新高考物理一轮复习专题15.1　分子动理论　内能 精品练习（含解析）

专题15.1　分子动理论　内能【练】

1．（2022·辽宁·阜蒙县育才高级中学高三开学考试）下列关于系统是否处于平衡态的说法，正确的是（　　）

A．将一根铁丝的一端插入100℃的水中，另一端插入0℃的冰水混合物中，经过足够长的时间，铁丝处于平衡态

B．两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态

C．0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态

D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态

【答案】  B

【解析】A．铁丝受到外界因素影响，不是处于平衡态，只是一种稳定状态，A错误；

B．两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，处于非平衡态，B正确；

C．0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是处于平衡态，C错误；

D．压缩密闭容器中的空气，空气的体积、压强在变化，不是处于平衡态，D错误。

故选B。

2．（2022·天津市第四十七中学一模）下列说法正确的是（　　）

A．空气中PM2.5的运动属于分子热运动

B．0℃的冰和0℃的水，它们的分子平均动能不相同

C．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大

D．用油膜法测出油酸分子直径后，还需知道油酸的摩尔体积，可估算出阿伏伽德罗常数

【答案】  D

【解析】A．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它的运动不是分子热运动，故A错误；

B．温度是分子平均动能的标志，所以0℃的冰和0℃的水，它们的分子平均动能相同，故B错误；

C．当分子力表现为斥力时，分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故C错误；

D．用油膜法测出油酸分子直径后，可估算出每个油酸分子的体积，再用油酸的摩尔体积除以每个油酸分子的体积即可估算出阿伏伽德罗常数，故D正确。

故选D。

3．（2022·北京丰台·二模）下列说法中正确的是（　　）

A．布朗运动证明，悬浮在液体中的固体小颗粒的分子在做无规则热运动

B．当用力拉伸铅块时，铅块各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时铅块分子间的作用力表现为引力

C．当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，物体内能增大

D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果

【答案】  B

【解析】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，反映液体分子的无规则运动，A错误；

B．当用力拉伸铅块时，铅块各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时铅块分子间的作用力表现为引力，B正确；

C．物体举高后，宏观的重力势能增加，对微观中分子势能没有影响，分子势能的大小与分子间距有关，分子势能不变，内能不变，故C错误；

D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。

故选B。

4．（2022·北京房山·二模）关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能

B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大

C．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小

D．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小

【答案】  A

【解析】A．根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A正确；

B．若分子间距离从平衡距离开始增大，则分子间作用力先增大后减小；若分子间距离始终小于平衡距离，则分子间作用力始终表现为斥力，则当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；

C．气体的压强和单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数和气体分子的平均动能有关，所以若单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小，故C错误；

D．因为气体分子不是紧密排列的，所以根据阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，只能估算出每个气体分子所占据的平均空间体积，无法估算该种气体分子体积的大小，故D错误。

故选A。

5．（2022·山东·模拟预测）梅花香自苦寒来，在冬天我们只能够闻到距离较近的花香，而盛夏我们却能够闻到距离较远的花香。下列说法正确的是（　　）

A．这种“闻到花香”的物理现象是一种扩散现象

B．布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度无关

C．两个花粉分子间距离小于（两分子间的作用力为0时的距离）时，分子间只有斥力没有引力

D．在两个花粉分子间距离从小于（两分子间的作用力为0时的距离）增大到的过程中，两个花粉分子的分子势能先增大后减小

【答案】  A

【解析】A．“闻到花香”是一种扩散现象，故A正确；

B．布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关，故B错误；

C．两个分子间距离小于时，分子间斥力和引力都有，只是分子力表现为斥力，故C错误；

D．当时，分子势能随着分子间距离的增大而减小；当时，分子势能随分子间距离增大而增大，故D错误；

故选A。

6．（2022·北京市十一学校三模）下列说法正确的是（　　）

A．分子间距离增大，分子势能一定增大

B．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加

C．气体压强仅与气体分子热运动的平均动能有关

D．液体分子的无规则热运动称为布朗运动

【答案】  B

【解析】A．分子距离在大于平衡距离且分子间距离增大时，分子势能增大，分子距离在小于平衡距离且分子间距离增大时，分子势能减小，所以在没有确定分子之间的距离的情况下，不能判断出分子势能的变化，故A错误；

