2022年高中物理同步講義(選修性必修3)第01講-分子動理論的基本內(nèi)容(原卷版)

第01講分子動理論的基本內(nèi)容目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.了解分子動理論的基本觀點及相關(guān)的實驗證據(jù)；2.通過實驗，了解擴(kuò)散現(xiàn)象。觀察并能解釋布朗運動。1.認(rèn)識物體是由大量分子組成的.2.知道分子模型，體會建立模型在研究物理問題中的作用。3.知道阿伏加德羅常數(shù)及其意義，會用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行計算或估算．4.知道擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動和分子的熱運動，理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動產(chǎn)生的原因.5.通過實驗，知道分子間存在空隙和相互作用力，并理解分子力與分子間距的關(guān)系.6.明確分子動理論的內(nèi)容．知識精講知識精講知識點01物體是由大量分子組成的1．物體是由大量分子組成的．2．阿伏加德羅常數(shù)(1)定義：1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(shù)量用阿伏加德羅常數(shù)表示．(2)大?。篘A＝6.02×1023mol－1.【知識拓展】1．與阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)的物理量宏觀量：摩爾質(zhì)量M、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的質(zhì)量m、物質(zhì)的體積V、物質(zhì)的密度ρ；微觀量：單個分子的質(zhì)量m0、單個分子的體積V0其中密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(M,Vmol)，但是切記ρ＝eq\f(m0,V0)是沒有物理意義的．2．微觀量與宏觀量的關(guān)系(1)分子質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).(2)分子體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)(適用于固體和液體)．(對于氣體，V0表示每個氣體分子所占空間的體積)(3)物質(zhì)所含的分子數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.3.兩種分子模型（1）球體模型：固體和液體可看作一個一個緊挨著的球形分子排列而成，忽略分子間空隙，如圖甲所示．d＝eq\r(3,\f(6V0,π))＝eq\r(3,\f(6Vmol,πNA))(V0為分子體積)．（2）立方體模型：氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個小立方體，氣體分子位于每個小立方體的中心，每個小立方體是每個氣體分子平均占有的活動空間，忽略氣體分子的大小，如圖乙所示．d＝eq\r(3,V0)＝eq\r(3,\f(Vmol,NA))(V0為每個氣體分子所占據(jù)空間的體積)．【即學(xué)即練1】關(guān)于分子動理論，下列說法中不正確的是（）A．物質(zhì)是由大量分子組成的 B．分子是組成物質(zhì)的最小微粒C．分子永不停息地作無規(guī)則熱運動 D．分子間有相互作用的引力和斥力【即學(xué)即練2】阿伏加德羅常數(shù)是，銅的摩爾質(zhì)量是，銅的密度是，則下列說法不正確的是（）A．銅中所含的原子數(shù)為 B．一個銅原子的質(zhì)量是C．1kg銅所含有的原子數(shù)目是 D．一個銅原子所占的體積是知識點02分子熱運動和分子間的作用力一、分子熱運動1．?dāng)U散(1)定義：不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生原因：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)則運動產(chǎn)生的．(3)意義：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運動的證據(jù)之一．(4)應(yīng)用：生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時，在高溫條件下通過分子的擴(kuò)散，在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素．2．布朗運動(1)定義：懸浮微粒的無規(guī)則運動．(2)產(chǎn)生原因：懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運動狀態(tài)越容易被改變，布朗運動越明顯．(3)意義：間接地反映液體分子運動的無規(guī)則性．3．熱運動(1)定義：分子永不停息的無規(guī)則運動．(2)溫度是分子熱運動劇烈程度的標(biāo)志．二、分子間的作用力1．分子間有空隙(1)氣體分子間有空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙．(2)液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說明液體分子之間存在著空隙．(3)固體分子間有空隙：壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴(kuò)散到對方的內(nèi)部，說明固體分子之間也存在著空隙．2．分子間的作用力(1)分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖1所示．①當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力．②當(dāng)r＝r0時，分子間的作用力F為0；這個位置稱為平衡位置．③當(dāng)r＞r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為引力．(2)產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的．