思維特訓(xùn)(一)　分子間的引力和斥力

1、.思維特訓(xùn)一分子間的引力和斥力|典|例|分|析| 分子間的引力和斥力例 1分子力，又稱分子間作用力、范得瓦耳斯力，是指分子間的互相作用。當(dāng)兩分子相距較遠時，分子力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間間隔 非常近時，分子力主要表現(xiàn)為斥力。實驗說明，氣體很容易被壓縮；把體積分別為50 cm3的水和酒精混合，總體積小于100 cm3；高溫下碳原子可浸透到鋼制外表。這些都說明分子、原子間有一定的間隔 。相隔一定間隔 的固體和液體分子仍能聚集在一起不分散，是因為存在分子間作用力。分子間作用力由引力和斥力組成，引力對抗拉伸，斥力對抗壓縮。圖1TX1如圖1TX1所示為分子間作用力關(guān)系圖，r表示兩分子間間隔 ，r0表示引力和

2、斥力相平衡的間隔 。F斥表示斥力曲線，F(xiàn)引表示引力曲線，F(xiàn)分子表示合力曲線。由圖可知，隨分子間間隔 r的增大，分子力先減小到零后增大再減到零，對外表現(xiàn)為先斥力后引力。1分子間引力和斥力大小均與_有關(guān)。固體和液體很難被壓縮，說明分子間存在_。分子間的引力和斥力都隨著分子間間隔 的增大而_。2以下有關(guān)分子力的說法中，正確的選項是_。A當(dāng)rr0時，分子間沒有力的作用B當(dāng)rr0時，分子間的作用力只有斥力C當(dāng)rr0時，分子間的作用力只有引力D當(dāng)r10r0時，分子間的作用力可以忽略解析 1由分子間作用力關(guān)系圖可知：分子間的作用力與分子間的間隔 有關(guān)。分子間作用力隨著分子間間隔 的增大而減小，且斥力減小得更

3、快。固體和液體很難被壓縮，說明分子間存在斥力。2分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)rr0時，分子引力與斥力相等，分子間既不表現(xiàn)為引力，也不表現(xiàn)為斥力，但并不是分子間沒有力的作用，故A錯誤；當(dāng)rr0時，分子引力小于斥力，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，并非只有斥力，故B錯誤；當(dāng)rr0時，分子引力大于斥力，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，并非只有引力，故C錯誤；當(dāng)r10r0時，分子間的作用力小到可以忽略，故D正確。答案 1分子間的間隔 斥力 減小2D 熱量計算例 2上海市競賽題質(zhì)量相等的28 、100 的水分別裝在甲、乙兩容器中，現(xiàn)將一個溫度為100 的金屬球放入甲容器中，二者溫度一樣時，甲容器中水溫升高到40

4、，然后迅速取出金屬球放入乙容器中，再次到達溫度一樣時，乙容器中水溫是不計熱量損失和水的質(zhì)量損失A60 B70 C88 D90 解析 此題可根據(jù)熱平衡方程Q吸Q放求解。設(shè)金屬球的質(zhì)量為m金，比熱容為c金，水的質(zhì)量為m水，比熱容為c水，當(dāng)金屬球放入甲容器中時，由于不計熱量損失，那么有：c金m金100 40 c水m水40 28 ；當(dāng)將金屬球從甲容器中取出放入乙容器中時，由于不計熱量損失，那么有c金m金t40 c水m水100 t；得：，可得t90 。答案 D例 3浙江省第十屆科學(xué)競賽在野外施工中，需要把質(zhì)量為4.2 kg的鋁合金構(gòu)件的溫度從10 升高到63 或以上。現(xiàn)只有保溫瓶中1.2 kg、溫度為9

