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選修 3-3熱學(xué) 第一章 分子動(dòng)理論 內(nèi)能
【高考目標(biāo)導(dǎo)航】
考綱點(diǎn)擊熱點(diǎn)提示
1.分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)根據(jù) Ⅰ
2.阿伏伽德羅常數(shù) Ⅰ
3.氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分析 Ⅰ
4.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志、內(nèi)能 Ⅰ
5.固體分子微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體 Ⅰ
6.液體的微觀結(jié)構(gòu) Ⅰ
7.液體的表面張力現(xiàn)象 Ⅰ
8.氣體實(shí)驗(yàn)定律 Ⅰ
9.理想氣體 Ⅰ
10.飽和蒸汽、未飽和蒸汽和飽和蒸汽壓 Ⅰ
11.相對(duì)濕度 Ⅰ
12.熱力學(xué)第一定律 Ⅰ
13.能量守恒定律 Ⅰ
14.熱力學(xué)第二定律 Ⅰ
15. 要知道中學(xué)物理涉及的國(guó)際單位制的基本單位和其他物理量的單位、包括攝氏度、標(biāo)準(zhǔn)氣壓 Ⅰ
實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小1.考查阿伏伽德羅常數(shù)及分子大小、分子質(zhì)量、分子數(shù)目等微觀量的估算
2.考查分子的平均動(dòng)能、熱運(yùn)動(dòng)和布朗運(yùn)動(dòng)
3.分子力與分子勢(shì)能的綜合問(wèn)題
4.考查內(nèi)能的相關(guān)因素
5.考查晶體和非晶體的特點(diǎn)及液體表面張力產(chǎn)生的原因
6.氣體實(shí)驗(yàn)定律的定量計(jì)算及圖像的考查
7.封閉氣體壓強(qiáng)的求解
8.熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程定性分析的綜合考查
9.考查熱力學(xué)第二定律
10.能量守恒定律的綜合運(yùn)算
11.考查油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟和數(shù)據(jù)的處理
12.飽和汽、未飽和汽壓及相對(duì)濕度
【考綱知識(shí)梳理】
一、宏觀量與微觀量及相互關(guān)系
1.固、液、氣三態(tài)分子模型
在固體和液體分子大小的估算中通常將分子看做是一個(gè)緊挨一個(gè)的小球(或小立方體)，每個(gè)分子的體積也就是每個(gè)分子所占據(jù)的空間，雖然采用正方體模型和球形模型計(jì)算出分子直徑的數(shù)量級(jí)是相同的，但考慮到誤差因素，采用球形模型更準(zhǔn)確一些.對(duì)氣體分子來(lái)說(shuō)，由于氣體沒(méi)有一定的體積和
形狀，氣體分子間的平均距離比較大，氣體分子占據(jù)的空間比每個(gè)分子的體積大得多，可以忽略每個(gè)分子的空間體積，認(rèn)為每個(gè)分子占據(jù)的空間是一個(gè)緊挨一個(gè)的立方體，分子間的平均距離為立方體邊長(zhǎng)，氣體分子占據(jù)的空間并非氣體分子的實(shí)際體積.
2、物質(zhì)是由大量分子組成
（1） 分子體積很小，質(zhì)量小。
（2） 油膜法測(cè)分子直徑：
（3） 阿伏伽德羅常量：
（4） 微觀物理量的估算問(wèn)題：
二、 布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象
1、 擴(kuò)散現(xiàn)象：相互接觸的物體互相進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，溫度越高，擴(kuò)散越快。
2、 布朗運(yùn)動(dòng)：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的花粉顆粒的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈，布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱動(dòng)動(dòng)的反映，是微觀分子熱運(yùn)動(dòng)造成的宏觀現(xiàn)象。
①布朗運(yùn)動(dòng)成因：液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，對(duì)固體小顆粒碰撞不平衡。
②影響布朗運(yùn)動(dòng)劇烈程度因素：微粒小，溫度高，布朗運(yùn)動(dòng)劇烈
三、分子力與分子勢(shì)能
1、 分子間存在著相互作用的分子力。
分子力有如下幾個(gè)特點(diǎn)：分子間同時(shí)存在引力和斥力；分子間的引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小，隨分子距離的減小而增大，但斥力比引力變化更快。實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的是引力和斥力的合力。
（1） 時(shí)（約幾個(gè)埃，1埃= 米），
，分子力F=0。
（2） 時(shí)， ，分子力F為斥力。
（3） 時(shí)， ，分子力F為斥力。
④ 時(shí)， 、f斥速度減為零，分子力F=0。
2、分子勢(shì)能
（1）分子間由于存在相互作用而具有的，大小由分子間相對(duì)位置決定的能叫做分子勢(shì)能。
（2）分子勢(shì)能改變與分子力做功的關(guān)系：分子力做功，分子勢(shì)能減少；克服分子力做功，分子勢(shì)能增加；且分子力做多少功，分子勢(shì)能就改變多少。分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系（如右圖示）：
①當(dāng)r＞ 時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；
②當(dāng)r＜ 時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；
③r= 時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零，為負(fù)值，因?yàn)檫x兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能為零。
對(duì)實(shí)際氣體來(lái)說(shuō)，體積增大，分子勢(shì)能增加;體積縮小，分子勢(shì)能減小。
四、物體的內(nèi)能
1.平均動(dòng)能:每個(gè)做熱運(yùn)動(dòng)的分子都具有動(dòng)能 mv2，但是各個(gè)分子的動(dòng)能有大有小，且不斷變化.在研究熱現(xiàn)象時(shí)，某個(gè)分子的動(dòng)能大小沒(méi)有意義，有意義的是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能的平均值，即平均動(dòng)能
2.內(nèi)能
(1)定義：物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和.
