物理 选择性必修 第三册 配人教版 大时，分子势能减少，选项C错误：在平衡位置以外，分子 解析r。是分子的平衡距离，在r>r。阶段，分子间作用 间距离减小时，分子势能减少，选项D错误。 力表现为引力，随着r增大，F做负功，分子动能减小，分 3.下图为两分子间的作用力F与两分子间距离r的关系曲 子势能增大，随着r减小，F做正功，分子动能增大，分子 线。下列说法正确的是( 势能减小，故选项A正确，B错误；当r<r。时，分子间的 作用力表现为斥力，随着r减小，F做负功，分子动能减 小，分子势能增大，随着r增大，F做正功，分子动能增大， 分子势能减小，故选项C、D错误。 4.(多选)一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧 急刹车，最后停下，则下列说法正确的是( A.在r>r。阶段，随着r增大，F做负功，分子势能增加， A.汽车机械能诚小，氧气内能增加 分子动能减小 B.汽车机械能减小，氧气内能不变 B.在r>r。阶段，随着r诚小，F做正功，分子势能增加， C.汽车机械能减小，汽车（轮胎）内能增加 分子动能减小 D.汽车机械能减小，汽车（轮胎）内能不变 C.在r<r。阶段，随着r减小，F做负功，分子势能减小， 答案BC 分子动能也减小 解析氧气温度不变，体积不变，内能不变，选项A错误， D.在r<r。阶段，随着r增大，F做负功，分子势能增加， B正确：汽车机械能减小，转化为内能，汽车（轮胎）内能增 分子动能诚小 加，选项C正确，D错误。 答案A 课后·训练提升 基础·巩固 答案B 解析设分子平衡距离为r。,分子间距离为r。当r>r0, 一、选择题（第1~4题为单选题，第5~6题为多选题） 分子间作用力表现为引力，分子间距离越大，分子势能越 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大 大：当r<「。，分子间作用力表现为斥力，分子间距离越 小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子势能 分别取决于气体的( 小，分子势能越大：故当r=r。,分子间作用力为0，分子势 能最小：由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择 A温度和体积 B.体积和压强 有关，所以分子间距离为平衡距离时分子势能最小，但不 C.压强和温度 D.温度和压强 一定为零。故选项A、C错误，B正确。分子间相距无穷 答案A 远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中， 解析温度是分子平均动能的标志。温度高，分子平均动 分子势能先减小后增大，选项D错误。 能大。分子势能与分子间距离r有关，即与体积有关，分 4.甲分子固定在坐标原点O,乙分子从图中A点由静止释 子间距离r变化，分子势能就发生变化，所以选项A 放，运动过程中经过P、B两点，两分子间的分子势能E。 正确。 与分子间距离x的变化关系如图所示，下列说法正确的 2.当气体温度升高时，气体( 是( A.每个分子的动能增大 B.每个分子的动能诚小 C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小 答案C 解析温度是分子平均动能的标志，当气体温度升高时， 气体分子平均动能增大，但并非每个分子的动能都增大或 A.乙分子在P点的动能大于在B点的动能 者减小，故选项C正确。 B.乙分子在P点的分子势能大于在B点的分子势能 3.下列关于分子势能的说法正确的是() A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 C.乙分子在B点的加速度为0 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定 D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力 减小 为零 C.当分子距离为平衡距离时，由于分子间作用力为零，所 答案A 以分子势能为零 解析乙分子从P点到B点，分子势能变大，乙分子在P D.分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能 点的分子势能小于在B点的分子势能，分子间作用力做 再靠近的过程中，分子势能不变 负功，则动能减小，即在P点的动能大于在B点的动能， 26
物 理 选择性必修 第三册 配人教版 大时,分子势能减少,选项C错误;在平衡位置以外,分子 间距离减小时,分子势能减少,选项D错误。 3.下图为两分子间的作用力F 与两分子间距离r的关系曲 线。下列说法正确的是( ) A.在r>r0 阶段,随着r增大,F 做负功,分子势能增加, 分子动能减小 B.在r>r0 阶段,随着r减小,F 做正功,分子势能增加, 分子动能减小 C.在r<r0 阶段,随着r减小,F 做负功,分子势能减小, 分子动能也减小 D.在r<r0 阶段,随着r增大,F 做负功,分子势能增加, 分子动能减小 答案 A 解析 r0 是分子的平衡距离,在r>r0 阶段,分子间作用 力表现为引力,随着r增大,F 做负功,分子动能减小,分 子势能增大,随着r减小,F 做正功,分子动能增大,分子 势能减小,故选项 A正确,B错误;当r<r0 时,分子间的 作用力表现为斥力,随着r 减小,F 做负功,分子动能减 小,分子势能增大,随着r增大,F 做正功,分子动能增大, 分子势能减小,故选项C、D错误。 4.