2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-3同步学案：7.3分子间的作用力（word含答案）

3　分子间的作用力
[学习目标]　1.通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力.2.通过图象分析知道分子力与分子间距的关系.3.明确分子动理论的内容．

一、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体分子间有空隙：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)液体分子间有空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙．
(3)固体分子间有空隙：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1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．

图1
(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，作用力的合力表现为斥力．
③当r＞r0时，F引＞F斥，作用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、分子动理论
1．分子动理论
(1)分子动理论：把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现而建立的一种微观统计理论．
(2)内容
①物体是由大量分子组成的．
②分子在做永不停息地无规则运动．
③分子之间存在着引力和斥力．
2．统计规律：由大量偶然事件的整体所表现出来的规律．
(1)微观方面：单个分子的运动是无规则(选填“有规则”或“无规则”)的，具有偶然性．
(2)宏观方面：大量分子的运动表现出规律性，受统计规律的支配．

1．判断下列说法的正误．
(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，而斥力随分子间距离的增大而减小．(　×　)
(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．(　×　)
2．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：
A．水与酒精混合后体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易被拉断
D．糖在热水中溶解得快
E．冰冻食品也会变干
其产生的原因如下：
a．固体分子也在不停地运动
b．分子运动的激烈程度与温度有关
c．分子之间存在着空隙
d．分子间存在着引力
e．分子间存在着斥力
与A、B、C、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)．
答案　①c　②e　③d　④b　⑤a




一、分子间的作用力

(1)如图2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？

图2
(2)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？
(3)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？
答案　(1)不相等；因为玻璃板和液面之间有分子引力，所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力．(2)虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起．(3)气体分子之间的距离r＞10r0时，分子间的作用力很微弱，可忽略不计．所以气体分子能充满整个容器，并不是分子斥力作用的结果，而是分子的无规则运动造成的．

1．对分子力的理解
分子力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同时存在的．
2．对分子力与分子间距离变化关系的理解(如图3)

图3
(1)r0的意义
分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为10－10 m)的位置叫平衡位置．
(2)分子间的引力、斥力和分子力随分子间距离变化的图象如图4所示．

图4
①分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小．
②当rr0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小．
3．分子力弹簧模型：当分子间的距离在r0附近时，它们之间的作用力的合力有些像弹簧连接着的两个小球间的作用力：拉伸时表现为引力，压缩时表现为斥力．
4．分子力做功分析
由于分子间存在着分子力，所以当分子间距离发生变化时，分子力做功．
①当r>r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功；当r减小时，分子力做正功．
②当r 例1　当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是(　　)
A．当分子间的距离r B．当分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，分子不受力
C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小
答案　C
解析　分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rF引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大再减小，故C正确，D错误．
例2　(多选)甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间分子力与分子间距离关系图象如图5所示．现把乙分子从r3处由静止释放，则(　　)

图5
A．乙分子从r3到r1一直加速
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
C．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做正功后做负功
答案　ACD
解析　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且分子力先增大后减小，故乙分子做加速运动，A、C正确，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是引力，后是斥力，则分子力先做正功后做负功，D正确．
二、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；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．
(2)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．固体有一定形状和体积，液体有一定体积，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运动
①体积一定
②形状一定
液态
①分子间距离小
②作用力明显
③平衡位置不固定，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
3.统计规律：对大量的偶然事件整体起作用的规律．统计规律反映偶然事件整体和必然的联系，而个别事件的特征和偶然联系没有意义．
例3　(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，这就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，这就是分子间存在引力的宏观表现
答案　AD
解析　水很难被压缩说明分子间存在一定的斥力，故A正确．气体总是很容易充满容器是分子热运动的结果，而不是分子间斥力的宏观表现，故B错误．当马德堡半球中空气被抽出后，在外部大气压强作用下，球很难被拉开，故C错误．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明分子之间存在引力，故D正确．

外力作用下三种状态表现不同的原因
1．外力作用下固体很难被压缩的原因是分子间存在斥力；很难被拉伸的原因是分子间存在引力．
2．外力作用下液体很难被压缩的原因是分子间存在斥力．
3．外力作用下气体很容易被压缩的原因是分子间有空隙，气体压缩到一定程度后较难再被压缩，是气体压强的原因．
例4　(多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质，据此可判断下列说法中正确的是(　　)
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B．分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
答案　AD
解析　小炭粒做布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故A正确；分子间的相互作用力在分子间距rr0的范围内，随分子间距的增大先增大后减小，故B错误；分子间的引力一定随着分子间距的增大而减小，故C错误；真空环境是为了防止其他杂质的介入，而高温条件下分子热运动加剧，有利于所掺入元素分子的扩散，故D正确.

