2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-3同步学案：7.2 分子的热运动（word含答案）

2　分子的热运动
[学习目标]　1.了解扩散现象及其产生原因.2.知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因.3.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系．

一、扩散现象
1．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象．
2．产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的．
3．意义：反映分子在永不停息地做无规则运动．
4．应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．
二、布朗运动
1．定义：悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的不停的无规则运动．
2．产生的原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．
3．意义：间接地反映了液体(或气体)分子的无规则运动．
三、热运动
1．定义：分子永不停息的无规则运动．
2．宏观表现：布朗运动和扩散现象．
3．特点
(1)永不停息；
(2)运动无规则；
(3)温度越高，分子的热运动越激烈．

1．判断下列说法的正误．
(1)只有在气体和液体中才能发生扩散现象．(　×　)
(2)阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动．
(　×　)
(3)扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们都叫热运动．(　×　)
(4)高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈．(　×　)
2．用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒的运动，其现象属于________；向一杯清水中滴几滴红墨水，红墨水向周围运动，其现象属于________．
答案　布朗运动　扩散现象

一、扩散现象

(1)生活中常会见到下列几种现象：
①在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．
②滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．
③炒菜时，在锅里放一撮盐，整锅菜都会具有咸味．
以上现象说明什么问题？它们属于什么现象？
(2)在上述②中，整盆水变为均匀的红色时，扩散现象停止了吗？
(3)把一碗小米倒入一袋玉米中，掺匀后小米进入玉米的间隙中，这一现象是否属于扩散现象？
答案　(1)说明不同物质分子能够彼此进入对方．它们属于扩散现象．
(2)没有．扩散现象永不停止．
(3)不属于．扩散现象是指由于分子的无规则运动，不同物质的分子彼此进入对方的现象，但上述现象不是分子运动的结果，而是两种物质的混合，所以不属于扩散现象．

1．扩散现象
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的．
(2)气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显．
(3)扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动得越激烈．
2．扩散现象中分子运动的特点
(1)永不停息；(2)无规则．
例1　(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是(　　)
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
C．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案　ABC
解析　根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，B正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故D错误．
二、布朗运动

用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30 s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图1所示．
(1)从图中可看出花粉微粒运动的特点是什么？
(2)花粉微粒为什么会做这样的运动？
(3)这种运动反映了什么？

图1
答案　(1)花粉微粒的运动是无规则的．
(2)花粉微粒受到液体分子不平衡的撞击作用，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉微粒的无规则运动．
(3)这种运动反映了液体分子运动的无规则性．

1．对布朗运动的理解
(1)微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子．其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6 m的数量级)．
(2)布朗运动产生的原因：液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒．如图2，悬浮的微粒足够小时，来自各个方向的液体分子撞击作用力不平衡，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样，就引起了微粒的无规则运动．

图2
(3)实质及意义：布朗运动实质是由液体分子与悬浮微粒间相互作用引起的，反映了液体分子的无规则运动．
2．影响布朗运动的因素
(1)悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．
(2)温度越高，布朗运动越激烈．
例2　小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，并把相邻时间的点连接起来，如图3所示，下列判断正确的是(　　)

图3
A．图中的折线就是粉笔末的运动轨迹
B．图中的折线就是水分子的运动轨迹
C．从整体上看粉笔末的运动是无规则的
D．图中折线表明水分子在短时间内的运动是规则的
答案　C
解析　图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线，不是粉笔末的运动轨迹，也不是水分子的运动轨迹，故A、B错误；图中的折线没有规则，说明粉笔末的运动是无规则的，水分子的运动是无规则的，故C正确，D错误．
例3　(多选)关于布朗运动，下列说法中正确的是(　　)
A．布朗运动就是液体分子的运动
B．布朗运动的激烈程度与悬浮微粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮微粒的大小有关
C．布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征
D．布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关
答案　CD
解析　布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A错误，C正确；悬浮微粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮微粒周围的液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡引起的，不能说明分子的运动与悬浮微粒的大小有关，B错误；温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确．
三、热运动

(1)在扩散现象中，温度越高，扩散越快；在布朗运动中，温度越高，布朗运动越明显．而这两种现象又都反映了分子的运动，那么分子的运动与温度有什么关系？分子的运动又有哪些特点？
(2)布朗运动是热运动吗？
(3)温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0 ℃以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？
答案　(1)温度越高，分子的运动越激烈．分子运动的特点：①永不停息；②无规则．
(2)不是．
(3)不对．分子的热运动是永不停息的．虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止．

