（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第13章 熱學(xué) 第1節(jié) 分子動(dòng)理論 內(nèi)能教學(xué)案

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1、第13章 熱學(xué) [高考導(dǎo)航] 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析 2017 2018 2019 命題分析 分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)依據(jù) Ⅰ 卷Ⅰ·T33(1)：固體、液體、氣體的性質(zhì) 卷Ⅰ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅱ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅲ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅲ·T33(1)：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合應(yīng)用 卷Ⅱ·T33(1)：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合應(yīng)用 卷Ⅱ·T33(1)：分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)定律 卷Ⅰ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅱ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅲ·T33(2)：氣體實(shí)

2、驗(yàn)定律 卷Ⅰ·T33(1)：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合應(yīng)用 卷Ⅲ·T33(1)：熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合應(yīng)用 卷Ⅰ·T33(1)：分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)定律 卷Ⅲ·T33(1)：分子動(dòng)理論、內(nèi)能、熱力學(xué)定律 卷Ⅱ·T33(1)：固體、液體、氣體的性質(zhì) 卷Ⅰ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅱ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 卷Ⅲ·T33(2)：氣體實(shí)驗(yàn)定律 1.對(duì)分子動(dòng)理論、阿伏加德羅常數(shù)、熱力學(xué)定律、固體和液體的性質(zhì)多以選擇題形式考查，且為多選題，少數(shù)為填空題，試題難度不大；對(duì)氣體的實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程常以計(jì)算題形式考查，試題難度中等。 2．分子動(dòng)理論、阿伏加

3、德羅常數(shù)的應(yīng)用、氣體實(shí)驗(yàn)定律及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用是高考命題的熱點(diǎn)。 阿伏加德羅常數(shù) Ⅰ 氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布 Ⅰ 溫度、內(nèi)能 Ⅰ 固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體 Ⅰ 液晶的微觀結(jié)構(gòu) Ⅰ 液體的表面張力現(xiàn)象 Ⅰ 氣體實(shí)驗(yàn)定律 Ⅱ 理想氣體 Ⅰ 飽和蒸汽、未飽和蒸汽、飽和蒸汽壓 Ⅰ 相對(duì)濕度 Ⅰ 熱力學(xué)第一定律 Ⅰ 能量守恒定律 Ⅰ 熱力學(xué)第二定律 Ⅰ 單位制：中學(xué)物理中涉及的國(guó)際單位制的基本單位和導(dǎo)出單位，例如攝氏度、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小 說明：①知道國(guó)際單位制中規(guī)定的單位符號(hào)。 ② 要求會(huì)正確使用溫度

4、計(jì)。 核心素養(yǎng) 物理觀念：布朗運(yùn)動(dòng)、內(nèi)能、分子力、晶體、飽和汽、未飽和汽、相對(duì)濕度(如2018卷Ⅱ·T33(1))、液晶、理想氣體。 科學(xué)思維：分子動(dòng)理論“油膜法”“放大法”“圖象法”“控制變量法”“臨界法”、氣體實(shí)驗(yàn)定理、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)定律(如2019卷Ⅱ·T33(2))。 科學(xué)探究：測(cè)量分子直徑、驗(yàn)證氣體實(shí)驗(yàn)定律(如2019卷Ⅰ·T33(1))。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：熱機(jī)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 第1節(jié)　分子動(dòng)理論　內(nèi)能 一、分子動(dòng)理論 1．物體是由大量分子組成的 (1)分子的大小 ①分子的直徑(視為球模型)：數(shù)量級(jí)為10－10 m； ②分子的質(zhì)量：數(shù)

5、量級(jí)為10－26 kg。 (2)阿伏加德羅常數(shù) ①1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通常取NA＝6.02×1023 mol－1； ②阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。 2．分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) (1)擴(kuò)散現(xiàn)象 ①定義：不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象； ②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，而是由分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。 (2)布朗運(yùn)動(dòng) ①定義：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)； ②實(shí)質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)； ③特點(diǎn)：顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，運(yùn)動(dòng)越劇烈。

