人教版高考物理一轮总复习课后习题 第十三章 热学 课时规范练38 分子动理论 内能

课时规范练38 分子动理论内能
一、基础对点练
1.(多选)(分子动理论和物体的内能)关于分子动理论和物体的内能,下列
说法正确的是( )
A.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在
做无规则运动
B.扩散现象只能发生在气体和液体中
C.当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大,但斥力增大得更
快
D.若气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,则气体的分子
体积为M
ρN A
E.分子势能和分子间作用力的合力可能同时随分子间距离的增大而增大
2.(多选)(分子动理论和物体的内能)(湖南株洲高三二模)关于分子动理
论和物体的内能,下列说法正确的是( )
A.某种物体的温度为0 ℃,说明该物体中分子的平均动能为零
B.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大
C.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间斥力大于
引力
D.10 g 100 ℃水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能
E.一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
3.(多选)(分子动理论)(陕西榆林高三三模)关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数,则不能算出氦气分子的体积
B.温度越高,分子热运动越缓慢
C.相同质量的水和冰在0 ℃时,分子平均动能一定相等
D.当分子间的作用力表现为斥力时,分子间的距离越小,分子势能越大
E.两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力的变化总是比斥力的变化快
4.(多选)(分子力和分子势能)(湖南高三专题练习)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,图线b与r轴的交点对应的分子间距离为r1、最低点对应的分子间距离为r2。

关于对图线的理解,下列说法正确的是( )
A.分子间距离增大,分子间斥力、引力均减小
B.分子间距离等于r1时,分子势能最小
C.分子间距离等于r2时,分子间作用力最小
D.分子间距离等于r1时,分子间引力与斥力大小相等
E.分子间距离小于r2时,减小分子间距离分子势能一定增大
5.(多选)(分子势能)(江西上饶高三二模)分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图中曲线所示,曲线与横轴交点为r1,曲线最低点对应横坐标为r2(取无限远处分子势能E p=0)。

下列说法正确的是( )
A.分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小
B.当r<r1时,分子势能和分子间作用力都随r减小而增大
C.当r=r1时,分子间作用力为零
D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离减小而增大
E.当r1<r<r2时,随着分子间距离r增大,分子力先做正功后做负功
6.(多选)(微观量的估算)(全国高三专题练习)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V m,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数N A表示错误的是( )
A.N A=M
m B.N A=V m
V0
C.N A=ρV m
m D.N A=M
ρV0
E.N A=m
M
7.(“油膜法估测油酸分子的大小”实验)(天津高三一模)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定
②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是。

(2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
mL,油酸膜的面积是cm2。

根据上述数据,估测出油酸分子的直径是 m(此结果保留三位有效数字)。

8.(微观量的估算)(江苏卷)假设在某材料表面镀银,镀层厚度为d,银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,求:
(1)银原子的直径D;
(2)在面积为S的表面上共镀有银原子的数目N。

二、素养综合练
9.(多选)(山西省长治、运城市联考)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20 s的位置记录在坐标纸上,依次得到B、C、D等这些点,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10 s,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的温度高
10.(多选)(黑龙江齐齐哈尔高三一模)不同的物理概念、物理规律间往往存在内在的联系,分子间存在着分子力,又由于分子间的相互作用而存在与相对距离有关的分子势能,右图为分子力随分子间距离的变化规律图线,由图象可知下列选项正确的是( )
A.c位置分子力最小
B.b位置分子势能最小
C.c到d的过程分子势能一直增大
D.a到d的过程分子力先减小后增大
E.a到d的过程分子势能先减小后增大
11.地球到月球的平均距离为3.8×105km。

已知铁的摩尔质量为5.6×10-2 kg/mol,密度为7.9×103kg/m3。

若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”。

求:
(1)这条“分子大道”共需多少个铁分子?
(2)这条“分子大道”的质量为多少?
课时规范练38 分子动理论内能
1.ACE 解析:在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,反映煤油分子在做无规则运动,故A正确;扩散现象也可以在固体中发生,故B错误;分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大,但斥力增大得比引
力快,故C正确;若气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,则每个气体分子占有的空间体积为M
,故D错误:当分子距离大于平衡距
ρN A
离r0时,如果分子间的距离再增大时,分子势能和分子间作用力的合力在
一定距离范围内就会随分子间距离的增大而增大,故E正确。

