2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第1節(jié) 分子動(dòng)理論 內(nèi)能練習(xí)（含解析）（選修3-3）

第1節(jié)分子動(dòng)理論內(nèi)能1.(多選)布朗運(yùn)動(dòng)是生物學(xué)家布朗首先發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象,成為分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ).下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是(CDE)A.布朗運(yùn)動(dòng)就是小顆粒分子的運(yùn)動(dòng)B.懸浮在液體中的小顆粒不停地?zé)o規(guī)則互相碰撞是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因C.在盡量排除外界影響的情況下(如振動(dòng)、液體對(duì)流等),布朗運(yùn)動(dòng)依然存在D.布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度與顆粒大小、溫度有關(guān)E.布朗運(yùn)動(dòng)說(shuō)明了小顆粒周圍液體或氣體分子是運(yùn)動(dòng)的解析:布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒的運(yùn)動(dòng),為宏觀運(yùn)動(dòng),不是分子運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;懸浮小顆粒受到周圍液體分子的無(wú)規(guī)則碰撞,若各個(gè)方向的碰撞效果不平衡,就導(dǎo)致了小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度受外界因素的影響,但布朗運(yùn)動(dòng)始終是存在的,故C正確;溫度越高,液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,布朗運(yùn)動(dòng)也就越明顯,顆粒越小,在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少,撞擊的不平衡性越明顯,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,D正確;布朗運(yùn)動(dòng)說(shuō)明了小顆粒周圍的液體或氣體分子的運(yùn)動(dòng),故E正確.2.(2018·湖北孝感期中)(多選)下列說(shuō)法正確的是(ABE)A.氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明了氣體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.氣體溫度升高,分子的平均動(dòng)能一定增大C.布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的熱運(yùn)動(dòng)D.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而 減小E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而 減小解析:氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明了氣體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),A正確;溫度越高,分子的平均動(dòng)能越大,B正確;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中微粒的運(yùn)動(dòng),它是液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大,表現(xiàn)為引力時(shí)分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,E正確.3.(多選)已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol),該物質(zhì)的密度為(kg/m3),則下列敘述中正確的是(BDE)A.1 kg該物質(zhì)所含的分子個(gè)數(shù)是NAB.1 kg該物質(zhì)所含的分子個(gè)數(shù)是NAC.該物質(zhì)1個(gè)分子的質(zhì)量是D.該物質(zhì)1個(gè)分子占有的空間是E.該物質(zhì)的摩爾體積是解析:1 kg該物質(zhì)的物質(zhì)的量為,所含分子數(shù)目為N=NA×=,故A錯(cuò)誤,B正確;每個(gè)分子的質(zhì)量為m0=,故C錯(cuò)誤;每個(gè)分子所占體積為V0=,故D正確;該物質(zhì)的摩爾體積為,故E正確.4.(多選)如圖所示,用F表示兩分子間的作用力,Ep表示分子間的分子勢(shì)能,在兩個(gè)分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過(guò)程中(BCE)A.F不斷增大B.F先增大后減小C.Ep不斷減小D.Ep先增大后減小E.F對(duì)分子一直做正功解析:分子間的作用力是矢量,其正負(fù)不表示大小;分子勢(shì)能是標(biāo)量,其正負(fù)表示大小.讀取圖像信息知,10r0變?yōu)閞0的過(guò)程中,F先增大后變小至0,Ep則不斷減小,故B,C正確,A,D錯(cuò)誤;該過(guò)程中,始終為引力,則F做正功,故E正確.5.(多選)現(xiàn)在有質(zhì)量是18 g的水、18 g的水蒸氣和32 g的氧氣,在它們的溫度都是100 時(shí)(ACE)A.它們的分子數(shù)目相同,分子的平均動(dòng)能相同B.它們的分子數(shù)目相同,分子的平均動(dòng)能不相同,氧氣的分子平均動(dòng)能大C.它們的分子數(shù)目相同,它們的內(nèi)能不相同,水蒸氣的內(nèi)能比水大D.它們的分子數(shù)目不相同,分子的平均動(dòng)能相同E.它們的分子數(shù)目相同,分子的平均速率不同解析:三種物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,故分子數(shù)目相同,三種物質(zhì)的溫度相同,分子平均動(dòng)能相同,故A正確,B,D錯(cuò)誤;100 時(shí),水蒸氣的分子勢(shì)能大于水的分子勢(shì)能,分子平均動(dòng)能相同,故水蒸氣的內(nèi)能比水的內(nèi)能大,C正確;因?yàn)樗鼈兊姆肿淤|(zhì)量不同,所以平均速率不同,E 正確.6.(多選)下列說(shuō)法正確的是(ADE)A.只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量,就可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)B.懸浮微粒越大,在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯C.