(多选)一辆运输瓶装氧气的货车,由于某种原因,司机紧 急刹车,最后停下,则下列说法正确的是( ) A.汽车机械能减小,氧气内能增加 B.汽车机械能减小,氧气内能不变 C.汽车机械能减小,汽车(轮胎)内能增加 D.汽车机械能减小,汽车(轮胎)内能不变 答案 BC 解析 氧气温度不变,体积不变,内能不变,选项 A错误, B正确;汽车机械能减小,转化为内能,汽车(轮胎)内能增 加,选项C正确,D错误。 课后·训练提升 基础 巩固 一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题) 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大 小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能 分别取决于气体的( ) A.温度和体积 B.体积和压强 C.压强和温度 D.温度和压强 答案 A 解析 温度是分子平均动能的标志。温度高,分子平均动 能大。分子势能与分子间距离r有关,即与体积有关,分 子间距离r 变化,分子势能就发生变化,所以选项 A 正确。 2.当气体温度升高时,气体( ) A.每个分子的动能增大 B.每个分子的动能减小 C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小 答案 C 解析 温度是分子平均动能的标志,当气体温度升高时, 气体分子平均动能增大,但并非每个分子的动能都增大或 者减小,故选项C正确。 3.下列关于分子势能的说法正确的是( ) A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定 为零 C.当分子距离为平衡距离时,由于分子间作用力为零,所 以分子势能为零 D.分子相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能 再靠近的过程中,分子势能不变 答案 B 解析 设分子平衡距离为r0,分子间距离为r。当r>r0, 分子间作用力表现为引力,分子间距离越大,分子势能越 大;当r<r0,分子间作用力表现为斥力,分子间距离越 小,分子势能越大;故当r=r0,分子间作用力为0,分子势 能最小;由于分子势能是相对的,其值与零势能点的选择 有关,所以分子间距离为平衡距离时分子势能最小,但不 一定为零。故选项 A、C错误,B正确。分子间相距无穷 远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中, 分子势能先减小后增大,选项D错误。 4.甲分子固定在坐标原点O,乙分子从图中A 点由静止释 放,运动过程中经过P、B 两点,两分子间的分子势能Ep 与分子间距离x 的变化关系如图所示,下列说法正确的 是( ) A.乙分子在P 点的动能大于在B 点的动能 B.乙分子在P 点的分子势能大于在B 点的分子势能 C.乙分子在B 点的加速度为0 D.乙分子从P 点运动到B 点过程中两分子间的作用力 减小 答案 A 解析 乙分子从P 点到B 点,分子势能变大,乙分子在P 点的分子势能小于在B 点的分子势能,分子间作用力做 负功,则动能减小,即在P 点的动能大于在B 点的动能, 26
第一章 分子动理论 选项A正确，B错误：乙分子在B点时受甲分子的作用力 B.当分子间距离为r。时，分子具有最小势能，且距离增大 不为零，则其加速度不为0，选项C错误：乙分子在P点时 或减小时分子势能都增大 分子势能最小，则在P点时两分子之间的作用力为零，从 C,分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分 P,点运动到B点过程中分子间作用力表现为斥力，则随 子势能越小 分子间距离减小，两分子间的作用力变大，选项D错误。 D.分子间距离越大，分子势能越小，分子间距离越小，分 5.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是 子势能越大 答案B A.当分子间作用力表现为引力时，分子势能总是随分子 解析分子势能和分子间距离的关系图像如图所示，由图 间距离的增大而增大 可知，随分子间距离增大，分子势能先减小，当距离为「。 B.当分子间作用力表现为引力时，分子间作用力总是随 时，分子势能最小，当距离大于r。时，分子势能随间距增 分子间距离的增大而减小 大而增大，故选项A,C、D错误，B正确。 C.当分子间作用力表现为斥力时，分子间作用力总是随 分子间距离的减小而增大 D.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能总是随分子 间距离的减小而减小 答案AC 解析当分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大 时，分子间作用力可能先增大后减小，也可能直接减小，分 2.下列说法正确的是() 子间作用力做负功，分子势能增大，选项A正确，B错误： A.温度低的物体内能一定小 当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时，分子 B.温度低的物体分子运动的平均速率小 间作用力增大，分子间作用力做负功，分子势能增大，选项 C.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非 C正确，D错误。 所有分子的速率都增大 6.有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是( ) D.