5、0 的熱水可以利用，不計熱損失，請設(shè)計一個加熱構(gòu)件的方案。甲同學(xué)設(shè)計的方案和運算如下：將鋁合金構(gòu)件直接放入90 熱水中，在不考慮熱損失的前提下，熱水放出的熱量等于構(gòu)件吸收的熱量。根據(jù)熱量計算公式：Q放c水m水t01t、Q吸c金m金tt02 ，將數(shù)值代入計算，得出構(gòu)件與熱水在到達熱平衡時的溫度t56.2 。顯然，這種方案不能使構(gòu)件到達規(guī)定的溫度。乙同學(xué)設(shè)計的方案是把90 的熱水分成等質(zhì)量的兩份，讓構(gòu)件先放入第一份90 的熱水中，到達熱平衡后取出，再放入第二份90 的熱水中，再使構(gòu)件與熱水到達熱平衡。通過計算說明，這一方案可使構(gòu)件的最后溫度到達61.7 。問：水的比熱容為4.2×103

6、J/kg·，鋁合金的比熱容為0.88×103 J/kg·1怎樣才能讓構(gòu)件到達63 呢？請寫出你的設(shè)計方案。2假設(shè)采用最正確加熱方案，構(gòu)件最后的溫度可達69.5 。這一結(jié)果啟示我們，工業(yè)上也可以用類似方法用冷水冷卻某些構(gòu)件，請簡要說明這種最正確冷卻方案。解析 1操作方案：將保溫瓶中t0190 的熱水分假設(shè)干次倒出來。第一次先倒出一部分，與溫度為t0210 的構(gòu)件充分接觸，并到達熱平衡，構(gòu)件溫度升高到t1；將這部分溫度為t1的水倒掉，再從保溫瓶中倒出一部分熱水，再次與溫度為t1的構(gòu)件接觸，并到達熱平衡，此時構(gòu)件的溫度升高到t2；再將這些溫度為t2的熱水倒掉，然后再從保

7、溫瓶中倒出一部分熱水使溫度為t2的構(gòu)件升溫直到最后一次將剩余的熱水倒出來與構(gòu)件接觸，到達熱平衡，最終就可使構(gòu)件的溫度到達所要求的值。驗證：如將1.2 kg熱水分3次倒出，每次倒出m00.4 kg，在第一次使熱水與構(gòu)件到達熱平衡的過程中：Q1c水m0t01t1，Q1c金m金t1t02，因為Q1Q1，所以c水m0t01t1c金m金t1t02即4.2×103 J/kg·×0.4 kg×90 t10.88×103 J/kg·×4.2 kg×t110 ，解得：t135 。同理第二次熱平衡過程中：42×103 J/k

8、g·×0.4 kg×90 t20.88×103 J/kg·×4.2 kg×t235 ，解得t252.1875 。第三次熱平衡過程中：42×103 J/kg·×0.4 kg×90 t30.88×103 J/kg·×4.2 kg×t352.1875 ，解得t364 。由此可知，至第三次時構(gòu)件溫度可到達64 。2用冷水對構(gòu)件進展流水噴淋或用流水法進展，因為這樣能充分地利用資源，使物體間內(nèi)能更有效地轉(zhuǎn)移，最大限度地實現(xiàn)降溫。答案 1把熱水均分成三份超過三

9、份的其他詳細份數(shù)也可，將構(gòu)件放入第一份熱水中，構(gòu)件與熱水到達熱平衡后取出，放入第二份熱水中，再使構(gòu)件與熱水到達熱平衡后取出，放入第三份熱水中再次與熱水到達熱平衡，這樣可使構(gòu)件溫度到達64 。2用冷水對構(gòu)件進展流水噴淋可最大限度地實現(xiàn)降溫。|思|維|集|訓(xùn)|1全國第二十四屆“巨人杯物理競賽2019年6月20日，我國宇航員王亞平首次進展了太空授課。圖1TX2所示為王亞平所做實驗的一個畫面，圖中的水呈球狀而不破裂，除了失重的原因外，還主要是因為A水球的外外表有一層很薄的橡皮膜B水球外表分子之間互相作用的引力大于斥力C在實驗用水中事先添加了某些特殊物質(zhì)D到外太空后，水的分子構(gòu)造發(fā)生了變化圖1TX22在

