(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
2020版高考一轮复习物理通用版讲义：第十三章 第1节 分子动理论 内能
第十三章 ⎪⎪⎪热学[选修3－3] [全国卷5年考情分析]阿伏加德罗常数(Ⅰ) 液晶的微观结构(Ⅰ) 液体的表面张力现象(Ⅰ)饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压(Ⅰ) 能量守恒定律(Ⅰ) 中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压(Ⅰ) 实验十三：用油膜法估测分子的大小第1节 分子动理论 内能一、分子动理论的基本内容 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子很小：直径数量级为10－10m 。
(2)分子数目特别大：阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1。
2．分子热运动(1)扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。
温度越高，扩散越快。
(2)布朗运动：①永不停息、无规则运动；②颗粒越小，运动越明显；③温度越高，运动越剧烈；④运动轨迹无法确定，只能记录每隔一段时间微粒的位置，并用位置连线研究布朗运动。
(3)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，通常称作热运动。
3．分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。
实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而增大；随分子间距离的增大而减小；斥力比引力变化快。
(3)F-r图像(r0的数量级为10－10 m)。
二、温度和物体的内能1．温度两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
2．两种温标摄氏温标和热力学温标。
关系：T＝t＋273.15_K。
3．分子的动能和平均动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
4．分子的势能(1)由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子势能。
(新课标)2020高考物理一轮复习课时作业56分子动理论内能(含解析)新人教版
分子动理论内能一、选择题1．(2018·北京)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答案 C解析A项，扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A项错误；B项，布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，它是液体分子的不规则运动的反映，故B项错误；C项，分子间同时存在相互作用的引力和斥力，故C项正确；D项，分子间同时存在引力和斥力，引力和斥力均随着分子间距离的增大而减小，故D项错误．2．(2018·东城区模拟)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作，PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因，下列关于PM2.5的说法中正确的是( )A．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动B．PM2.5的无规则运动说明了空气分子做分子热运动C．PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈D．温度越低，PM2.5的无规则运动越剧烈答案 B解析A、B项，PM2.5是固体小颗粒，不是分子，故其运动不是分子的热运动，但说明了空气分子做分子热运动，故A项错误，B项正确；C项，PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故C项错误；D项，PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，故温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故D项错误．3．(2018·成都模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．温度高的物体一定比温度低的物体的热量多B．温度高的物体可能比温度低的物体的内能小C．物体的温度越高，分子热运动的平均动能越大D ．相互间达到热平衡的两物体，内能一定相等E ．随着分子间距离的增大，分子势能可能先减小后增大答案 BCE解析 A 项，热量是在热传递过程中吸收或放出内能的多少，只有在热传递过程中谈到热量，不能说物体含有热量，故A 项错误．B 项，内能与物体的物质的量、温度、体积等因素有关．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，故B 项正确．C 项，温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大．故C 项正确．D 项，相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，但内能不一定相等，故D 项错误．E 项，当分子力从斥力变到引力的过程中，随着分子间距离的增大，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故E 项正确．4．已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol ，摩尔质量为18 g/mol ，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol －1，由以上数据不能估算出这种气体( )A ．每个分子的质量B ．每个分子的体积C ．每个分子占据的空间D ．1 g 气体中所含的分子个数 答案 B解析 A 项，每个分子质量m 0＝M N A，A 项正确． B 、C 两项，由V ＝V 摩N A可以求出每个分子所占的体积，不能求解每个分子的体积，故B 项错误，C 项正确．D 项，1 g 气体所含的分子个数N ＝m MN A ，故D 项正确． 5．(2018·洛阳二模)空调在制冷过程中，空调排出液化水的体积为V ，水的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则液化水中水分子的总数N 和水分子的直径d 分别为( )A ．N ＝M ρVN A d ＝36M πρN AB ．N ＝ρVN A M d ＝3πρN A 6MC ．N ＝ρVN A M d ＝36M πρN AD ．N ＝M ρVN A d ＝3πρN A 6M 答案 C解析 水的摩尔体积V mol ＝M ρ，水分子的总数N ＝V V mol N A ρVN A M ，将水分子看成球形，由V mol N A ＝16πd 3，解得水分子直径为d ＝36M πρN A，故C 项正确． 6．(2018·西城区一模)关于两个分子之间的相互作用力，下列判断正确的是( )A．两分子处于平衡位置时，分子间没有引力和斥力B．两分子处于平衡位置时，分子间的引力和斥力大小相等C．两分子间距离减小时，分子间的引力增大斥力减小D．两分子间距离增大时，分子间的引力减小斥力增大答案 B解析A、B两项，分子间同时存在引力和斥力，两分子处于平衡位置，分子间的引力和斥力相等，不是没有引力和斥力，故A项错误，B项正确．C项，分子间同时存在引力和斥力，两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大，故C 项错误．D项，分子间同时存在引力和斥力，两分子间距离增大，分子间的引力和斥力都减小，故D 项错误．7．(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是( )A．温度和质量都相同的两个物体不一定具有相同的内能B．运动的物体一定比静止的物体内能大C．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的D．