6、 (3)熱運(yùn)動(dòng) ①分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng)； ②特點(diǎn)：分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。 3．分子間同時(shí)存在引力和斥力 (1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。 (2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快。 (3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線 由分子間的作用力與分子間距離關(guān)系圖線(如圖所示)可知： ①當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，分子力為零； ②當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為引力； ③當(dāng)r＜r

7、0時(shí)，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為斥力； ④當(dāng)分子間距離大于10r0(約為10－9 m)時(shí)，分子力很弱，可以忽略不計(jì)。 二、溫度和內(nèi)能 1．溫度 一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。 2．兩種溫標(biāo) 攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。關(guān)系：T＝t＋273.15 K。 3．分子的動(dòng)能 (1)分子動(dòng)能是分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。 (2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。 (3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和。 4．分子的勢(shì)能 (1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對(duì)位置決定的能。 (2)分子勢(shì)能的

8、決定因素 ①微觀上：決定于分子間距離和分子排列情況； ②宏觀上：決定于體積和狀態(tài)。 5．物體的內(nèi)能 (1)概念理解：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，是狀態(tài)量。 (2)決定因素：對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的溫度和體積決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定。 (3)影響因素：物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)。 (4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。 三、實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小 1．實(shí)驗(yàn)原理 利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜(如圖所示)，將油酸分子看作球形，測(cè)出一定體積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

9、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 已稀釋的油酸若干毫升、量筒1個(gè)、淺盤1只(30 cm×40 cm)、純凈水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一塊、坐標(biāo)紙、彩色水筆1支、痱子粉或石膏粉(帶紗網(wǎng)或粉撲)。 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)約為30～40 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或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V

10、0＝ mL。 (4)用滴管(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)根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據(jù)純油酸的體積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10－10，若不是10－10需重做實(shí)驗(yàn)。 1．思考辨析(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”) (1)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分

11、子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 (×) (2)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大。 (×) (3)－33 ℃≈240 K。 (√) (4)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。 (√) (5)油酸酒精溶液配制后，要盡快使用。 (√) (6)用油膜法測(cè)分子直徑的方法，把酒精撒在水面上只要實(shí)驗(yàn)方法得當(dāng)就可以測(cè)出酒精分子的直徑。 (×) (7)公式d＝中的“V”是純油酸的體積。 (√) 2．(教科版選修3－3P39T2改編)對(duì)內(nèi)能的理解，下列說法正確的是(　　) A．系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的 B．溫度高的系統(tǒng)比溫度低的系統(tǒng)的內(nèi)能大 C．不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能，質(zhì)

12、量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能 D．做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但是單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能 A　[系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，A正確；系統(tǒng)的內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的多少等因素都有關(guān)系，B錯(cuò)誤；質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣的平均動(dòng)能相同，但它們的物質(zhì)的量不同，內(nèi)能不同，C錯(cuò)誤；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，D錯(cuò)誤。] 3．(多選)用顯微鏡觀察水中的花粉，追蹤某一個(gè)花粉顆粒，每隔10 s記下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等點(diǎn)，再用直線依次連接這些點(diǎn)，如圖所示，則下列說法中正確的是(　　) A．連接這些點(diǎn)的折線就是

13、這一花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的徑跡 B．花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)是水分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 C．在這六段時(shí)間內(nèi)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小相等 D．從a點(diǎn)計(jì)時(shí)，經(jīng)36 s，花粉顆粒可能不在de連線上 E．從a點(diǎn)計(jì)時(shí)，經(jīng)36 s，花粉顆?？赡茉赿e連線上，但不一定在d、e連線的中點(diǎn) BDE　[根據(jù)題意，每隔10 s把觀察到的花粉顆粒的位置記錄下來，然后用直線把這些位置依次連接成折線，故此圖象是每隔10 s花粉顆粒的位置，而不是花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，故A錯(cuò)誤；由圖線的雜亂無章說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B正確；在這六段時(shí)間內(nèi)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小不一定相等，故C錯(cuò)誤；從a點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)36 s，花粉顆?？赡茉谌?/p>