10、如圖1TX3所示的絕熱裝置中有一雙層金屬容器。在內(nèi)層容器中倒入溫度為80 的水，用溫度計I測量其溫度；在外層容器中倒入一樣質(zhì)量的溫度為20 的水，用溫度計測量其溫度。假如認為熱傳遞只在雙層容器內(nèi)部進展，那么根據(jù)每隔相等時間記錄的兩支溫度計的示數(shù)，可繪制出熱水的降溫圖線用虛線表示和冷水的升溫圖線用實線表示。圖1TX4中，最能反映上述兩個容器內(nèi)水溫變化的圖象是圖1TX3圖1TX432019年全國初中應(yīng)用物理競賽如圖1TX5所示的兩個完全一樣的陶瓷杯中分別裝有半杯剛沖好的熱茶和半杯冷牛奶，假如將它們混合在一起，想盡快做一杯溫度盡可能低一些的奶茶，以下方法效果最好的是圖1TX5A將熱茶冷卻2 min之

11、后再把冷牛奶倒入熱茶杯中B把冷牛奶倒入熱茶杯中，再冷卻2 minC把熱茶冷卻2 min之后再把熱茶倒入冷牛奶杯中D把熱茶倒入冷牛奶杯中，再冷卻2 min45 的冷水和60 的熱水混合，得到50 的溫水。假設(shè)不計熱損失，可以判斷A混合前熱水的內(nèi)能不一定比冷水的內(nèi)能大B混合前熱水的內(nèi)能一定比冷水的內(nèi)能大C熱水質(zhì)量不一定比冷水質(zhì)量大D熱水質(zhì)量一定比冷水質(zhì)量小5質(zhì)量一樣的三杯水，初溫分別是t1、t2、t3，且t1t2t3，把它們混合后，不計熱損失，那么混合后溫度是A. B.C.t2 Dt3t16上海市第二十八屆“大同杯物理競賽A、B兩物體質(zhì)量相等，溫度均為10 ；甲、乙兩杯水質(zhì)量相等，溫度均為50 。

12、現(xiàn)將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4 ，乙杯水溫降低了8 ，不考慮熱量的損失，那么A、B兩物體的比熱容之比為A49B35C23D127如圖1TX6所示，甲、乙兩球完全一樣，分別浸沒在水和水銀的同一深度處，甲、乙兩球是用同種特殊材料制成的。當(dāng)溫度略微升高時，球的體積會變大。假如開場水和水銀的溫度一樣，且兩液體溫度同時緩緩地升高同一值，那么圖1TX6A甲球吸收的熱量較多B乙球吸收的熱量較多C兩球吸收的熱量相等D無法確定8證明液體、氣體分子做雜亂無章運動的最著名的實驗是英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)的布朗運動。1827年，布朗把花粉放入水中制成懸浮液，然后取出一滴這種懸浮液放在顯微鏡下觀察，發(fā)

13、現(xiàn)花粉小顆粒在水中像著了魔似的不停運動，而且每個小顆粒的運動方向和速度大小都改變得很快，不會停下來。這些小顆粒由于受液體分子撞擊不平衡，從而表現(xiàn)出無規(guī)那么運動的狀況。1布朗運動是_運動。A分子 B原子 C電子 D花粉小顆粒2布朗運動本質(zhì)上是反映了_選填“個別或“所有分子的運動是_選填“無或“有規(guī)那么的。3如何使布朗運動加快？答：_。4本實驗用到的物理研究方法是_。9如圖1TX7所示，空氣清潔劑和氣霧殺蟲劑的灌裝原理是一樣的。將藥液裝進密封的罐里，再充入高壓氣體，噴液管伸到罐底。使用時通過按壓噴嘴按鈕翻開出液口，藥液受高壓氣體的作用，呈噴霧狀噴出，松開手指，依靠彈簧的作用，噴嘴按鈕復(fù)原，出液口關(guān)