一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，分子势能增加E．0 ℃的冰机械能可能为零，但一定有内能答案ADE解析A项，内能取决于温度、体积以及物质的量，两物体质量相同但物质的量不一定相同，质量和温度都相同的物体内能并不一定相同，故A项正确；B项，物体的内能与物体的宏观运动无关，故B项错误；C项，通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，故C项错误；D项，一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，从外界吸热内能增加，但分子动能不变，故说明分子势能增加，故D项正确；E项，物体在任何温度下均有内能，故0 ℃的冰机械能可能为零，但一定有内能，故E项正确．8．(2018·长春模拟)(多选)下列说法正确的是( )A．悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈B．一定质量的固体或液体，其内能只与温度有关与体积无关C．当分子间的引力和斥力相互平衡时，分子间分子势能最小D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小E．若已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，就可以估算出该气体中分子间的平均距离答案ACE解析A项，布朗运动是液体分子无规则运动的反映，悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，故A项正确；B项，一定质量的固体或液体，内能的多少不仅与温度有关，还与物体的体积和分子数有关；故B项错误；C项，当分子间的引力和斥力相互平衡时，无论分子间距离增大或减小，都要克服分子力做功，分子势能都增大，所以当分子间的引力和斥力相互平衡时，分子间分子势能最小，故C 项正确；D项，若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，根据热力学第一定律可得ΔU＝W －Q，如果W＜Q，则气体内能减小，故D项错误；E项，已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，估算出该气体分子间的平均距离为L＝3MρN A，故E项正确．9．(2018·黄浦区二模)在不同温度下，一定量气体的分子速率分布规律如图所示．横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示某速率附近单位区间内的分子数占总分子数的百分率，图线1、2对应的气体温度分别为t1、t2，且t1＜t2.以下对图线的解读中正确的是( )A．t1温度时，分子的最高速率约为400 m/sB．对某个分子来说，温度为t1时的速率一定小于t2时的速率C．温度升高，f(v)最大处对应的速率增大D．温度升高，每个单位速率区间内分子数的占比都增大答案 C解析A项，纵坐标表示是不同速率的分子数所占的比例，而不是速率的大小；t1温度时，分子速率约为400 m/s的分子数所占的比例最大，故A项错误；B项，温度升高分子的平均动能增加，是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，并不是每个分子的速率都增加．故B项错误；C项，温度是分子的平均动能的标志，温度升高，速率大的分子所占的比例增加，f(v)最大处对应的速率增大．故C项正确；D项，温度升高，速率大的区间分子数所占比增加，速率小的区间分子数所占比减小．故D 项错误．10．(2018·武汉模拟)(多选)分子间同时存在着引力和斥力、若分子间引力、斥力随分子间距离r的变化规律分别为f引＝br a ，f斥＝dr c.下列说法正确的是( )A ．分子间表现为斥力时，r ＞(b d)1a －c B ．引力和斥力相等时，r 0＝(b d)1a －c ， C ．引力和斥力相等时．分子势能为零D ．引力大于斥力时，分子势能随分子间距高增大而增大E ．斥力大于引力时，分子势能随分子间距高减小而增大答案 BDE解析 A 、B 两项，分子间引力和斥力相等，即b r a ＝d r c .可得得r ＝(b d )1a －c ，所以当得r ＜(b d)1a －c 分子力表现为斥力，当r ＞(b d)1a －c 时分子作用力为引力，故A 项错误，B 项正确； C 项，分子间引力和斥力相等时合力为零，分子势能最小，但不为零，故C 项错误；D 项，当引力大于斥力时，分子力表现为引力时，若分子之间的距离增大，则需要克服分子力做功，所以分子势能总是随分子间距离的增大而增大．故D 项正确．E 项，斥力大于引力时，分子间的作用力表现为斥力，距离减小的过程中做负功，分子势能增大，故E 项正确．11．设有甲、乙两分子，甲固定在O 点，r 0为其平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r 0处开始沿x 方向运动，则( )A ．乙分子的加速度先减小，后增大B ．乙分子到达r 0处时速度最大C ．分子力对乙一直做正功，分子势能减小D ．乙分子一定在0.5r 0～10r 0间振动答案 B解析A 项，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r 0.由图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，大于平衡位置时，分子力先变大再变小．故乙分子的加速度是先变小再反向变大，再变小，故A 项错误．B、C两项，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做正功，分子动能增加，势能减小，当r等于r0时，动能最大，势能最小，当r大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，动能减小，势能增加．故B项正确、C项错误．D项，不能确定乙分子一定在0.5r0～10r0间振动，故D项错误．12．(2018·河南模拟)(多选)分子之间的引力和斥力随分子间距离变化的关系如图所示，图中线段AQ＝QB，DP＜PC.图中的横坐标r表示两个分子间的距离，纵坐标的绝对值分别表示其中一个分子所受斥力和引力的大小．将甲分子固定在O点，乙分子从较远处沿直线经Q、P向O点靠近，分子乙经过Q、P点时的速度分别为v Q、v P，加速度分别为a Q、a P，分子势能分别为E Q、E p，假设运动过程中只有分子力作用．结合所学知识，判断下列说法中正确的是( )A．曲线BC表示分子斥力图线，而曲线AD表示引力图线B．曲线BC表示分子引力图线，而曲线AD表示斥力图线C．v Q＞v P、a Q＜a P、E Q＜E PD．v Q＞v P、a Q＞a P、E Q＞E P答案AC解析A、B两项，由图中虚线知，分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增加而减小，随着距离的增大斥力比引力变化的快，因此曲线BC表示分子斥力图线，而曲线AD表示引力图线，故A项正确，B项错误．C、D两项，由图中实线知：当r＜r0时，分子之间的距离减小时，分子力增大，当r＝r0时，分子力为零，加速度为零，当将甲分子固定在O点，乙分子从较远处沿直线经Q、P向O点靠近，乙分子做加速度增大的减速运动，因此v Q＞v P、a Q＜a P；由于分子力先做正功，越过平衡位置后做负功，那么E Q＜E P.故C项正确，D项错误．13．分子势能与分子力随分子间距离r变化的情况如图甲所示．现将甲分子固定在坐标原点O，乙分子只受两分子间的作用力沿x轴正方向运动，两分子间的分子势能E p与两分子间距离x的变化关系如图乙所示．设在移动过程中两分子所具有的总能量为0，则( )A．乙分子在P点时加速度最大B．乙分子在Q点时分子势能最小C．乙分子在Q点时处于平衡状态D．乙分子在P点时分子动能最大答案 D解析根据题意，乙分子的分子动能和两分子间的分子势能之和为零，所以当分子势能最小时，乙分子的分子动能最大；当分子势能为零时，乙分子的分子动能也为零．再观察题图乙可知，乙分子在P点时分子势能最小，分子动能最大，此处分子力为零，加速度为零，A项错误，D项正确．乙分子在Q点时分子势能为零，分子动能也为零，分子动能最小，分子势能最大，此处，分子力不为零，加速度不为零，B、C两项错误．二、非选择题14．(2018·江苏)一定量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见表．