高考物理总复习 热学 第一节 分子动理论 内能限时检测 新人教版选修33

分子动理论 内能
[限时检测]
(限时45分钟，满分100分)
一、选择题(每小题7分，共70分)
1．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离 A ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量 B ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度 C ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和体积 D ．该气体的密度、体积和摩尔质量
解析 将气体分子平均活动空间看成是立方体，则L 3
＝V mol N A ＝M mol
ρN A
，选项B 正确。

答案 B
2．如图1－5所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是
图1－5
A ．铅分子做无规则热运动
B ．铅柱受到大气压力作用
C ．铅柱间存在万有引力作用
D ．铅柱间存在分子引力作用
解析 由于分子间存在引力，使两个铅柱结合在一起而不脱落，选项D 正确。

答案 D
3．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
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。

答案 D
4．(2016·台州模拟)若以μ表示水的摩尔质量，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，N A 表示阿伏加德罗常数，m 0、V 0分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的有
A ．N A ＝ρV
m 0
B ．ρ＝μN A V 0
C ．ρ<
μ
N A V 0
D ．m 0＝μN A
解析 由于μ＝ρV ，则N A ＝μm 0＝ρV m 0，变形得m 0＝μ
N A
，故A 、D 正确；由于分子之间有空隙，所以N A V 0<V ，
水的密度为ρ＝μV <
μ
N A V 0
，故B 错误，C 正确，所以选B 。

答案 B
5．如图1－6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
图1－6
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
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。

答案 B
6．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
A ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2×10－3
aN A
M
B ．a 克拉钻石所含有的分子数为
aN A
M
C．每个钻石分子直径的表达式为36M×10－3
N Aρπ
(单位为m)
D．每个钻石分子直径的表达式为
6M
N Aρπ
(单位为m)
答案 C
7．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1－7所示。

图中记录的是
图1－7
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
解析微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下，做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹；而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则，也能充分反映微粒布朗运动的无规则，本实验记录描绘的正是某一粒子位置的连线，故选D。

答案 D
8． (多选)(2016·徐州模拟)1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法中正确的是
A．分子的平均动能与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．分子的总动能相同，但分子的势能总和不同
D．内能相同
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，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，C正确、D错误。

答案AC
9． (多选)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。

PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm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物是形成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的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的
C．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
D．PM2.5必然有内能
解析PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，B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，PM2.5必然有内能，C、D正确。

答案CD
10．(多选)关于分子间作用力，下列说法中正确的是(r0为分子平衡位置之间的距离)
A．当分子间距离为r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力
B．分子间的平衡距离r0可以近似看成分子直径的大小，其数量级为10－10 m
C．两个分子间的距离由较大逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大后减小，分子力表现为引力
D．两个分子间的距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力答案BCD
二、非选择题(本题3小题，共40分)
11． (13分)(1)在做“用油膜法估测分子大小”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，还欠缺的器材有________。

(2)在用油膜法估测分子大小的实验中，在哪些方面作了理想化的假设：________；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________；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________。

(3)如图1－8所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。

图1－8
(4)在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为A，又用滴管测得N滴这种油酸酒精的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，如图1－9所示，测得油膜占有的小正方形个数为X。

图1－9
①用以上字母表示油酸分子直径的大小d ＝________。

②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X ＝________。

答案 (1)量筒、痱子粉、坐标纸
(2)将油膜看成单分子油膜，将油酸分子看做球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的 纯油酸粘滞力较大，直接测量体积时误差太大 界定油膜大小的边界
(3)dacb (4)①
VA
NXa 2
②55 12． (13分)清晨，湖中荷叶上有一滴体积约为0.1 cm 3
的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103
kg/m 3
，水的摩尔质量M ＝1.8×10－2
kg/mol ，试估算：
(1)这滴水珠中约含有多少个水分子；
(2)一个水分子的直径多大。

(以上计算结果均保留两位有效数字)
解析 (1)N ＝m M N A ＝ρV M N A ＝1.0×103×1×10－7
1.8×10
－2
×6.0×1023＝3.3×1021
个。

(2)建立水分子的球体模型， 有43π(d 2)3＝M
ρN A
所以d ＝
3
6M πρN A
＝3.9×10－10
m 。

答案 (1)3.3×1021
个 (2)3.9×10－10
m
13．(14分)(2016·郑州模拟)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。

已知氙气摩尔质量M ＝0.131 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6×1023
mol －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
，
氙气分子的总数
N ＝ρV
M
N A ≈4×1022个。

(2)每个分子所占的空间为V 0＝V N
设分子间平均距离为a ， 则有V 0＝a 3
，
即a ＝
3V
N
≈3×10－9
m 。

答案 见解析。