2022-2022学年高中物理第1章用统计思想研究分子运动3分子热运动精练含解析沪教版选修3-3.doc

分子热运动
　1.了解物质分子永不停息地做无规那么运动．　2.理解布朗运动的特点和实质．(重点＋难点)
,　　　　　　　　一、分子运动何其乱
1．布朗运动：是悬浮在液体(或气体)中的微粒在不停的做无规那么运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察水中的花粉颗粒时发现的．
2．产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．
3．布朗运动的实质：悬浮微粒的无规那么运动并不是液体分
子的运动，但是微粒运动的无规那么性，间接地反映液体分子在做永不停息的无规那么运动．
二、热运动
分子永不停歇的做无规那么运动叫做热运动.
　布朗运动
1．布朗运动产生的原因及影响因素
(1)原因：悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规那么的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规那么的．
(2)影响因素：微粒的大小和液体(或气体)温度的上下．
①微粒越小，布朗运动越明显；
②温度越高，布朗运动越剧烈．
2．布朗运动的意义
(1)布朗运动是无规那么的分子运动是无规那么的；
(2)布朗运动是永不停息的分子运动是永不停息的；
(3)温度越高，布朗运动越剧烈温度越高，分子的运动越剧烈．
3．对布朗运动的认识误区
(1)误认为布朗运动是液体分子的运动.
造成这一误区的原因是：将布朗运动的研究对象认为是液体分子．
(2)误认为布朗运动是固体颗粒分子的运动．
(3)误认为固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著．
布朗运动确实是由于液体(或气体)分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒很小，各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀时才引起它做布朗运动．因此正确的说法是：固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是均衡的，就不会做布朗运动了．
(4)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，误认为这就是布朗运动．
能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，直径的数量级约是10－6m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜．大风天看到的沙与尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动根本上属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规那么运动．
命题视角1　对布朗运动的理解
　(多项选择)以下关于布朗运动的说法，正确的选项是(　　)
A．布朗运动是液体分子的无规那么运动
B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各局部的温度不同而引起的
D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的
⇒⇒
[解析]　布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故A选项错误；布朗运动的影响因素是温度和颗粒大小，温度越高、颗粒越小，布朗运动越明显，故B选项正确；布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的，而不是由液体各局部的温度不同而引起的，故C选项错误，D选项正确．
[答案]　BD
命题视角2　布朗运动观测记录图像
　做布朗运动实验，得到某个观测记录如图．图中记录的是(　　)
A．分子无规那么运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
[解析]　布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规那么运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规那么，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B项错误；对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C项错误；故只有D项正确．
[答案]　D
　1.关于布朗运动，以下说法正确的选项是(　　)
A．布朗运动是液体分子的运动
B．布朗运动反映了固体分子的运动
C．布朗微粒做无规那么运动的原因是它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果
D．温度越高，布朗运动越显著
解析：选D.布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，不是液体分子的运动，是液体分子无规那么运动的反映，故A、B错；布朗微粒做无规那么运动的原因是由于周围液体分子撞击的不平衡的结果，故C错；温度越高，布朗运动越显著，D正确．
　布朗运动与分子运动的区别和联系
1．研究对象不同：布朗运动的研究对象是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒；分子热运动的研究对象是分子．布朗微粒很小，其数量级约为10－6m，里面仍包含大量的固体分子，这些分子也在做永不停息的无规那么运动．
2．观察的难易度不同：布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的运动，用高倍显微镜可观察到，用肉眼是看不到的；分子的热运动用显微镜也是看不到的，只好通过布朗运动和扩散现象推知，所以布朗运动不是分子运动，但却是分子运动的间接反映．
