高三物理分子的热运动 11页

第2课时　分子的热运动分子的作用力内能【知识梳理】1．分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动叫做热运动。扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子的热运动。布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。①形成条件是：微粒足够小。（微粒越小，布朗运动越明显）②温度越高，布朗运动越激烈。③观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性。④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹。2．分子间的相互作用力（1）特点：①分子间同时存在引力和斥力；②引力和斥力都随着距离的增大而减小；③斥力比引力变化得快；④实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力．其变化规律如图所示。（2）随分子间距离而变的规律是：①rr0时表现为引力；④r>10r0以后，可以忽略不计。（3）从本质上来说，分子力是电场力的表现。因为分子\n是由原子组成的，原子内有带正电的原子核和带负电的电子，分子间的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用引起的。3．物体的内能rEpr0o（1）做热运动的分子具有的动能叫分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。（2）由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能减小；分子力作负功时分子势能增大。当r=r0即分子处于平衡位置时分子势能最小。不论r从r0增大还是减小，分子势能都将增大。如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能随分子间距离而变的图象如右。（3）物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体的内能跟物体的温度和体积及物质的量都有关系：（4）内能与机械能：运动形式不同：内能对应分子的热运动，机械能对于物体的机械运动。物体的内能和机械能在一定条件下可以相互转化。【方法提示】1．布朗运动不是分子的运动，但研究布朗运动可以说明分子的永不停息的无规则运动．这是科学研究的常用方法：逻辑推理。2．可以把“分子—分子”系统与“球—弹簧—球”系统作类比，它们的受力图景、运动图景、能量图景是一致的．【典型例题】例１．下列关于布朗运动的说法中正确的是（）A．布朗运动就是分子的无规则运动\nB．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚．这说明温度越高布朗运动越激烈．D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动D例2．下列关于分子间作用力的说法正确的是（）A．当两个分子相互吸引时，分子间没有斥力B．当两个分子间距离大于分子直径的10倍以上时，分子间相互作用力就小到可以忽略C．分子间距离越小，引力越大，斥力越小D．两个分子从相距很远处逐渐靠近，过程中分子力逐渐变大例2．B例3．下列现象中，能说明分子间存在斥力的是（）A．水和酒精混合后体积变小B．滴进水中的红墨水迅速散开C．铁棒很难弯曲D．给自行车打气时，气筒压到后来觉得很费劲例3．C例4.当氢气和氧气温度相同时，下述说法中正确的是（　）A．两种气体分子的平均动能相等B．氢气分子的平均速率等于氧气分子的平均速率\nC．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体中每个分子热运动的速率相等例4．A例5．关于分子势能，下列说法中正确的是(设两分子相距无穷远时分子势能为0)　　(　　)A．体积增大，分子势能增大，体积缩小，分子势能减小B．当分子间距离r=r0时，分子间合力为0，所以分子势能为0C．当分子间作用力为引力时，体积越大，分子势能越大D．当分子间作用力为斥力时，体积越大，分子势能越大例5．C例6．(2005北京海淀高三质量检测)如下图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点为r3的位置.虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况.若把乙分子由静止释放，则乙分子（）A.从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动B.从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动C.从r3到r1，分子势能先减少后增加D.从r3到r1，分子势能先增加后减少例6．A解析：由题图可知分子在r3—r1\n之间分子力表现为引力，乙分子做加速运动，在r1—O之间分子表现为斥力，乙分子做减速运动，所以分子势能先减少后增加，故A选项正确.例7．关于内能，下列说法正确的是（　）　　A、温度高的物体具有内能，温度低的物体没有内能　　　B、温度高的物体具有的内能一定比温度低的物体具有的内能多　　C、的物体内能为零　　　D、同一个物体的温度降低时，其内能减小例7．D。任何一个物体都具有内能，包括和以下的物体。物体内能的大小与物体的温度、状态、质量和物质的种类等因素有关，而不是仅仅取决于物体的温度，但作为同一个物体当温度降低时，分子无规则运动变得缓慢，内能减小。例8．下列说法正确的是（）A、物体平均速度大的物体的温度高B、20℃的水的分子和20℃的铜的分子的平均动能相同C、体积变大，内能变大D、温度升高，所有的分子的平均动能都变大例8．B例9．下列说法都是错误的，试分析错在哪里．（1）大风天里，风沙弥漫，尘土飞扬，这就是布朗运动．（2）布朗运动是由于液体分子对固体小微粒撞击引起的，固体小微粒体积越大，受到撞击就越多，布朗运动就越显著．（3）\n在较暗的房间里，从射进来的一束阳光中，可以看到似乎有灰尘在飞舞，这就是布朗运动．例9．