分子距离增大，分子势能一定增大 A.一定质量的物体，温度不变，物体的内能不变 答案C B.物体的温度越高，分子热运动越剧烈 解析温度低的物体分子平均动能小，但如果物质的量 C.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势 大，则内能也可能大，故选项A错误：温度是分子平均动 能的总和 能的标志，温度低的物体若分子的质量小，平均速率不一 D.当物体的体积增大时，内能一定增大 定小，故选项B错误；温度是分子平均动能的标志，是大 答案BC 量分子运动的统计规律，温度升高，分子热运动的平均动 解析物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分 能一定增大，但并非所有分子的遠率都增大，故选项C正 子势能的总和，宏观上与物体的温度、体积及物质的量有 确：分子间距离增大，分子势能可能增大，也可能减小，故 关，故选项A、D错误，C正确：物体的温度越高，分子热运 D错误。 动越剧烈，故选项B正确。 3.当分子间距离大于10r。(r。是分子平衡位置间距离)时，分 二、解答题 子间作用力可以认为是零，规定此时分子势能为零，当分 7.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下述说法是 子间距离是平衡距离r。时，下面的说法正确的是() 否正确并说明理由。 (1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的 F 内能相同。 选r=∞处 Ep=0 答案见解析 0 解析(1)正确。1g水与1g水蒸气的分子数一样多，两 引 者的温度都是100℃，因温度是分子平均动能的标志，故 力 两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。 (2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热 A.分子间作用力是零，分子势能不是零 量转化为水蒸气的内能，因此1g100℃的水蒸气要比 B.分子间作用力是零，分子势能也是零 1g100℃的水的内能大。 C.分子间作用力不是零，分子势能是零 D.分子间作用力不是零，分子势能不是零 拓展·提高 答案A 选择题（第1~5题为单选题，第6~8题为多选题） 解析由图像知，在平衡位置r=r。处，F引=F,分子间 1.下列关于分子势能的说法正确的是() 作用力即引力与斥力的合力为0：规定r>10r。时分子势 A.当分子间距离为r。时，分子具有最大势能，且距离增 能为0，分子间距离为r。时，分子势能最小，但不为0，为 大或减小时分子势能都减小 负值。故选项A正确。 27
第一章 分子动理论 选项 A正确,B错误;乙分子在B 点时受甲分子的作用力 不为零,则其加速度不为0,选项C错误;乙分子在P 点时 分子势能最小,则在P 点时两分子之间的作用力为零,从 P 点运动到B 点过程中分子间作用力表现为斥力,则随 分子间距离减小,两分子间的作用力变大,选项D错误。 5.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是 ( ) A.当分子间作用力表现为引力时,分子势能总是随分子 间距离的增大而增大 B.当分子间作用力表现为引力时,分子间作用力总是随 分子间距离的增大而减小 C.当分子间作用力表现为斥力时,分子间作用力总是随 分子间距离的减小而增大 D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能总是随分子 间距离的减小而减小 答案 AC 解析 当分子间作用力表现为引力时,分子间距离增大 时,分子间作用力可能先增大后减小,也可能直接减小,分 子间作用力做负功,分子势能增大,选项 A 正确,B错误; 当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小时,分子 间作用力增大,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项 C正确,D错误。 6.有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( ) A.一定质量的物体,温度不变,物体的内能不变 B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈 C.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势 能的总和 D.当物体的体积增大时,内能一定增大 答案 BC 解析 物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分 子势能的总和,宏观上与物体的温度、体积及物质的量有 关,故选项 A、D错误,C正确;物体的温度越高,分子热运 动越剧烈,故选项B正确。 二、解答题 7.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较,下述说法是 否正确并说明理由。 (1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的 内能相同。 答案 见解析 解析 (1)正确。1g水与1g水蒸气的分子数一样多,两 者的温度都是100℃,因温度是分子平均动能的标志,故 两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。 (2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量,吸收的热 量转化为水蒸气的内能,因此1g100 ℃的水蒸气要比 1g100℃的水的内能大。 拓展 提高 选择题(第1~5题为单选题,第6~8题为多选题) 1.下列关于分子势能的说法正确的是( ) A.当分子间距离为r0 时,分子具有最大势能,且距离增 大或减小时分子势能都减小 B.当分子间距离为r0 时,分子具有最小势能,且距离增大 或减小时分子势能都增大 C.分子间距离越大,分子势能越大,分子间距离越小,分 子势能越小 D.分子间距离越大,分子势能越小,分子间距离越小,分 子势能越大 答案 B 解析 分子势能和分子间距离的关系图像如图所示,由图 可知,随分子间距离增大,分子势能先减小,当距离为r0 时,分子势能最小,当距离大于r0 时,分子势能随间距增 大而增大,故选项 A、C、D错误,B正确。 2.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速率小 C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非 所有分子的速率都增大 D.分子距离增大,分子势能一定增大 答案 C 解析 温度低的物体分子平均动能小,但如果物质的量 大,则内能也可能大,故选项 A 错误;温度是分子平均动 能的标志,温度低的物体若分子的质量小,平均速率不一 定小,故选项 B错误;温度是分子平均动能的标志,是大 量分子运动的统计规律,温度升高,分子热运动的平均动 能一定增大,但并非所有分子的速率都增大,故选项C正 确;分子间距离增大,分子势能可能增大,也可能减小,故 D错误。 3.当分子间距离大于10r0(r0是分子平衡位置间距离)时,分 子间作用力可以认为是零,规定此时分子势能为零,当分 子间距离是平衡距离r0 时,下面的说法正确的是( ) A.分子间作用力是零,分子势能不是零 B.分子间作用力是零,分子势能也是零 C.分子间作用力不是零,分子势能是零 D.分子间作用力不是零,分子势能不是零 答案 A 解析 由图像知,在平衡位置r=r0 处,F引 =F斥 ,分子间 作用力即引力与斥力的合力为0;规定r>10r0 时分子势 能为0,分子间距离为r0 时,分子势能最小,但不为0,为 负值。故选项 A正确。 27
物理 选择性必修第三册 配人教版 4.如图所示，甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作 在做自由落体运动时，物体重力势能会减小，但分子势能 用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势 是微观量，和重力势能这个宏观量无关，选项D错误。 能E。与两分子间距离x的变化关系如图所示，设分子间 7.关于分子的动能，下列说法正确的是() 在移动过程中所具有的总能量为0。则下列说法正确的 A物体运动速度大，物体内分子的动能一定大 是( B.物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大 E C物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定 减小 D.物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分 1X2 子数目增加 答案CD A.乙分子在P点时加速度最大 解析分子的平均动能与机械运动的速度无关；温度升 B.乙分子在Q点时分子势能最小 高，分子的平均动能一定增大，速率小的分子数目减少，速 C.乙分子在Q点时处于平衡状态 率大的分子数目增加，但对单个分子来讲，其动能可能增 D.乙分子在P点时分子动能最大 大也可能减小。故选项C、D正确，A、B错误。 答案D 8.容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持 解析由图像可知，乙分子在P点(x=工2)时，分子势能 不变，则下列说法正确的是() 最小，此时分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小 A.冰的分子平均动能大于水的分子平均动能 相等，合力为零，加速度为零，选项A错误；由图像可知， B.水的分子平均动能大于冰的分子平均动能 乙分子在Q,点时分子势能为零，大于分子在P点的分子 C.冰和水的分子平均动能相等 势能，因此在Q点分子势能不是最小，选项B错误；乙分 D.水的内能大于冰的内能 子在Q点(x=x1)时，分子间距离小于平衡距离，分子引 答案CD 力小于分子斥力，合力表现为斥力，在Q点分子不处于平 解析冰水混合物温度为0℃，冰、水温度相同，故两者分 衡状态，选项C错误：乙分子在P点(x=x2)时，分子势能 子平均动能相同，选项A、B错误，C正确：水分子势能大 最小，由能量守恒定律可知，分子的动能最大，选项D 于冰分子势能，故等质量的相同温度的冰、水内能相比较， 正确。 水的内能大于冰的内能，选项D正确。 5,关于物体的内能，下列说法正确的是() A.单个水分子的内能比冰分子的内能大 挑战·创新 B.物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的 C.一定质量的0℃的水变成0℃的冰，内能一定减少 图像中表现出来。 D.相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于 4E。 