3．因果关系：由于液体分子的热运动对布朗微粒撞击力的不平衡，才引起微粒的布朗运动，即分子热运动是布朗运动的原因，正因为二者存在这种因果关系，才可由布朗运动推测分子热运动．
　(多项选择)关于布朗运动和分子的热运动，以下说法正确的选项是(　　)
A．分子的热运动就是布朗运动
B．布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规那么运动，它反映了液体分子的无规那么运动
C．温度越高，悬浮微粒越大，布朗运动越剧烈
D．物体的温度越高，内局部子的热运动越剧烈
[解析]　分子的热运动是分子的无规那么运动，布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规那么运动，它是由液体分子的无规那么运动引起的，温度越高，布朗运动越剧烈，微粒越小，液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越剧烈，分子热运动的剧烈程度由温度决定，故A、C错误，B、D正确．
[答案]　BD

分子热运动的“热〞字，应该赋予其两层含意：(1)指分子无规那么运动，不是宏观物体的机械运动．(2)温度越高分子运动越剧烈，与是何种分子无关．　
　2.关于分子的热运动，以下表达正确的选项是(　　)
A．布朗运动是指液体分子永不停息的运动
B．布朗运动是分子的无规那么运动，同种物质的分子的热运动剧烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
解析：选C.布朗运动是指固体小颗粒的运动，A错误．温度越高，分子无规那么运动越剧烈，与物质种类无关，B错，C对．物体的宏观运动速度大小与微观分子的热运动无关，D错．
[随堂检测]
1．以下关于布朗运动的表达，正确的选项是(　　)
A．固体小颗粒做布朗运动是由于固体小颗粒内部的分子运动引起的
B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止
C．被冻结在冰块中的小炭粒，不能做布朗运动是因为冰中的水分子不运动
D．固体小颗粒做布朗运动是由于液体分子对小颗粒的碰撞引起的
解析：选D.固体小颗粒的布朗运动是由于液体分子的无规那么运动引起的，故A错误，D正确；温度越低，小颗粒的运动由于液体分子的运动减慢而减慢，但即使降到零摄氏度，液体分子还是在运动的，布朗运动是不会停止的，故B项错误；被冻结在冰块中的小炭粒不能做布朗运动是因为受力平衡，而不是由于水分子不运动(水分子不可能停止运动，因为热运动是永不停息的)，故C项错误．
2．气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外(　　)
A．气体分子可以做布朗运动
B．气体分子的动能都一样大
C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动
D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大
解析：选C.布朗运动是指悬浮颗粒因受分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒的无规那么运动，选项A错误；气体分子因不断相互碰撞其动能瞬息万变，因此才引入了分子的平均动能，选项B错误；气体分子不停地做无规那么热运动，其分子间的距离大于10r0，因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外相互作用力十分微弱，分子的运动是相对自由的，可以充满所能到达的整个空间，应选项C正确；气体分子在不停地做无规那么运动，分子间距离不断变化，应选项D错误．
3．(多项选择)如下图是做布朗运动的小微粒运动路线记录的放大图，小微粒在A点开始计时，每隔30 s记下小微粒所在的一个位置，得到B、C、D、E、F、G、H、I、K等点，那么关于小微粒在75 s末时的位置，以下表达正确的选项是(　　)
A．一定在CD连线的中点
B．一定不在CD连线的中点
C．可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点
D．可能在E点
解析：选CD.微粒在大量无规那么运动的液体分子的冲击力的作用下，它的运动是无规那么性的，即使在短短的30 s内，它也不是按图示的折线运动，故75 s时一定在哪个位置就不能肯定，因此A、B两项错误．故正确答案为C、D.
4．关于悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动，下面说法中正确的选项是(　　)
A．小颗粒的无规那么运动就是分子的运动
B．小颗粒的无规那么运动是固体微粒分子无规那么运动的反映
C．小颗粒的无规那么运动是液体分子无规那么运动的反映
D．因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也可以叫做热运动
解析：选C.悬浮在液体中的固体颗粒虽然很小，需要用显微镜来观察，但它并不是固体分子，而是千万个固体分子组成的分子团体，布朗运动是这千万个分子团体的一致行动，不能看做是分子的运动．产生布朗运动的原因是固体微粒受到周围液体分子的撞击力，由于液体分子运动的无规那么性，固体微粒受到撞击力的合力也是无规那么的，因此，固体微粒的运动也是无规那么的．组成颗粒的固体分子既有各自特有的无规那么运动，又有我们通过显微镜看到的分子团体的宏观运动，即布朗运动．可见，小颗粒的无规那么运动不能证明固体微粒分子做无规那么运动，而只能间接说明液体分子在做无规那么运动．热运动是指分子的无规那么运动，由于布朗运动不是分子的运动，所以不能说布朗运动是热运动．
5．(多项选择)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的选项是(　　)
A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用

B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规那么运动
C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速
D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反响引起的
