版块13 内能 专题13-2 分子间的作用力 （教师版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题13-2 分子间的作用力 知识·解读 一、分子间作用力 1．分子间有空隙 (1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙． (2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会变小，说明液体分子之间存在着空隙． (3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说 明固体分子之间也存在着空隙． 2．分子间的作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力．分子间实际表现出的作用力 是引力和斥力的合力． (2)分子间作用力与分子间距离变化的关系(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．但斥力比引力 变化得快． (3)分子间作用力与分子间距离的关系． ①当r＝r0时，F 引＝F 斥，此时分子所受合力为零． ②当r＜r0时，F 引＜F 斥，分子力的合力表现为斥力． ③当r＞r0时，F 引＞F 斥，分子力的合力表现为引力． ④当r＞10r0(即大于10－9 m)时，分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计． 二、对分子间作用力的认识 1．无论分子间的距离如何，分子引力和分子斥力都是同时存在的，不会出现只有引力 或只有斥力的情况； 2．分子力是分子引力和分子斥力的合力； 3．要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概 念． 三、分子动理论 分子力的宏观表现 1．分子力的宏观表现 (1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现为引力，以抗拒外力对它的拉 伸． 第 1 页 / 共 12 页 (2)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现为斥力，以抗拒外力对它的压 缩． (3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在引力．固体有一定形状， 液体有一定的体积，而固、液分子间有空隙，却没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同 时存在着斥力． 2．用分子动理论解释固态、液态和气态 分子间距离不同，分子间的作用力表现也就不一样，物体的状态特征也不相同 物态 分子特点 宏观表现 固态 ①分子间的距离小 ②作用力明显 ③分子只能在平衡位置附近做无规则的振动 ①体积一定 ②形状一定 液态 ①分子间距离小 ②平衡位置不固定 ③可以较大范围做无规则运动 ①有一定体积 ②无固定形状 气态 ①分子间距离较大 ②分子力极为微小，可忽略 ③分子可以自由运动 ①无固定体积 ②无形状 ③充满整个容器 典例·解读 例1、设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离，r 是两个分子间的实际距离，则以下说法中 正确的是( ) ．r＝r0时，分子间引力和斥力都等于零 B．r0<r<4r0时，分子间只有引力而无斥力 ．r 由4r0逐渐减小到小于r0的过程中，分子间的引力先增大后减小 D．r 由4r0逐渐减小到小于r0的过程中，分子间的引力和斥力都增大，其合力先增大 后减小再增大 【答】 D 【解析】 当r＝r0时，分子间引力和斥力相等，但都不为零，合力为零，错；当r0<r<4r0时，引力 大于斥力，两者同时存在，B 错；在r 减小的过程中，分子引力和斥力都增大，错；r 由 4r0逐渐减小到r0的过程中，由分子力随r 的变化关系图线可知，分子力有一个极大值，到 r＜r0时分子力又增大，所以在r 由4r0逐渐减小到小于r0的过程中分子力先增大后减小再 增大，D 对． 第 2 页 / 共 12 页 例2、对下列现象的解释不正确的是( ) ．两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力 B．一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很 微弱 ．电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用 D．破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果 【答】 D 【解析】 高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子引力起作用的 距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的原理，所以、正 确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的10 多倍， 此种情况下分子力非常微弱，气体分子可以无拘无束地运动，从而充满整个容器，所以B 正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力起作用的 距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，则可重新接合，所以D 错误． 