静止物体的内能 答案C 选r=∞处 解析内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能 Ep=0 的总和，所以研究单个分子的内能没有意义，选项A错 +” 误：内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接 联系，选项B、D错误：一定质量的0℃的水变成0℃的 冰，放出热量，内能减小，分子平均动能不变，选项C (1)从图中看到分子间距离在r。处，分子势能最小，试说 正确。 明理由。 6.关于分子势能，下列说法正确的是() (2)图中分子势能为零的点选在什么位置，在这种情况下分 A.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？ B.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大 (3)如果选两个分子相距r。时分子势能为零，分子势能有 C,物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 什么特点？ D.物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 答案见解析 答案BC 解析(1)当分子间距离小于r。时，分子间的作用力表现 解析分子间表现为引力时，分子间距离减小时，分子力 为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分 做正功，分子势能减小，则分子间距离越小，分子势能越 子势能随分子间距离的减小而增大。当分子间距离大于 小，选项A错误；分子间表现为斥力时，分子间距离减小， 。时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距 分子力做负功，分子势能增加，则分子间距离越小，分子势 离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增 能越大，选项B正确：物体在热胀冷缩时，分子间的距离 大而增大。 发生了变化，分子势能也会发生变化，选项C正确：物体 从以上两种情况综合分析，分子间距离以。为基准， 28
物 理 选择性必修 第三册 配人教版 4.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作 用力作用下,乙分子沿x 轴方向运动,两分子间的分子势 能Ep 与两分子间距离x 的变化关系如图所示,设分子间 在移动过程中所具有的总能量为0。则下列说法正确的 是( ) A.乙分子在P 点时加速度最大 B.乙分子在Q 点时分子势能最小 C.乙分子在Q 点时处于平衡状态 D.乙分子在P 点时分子动能最大 答案 D 解析 由图像可知,乙分子在P 点(x=x2)时,分子势能 最小,此时分子处于平衡位置,分子引力与分子斥力大小 相等,合力为零,加速度为零,选项 A 错误;由图像可知, 乙分子在Q 点时分子势能为零,大于分子在P 点的分子 势能,因此在Q 点分子势能不是最小,选项B错误;乙分 子在Q 点(x=x1)时,分子间距离小于平衡距离,分子引 力小于分子斥力,合力表现为斥力,在Q 点分子不处于平 衡状态,选项C错误;乙分子在P 点(x=x2)时,分子势能 最小,由能量守恒定律可知,分子的动能最大,选项 D 正确。 5.关于物体的内能,下列说法正确的是( ) A.单个水分子的内能比冰分子的内能大 B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大 C.一定质量的0℃的水变成0℃的冰,内能一定减少 D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于 静止物体的内能 答案 C 解析 内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能 的总和,所以研究单个分子的内能没有意义,选项 A 错 误;内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直接 联系,选项B、D错误;一定质量的0 ℃的水变成0 ℃的 冰,放出热量,内能减小,分子 平 均 动 能 不 变,选 项 C 正确。 6.关于分子势能,下列说法正确的是( ) A.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大 B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大 C.物体在热胀冷缩时,分子势能发生变化 D.物体在做自由落体运动时,分子势能越来越小 答案 BC 解析 分子间表现为引力时,分子间距离减小时,分子力 做正功,分子势能减小,则分子间距离越小,分子势能越 小,选项 A错误;分子间表现为斥力时,分子间距离减小, 分子力做负功,分子势能增加,则分子间距离越小,分子势 能越大,选项 B正确;物体在热胀冷缩时,分子间的距离 发生了变化,分子势能也会发生变化,选项 C正确;物体 在做自由落体运动时,物体重力势能会减小,但分子势能 是微观量,和重力势能这个宏观量无关,选项D错误。 7.关于分子的动能,下列说法正确的是( ) A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大 B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大 C.