则T1________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2.若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%.答案解析两种温度下气体分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点．由于T1时速率较高的气体分子占比例较大，则说明T1大于T2.相同温度下，各速率占比是不变的，因此速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数仍为18.6%.15．(2018·海淀区模拟)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________ cm 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约________m ．(取一位有效数字) 答案 (1)148 (2)8×10－6 (3)5×10－10解析 (1)面积超过正方形一半的正方形的个数为148个则油酸膜的面积约为S ＝148 cm 2＝1.48×10－2 m 2(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积V ＝1 mL×6104×175＝8×10－6 mL (3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径d ＝V S ＝8×10－6×10－61.48×10－2≈5×10－10 m.。
高考物理一轮复习专题训练—分子动理论、内能
高考物理一轮复习专题训练—分子动理论、内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径：数量级为10－10m。
②分子的质量：数量级为10－26kg。
(2)阿伏加德罗常数①1mol的任何物质都含有相同的粒子数。
通常可取N A＝6.02×1023mol－1。
②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象。
②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的，温度越高，扩散得越快。
(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动。
②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动。
③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越激烈。
(3)热运动①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动。
②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。
3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子力随分子间距离变化的关系：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)分子力与分子间距离的关系图线(如图1所示)由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零。
②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力。
③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力。
④当分子间距离大于10r0(约为10－9m)时，分子力很弱，可以忽略不计。
【自测1】(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()图2A.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＝10－9m时，分子间的作用力可以忽略不计答案CD解析分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离r＝r0时，引力等于斥力，分子力为零，故A错误；分子力随分子间距离的变化而变化，当r＞r0时，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快，分子力表现为引力，故B错误；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，分子力表现为斥力，故C正确；当分子间的距离r＝10－9m时，分子间的作用力可以忽略不计，故D正确。
2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练：分子动理论 内能(含解析)
2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练分子动理论内能一、选择题1、下列关于温度及内能的说法中正确的是A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的温度高B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同C．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化答案 D解析温度是分子平均动能的标志，对个别分子没有意义，A项错误；物体的内能与质量、温度、体积有关，所以B项错误；质量和温度相同的冰和水，分子平均动能相同，但是分子势能不同，冰熔化为水要吸收热量，所以水的内能大，C项错误；一定质量的某种物质，即使温度不变，但是体积变化也会引起内能的变化，D项正确。
2．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。
现把乙分子从a处静止释放，则（）A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加答案 B解析乙分子由a运动到c的过程中，分子力F<0，表示分子力表现为引力，即乙分子在引力作用下做加速运动，该过程中分子力始终做正功，分子动能增大，分子势能减小；由c到d的过程中，F>0表示分子力表现为斥力，即乙分子在斥力作用下做减速运动，该过程中分子力始终做负功，分子动能减小，分子势能增大。
综上，只有B 正确。
3、(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．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的答案：ACD解析扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确；扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B、E错误，选项C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．4、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，并且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答案 C解析PM10直径小于或等于10 μm，即1.0×10－5m，选项A错误；PM10悬浮在空中，表明空气分子作用力的合力与其重力平衡，选项B错误；根据材料两种浓度分布基本不随时间变化说明PM10和大悬浮颗粒物的大小符合做布朗运动的条件，选项C正确；据题中材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，选项D错误．5.(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( )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E．F对分子一直做正功答案BCE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．读取图象信息知，由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；该过程中，始终为引力，做正功，故E正确．6．(多选)下列说法正确的是( )A．