2.BDE 解析:物体的温度为0℃时热力学温度为273K,所以物体中分子的平均动能不为零,A错误;物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,
但内能不一定增大,因为内能不仅跟温度有关,还跟体积有关,B正确;气
体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子在做热运动,此时
分子间距离较大,分子力可忽略,C错误;因为10g100℃水变成10g100℃水蒸气需要吸热,所以10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能,D正确;一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,E正确。

3.ACD 解析:由于气体分子间距很大,仅知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,不能算出气体分子的体积,选项A正确;温度越高,分子热运动越
剧烈,选项B错误;分子平均动能与温度有关,所以相同质量的水和冰在0℃
时,分子平均动能一定相等,选项C正确;当分子间的作用力表现为斥力时,分子间的距离越小,分子力做负功,分子势能越大,选项D正确;两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力的变化总是比斥力的变化慢,选项E
错误。

4.ABD 解析:从图线a、c可知分子间距离增大,分子间斥力和引力均减小,故A正确;从图线b可知,分子间距离等于r1时,分子引力与斥力相等,分子间作用力为零,分子势能最小,分子间作用力最小,故B、D正确,C错误;图线最低点,分子间距离在r1与r2之间时,分子间作用力为引力,减小分子间距离,分子力做正功,分子势能减小,故E错误。

5.ABD 解析:分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小,A正确;由题图可知当r<r1时,分子势能随r减小而增大;r<r1时,分子间作用力表现为斥力,随r减小而增大,B正确;当r=r2时,分子间作用力为零,C错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,D正确;当r1<r<r2时,随着分子间距离r增大,分子间作用力一直在做正功,E错误。

6.BDE 解析:由于气体分子间的距离较大,所以分子的体积V0远小于摩尔
体积与阿伏加德罗常数之比,即N A<V m
V0
,故B错误;阿伏加德罗常数等于气
体的摩尔质量与气体分子质量之比,即N A=M
m =ρV m
m
,故A、C正确,E错误;
气体密度与单个分子体积的乘积不等于单个气体分子的质量,即m≠ρV 0,所以N A ≠
M ρV 0
,故D 错误。

7.答案:(1)④②①⑤③ (2)5×10-6 40 1.25×10-9
解析:(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为准备油酸酒精溶液(④)→准备带水的浅盘,水面撒有痱子粉(②)→形成油膜(①)→描绘油膜轮廓(⑤)→计算分子直径(③),故正确的顺序为④②①⑤③。

(2)每一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=
11000
×
1200
mL=5×10-6mL,面积
超过方格一半的方格的个数为40个,故油膜的面积S=40×1×1cm 2=40cm 2,油酸分子直径d=V
S =
5×10-6×10-640×10-4m=1.25×10-9m 。

8.答案:(1)√
6M πρN A
3
(2)ρdS M
N A 解析:(1)银原子的体积V 0=V A
N A
=
M ρN A
又V 0=1
6πD 3
解得银原子的直径D=√
6M πρN A
3。

(2)在面积为S 的表面上共镀有银原子的数目N=m M
N A =ρdS M
N A 。

9.BDE 解析:该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹,分子运动是无规则的,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的温度高,故E正确。

10.BCE 解析:由题图可知,b位置分子力最小为0,故A错误;b位置左侧分子力表现为斥力、右侧分子力表现为引力,则a到b的过程分子力一直做正功,分子势能一直减小;b到d的过程,分子引力做负功,分子势能一直增大,故B、C正确;由题图可知,a到d的过程,分子力先减小后增大再减小,故D错误;a到b的过程,分子势能一直减小,b到d的过程,分子势能一直增大,则a到d的过程分子势能先减小后增大,故E正确。

11.答案:1.27×1018个(2)1.18×10-7 kg
解析:(1)地球到月球的平均距离为l=3.8×105km=3.8×108m
铁的摩尔质量为M=5.6×10-2kg/mol
密度为ρ=7.9×103kg/m3
每个铁分子可以看作直径为d的分子,则分子的体积为V0=1
6
πd3
铁的摩尔体积为V mol=M
ρ
则有N A V0=V mol=M
ρ
代入数据可得铁分子的直径为d=3.0×10-10m
故“分子大道”需要的分子数为N=l
d =3.8×108
3×10-10
个=1.27×1018个。

(2)单个分子的质量为m0=M
N A
这些分子的总质量为m=m0·N=M
N A N=5.6×10-2
6.02×1023
×1.27×1018kg=1.18×10-7kg。