三、分子動理論1．分子動理論：把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)而建立的理論．2．基本內(nèi)容(1)物體是由大量分子組成的．(2)分子在做永不停息的無規(guī)則運動．(3)分子之間存在著相互作用力．【知識拓展】1．?dāng)U散現(xiàn)象(1)擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的．(2)氣體物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最顯著；常溫下物質(zhì)處于固態(tài)時擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯．(3)擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的顯著程度與物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著，這表明溫度越高，分子運動得越劇烈．(4)分子運動的特點：①永不停息；②無規(guī)則．2．布朗運動(1)微粒的大?。鹤霾祭蔬\動的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個分子．其大小直接用人眼觀察不到，但在光學(xué)顯微鏡下可以看到(其大小在10－6m的數(shù)量級)．(2)影響因素：①懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯．②溫度越高，布朗運動越激烈．3．熱運動(1)分子的“無規(guī)則運動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化．(2)熱運動是對于大量分子的整體而言的，對個別分子無意義．(3)分子熱運動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運動快，溫度低分子熱運動慢，但分子熱運動永遠(yuǎn)不會停息．4.布朗運動與熱運動的區(qū)別與聯(lián)系布朗運動熱運動不同點研究對象固體微粒分子觀察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到在顯微鏡下看不到相同點①無規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越激烈聯(lián)系周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動反映了分子的熱運動說明：分子無規(guī)則的運動，不是宏觀物體的機(jī)械運動，二者無關(guān)系.5．對分子間作用力的理解分子間的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時存在的．6.外力作用下三種狀態(tài)表現(xiàn)不同的原因（1）外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力．（2）外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力．（3）外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強的原因．【即學(xué)即練3】關(guān)于熱運動的說法中，正確的是（）A．大量分子做永不停息的無規(guī)則運動 B．僅溫度高的物體中的分子做無規(guī)則運動C．單個分子做永不停息的無規(guī)則運動 D．熱運動是物體受熱后所做的運動【即學(xué)即練4】據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，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。布朗運動微粒大小通常在10-6m數(shù)量級。下列說法正確的是（）A．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中，是受到氣體分子無規(guī)則熱運動撞擊而導(dǎo)致的B．在布朗運動中，顆粒無規(guī)則運動的軌跡就是分子的無規(guī)則運動的軌跡C．在布朗運動中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越大，布朗運動越劇烈D．布朗運動是氣體介質(zhì)分子的無規(guī)則的運動能力拓展能力拓展考法01物體是由大量分子組成的【典例1】目前，環(huán)境污染已非常嚴(yán)重，瓶裝純凈水已經(jīng)占領(lǐng)柜臺。再嚴(yán)重下去，瓶裝純凈空氣也會上市。設(shè)瓶子的容積為2L，空氣的摩爾質(zhì)量。按標(biāo)準(zhǔn)狀況計算，。試估算（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）：（1）空氣分子的平均質(zhì)量是多少？（2）—瓶純凈空氣的質(zhì)量是多少？（3）—瓶中約有多少個氣體分子？考法02計算分子的體積【典例2】食鹽晶體由鈉離子和氯離子組成，其晶體結(jié)構(gòu)可以用圖示表示，圖中相鄰離子的中心用線連起來組成一個個大小相等的正立方體。已知食鹽的密度ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)常數(shù)為NA，晶體中正方體數(shù)目為鈉離子數(shù)的2倍。求：（1）食鹽晶體的摩爾體積Vm；（2）相鄰的鈉離子與氯離子之間的平均距離D。