物体的温度降低,物体内大量分子的平均动能一定 减小 D.物体温度升高时速率小的分子数目减少,速率大的分 子数目增加 答案 CD 解析 分子的平均动能与机械运动的速度无关;温度升 高,分子的平均动能一定增大,速率小的分子数目减少,速 率大的分子数目增加,但对单个分子来讲,其动能可能增 大也可能减小。故选项C、D正确,A、B错误。 8.容器中盛有冰水混合物,冰的质量和水的质量相等且保持 不变,则下列说法正确的是( ) A.冰的分子平均动能大于水的分子平均动能 B.水的分子平均动能大于冰的分子平均动能 C.冰和水的分子平均动能相等 D.水的内能大于冰的内能 答案 CD 解析 冰水混合物温度为0℃,冰、水温度相同,故两者分 子平均动能相同,选项 A、B错误,C正确;水分子势能大 于冰分子势能,故等质量的相同温度的冰、水内能相比较, 水的内能大于冰的内能,选项D正确。 挑战 创新 分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的 图像中表现出来。 (1)从图中看到分子间距离在r0 处,分子势能最小,试说 明理由。 (2)图中分子势能为零的点选在什么位置,在这种情况下分 子势能可以大于零,可以小于零,也可以等于零,对吗? (3)如果选两个分子相距r0 时分子势能为零,分子势能有 什么特点? 答案 见解析 解析 (1)当分子间距离小于r0 时,分子间的作用力表现 为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分 子势能随分子间距离的减小而增大。当分子间距离大于 r0 时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距 离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间距离的增 大而增大。 从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0 为基准, 28
第一章分子动理论 r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，在平衡位 大于零，可以小于零，也可以等于零。 置处是分子势能最低点。 (3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，最低 (2)由题图可知，分子势能为零的点选在了两个分子 点的分子势能为零，所以此种情况下分子势能大于或等 相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能 于零。 最低，点，据题图也可以看出：在这种情况下分子势能可以 章末核心素养整合 知识体系构建 物体是由大量①】 组成的 扩散现象 分子永不停息地做② 运动 分子动理论内容 布朗运动 分子引力 分子间存在相互的③ 分子斥力 测量1滴油酸酒精溶液中④ 的体积V 用油膜法估测油 酸分子的大小 测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的⑤ 油膜面积S 油酸分子的直径6 分子动理论 分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何 一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运 动的气体分子数目⑦ 分子运动速 率分布规律 分子运动速率分布图像特点：分子运动速 率分布都呈⑧ 的分布规律 分子动能：分子做无规则运动而具 有的能。物体温度升高时，分子热 运动的⑨一增加 物体的内能 分子势能：分子势能与物体的0 有关 分子间距离发生变化，分子势能随之改 答案①分子②无规则③作用力④纯油酸 ⑤单分子 ⑦几乎相等⑧中间多、两头少⑨平均动能 ①体积 专题归纳突破 专题一分子微观量的计算方法 阿伏加德罗常数N、是联系宏观物理量和微观物理量 二个分子的体积V。=。 的桥梁，在已知宏观物理量的基础上往往可借助N计算出 3.若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形 某些微观物理量。 6Vmd 1.已知物质的摩尔质量M,借助于阿伏加德罗常数 分子，可估算出分子直径d=√N。 N可以求得这种物质的分子质量，=兰。 4.依据求得的一个分子占据的体积V。,可估算分子间 距，此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型，所 2.已知物质的摩尔体积Vm,借助于阿伏加德罗常数 以分子间距d=N。,这时气体、固体、液体均适用。 NA,可以计算出这种物质的一个分子所占据的空间体积或 5.已知物体的体积V和摩尔体积Vm,求物体的分子数 29
