2020届高考物理总复习热学核心素养提升练三十六分子动理论内能含解析新人教版选修3.docx

分子动理论内能(45分钟100分)一、选择题(本题共13小题，每小题5分，共65分，全部为多选题)1.下列哪些现象属于热运动()A.用手捏面包，面包体积会缩小B.把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，但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变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高E.使用碳粒更小的墨汁滴入水中，混合均匀的过程进行得更迅速【解析】选B、D、E。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。用手捏面包，面包体积会缩小，说明面包内有气孔，故A项错误；而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀，不是热运动，故C项错误。2.(2018宝鸡模拟)关于布朗运动，下列说法中正确的是()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，所以布朗运动也叫做热运动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】选B、C、E。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项错误；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项正确；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项错误；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项正确。3.已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为(kg/m3)，阿伏伽德罗常数为NA(mol-1)。下列判断正确的是()A.1 kg铜所含的原子数为B.1 m3铜所含的原子数为C.1个铜原子的质量为(kg)D.1个铜原子的体积为(m3)【解析】选A、C、D。1 kg铜所含的原子数N=NA=，故A项正确；同理，1 m3铜所含的原子数N=NA=，故B项错误；1个铜原子的质量m0=(kg)，故C项正确；1个铜原子的体积V0=(m3)，故D项正确。4.两个氢气分子在外力作用下相距较近，撤去外力，仅在相互的分子力作用下由静止开始运动，直至相距很远。在此过程中，下列说法正确的是()A.两个氢分子间力先是斥力，后是引力B.两个氢分子间力大小先增大，后减小C.每个氢分子动能先增大，后减小D.每个氢分子势能先增大，后减小E.两个氢分子势能和动能之和不变【解析】选A、C、E。分子力与分子间距离的关系图象如图所示，故仅在相互的分子力作用下由静止开始运动，直至相距很远，该过程分子力的合力开始时是斥力，先减小到零，然后是引力先增加后减小；故A项正确，B项错误；两个分子仅在相互的分子力作用下由静止开始运动，直至相距很远，分子力先是斥力后是引力，故分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增加，动能先增大后减小，故C项正确，D项错误；只有分子力做功，两个氢分子势能和动能之和不变，故E项正确。【加固训练】 (多选)(2018南昌模拟)关于分子间的作用力，下列说法正确的是()A.若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小B.若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大C.若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力的合力一定增大D.若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力的合力一定减小E.若分子间的距离从无穷远处开始减小，则引力和斥力的合力先增大后减小再增大【解析】选A、B、E。分子间的引力、斥力和合力与分子间距离的关系如图所示。若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小，故A项正确；若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大，故B项正确；若分子间的距离从大于r0的适当位置减小，则分子间引力和斥力的合力可能减小，故C项错误；若分子间的距离从r0的位置开始增大，则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力增大，故D项错误；若分子间距离从无穷远处开始减小，则引力和斥力的合力先增大后减小最后再增大，故E项正确。5.(2018西安模拟)如图所示，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Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示。则()A.乙分子在P点时加速度为零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E.乙分子从Q到无穷远处过程中，与甲分子间的引力和斥力都在减小【解析】选A、D、E。由图象可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故A项正确；由图象可知，乙分子在Q点时分子势能为零，大于分子在P点的分子势能，因此在Q点分子势能不是最小，故B项错误；乙分子在Q点时斥力大于引力，合力不为零，故C项错误；乙分子在P点(x=x2)时，分子势能最小，由能量守恒定律可知，分子的动能最大，故D项正确；两个分子的间距从Q到无穷远处过程中，分子间的引力和斥力都在减小，故E项正确。6.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【解析】选A、D、E。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；物体的内能与物体的宏观运动无关，故B项错误；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；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；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。7.(2018蚌埠模拟)下列说法正确的是()A.悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性B.随着分子间距离的增大，分子间相互作用力可能先减小后增大C.随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大D.压强是组成物质的分子平均动能的标志E.在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素【解析】选A、B、E。