2019年物理粤教选修3-3学案 第一章+第四节+分子间的相互作用力+Word版含解析

第四节分子间的相互作用力
1．大量事实说明分子间存在相互吸引力和相互排斥力。研究表明，二者是同时存在、同时变化的，把两者相等的位置叫平衡位置。
2.分子间的相互作用力图像如图所示，可知引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，当r＝r0时，F斥＝F引，F合＝0；当r＝r1时，F斥>F引，分子力表现为斥力，当r＝r2时，F斥3．平衡位置的距离r0的大小与分子的大小相当，其数量级为10－10 m，当分子间距离的数量级大于10－9 m时，分子间的作用力近似为零，因此，分子力的作用距离很短。
4．组成物质的分子是由原子组成的，原子内部有带正电的原子核和外部带负电的电子，这些带电粒子的相互作用引起了分子间的作用力，所以分子力在本质上是电磁力。
分子间存在相互作用力的宏观证据
1.引力
(1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现出引力以抗拒外界对它的拉伸。
(2)分子间虽然有空隙，大量分子却能聚在一起形成固体和液体，说明分子间存在着引力。
(3)固体保持一定的形状，说明分子间有引力。
2．斥力
(1)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现出斥力以抗拒外界对它的压缩。
(2)分子间有引力，分子却没有紧紧吸在一起，而是还存在空隙，说明分子间有斥力。
(1)分子力的作用范围很小，是短程力，不能把宏观的小空间同分子间空隙相混淆，打碎的玻璃不会重新结合为一体，是因为绝大部分分子间距离超过了分子力的作用范围。
(2)压缩气体时需要外力，并非一开始就克服气体分子间的斥力，而是气体有压强，只有当压缩到很难压缩的程度时，分子斥力才有所体现。
1．[多选]下面关于分子力的说法中正确的有(　　)
A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力
B．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C．将打气筒出气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再被压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
解析：选AB　无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0，所以气体分子间一定表现为引力。空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确。磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确。
分子间的作用力规律
1.分子间同时存在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，它们的大小与分子间的距离有关系。
2．平衡位置
分子间的引力和斥力相等的位置，用r0表示，其数量级为10－10 m。
3．作用力规律的示意图描述
(1)分子间距离r＝r0时，分子力为零：
(2)分子间距离r>r0时，分子力为引力：
(3)分子间距离r4．作用力规律的图像描述
分子间的相互作用力与分子间距离的关系，可以用图像表示，如图所示，虚线表示引力和斥力随分子间距离的变化情况，实线表示引力和斥力的合力，即分子力随距离的变化情况，从图中可以看出：
(1)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力变化得更快。
(2)分子力F与分子间距离r存在如下关系：
①r＝r0时，F＝0；②r>r0时，F<0，表现为引力；③r0，表现为斥力；④r>10r0时，引力、斥力及分子力F都非常微弱，趋向于零。
(1)r＝r0时，分子力等于零，并不是分子间无引力和斥力。
(2)r＝r0时，即分子处于平衡位置时，并不是静止不动的，而是在小范围内做振动。
(3)分子力的本质是电磁力，是由原子内部的带电粒子相互作用引起的。
2．[多选]关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是(　　)
A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
B．分子力随分子间距离的变化而变化，当r＞r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
C．当分子间的距离r＜r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力
D．当分子间的距离r＞10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计
解析：选CD　当分子间的距离为r0时，引力等于斥力，分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，A错误；当r＞r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，B错误。C、D所述符合分子力的变化规律，均正确。
分子作用力的宏观现象分析
[例1]　[多选]下列说法正确的是(　　)
A．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
C．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
[解析]　液体的体积很难压缩，说明分子间存在斥力。固体很难被拉断，说明分子间存在引力，故A、D选项正确；气体容易充满容器是分子热运动的结果，抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果，故B、C选项错误。
[答案]　AD
借　题
发　挥
　　处于固态、液态的物体分子在平衡位置附近，一般情况下分子力表现为零，被压缩时表现为斥力，被拉伸时表现为引力，物体凝聚为一个整体的原因是分子间存在引力。
分子力与分子间距离关系的理解
[例2]　[多选]某人用原子级显微镜观察高真空的空间，发现有一对分子A和B环绕一个共同“中心”旋转，如图所示，从而形成一个“类双星”体系，并且发现此“中心”离A分子较近，这两个分子间的距离用r表示。已知当r＝r0时两分子间的分子力为零，则在上述“类双星”体系中，A、B两分子间有(　　)
A．间距r＞r0
B．间距r＜r0
C．A的质量大于B的质量
D．A的速率大于B的速率
[解析]　分子A和B环绕一个共同“中心”旋转，分子间引力提供向心力，故分子间距离r＞r0；又F＝mω2r，v＝ωr，而它们的ω相同且rA＜rB，所以有mA＞mB、vA＜vB。故A、C正确。
[答案]　AC
借　题
发　挥
　　判断分子力与分子间距离变化的关系时要明确：分子间的引力和斥力是同时存在，且它们随分子间距离的变化同时增大或减小，而分子间作用力的合力随距离的变化如何变化要看在哪个范围内。
1．分子间的相互作用力产生的原因是(　　)
A．分子间的相互作用力是由相邻两个分子间的无形弹簧产生的
B．分子间的相互作用力是由分子中带电粒子的相互作用引起的
C．分子间的相互作用力是由分子间的万有引力产生的
D．分子间的相互作用力是由分子的热运动产生的
解析：选B　分子间的相互作用力是由分子中带电粒子的相互作用引起的，是电磁力，不是万有引力，更不是由分子的热运动产生的，则B正确。
2．下面证明分子间存在引力和斥力的实验，错误的是(　　)
A．两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力