(2)物體的內(nèi)能跟物體的溫度、體積、物態(tài)和分子個(gè)數(shù)(即質(zhì)量)都有關(guān)系.
3. 改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞.
4、物體的內(nèi)能和機(jī)械能的比較
五、溫度和溫標(biāo)
1.溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上表示分子的平均動(dòng)能.
2.兩種溫標(biāo)
(1)比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)：兩種溫標(biāo)溫度的零點(diǎn)不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)值不同，但它們表示的溫度間隔是相同的，即每一度的大小相同，Δt=ΔT.
(2)關(guān)系：T=t+273.15 K.
3.平衡態(tài)及特點(diǎn)：對(duì)于一個(gè)孤立的熱學(xué)系統(tǒng)，無(wú)論其初始狀態(tài)如何經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，必須達(dá)到一個(gè)宏觀平衡性質(zhì)不再隨時(shí)間變化的狀態(tài)，叫平衡態(tài)，系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)有共同特性即“溫度相同” .
六、用油膜法估測(cè)分子的大小
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>(1)估測(cè)油酸分子的大小.
(2)學(xué)習(xí)間接測(cè)量微觀量的原理和方法.
2.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，將油酸分子看做球形，測(cè)出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用d=V/S計(jì)算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸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.
3.實(shí)驗(yàn)器材
盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆.
4.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液.
(2)往邊長(zhǎng)約為30 cm～40 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉(或細(xì)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
(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(kāi)，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)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，據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度 ，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).
5.注意事項(xiàng)
(1)油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于 .
(2)痱子粉的用量不要太大，并從盤中央加入，使粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻.
(3)測(cè)1滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小.
(4)淺盤里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.
(5)要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓.
(6)利用坐標(biāo)求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，大于半個(gè)的算一個(gè).
(7)做完實(shí)驗(yàn)后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去酒精，最后用水沖洗，以保持盤的清潔.
6.誤差分析
(1)純油酸體積的計(jì)算誤差.
(2)油膜面積的測(cè)量誤差主要是：
①油膜形狀的畫線誤差；
②數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差.
【要點(diǎn)名師透析】
類型一：阿伏伽德羅常數(shù)及微觀量的計(jì)算
【例1】已知水的密度 ，其摩爾質(zhì)量 ，阿伏加德羅常數(shù) 。試求：
⑴某人一口喝了 的水，內(nèi)含多少水分子？
⑵估計(jì)一個(gè)水分子的線度多大？
解析：水的摩爾體積是
⑴ 中的水含有的分子數(shù)為
⑵把水分子看成“球體”，并設(shè)其直徑為 ，則有
所以
類型二、 對(duì)內(nèi)能概念的理解
【例2】下列說(shuō)法中正確的是
A.物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大
B.物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零
C.物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體內(nèi)能一定減小
D.氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大
解：物體的機(jī)械能和內(nèi)能是兩個(gè)完全不同的概念。物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定，而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定。分子動(dòng)能不可能為零（溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度），而物體的動(dòng)能可能為零。所以A、B不正確。物體體積減小時(shí)，分子間距離減小，但分子勢(shì)能不一定減小，例如將處于原長(zhǎng)的彈簧壓縮，分子勢(shì)能將增大，所以C也不正確。由于氣體分子間距離一定大于r0，體積增大時(shí)分子間距離增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，所以D正確。
【感悟高考真題】
1.（2011?四川理綜?T14）氣體能夠充滿密閉容器，說(shuō)明氣體分子除相互碰撞的短暫時(shí)間外
A 氣體分子可以做布朗運(yùn)動(dòng)
B 氣體分子的動(dòng)能都一樣大
C 相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運(yùn)動(dòng)
D 相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大
【答案】選C.布朗運(yùn)動(dòng)本身并不是分子運(yùn)動(dòng)，因此A錯(cuò)；分子作無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，各個(gè)分子的動(dòng)能不同，B錯(cuò)；氣體分子平均距離較遠(yuǎn)，所以分子力十分微弱，C正確；由于無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，每個(gè)氣體分子之間的距離是變化的， D錯(cuò).
