(山东专用)2020版高考物理一轮复习 第1节 分子动理论 内能练习(含解析)新人教版选修3-3

第1节分子动理论内能

1.(多选)布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象,成为分子动理论和统计力学发展的基础.下列关于布朗运动的说法正确的是( CD )

A.布朗运动就是小颗粒分子的运动

B.悬浮在液体中的小颗粒不停地无规则互相碰撞是产生布朗运动的原因

C.在尽量排除外界影响的情况下(如振动、液体对流等),布朗运动依然存在

D.布朗运动的激烈程度与颗粒大小、温度有关

解析:布朗运动是固体颗粒的运动,为宏观运动,不是单个分子的运动,故A错误;悬浮小颗粒受到周围液体分子的无规则碰撞,若各个方向的碰撞效果不平衡,就导致了小颗粒的布朗运动,故B错误;布朗运动的激烈程度受外界因素的影响,但布朗运动始终是存在的,故C正确;温度越高,液体分子的无规则运动越剧烈,布朗运动也就越明显,颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少,撞击的不平衡性越明显,布朗运动越明显,D正确.

2.(多选)现在有质量是18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气,在它们的温度都是100 ℃时( AC )

A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同

B.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大

C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大

D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同

解析:三种物质的物质的量相同,故分子数目相同,三种物质的温度相同,分子平均动能相同,故A正确,B,D错误;100 ℃时,水蒸气的分子势能大于水的分子势能,分子平均动能相同,故水蒸气的内能比水的内能大,C正确.

3.(2019·河北衡水模拟)(多选)下列说法正确的是( AD )

A.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散现象来实现

B.布朗运动就是液体分子的无规则热运动

C.根据氙气的密度和氙的摩尔质量,则可以计算出阿伏加德罗常数

D.扩散现象说明分子之间存在空隙,同时分子在永不停息地做无规则运动

解析:生产半导体器件时,需要在纯净半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下通过分子的扩散来完成,故A正确;布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动,是因为其周围液体分子的碰撞造成的,故布朗运动是液体分子无规则热运动的反映,故B错误;根据氙气的分子质量和氙的摩尔质量,则可以计算出阿伏加德罗常数,故C错误;扩散现象说明分子之间存在空隙,同时分子在永不停息地做无规则运动,故D正确.

4.(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( BC )

A.分子力先增大,后一直减小

B.分子力先做正功,后做负功

C.分子动能先增大,后减小

D.分子势能先增大,后减小

解析:分子力随分子间距离变化的图像如图,根据图像可知,分子间距离减小过程中,分子力先增大,后减小,再增大,A错误;靠近过程中,分子力先为引力,后为斥力.为引力时,分子力

做正功,动能增大,分子势能减小,为斥力时,分子力做负功,动能减小,分子势能增大,B,C正确,D错误.

5.(多选)已知阿伏加德罗常数为N A,某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列叙述中正确的是( BD )

A.1 kg该物质所含的分子个数是ρN A

B.1 kg该物质所含的分子个数是N A

C.该物质1个分子的质量是(kg)

D.该物质1个分子占有的空间是(m3)

解析:1 kg该物质的物质的量为(mol),所含分子数目为N=N A×=,故A错误,B正确;

每个分子的质量为m0=(kg)=(kg),故C错误;每个分子所占体积为V0==(m3),故D正确.

6.(多选)如图所示,用F表示两分子间的作用力,E p表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中( BC )

A.F不断增大

B.F先增大后减小

C.E p不断减小

D.E p先增大后减小

解析:分子间的作用力是矢量,其正负不表示大小;分子势能是标量,其正负表示大小.读取图像信息知,10r0变为r0的过程中,F先增大后变小至0,E p则不断减小,故B,C正确,A,D错误.

7.(多选)下列说法正确的是( AD )

A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能增大

B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大

C.A,B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B的内能

D.A,B两物体的温度相同时,A,B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同

解析:铁块熔化成铁水的过程中,虽然温度不变,但要吸热,所以内能增大,A正确;机械运动的速度增大,与分子热运动的动能无关,故B错误;热量从物体A传到物体B,这说明物体A的温度高于物体B的温度,C错误;A,B两物体的温度相同时,只能说明A和B的分子平均动能相

同,内能可能不同,并且由于A和B的分子质量可能不同,分子平均速率也可能不同,D正确.

8.(多选)下列说法正确的是( AC )

A.扩散现象是由物质分子无规则运动引起的

B.只要知道某种物质的摩尔质量和密度,一定可以求出该物质的分子体积

C.布朗运动不是分子运动,但可以反映液体分子的无规则运动

D.水蒸气凝结成水珠的过程中,分子间斥力减小,引力增大

解析:扩散现象是由物质分子无规则运动引起的,选项A正确;如果是气体,知道摩尔质量和密度,结合阿伏加德罗常数只能求出该气体分子占据的空间的体积,不能求解分子体积,选项B错误;布朗运动不是分子运动,但可以反映液体分子的无规则运动,选项C正确;水蒸气凝结成水珠的过程中,分子距离减小,分子间斥力和引力都增大,选项D错误.