B．做功和热传递都能改变内能，由

物体内能的增量等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和，故如果吸收的热量大于对外所做的功，则内能增加，故B正确；

C．气体压强实际是单位面积上气体分子对固体表面的平均撞击力，单位体积气体分子数越多，撞击次数越多，分子平均动能越大，撞击力度越大，气体压强与气体分子热运动的平均动能和单位体积分子数有关，故C错误；

D．布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所作的永不停息的无规则运动，故D错误。

故选B。

7．（多选）（2022·湖南·周南中学模拟预测）下列说法正确的是（　　）

A．当氢气和氧气温度相同时，两种气体分子的平均速率不相等

B．扩散现象只能在气体或液体中发生，在固体中不能发生

C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小

D．当液体与空气接触时，液体表层分子的势能比液体内部分子的势能小

E．热力学第二定律揭示了一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

【答案】  ACE

【解析】A．温度是气体分子平均动能的标志，当氢气和氧气温度相同时，两种气体分子的平均动能相同，但由于分子质量不同，所以分子平均速率不相等，故A正确；

B．扩散现象在气体、液体、固体中都可以发生，故B错误；

C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，故C正确；

D．当液体与空气接触时，液体表层分子间距离比液体内部分子间距离大，则液体表层分子的势能比液体内部分子的势能大，故D错误；

E．热力学第二定律的微观意义是揭示了一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这是熵增原理，故E正确。

故选ACE。

8．（多选）（2022·广东中山·高三期末）下列说法正确的是（　　）

A．在使两个分子间的距离由很远（大于m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大

B．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大

C．无论什么物质，只要它们的物质的量相同就含有相同的分子个数

D．有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体

E．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离小

【答案】  BCD

【解析】A．在使两个分子间的距离由很远（大于m）减小到很难再靠近的过程中，分子力先表现为引力并先增大后减小，之后表现为斥力后再一直增大，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故A错误；

B．分子平均动能描述的是大量分子的整体表现，温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，故B正确；

C．无论什么物质，只要它们的物质的量相同就含有相同的分子个数，故C正确；

D．有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体，故D正确；

E．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，从而使表面层液体分子之间表现为引力，使液体表面有收缩的趋势，故E错误。

故选BCD。

9．（2022·全国·高三课时练习）目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去，瓶装纯净空气也会上市。设瓶子的容积为500 mL，空气的摩尔质量M＝2.9×10－2 kg/mol。按标准状况计算，NA＝6.02×1023 mol－1，试估算：（计算结果保留2位有效数字）

（1）空气分子的平均质量；

（2）一瓶纯净空气的质量；

（3）一瓶纯净空气中约含气体分子的个数。

【答案】  （1）4.8×10－26 kg；（2）6.5×10－4 kg；（3）1.3×1022个

【解析】（1）空气分子的平均质量

（2）一瓶纯净空气的物质的量为

则瓶中气体的质量

（3）分子数

10．（2022·全国·高三专题练习）许多庆典活动都会放飞美丽的气球，在空中缓慢上升过程中气球体积变大。已知环境温度随高度增加而降低，球内气体可视为理想气体，气球不漏气。在上升过程，球内气体（　　）