2.（2011?上海高考物理?T8）某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中 表示 處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對(duì)應(yīng)的溫度分別為 ，則
(A) (B)TⅢ>TⅡ>TⅠ (C) (D)
【答案】選B.
【詳解】曲線下的面積表示表示分子速率從0→∞所有區(qū)間內(nèi)分子數(shù)的比率之和，顯然其值應(yīng)等于1，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的速率普遍增大，所以曲線的高峰向右移動(dòng)，曲線變寬，但由于曲線下總面積恒等于1，所以曲線的高度相應(yīng)降低，曲線變得平坦。所以，TⅢ>TⅡ>TⅠ
3.（2011?山東高考?T36）（1）人類對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程，以下說(shuō)法正確的是 。
a．液晶的分子勢(shì)能與體積有關(guān)
b．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的
c．溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大
d．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用
（2）氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連。開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn) =14cm。后來(lái)放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使左管C中水銀面在O點(diǎn)處，測(cè)得右管D中水銀面高出O點(diǎn)h2=44cm（已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg）
①求恒溫槽的溫度
②此過(guò)程A內(nèi)氣體內(nèi)能 （填“增大”或“減小”），氣體不對(duì)外做功，氣體將 (填“吸熱”或者“放熱”)。
【答案】（1）a、b （2）① 或 ②增大 吸熱
【詳解】（1）選a、d。液晶是一類處于液態(tài)和固態(tài)之間的特殊物質(zhì)，其分子間的作用力較強(qiáng)，在體積發(fā)生變化時(shí)需要考慮分子間力的作用，分子勢(shì)能和體積有關(guān)，a正確。晶體分為單晶體和多晶體，單晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，b錯(cuò)誤。溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大但不是每一個(gè)分子動(dòng)能都增大，c錯(cuò)誤。露珠由于受到表面張力的作用表面積有收縮到最小的趨勢(shì)即呈球形，d正確。
（2）①由于在溫度變化前后左端被封閉氣體的體積沒(méi)有發(fā)生變化，由查理定律可得 帶入數(shù)據(jù)可得恒溫槽的溫度
②此過(guò)程中由于被封閉理想氣體溫度升高，故內(nèi)能增大；由熱力學(xué)第一定律知在沒(méi)對(duì)外做功的前提下應(yīng)該從外界吸收熱量。
4.（2011?廣東理綜?T13）如圖3所示,兩個(gè)接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來(lái),下面的鉛柱不脫落,主要原因是
A.鉛分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
B.鉛柱受到大氣壓力作用
C.鉛柱間存在萬(wàn)有引力作用
D.鉛柱間存在分子引力作用
【答案】選D.