气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大C．布朗运动的实质就是分子的热运动D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小答案ACE解析布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动，它是液体分子无规则热运动的反映，选项C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项D错误．7.如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧测力计下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧测力计，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大，主要原因是( )A．水分子做无规则热运动B．玻璃板受到大气压力作用C．水与玻璃间存在万有引力作用D．水与玻璃间存在分子引力作用答案 D解析弹簧测力计读数会突然增大的主要原因是水与玻璃间存在分子引力作用，选项D正确．8．(多选)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是( )A．分子的平均动能和分子的总动能都相同B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同C．内能相同D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能答案AD解析温度相同，则它们的分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A正确，B 错误；当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功，分子势能增加，该过程吸收热量，所以 1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C 错误，D 正确．9．(多选)有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是( )A ．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B ．物体的温度越高，分子热运动越剧烈C ．物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D ．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E ．外界对物体做功，物体的内能必定增加答案 ABC解析 温度是分子平均动能的标志，则一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变，选项A 正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，选项B 正确；物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C 正确；布朗运动是液体分子对悬浮在液体中的微粒频繁碰撞引起的，选项D 错误；改变物体内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，选项E 错误．10．(多选)某气体的摩尔质量为M mol ，摩尔体积为V mol ，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为( )A ．N A ＝M mol mB ．N A ＝ρV mol mC ．N A ＝V mol V 0D ．N A ＝M mol ρV 0答案 AB解析 阿伏加德罗常数N A ＝M mol m ＝ρV mol m ＝V mol V，其中V 为每个气体分子所占有的体积，而V 0是气体分子的体积，故C 错误；D 中ρV 0不是气体分子的质量，因而也是错误的．故选AB.11.下列说法正确的是( )A.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息的做无规则热运动B.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关C.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D.如果气体分子总数不变，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，因此压强也增大E.当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小答案 BCE解析布朗运动是固体颗粒的无规则运动，它说明了液体分子的无规则热运动，因此A选项是错误的。
2020届高考物理一轮复习人教版分子动理论内能课件(45张)
【解析】 (1)水的摩尔体积为 Vm＝ρM＝11.8.0××1100－32m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol
水分子总数为
N＝VVNmA＝1.0×103×1.81×0－160×－56.0×1023 ≈3×1025(个)．
(2)
建
立
水
分
子
的
球
体
模
型
，
有Vm NA＝源自1 6πd3
，
可
得
水
分
子
直
径
【答案】 ABD
题型 2 分子力做功与分子势能 【典例 6】 (2019 年廊坊模拟)(多选)两分子间的分子势能 Ep 与分子间距离 r 的关系 如图 13－1－4 中曲线所示．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( )
图 13－1－4 A．在 r>r0 阶段，F 做正功，分子动能增加，势能减小 B．在 r<r0 阶段，F 做负功，分子动能减小，势能也减小 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 E．分子动能和势能之和在整个过程中不变
答案：BCE
变式训练 4 (2019 年信阳五校联考)(多选)关于分子间的作用力，下列说法正确的是
() 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．分子间距离减小时，分子力一直做正功 D．分子间距离增大时，分子势能一直减小 E．分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置
2020版高考物理一轮复习第1讲分子动理论内能教案新人教版选修3_3
第1讲分子动理论内能考点1 微观量的估算1．分子的两种模型(1)球体模型直径d＝36Vπ.(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d＝3V0.(常用于气体)对于气体分子，d＝3V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．2．与阿伏加德罗常数有关的宏观量和微观量的计算方法(1)宏观物理量：物体的质量m，体积V，密度ρ，摩尔质量M mol，摩尔体积V mol.(2)微观物理量：分子的质量m0，分子的体积V0，分子直径d.(3)宏观量、微观量以及它们之间的关系.1．(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3)，摩尔质量为M (单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A .已知1克拉＝0.2克，则( ACE )A ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2aN A MB ．a 克拉钻石所含有的分子数为aN AMC ．每个钻石分子直径的表达式为36M ×10－3N A ρπ(单位为m)D ．每个钻石分子直径的表达式为6MN A ρπ(单位为m) E ．每个钻石分子的质量为M N A解析：a 克拉钻石的摩尔数为0.2a M ，则所含分子数为0.2aMN A ，A 正确，B 错误；每个钻石分子的体积为M ×10－3ρN A ＝16πd 3，则其直径为36M ×10－3N A ρπ(m)，C 正确，D 错误；每个钻石分子质量为MN A，E 正确．2．很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车．