高考物理一轮复习第十二章热学第讲分子动理论内能练习含解析新人教版

第1讲分子动理论内能一、选择题(本题共13小题，1～7题为单选，8～13题为多选)1．(2023·天津部分区联考)下列说法正确的是(D)A．分子间的距离变大时，分子力一定变小B．分子间的距离变大时，分子势能一定变小C．两个系统处于热平衡是指两个系统的内能相同D．两个系统处于热平衡是指两个系统的温度相同[解析]本题考查分子力以及热平衡。当分子间的距离大于r0时，随着分子距离变大，分子力先变大后变小，选项A错误；分子间的距离从r0变大时，分子势能变大，选项B错误；两个系统处于热平衡是指两个系统的温度相同，内能不一定相同，选项C错误，选项D正确；故选D。2．(2023·江苏南京中华中学月考)如图所示为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是(C)A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r等于r2时，分子间的作用力表现为斥力C．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功[解析]本题考查由Ep－r曲线判断分子力与分子间距的关系。分子间距离等于r0时分子势能最小，由题图可知r0＝r2，当r＝r2时分子间作用力为零，当r小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时，分子力表现为引力，选项A、B错误，选项C正确；在r由r1变到r2的过程中，由题图可知分子势能减小，分子力做正功，选项D错误。3．(2023·山东诸城期末)对布朗运动的理解正确的是(C)A．布朗运动就是分子的运动B．漂浮在水面上的木块的运动是布朗运动C．布朗运动可以间接表明液体分子在做无规则运动D．悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动就越明显[解析]本题考查布朗运动。布朗运动是悬浮在液体或气体内的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的表现，选项A错误；漂浮在水面上的木块的运动不是由于水分子运动引起的，不是布朗运动，选项B错误；布朗运动可以间接表明液体分子在做无规则运动，选项C正确；悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动就越明显，选项D错误；故选C。4．(2023·北京)关于分子动理论，下列说法正确的是(C)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]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；布朗运动是固体颗粒的运动，从侧面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。5．分子动理论是从微观角度看待宏观现象的基本理论，以下现象，能用分子动理论进行解释的是(D)A．雾霾的形成B．沙尘暴的形成C．汽车驶过，公路上扬起灰尘D．铁丝不易被拉断[解析]雾霾是由小颗粒组成的，每个小颗粒都是由大量分子组成的，故雾霾的形成无法用分子动理论解释，A错误；沙尘暴属于宏观物体的运动，故沙尘暴的形成无法用分子动理论解释，B错误；汽车扬起的灰尘是固体小颗粒，它的运动是气流作用的结果，不能用分子动理论来解释，C错误；铁丝不易被拉断是因为铁丝分子间作用力在拉伸时表现为引力，D正确。6．(2023·重庆南开中学月考)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g，则可估算(D)A．地球大气层空气分子总数πeq\f(R2p0NA,Mg)B．地球大气层空气分子总数eq\f(4πR－h2p0NA,Mg)C．空气分子之间的平均距离eq\r(3,\f(MgR,3p0NA))D．空气分子之间的平均距离eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))[解析]本题考查气体分子数与分子间距的计算，设大气层中气体的质量为m，由题意可知mg＝p0S，即m＝eq\f(p0S,g)，分子数n＝eq\f(mNA,M)＝eq\f(p0SNA,Mg)＝eq\f(4πR2p0NA,Mg)，故A、B错误；假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，设为a，大气层中气体总体积为V，则a＝eq\r(3,\f(V,n))，而V＝4πR2h，所以a＝eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))，故C错误，D正确。7．(2023·海淀区月考)在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。通过查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题的下列说法中正确的是(D)A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功[解析]由于水的温度在升高，故水分子的平均动能增大，故A、B两项错误；由于水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功，一定是克服原来分子间原来的结合力而做功，故C项错误，D项正确。8．(2023·山东青岛期中)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动，从粉笔末在A点时开始，他把粉笔末每隔20s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D等位置坐标点，连接这些点形成如图所示的折线图，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10s，粉笔末应该在BC的中点处D．粉笔末由B到C的平均速度小于由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水的温度高[解析]本题考查了布朗运动的相关知识。该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹，而是每过一段时间粉笔末所在位置的连线，故A错误；粉笔末受到水分子的碰撞做无规则运动，所以粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，故B正确；由于分子运动的无规则性，所以经过B点后10s，我们不知道粉笔末在哪个位置，故C错误；任意两点之间的时间间隔是相等的，所以位移间隔越大，则平均速度就越大，故粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，故D正确；由于分子运动的无规则性，所以我们无法仅从图上就确定记录哪一张图时水的温度高，故E正确。