【詳解】擠壓后的鉛分子之間的距離可以達(dá)到分子之間存在相互作用力的距離范圍內(nèi)，故不脫落的主要原因是分子之間的引力，故D正確，A.B.C錯(cuò)誤。
5．（2010?全國(guó)卷Ⅰ?19）右圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線。下列說(shuō)法正確的是
A．當(dāng)r大于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力
B．當(dāng)r小于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
C．當(dāng)r等于r2時(shí)，分子間的作用力為零
D．在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子間的作用力做負(fù)功
【答案】BC
【解析】分子間距等于r0時(shí)分子勢(shì)能最小，即r0= r2。當(dāng)r小于r1時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于r1小于r2時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于r2時(shí)分子力表現(xiàn)為引力，A錯(cuò)BC對(duì)。在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子斥力做正功分子勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤。
【命題意圖與考點(diǎn)定位】分子間距于分子力、分子勢(shì)能的關(guān)系
6. （2010?上海物理?14）分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生，并隨著分子間距的變化而變化，則
（A）分子間引力隨分子間距的增大而增大
（B）分子間斥力隨分子間距的減小而增大
（C）分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大
（D）分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大
答案：B
解析：根據(jù)分子力和分子間距離關(guān)系圖象，如圖，選B。
本題考查分子間相互作用力隨分子間距的變化，圖象的理解。
難度：中等。
7.（09?北京?13）做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測(cè)記錄如圖。圖中記錄的是 （ D ）
A．分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況
B．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡
C．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度??時(shí)間圖線
D．按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線
解析：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而非分子的運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；既然無(wú)規(guī)則所以微粒沒(méi)有固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，對(duì)于某個(gè)微粒而言在不同時(shí)刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無(wú)法確定其在某一個(gè)時(shí)刻的速度，故也就無(wú)法描繪其速度-時(shí)間圖線，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；故只有D項(xiàng)正確。
8.（09?上海物理?2）氣體內(nèi)能是所有氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和勢(shì)能的總和，其大小與氣體的狀態(tài)有關(guān)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子間勢(shì)能分別取決于氣體的 （ A ）
A．溫度和體積 B．體積和壓強(qiáng)
C．溫度和壓強(qiáng)D．壓強(qiáng)和溫度
解析：由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以氣體分子的動(dòng)能宏觀上取決于溫度；分子勢(shì)能是由于分子間引力和分子間距離共同決定，宏觀上取決于氣體的體積。因此答案A正確。
9.（09?江蘇卷物理?12.A）（選修模塊3?3）（12分）（1）若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則在此過(guò)程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說(shuō)法正確的是 。（填寫選項(xiàng)前的字母）
（A）氣體分子間的作用力增大 （B）氣體分子的平均速率增大
（C）氣體分子的平均動(dòng)能減小 （D）氣體組成的系統(tǒng)地熵增加
（2）若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中，對(duì)外界做了0.6J的功，則此過(guò)程中的氣泡 （填“吸收”或“放出”）的熱量是 J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過(guò)程中，又對(duì)外界做了0.1J的功，同時(shí)吸收了0.3J的熱量，則此過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了 J。
（3）已知?dú)馀輧?nèi)氣體的密度為1.29kg/ ，平均摩爾質(zhì)量為0.29kg/mol。阿伏加德羅常數(shù) ，取氣體分子的平均直徑為 ，若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請(qǐng)估算液體體積與原來(lái)氣體體積的比值。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。
答案：A. (1) D ；(2) 吸收；0.6；0.2；(3) 設(shè)氣體體積為 ，液體體積為 ，
氣體分子數(shù) , (或 )
則 （或 ）
解得 ( 都算對(duì))
解析：（1）掌握分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律才能準(zhǔn)確處理本題。氣泡的上升過(guò)程氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)減小，溫度不變，由玻意爾定律知，上升過(guò)程中體積增大，微觀上體現(xiàn)為分子間距增大，分子間引力減小，溫度不變所以氣體分子的平均動(dòng)能、平均速率不變，此過(guò)程為自發(fā)過(guò)程，故熵增大。D 項(xiàng)正確。
（2）本題從熱力學(xué)第一定律入手，抓住理想氣內(nèi)能只與溫度有關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行處理。理想氣體等溫過(guò)程中內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律 ，物體對(duì)外做功0.6J，則一定同時(shí)從外界吸收熱量0.6J，才能保證內(nèi)能不變。而溫度上升的過(guò)程，內(nèi)能增加了0.2J。
（3）微觀量的運(yùn)算，注意從單位制檢查運(yùn)算結(jié)論，最終結(jié)果只要保證數(shù)量級(jí)正確即可。設(shè)氣體體積為 ，液體體積為 ，氣體分子數(shù) , (或 )
則 （或 ）
解得 ( 都算對(duì))
【考點(diǎn)模擬演練】
1．已知某氣體的摩爾體積為VA，摩爾質(zhì)量為MA，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出的物理量是 (　　)
A．分子質(zhì)量 B．分子體積
C．分子密度 D．分子間平均距離
【答案】AD
【詳解】根據(jù)m＝MANA可知選項(xiàng)A正確；由于氣體分子間距很大，故無(wú)法求出分子的體積和密度，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由V＝VANA＝d3可知選項(xiàng)D正確．
2.做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測(cè)記錄如圖.圖中記錄的是( )
A.分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況
B.某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡
C.某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度?時(shí)間圖線
D.按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線
【答案】選D.