14、意一點(diǎn)，可能不在d、e連線上，當(dāng)然也可能在d、e連線上，但不一定在d、e連線的中點(diǎn)，故D、E正確。] 4．根據(jù)分子動(dòng)理論，下列說法正確的是(　　) A．一個(gè)氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比 B．顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的不停地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，就是分子的運(yùn)動(dòng) C．分子間的相互作用力一定隨分子間距離的增大而減小 D．分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大 D　[由于氣體分子的間距大于分子直徑，故氣體分子的體積小于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比，故A錯(cuò)誤；顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的不停地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是布朗運(yùn)動(dòng)，它是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn)，但不

15、是分子的運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；若分子間距離從平衡位置開始增大，則引力與斥力的合力先增大后減小，故C錯(cuò)誤；若分子間距是從小于平衡距離開始變化，則分子力先做正功再做負(fù)功，故分子勢(shì)能先減小后增大，故D正確。] 微觀量估算的“兩種建模方法”　 1．(多選)(2016·上海高考)某氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m 。若1摩爾該氣體的體積為Vm，密度為ρ，則該氣體單位體積分子數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)為NA)(　　) A． B． C． D． ABC　[1摩爾該氣體的體積為Vm，則單位體積分子數(shù)為n＝，氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，則1 mol氣體的分子數(shù)為NA＝，可得n＝，氣體的密度為ρ，則1

16、摩爾該氣體的體積Vm＝，則有n＝，故D錯(cuò)誤，A、B、C正確。] 2．(多選)(2019·武漢模擬)若以V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質(zhì)量，M0表示一個(gè)水分子的質(zhì)量；V0表示一個(gè)水分子的體積，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) A．V＝ B．V0＝ C．M0＝ D．ρ＝ E．NA＝ ACE　[將水蒸氣看作立方體模型，則V＝，選項(xiàng)A正確；但由于水蒸氣分子間距遠(yuǎn)大于分子直徑，則V0?，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1 mol水蒸氣的質(zhì)量等于水分子的質(zhì)量與阿伏加德羅常數(shù)NA的乘積，選項(xiàng)C正確；由于摩爾體積V遠(yuǎn)大于NA·V0，則ρ＝＜，

17、選項(xiàng)D錯(cuò)誤；水蒸氣的摩爾質(zhì)量ρV除以水蒸氣分子的質(zhì)量等于阿伏加德羅常數(shù)，選項(xiàng)E正確。] 3．(2017·江蘇高考)科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究生物蛋白分子。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3×10－9 m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol－1。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) [解析]　摩爾體積V＝πr3NA[或V＝(2r)3NA] 由密度ρ＝，解得ρ＝ 代入數(shù)據(jù)得ρ≈1×103 kg/m3(或ρ＝5×102 kg/m3)。 [答案]　1×103 kg/m3或5×102 kg/m3 4．空調(diào)在制冷過程中，室

18、內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會(huì)感覺干燥。某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1。試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字) (1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N； (2)一個(gè)水分子的直徑d。 [解析]　(1)水的摩爾體積為 Vmol＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol， 水分子數(shù)： N＝＝ 個(gè)≈3×1025 個(gè)。 (2)建立水分子的球體模型有＝πd3， 可得水分子

19、直徑：d＝＝ m ≈4×10－10 m。 [答案]　(1)3×1025個(gè)　(2)4×10－10 m 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＝。 (2)把分子看成小立方體，d＝。 [注意]　對(duì)于氣體，利用d＝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＝＝。 ②一個(gè)分子的體積：V0＝＝(估算固體、液體分子的體積或氣體分子

20、所占空間體積)。 ③物體所含的分子數(shù)：N＝n·NA＝·NA＝·NA。 擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)　 1．(多選)(2015·全國(guó)卷Ⅱ)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快 B．?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng) C．?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 D．?dāng)U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 ACD　[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)象是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，不是一種化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng)B、E錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；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

21、。] 2．(多選)(2017·海南高考)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．液體溫度越高，液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈 C．在液體中的懸浮顆粒只要大于某一尺寸，都會(huì)發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng) D．液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) E．液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)它的撞擊作用不平衡所引起的 ABE　[布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A正確；液體溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，故B正確；懸浮顆粒越大，慣性越大，碰撞時(shí)受到?jīng)_力越平衡，所以大顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮

22、在液體中顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋☆w粒撞擊作用的不平衡引起的，故E正確。故選A、B、E。] 3．(2017·北京高考)以下關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說法正確的是(　　) 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 C　[分子熱運(yùn)動(dòng)的快慢只與溫度有關(guān)，與物體速度無關(guān)，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，A錯(cuò)誤，C正確；水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運(yùn)動(dòng)仍存在，故B錯(cuò)誤；熱運(yùn)動(dòng)是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志

23、，所以溫度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一個(gè)分子的速率都增大，故D錯(cuò)誤。] 4．PM2.5是指空氣中直徑小于2.5微米的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，很難自然沉降到地面。下列說法中不正確的是(　　) A．氣溫越高，PM2.5運(yùn)動(dòng)越劇烈 B．PM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng) C．PM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)就是分子的熱運(yùn)動(dòng) D．倡導(dǎo)低碳生活有利于減小PM2.5在空氣中的濃度 C　[由于PM2.5顆粒很小，PM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)是由于周圍大量空氣分子對(duì)PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是布朗運(yùn)動(dòng)，只是空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的反映，B正確，C錯(cuò)誤；溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越

24、劇烈，PM2.5運(yùn)動(dòng)也越劇烈，A正確；因?yàn)榈V物燃料燃燒的廢氣排放是形成PM2.5的主要原因，所以倡導(dǎo)低碳生活、減少化石燃料的使用能有效減小PM2.5在空氣中的濃度，D正確。] 擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)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)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)

25、分子力、分子勢(shì)能、平均動(dòng)能和內(nèi)能　 1．(2018·北京高考)關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說法正確的是(　　) A．氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無關(guān) B．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(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 C　[在其他條件不變的情況下，溫度越高，氣體擴(kuò)散得越快，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，從側(cè)面反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；分子間同時(shí)存在著引力和斥力，故C正確；分子間的引力總是隨著分子間距的增大而減小，故D錯(cuò)誤。] 2．(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅲ)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能

26、一定相同 B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大 C．氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變 D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加 CDE　[氣體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度和體積決定，質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能可能不同，說法A錯(cuò)誤；內(nèi)能與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，說法B錯(cuò)誤；氣體被壓縮時(shí)，同時(shí)對(duì)外傳熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能可能不變，說法C正確；一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，說法D正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，一定量的某種理想氣體在壓強(qiáng)不變的情況下，體積變大，則溫度一定升高，內(nèi)能一定增加，說法E正確。] 3．(多選)(20

27、19·湖南邵陽(yáng)二模)熱學(xué)現(xiàn)象在生活中無處不在，下列與此有關(guān)的分析正確的是(　　) A．固體很難被壓縮是因?yàn)榉肿又g有斥力 B．物體吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 C．溫度高的物體，其內(nèi)能一定大 D．氣體在對(duì)外做功的過程中，其內(nèi)能可能增加 E．中午聞到食堂炒菜的香味是因?yàn)榉肿拥倪\(yùn)動(dòng) ADE　[固體很難被壓縮是因?yàn)榉肿又g有斥力，故A正確；物體吸收熱量時(shí)如果同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定增加，故B錯(cuò)誤；內(nèi)能大小取決于溫度、體積和物質(zhì)的量，故溫度高的物體，其內(nèi)能不一定大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，氣體在對(duì)外做功的過程中，如果同時(shí)吸熱，且吸熱大于做功，則其內(nèi)能可能增加，故D正確，根據(jù)

28、分子動(dòng)理論可知E正確。] 4．(多選)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，由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說法正確的是(　　) A．在r>r0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r

29、0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r＝r0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)相互接近的過程中，分子動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，故E正確。] 1．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 rr0 r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＝r0 F引＝F斥，F(xiàn)＝0 Ep最小，但不為零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0 Ep＝0 2.分析物體內(nèi)能問題的四點(diǎn)

30、提醒 (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)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、物質(zhì)的量以及物質(zhì)狀態(tài)。 (3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。 (4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能相同。 實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小　[講典例示法] 1．注意事項(xiàng) (1)將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，不能混用； (2)油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜； (3)方盤中的水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。 2．誤差分析 (1)純油酸體積的計(jì)算引起誤差； (2)油膜形狀