第一章 分子动理论 r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,在平衡位 置处是分子势能最低点。 (2)由题图可知,分子势能为零的点选在了两个分子 相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能 最低点,据题图也可以看出:在这种情况下分子势能可以 大于零,可以小于零,也可以等于零。 (3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,最低 点的分子势能为零,所以此种情况下分子势能大于或等 于零。 章末 核心素养整合 知识 体系构建 答案 ①分子 ②无规则 ③作用力 ④纯油酸 ⑤单分子 ⑥d= V S ⑦几乎相等 ⑧ 中间多、两头少 ⑨平均动能 ⑩体积 专题 归纳突破 专题一 分子微观量的计算方法 阿伏加德罗常数NA 是联系宏观物理量和微观物理量 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。 1.已知物质的摩尔质量 M,借助于阿伏加德罗常数 NA,可以求得这种物质的分子质量m0= M NA 。 2.已知物质的摩尔体积Vmol,借助于阿伏加德罗常数 NA,可以计算出这种物质的一个分子所占据的空间体积或 一个分子的体积V0= Vmol NA 。 3.若物体是固体或液体,可把分子视为紧密排列的球形 分子,可估算出分子直径d= 36Vmol πNA 。 4.依据求得的一个分子占据的体积V0,可估算分子间 距,此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型,所 以分子间距d= 3V0 ,这时气体、固体、液体均适用。 5.已知物体的体积V 和摩尔体积Vmol,求物体的分子数 29
物理 选择性必修 第三册 配人教版 N期N=兴 专题二用油膜法估测分子的大小 用油膜法估测分子直径的实验原理：油酸是一种脂肪 6.已知物体的质量m和摩尔质量M,求物体的分子数 酸，它的分子的一部分和水分子的亲和力很强。当把一滴用 N,则N-得Na 酒精稀释过的油酸滴在水面上时，酒精溶于水或挥发，在水 面上形成一层油酸薄膜，薄膜可认为是单分子油膜，如图所 【典型例题1】已知水的密度p=1.0×10kg/m,水的 示。将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上，可以计算出油 摩尔质量M=1.8X10-2kg/mol。求： 膜的面积，根据纯油酸的体积V和油膜的面积S,可以计算 (1)1g水中所含水分子数目： (2)水分子的质量： 出油膜的厚度d= §，即油酸分子的直径。 (3)水分子的直径。（结果保留两位有效数字） 油酸分子 答案(1)3.3×102(2)3.0×10-"kg(3)3.9× 10-10m -- 解析(1)因为1mol任何物质中含有的分子数都是 NA,所以只要知道了1g水的物质的量，就可求得其分子 总数N。 【典型例题2】用油膜法估测分子的大小的实验的方 N=aNx=得Na=.gx10=×6.02X10=83X 1×10-3 法及步骤如下： 102。 ①向体积V油=1mL的油酸中加酒精，直至总体积达 (2)水分子质量 到V=500mL: M_1.8×10-2 ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴 m,=-6.02X10=kg=8.0X10-4kg。 一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，测得其体积恰好 (3)水的摩尔体积V= 是Vo=1mL； ,设水分子是一个挨一个紧密 ③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水， V M 然后将均匀地撒在水面上； 排列的，则一个水分于的体积V=N。将水分于视 ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜 为球形，则V。= d,所以有名= 形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃 板上描下油酸膜的形状： 即有d= 36M ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所 WπoNA 示，数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长1= 6×1.8X10-2 -√3.14×1.0X10X6.02X10西m 20 mmo =3.9×10-10m 【跟踪训练1】很多轿车为了改善夜间行驶时的照明 问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮 度是普通灯灯光亮度的3倍，但是相同时间内消耗的电能仅 是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多 车主会选择装有氙气灯的汽车。若氙气充入灯头后的容积 (1)步骤③中应填写 V=1.6L,氙气密度p=6.0kg/m3。已知氙气摩尔质量 M=0.131kg/mol,阿伏加德罗常数Na=6×103mol-1。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V是mL。 试估算：（结果保留一位有效数字） (3)油酸分子直径是 m。 (1)灯头中氙气分子的总个数N: 答案(1)痱子粉（或石膏粉） (2)2×10-5(3)4.3X (2)灯头中氙气分子间的平均距离。 10-10 答案(1)4X102(2)3×10-9m 解析(1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上 解析)设氛气的物质的量为n,则n= 撒痱子粉或石膏粉。 灯头中气气分子的总数N= 7V,=60x1.6x1 (②)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=V。V= nV多 -X 0.131 1 6×103=4×1022。 0o×500ml.=2X10-5ml。 V (2)每个分子所占的空间为V。=N (3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去， 油膜形状占据方格数为115，故面积S=115×20× 设分子间平均距离为a,则有V。=a3 20mm2=4.6×103mm2 则a=√=√ 1.6×10 4×102 m=3×10-9m。 女酸合子克尽d-皆-D=43X0m 30