14、閉。圖1TX71由噴嘴噴出的霧狀藥液是_選填“氣體“小液滴或“固體小顆粒，室內(nèi)很快充滿清香氣味，是由_微觀解釋引起的。2按下噴嘴藥液強勁噴出，說明罐內(nèi)壓強_選填“大于“等于或“小于大氣壓。噴灑一段時間，會感覺到金屬罐變涼，原因是_。10在研究分子引力實驗時，小華同學(xué)做了如下實驗，如圖1TX8所示，圖甲中杯子的水未裝滿，“舌形塑料片中間有一透氣小孔。把“舌形塑料片蓋在杯口，在伸出杯口的塑料片末端放一枚1角硬幣，“舌形塑料片就被壓翻；當(dāng)杯內(nèi)水裝滿，塑料片與水充分接觸時，在伸出杯口的塑料片末端放6枚1角硬幣，“舌形塑料片仍沒有被壓翻。這個現(xiàn)象說明了水和塑料片分子之間有_。圖1TX811你知道嗎？將兩

15、個鋼塊結(jié)實地結(jié)成一個整體，工業(yè)上有兩種方法：一種是“熱焊法，也就是我們通?？匆姷挠秒姾笚l將兩個鋼塊焊在一起；另一種方法是“冷焊法，就是將兩塊鋼外表處理得很光滑，然后在外界如爆炸產(chǎn)生的宏大壓力作用下，將兩鋼塊緊緊地壓在一起。上述兩種方法都能將兩鋼塊牢牢連成一個整體，請你分別說出其中的道理。12第二十一屆全國物理競賽“米線是一種特色小吃。端上餐桌的有：一碗熱湯，上面浮著一層油；一碟切成薄片的鮮肉；一碗已煮熟的米線。食客先把肉片放進湯內(nèi)，稍候再參加米線。現(xiàn)有以下資料：湯的初溫為97 ，比熱容為4.2×103 J/kg·；肉片的質(zhì)量為0.2 kg，初溫為22 ，比熱容為3.5

16、15;103 J/kg·。基于安康，肉片必須在溫度高于80 的湯中至少保持2 min，在這2 min時間里，由于向外界散熱整體溫度將下降約2 。問：1碗中油層的作用是什么？2為實現(xiàn)題干所述的溫度要求，碗中湯的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件？13安徽蚌埠二中自主招生在一攪拌機的容器內(nèi)裝入質(zhì)量m為0.5 kg的水，把水加熱到70 后讓其在室溫下自動冷卻。其溫度隨時間變化的關(guān)系如圖1TX9所示?，F(xiàn)開動電動攪拌機對該冷卻的水不停地攪拌，電動機每秒做功900 J，其做的功有80%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。假設(shè)不考慮容器的內(nèi)能變化，水的比熱容是4.2×103 J/kg·。求：圖1TX91假設(shè)不考慮

17、室溫下的自動冷卻，攪拌機每秒鐘能使水溫上升多少。2在考慮室溫的自動冷卻的情況下，水最終的溫度是多少。14汽車制動液俗稱剎車油。汽車剎車時，駕駛員踩踏板通過剎車管內(nèi)的制動液把壓力傳遞到剎車塊，剎車塊和車輪上的鼓輪摩擦，阻止車輪轉(zhuǎn)動。制動時，因摩擦產(chǎn)生的熱量會使制動液溫度升高，假如溫度過高，到達沸點，制動液就會產(chǎn)生大量氣體，造成制動失靈。制動液的沸點在遇潮吸水后會下降，因此國家規(guī)定制動液沸點不得低于140 。要測量制動液的沸點，可以取適量制動液和一個質(zhì)量為m1的銅塊放入加熱容器，加熱至沸騰后，把銅塊取出立即放入一個裝有水的保溫杯中，保溫杯中水的質(zhì)量為m2、溫度為t1，待銅塊和水的溫度一樣后，再測出

