(课标通用版)2020版高考物理总复习精练：第十三章01第1讲分子动理论内能精练(含解析)

第1讲分子动理论内能(实验:用油膜法估测分子的大小)
A组基础过关
1.(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。

关于该现象的分析正确的是( )
A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动
C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速
D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的
答案BC 墨汁与水混合均匀的过程,是水分子和碳粒做无规则运动的过程,这种运动与重力无关,也不是化学反应引起的。

微粒越小、温度越高,无规则运动越剧烈,可见,B、C正确,A、D均错。

2.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( )
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案ACD 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E选项错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A选项正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D选项正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B选项错误。

3.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
答案 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,故选项A错C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误;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项错误。

4.(多选)根据分子动理论,下列说法正确的是( )
A.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在引力
B.在一定条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
C.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大
E.墨水中小炭粒在不停地做无规则运动,反映液体分子在做无规则运动
答案BDE 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在空隙,选项A错误;根据扩散现象的应用知,选项B正确;由于气体分子间的距离比较大,一个气体分子的体积远小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比,选项C错误;如果一开始分子间的距离小于r0,随着分子间距离的增大,分子的斥力做正功,分子势能减小,当分子间距大于r0后,分子引力做负功,分子势能增大,选项D正确;由布朗运动的原理知,选项E正确。

5.(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。

在此过程中,下列说法正确的是( )
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小
D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和不变
答案BCE 分子力F与分子间距r的关系是:当r<r0时F表现为斥力;当r=r0时F=0;当r>r0时F表现为引力。

综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错误。

分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。

因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。

6.(多选)关于物体的内能,下列叙述中正确的是( )
A.温度高的物体比温度低的物体内能大
B.物体的内能不可能为零
C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同
D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同
E.物体的内能与物体的温度、体积、状态有关
答案BDE 温度的高低反映分子平均动能的大小,但由于物体不同,物体体积、所处状态不确定,无法判断内能大小,选项A错误;由于分子都在做无规则运动,因此,任何物体的内能都不可能为零,选项B正确;内能相同的物体,它们的分子平均动能不一定相同,选项C错误;内能不同的物体,它们的温度可能相同,即它们分子的平均动能可能相同,选项D正确;物体的内能与物体的温度、体积、状态等有关,故选项E 正确。

7.(多选)[2016课标Ⅲ,33(1),5分]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
答案CDE 由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相同时,内能也
不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程=C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。

8.如图所示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r1时,分子间的作用力表现为引力
B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为引力
C.当r等于r2时,分子间的作用力为零
D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功
答案 C 在E p-r图像中,当r=r2时E p最小,说明分子力为零时的分子间距为r2,再结合F-r图像可知C 正确。

9.(多选)(2018河南安阳检测)下列五幅图分别对应五种说法,其中正确的是( )
A.分子并不是球形,但可以当做球形处理,这是一种估算方法
B.微粒的运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动
C.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D.实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
E.0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点
答案ACE 题图A是用油膜法估测分子的大小,图中分子并不是球形,但可以当做球形处理,这是一种估算方法,选项A正确;题图B中显示的是布朗运动,是悬浮微粒的无规则运动,不是物质分子的无规则热运动,故选项B错误;题图C中,当两个相邻的分子间距离为r0时,分子力为零,此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等,故选项C正确;题图D中,分子的速率不是完全相等的,所以也不要求每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等,故选项D错误;题图E中,0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点,故选项E正确。

10.(多选)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 3kg,水的密度为1.0×103kg/m3,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1,则B瓶中水分子个数约为1.0×1026
答案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=3kg,水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,则水的体积V==3×10-3m3,水的摩尔质量M=18g/mol,一个水分
子的体积V0==
1 10-3
1103
6.021023
m3≈3×10-29m3,水分子的个数n=
=1×1026,故E正确。

B组能力提升
11.(多选)用原子显微镜观察高真空度的空间,结果发现有一对分子甲和乙环绕一个共同“中心”旋转,从而形成一个“双星”体系,观测中同时发现此“中心”离甲分子较近。

如果这两个分子间距离r=r0时,它们之间的相互作用力(即分子力)恰好为零,那么上述“双星”体系中( )
A.甲、乙两分子间距离一定大于r0
B.甲、乙两分子间距离一定小于r0
C.甲、乙两分子质量一定不相等且甲的质量大于乙的质量
D.甲、乙两分子的运动速率一定不相等且甲的速率大于乙的速率
答案AC 甲、乙两分子绕共同“中心”做圆周运动时,向心力是由两分子间的引力提供的,故分子间距r>r0,A项正确,B项错误;由F=m甲ω2r甲=m乙ω2r乙,r甲<r乙,可知m甲>m乙,又因v甲=ωr甲,v乙=ωr乙,可知v 甲<v乙,故C项正确,D项错误。

12.(2018河南南阳质检)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每
104mL油酸酒精溶液中有6mL 油酸。

用注射器测得1mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和大小如图所示,坐标中正方形方格的边长为1cm,求:
(1)油酸膜的面积;
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积;
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。

答案(1)126cm2(2) ×10-6mL (3)6.3×10-10m
解析(1)根据题图,数得格子数为131个,那么油膜面积是S=126×1cm2=126cm2。

(2)根据已知条件可知,1mL有75滴油酸酒精溶液,1滴溶液的体积是1mL。

又已知每104mL溶液中有
纯油酸6mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V=6
10
×1mL= ×10-6mL。

(3)油酸分子的直径为
d==10-6
126
cm≈6.3×10-10m。