若氙气充入灯头后的容积V ＝1.6 L ，氙气密度ρ＝6.0 kg/m 3，氙气摩尔质量M ＝0.131 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023mol－1.试估算：(结果保留一位有效数字) (1)灯头中氙气分子的总个数N ； (2)灯头中氙气分子间的平均距离． 解析：(1)设氙气的物质的量为n ， 则n ＝ρV M ，氙气分子的总个数N ＝ρV MN A ≈4×1022个． (2)每个分子所占的空间为V 0＝VN设分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3，则a＝3VN≈3×10－9 m.答案：(1)4×1022个(2)3×10－9 m(1)对固体和液体，一般认为分子紧密排列，摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值是分子体积.(2)对气体，分子间距离很大，在标准状态下一摩尔任何气体的体积都为22.4 L，其摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值是每个分子占据空间.考点2 分子热运动现象扩散现象布朗运动热运动1．(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是( ACD )A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析：温度越高，分子运动越剧烈，扩散进行得越快，A正确；扩散现象是不同物质相互进入到间隙中，不是化学反应，B错；扩散现象说明分子是无规则运动的，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，D正确；液体中的扩散现象与对流没有关系，E错．2．(2019·山西五市联考)(多选)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．从A点开始，他把粉笔末每隔20 s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D…点，把这些点连线形成如图所示折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是( BDE )A ．该折线图是粉笔末的运动轨迹B ．粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C ．经过B 点后10 s ，粉笔末应该在BC 的中点处D ．粉笔末由B 到C 的平均速度小于C 到D 的平均速度E ．若改变水的温度，再记录一张图，则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高 解析：折线图是每隔20 s 记录的粉笔末的位置的连线图，并非粉笔末的运动轨迹，A 项错误．粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，B 项正确．由于布朗运动的无规则性，我们不能确定经过B 点后10 s 时粉笔末的具体位置，C 项错误．由v ＝xt，因为x BC <x CD ，t BC ＝t CD ，所以D 项正确．改变水的温度，显然能改变水分子热运动的剧烈程度，但并不能改变布朗运动的无规则性，则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高，E 项正确．3．(2019·陕西宝鸡质检)(多选)关于布朗运动和分子热运动，下列说法中正确的是( BCE )A ．布朗运动是分子的运动，牛顿运动定律不再适用B ．布朗运动是分子无规则运动的反映C ．悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动D ．布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫作热运动E ．布朗运动的明显程度与颗粒的体积和质量大小有关解析：本题考查布朗运动产生的机理和剧烈程度的相关因素．布朗运动是悬浮在液体中粒子的运动，这些粒子不是微观粒子，牛顿运动定律仍适用，故A 错误．悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动，固体小颗粒做布朗运动说明了液体分子不停地做无规则运动，故B 、C 正确．布朗运动反映的是分子的热运动，其本身不是分子的热运动，故D 错误．布朗运动的明显程度与颗粒的体积和质量大小有关，体积和质量越小，布朗运动越剧烈，故E 正确．(1)扩散现象直接证明了分子不停地做无规则运动，布朗运动间接证明了分子不停地做无规则运动.(2)布朗运动的固体颗粒的数量级为10－6 m，而分子直径的数量级为10－10 m，布朗粒子是成千上万个分子的集合体.考点3 分子力、分子势能与分子间距离的关系1．分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随距离增大而减小，分子力指引力和斥力的合力．2．分子势能与分子间距离有关．当改变分子间距离时，分子力做功，分子势能也随之改变．当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．3．分子力及分子势能比较1．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( B )解析：分子间作用力F的特点是：r<r0时F表现为斥力，r＝r0时F＝0，r>r0时F表现为引力；分子势能E p的特点是r＝r0时E p最小，因此只有B项正确．2．(2019·山东泰安模拟)(多选)甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能E p与两分子间距离x轴的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是( ADE )A．乙分子在P点时加速度为0B．乙分子在Q点时分子势能最小C．乙分子在Q点时处于平衡状态D．乙分子在P点时动能最大E．乙分子在P点时，分子间引力和斥力相等解析：由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，选项A、E正确；乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能，选项B错误；乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在Q点合力不为0，故不处于平衡状态，选项C错误；乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，选项D正确．考点4 温度和内能1．对温度和内能的理解2.物体的内能与机械能的比较1．(2018·全国卷Ⅱ)(多选)对于实际的气体，下列说法正确的是( BDE )A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体的体积变化时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能解析：本题考查气体的内能．气体的内能是指所有气体分子的动能和分子间的势能之和，故A、C项错误．2．(多选)关于物体的内能，下列叙述正确的是( BDE )A．温度高的物体比温度低的物体内能大B．物体的内能不可能为零C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同E．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关解析：温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能都不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C 错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确．3．