【詳解】布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而非分子的運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；既然無(wú)規(guī)則所以微粒沒(méi)有固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于某個(gè)微粒而言，在不同時(shí)刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無(wú)法確定其在某一個(gè)時(shí)刻的速度，故也就無(wú)法描繪其速度?時(shí)間圖線，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.
3．下列說(shuō)法中正確的是 (　　)
A．給輪胎打氣的過(guò)程中，輪胎內(nèi)氣體內(nèi)能不斷增大
B．灑水車在不斷灑水的過(guò)程中，輪胎內(nèi)氣體的內(nèi)能不斷增大
C．太陽(yáng)下暴曬的輪胎爆破，輪胎內(nèi)氣體內(nèi)能減小
D．拔火罐過(guò)程中，火罐能吸附在身體上，說(shuō)明火罐內(nèi)氣體內(nèi)能減小
【答案】ACD
【詳解】給輪胎打氣的過(guò)程中，輪胎內(nèi)氣體質(zhì)量增加，體積幾乎不變，壓強(qiáng)增加，溫度升高，內(nèi)能增加，選項(xiàng)A正確；灑水車內(nèi)水逐漸減小，輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)逐漸減小，體積增大，對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輪胎爆破的過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，選項(xiàng)C正確；火罐內(nèi)氣體溫度逐漸降低時(shí)，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D正確．
4.如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示.F>0表示斥力，F(xiàn)<0表示引力， A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則下列選項(xiàng)中的圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢(shì)能、動(dòng)能與兩分子間距離的關(guān)系，其中大致正確的是( )
【答案】選B、C.
【詳解】乙分子從A處釋放后先是分子引力做正功，分子勢(shì)能減小，乙分子的動(dòng)能增加；至B點(diǎn)處，乙分子所受分子引力最大，則此處乙分子加速度最大，B點(diǎn)至C點(diǎn)過(guò)程，分子引力繼續(xù)做正功，分子動(dòng)能繼續(xù)增加，分子勢(shì)能繼續(xù)減小，至C點(diǎn)分子動(dòng)能最大，分子勢(shì)能最��；C點(diǎn)至D點(diǎn)過(guò)程，分子斥力做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增加.綜合上述分析知B、C正確，A、D錯(cuò)誤.
5.(1)氣體內(nèi)能是所有氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和勢(shì)能的總和，其大小與氣體的狀態(tài)有關(guān)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子勢(shì)能分別取決于氣體的( )
A.溫度和體積 B.體積和壓強(qiáng)
C.溫度和壓強(qiáng) D.壓強(qiáng)和溫度
(2)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸氣相比較，下列說(shuō)法是否正確？
①分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同.
②它們的內(nèi)能相同.
【答案】(1)A (2)見(jiàn)解析
【詳解】(1)選A.由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以氣體分子的動(dòng)能宏觀上取決于溫度；分子勢(shì)能是由分子間作用力和分子間距離共同決定的，宏觀上取決于氣體的體積.因此選項(xiàng)A正確.
(2)①溫度相同則說(shuō)明它們的分子平均動(dòng)能相同；又因?yàn)? g水和1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而它們的分子總動(dòng)能相同，所以①說(shuō)法正確；
②當(dāng)100℃的水變成100℃的水蒸氣時(shí)，該過(guò)程吸收熱量，內(nèi)能增加，所以1 g 100℃的水的內(nèi)能小于1 g 100℃的水蒸氣的內(nèi)能，故②說(shuō)法錯(cuò)誤.