例3、(多选)下列说法正确的是( ) ．大量分子的无规则运动是有统计规律的 B．当物体温度升高时，每个分子运动都加快 ．气体的体积等于气体分子体积的总和 D．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 【答】 D 【解析】 单个分子的运动无规则，但大量分子的运动遵从统计规律，正确；当温度升高时，分子的 运动总体会加快，但不是每个分子的运动都加快，B 错误；由于气体分子间距离大，气体 体积不等于气体分子体积的总和，错误；布朗运动是液体分子对固体小颗粒撞击的不平衡 产生的，D 正确． 例4、有关分子热运动，下列说法正确的是（ ） ．液体很难被压缩，说明分子间有引力 B．用手捏海绵，海绵的体积变小了，说明分子间有间隙 ．有霾天气大量极细微的尘粒悬浮在空中，说明分子在做无规则运动 D．在做墨水滴入水中的扩散实验中，墨水的分子在运动 第 3 页 / 共 12 页 【答】 D 【解析】、液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故错误； B、因为海绵内有空隙，所以用手捏海绵，海绵的体积变小了，不能说明分子间有间隙，故 B 错误； 、尘粒是由大量分子组成的，尘粒的运动属于物体的机械运动，不能说明分子在做无规则 运动，故错误； D、在做墨水滴入水中的扩散实验中，说明墨水分子是在运动的，故D 正确． 培优·训练 一、判断题 1、分子间距离较小时只存在斥力，距离较大时只存在引力．( ) 2、分子间的引力随分子间距离的增大而增大，而斥力随距离的增大而减小．( ) 3、当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零．( ) 4、打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力．( ) 5、玻璃打碎后，不能把它们再拼在一起，是因为玻璃分子间的斥力比引力大．( ) 二、选择题 1、关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( ) 地球绕太阳运行，太阳是宇宙的中心 B 分子由原子组成，原子由质子和中子组成 水和酒精均匀混合后总体积变小，因为分子间存在空隙 D 两个表面光滑的铅块紧压后会粘在一起，因为分子间存在排斥力 2、关于分子动理论，下列说法中不正确的是( ) ．物质是由大量分子组成的 B．温度越高，分子的运动越剧烈 ．分子是组成物质的最小微粒 D．固体很难被压缩，说明分子间存在斥力 3、关于分子，下列认识中正确的是( ) ．红墨水在水中散开说明分子间有斥力 B．吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在 引力 ．尘土飞扬，说明分子在不停地运动 D．糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子的 热运动越剧烈 4、有关分子热运动,下列说法正确的是( ) 、液体很难被压缩,说明分子间有引力 B、水会结冰,是因为结冰时水分子静止不 动 第 4 页 / 共 12 页 、“一人吸烟,众人受害”,说明分子在不停地运动 D、将石块研磨成粉状,说明分子变 小了 5、关于热现象，以下说法中正确的是（ ） 、物体的机械能和内能都与物体的机械运动、分子热运动以及分子间的相互作用情况有 关 B、铁丝很难被拉断，说明分子之间只存在引力 、铁块很难被压缩．说明分子间只存在斥力 D、扩散现象能说明分子是运动的 6、(多选)在通常情况下，固体分子间的平均距离为r0，分子间的引力和斥力相平衡，由此 可以判定，在通常情况下( ) ．固体膨胀时，分子间距增大，分子力表现为引力 B．固体膨胀时，分子间距增大，分子力表现为斥力 ．固体收缩时，分子间距减小，分子力表现为引力 D．固体收缩时，分子间距减小，分子力表现为斥力 7、(多选)甲分子固定在坐标原点，乙分子位于r 轴上，甲、乙两分子间作 用力与分子间距离的关系图象如图4 所示．现把乙分子从r3 处由静止 释放，则( ) ．乙分子从r3到r1过程中一直加速 B．乙分子从r3 到r2 过程中两分子间的分子力表现为引力，从r2 到r1 过 程中两分子间的分子力表现为斥力 ．乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子力先增大后减小 D．乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先减小后增大 8、关于分子动理论，下列说法不正确的是( ) ．物质是由大量分子组成的 B．分子永不停息地做无规则运动 ．分子间只有相互作用的引力 D．分子动理论是在一定实验基础上提出的 9、(多选)利用分子间作用力的变化规律可以解释许多现象，下面的几个实例中利用分子力 对现象进行的解释正确的是( ) ．锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的斥力起了作用 B．给自行车打气时越打越费力，是因为胎内气体分子多了以后互相排斥造成的 ．从水中拿出的一小块玻璃表面上有许多水，是因为玻璃分子吸引了水分子 D．