A．内能增大 B．体积增大说明气体温度升高

C．所有分子的动能都减小 D．减小的内能大于放出的热量

【答案】  D

【解析】A．温度随高度增加而降低，在上升过程，温度降低，一定质量的理想气体的内能取决于温度，故内能减小，故A错误；

B．根据理想气体状态方程，上升过程体积增大，但是压强同时也减小，无法从体积变化去说明温度变化，故B错误；

C．温度降低说明分子平均动能减小，但不是所有分子的动能都减小，故C错误；

D．上升过程体积增大，说明外界对气体做负功，根据热力学第一定律，可知，减小的内能等于放出的热量与气体对外界做功大小之和，故减小的内能大于放出的热量，故D正确。

故选D。

11．（2022·上海交大附中模拟预测）一定质量0℃的冰，熔解成0℃水的过程中

A．分子的总动能变大 B．分子的总动能变小

C．分子间的势能变大 D．分子间的势能变小

【答案】  C

【解析】一定质量0℃的冰，熔解成0℃水的过程中温度不变，则分子平均动能不变，分子总动能不变，由于吸收热量，内能增加，则分子间的势能变大。

故选C。

12．（2022·江苏苏州·模拟预测）新型冠状病毒肺炎主要经呼吸道飞沫传播和密切接触传播，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。气溶胶微粒是悬浮在大气中的肉眼不可见的微小颗粒，关于封闭环境中气溶胶微粒，下列说法正确的是（　　）

A．温度升高，气溶胶微粒运动会减慢

B．气溶胶微粒越大，运动越明显

C．气溶胶微粒受到的空气分子作用力的合力始终为零

D．气溶胶微粒在空气中作无规则运动，可以看作布朗运动

【答案】  D

【解析】气溶胶微粒在空气中的无规则运动，可以看做布朗运动，温度越高，布朗运动越剧烈，产生布朗运动的原因是：大量气体分子无规则运动，撞击气溶胶微粒，使气溶胶受力不平衡产生的，气溶胶微粒越小，运动越明显，故D正确，ABC错误。

故选D。

13．（2022·江苏省昆山中学模拟预测）下列说法中错误的是（　　）

A．自然界中只要涉及热现象的宏观过程一定具有方向性

B．当分子间距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小

C．熔化的玻璃表面分子间的作用力表现为引力，此引力使玻璃表面绷紧

D．粘在一起的糖块是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体

【答案】  B

【解析】A．根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。故A正确，与题意不符；

B．当分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小。故B错误，与题意相符；

C．熔化的玻璃表面分子间的距离变大，作用力表现为引力，此引力使玻璃表面绷紧。故C正确，与题意不符；

D．粘在一起的糖块没有确定的几何形状是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒有确定的几何形状是单晶体。故D正确，与题意不符。

