专题73 分子间的作用力届高中物理同步讲义 人教版选修33.docx
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专题73分子间的作用力届高中物理同步讲义人教版选修33
第七章分子动理论
第3节分子间的作用力
分子间的作用力
1.分子间有空隙
(1)气体分子间的空隙:
气体很容易被压缩,表明气体分子间有很大的空隙。
(2)液体分子间的空隙:
水和酒精混合后总体积会减小,说明液体分子间有空隙。
(3)固体分子间的空隙:
压在一起的金片和铅片的分子,能扩散到对方的内部说明固体分子间也存在着空隙。
2.分子间作用力
(1)分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着;分子间有空隙,但用力压缩物体,物体内会产生反抗压缩的弹力,这说明分子之间还存在着。
(2)分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出来的分子力是引力和斥力的。
(3)分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示,表现了分子力F随分子间距离r的变化情况,由图中F–r图线可知:
F引和F斥都随分子间距离的变化而变化,当分子间的距离增大时,F引和F斥都减小,但F斥减小得快,结果使得:
①时,F引=F斥,分子力F=0,r0的数量级为10-10m;当r>10–9m时,分子力可以忽略。
②时,F引 ③时,F引>F斥,分子力表现为引力 3.分子力与物体三态不同的宏观特征 (1)宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现,分子与分子间的相互作用力较小,但大量分子力的宏观表现合力却很大。 (2)当物体被拉伸时,物体要反抗被拉伸,表现出分子引力,而当物体被压缩时,物体又要反抗被压缩而表现出分子斥力。 (3)物体状态不同,分子力的宏观特征也不同,如固体、液体很难压缩是分子间斥力的表现;气体分子间距比较大,除碰撞外,认为分子间引力和斥力均为零,气体难压缩是压强的表现。 引力斥力合力r=r0r 分子间作用力 分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力,“分子力”是引力与斥力的合力。 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。 如图所示。 (1)当r=r0时,F引=F斥,F=0; (2)当r (3)当r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引>F斥,F表现为引力; (4)当r>10r0(10-9m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F=0)。 【例题】下列说法中正确的是 A.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时a的动能一定最大 B.微粒越大,撞击微粒的液化分子数量越多,布朗运动越明显 C.液体与大气相接触,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引 D.一定量的理想气体的内能只与它的温度有关 参考答案: ACD 名师点睛: 分子间存在着相互作用力: (1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力; (2)分子力是分子间引力和斥力的合力;(3)r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为10–10m;(4)如图所示,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。 ①r=r0时,F引=F斥,分子力F=0; ②r ③r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F斥比F引减小得更快,分子力F表现为引力; ④r>10r0(10–9m)时,F引、F斥迅速减弱,几乎为零,分子力F≈0。 学=科网 1.关于分子力,正确的说法是 A.分子间的相互作用力是万有引力的表现 B.分子间的作用力是由分子内带电粒子相互作用和运动所引起的 C.当分子间距离r>r0时,随着r的增大,分子间斥力和引力都减小,但斥力减小的更快,合力表现为引力 D.当分子间距离大于10倍的r0时,分子间的作用力几乎等于零 2.甲、乙两个分子相距较远,它们之间的分子力为零,在它们逐渐接近到不能再接近的全过程中,分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是 A.分子力先增大,后减小;分子势能一直减小 B.分子力先增大,后减小;分子势能先减小后增大 C.分子力先增大再减小,后又增大;分子势能先减小再增大,后又减小 D.分子力先增大再减小,后又增大;分子势能先减小后增大 3.关于分子间的作用力,说法正确的是 A.若分子间的距离增大,则分子间的引力增大,斥力减小 B.若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力均增大 C.若分子间的距离减小,则分子间引力和斥力的合力将增大 D.若分子间的距离增大,则分子间引力和斥力的合力将减小 4.在下列说法中正确的是 A.在分子间距离增大的过程中,分子间的作用力可能增加可能减小 B.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少 C.布朗运动说明悬浮在液体中花粉颗粒的分子在永不停息地做无规则的热运动 D.给自行车轮胎打气,越来越费力,主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大,引力逐渐减小的缘故 5.如图所示是两个分子间相互作用的斥力和引力随分子间距离变化的规律。 根据图像进行分析,下面的说法中正确的是 A.当r=l时,两分子间的作用力是引力 B.当r=0.3l时,两分子间的作用力是引力 C.当r从5l逐渐减小到不能减小的过程中,分子势能逐渐减小 D.当r从5l逐渐减小到不能减小的过程中,分子势能先逐渐减小后逐渐增大 6.在使两个分子间的距离由很远(r>10–9m)变到很难再靠近的过程中,分子间的作用力大小将 A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.先增大后减小再增大 D.先增大后增大再减小 7.