1．对热运动的理解
(1)分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．
(2)热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义．
(3)分子热运动的激烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息．
2．布朗运动与热运动的区别与联系

布朗运动
热运动
不同点
研究对象
固体微粒
分子

观察难易程度
可以在显微镜下看到，肉眼看不到
在显微镜下看不到
相同点
①无规则；②永不停息；③温度越高越激烈
联系
周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动
说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系

例4　下列关于热运动的说法中正确的是(　　)
A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动
B．分子热运动是物体被加热后的分子运动
C．分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动
D．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动
答案　D
解析　分子热运动是指大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B、C错误，D正确；扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误.

1．(扩散现象)(多选)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有(　　)
A．有风时，尘土飞扬到空中
B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金
D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸
2．(布朗运动)关于布朗运动及其原因，以下说法不正确的是(　　)
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，间接证实了液体分子的无规则运动
B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子在永不停息地做无规则运动
C．布朗运动是由液体分子对悬浮微粒碰撞作用的不平衡引起的
D．液体的温度越高，布朗运动越激烈
3．(布朗运动及扩散现象)(多选)关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动和扩散现象都能在气体、液体和固体中发生
B．布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C．布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D．布朗运动和扩散现象都是永不停息的
4．(热运动)对分子的热运动，以下叙述中正确的是(　　)
A．布朗运动就是分子的热运动
B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈



考点一　扩散现象
1．(多选)下列现象中属于扩散现象的是(　　)
A．琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味
B．琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色
C．琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了
D．琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水
2．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是(　　)
A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中
B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多
C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散
D．炒菜时温度高，分子热运动激烈
3．(多选)(2020·青岛市高二检测)如图1所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开．对于抽去玻璃板后所发生的现象(已知二氧化氮的密度比空气的密度大)，下列说法正确的是(　　)

图1
A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色
B．二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶中不会出现淡红棕色
C．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色
D．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上、下两瓶气体的颜色变得均匀一致
考点二　布朗运动
4．(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是(　　)
A．混合均匀主要是由于炭粒受重力作用
B．混合均匀的过程中，水分子和炭粒都做无规则运动
C．使用比炭粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速
D．墨汁的扩散运动是由于炭粒和水分子发生化学反应引起的
5.(多选)把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察，如图2所示，下列说法正确的是(　　)

图2
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则运动，即布朗运动
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
6．雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．
据此材料，以下叙述正确的是(　　)
A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6 m的悬浮颗粒物
B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
考点三　热运动
7．如图3所示是布朗运动的示意图，下列说法中正确的是(　　)

图3
A．图中记录的是液体分子无规则运动的情况
B．图中记录的是小微粒分子无规则运动的情况
C．图中记录的是小微粒做布朗运动的轨迹
D．图中记录的是几个小微粒各自在不同时刻的位置的连线
8．下列关于热运动的说法中，正确的是(　　)
A．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
B．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动
C．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子和混凝土分子都在做无规则的热运动
D．运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动激烈


9．(多选)对以下物理现象的分析正确的是(　　)
①从窗外射来的阳光中，可以看到空气中的微粒在上下飞舞　②上升的水蒸气的运动　③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动　④向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围扩散
A．①②③属于布朗运动 B．④属于扩散现象
C．③属于布朗运动 D．③④属于布朗运动
10．(多选)(2020·保山市月考)闲置不用的大理石堆放在煤炭上．过一段时间后发现大理石粘了很多黑色的煤炭．不管怎么清洗都洗刷不干净，用砂纸打磨才发现，已经有煤炭进入到大理石的内部，则下列说法正确的是(　　)
A．如果让温度升高，煤炭分子进入大理石的速度就会加快
B．如果温度较低，煤炭分子将不会进入大理石
C．煤炭进入大理石的运动属于布朗运动
D．煤炭进入大理石的运动属于扩散现象
11．如图4所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象说法正确的是(　　)

图4
A．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的相互吸引
B．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的运动
C．属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中
D．属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
12．(多选)下列哪些现象属于热运动(　　)
A．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间再把它们分开，会看到它们相接触的面都是灰蒙蒙的
B．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，而我们喝汤时尝到了胡椒的味道
C．含有泥沙的水经一定时间会澄清
D．用砂轮打磨而使零件的温度升高