(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( CDE )A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：质量和温度相同的气体，分子的平均动能相同，但是可能是不同的气体，其摩尔质量不同，分子数不同，故内能不一定相同，A错误；内能是微观意义上的能量，与宏观运动无关，B错误；气体被压缩时，外界对气体做功，气体可能放热，由ΔU＝W＋Q得内能可能不变，C正确；一定量的某种理想气体的内能不考虑分子势能，只与分子动能有关，而温度是分子平均动能的标志，所以一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，D正确；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度一定升高，故内能一定增加，E正确．分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(2)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系．(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能．(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同．学习至此，请完成课时作业41。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—分子动理论、内能
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—分子动理论、内能1．(多选)下列说法正确的是()A．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越明显B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．当分子间距离减小时，分子间的引力和斥力都增大2．(2023·江苏省昆山中学模拟)把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是()A．炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的B．越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，炭粒的不平衡性表现得越不明显C．观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中D．将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动3．(多选)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，N A表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是()A．N A＝ρVM0B．V0＝VN AC．M0＝MN A D．ρ＝MN A V04．(2023·江苏省公道中学模拟)为了减少某病毒传播，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是()A．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关C．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变5．在热学研究中，常常把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现．下列判断正确的是()A．扩散现象是不同物质间的一种化学反应B．布朗运动是由于液体的对流形成的C．分子间的作用力总是随分子间距离的增大而减小D．悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动6．下列各组物理量中，可以估算出一定体积气体中分子间的平均距离的是()A．该气体的密度、体积和摩尔质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度D．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积7.(2023·辽宁省名校联盟测试)如图所示的是分子间作用力和分子间距离的关系图线，下列关于该图线的说法正确的是()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，曲线b对应的力先减小后增大8．(2023·山东淄博市模拟)某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为()A．3×1021B．3×1022C．3×1023D．3×10249．(2023·江苏南京市模拟)“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”．如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性．“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙．下列说法正确的是()A．能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是B位置B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功10．(2021·重庆卷·8)图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置．现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是()A ．①③②B ．②④③C ．④①③D ．①④③11.两个分子M 、N ，固定M ，将N 由静止释放，N 仅在分子间作用力作用下远离M ，其速度和位移的图像如图所示，则( )A ．N 由x ＝0到x ＝x 2过程中，M 、N 间作用力先表现为引力后表现为斥力B ．N 由x ＝x 1到x ＝x 2过程中，N 的加速度一直减小C ．N 由x ＝0到x ＝x 2过程中，M 、N 系统的分子势能先减小后增大D ．N 在x ＝x 1时，M 、N 间的作用力最大12．(2023·江苏扬州市扬州中学月考)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d ，用大小为F 的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是( ) A.132A()F M d N ρπ B.A 1326()F N M d ρπ C.A 2326()F N M d ρπ D.232A ()F M d N ρπ1．ACD 2.C 3.AC 4.A 5.D6．C [已知该气体的密度、体积和摩尔质量，可以得到摩尔体积，但缺少阿伏加德罗常数，无法计算分子间的平均距离，故A 错误；知道该气体的摩尔质量和质量，可得到物质的量，又知道阿伏加德罗常数，可计算出分子数，但不知道体积，无法计算分子间的平均距离，故B 错误；知道阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度，由摩尔质量和密度可以得到摩尔体积，除以阿伏加德罗常数得到每个气体分子平均占有的体积，用正方体模型得到边长，即分子间的平均距离，故C 正确；阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积已知，可以得到密度，但不知道摩尔质量，无法得到摩尔体积，进而无法计算分子间的平均距离，故D 错误．]7．B [在F －r 图像中，随着距离的增大，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 ＞r 0时，曲线b 对应的力即合力先增大后减小，故D 错误．]8．B [设空气的摩尔质量为M ，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V ，在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n 海和n 岸，则有n 海＝ρ海VN A M ，n 岸＝ρ岸VN A M，多吸入的空气分子个数为Δn ＝n 海－n 岸，代入数据得Δn ≈3×1022个，故选B.]9．