用胶水把两张纸粘在一起，是利用了不同物质的分子之间有较强的吸引力 10、分子间作用力由F 引和F 斥组成，下列说法错误的是( ) ．F 引和F 斥同时存在 B．F 引和F 斥都随分子间距的增大而减小 第 5 页 / 共 12 页 ．分子力指F 引和F 斥的合力 D．随分子间距增大，F 斥减小，F 引增大 11、(多选)两个分子之间的距离为r，当r 增大时，这两个分子之间的分子力( ) ．一定增大 B．一定减小 ．可能增大 D．可能减小 12、两分子间的作用力F 与间距r 的关系图线如图所示，下列说法中正确的是( ) ．r<r1 时，两分子间的引力为零 B．r1<r<r2时，两分子间的作用力随r 的增大而逐渐增大 ．r＝r2时，两分子间的引力最大 D．r>r2时，两分子间的引力随r 的增大而增大，斥力为零 13、“破镜难圆”的原因是( ) ．玻璃分子间的斥力比引力大 B．玻璃分子间不存在分子力的作用 ．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力，而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相 等，合力为零 D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的 分子引力为零 14、如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点处不动，另一分子可位于x 轴上不同位置 处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大 小随两分子间距离变化的关系，e 为两曲线的交点，则( ) ．b 线表示引力，d 线表示斥力，e 点的横坐标数量级为10－15 m B．b 线表示斥力，d 线表示引力，e 点的横坐标数量级为10－10 m ．b 线表示引力，d 线表示斥力，e 点的横坐标数量级为10－10 m D．b 线表示斥力，d 线表示引力，e 点的横坐标数量级为10－15 m 15、以下关于热运动的说法正确的是( ) ．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 ．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速 率都会增大 16、(多选)下列说法正确的是( ) ．往一杯水里放几粒盐，盐粒沉在水底，逐渐溶解，过一段时间，上面的水也咸了，这 是食盐分子做布朗运动的结果 B．把一块铅和一块金表面磨光后紧压在一起，在常温下放置五年多，结果金和铅互相 渗入，这是两种金属分子做布朗运动的结果 ．扩散现象不但说明了分子永不停息地做无规则运动，同时也说明了分子间有空隙 第 6 页 / 共 12 页 D．压缩气体比压缩固体和液体容易得多，这是因为气体分子间的距离远大于液体和固 体分子间的距离 17、(多选)下列说法正确的是( ) ．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现 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 ．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，这是分子间存在引力的宏观表现 三、非选择题 1、将下列实验事实与其产生的原因对应起来． 实验事实有以下五个： 其产生的原因如下： ．水与酒精混合后体积变小 ．固体分子也在不停地运动 B．固体很难被压缩 b．分子运动的激烈程度与温度有关 ．细绳不易被拉断 ．分子之间存在着空隙 D．糖在热水中溶解得快 d．分子间存在着引力 E．冰冻食品也会变干 e．分子间存在着斥力 与、B、、D、E 五个实验事实相对应的原因分别是①________，②________，③____ ____，④________，⑤________(在横线上分别填上与实验事实相对应的原因前 的字母代号)． 2、如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面， 若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相 等吗？为什么？ 3、既然分子间存在引力，当两个物体紧靠在一起时，为什么分子引力没有把它们粘 在一起？ 4、无论容器多大，气体有多少，气体分子总能够充满整个容器，是分子斥力作用的结果 吗？ 5、随着科学技术的发展，近几年来，也出现了许多的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接 等，摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反的方向旋转，同时加上很大的压力 (每平方厘米加到几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊接成一个整体了．试用学过的分子 动理论知识分析摩擦焊接的原理． 第 7 页 / 共 12 页 第 8 页 / 共 12 页 专题13-2 分子间的作用力 例1、【答】 D 【解析】 当r＝r0时，分子间引力和斥力相等，但都不为零，合力为零，错；当r0<r<4r0 时，引力大于斥力，两者同时存在，B 错；在r 减小的过程中，分子引力和斥力 都增大，错；r 由4r0逐渐减小到r0的过程中，由分子力随r 的变化关系图线可 知，分子力有一个极大值，到r＜r0时分子力又增大，所以在r 由4r0逐渐减小到 小于r0的过程中分子力先增大后减小再增大，D 对． 