2021版高考物理(基础版)一轮复习：第十三章 1 第一节 分子动理论 内能

[学生用书P393(单独成册)](建议用时：40分钟)一、选择题1．以下关于热运动的说法正确的是()A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大解析：选C.温度是分子热运动平均动能的标志，故温度越高，分子热运动越剧烈．分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关，A错误，C正确；水凝结成冰后，分子热运动依然存在，B错误；温度升高，分子运动的平均速率增大，但不是每个分子的运动速率都会增大，D错误．2．分子间的相互作用力由引力与斥力共同决定，并随着分子间距的变化而变化，则下列说法正确的是()A．分子间引力随分子间距的增大而减小B．分子间斥力随分子间距的减小而增大C．分子间相互作用力随分子间距的增大而减小D．当r<r0时，分子间作用力随分子间距的减小而增大E．当r>r0时，分子间作用力随分子间距的增大而减小解析：选ABD.分子力和分子间距离的关系图象如图所示，根据该图象可判断分子间引力随分子间距的增大而减小，分子间斥力随分子间距的减小而增大，A、B正确．当r<r0时分子力(图中实线)随分子间距的减小而增大；当r>r0时，分子力随分子间距的增大先增大后减小，故D正确，C、E错误．3．(2020·衡水高三调研)下列说法中不正确的是()A．－2 ℃时水已经结为冰，水分子停止了热运动B．物体温度越高，物体内部分子热运动的平均动能越大C．内能不同的物体，物体内部分子热运动的平均动能可能相同D．一定质量的气体分子的平均速率增大，气体的压强可能减小解析：选A.分子做永不停息的无规则热运动，选项A错误；物体温度越高，分子的平均动能就越大，物体的内能不同，但温度可能相同则物体分子热运动的平均动能可能相同，选项B、C正确；一定质量的气体分子的平均速率增大，气体分子温度升高，但压强与温度和体积均有关，若气体的体积也增大，则压强不一定增大，也可能减小，选项D正确．4．(2019·高考北京卷)下列说法正确的是()A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变解析：选A.温度是分子平均动能的量度(标志)，A正确；内能是物体内所有分子的分子热运动动能和分子势能的总和，B错误；气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，C错误；气体温度降低，则分子的平均动能变小，D错误．5．下列说法正确的是()A．1 g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多B．布朗运动就是物质分子的无规则热运动C．一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能可能减小D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体分子的无规则的热运动造成的E．0 ℃的铁和0 ℃的冰，它们的分子平均动能相等解析：选CDE.水的摩尔质量是18 g/mol，1 g水中含有的分子数为：n＝118×6.0×1023≈3.3×1022个，地球的总人数约为70亿，A错误；布朗运动是悬浮在液体(气体)中的固体颗粒受到液体(气体)分子撞击作用的不平衡造成的，不是物体分子的无规则热运动，B错误；温度是分子平均动能的标志，气体的压强增大，温度可能减小，C正确；气体分子间距大于10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是气体分子的无规则运动造成的，D正确；铁和冰的温度相同，分子平均动能必然相等，E正确．6．关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是()A．热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度C．热量、功和内能的单位相同D．功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定E．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加解析：选BCE.热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D 错误；由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，故E 正确．7．一般情况下，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12m v 2B ．分子力对乙分子做的功为12m v 2 C ．分子引力比分子斥力多做的功为12m v 2 D ．分子斥力比分子引力多做的功为12m v 2 E ．乙分子克服分子力做的功为12m v 2 解析：选ABD.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12m v 2，A 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＝12m v 2，故分子斥力比分子引力多做的功为12m v 2，B 、D 正确．8．如图为两分子系统的势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线．下列说法正确的是( )A ．当r 大于r 1时，分子间的作用力表现为引力B ．当r 小于r 1时，分子间的作用力表现为斥力C ．当r 等于r 1时，分子间势能E p 最小D ．当r 由r 1变到r 2的过程中，分子间的作用力做正功E ．当r 等于r 2时，分子间势能E p 最小解析：选BDE.由题图知：r ＝r 2时分子势能最小，E 对，C 错；平衡距离为r 2，r ＜r 2时分子力表现为斥力，A 错，B 对；r 由r 1变到r 2的过程中，分子势能逐渐减小，分子力做正功，D 对．9．关于气体的内能，下列说法正确的是( )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：选CDE.温度相同的气体分子平均动能相同，仅质量相同，分子质量不同的气体，所含分子数不同，气体的动能也不同，所以内能不一定相同，A错误；气体的内能与整体运动的机械能无关，B错误；理想气体等温压缩过程中，其内能不变，C正确；理想气体不考虑分子间相互作用力，分子势能为零，一定量的气体，分子数量一定，温度相同时分子平均动能相同，由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，D正确；由盖—吕萨克定律可知，一定量的理想气体在等压膨胀过程中，温度一定升高，则其内能一定增加，E正确．10．(2020·河北保定模拟)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在空气中的运动属于分子热运动C．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和气流运动决定的D．倡导低碳生活，减小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必然有内能解析：选CDE.PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B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，C正确；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，D、E正确．11．体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图所示)，下列说法正确的是()A．由于温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大B．由于温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递D．由于A、B两瓶水的体积相等，所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等E．已知水的相对分子质量是18，若B瓶中水的质量为3 kg，水的密度为1.0×103 kg/m3，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1，则B瓶中水分子个数约为1.0×1026解析：选ACE.温度是分子平均动能的标志，A瓶中水的温度高，故A瓶中水分子的平均动能大，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，两瓶中不存在布朗运动，故B 错误；若把A 、B 两只玻璃瓶并靠在一起，则A 、B 瓶内水的内能都将发生改变，热量会由A 传递到B ，这种改变内能的方式叫热传递，故C 正确；相同体积不同温度时水分子的平均距离不同，故D 错误；已知B 瓶中水的质量为m ＝3 kg ，水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m 3，则水的体积V ＝m ρ＝3×10－3 m 3，水的摩尔质量M ＝18 g/mol ，一个水分子的体积V 0＝M ρN A ＝1.8×10－21×1036.02×1023 m 3≈3×10－29 m 3，水分子的个数n ＝V V 0＝1×1026，故E 正确．二、非选择题12．某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：①向体积V 油＝6 mL 的油酸中加酒精，直至总量达到V 总＝104 mL ；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n ＝75滴时，测得其体积恰好是V 0＝1 mL ；③先往浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N ，小方格的边长为L ＝1 cm.根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________ m 3；油膜面积为________ m 2；油酸分子直径为________ m ；(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL ，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．解析：(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V ＝175×6104 mL ＝8×10－6 mL ＝8×10－12 m 3.油膜的面积S ＝111×1 cm 2＝111 cm 2≈1×10－2 m 2.油酸分子的直径d ＝V S ＝8×10－121×10－2 m ＝8×10－10 m. (2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL ，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大．答案：(1)8×10－12 1×10－2 8×10－10 (2)大13．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1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 MN A ≈4×1022个． (2)每个氙气分子所占的空间为V 0＝V N设氙气分子间平均距离为a ，则有V 0＝a 3，即a ＝3V N≈3×10－9 m. 答案：(1)4×1022个 (2)3×10－9 m。