布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则运动撞击悬浮微粒，并不是液体分子瞬时运动的结果，而是受到来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的，所以它反映液体分子运动的无规则性，故A项正确；分子力与分子间距离的关系比较复杂，要看分子力表现为引力，还是斥力，随着分子间距离的增大，分子间的相互作用力可能先减小后增大，也可能一直减小，故B项正确；随着分子间距离的增大，若分子力从斥力变为引力，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，如果一开始就是引力，势能就是一直增加，故C项错误；温度是组成物质的分子平均动能的标志，故D项错误；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故E项正确。8.(2018赣州模拟)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 ()A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积B.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C.密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D.用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力E.物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能就越大【解析】选B、C、E。因为气体分子不是紧密地靠在一起，所以知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子所占的体积，不能计算出分子体积，故A项错误；悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动越明显，故B项正确；密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，分子的平均动能增大，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，故C项正确；用打气筒的活塞压缩气体很费力，是由于气体压强的作用，不是分子间斥力的作用，故D项错误；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能就越大，故E项正确。【加固训练】 (多选)(2018西安模拟)下列说法中正确的是()A.利用氧气的摩尔质量、密度以及阿伏伽德罗常数就可以算出氧气分子体积B.一定质量的理想气体，内能只与温度有关与体积无关C.固体很难被压缩是因为其内部的分子之间没有空隙D.悬浮在液体中的小颗粒越小，布朗运动越明显E.物体温度升高，内能可能降低【解析】选B、D、E。由阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体分子间的平均距离，但不能算出氧气分子体积，故A项错误；一定质量的理想气体，内能只与温度有关与体积无关，故B项正确；因为分子间存在斥力，阻止物体分子相互靠近，导致固体很难被压缩，故C项错误；根据布朗运动的特点可知，悬浮在液体中的小颗粒越小，布朗运动越明显，故D项正确；物体的温度升高，分子运动的剧烈程度增加，内能一定增加，故E项正确。9.(2019武汉模拟)以下有关热学内容的叙述，正确的是()A.知道阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，就可以估算出该气体相邻分子间的平均距离B.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现C.物体内部所有分子的分子动能的总和叫做物体的内能D.在分子力有作用的距离内，两个分子间存在的引力和斥力都会随它们间距离的增大而减小，并且斥力比引力减小的更快E.热力学温度与摄氏温度的每一度大小是不相同的【解析】选A、B、D。由阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体分子间的平均距离，故A项正确；当水被压缩时，水分子间的距离要减小，此时分子间存在斥力，故水的体积很难被压缩；可知水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现，故B项正确；根据内能的定义可知，物体内部所有分子的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能，故C项错误；根据分子力的特点可知，两个分子间存在的引力和斥力都会随它们间距离的增大而减小，并且斥力比引力减小的更快，故D项正确；摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同，单位不同；但每一度表示的冷热差别是相同的(T=t)，故E项错误。10.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=，f斥=。下列说法项正确的是()A.分子间表现为斥力时，由得rB.引力和斥力相等时，由=得r0=，故当时分子作用力为引力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的增大而增大E.斥力大于引力时，分子势能随分子间距的减小而增大【解析】选B、D、E。分子间引力和斥力相等，即=。可得r=，所以当r时分子作用力为引力，故A项错误，B项正确；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；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；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。【加固训练】 (多选)两个分子相距r1时，分子力表现为引力，相距r2时，分子力表现为斥力，则()A.相距r1时，分子间没有斥力存在B.相距r2时的斥力大于相距r1时的斥力C.相距r2时，分子间引力和斥力同时存在D.相距r1时的引力大于相距r2时的引力E.由题意知r1r2【解析】选B、C、E。分子间的相互作用力由引力和斥力两部分组成，这两种力同时存在，实际的分子力是引力和斥力的合力，故A项错误，C项正确；分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增加而减小，故相距为r2时分子间的斥力大于相距为r1时的斥力，相距r2时分子间的引力大于相距r1时的引力，故B项正确，D项错误；两个分子相距为r1时，分子间的相互作用力表现为引力，相距为r2时，表现为斥力，故r1r2，故E项正确。11.一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m)()A.乙分子的动能变化量为mv2B.分子力对乙分子做的功为mv2C.分子引力比分子斥力多做的功为mv2D.分子斥力比分子引力多做的功为mv2E.乙分子克服分子力做的功为mv2【解析】选A、B、D。当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为mv2，故A项正确；在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合=W斥-W引，由动能定理得W斥-W引=mv2，故分子斥力比分子引力多做的功为mv2，故B、D项正确。12.关于温度和内能的理解，下列说法正确的是()A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大B.系统的内能是由系统的状态决定的C.