r>10r0(10－9m)F引和F斥都已十分微弱，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力分子勢(shì)能為零面積與斜率面積：分子力做的功斜率：分子力5．判斷分勢(shì)能的變化有兩種方法(1)看分子力的做功情況。(2)直接由分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷，但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別。記住一個(gè)位置分子勢(shì)能最?。ú粸榱悖覟樨?fù)）——平衡位置；兩個(gè)位置分子勢(shì)能為零——無窮遠(yuǎn)處和小于r0處。分子力為零，分子勢(shì)能不為零，最小且為負(fù)?！纠?】（2022·北京·高三專題練習(xí)）假定兩個(gè)分子的距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)它們的分子勢(shì)能為0，兩個(gè)分子間作用力的合力F、分子勢(shì)能SKIPIF1<0與分子間距離r的關(guān)系如圖甲和乙所示，下列說法正確的是（）A．在r由無限遠(yuǎn)到趨近于SKIPIF1<0的過程中，F(xiàn)先做負(fù)功后做正功B．在r由無限遠(yuǎn)到趨近于SKIPIF1<0的過程中，F(xiàn)先做正功后做負(fù)功C．在r由SKIPIF1<0趨近于0的過程中，F(xiàn)做負(fù)功，SKIPIF1<0先變小再變大D．在r由SKIPIF1<0趨近于0的過程中，F(xiàn)做負(fù)功，SKIPIF1<0變大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練3】（2022·山東臨沂）用電腦軟件模擬兩個(gè)相同分子在僅受分子力作用下的運(yùn)動(dòng)。將兩個(gè)質(zhì)量均為m的A、B分子從x軸上的SKIPIF1<0和SKIPIF1<0處由靜止釋放，如圖所示。其中B分子的速度v隨位置x的變化關(guān)系如圖所示。取無限遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，下列說法正確的是（）A．A、B間距離為SKIPIF1<0時(shí)分子力為零B．A、B間距離為SKIPIF1<0時(shí)分子力為零C．A、B系統(tǒng)的分子勢(shì)能最小值為SKIPIF1<0D．釋放時(shí)A、B系統(tǒng)的分子勢(shì)能為SKIPIF1<0【規(guī)律方法】分子力及分子勢(shì)能圖象分子力F分子勢(shì)能Ep圖象隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小，表現(xiàn)為斥力r增大，F(xiàn)做正功，Ep減小r>r0r增大，F(xiàn)先增大后減小，表現(xiàn)為引力r增大，F(xiàn)做負(fù)功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0Ep最小，但不為零r>10r0引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0Ep＝0【例4】（多選）（2022·河南·模擬預(yù)測(cè)）梅花香自苦寒來，在冬天我們只能夠聞到距離較近的花香，而盛夏我們卻能夠聞到距離較遠(yuǎn)的花香。下列說法正確的是（）A．這種“聞到花香”的物理現(xiàn)象是一種布朗運(yùn)動(dòng)B．這種“聞到花香”的物理現(xiàn)象是一種擴(kuò)散現(xiàn)象C．布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，且劇烈程度都與溫度有關(guān)D．兩個(gè)花粉分子間距離小于r0（兩分子間的作用力為0時(shí)的距離）時(shí)，分子間只有斥力沒有引力E．在兩個(gè)花粉分子間距離從小于r0（兩分子間的作用力為0時(shí)的距離）增大到2r0的過程中，兩個(gè)花粉分子的分子勢(shì)能先減小后增大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！咀兪接?xùn)練4】（2022·北京朝陽·模擬預(yù)測(cè)）對(duì)于一個(gè)只有兩個(gè)分子組成的系統(tǒng)，其分子勢(shì)能SKIPIF1<0與兩分子間距離SKIPIF1<0的變化關(guān)系如圖所示。僅考慮兩個(gè)分子之間的作用，下列說法正確的是（）A．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，分子間的作用力為零B．當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力C．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0