故选B。

14．（2022·云南省玉溪第一中学高三开学考试）下列说法正确的是（   ）

A．布朗运动说明固体颗粒的分子在做无规则热运动

B．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，所以既不吸热，也不放热

C．热量可以从低温物体传递到高温物体

D．中国空间站在运行时处于完全失重状态，所以空间站内部大气压强为零

【答案】  C

【解析】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，反映液体分子的无规则运动，A错误；

B．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，则气体内能不变，由

ΔU = W + Q

可知气体膨胀对外做功，所以要吸收热量，B错误；

C．有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二定律，C正确；

D．气体的压强是由于气体分子频繁撞击器壁产生的，在运行的空间站里虽然完全失重，但气压不为零，D错误。

故选C。

15．（2022·山东·高三阶段练习）下列说法正确的是（　　）

A．单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点

B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律

C．布朗运动说明组成悬浮微粒的分子在永不停息地做无规则运动

D．一定质量的某种理想气体，如果压强不变，体积减小，那么它一定向外界放热

【答案】  D

【解析】A．晶体包括单晶体和多晶体，都具有确定的熔点，故 A错误；

B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，故B错误；

C．布朗运动说明悬浮微粒周围的气体分子或液体分子在永不停息地做无规则运动，故C错误；

D．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积减小，根据盖-吕萨克定律

可知，气体的温度降低，内能减小，又因为外界对气体做功，根据热力学第一定律

△U=W+Q

可知，气体一定向外界放热，故D正确。

故选D。

16．（2022·浙江·高三开学考试）以下说法正确的是（　　）

A．在同一双缝干涉实验中，蓝光的干涉条纹间距比红光的大

B．电子束穿透铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

C．悬浮在水中的花粉的布朗运动显示了花粉分子的热运动

D．电冰箱的工作表明热量可以从低温物体传递给高温物体

【答案】  D

【解析】A．蓝光的波长比红光的波长小，根据可知，在同一双缝干涉实验中，蓝光的干涉条纹间距比红光的小，故A错误；

B．电子束穿透铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性，故B错误；

C．悬浮在水中的花粉的布朗运动显示了水分子的热运动，故C错误；

D．电冰箱的工作表明热量可以从低温物体传递给高温物体，但会引起其他变化，故D正确。

故选D。

17．（多选）（2022·黑龙江·佳木斯一中三模）下列说法正确的是（　　）

A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大

B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力

C．液体中悬浮微粒的布朗运动使液体分子永不停息地做无规则运动

D．热力学第二定律告诉我们一切自发进行的热现象总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行

E．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多

【答案】  BDE

【解析】A．当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大可能先增大后减小，分子势能总是随分子间距离的增大而增大，A错误；

B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力，B正确；

C．液体中悬浮微粒的布朗运动反映了液体分子永不停息地做无规则运动，因为微粒的布朗运动是由液体分子的撞击产生的不平衡引起的，C错误；

D．热力学第二定律告诉我们一切自发进行的热现象总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，D正确；

E．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，分子的平均动能越大，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，E正确。

故选BDE。

18．（2022·全国·高三课时练习）很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全.轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1。试估算：(结果均保留1位有效数字)

（1）囊中氮气分子的总个数N；

（2）囊中氮气分子间的平均距离。

【答案】  （1）3×1024个；（2）3×10－9 m

【解析】（1）设N2的物质的量为n，则

氮气的分子总数

代入数据得

N＝3×1024个

（2）每个氮气分子所占的空间为

设氮气分子间平均距离为a，则有

V0＝a3

即

代入数据得

a≈3×10－9 m

19．（2022·江苏南通·高三阶段练习）肺活量是指在标准大气压p0=1atm下，人一次尽力呼出气体的体积。

（1）某实验小组设计了“吹气球法”粗测肺活量，如图所示，小红同学将一口气吹入气球内（吹气前气球内部的空气可忽略不计），若吹气后气球可看作球形，半径为r，球内气体的压强为p=5atm，球内气体可看作理想气体，整个过程温度保持不变，球体体积计算公式为，求小红同学的肺活量V0；

（2）在标准状态下，某游泳运动员的肺活量为V=5.6L，空气的摩尔体积为Vmol=22.4L/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1，求该运动员一次能呼出的气体分子数n。（计算结果保留两位有效数字）。

【答案】  （1）；（2）1.5×1023

【解析】（1）对吹出的一定的气体根据玻意耳定律得

由题意知，，代入得小红同学的肺活量为

（2）空气分子数

代入数值得

20、（多选）（2022·全国·高考真题）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中（　　）

A．气体一直对外做功

B．气体的内能一直增加

C．气体一直从外界吸热

D．气体吸收的热量等于其对外做的功

E．气体吸收的热量等于其内能的增加量

【答案】  BCE

【解析】A．因从a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；

B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；

CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律

∆U=W+Q

可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。

故选BCE。

21、（多选）（2021·湖南·高考真题）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是（　　）

A．整个过程，外力做功大于0，小于

B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变

C．整个过程，理想气体的内能增大

D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于

E．左端活塞到达位置时，外力等于

【答案】  BDE

【解析】A. 根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞没有移动，可知整个过程，外力F做功等于0，A错误；

BC. 根据气缸导热且环境温度没有变，可知气缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误；

D. 由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功：

D正确；

E. 左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得：

即：

E正确。

故选BDE。

22、（2020·北京·高考真题）分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A．从到分子间引力、斥力都在减小

B．从到分子力的大小先减小后增大

C．从到分子势能先减小后增大

D．从到分子动能先增大后减小

【答案】  D

【解析】A．从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；

B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；

C．分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误；

D．从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。

故选D。