1．(分子间作用力)(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(　　)
A．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
C．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
2．(分子间作用力)(多选)(2020·攀枝花市统考)如图6所示，是分子间相互作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系，由图可知下列说法中正确的是(　　)

图6
A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用
B．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力
C．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
D．分子间距离大于r0时，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功
3．(分子动理论)(2018·北京卷)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　)
A．气体扩散的快慢与温度无关
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．分子间同时存在着引力和斥力
D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
4．(分子力的宏观表现)(多选)对下列现象的解释正确的是(　　)
A．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
C．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其分子间斥力作用的结果




考点一　分子间的作用力
1．(2020·上海市长宁区期末)清晨，草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气慢慢消失．这一物理过程中，水分子间的(　　)
A．引力、斥力都减小
B．斥力减小，引力增大
C．引力、斥力都增大
D．斥力增大，引力减小
2.两分子间的作用力F与间距r的关系图线如图1所示，下列说法中正确的是(　　)

图1
A．r B．r1 C．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
3．“破镜难圆”的原因是(　　)
A．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
C．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，分子力为零
4.(2020·宜兴市质检)如图2所示是分子间作用力和分子间距离的关系图，下面的说法正确的是(　　)

图2
A．曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线
B．曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线
C．曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线
D．当分子间距离r>r0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先减小，后增大
5．分子甲和乙距离较远，设甲固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再近的这一过程中(　　)
A．分子力总是对乙做正功
B．乙分子总是克服分子力做功
C．先是乙分子克服分子力做功，然后分子力对乙分子做正功
D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功
考点二　分子动理论　分子力的宏观表现
6．(多选)(2020·哈尔滨市第三中学期末)关于分子动理论，下列叙述正确的是(　　)
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力
B．扩散现象能够说明分子间存在着空隙
C．温度越高，布朗运动越显著
D．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越显著
7．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．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
C．扩散现象不但说明了分子在永不停息地做无规则运动，同时也说明了分子间有空隙
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
8．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．人用手捏面包，面包体积变小了，说明分子间有间隙
B．高压下的油会透过钢板渗出，说明分子间有间隙
C．用力拉木棒的两端，木棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现
D．给自行车轮胎打气，越来越费力，说明分子间有斥力

9.如图3所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是(　　)

图3
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
10．(多选)如图4所示，把一块干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(　　)

图4
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．因为拉起时还需要克服水分子对玻璃板分子的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
11．(多选)(2020·南开中学月考)质点甲固定在原点，质点乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范围内，F与x的关系如图5所示．若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿＋x方向为正，下列说法正确的是(　　)

图5
A．乙运动到R点时，速度最大
B．乙运动到Q点时，速度最大
C．乙运动到Q点后，静止于该处
D．乙位于P点时，加速度最大
参考答案


1．
答案　AD
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A、D正确，B、C错误．
2．
答案　BCD
解析　分子间距离为r0时，分子间相互作用的斥力和引力相等，对外表现为作用力等于零但分子间仍有相互作用，故A错误；分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故B正确；分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，随着分子间距离增大，分子间斥力逐渐减小；分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，随着分子间距离增大，分子间作用力先增大后减小，且分子间作用力总是做负功，故C、D正确．
3．
答案　C
解析　在其他条件不变的情况下，温度越高，气体扩散得越快，A错误；布朗运动是颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，B错误；分子间同时存在着引力和斥力，C正确；分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小，D错误．
4．
答案　ABC
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，故A、C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，故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，故D错误．





考点一　分子间的作用力
1．
答案　A
解析　草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气，这一过程属于物态变化中的蒸发过程，吸收热量，并且分子间距离增大，而分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小，A正确．
2.
答案　B
解析　分子间同时存在引力和斥力，rr2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．
3．
答案　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．
4.
答案　B
解析　在F－r图象中，随着分子间距离的增大，斥力比引力变化得快，所以a为斥力曲线，c为引力曲线，b为合力曲线，故A、C错误，B正确；当分子间距离r>r0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先增大，后减小，故D错误．
5．
答案　D
解析　由于开始时分子间距大于r0，分子力表现为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中，分子力做正功；当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子甲r0处继续向甲移动时要克服分子力做功．故D正确．
考点二　分子动理论　分子力的宏观表现
6．
答案　ABC
解析　分子间同时存在相互作用的引力和斥力，选项A正确；扩散现象能够说明分子间存在着空隙，选项B正确；温度越高，颗粒越小，布朗运动越显著，选项C正确，D错误.
7．
答案　CD
解析　盐分子在水中的运动是扩散现象而非布朗运动；铅块和金块的分子彼此进入对方的现象也是扩散现象而非布朗运动，A、B错误．扩散现象的本质是分子彼此进入对方，说明分子间存在空隙，而造成这种结果的原因是分子在永不停息地做无规则运动，C正确．由于气体分子间距离很大，分子间的作用力很小，基本可以忽略不计，所以容易压缩，而固体、液体分子间距离小，当受挤压时，分子间表现的斥力很大，所以不易被压缩，D正确．
8．
答案　BC
解析　用手捏面包，面包体积变小了，是因为面包的宏观结构有空隙，而不能说明分子间有间隙，A错误；高压下的油会透过钢板渗出，说明分子间有间隙，B正确；用力拉木棒两端时，木棒发生微小形变，分子间距离由r0略微增大，分子间引力大于斥力，分子力表现为引力，C正确；给自行车轮胎打气，越来越费力，是因为车胎内气体的压强越来越大，D错误．

9.
答案　D
解析　下面的铅柱不脱落，说明铅柱受到一个向上的力的作用，A错误；大气对铅柱有向上的压力，但是远远不足以抵消铅柱的重力，B错误；铅柱间的万有引力太小，远小于铅柱的重力，C错误；由于铅柱间存在着分子引力的作用，故下面的铅柱才不脱落，D正确．
10．
答案　BD
解析　玻璃板被拉起时，受到水分子的引力作用，故拉力大于玻璃板的重力，与大气压无关，所以B、D正确．
11．
答案　BD
解析　由题图可知，质点乙从P由静止开始向右做加速运动，越过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知在P点受力最大，根据牛顿第二定律知在P点时的加速度最大，故D正确．