7．同學(xué)們一定都吃過(guò)味道鮮美的烤鴨，烤鴨的烤制過(guò)程沒(méi)有添加任何調(diào)料，只是在烤制之前，把烤鴨放在腌制湯中腌制一定時(shí)間，鹽就會(huì)進(jìn)入肉里．則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．如果讓腌制湯溫度升高，鹽進(jìn)入鴨肉的速度就會(huì)加快
B．烤鴨的腌制過(guò)程說(shuō)明分子之間有引力，把鹽分子吸進(jìn)鴨肉里
C．在腌制湯中，有的鹽分子進(jìn)入鴨肉，有的鹽分子從鴨肉里面出來(lái)
D．把鴨肉放入腌制湯后立刻冷凍，將不會(huì)有鹽分子進(jìn)入鴨肉
【答案】AC
【詳解】鹽分子進(jìn)入鴨肉是因?yàn)辂}分子的擴(kuò)散，溫度越高擴(kuò)散得越快，A正確；鹽進(jìn)入鴨肉是因?yàn)辂}分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不是因?yàn)榉肿右�力，B錯(cuò)誤；鹽分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有的進(jìn)入鴨肉，有的離開(kāi)鴨肉，C正確；冷凍后，仍然會(huì)有鹽分子進(jìn)入鴨肉，只不過(guò)速度慢一些，D錯(cuò)誤．
8．如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示．F>0為斥力，F(xiàn)<0為引力．A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，選項(xiàng)中四個(gè)圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢(shì)能、動(dòng)能與兩分子間距離的關(guān)系，其中大致正確的是 (　　)
【答案】B
【詳解】乙分子的運(yùn)動(dòng)方向始終不變，A錯(cuò)誤；加速度與力的大小成正比，方向與力相同，故B正確；乙分子從A處由靜止釋放，分子勢(shì)能不可能增大到正值，故C錯(cuò)誤；分子動(dòng)能不可能為負(fù)值，故D錯(cuò)誤．
9．若以μ表示水的摩爾質(zhì)量，v表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，m、Δ分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面四個(gè)關(guān)系式，其中正確的是
(　　)
①NA＝ρvm　②ρ＝μN(yùn)AΔ�、踡＝μN(yùn)A　④Δ＝vNA
A．①和②　　　　　　　B．①和③
C．③和④ D．①和④
【答案】B
【詳解】NA＝vmS＝ρvm，NA＝μm，所以m＝μN(yùn)A，B選項(xiàng)正確．
10.(1)如圖所示，把一塊潔凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面，如果你想使玻璃板離開(kāi)水面，必須用比玻璃板重力______ 的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子間存在______作用.
(2)往一杯清水中滴入一滴紅墨水，一段時(shí)間后，整杯水都變成了紅色，這一現(xiàn)象在物理學(xué)中稱為_(kāi)_____現(xiàn)象，是由于分子的________而產(chǎn)生的.
【答案】(1)大 分子引力 (2)擴(kuò)散 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))
【詳解】(1)由于玻璃板除受豎直向下的重力外還受向下的水分子和玻璃分子間的分子引力，故向上的拉力應(yīng)大于重力.
(2)題目中的現(xiàn)象是由于分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而引起的擴(kuò)散現(xiàn)象.
11.(2011?蘇州模擬)用油膜法估測(cè)分子的大小.
實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙(最小正方形邊長(zhǎng)為1 cm).則
(1)下面給出的實(shí)驗(yàn)步驟中，正確排序應(yīng)為_(kāi)_____(填序號(hào))
為估算油酸分子的直徑，請(qǐng)補(bǔ)填最后一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟D
A.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上
B.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)N
C.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05 %的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴入一滴
D._______________________________________________
_________________________________________________.
(2)利用以上測(cè)量數(shù)據(jù)，寫出單個(gè)油酸分子直徑的表達(dá)式為
___________________________________________.
【答案】(1)BCA 將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S
(2)
【詳解】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可得，給出的實(shí)驗(yàn)步驟的正確排序?yàn)锽CA，步驟D應(yīng)為將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S.
(2)每滴油酸酒精溶液的體積為 1滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V= ×0.05%
所以單個(gè)油酸分子的直徑為
12. (1)已知某氣體的摩爾體積為VA，摩爾質(zhì)量為MA，阿伏加德羅常數(shù)為NA，由以上數(shù)據(jù)能否估算出每個(gè)分子的質(zhì)量、每個(gè)分子的體積、分子之間的平均距離？
(2)當(dāng)物體體積增大時(shí)，分子勢(shì)能一定增大嗎？
(3)在同一個(gè)坐標(biāo)系中畫出分子力F和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離的變化圖象，要求表現(xiàn)出Ep最小值的位置及Ep變化的大致趨勢(shì)．
【詳解】(1)可估算出每個(gè)氣體分子的質(zhì)量m0＝MANA；由于氣體分子間距較大，由V0＝VANA，求得的是一個(gè)分子占據(jù)的空間而不是一個(gè)氣體分子的體積，故不能估算每個(gè)分子的體積；由d＝ 3V0＝ 3VANA可求出分子之間的平均距離．
(2)在r＞r0范圍內(nèi)，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；在r＜r0范圍內(nèi)，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，故不能說(shuō)物體體積增大，分子勢(shì)能一定增大，只能說(shuō)當(dāng)物體體積變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也變化．
(3)


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