分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．關(guān)于布朗運動，說法正確的是（）A．花粉顆粒越大，布朗運動進(jìn)行得越激烈B．因為布朗運動的激烈程度跟溫度有關(guān)，所以布朗運動也叫做熱運動C．布朗運動指的是花粉顆粒內(nèi)的花粉分子的運動D．布朗運動的無規(guī)則性能反映液體分子運動的無規(guī)則性2．下面所列舉的現(xiàn)象中，不能說明分子是不斷運動著的是（）A．汽車開過后，公路上塵土飛揚 B．將香水瓶蓋打開后能聞到香味C．灑在地上的水，過一段時間就干了 D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則的運動3．2020年3月3日，國家衛(wèi)健委、國家中醫(yī)藥管理局印發(fā)《關(guān)于印發(fā)新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）的通知》，指出新型冠狀病毒的傳播途徑：經(jīng)呼吸道飛沫和密切接觸傳播是主要的傳播途徑，在相對封閉的環(huán)境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能。氣溶膠粒子是懸浮在大氣中的微小顆粒，如云、霧、細(xì)菌、塵埃、煙塵等。氣溶膠中的粒子具有很多動力學(xué)性質(zhì)，比如布朗運動等。關(guān)于封閉環(huán)境中的氣溶膠粒子，下列說法正確的是（）A．在空氣中會緩慢下沉到地面B．在空氣中會緩慢上升到空中C．在空氣中做無規(guī)則運動D．受到的空氣分子作用力的合力始終等于其所受到的重力4．在熱學(xué)研究中，常常把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)。下列判斷正確的是（）A．?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)B．布朗運動是由于液體的對流形成的C．分子間的作用力總是隨分子間距離的增大而減小D．懸浮在液體中的微粒越小，越容易觀察到布朗運動5．關(guān)于分子間作用力，下列說法正確的是（）A．引力和斥力都隨距離的減小而增大B．兩分子間的距離為r0時，分子間斥力為零，引力也為零C．兩分子間距離為r0時，分子處于靜止?fàn)顟B(tài)D．分子力的本質(zhì)是萬有引力6．如圖所示是分子間引力F引與分子間斥力F斥隨分子間距離r變化的關(guān)系曲線，根據(jù)曲線，下列說法正確的是（）A．F引隨r的增大而增大B．F斥隨r的增大而增大C．r=r0時，引力與斥力大小相等D．引力與斥力都隨分子間距離r的增大而增大7．新冠病毒在電子顯微鏡下觀察。病毒一般呈球形，有形似皇冠狀突起，直徑在75160nm之間，則1nm化為國際基本單位正確的是（）A．1nm=10-3m B．1nm=10-6mC．1nm=10-9m D．1nm=10-10m8．如圖所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛、鉛中有金。對此現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．屬擴(kuò)散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的相互吸引B．屬擴(kuò)散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的無規(guī)則運動C．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進(jìn)入對方中D．屬布朗運動，小金粒進(jìn)入鉛塊中，小鉛粒進(jìn)入金塊中9．關(guān)于分子間的相互作用力，下列說法中不正確的是（）A．當(dāng)分子間的距離r＝r0

時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力B．分子力隨分子間的距離r的變化而變化，當(dāng)r＞

r0時，分子間的引力和斥力都隨距離的增大而減小，但斥力比引力減小得快，故分子力表現(xiàn)為引力C．當(dāng)分子間的距離r＜r0

時，分子間的引力和斥力都隨距離的減小而增大，但斥力增加得快，故分子力表現(xiàn)為斥力D．分子間距離大于10倍分子直徑時，分子力可近似為零10．如圖所示為兩分子系統(tǒng)的勢能EP與兩分子間距離r的關(guān)系曲線下列說法正確的是()A．當(dāng)r大于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B．當(dāng)r等于r2時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C．當(dāng)r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力D．在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功題組B能力提升練1．下列關(guān)于布朗運動的說法中正確的是（）A．將碳素墨水滴入清水中，觀察到的布朗運動是碳分子無規(guī)則運動的反映B．布朗運動是否顯著與懸浮在液體中的顆粒大小無關(guān)C．布朗運動的激烈程度與溫度無關(guān)D．微粒的布朗運動的無規(guī)則性，反映了液體內(nèi)部分子運動的無規(guī)則性2．下列關(guān)于分子動理論的敘述正確的是（）A．在較暗的房間里，看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運動是布朗運動B．當(dāng)分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，但斥力減小得更快C．水結(jié)為冰時，部分水分子已經(jīng)停止了熱運動D．氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力3．阿伏加德羅常數(shù)是NA，銅的摩爾質(zhì)量為M，銅的密度是ρ，則下列說法中正確的是（）A．1m3銅所含原子數(shù)目是 B．1kg銅所含原子數(shù)目是ρNAC．1個銅原子的質(zhì)量是 D．1個銅原子占有的體積為4．研究表明，分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖所示。則下列解釋正確的是（）A．當(dāng)r<r0時分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力B．當(dāng)r<r0時分子間的作用力F表現(xiàn)為引力C．當(dāng)r=r0時分子間的作用力F表現(xiàn)為引力D．當(dāng)r>r0時分子間的作用力F無限大5．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．混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動C．