D [在“水桥”内部，分子间的距离在r 0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r 0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是C 位置，故A 、C 错误；分子间距离从大于r 0减小到r 0左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B 错误；王亚平放开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D 正确．]10．D [根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r 0)时分子势能最小，可知曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r 变化的图像；根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r 0)时分子间作用力为零，可知曲线Ⅱ为分子间作用力随分子之间距离r 变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小以及分子间距离小于r 0时分子间作用力表现为斥力，可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r 变化的图像，故选D.]11．C [由题图可知，在x ＝x 1处N 分子的动能最大，则分子间作用力做功最多，分子势能最小，则x ＝x 1处为平衡位置，此时分子间作用力为零，当x <x 1时，分子间作用力表现为斥力，x >x 1时，分子间作用力表现为引力．N 由x ＝0到x ＝x 2过程中，M 、N 间作用力先表现为斥力后表现为引力，A 、D 错误；由于x ＝ x 1处为平衡位置，则根据F －x 图像，可知x 1相当于F －x 图像的c 点，则由x ＝x 1到x ＝x 2过程中，N 所受的分子力F 可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，B 错误；N 由x ＝0到x ＝x 2过程中，M 、N 系统的分子势能先减小后增大，C 正确．]12．C [铁的摩尔体积V ＝M ρ，单个分子的体积V 0＝M ρN A ，又V 0＝43πr 3，所以分子的半径r ＝12×A 136()N M ρπ，分子的最大截面积S 0＝πr 2＝π4A 236()N M ρπ，铁质晶须的横截面上的分子数n ＝πd 24S 0，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力F 0＝F n ＝A2326()F N M d ρπ，故C 正确．]。
2020届高考物理一轮复习 第13章 热学 第一节 分子动理论 内能达标诊断高效训练
第一节 分子动理论 内能(建议用时：60分钟)一、选择题1．下列说法中正确的是( )A ．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B ．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C ．物体温度降低，其内能一定增大D ．物体温度不变，其内能一定不变解析：选B.温度是物体分子平均动能的标志，温度升高则其分子平均动能增大，反之，则其分子平均动能减小，故A 错误，B 正确；物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，宏观上取决于物体的温度、体积和质量，故C 、D 错误．2．(2018·大连模拟)在两个密闭的容器中分别存有质量相等的氢气和氧气，不考虑分子间引力和斥力，它们的温度也相等，下列说法中不正确的是( ) A ．氢分子的平均速率大于氧分子的平均速率 B ．氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 C ．氢气的分子总动能大于氧气分子的总动能 D ．氢气的内能大于氧气的内能解析：选B.由题知，氢气和氧气的温度相等，则分子的平均动能一定相等，由于氢气分子的质量小于氧气分子的质量，由动能的表达式E k ＝12mv 2，知氢分子的平均速率大于氧分子的平均速率，故选项A 正确，B 错误．因氢气的摩尔质量小于氧气的摩尔质量，相等质量的氢气和氧气，氢气分子数多，而分子平均动能相等，所以氢气的分子总动能大于氧气分子的总动能，故C 正确．由题意知，两种气体都可以看成理想气体，只有分子动能，所以氢气的内能大于氧气的内能，故D 正确． 3．以下说法正确的是( )A ．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数B ．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律C ．1 g 氢气和1 g 氧气含有的分子数相同，都是6.02×1023个 D ．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动解析：选A.一摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子，选项A 正确；分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力，它们的大小不一定相等，选项B 错误；氢气分子和氧气分子的质量不同，所以1 g 氢气和1 g 氧气含有的分子数不同，选项C 错误；布朗运动只有在显微镜下才能看到，人的肉眼是看不到的，从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动，选项D 错误．4．如图所示，用F 表示两分子间的作用力，用E p 表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r 0变为r 0的过程中( )A ．F 不断增大，E p 不断减小B ．F 先增大后减小，E p 不断减小C ．F 不断增大，E p 先增大后减小D ．F 、E p 都是先增大后减小解析：选B.分子间的作用力是矢量，分子势能是标量，由图象可知F 先增大后减小，E p 则不断减小． 5．(2018·北京月考)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d ，用大小为F 的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是( )A.F d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M πρN A 13 B ．F d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫6M πρN A 13 C.F d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫6M πρN A 23 D ．F d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M πρN A 23 解析：选C.铁的摩尔体积：V ＝M ρ，单个分子的体积：V 0＝M ρN A ，又：V 0＝16πD 3，所以分子的直径：D ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6M πρN A 13.分子的最大截面积：S 0＝π4⎝ ⎛⎭⎪⎫6M πρN A 23，铁质晶须的横截面上的分子数：n ＝ πd 24S 0，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力：F 0 ＝F n ＝F d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫6M πρN A 23.6．(2018·湖南衡阳八中模拟)关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法中正确的是( ) A ．温度升高，气体分子的平均速率增大 B ．温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同 C ．温度相同时，各种气体分子的平均动能相同 D ．温度相同时，各种气体的内能相同解析：选AC.温度是物体分子热运动的平均动能大小的标志，温度升高，气体分子的平均动能增加，气体分子的平均速率增大，故A 正确；温度相同时，一定质量的各种理想气体平均动能相同，但由于是不同气体，分子质量不同，所以各种气体分子的平均速率不同，故C 正确，B 错误；各种理想气体的温度相同，只说明它们的平均动能相同，气体的内能大小还和气体的质量有关，即使是相同质量的气体，由于是不同气体，所含分子数不同，其内能也不相同，所以选项D 错误．