9.(多选)关于分子间相互作用力与分子间势能,下列说法正确的是( AD )

A.在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力

B.分子间作用力为零时,分子间的势能一定是零

C.当分子间作用力表现为引力时,分子间的距离越大,分子势能越小

D.分子间距离越大,分子间的斥力越小

解析:在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力和斥力,选项A正确;分子间作用力为零时,分子间的势能最小,但不一定是零,选项B错误;当分子间作用力表现为引力时,随分子间的距离增大,克服分子力做功,故分子势能增大,选项C错误;分子间距离越大,分子间的引力和斥力都越小,选项D正确.

10.(多选)关于分子间的作用力,下列说法正确的是( AB )

A.分子之间的斥力和引力同时存在

B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小

C.分子之间的距离减小时,分子力一直做正功

D.分子之间的距离增大时,分子势能一直减小

解析:分子间既存在引力,也存在斥力,只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力,小于平衡距离时表现为斥力,选项A正确;分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,选项B正确;分子间距大于r0时,分子力为引力,相互靠近时,分子力做正功,分子间距小于r0时,分子力为斥力,相互靠近时,分子力做负功,选项C错误;两分子之间的距离大于r0时,分子力为引力,当分子之间的距离增加时,分子力做负功,分子势能增加,选项D错误.

11.(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r 轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( AC )

A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小

B.在r

C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大

D.在r=r0时,分子势能为零

解析:由E p-r图像可知,在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,选项A正确;在r

r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,选项C正确,D错误.

12.(多选)下列说法正确的是( BC )

A.布朗运动与悬浮微粒的大小有关,微粒越小,受到液体分子的撞击就越容易平衡

B.联系微观物理量与宏观物理量的桥梁是阿伏加德罗常数

C.利用扩散原理,可以在真空、高温条件下向半导体材料掺入其他元素

D.温度是分子平均动能的标志,温度降低,但可能物体的每一个分子的动能都增大

解析:布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒受到无规则运动的液体分子的撞击而做的运动,微粒越小,受到液体分子的撞击就越容易受力不平衡,故A错误;联系微观物理量与宏观物理量的桥梁是阿伏加德罗常数,故B正确;在真空、高温条件下向半导体材料掺入其他元素是利用了分子永不停息地做无规则热运动,会向外扩散的原理,故C正确;温度是分子的平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律,物体的温度降低,分子的平均动能减小,并不是每个分子的动能都减小,个别分子的动能可能增大,故D错误.

13.(多选)把生鸭蛋放在盐水中腌制一段时间,盐就会进入鸭蛋里变成咸鸭蛋.则下列说法正确的是( AC )

A.如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高,盐分子进入鸭蛋的速度就会加快

B.盐分子的运动属于布朗运动

C.在鸭蛋腌制过程中,有的盐分子进入鸭蛋内,也有盐分子从鸭蛋里面出来

D.盐水温度升高,每个盐分子运动的速率都会增大

解析:如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高,分子运动更剧烈,则盐进入鸭蛋的速度就会加快,故A正确;布朗运动本身不是分子的运动,故B错误;在腌制鸭蛋过程中,有盐分子进入鸭蛋,分子运动是无规则的,同样会有盐分子从鸭蛋里面出来,故C正确;盐水温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个盐分子运动的速率都会增大,个别分子的速率也可能减小,故D错误.

14.在“用单分子油膜估测分子大小”实验中.

(1)某同学操作步骤如下:

①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;

②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;

③在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积.

改正其中的错误:

. (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3m L,其形成的油膜面积为60c m2,则估测出油酸分子的直径为 m.

解析:(1)②要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积为V,则一滴该溶液的体积为V1=;

③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰,要在水面上先撒上痱子粉.

(2)1滴油酸酒精溶液的体积为4.8×10-3mL,

由纯油酸与溶液体积比为1∶1 000,1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积

S=60×10-4m2,所以油酸分子直径d= m=8×10-10m.

答案:(1)②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉(2)8×10-10

15.(2019·河南驻马店质检)空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×

103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)

(1)该液化水中含有水分子的总数N;

(2)一个水分子的直径d.

解析:(1)水的摩尔体积为

V0== m3/mol=1.8×10-5m3/mol

水分子数为

N==≈3×1025个.

(2)建立水分子的球模型,有=πd3,解得一个水分子的直径为

d== m=4×10-10m.

答案:(1)3×1025个(2)4×10-10m