18、水溫t2，假設(shè)從取出銅塊到測出水溫過程散失的熱量為Q，銅的比熱容為c1，水的比熱容為c2，就可以計算得到制動液的沸點，下表為某種制動液的含水量和對應(yīng)的沸點。含水量01%2%3%4%5%6%沸點/2101801581421321241201剎車時制動液溫度會升高，這是通過_方式增加了制動液的內(nèi)能。2汽車剎車時使汽車減速的力的施力物體是_。3制動液沸點的表達式為t_。4利用表格中給出的數(shù)據(jù)，在坐標圖1TX10中作出沸點與含水量的關(guān)系圖象。圖1TX105當(dāng)含水量到達_時，這種制動液就必須更換。15閱讀短文，答復(fù)以下問題。風(fēng)寒溫度人們都有這樣的體驗：走在街上，穿著的衣服感覺冷暖剛好適宜，這時突然起了一

19、陣大風(fēng)，頓時感覺周身寒冷，這就是風(fēng)寒效應(yīng)。風(fēng)寒效應(yīng)會影響人體對冷的感覺，導(dǎo)致人體感覺的溫度與溫度計的示數(shù)有明顯的差異。原來，人體的主要散熱部位是皮膚，通過皮膚紅外輻射、接觸傳導(dǎo)熱量、冷熱空氣對流和汗液蒸發(fā)等方式散熱。當(dāng)無風(fēng)時，在人體皮膚和周圍空氣之間有一個比較穩(wěn)定的空氣層，由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，可以起到保溫作用；當(dāng)刮風(fēng)時，穩(wěn)定的空氣保溫層不斷被新來的冷空氣所代替，并把熱量帶走，風(fēng)速越大，人體散失熱量越快、越多，人也就感覺越寒冷?？茖W(xué)家提出用風(fēng)寒溫度描繪刮風(fēng)時人體皮膚感覺的溫度，并通過大量實驗找出了風(fēng)寒溫度和風(fēng)速的關(guān)系。下表是在氣溫為5 時，風(fēng)寒溫度和風(fēng)速的關(guān)系。風(fēng)速/km·h101

20、0203040風(fēng)寒溫度/531131風(fēng)會使人感覺更寒冷的原因主要是加強了以下_散熱方式。A輻射 B傳導(dǎo) C對流 D汗液蒸發(fā)2一質(zhì)量為50 kg的人散失熱量4.2×105 J，假如人體沒有產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，那么體溫將下降_。人體的比熱容取4.2×103 J/kg·3利用表格給出的數(shù)據(jù)在圖1TX11中作出風(fēng)寒溫度風(fēng)速圖象。圖1TX114當(dāng)氣溫為5 ，風(fēng)速為35 km/h時，地面的水會結(jié)冰嗎？答：_。5根據(jù)所給數(shù)據(jù)，用T表示風(fēng)寒溫度，v表示風(fēng)速，請你寫出三者關(guān)系的表達式_。詳解詳析1B解析 液體外表層的分子間同時存在互相作用的引力與斥力，但由于分子間的間隔 大于分子的平衡

21、間隔 r0，分子引力大于分子斥力，分子力表現(xiàn)為引力，即存在外表張力，外表張力使液體表面有收縮的趨勢，所以水呈球狀而不破裂。2D解析 在熱傳遞過程中兩物體溫度差越大熱傳遞進展得越快，兩物體溫度差越小熱傳遞進展得越慢，所以D正確。3C解析 高溫液體在自然冷卻過程中溫度不斷降低，而且開場時溫度降低很快，繼而溫度降低變慢，所以，先讓高溫液體冷卻2 min的效果較好，即方案A、C優(yōu)于B、D；把熱茶倒入冷牛奶杯中和把冷牛奶倒入熱茶杯中相比，由于熱茶倒入冷牛奶杯中的過程中會向空氣散熱，那么熱茶倒入冷牛奶杯中后的奶茶溫度略低于冷牛奶倒入熱茶杯中的奶茶溫度，所以方案C比方案A好。4B解析 設(shè)冷水的質(zhì)量為m1，熱