例2、【答】 D 【解析】 高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子引力 起作用的距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同 的原理，所以、正确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的10 多 倍， 此种情况下分子力非常微弱，气体分子可以无拘无束地运动，从而充满整个容器， 所以B 正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分 子引力起作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，则可重 新接合，所以D 错误． 例3、【答】 D 【解析】 单个分子的运动无规则，但大量分子的运动遵从统计规律，正确；当温度升高时， 分子的运动总体会加快，但不是每个分子的运动都加快，B 错误；由于气体分子 间距离大，气体体积不等于气体分子体积的总和，错误；布朗运动是液体分子对 固体小颗粒撞击的不平衡产生的，D 正确． 例4、【答】 D 【解析】、液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故错误； B、因为海绵内有空隙，所以用手捏海绵，海绵的体积变小了，不能说明分子间 有间隙，故B 错误； 、尘粒是由大量分子组成的，尘粒的运动属于物体的机械运动，不能说明分子在 做无规则运动，故错误； D、在做墨水滴入水中的扩散实验中，说明墨水分子是在运动的，故D 正确． 第 9 页 / 共 12 页 培优·训练 一、判断题 ××√√× 二、选择题 1、 【解析】太阳是太阳系的中心，但不是宇宙的中心，错误；分子是由原子组成，原子是由 原子核和电子组成，B 错误；水和酒精混合后体积减小，说明水和酒精分子彼此进入 对方的空隙之间，即说明分子间存在间隙，正确；两个表面光滑的铅块紧压后粘在一 起是因为分子间的引力作用，D 错误．故选 2、 3、D 4、 5、D 解析： 、内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，内能与分子的热运动 和分子间的相互作用情况有关，与物体的机械运动情况无关．故此选项错误，不符合题 意． B、铁丝很难被拉断，只说明分子之间存在引力，不能说明分子间存在没有斥力．故此选 项错误，不符合题意． 、铁丝很难被压缩，只说明分子间存在斥力，不能说明分子间存在没有引力．故此选项错 误，不符合题意． D、因为分子间存在间隙，所以两种物质相互接触时，扩散到对方分子的间隙中．表明分 子不停的做无规则的运动．故此选项正确，符合题意． 6、D 解析 在通常情况下，固体分子间的平均距离为r0，固体膨胀时，分子间距大于r0，分子 力表现为引力，固体收缩时，分子间距小于r0，分子力表现为斥力，故、D 正确， B、错误． 7、 解析 乙分子从r3到r1过程中一直受甲分子的引力作用，且分子间作用力先增大后减小， 故乙分子做加速运动，、正确；乙分子从r3到r1过程中两分子间的分子力一直表现为 引力，B 错误；乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先增大后 第 10 页 / 共 12 页 减小再增大，D 错误． 8、 解析 由分子动理论可知、B 对；分子间有相互作用的引力和斥力，错；分子动理论是在 扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D 对． 9、D 10、D 解析 F 引和F 斥在分子间同时存在，而且都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小 而增大，显现出来的分子力是F 引和F 斥的合力． 11、D 解析 分子间同时存在的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，题设的r 是大于r0(平 衡距离)还是小于r0未知，相差多少也未知．由图可知，分子间距离r 在从无限小到无 限大的区间内，分子力随r 的增大先减小后增大，再减小． 12、B 解析 分子间同时存在引力和斥力，r<r1时，斥力大于引力，合力表现为斥力，故错误； r1<r<r2时，两分子间的作用力随r 的增大而逐渐增大，在r 轴下方表示分子力是引力， 故B 正确；分子间同时存在引力和斥力，且均随着两分子间距离的减小而增加，r＝r2 时，分子间的引力不是最大，故错误；r>r2时，两分子间的引力随r 的增大而减小， 斥力不为零，故D 错误． 13、D 解析 破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到分子间有 作用力的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起，故D 正确． 14、 解析 表示引力的线与表示斥力的线的交点，横坐标表示分子间距r0，r0的数量级为10－ 10 m，由分子力特点可知当r>r0时，引力大