2018－2019学年高中物理 第一章 分子动理论 章末盘点知识整合与阶段检测讲义（含解析）粤教版选修3-3.doc

章末盘点知识整合与阶段检测分子动理论 阿伏加德罗常数和微观估算(1)阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观量的桥梁，在已知宏观物理量的基础上，往往可借助NA计算出某些微观物理量。 (2)几个常用的关系式：m：物质的质量，M：摩尔质量，m0：分子质量，V：物质的体积，Vm：摩尔体积，V0：分子体积，NA：阿伏加德罗常数，n：物质的量，N：分子总个数，：物质的密度，d：分子直径或分子间距离，则有：(1)m0/V0；(2)NNAnm/m0V/V0；(3)nN/NAm/MV/Vm；(4)m0M/NAm/N；(5)V0Vm/NAV/N；(固、液体)(6)V0d3(球体)a3(立方体)。例1一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol。阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，取气体分子的平均直径为21010 m。若气泡内的气体能完全变为液体，请估算变为液体后液体体积与原来气体体积的比值。(结果保留一位有效数字)解析设气体体积为V0，液体体积为V1气体分子数nNA，V1n(或V1nd3)则d3NA(或d3NA)解得1104(91052104都算对)。答案1104(91052104都算对)分子的热运动1.分子的热运动分子的运动是不规则的，受温度影响。温度越高，运动越剧烈。大量分子运动受统计规律支配。2扩散现象(1)两种物质由于接触而产生的物质迁移现象即为扩散现象，它的原因是分子的无规则运动，扩散现象是分子运动的具体体现。(2)扩散现象的特点：从浓度高处向浓度低处扩散；扩散快慢除与此物质的状态有关外，还与温度有关。3布朗运动(1)尽管布朗运动本身并不是分子运动，但由于它的形成原因是由于分子的撞击，所以它能反映分子的运动特征，这就是布朗运动的意义所在。(2)布朗运动的实质：布朗运动永不停息，说明分子的运动是永不停息的。布朗运动路线的无规则，说明分子的运动是无规则的。温度越高，颗粒越小，布朗运动越剧烈，说明分子无规则运动的剧烈程度也与温度有关。例2(四川高考)气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()A气体分子可以做布朗运动B气体分子的动能都一样大C相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大解析气体能充满密闭容器的原因是：气体分子间的距离大于1010m，相互作用力十分微弱，气体分子做无规则的自由运动，C正确；布朗运动研究的是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，而不是气体分子的运动，A错误；由于气体分子的运动及相互的碰撞，会使分子间的距离和速率都时刻发生变化，所以B、D均错误。答案C分子间的作用力、分子势能、物体的内能(1)分子间有相互作用的引力和斥力，当距离变化时，引力和斥力都发生变化，分子力(引力和斥力的合力)也要变化，同时分子力要做功，从而引起分子势能的变化，分子势能的变化量与分子力做功的关系为EpW。(2)物体的内能是指组成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和。由于温度越高，分子平均动能越大，所以物体的内能与温度有关。由于分子势能与分子间距离有关，而分子间距离与物体体积有关，因此物体的内能与物体的温度和体积有关。又由于物体所含物质的量不同，分子数目不同，分子势能与分子动能的总和不同，所以物体的内能与物质的量也有关系。总之，物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关系。(3)物体的内能与机械能是分别从微观和宏观上表述的两种能量。它们之间可以相互转化，但各自的变化一般互不影响，机械能可以为零，但内能一定不会为零。例3下列关于物体内能的说法正确的是()A同一个物体，运动时比静止时的内能大B1 kg 0 的水的内能比1 kg 0 的冰的内能大C静止的物体的分子平均动能为零D物体被举得越高，其分子势能越大解析物体的内能与其宏观运动状态无关，A错误；1 kg 0 的水变成1 kg 0 的冰要放出热量，故1 kg 0 的水的内能大，B对；静止的物体的动能为零，但分子在永不停息地运动，其分子平均动能不为零，同理被举高的物体，势能增加，但其体积不变，分子势能不变，故C，D错。答案B(时间：90分钟满分：100分)第卷(选择题，共48分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1下列关于分子动理论说法中正确的是()A分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大B分子间的相互作用力随着分子距离的增大，一定先减小后增大C物体温度越高，则该物体内所有分子运动的速率都一定越大D显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动，这就是液体分子的运动解析：选A根据分子动理论，分子都在不停地做无规则的运动；分子之间存在着相互作用的引力和斥力。引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力快，因此分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，A正确，B错误；温度越高，说明分子平均动能越大，但不能说明每个分子都大，C错误；显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动，说明液体分子在做无规则运动，不是液体分子的运动，D错误。