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是 8.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,分子力则是它们的合力(即表现出来的力)。 关于分子间的引力、斥力说法正确的是 A.分子间的引力总是随分子间距的增大而减小 B.分子间的斥力总是随分子间距的增大而减小 C.分子力(合力)总是随分子间距的增大而减小 D.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,所以分子力不可能为零 E.分子力表现为引力时,其大小有限;分子力表现为斥力时,可以很大 9.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。 下列说法正确的是 A.当 大于 时,分子间的作用力表现为引力 B.当 小于 时,分子间的作用力表现为斥力 C.当 由 到 变化过程中,分子间的作用力先变大再变小 D.在 由 变到 的过程中,分子间的作用力做负功 10.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.丙图为大量气体分子热运动的速率分布图线,图中两条曲线对应的温度T1大于T2 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 11.如果将两个分子看成质点,当这两个分子之间的距离为 时分子力为零,则分子力F及分子势能Ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是 A.当 时,随着 变大,F变小,Ep变小 B.当 时,随着 变大,F变大,Ep变大 C.当 时,随着 变小,F变大,Ep变小 D.当 时,随着 变小,F变大,Ep变大 12.在x坐标轴原点O固定一分子A,另一分子B从x坐标轴上距离原点O很远处静止释放并向A运动,经过P点和Q点时分子速度相等,如图,则以下说法正确的是 A.在P、Q两点分子的势能相等 B.在P、Q两点分子间作用力相同 C.分子B从Q运动到P点过程中分子力做功为零 D.分子B从Q运动到P点过程中加速度一定是先增大后减小 13.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 14.由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。 如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图象,取r趋近于无穷大时Ep为零。 通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是 A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离 B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近 C.假设将两个分子从r=rl处释放,它们的加速度先增大后减小 D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大 15.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,F>0为斥力,F<0为引力,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,若规定无限远处分子势能为零,则 A.乙分子在b处势能最小,且势能为负值 B.乙分子在c处势能最小,且势能为负值 C.乙分子在d处势能一定为正值 D.乙分子在d处势能一定小于在a处势能 16.设两分子a、b间距离为r0时分子间的引力F引和斥力F斥大小相等,现固定a,将b从与a相距0.5r0处由静止释放,在b远离a的过程中,下列表述正确的是 A.F引和F斥均减小,但F斥减小较快 B.当a、b间距离为r0时,a、b间的分子势能最小 C.a对b一直做正功 D.当b运动最快时,a对b的作用力为零 17.(2014·上海卷)分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距增加时,分子间的 A.引力增加,斥力减小 B.引力增加,斥力增加 C.引力减小,斥力减小 D.引力减小,斥力增加 1.BCD【解析】分子力是由于分子内带电粒子的相互作用和运动而引起的,由于分子的质量非常小,分子间的万有引力忽略不计,A错误,B正确;分子间同时存在着相互作用的斥力和引力,且斥力和引力都随着分子间距离的增大而减小,且分子力为短程力,当分子间距离r>r0时,分子间相互作用的斥力小于引力,分子力表现为引力,当分子间距离大于10倍的r0时,分子间的作用力几乎等于零,CD正确。 【名师点睛】该题考查分子力与分子势能随分子距离变化的关系,分子力做功对应着分子势能的变化,要正确分析分子之间距离与分子力、分子势能的关系。 3.B【解析】分子间的引力、斥力和合力随分子间距离变化的图象,如图所示。 若分子间的距离增大,则分子间的引力减小,斥力也减小,选项A错误;若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力均增大,选项B正确;若分子间的距离从大于r0的适当位置减小则分子间引力和斥力的合力将减小,选项C错误;若分子间的距离从r0的位置增大,则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力将增大,选项D错误;故选B。 【名师点睛】对于分子力的变化的判断要注意以下几点: 1.分子之间存在着相互作用的引力和斥力,注意引力和斥力是同时存在的;2.引力和斥力都随分子间的距离的增大而减小,注意斥力减小的要比引力减小的快;3.当分子间的距离等于r0时,分子的引力和斥力大小相等,分子力为零,当分子间的距离为分子距离的十倍以上时,分子力已经非常弱了,此时往往忽略分子间相互的引力和斥力。 4.A【解析】当分子间距大于r0时,随分子间距离增大,分子力先增大后减小;当分子间距小于r0时,随分子间距离增大,分子力减小,选项A正确;对于气体不考虑分子势能,故B错误。 布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动,是由大量分子撞击引起的,反应了液体分子的无规则运动,故C错误。 给自行车轮胎打气时,轮胎内气体压强逐渐增大,因此打气越来越费力,并非
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