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過(guò)程中,分子間作用力先減小后增大,分子勢(shì)能不斷增大D.溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.物體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)解析:NA=,A正確.懸浮微粒越大,在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多,受力越趨于平衡,布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯,B錯(cuò)誤.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過(guò)程中,分子間作用力先增大后減小再增大,分子勢(shì)能先減小后增大,C錯(cuò)誤.溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,但并不是每個(gè)分子的速率都增大,只是速率大的分子比例較大,D,E正確.7.(多選)下列說(shuō)法正確的是(ADE)A.鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中,溫度不變,內(nèi)能增大B.物體運(yùn)動(dòng)的速度增大,則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大,物體的內(nèi)能增大C.A,B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B,這說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能D.A,B兩物體的溫度相同時(shí),A,B兩物體的內(nèi)能可能不同,分子的平均速率也可能不同E.兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們一定具有相同的溫度解析:鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中,雖然溫度不變,但要吸熱,所以內(nèi)能增大,A正確;機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度增大,與分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;A,B兩物體接觸時(shí),有熱量從物體A傳到物體B,這說(shuō)明物體A的溫度高于物體B的溫度,C錯(cuò)誤;A,B兩物體的溫度相同時(shí),只能說(shuō)A和B的分子平均動(dòng)能相同,內(nèi)能可能不同,并且由于A和B的分子質(zhì)量可能不同,分子平均速率也可能不同,D正確;由熱平衡的定義知,E正確.8.(多選)下列說(shuō)法正確的是(CDE)A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng),它說(shuō)明了分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度較高的物體每個(gè)分子的動(dòng)能一定比溫度較低的物體分子的動(dòng)能大C.物體體積增大,分子勢(shì)能可能減小D.某氣體的摩爾質(zhì)量為M,摩爾體積為Vm,密度為,用NA表示阿伏加德羅常數(shù),則每個(gè)氣體分子的質(zhì)量m0=,每個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間V0=E.當(dāng)分子間的距離變小時(shí),分子間的作用力可能增大,也可能減小解析:布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮小顆粒的運(yùn)動(dòng),反映了液體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度較高的物體分子平均動(dòng)能較大,但由于分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的,因此不是每個(gè)分子的動(dòng)能都比溫度較低的物體分子的動(dòng)能大,B錯(cuò)誤;物體體積增大,分子勢(shì)能可能減小,例如,0 的水結(jié)冰,體積增大,分子勢(shì)能減小,C正確;應(yīng)用m0=計(jì)算出的是每個(gè)氣體分子的質(zhì)量,應(yīng)用V0=計(jì)算出的是每個(gè)氣體分子所占空間的體積,D正確;當(dāng)分子間的距離變小時(shí),分子力可能減小,也可能增大,故E正確.9.(2018·四川成都高三期末)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)驗(yàn)步驟:往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定.將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在方格紙上,計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和油膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù),由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的 體積.將玻璃板放在淺盤上,然后用彩筆將油膜的形狀描繪在玻璃板上.完成下列填空:(1)上述步驟中,正確的順序是 (填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字). (2)將1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上,測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為 m (結(jié)果保留一位有效數(shù)字). 解析:(1)實(shí)驗(yàn)前需先測(cè)量配置好的一滴油酸酒精溶液的體積;再將痱子粉均勻撒在盛有水的淺盤內(nèi);待痱子粉穩(wěn)定后將一滴油酸溶液滴在撒有痱子粉的水面上;等到油膜的形狀穩(wěn)定后描繪油膜的輪廓;再利用方格紙計(jì)算油膜的面積,最后計(jì)算分子直徑.故本實(shí)驗(yàn)的正確順序是.(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V=× m3=SD,其中S=0.13 m2,故油酸分子的直徑D=5×10-10 m.答案:(1)(2)5×10-1010.石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料.已知1 g石墨烯展開(kāi)后面積可以達(dá)到2 600 m2,試計(jì)算每1 m2的石墨烯所含碳原子的個(gè)數(shù).(阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1,碳的摩爾質(zhì)量M=12 g/mol,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析:1 g石墨烯展開(kāi)后面積可以達(dá)到2 600 m2,則1 m2石墨烯的質(zhì)量m= g,則1 m2石墨烯所含碳原子個(gè)數(shù)N=NA=×6×1023=1.9×1019個(gè).答案:1.9×1019個(gè)11.(多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示,曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下,由靜止開(kāi)始相互接近.若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零,下列說(shuō)法正確的是(ACE)A.在r>r0階段,F做正功,分子動(dòng)能增加,勢(shì)能減小B.在r<r0階段,F做負(fù)功,分子動(dòng)能減小,勢(shì)能也減小C.在r=r0時(shí),分子勢(shì)能最小,動(dòng)能最大D.在r=r0時(shí),分子勢(shì)能為零E.分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變解析:由Epr圖可知,在r>r0階段,當(dāng)r減小時(shí)F做正功,分子勢(shì)能減小,分子動(dòng)能增加,選項(xiàng)A正確;在r<r0階段,當(dāng)r減小時(shí)F做負(fù)功,分子勢(shì)能增加,分子動(dòng)能減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在r=r0時(shí),分子勢(shì)能最小,但不為零,動(dòng)能最大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;在整個(gè)相互接近的過(guò)程中,分子動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變,選項(xiàng)E正確.12.由于分子間存在著分子力,而分子力做功與路徑無(wú)關(guān),因此分子間存在與其相對(duì)距離有關(guān)的分子勢(shì)能.如圖所示為分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的圖像,取r趨近于無(wú)窮大時(shí)Ep為零.通過(guò)功能關(guān)系可以從分子勢(shì)能的圖像中得到有關(guān)分子力的信息,則下列說(shuō)法正確的是(D)A.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r2處釋放,它們將相互遠(yuǎn)離B.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r2處釋放,它們將相互靠近C.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r1處釋放,它們的加速度先增大后減小D.假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r1處釋放,當(dāng)r=r2時(shí)它們的速度最大解析:由圖可知,兩個(gè)分子從r=r2處的分子勢(shì)能最小,則分子之間的距離為平衡距離,分子之間的作用力恰好為0.結(jié)合分子之間的作用力的特點(diǎn)可知,當(dāng)分子間距離等于平衡距離時(shí),分子力為零,分子勢(shì)能最小,所以假設(shè)將兩個(gè)分子從r=r2處釋放,它們既不會(huì)相互遠(yuǎn)離,也不會(huì)相互靠近,故A,B錯(cuò)誤;由于r1<r2,可知分子在r=r1處時(shí)分子之間的作用力表現(xiàn)為斥力,釋放后分子之間的距離將增大,分子力減小,加速度減小,分子力做正功,分子的速度增大;當(dāng)分子之間的距離大于r2時(shí),分子之間的作用力表現(xiàn)為引力,隨距離的增大,分子力做負(fù)功,分子的速度減小,所以當(dāng)r=r2時(shí)它們的速度最大,故C錯(cuò)誤,D正確.13.(2016·北京卷,20)霧霾天氣是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果.霧霾中,各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則,但可視為密度相同、直徑不同的球體,并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 m,2.5 m的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫(xiě)).某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)果表明,在靜穩(wěn)的霧霾天氣中,近地面高度百米的范圍內(nèi),PM10的濃度隨高度的增加略有減小,大于PM10 的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小,且兩種濃度分布基本不隨時(shí)間變化.據(jù)此材料,以下敘述正確的是(C)A.PM10表示直徑小于或等于1.0×10-6 m的懸浮顆粒物B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng)D.PM2.5濃度隨高度的增加逐漸增大解析:PM10表示直徑小于或等于10 m的顆粒物,而10 m=1.0×10-5 m,PM10受到的空氣分子作用力的合力時(shí)刻發(fā)生變化,并不一定始終大于重力;PM10和大懸浮顆粒物在空中漂浮,其原因是受到空氣分子撞擊不平衡的結(jié)果;由于霧霾天氣的形成與人類活動(dòng)相關(guān),則距地面高度越低,PM2.5濃度應(yīng)越大,故選項(xiàng)C正確.14.(2019·山東煙臺(tái)高三月考)很多轎車為了改善夜間行駛時(shí)的照明問(wèn)題,在車燈的設(shè)計(jì)上選擇了氙氣燈,因?yàn)殡瘹鉄魺艄獾牧炼仁瞧胀魺艄饬炼鹊?倍,但是耗電量?jī)H是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會(huì)選擇含有氙氣燈的汽車.若氙氣充入燈頭后的容積V=1.6 L,氙氣密度=6.0 kg/m3,氙氣摩爾質(zhì)量M= 0.131 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023 mol-1.試估算:(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)燈頭中氙氣分子的總個(gè)數(shù)N;(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離.解析:(1)設(shè)氙氣的物質(zhì)的量為n,則n=,氙氣分子的總個(gè)數(shù)N=NA=4×1022個(gè).(2)每個(gè)分子所占的空間為V0=,設(shè)分子間平均距離為a,則有V0=a3,則a=3×10-9 m.答案:(1)4×1022個(gè)(2)3×10-9 m- 6 -