新高考物理一輪復(fù)習(xí)精品講義專題15.1 分子動(dòng)理論（含解析）

這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)精品講義專題15.1 分子動(dòng)理論（含解析），共13頁(yè)。試卷主要包含了1 分子動(dòng)理論【講】，了解擴(kuò)散現(xiàn)象并能解釋布朗運(yùn)動(dòng)，了解物體內(nèi)能的決定因素，科學(xué)探究，注意事項(xiàng)，02×1023 ml－1等內(nèi)容，歡迎下載使用。
目錄
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc31811" 一 講核心素養(yǎng) PAGEREF _Tc31811 \h 1
\l "_Tc30414" 二 講必備知識(shí) PAGEREF _Tc30414 \h 1
\l "_Tc15043" 【知識(shí)點(diǎn)一】物體是由大量分子組成的 PAGEREF _Tc15043 \h 1
\l "_Tc29335" 【知識(shí)點(diǎn)二】分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) PAGEREF _Tc29335 \h 4
\l "_Tc9399" 【知識(shí)點(diǎn)三】分子力與分子勢(shì)能 PAGEREF _Tc9399 \h 6
\l "_Tc4979" 三．講關(guān)鍵能力----會(huì)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小 PAGEREF _Tc4979 \h 9
一 講核心素養(yǎng)
物理觀念：布朗運(yùn)動(dòng)、內(nèi)能、擴(kuò)散現(xiàn)象。
1.了解擴(kuò)散現(xiàn)象并能解釋布朗運(yùn)動(dòng).
2.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
3.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，估測(cè)油酸分子的大小。
二 講必備知識(shí)
【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
2． 分子模型
【例1】(2021·江蘇泰州市5月第二次模擬)水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德羅常數(shù)為NA＝6.02×1023 ml－1，一滴露水的體積大約是9.0×10－8 cm3，它含有__________個(gè)水分子，如果一只極小的蟲子來(lái)喝水，每分鐘喝進(jìn)9.0×107個(gè)水分子時(shí)，喝進(jìn)水的質(zhì)量是__________ kg。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
【答案】 3.0×1015 2.7×10－18
【解析】 已知水的摩爾質(zhì)量為M＝1.8×10－2 kg
水的摩爾體積為VM＝eq \f(M,ρ)
一個(gè)水分子的體積為V0＝eq \f(M,ρNA)
一滴露水含有水分子的個(gè)數(shù)N＝eq \f(V,V0)＝3.0×1015個(gè)
小蟲喝進(jìn)水的物質(zhì)的量為n＝eq \f(N′,NA)
喝進(jìn)水的質(zhì)量為m＝nM＝2.7×10－18 kg。
【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。
【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Vml、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(ρVml,NA)。
②一個(gè)分子的體積：V0＝eq \f(Vml,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,Vml)·NA。
【變式訓(xùn)練1】(多選)(2021·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＝eq \f(M,ρ) B．V0＝eq \f(V,NA) C．M0＝eq \f(M,NA) D．ρ＝eq \f(M,NAV0) E．NA＝eq \f(ρV,M0)
【答案】ACE
【解析】將水蒸氣看作立方體模型，則V＝eq \f(M,ρ)，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?eq \f(V,NA)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1 ml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＝eq \f(M,V)＜eq \f(M,NAV0)，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。
【變式訓(xùn)練2】．空調(diào)在制冷過(guò)程中，室內(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(lái)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/ml，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 ml－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。
【答案】 (1)3×1025個(gè) (2)4×10－10 m
【解析】 (1)水的摩爾體積為
Vml＝eq \f(M,ρ)＝eq \f(1.8×10－2,1.0×103) m3/ml＝1.8×10－5 m3/ml，
水分子數(shù)：N＝eq \f(VNA,Vml)＝eq \f(1.0×103×10－6×6.0×1023,1.8×10－5) 個(gè)≈3×1025 個(gè)。
(2)建立水分子的球體模型有eq \f(Vml,NA)＝eq \f(1,6)πd3，
可得水分子直徑：d＝eq \r(3,\f(6Vml,πNA))＝ eq \r(3,\f(6×1.8×10－5,3.14×6.0×1023)) m≈4×10－10 m。
【知識(shí)點(diǎn)二】分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
【例2】 [2021·1月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇性考試適應(yīng)性測(cè)試，15(1)]以下現(xiàn)象中，主要是由分子熱運(yùn)動(dòng)引起的是( )
A.菜籽油滴入水中后會(huì)漂浮在水面
B.含有泥沙的渾水經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)變清
C.密閉容器內(nèi)懸浮在水中的花粉顆粒移動(dòng)
D.荷葉上水珠成球形
【答案】 C
【解析】 菜籽油滴入水中漂浮在水面主要體現(xiàn)的是浮力作用，A錯(cuò)誤；含有泥沙的渾水經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)變清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上層水變清，B錯(cuò)誤；密閉容器內(nèi)懸浮在水中的花粉顆粒移動(dòng)，是因?yàn)樗肿訜徇\(yùn)動(dòng)撞擊花粉顆粒，造成了花粉顆粒受力不平衡，C正確；荷葉上的水珠成球形是表面張力的作用，是分子間作用力的結(jié)果，D錯(cuò)誤。
【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1】 (2021·北京市昌平區(qū)二模練習(xí))某同學(xué)在顯微鏡下觀察水中懸浮的花粉微粒的運(yùn)動(dòng)。他把小微粒每隔一定時(shí)間的位置記錄在坐標(biāo)紙上，如圖所示。則該圖反映了( )
A.液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡
B.花粉微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡
C.每隔一定時(shí)間花粉微粒的位置
D.每隔一定時(shí)間液體分子的位置
【答案】 C
【解析】 顯微鏡能看見的是懸浮的花粉微粒不是分子，A、D錯(cuò)誤；如圖所示是小微粒每隔一定時(shí)間在坐標(biāo)紙上的位置，用直線把它們連接起來(lái)，表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，期間微粒不一定是沿直線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確。
【變式訓(xùn)練2】 (多選)在沒有外界影響的情況下，密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，該氣體( )
A.分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來(lái)
B.每個(gè)分子的速度大小均相等
C.分子的平均動(dòng)能保持不變
D.分子的密集程度保持不變
【答案】 CD
【解析】 分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)永不停息，分子的速率分布呈中間多兩頭少，不可能每個(gè)分子的速度大小均相等，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，只要溫度不變，分子的平均動(dòng)能就保持不變，又由于體積不變，所以分子的密集程度保持不變，選項(xiàng)C、D正確。
【知識(shí)點(diǎn)三】分子力與分子勢(shì)能
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)能最小（不為零，且為負(fù)）——平衡位置；兩個(gè)位置分子勢(shì)能為零——無(wú)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)。
【例3】 [2020·全國(guó)卷Ⅰ，33(1)]分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r＝r1時(shí)，F(xiàn)＝0。分子間勢(shì)能由r決定，規(guī)定兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢(shì)能為零。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過(guò)程中，勢(shì)能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距由r2減小到r1的過(guò)程中，勢(shì)能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距等于r1處，勢(shì)能________(填“大于”“等于”或“小于”)零。
【答案】 減小 減小 小于
【解析】 若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過(guò)程中，分子力做正功，勢(shì)能減??；由r2減小到r1的過(guò)程中，分子力仍做正功，勢(shì)能減小；在間距為r1處，勢(shì)能小于零。
【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。
【規(guī)律方法】分子力及分子勢(shì)能圖象
【變式訓(xùn)練1】(多選) (2021·山東濟(jì)南市5月高考模擬)(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(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)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r10r0
(10－9 m)
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
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