解析：选BC.墨滴入水，最后混合均匀，这是扩散现象，碳粒做布朗运动，水分子做无规那么的热运动；碳粒越小，布朗运动越明显，混合均匀的过程进行得越迅速，选项B、C正确．
[课时作业]
一、单项选择题
1．分子的热运动是指(　　)
A．分子被加热后的运动
B．分子的无规那么运动
C．物体的热胀冷缩现象
D．物体做机械运动的某种情况
解析：选B.分子的热运动是指分子的无规那么运动，因为运动的剧烈程度与温度有关，故称之为热运动，分子的热运动永不停息，不是被加热后才有的运动；热胀冷缩和机械运动是宏观物体的运动不是分子的热运动．
2．以下关于布朗运动的说法中正确的选项是(　　)
A．布朗运动就是分子的无规那么运动
B．布朗运动是扩散现象的一种特殊情形
C．悬浮的颗粒越大，布朗运动越剧烈
D．布朗运动是永不停息且无规那么的
解析：选D.布朗运动并不是分子的运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，故A错；布朗运动和扩散现象是两种不同的现象，故B错；悬浮的颗粒越大，布朗运动越不显著，故C错；布朗运动是由分子的无规那么运动造成的，由于分子的无规那么运动是永不停息的，所以布朗运动也是永不停息且无规那么的，故D对．
3．在较暗的房间里，从射进来的光束中用眼睛直接看到悬浮在空气中的微粒的运动是(　　)
A．布朗运动
B．分子的热运动
C．自由落体运动
D．气流和重力共同作用引起的运动
解析：选D.布朗运动的实质是液体或气体的分子对其中的悬浮微粒不断撞击，因作用力不平衡而引起的微粒无规那么运动，只能在显微镜下才能观察到．此题所述悬浮在空气中被眼睛直接看到的微粒，其体积太大，空气分子各个方向的冲击力平均效果相互平衡，实质上这些微粒的运动是由气流和重力共同作用而引起的复杂的运动．
4．以下关于热运动的说法中正确的选项是(　　)
A．热运动是物体受热后所做的运动
B．温度高的物体中的分子的无规那么运动
C．单个分子的永不停息的无规那么运动
D．大量分子的永不停息的无规那么运动
解析：选D.物体的温度上下与其内局部子无规那么运动的剧烈程度直接相关，温度越高，分子的无规那么运动越剧烈，因此，物理学中把物体内部大量分子的无规那么运动称为热运动．
二、多项选择题
5．下面所列举的现象，哪些能说明分子是不断运动着的(　　)
A．将香水瓶盖翻开后能闻到香味
B．汽车开过后，公路上尘土飞扬
C．洒在地上的水，过一段时间就干了
D．悬浮在水中的花粉做无规那么的运动
解析：选ACD.扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规那么运动．香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的，故A、C、D均正确；而尘土不是单个分子，是颗粒，所以尘土飞扬不是分子的运动．
6．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察如下图，以下说法中正确的选项是(　　)
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规那么运动，这就是所说的布朗运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的
解析：选BC.在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错；在显微镜下看到小炭粒不停地做无规那么运动，这就是布朗运动，且看到的炭粒越小，运动越明显，故B、C正确，D显然是错误的．
7．关于扩散现象，以下说法正确的选项是(　　)
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反响
C．扩散现象是由物质分子无规那么运动产生的
D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
解析：选AC.扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确．扩散现象是由于分子的无规那么运动引起的，不是一种化学反响，选项B、D错误，选项C正确．
三、非选择题
8．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．〞这是南宋诗人陆游?村居书喜?中的两句诗，描写春晴天暖、鸟语花香的山村美景．对于前一句，从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子速度加快，说明当时周边的气温突然________，属于________现象．
解析：从诗句中可知，“花气袭人〞说明发生了扩散现象，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖〞，即气温突然升高造成的．从物理学的角度看就是当周围气温升高时，花香扩散加剧．
答案：升高　扩散
9．在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，布朗运动越剧烈，这种说法对吗？
解析：不对．首先，胡椒粉不是布朗微粒，做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的．其次，水中的胡椒粉在翻滚，这是由于水的对流引起的，并不是水分子撞击的结果．
答案：见解析
10．要使布朗运动越显著，颗粒是越大越好还是越小越好？温度是越高越好还是越低越好？
解析：布朗运动是大量液体或气体分子对固体小颗粒撞击的集体行为的结果．个别分子对固体小颗粒的碰撞不会产生布朗运动．影响布朗运动的因素有两个：即固体颗粒的大小和液体或气体温度的上下．具体解释如下：
(1)在相同温度下，悬浮颗粒越小，它的线度越小，外表积越小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡；另外，颗粒线度越小，它的质量越小，由冲击力引起的加速度越大．因此，在相同温度下，悬浮颗粒越小，布朗运动就越显著．如下图．
(2)相同的颗粒悬浮在同种液体或气体中，液体或气体的温度升高，分子运动的平均速率越大，对悬浮颗粒的撞击作用也越大，颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡，由冲击力引起的加速度越大，所以温度越高，布朗运动就越显著．
答案：见解析
9