B．一般固体、液体很难被压缩，说明分子间存在斥力
C．碎石块不能拼在一起，说明分子间存在斥力
D．拉断一根绳子需要一定大小的拉力，说明分子间存在引力
解析：选C　碎石块不能拼在一起， 不是因为分子间存在斥力，实际上此时碎石块间的距离太大，即它们间的距离已远远大于10r0(10－9 m)，所以此时不存在分子力，则应选C。
3．[多选]如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中(　　)
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现大于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时还要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
解析：选BD　玻璃板被拉起时，要受到水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力，与大气压力无关，故B、D正确。
4．[多选]下列现象和结论正确的是(　　)
A．液体和固体很难被压缩，说明液体和固体分子之间存在斥力
B．液体和固体很难被压缩，说明液体和固体分子间无间隙
C．物体不易被拉断，说明分子间存在着引力
D．金属分子能聚集到一起形成金属块说明金属原子间的作用力一直表现为引力
解析：选AC　固体分子间距离较近，数量级在10－10 m，分子之间作用力很大，绝大部分分子只能在各自平衡位置附近做无规则的振动。液体分子之间作用力很接近固体情况，分子间有较强的作用力，分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动，但由于分子间距离有所增加，使分子也存在移动性。当压缩时表现出斥力，拉伸时表现出引力。
5．[多选]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(　　)
A．固体膨胀时，分子间距离增大，分子力表现为引力
B．固体膨胀时，分子间距离增大，分子力表现为斥力
C．固体被压缩时，分子间距离减小，分子力表现为引力
D．固体被压缩时，分子间距离减小，分子力表现为斥力
解析：选AD　固体分子平均距离为r0，故膨胀时，分子间距离增大，r>r0，分子力表现为引力；压缩时，r6．(广东高考)清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的(　　)
A．引力消失，斥力增大
B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小
D．引力、斥力都增大
解析：选D　由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，分子引力和斥力都增大，所以D正确。
7．有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是(　　)
A．分子间的斥力增大，引力减小
B．分子间的斥力减小，引力增大
C．分子间的斥力和引力都增大，只不过斥力比引力增大得快
D．当分子间距离r＝r0时，引力和斥力均为零
解析：选C　由分子力与分子距离的关系可知，随分子间距离的减小，引力和斥力都增大，但斥力增大的快，当r＝r0时，引力和斥力相等，合力为零，则C项正确。
8．[多选]两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上。这一过程中下列关于分子间相互作用力的说法正确的是(　　)
A．分子间的引力和斥力都在减小
B．分子间的斥力在减小，引力在增大
C．分子间相互作用的合力在逐渐减小
D．分子间相互作用的合力先减小后增大，再减小到零
解析：选AD　分子间存在着引力和斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力减小得比引力快，当r>r0时，分子间的斥力小于引力，表现为引力；反之表现为斥力。r＝r0时，引力和斥力相等，此二力的合力为零；当r≥10r0时，引力和斥力都很小，分子力可以忽略不计。
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(　　)
A．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
C．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
解析：选CD　锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的距离大到一定程度时，分子力不能发挥作用而断裂；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气体的压强增大，而不是分子之间斥力起作用。选项A和选项B的解释是错误的。选项C和选项D的解释是正确的。
10.如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是(　　)
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 m
C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力
D．若两个分子间距离越来越大，则分子力越来越小
解析：选B　由分子间引力、斥力的变化特点及所给图像可以确定，ab为引力曲线、cd为斥力曲线，它们的交点e的意义是分子间引力与斥力相等的位置，所以其横坐标为10－10 m，故A错B对；分子间距离大于e点的横坐标，分子力表现为引力，C错；分子力指分子间引力与斥力的合力，分子间距离变大时，在无起始位置情况下，分子力的大小变化无法确定，D错。
11．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的分子力可忽略)，设甲固定不动，乙逐渐靠近甲，直到不能再靠近为止的整个过程中(　　)
A．分子力总是对乙做正功
B．乙总是克服分子力做功
C．先是乙克服分子力做功；然后分子力对乙做正功
D．先是分子力对乙做正功；然后乙克服分子力做功
解析：选D　在乙分子逐渐向甲分子靠拢的过程中，r>r0时，分子力表现为引力，此时分子力对乙做正功，r12．关于分子力，下面说法正确的是(　　)
A．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律
B．两物体分子间引力的合力等于万有引力
C．分子间相互作用的引力和斥力不是一对作用力和反作用力
D．浮力等于固体与液体表面分子间作用力的合力
解析：选C　分子间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，分子间相互作用的斥力也是一对作用力与反作用力，但引力和斥力不是一对作用力和反作用力，尽管它们总是同时成对出现，A错误，C正确；万有引力、浮力都跟分子作用力没有关系，B、D错误。
13．随着科学技术的不断发展，近几年来，也出现了许多新的焊接方式，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方向旋转，同时加上很大的压力(约每平方厘米加几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊接成一个整体了。试用所学分子动理论的知识分析摩擦焊接的原理。
解析：摩擦焊接是利用分子引力的作用。当焊件的两个接触面高速地向相反方向旋转且加上很大的压力，就可以使两个接触面上的大多数分子之间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面焊接在一起，靠分子力的作用使这两个焊件成为一个整体。
答案：见解析