9．对下列相关物理现象的解释正确的是(ABD)A．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙B．存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动C．高压下的油会透过钢壁渗出，说明分子是不停运动着的D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果E．花香四溢，说明分子间有空隙[解析]水和酒精混合后，水分子和酒精分子相互“镶嵌”。总体积减小，说明分子间有空隙，选项A正确；选项B属于扩散现象，它说明分子在不停地做无规则的热运动，选项B正确；高压下油可以渗过钢管壁，说明了分子间有间隙，故C错误；选项D属于扩散现象，正确；花香四溢，说明分子不停地做无规则运动，与分子间有空隙无关，选项E错误。10．下列说法中正确的是(ACE)A．图甲中分子并不真的是球形，把它们当作球形处理是一种估算方法B．图乙是布朗运动实验的观测记录，图为三颗微粒的运动轨迹C．图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的D．图丁中分子势能为零的位置分子力的合力为零E．图丁中分子势能最小的位置分子力为零[解析]图甲中分子并不真的是球形，把它们当作球形处理是一种估算方法，A正确；图乙是三颗微粒在不同时刻位置的连线，而不是微粒的运动轨迹，B错误；图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的，C正确；图丁中分子势能为零的位置分子力的合力并不为零，分子势能最小的位置分子力的合力为零，D错误，E正确。11．1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，下述说法中正确的是(ACE)A．分子的平均动能与分子的总动能相同B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同C．分子的总动能相同，但分子的势能总和不同D．内能相同E．1g100℃的水的内能小[解析]温度相同则它们的分子平均动能相同，又因为1g水和1g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℃水变成100℃的水蒸气时，要吸收热量，内能增加，由于分子的总动能相同，所以分子的势能总和变大，CE正确，D错误。12．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(ACE)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E．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性[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；在腌制鸭蛋的盐水中，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；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故E正确。13．(2023·河北南和一中月考)关于分子力和分子势能，下列说法正确的是(CDE)A．当分子力表现为引力时，分子之间只存在引力B．当分子间距离为r0时，分子之间引力和斥力均为零C．分子之间的斥力随分子间距离的减小而增大D．当分子间距离由r0逐渐增大时(小于10r0)，分子势能增大E．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[解析]本题考查分子力与分子势能随分子间距离的变化情况。分子力表现为引力时，分子之间的引力大于斥力，并非分子之间只存在引力，选项A错误；当分子间距离为r0时，分子之间引力和斥力相等，分子力表现为零，选项B错误；分子之间的斥力随分子间距离的减小而增大，选项C正确；当分子间距离由r0逐渐增大时(小于10r0)，因分子力表现为引力，分子力做负功，则分子势能增大，选项D正确；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，故E正确。二、非选择题14．(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还缺少的器材有量筒、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸。(2)在用油膜法粗测分子直径的实验中，在某些方面作了理想化的假设：将油膜看成单分子，将油酸分子看成球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的；实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大，滴太多会使油膜面积过大，测量时误差太大；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状。(3)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是dacb(用符号表示)。[解析](1)在本实验中，要用量筒量取酒精和油酸，从而配制油酸酒精溶液，先在水槽中洒上痱子粉(或石膏粉)，再将用酒精稀释过的油酸用滴管滴到水面上，待油酸膜面积稳定后，将玻璃板盖在水槽上，在玻璃板上铺上坐标纸，用彩笔画出油膜的边界，用数格子的方法得出形成油膜的面积；则可根据体积公式求得分子直径，故实验中还需要量筒、痱子粉(或石膏粉)及描绘图形的坐标纸。(2)本实验中做了三点理想化假设，一是将油酸分子视为球形，二是认为油酸分子是紧挨在一起的，三是将油膜看成单分子膜。实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，这是因为纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大，只能滴一滴是为了使油膜面积不至于太大而接触盘壁，造成测量面积时误差太大；在滴入溶液之前，要先在水面上均匀撒上痱子粉，这样做的目的是使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状。(3)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边界→测量油膜面积→计算分子直径。很显然，操作先后顺序排列应是dacb。15．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＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝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。[答案](1)3×1025个(2)