31、的畫線誤差； (3)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來誤差。 [典例示法]　在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有油酸和酒精體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)盛約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒。 請(qǐng)補(bǔ)充下述實(shí)驗(yàn)步驟： (1)_________________________________________________。 (需測(cè)量的物理量用字母表示) (2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示，則油膜面積為________(已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，求油膜面積時(shí)，半個(gè)以上方格面積記為S，不

32、足半個(gè)舍去)。 (3)估算油酸分子直徑的表達(dá)式為d＝________。 [解析]　(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V。 (2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V′＝·，油膜面積S′＝115S。 (3)由d＝，得d＝。 [答案]　(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V　(2)115S　(3) [跟進(jìn)訓(xùn)練] 　實(shí)驗(yàn)原理和步驟 1．(2019·全國(guó)卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_____________。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以______

33、____________。為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是_____________。 [解析]　由于分子直徑非常小，極少量油酸所形成的單分子層油膜面積也會(huì)很大，因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋，使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜?？梢杂美鄯e法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積。油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比，即d＝，故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外，還需要測(cè)量單分子層油膜的面積。 [答案]　使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積　單分子層油

34、膜的面積 2．在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟： ①往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。 ②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定。 ③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。 ④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。 ⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。 完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是____

35、____。(填寫步驟前面的數(shù)字) (2)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑為________m。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) [解析]　(1)依據(jù)實(shí)驗(yàn)順序，首先測(cè)量一滴油酸溶液的體積(④)，然后在淺盤中放水和痱子粉(①)，將一滴溶液滴入淺盤中(②)，將玻璃板放在淺盤上獲取油膜形狀(⑤)，最后用已知邊長(zhǎng)的坐標(biāo)紙上的油膜形狀來計(jì)算油膜的總面積(③)，故正確的操作順序?yàn)棰堍佗冖茛邸? (2)一滴油酸酒精溶液的體積為V＝×10－6 m3＝S

36、D，其中S＝0.13 m2，故油酸分子直徑： D＝＝×10－6 m＝5×10－10 m。 [答案]　(1)④①②⑤③　(2)5×10－10 　數(shù)據(jù)處理和誤差分析 3．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________。 (2)已知油酸酒精溶液中油酸體積所占比例

37、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________。 [解析]　(1)用量筒測(cè)一滴溶液的體積，無法操作，即使測(cè)量，誤差也很大，要測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積，應(yīng)在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，測(cè)出其體積為V，然后求出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V2＝，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＝。 [答案]　(1)a　(2) 4．(1)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”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；

38、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，如圖所示。坐標(biāo)格正方形的大小為2 cm×2 cm，由圖可以估算出油膜的面積是________m2(保留兩位有效數(shù)字)，由此估算出油膜分子的直徑是________m(保留一位有效數(shù)字)。 (2)某同學(xué)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算出的分子直徑明顯偏大，可能是由于________。 A．油酸分子未完全散開 B．油酸中含有大量酒精 C．計(jì)算油膜面積時(shí)，

39、舍去了所有不足半格的方格 D．求每滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，1 mL的溶液滴數(shù)多計(jì)了10滴 [解析]　(1)油膜面積的估算可以先數(shù)出油膜所覆蓋的整個(gè)方格數(shù)，不足半個(gè)格的舍去，多于半個(gè)格的算1個(gè)格，再計(jì)算總面積，將油膜看成單分子層，先計(jì)算2滴溶液中所含油酸的體積，即為油膜的體積，再除以油膜面積即得分子直徑。由圖示油膜可知，油膜的面積S＝60×2 cm×2 cm＝240 cm2＝2.4×10－2 m2； 兩滴油酸溶液含純油酸的體積 V＝2×× mL＝2×10－5 mL＝2×10－11 m3， 油酸分子的直徑 d＝＝ m≈8×10－10 m。 (2)由公式d＝可知，d偏大，則可能油酸體積V偏大或油膜面積S偏小，選項(xiàng)A、C正確。 [答案]　(1)2.4×10－2　8×10－10　(2)AC 15