物 理 选择性必修 第三册 配人教版 N,则N= NAV Vmol 。 6.已知物体的质量m 和摩尔质量M,求物体的分子数 N,则N= m M NA。 【典型例题1】已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的 摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol。求: (1)1g水中所含水分子数目; (2)水分子的质量; (3)水分子的直径。(结果保留两位有效数字) 答案 (1)3.3×1022 (2)3.0×10-26kg (3)3.9× 10-10 m 解析 (1)因为1mol任何物质中含有的分子数都是 NA,所以只要知道了1g水的物质的量n,就可求得其分子 总数N。 N=nNA = m M NA = 1×10-3 1.8×10-2 ×6.02×1023=3.3× 1022。 (2)水分子质量 m0= M NA = 1.8×10-2 6.02×1023 kg=3.0×10-26kg。 (3)水的摩尔体积V= M ρ ,设水分子是一个挨一个紧密 排列的,则一个水分子的体积V0= V NA = M ρNA 。将水分子视 为球形,则V0= 1 6 πd3,所以有 1 6 πd3= M ρNA 即有d= 3 6M πρNA = 3 6×1.8×10-2 3.14×1.0×103×6.02×1023 m =3.9×10-10 m。 【跟踪训练1】很多轿车为了改善夜间行驶时的照明 问题,在车灯的设计上选择了氙气灯,因为氙气灯灯光的亮 度是普通灯灯光亮度的3倍,但是相同时间内消耗的电能仅 是普通灯的一半,氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍,很多 车主会选择装有氙气灯的汽车。若氙气充入灯头后的容积 V=1.6L,氙气密度ρ=6.0kg/m3。已知氙气摩尔质量 M=0.131kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6×1023 mol-1。 试估算:(结果保留一位有效数字) (1)灯头中氙气分子的总个数N; (2)灯头中氙气分子间的平均距离。 答案 (1)4×1022 (2)3×10-9 m 解析 (1)设氙气的物质的量为n,则n= ρV M 灯头中氙气分子的总数N= ρV M NA= 6.0×1.6×10-3 0.131 × 6×1023=4×1022。 (2)每个分子所占的空间为V0= V N 设分子间平均距离为a,则有V0=a3 则a= 3 V N = 3 1.6×10-3 4×1022 m=3×10-9 m。 专题二 用油膜法估测分子的大小 用油膜法估测分子直径的实验原理:油酸是一种脂肪 酸,它的分子的一部分和水分子的亲和力很强。当把一滴用 酒精稀释过的油酸滴在水面上时,酒精溶于水或挥发,在水 面上形成一层油酸薄膜,薄膜可认为是单分子油膜,如图所 示。将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上,可以计算出油 膜的面积,根据纯油酸的体积V 和油膜的面积S,可以计算 出油膜的厚度d= V S ,即油酸分子的直径。 【典型例题2】用油膜法估测分子的大小的实验的方 法及步骤如下: ①向体积V油 =1mL的油酸中加酒精,直至总体积达 到V总 =500mL; ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴 一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好 是V0=1mL; ③先往边长为30~40cm 的浅盘里倒入2cm 深的水, 然后将 均匀地撒在水面上; ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜 形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃 板上描下油酸膜的形状; ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所 示,数出轮廓范围内小方格的个数 N,小方格的边长l= 20mm。 (1)步骤③中应填写 。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'是 mL。 (3)油酸分子直径是 m。 答案 (1)痱子粉(或石膏粉) (2)2×10-5 (3)4.3× 10-10 解析 (1)为了显示单分子油膜的形状,需要在水面上 撒痱子粉或石膏粉。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'= V0V油 nV总 = 1 100 × 1 500 mL=2×10-5 mL。 (3)根据大于半个方格的算一个,小于半个方格的舍去, 油膜 形 状 占 据 方 格 数 为 115,故 面 积 S =115×20× 20mm2=4.6×104 mm2 油酸分子直径d= V' S = 2×10-5×10-6 4.6×104×10-6 m=4.3×10-10m。 30