一、分子及其热运动教学设计实例

2015-2016学年度山东省滕州市第三中学高二物理下册选修（1-2）

第一章：分子运动论内能

第一节：分子及其热运动

一、选择题

1．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是

A．液体分子的无规则运动称为布朗运动

B．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大

C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加

D．气体的温度升高，气体的压强一定增大

2．有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是________ A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变

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动能和分子势能的总和

D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

E．外界对物体做功，物体的内能必定增加

3．下列说法中正确的是

A．空气中PM2.5的运动属于分子热运动

B．露珠成球形是由于液体表面张力的作用

C．液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的

D．分子间相互作用力随着分子间距离的增大而减小

4．下列关于分子间作用力和分子热运动的说法正确的是（

）

A．分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力

B．分子之间距离减小时，分子引力和斥力都增大，且引力增大得比斥力快

C．压缩气缸内气体时要用力推活塞，这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力

D．布朗运动就是液体分子的热运动

5．关于下列四幅图的说法，正确的是

；

A．甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理

B．乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置连线是它们做布朗运动的轨迹

C．烧热的针尖，接触涂上薄蜂蜡层的云母片背面上某点，经一段时间后形成图丙的形状，则说明云母为非晶体

D．丁图中分子间距离为r0时，分子间作用力F最小，分子势能也最小

6．用密封性能良好的活塞把一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的汽缸中，汽缸的内壁光滑。现将汽缸缓慢地由水平放置（如图甲所示）变成竖直放置（如图乙所示），在此过程中如果环境保持恒温，下列

说法正确的是（

）

A．气体分子的平均速率不变

B．气体分子的平均动能变大

C．气缸内壁单位面积上受到气体分子撞击的平均作用力不变

D．气缸内气体的分子数密度变大

7．分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中错误的是

A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接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，可以先减小后增大

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他元素

8．下列关于布朗运动、扩散、对流的说法中哪些是正确的（

）

A．布朗运动在失重状态下不能发生

B．布朗运动在失重状态下能发生

C．扩散现象在失重状态下能发生

D．扩散现象在失重状态下不能发生

9．以下说法正确的是

( ) A．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数

B．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律

C．lg氢气和1g氧气含有的分子数相同，都是6．02×1023个

D．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布郎运动

10．在一杯清水中滴一滴墨汁，经过一段时间后墨汁均匀地分布在水中，只是由于（

）

A．水分子和碳分子间引力与斥力的不平衡造成的

B．碳分子的无规则运动造成的

C．水分子的无规则运动造成的

D．水分子间空隙较大造成的

二、填空题

11．

(1)如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接触水面．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．

(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，过一段时间后，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。

12．一般分子的直径的数量级是

。在用油膜法测量分子直径的实验中,用到的计算公式是

，其中字母d表示分子直径，

V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S表示紧密单分子油膜层的面积。

13．密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的

_________增大了. 该气体在温度T1、T2 时的分子速率分布图象如图所示,则T1 _________(选填“大于”或“小于”)T2.

三、实验题

14．（1）对于分子动理论和物体的内能理解，下列说法正确的是

A．液体表面的分子间距较大，所以表现为引力，液体表面有收缩的趋势

B．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

C．理想气体在状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强也一定增大

D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小

（2）如图所示P-V图，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求此过程中气体____________(填“吸收”或“放出”)热量为_________J （3）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为一位有效数字) ，结果保留

12－2．（供选学3-4模块的考生做）

（1）以下是有关波动和相对论内容的若干叙述，其中正确的有（

）

A．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

B．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化

C．光的偏振现象说明光波是横波

D．夜视仪器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射

(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为__________。真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为________________ . (3)将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T．

四、计算题

15．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。

⑴．在气球膨胀过程中，下列说法中正确的是

；

A．该密闭气体分子间的作用力增大, B．该密闭气体组成的系统内能增加

C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的, D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和

⑵．若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为

；

⑶．若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了

J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度

(填“升高”或“降低”)。

16．【物理—物理3-3】（1）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是

a．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力

b．在车胎突然爆裂后的瞬间，车胎内的气体内能增加

c．液体表面存在表面张力，表面张力有使液体表面收缩的趋势

d．所有涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性

（2）某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示。已知该装置密封气体的体积为480cm3，玻璃管内部横截面积为0. 4 cm2，瓶口外的有效长度为48 cm。当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置。

（1）求该气温计能测量的最高气温。

（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端

的过程中，密封气体从外界吸收3J热量，则在这一过程中该气体的内能如

何变化？变化了多少？（已知大气压为1 ×

105 Pa)）】

17．

（1）以下说法中正确的是

A．被活塞封闭在空缸中的一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加

B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映

C．分子间距增大，分子势能就一定增大

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）如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10，大气压强，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将

（选填“增加”、“减小”或“不变”），气体内能变化量为

J。

（3）一滴体积为V的油酸，配制成体积比为1：k的油酸溶液（），现取一滴体积仍为V的油酸溶，摩尔质量为M。请据此液在滴在水面上，在水面上形成面积为S的单分子油膜，已知油酸的密度为推算阿伏伽德罗常数的表达式。