参考答案


1．
答案　CD
2．
答案　B
解析　布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，间接证实了液体分子的无规则运动，A正确，B错误；布朗运动是由液体分子对悬浮微粒碰撞作用的不平衡引起的，液体的温度越高，布朗运动越激烈，C、D正确．
3．
答案　CD
解析　布朗运动与扩散现象条件不一样；布朗运动只能在气体、液体中发生，而扩散现象可以在固体、液体、气体任何两种物质之间发生，故A错误；布朗运动是微粒运动而不是分子的运动，故B错误；布朗运动与扩散现象的共同点是两者都是永不停息的，并且温度越高越明显，故C、D正确．
4．
答案　C
解析　分子的热运动是分子永不停息的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错误；同种物质的分子在不同温度下，分子的热运动激烈程度不同，故B错误；热运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，也与物体的物态没有关系，故C正确，D错误.



考点一　扩散现象
1．
答案　ABC
解析　琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味，是芳香分子扩散到空气中，属于扩散现象，故A正确；琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色，是蓝色衣服上的染料分子扩散的结果，属于扩散现象，故B正确；琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了，属于扩散现象，故C正确；琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水，属于物质的混合，不属于扩散现象，故D错误．
2．
答案　D
解析　在扩散现象中，温度越高，扩散得越快．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确．
3．
答案　AD
解析　抽去玻璃板后，空气与二氧化氮两种气体相互接触，发生扩散现象，过一段时间，空气、二氧化氮气体会均匀分布在上下两广口瓶中，颜色均匀一致，都呈淡红棕色，A、D对，B、C错．
考点二　布朗运动
4．
答案　BC
解析　混合均匀的根本原因是分子的无规则热运动，而不是受重力的影响，A错误；水分子做永不停息的热运动，水中的小炭粒做布朗运动，它们都是无规则的运动，B正确；由于布朗运动的剧烈程度与微粒的大小和温度有关，使用比炭粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，C正确；墨汁扩散现象中没有新的物质生成，不是化学反应，D错误．
5.
答案　BC
解析　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错误；在显微镜下看到小炭粒在不停地做无规则运动，即布朗运动，且炭粒越小，运动越明显，故B、C正确；任何分子都在不停地运动，D错误．
6．
答案　C
解析　PM10的直径小于或等于10×10－6 m＝1.0×10－5 m，A项错误；PM10受到空气分子作用力的合力总是在不停地变化，并不一定始终大于重力，B项错误；PM10和大悬浮颗粒物受到空气分子不停地碰撞做无规则运动，符合布朗运动的条件，C项正确；根据材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，D项错误．
考点三　热运动
7．
答案　D
解析　布朗运动不是固体微粒分子的无规则运动，也不是液体分子的无规则运动，而是大量液体分子做无规则热运动时与悬浮在液体中的小微粒发生碰撞，从而使小微粒做无规则运动，即布朗运动是固体微粒的运动，A、B错误；题图中每个拐点记录的是小微粒每隔一定时间的位置，在这段时间内小微粒做的也是无规则运动，而不一定是直线运动，题图中记录的不是小微粒的运动轨迹，而是不同时刻的位置连线，故C错误，D正确．
8．
答案　C
解析　分子的热运动永不停息，因此0 ℃的物体中的分子仍做无规则运动，A错误；虽然布朗运动与温度有关，但是布朗运动是固体微粒的运动，不是分子的运动，而热运动是指分子永不停息的无规则运动，故B错误；扩散现象说明了分子在做无规则的热运动，C正确；热运动是分子的运动，其激烈程度只与物体的温度有关，与物体的宏观运动状态没有关系，D错误．

9．
答案　BC
解析　扩散现象是指不同物质分子彼此进入对方的现象，而布朗运动是指固体小颗粒的无规则运动．观察布朗运动必须在高倍显微镜下，肉眼看到的颗粒不属于做布朗运动的颗粒．由以上分析可判断B、C选项正确．
10．
答案　AD
11．
答案　B
解析　这种现象属于扩散现象，是由于两种不同物质分子运动引起的，故选B.
12．
答案　ABD
解析　热运动在微观上是指分子的运动，如扩散现象；在宏观上表现为温度的变化，如“摩擦生热”、物体的热传递等．而水的澄清过程是由于泥沙在重力作用下的沉淀，不是热运动，C错误，A、B、D正确．