7．(2018·河北邯郸第一中学测试)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是( )A ．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B ．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C ．温度越低，PM2.5活动越剧烈D ．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度E ．PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈 解析：选BDE.氧分子的尺寸的数量级在10－10m 左右，则PM2.5的尺寸大于空气中氧分子的尺寸的数量级，选项A 错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、分子团的运动，故它的运动属于布朗运动，选项B 正确；温度越高，PM2.5活动越剧烈，选项C 错误；倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，选项D 正确；PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，选项E 正确．8．(2018·潍坊月考)已知阿伏加德罗常数为N A ，某物质的摩尔质量为M ，则该物质的分子质量和m kg 水中所含氢原子数分别是( )A.M N A ，19mN A ×103B ．M N A ，9mN A C.M N A ，118mN A ×103 D ．M N A，18mN A解析：选A.物质分子的质量m 0＝M N A ，m kg 水的物质的量为m M ，则m kg 水中氢原子数为：N ＝m M ×2×N A ＝m18×10－3×2×N A ＝19mN A ×103，故A 正确，B 、C 、D 错误．9．(2018·安阳第二次检测)下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是( )A ．分子并不是球形，但可以当作球形处理，这是一种估算方法B ．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动C ．当两个相邻的分子间距离为r 0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等D ．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等E ．0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点解析：选ACE.A 图是油膜法估测分子的大小，图中分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法，选项A 正确；B 图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故选项B错误；C 图中，当两个相邻的分子间距离为r 0时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故选项C 正确；D 图中，分子的速率不是完全相等的，所以也不要求每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等，故选项D 错误；E 图是麦克斯韦速率分布规律的图解，0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，故选项E 正确． 二、非选择题10．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中， (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在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在浅盘上覆盖透明玻璃，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4.8×10－3mL ，其形成的油膜面积为40 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________m.解析：(1)用单分子油膜法估测分子的大小：首先精确取1 mL 的油酸，用无水酒精按1∶200的体积比稀释成油酸酒精溶液，并测出一滴的体积V ，在盛水盘中倒入2 cm 深的蒸馏水，为观测油膜的面积，在水面上轻撒一层薄薄的痱子粉，在水盘中央轻滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，等到油膜不再扩大时，用一块透明塑料(或玻璃)板盖在水盘上描出油膜的轮廓图，把这块塑料(玻璃)板放在方格纸上(绘图纸)，数出油膜面的格数，然后算出油膜的面积S ，于是可求出油膜的厚度h ＝d ＝VS.(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d ＝V S ＝4.8×10－3×10－6×0.10%40×10－4m ＝1.2×10－9m. 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)1.2×10－911．石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料．已知1 g 石墨烯展开后面积可以达到2 600 m 2，试计算每1 m 2的石墨烯所含碳原子的个数．(阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1，碳的摩尔质量M ＝12 g/mol ，计算结果保留两位有效数字)解析：由题意可知，已知1 g 石墨烯展开后面积可以达到2 600 m 2，1 m 2石墨烯的质量：m ＝12 600 g则1 m 2石墨烯所含碳原子个数：N ＝m M N A ＝12 60012×6×1023个≈1.9×1019个．答案：1.9×1019个12．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 ＝1.0×103cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2kg/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V m ＝M ρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol ＝1.8×10－5 m 3/mol水分子总数为N ＝VN A V m ＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5≈3×1025(个)． (2)建立水分子的球体模型，有V m N A ＝16πd 3，可得水分子直径：d ＝ 36V m πN A ＝ 36×1.8×10－53.14×6.0×1023 m ≈4×10－10m. 答案：(1)3×1025个 (2)4×10－10m。
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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 AB.1 kg该物质所含的分子个数是N AC.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<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小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<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,选项B错误;在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)8×10-1015.(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。