第十五章第1讲　分子动理论　内能-2025版高考总复习物理

[基础落实练]1．下列关于分子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．布朗运动就是液体分子的无规则热运动C．扩散现象表明分子在做永不停息的热运动D．微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显解析：分子的热运动永不停息，故A错误；布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则热运动，故B错误；扩散现象表明分子在做永不停息的热运动，故C正确；微粒越小，液体温度越高，布朗运动就越明显，故D错误。答案：C2．(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。下列关于该现象的分析正确的是()A．混合均匀主要是炭粒和水分子发生化学反应引起的B．混合均匀的过程中，水分子和炭粒都在做无规则运动C．适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速D．使用炭粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速解析：混合均匀主要是悬浮微粒受到来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的，不是炭粒和水分子发生化学反应引起的，故A错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，炭粒的布朗运动也是无规则的，故B正确；温度越高，液体分子运动越剧烈，所以适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速，故C正确；做布朗运动的颗粒越小，布朗运动越明显，所以要使混合均匀的过程进行得更迅速，需要使用炭粒更小的墨汁，故D错误。答案：BC3．(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20s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D、…、J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()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的平均速度解析：折线图是每隔20s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10s时粉笔末的具体位置，C项错误；由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)，因为xBC＜xCD，tBC＝tCD，D项正确。答案：BD4．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解析：扩散现象是不同物质间的一种物理现象，故A错误；布朗运动是由于液体分子的无规则运动造成悬浮微粒的无规则运动，故B错误；根据分子间作用力的特点可知，分子间的斥力和引力总随分子间距离的增大而减小，合力先减小到零然后反向增大到某一最大值再减小，故C错误；悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动，故D正确。答案：D5．(多选)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解析：温度是分子平均动能的标志，选项A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，选项B正确；做功和热传递都可以改变系统的内能，选项C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，选项D错误。答案：AB6．(2021·重庆卷)图1和图2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．①③② B．②④③C．④①③ D．①④③解析：根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)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r0)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，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。故D正确，A、B、C错误。故选D。答案：D7．(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，NA表示阿伏伽德罗常量，则下列关系式中正确的是()A．NA＝eq\f(ρV,M0) B．V0＝eq\f(V,NA)C．M0＝eq\f(M,NA) D．ρ＝eq\f(M,NAV0)解析：水蒸气的摩尔质量ρV除以一个水蒸气分子的质量M0等于阿伏伽德罗常量，A正确；但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则V0≪eq\f(V,NA)，B错误；水分子的质量M0等于摩尔质量M除以阿伏伽德罗常量NA，即M0＝eq\f(M,NA)，C正确；由于摩尔体积V远大于NAV0，则ρ＝eq\f(M,V)<eq\f(M,NAV0)，D错误。答案：AC[能力提升练]8．甲分子固定在坐标原点O，乙分子从图中A点由静止释放，运动过程中经过P、B两点。两分子间的分子势能Ep与分子间距离x的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A．乙分子在P点的动能大于在B点的动能B．乙分子在P点的分子势能大于在B点的分子势能C．乙分子在B点的加速度为0D．乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小解析：乙分子在P点时，分子势能最小，由能量守恒定律可知，分子的动能最大，所以乙分子在P点的动能大于在B点的动能，乙分子在P点的分子势能小于在B点的分子势能，故A正确，B错误；由图像可知，乙分子在P点时，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，则乙分子在B点的加速度不为0，故C错误；由图像可知，乙分子在P点时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，乙分子从P点运动到B点过程中，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离减小，两分子间的作用力增大，故D错误。答案：A9．两个分子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＝x2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＝x1到x＝x2过程中，N的加速度一直减小C．N由x＝0到x＝x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大D．N在x＝x1时，M、N间的作用力最大解析：由题图可知，在x＝x1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＝x1处为平衡位置，此时分子间作用力为零，当x<x1时，分子间作用力表现为斥力，x>x1时，分子间作用力表现为引力。N由x＝0到x＝x2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＝x1处为平衡位置，则根据F­x图像，可知x1相当于F­x图像的c点，则由x＝x1到x＝x2过程中，N所受的分子间作用力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＝x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大，C正确。答案：C10．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，阿伏伽德罗常量为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是()A．eq\f(F,d2)(eq\f(M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3)) B．eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3))C．eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3)) D．eq\f(F,d2)(eq\f(M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))解析：铁的摩尔体积V＝eq\f(M,ρ)，单个分子的体积V0＝eq\f(M,ρNA)，又V0＝eq\f(4,3)πr3，所以分子的半径r＝eq\f(1,2)×(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3))，分子的最大截面积S0＝πr2＝eq\f(π,4)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))，铁质晶须的横截面上的分子数n＝eq\f(\f(πd2,4),S0)，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力F0＝eq\f(F,n)＝eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))，故C正确。答案：C11．轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V＝56L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28g/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6×1023mol-1，请估算：(结果保留一位有效数字)(1)一个氮气分子的质量m；(2)气囊中氮气分子的总个数N；(3)气囊中