22、水的質(zhì)量為m2，水的比熱容為c：冷水吸收的熱量：Q吸cm150 5 ，熱水放出的熱量：Q放cm260 50 ，由題知，Q吸Q放，那么cm145 cm210 ，解得：m1m229，所以熱水的質(zhì)量一定比冷水的質(zhì)量大，且熱水的溫度高，所以混合前熱水的內(nèi)能一定比冷水的內(nèi)能大，故B正確。5B解析 設(shè)每杯水的質(zhì)量為m，水的比熱容為c。首先使溫度為t1、t2的兩杯水混合，設(shè)到達熱平衡后的溫度為t，那么有cmtt1cmt2t，解得t。再與第三杯水混合，設(shè)到達熱平衡后的溫度為t，那么有2cmttcmt3t解得t。6A解析 設(shè)A、B的質(zhì)量均為m，水的質(zhì)量均為m0，那么對于A物體而言，它吸收的熱量等于甲杯水放出的熱

23、量，故cA m×46 10 c水m0×4 ；對于B物體而言，它吸收的熱量等于乙杯水所放出的熱量，故cB m×42 10 c水m0×8 ；聯(lián)立以上二式解之得cAcB49，故A是正確的。7B解析 甲、乙兩球完全一樣，即質(zhì)量和比熱容一樣，當(dāng)溫度變化一樣時，根據(jù)Q吸cmt可知，二者吸收的熱量一樣。而在水銀中受到的壓強大，二球假設(shè)膨脹一樣的體積，乙球要抑制的力大，做功多。吸收的熱量除了使內(nèi)能增加一樣的量外還要抑制液體的壓力做功，所以乙球吸收的熱量較多。81D2所有 無3升高溫度4轉(zhuǎn)換法解析 1布朗運動的主體并不是分子或原子，而是因為液體分子的無規(guī)那么運動，使花粉小

24、顆粒受到撞擊而運動，故D正確。2通過布朗運動，說明一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)那么的熱運動。3因為分子的運動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越劇烈，所以使布朗運動加快的方法可以升高溫度。4在本實驗中，通過花粉的運動反映水分子的運動，是轉(zhuǎn)換法的運用。91小液滴分子不停地做無規(guī)那么運動2大于藥液汽化，從金屬罐上吸熱導(dǎo)致其溫度下降解析 1由噴嘴噴出的霧狀藥液是小液滴；噴灑藥液后室內(nèi)很快充滿清香氣味，是因為藥液中的香味分子在不停地做無規(guī)那么運動，向四周擴散，使人們聞到清香氣味。2按下噴嘴，實際上是將噴嘴翻開，由于灌內(nèi)液面上方的大氣壓大于外界的大氣壓，藥液就從導(dǎo)管被壓出；當(dāng)按鈕被按下時噴嘴噴出一定的藥液

25、后，會感覺到金屬罐變涼，這是因為液態(tài)的藥液在噴出時迅速汽化為氣態(tài)，且汽化吸熱，使金屬罐溫度降低，故會變涼。10引力解析 “舌形塑料片在硬幣的壓力下可繞杯子的邊緣轉(zhuǎn)動，所以“舌形塑料片是一個杠桿。由杠桿的平衡條件可知，“舌形塑料片的支點在與杯子接觸處，圖甲中杯子未裝滿水，當(dāng)一端受到硬幣的壓力時，“舌形塑料片不能平衡，說明沒有受到分子引力的作用；當(dāng)杯內(nèi)水裝滿時，塑料片與水充分接觸，在伸出杯口的塑料片末端放6枚1角硬幣，“舌形塑料片仍沒有被壓翻。說明另一端也受到向下的力的作用，這個力就是分子間的引力。11熱焊：高溫狀態(tài)下，焊條熔化為液態(tài)。液體的流動使很多焊錫分子與鋼分子間間隔 減小，在可以產(chǎn)生分子引力范圍內(nèi)，兩鋼塊便結(jié)實結(jié)成一個整體。冷焊：宏大的壓力使兩鋼塊緊壓在一起，許多分子間的間隔 到達分子間引力作用范圍，分子引力將兩鋼塊連成整體。121油層的作用是減慢蒸發(fā)，從而減慢熱量的散失。2因為肉片必須在溫度高于80 的湯中保持至少2 min，在