2由阿伏加德罗常数NA和一个水分子的质量m，一个水分子的体积V0，不能确定的物理量有()A1摩尔水的质量B2摩尔水蒸气的质量C3摩尔水的体积 D4摩尔水蒸气的体积解析：选D1摩尔水的质量为MANAm，A正确；2摩尔水蒸气的质量M2NAm，B正确；液体可认为分子是紧密地靠在一起，3摩尔水的体积V3NAV0，故C正确，由于气体分子间有一个很大的空隙，气体的体积并非所含分子自身体积之和，故D项由已知条件无法确定，故选D。3关于布朗运动，以下说法正确的是()A布朗运动是花粉分子自身的无规则运动B布朗运动是由于花粉微粒内部分子间的碰撞引起的C温度越高，布朗运动越明显D布朗运动是分子运动解析：选C由布朗运动产生的原因及其特点可知C正确。4以下说法正确的是()A温度相等的两块铁(固体)，其内能一定相等B温度不等的两物体，其内能一定不等C两物体的内能相等，其分子平均动能一定相等D两块相同物质组成的物体(固体)，质量相等，形状不同，温度相同，内能一样大解析：选D温度相等的两块铁，因为不知道他们的质量是否相等。那么他们的内能不一定相等，所以A错；而对于温度不等的两物体，分子平均动能不一样大，但由于分子数目、分子势能、分子质量等因素，就有可能使内能一样大，因此B错；同样的道理，C错，D对。5关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是()A温度低的物体内能一定小B温度低的物体分子运动的平均动能一定小C外界对物体做功时，物体的内能一定增加D做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大解析：选B温度低的物体分子平均动能小，内能不一定小，选项A错误B正确；外界对物体做功时，若同时散热，物体的内能不一定增加，选项C错误；做加速运动的物体，由于速度越来越大，动能越大，但温度不一定升高，物体分子的平均动能不一定增大，选项D错误。6有关分子动能的说法，正确的是()A温度变化时，物体内某分子的动能一定变化B分子的平均动能永不为零C在0 时的水和0 时的冰的分子平均动能不相等D物体动能为零，分子的动能也为零 解析：选B由于分子运动的无规则性，同一分子在不同的温度的动能也可能相同，选项A错误。物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，选项B正确，选项D错误。温度是物体分子热运动的平均动能的标志，选项C错误。7如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的()A温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化B温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的C温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态D温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化解析：选A如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量，如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。二、多项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)8下列说法正确的是()A物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级为100 nmB任何物质分子都在不停地做无规则运动C在任何情况下，分子间的引力和斥力都是同时存在的D1 kg 任何物质含有的微粒数相同，都是6.021023个解析：选BC1 nm109 m，分子直径的数量级为1010 m，合0.1 nm，故A错；只有在温度为0 K时分子才停止运动，0 K是达不到的，所以任何物质分子都在不停地做无规则运动，B正确；在任何情况下，分子间的引力和斥力都是同时存在的，C正确；6.021023 mol1是阿伏加德罗常数，指1 mol任何物质中都含有6.021023个分子，D错。9在研究热现象时，我们可以采用统计方法，这是因为()A每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B个别分子的运动不具有规律性C在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化解析：选BC在研究热现象时，单个分子的运动具有无规则的特征，但大量的分子却满足统计规律，故正确答案为B、C。10.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F0表示斥力，F0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，则下列选项中如图所示分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是()解析：选BC乙分子从A处释放后先是分子引力做正功，分子势能减小，乙分子的动能增加，至B点处，乙分子所受分子引力最大，则此处乙分子加速度最大；B点至C点的过程中，分子引力继续做正功，分子动能继续增加，分子势能继续减小，至C点分子动能最大，分子势能最小；C点至D点过程，分子斥力做负功，分子动能减小(但不会变为负值)，分子势能增加；在整个运动过程中，乙分子的运动方向不变。综合上述分析知B、C正确，A、D错误。11关于内能和机械能的下列说法中不正确的是()A内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的B运动物体的内能和机械能均不为零C一个物体的机械能可以为零，但它们的内能永远不可能为零D物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变解析：选AB机械能是指宏观物体动能、重力势能、弹性势能等，内能是指分子动能、分子势能，有本质的区别，A错；物体的分子运动永不停息，内能不能为零，但重力势能是有相对性运动的物体机械能，可以为零，B错，C对；机械能与内能在一定条件下可相互转化，但没有转化时，一个可以变化，另一个不变，D对。