使水溫升高，混合均勻的過程進(jìn)行得更緩慢D．使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進(jìn)行得更緩慢6．1827年，英國植物學(xué)家布朗在顯微鏡下觀察懸浮在液體里的花粉顆粒時，發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在做永不停息的無規(guī)則運動，這種運動稱為布朗運動。下列說法正確的是（）A．液體溫度一定時，花粉顆粒越大，花粉顆粒的無規(guī)則運動越明顯B．花粉顆粒大小一定時，液體溫度越低，花粉顆粒的無規(guī)則運動越明顯C．布朗運動就是液體分子永不停息的無規(guī)則運動D．布朗運動是由液體分子的無規(guī)則運動引起的7．兩個完全相同的透明的玻璃杯中，一杯盛有熱水、另一杯盛有等質(zhì)量的冰水?，F(xiàn)向兩個玻璃杯中各滴入一滴相同的墨滴，發(fā)現(xiàn)玻璃杯中熱水比冰水會更快全部變成黑色。造成這一現(xiàn)象的主要原因是（）A．水分子間有間距B．墨滴中的碳粒比水分子重C．溫度越高水分子熱運動越劇烈，墨滴中碳粒的無規(guī)則運動也越劇烈D．溫度越高分子間的作用力越大8．如圖所示，橫軸表示兩分子間的距離，縱軸表示兩分子間引力、斥力的大小，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，為兩曲線的交點。下列說法錯誤的是（）A．為引力曲線，為斥力曲線B．若兩分子間的距離增大，分子間的斥力減小的比引力更快C．若，則分子引力等于分子斥力，分子力表現(xiàn)為零D．當(dāng)分子間距從開始增大時，分子勢能先減小再增大9．空氣的摩爾質(zhì)量M=29g/mol，則空氣中氣體分子的平均質(zhì)量為多少？成年人做一次深呼吸約吸入450cm3的空氣（空氣密度約1.2kg/m3），試估算做一次深呼吸，吸入的空氣質(zhì)量是多少？所吸入的氣體分子數(shù)大約是多少？10．某熱水袋內(nèi)水的體積約為，已知水的摩爾質(zhì)量為，水的密度是，阿伏加德羅常數(shù)為，求它所包含的水分子數(shù)目約為多少？水分子的直徑約為多少？（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）題組C培優(yōu)拔尖練1．關(guān)于熱學(xué)中的一些基本概念，下列說法正確的是（）A．物體是由大量分子組成的，分子是不可再分的最小單元B．分子間的斥力和引力總是同時存在的，且隨著分子之間的距離增大而增大C．分子做永不停息的無規(guī)則熱運動，布朗運動就是分子的熱運動D．溫度越高，分子熱運動就越劇烈2．根據(jù)下列選項中的物理量，可以計算出氧氣摩爾質(zhì)量的是（）A．氧氣分子的質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)B．氧氣分子的體積和阿伏加德羅常數(shù)C．氧氣的密度和阿伏加德羅常數(shù)D．氧氣分子的體積和氧氣分子的質(zhì)量3．乙醇噴霧消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精。下列說法正確的是（）A．酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，分子間距不變B．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是酒精分子做布朗運動的結(jié)果C．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，每一個酒精分子運動速率都變快了D．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液體分子擴(kuò)散到了空氣中4．標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的摩爾體積為22.4L/mol，在此狀態(tài)下，平均每個氣體分子所占的空間約為分子自身體積的多少倍（阿伏加德羅常數(shù)近似取為6.0×1023mol-1）（）A．10 B．103 C．105 D．1075．一般情況下，分子間同時存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下兩分子的間距達(dá)到不能再靠近時，固定甲分子不動，乙分子可自由移動，則去掉外力后，當(dāng)乙分子運動到很遠(yuǎn)時，速度為v，則在乙分子的運動過程中（乙分子的質(zhì)量為m），則下列判斷正確的是（）A．乙分子的動能變化量為 B．分子力對乙分子做的功為C．分子引力比分子斥力多做的功為 D．分子斥力比分子引力多做的功為6．近期我國多個城市的PM2.5數(shù)值突破警戒線，受影響最嚴(yán)重的是京津冀地區(qū)，霧霾籠罩，大氣污染嚴(yán)重。PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5微米的懸浮顆粒物，飄浮在空中做無規(guī)則運動，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的主要原因。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)量級相當(dāng)B．PM2.5在空氣中的運動屬于布朗運動C．溫度越低PM2.5活動越劇烈D．PM2.5中小一些的顆粒的運動比大一些的顆粒更為劇烈7．我們可以用圖像表示物理量之間的關(guān)系。若用r0表示兩分子之間的平衡位置，則下圖中圖_____（填“甲”或“乙”）表示分子間的作用力隨距離的變化關(guān)系；隨著分子間距離增大，分子間的斥力_________（填“減小”、“增大”或“先增大后減小”）。8．將1mL的純油酸配成500mL的油酸酒精溶液，待均勻溶解后，用滴管取1mL油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共計200滴，則每滴溶液總純油酸的體積為_________mL，已知純油酸的摩爾質(zhì)量M=0.282kg/mol，密度ρ=895kg/m3，阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.0×1023mol-1，則每一滴油酸酒精溶液中所