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能E.1 g 100 水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能【解析】选A、B、E。温度是分子平均动能的标志，故A项正确；系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，故B项正确；做功和热传递都可以改变系统的内能，故C项错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，故D项错误；在1 g 100 的水变成100 水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能，故E项正确。【加固训练】 (多选)下列说法项正确的是()A.温度相同的一切物质的分子平均动能都相同B.若两分子克服它们之间的分子力做功，则这两个分子的势能增加C.只要知道某物质的密度和其分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数D.迈尔是第一个提出能量守恒思想的人E.根据一滴油酸酒精溶液的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d=【解析】选A、B、D。温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，故A项正确；分子力做负功，即克服分子力做功，分子势能增加，故B项正确；仅知道物质的密度和分子质量，无法求出阿伏伽德罗常数，故C项错误；迈尔是第一个提出能量守恒思想的人，故D项正确；根据d=求出分子直径，公式中的V是一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，故E项错误。13.下列说法正确的是()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着分子间距离的增大，一定先减小后增大C.分子势能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掺入其他元素E.当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大【解析】选A、C、D。布朗运动是固体颗粒在液体中的运动，反映液体分子的运动，故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，故A项正确；分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大，当rr0时，分子力随r增大减小，当r=r0时，分子力等于零，然后随r增大先增大再减小，故B项错误；由于r=r0时分子势能最小，若分子之间距离开始小于r0，则随着分子距离的增大，分子势能先减小后增大，故C项正确；分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D项正确；温度升高，分子平均动能增大，但单个分子运动不确定，故E项错误。【加固训练】 (2018北京高考)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【解析】选C。扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动，不是液体分子的热运动，固体小颗粒运动的无规则性，是液体分子运动的无规则性的间接反映，故B错误；在一定的范围内，分子间斥力与引力同时存在，而分子力是斥力与引力的合力，分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小；当分子间距小于平衡位置时，表现为斥力，即引力小于斥力，而分子间距大于平衡位置时，表现为引力，即斥力小于引力，但总是同时存在的，故C正确，D错误。二、实验题(本题共2小题，共18分)14.(9分)(2019郑州模拟)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示。坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm，该油膜的面积是_ m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2 mL，则油酸分子的直径为_m。(结果均保留两位有效数字)【解题指导】解答本题应注意以下三点：(1)由图中数出方格数，然后求出油膜的面积S；(2)求出一滴酒精油酸溶液中纯油的体积V；(3)然后由d=求出油膜的厚度，即油酸分子的直径。【解析】由图所示可知，共有80个方格，油膜的面积：S=800.010.01 m2=8.010-3m2，一滴酒精油酸溶液含纯油酸的体积：V= mL=610-12m3，油酸分子直径为：d=m=7.510-10m。答案：8.010-37.510-1015.(9分)在“用油膜法估测分子直径”的实验中：(1)某实验小组配置好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的一项是_；其余项正确操作的合理顺序是_。A.将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜C.向浅水盘中倒入2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据d=估算出油酸分子的直径E.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上。(2)该实验小组用正确的实验操作重新实验，用1 mL的油酸配置了500 mL的油酸酒精溶液，用滴管、量筒测得n滴油酸酒精溶液体积为V，一滴溶液在水槽中最终形成油膜面积为S，则油酸分子直径为_；实验中水槽所撒痱子粉太厚会导致测量结果_(选填“偏大”或“偏小”)。【解析】(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：准备浅水盘配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)测定一滴酒精油酸溶液的体积V=形成油膜描绘油膜边缘计算分子直径。将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，并不是纯油酸，故A项错误；其余项正确操作的合理顺序是：CBED；(2)1滴酒精油酸溶液的体积为：V1=，所以油酸分子直径为：d=；实验过程中，若油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d= 可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。答案：(1)ACBED(2) 偏大【加固训练】油膜法估测分子的大小实验中：(1)现有按酒精与油酸的体积比为mn 配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d=_；(2)若已知油酸的密度为，阿伏伽德罗常数为NA，油酸的分子直径为d，则油酸的摩尔质量为_。【解析】(1)估算油膜面积时以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出该油膜面积为8格，则油酸薄膜面积为8S；一滴溶液中纯油酸的体积为：V0=；故分子直径：d=；(2)油酸的分子直径为d，故油酸分子的体积为：V0=d3；油酸的摩尔体积为：V=NAV0；故油酸的