12设有甲、乙两分子，甲固定在0点，r0为其与平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动(如图)，则()A乙分子的加速度先减小，后增大B乙分子到达r0处时速度最大C分子力对乙一直做正功，分子势能减小D乙分子在r0处时，分子势能最小解析：选BD两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。由图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，过平衡位置后，分子力先变大再变小，故乙分子的加速度先变小再反向变大，再变小，故A错误。当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做正功，分子动能增加，势能减小，当r等于r0时，动能最大，势能最小，当r大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，动能减小，势能增加。故B、D正确，C错误。第卷(非选择题，共52分)三、非选择题(本题共5小题，共52分。填空题要把正确结果填在相应横线上或按要求作答；计算题要有必要的文字说明和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(7分)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下；取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误：_。(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8103mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为_m。解析：(1)由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微量累积法减小测量误差。液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败。(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：dm1. 2109m。答案：(1)在量筒中滴入N滴溶液在水面上先撒上痱子数(2)1.210914(9分)在“油膜法估测分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_。(填写步骤前面的数字)(2)1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_ m。(结果保留1位有效数字)(3)某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于_。A油酸未完全散开B油酸中含有大量的酒精C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D求每滴体积时，1 mL溶液的滴数误多计了10滴解析：(1)“油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液测定一滴油酸酒精溶液的体积(题中的)准备浅水盘()形成油膜()描绘油膜边缘，测量油膜面积()计算分子直径()。(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V106 m3109 m3，油酸分子直径d m51010 m。(3)油酸未完全散开，测得的油膜面积偏小，由d可知d的计算结果明显偏大，故A正确。酒精易溶于水，不影响测量结果，故B错误。计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，算出的油膜面积偏小，由d可知d的计算结果明显偏大，故C正确。求每滴体积时，1 mL溶液的滴数误多计了10滴，求出的纯油酸的体积偏小，由d可知d的计算结果明显偏小，故D错误。答案：(1)(2)51010(3)AC15(10分)请解释下列物理现象：(1)将樟脑球放入衣箱里，过一段时间后，衣箱里充满了樟脑味；(2)将盐放入水中，水逐渐变咸，而且热水比冷水容易变咸；(3)给气球吹足气，虽然用细线将口扎紧，但过三两天后，气球仍然瘪了。答案：(1)樟脑球放入衣箱里，由于分子的热运动，樟脑分子进入箱内空气中，因此衣箱内充满樟脑味。(2)盐放入水中，发生扩散现象，故水变咸，且分子的热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，因此热水比冷水容易变咸。(3)气球分子间有间隙，而且球内气压大，因此球内气体分子可由空隙运动到球外，气球会慢慢变瘪。16(12分)实验发现，在水深300 m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2 500 m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将二氧化碳分子看做直径为D的球，体积为D3，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少？解析：体积为V的二氧化碳气体的分子数为nNA，所以固体的体积为VnD3，即VD3。答案：D317(14分)目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去，瓶装纯净空气也会上市。设瓶子的容积为500 mL，空气的摩尔质量M29103kg/mol。按标准状况计算，NA6.01023 mol1，试估算：(1)空气分子的平均质量是多少？(2)一瓶纯净空气的质量是多少？(3)一瓶中约有多少个气体分子？解析：(1)m kg4.81026 kg。(2)m空V瓶 kg6.5104 kg。(3)分子数NnNANA1.31022(个)。答案：(1)4.81026 kg(2)6.5104 kg(3)1.31022个