需要注意的是第3种说法，这里看到的现象原因有两种．一是屋内确实有肉眼可见的灰尘，在气流和重力的作用下飞舞（气流是气体分子的定向移动，而不是无规则运动）；二是屋内并没有肉眼可见的灰尘，是发生了散射现象．光线通过不均匀介质（烟、尘、雾、乳浊液、悬浊液等），当杂质微粒线度小于光波波长时，光线被明显散射，使从侧向也就看到光，我们的眼睛被散射光“欺骗”了，并不是真的有大颗粒灰尘在翻舞．所以这不是布朗运动．例10．如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面;如果你想使玻璃板离开水面，必须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间存在作用。【解析】通过受力分析可知，拉起玻璃板时必须满足，由此可得出正确答案。【答案】大;引力【同步训练】1．下列说法正确的是（）A.用打气筒打气很费劲，这是气体分子间存在斥力的宏观表现B.水的体积很难被压缩，这是水分子间存在斥力的宏观表现\nC.气缸中的气体膨胀推动活塞，这是分子间的斥力对外做功的宏观表现D.夏天轮胎容易爆裂，说明温度越高，气体分子间的斥力越大1．B2．（广东高考）下列说法中正确的是（）A．水的体积很难被压缩，这是分子间斥力的宏观表现B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现2．AD3．（上海市一模）分子之间既有引力也有斥力，它们与分子间距离（设合力为零时分子间的距离为r0）的关系有以下说法，其中正确的是（）A．随着分子间距离的减小，分子间的引力减小，分子间的斥力增加，合力表现为斥力B．随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，合力有时表现为斥力，有时表现为引力C．分子间的距离小于r0时，距离越大，分子之间的势能越大D．分子间的距离大于r0时，距离越小，分子之间的势能越大3．B4．关于布朗运动，下列说法中正确的是（）\nA．布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动B．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性C．液体温度越高，布朗运动越激烈D．悬浮颗粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数越少，作用力小，因此，布朗运动越不明显4．ABC5.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的()A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素5.B6．下列关于布朗运动的说法中正确的是（）A．布朗运动就是分子的运动B．布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的反映C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D．阳光从缝隙中射入房间，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动\n6．C7．下列说法正确的是（）A．两表面光滑的铅块压紧后能连成一块，说明分子间存在引力B．一般固体、液体很难压缩，说明分子间存在斥力C．打气时觉得费力，说明分子间存在斥力D．拉断一根绳子需要一定大小的力，说明分子间存在引力7．ABD8．以下关于分子力的说法，正确的是（）A．分子间既存在引力也存在斥力B．液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力C．气体分子之间总没有分子力的作用D．扩散现象表明分子间不存在引力8．A9．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是(A)当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大(B)当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小(C)当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大(D)当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小\n9．C10．下列说法正确的是（）A．只有液体和气体会发生扩散，固体不会发生扩散B．布朗运动是由于固体小颗粒内部分子做无规则热运动造成的C．固体受热膨胀的微观原因是，受热后，分子振动加剧，振幅增大D．以上说法都不对10．C11．关于热力学温度的下列说法中,正确的是（）A．热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的B．热力学温度的零度等于－273.15℃C．热力学温度的零度是不可能达到的D．气体温度趋近于绝对零度时,其体积趋近于零11．ABC12．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能EP与两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为－E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（）A．乙分子在p点（x＝x2）时，速度最大B．乙分子在p点（x＝x2）时，其动能为E0C．乙分子在Q点（x＝x1）时，速度为零D．乙分子的运动范围为x≥x1\n12．BCD13．关于温度的概念下列说法正确的是（）A．某物体的温度为0℃，则其中每个分子的温度都为0℃B．温度是物体分子热运动的平均速率的标志C．温度是物体分子热运动平均动能的标志D．温度可从高温物体传递到低温物体，达到热平衡时，两物体温度相等13．C14．往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为现象，是由于分子的而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性的方向进行的。14.扩散;无规则运动；增大