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    新高考物理一轮复习重难点过关训练专题33 分子动理论 内能(含解析)

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    新高考物理一轮复习重难点过关训练专题33 分子动理论 内能(含解析)

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    这是一份新高考物理一轮复习重难点过关训练专题33 分子动理论 内能(含解析),共17页。试卷主要包含了了解扩散现象并能解释布朗运动,了解物体内能的决定因素.,02×1023 ml-1;,3×1025个等内容,欢迎下载使用。
    专题33 分子动理论 内能

    1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法,了解分子动理论的基本观点.
    2.了解扩散现象并能解释布朗运动.
    3.知道分子力随分子间距离变化的图像.
    4.了解物体内能的决定因素.

    考点一 微观量估算的两种“模型”
    1.分子的大小
    (1)分子的直径(视为球模型):数量级为10-10 m;
    (2)分子的质量:数量级为10-26 kg.
    2.阿伏加德罗常数
    (1)1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA=6.02×1023 mol-1;
    (2)阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.

    1.微观量与宏观量
    (1)微观量:分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等.
    (2)宏观量:物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等.
    2.分子的两种模型
    (1)球模型:V0=πd3,得直径d=(常用于固体和液体).
    (2)立方体模型:V0=d3,得边长d=(常用于气体).
    3.几个重要关系
    (1)一个分子的质量:m0=.
    (2)一个分子的体积:V0=(注意:对于气体,V0表示一个气体分子占有的空间).
    (3)1 mol物体的体积:Vmol=.

    【典例1】(2021·辽宁朝阳·高三期末)关于分子动理论,下列说法正确的是(  )
    A.标准状况下气体的摩尔体积为22.4L,可知单个分子体积约为
    B.物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果
    C.气体温度越高,气体的压强越大
    D.液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动,这反映花粉分子运动的无规则性
    【答案】B
    【解析】A.由于分子之间有间隔,所以在标准状况下气体的摩尔体积为22.4L,可知单个分子体积不是,A错误;
    B.物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果,B正确;
    C.由可知,如果气体温度升高,体积变大,气体的压强不一定变大,C错误;
    D.液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动,这反映液体分子运动的无规则性,D错误。
    故选B。
    【典例2】(2022·山东淄博·二模)某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3,空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏加德罗常数。若潜水员呼吸一次吸入2L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为(  )
    A. B. C. D.
    【答案】B
    【解析】设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的密度分别为和,一次吸入空气的体积为V,在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n海和n岸
    则有


    多吸入的空气分子个数为

    数据得

    故选B。
    考点二 布朗运动与分子热运动
    1.分子热运动
    分子做永不停息的无规则运动.
    2.扩散现象
    (1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.
    (2)扩散现象就是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间.
    (3)温度越高,扩散越快.
    3.布朗运动
    (1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动.
    (2)布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动.
    (3)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显.

    【典例3】(2022·江苏省昆山中学模拟预测)把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察,可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置,每隔一定时间把炭粒的位置记录下来,最后按时间先后顺序把这些点进行连线,得到如图所示的图像,对于这一现象,下列说法正确的是(  )

    A.炭粒的无规则运动,说明碳分子运动也是无规则的
    B.越小的炭粒,受到撞击的分子越少,作用力越小,碳粒的不平衡性表现得越不明显
    C.观察炭粒运动时,可能有水分子扩散到载物片的玻璃中
    D.将水的温度降至零摄氏度,炭粒会停止运动
    【答案】C
    【解析】A.图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线,是由于水分子撞击做无规则运动而形成的,说明水分子的无规则运动,不能说明碳分子运动也是无规则的,A错误;
    B.炭粒越小,在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,B错误;
    C.扩散可发生在液体和固体之间,故观察炭粒运动时,可能有水分子扩散到载物片的玻璃中,C正确;
    D.将水的温度降低至零摄氏度,炭粒的运动会变慢,但不会停止,D错误;
    故选C。
    【典例4】(2022·北京通州·模拟预测)下列说法正确的是(  )
    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,水分子热运动的平均动能越大
    D.水的温度升高,每个水分子的运动速率都会增大
    【答案】C
    【解析】A.水流速度是机械运动速度,不能反映热运动情况,A错误;
    B.分子在永不停息地做无规则运动,B错误;
    CD.水的温度升高,水分子的平均动能增大,并非每一个水分子的运动速率都增大,D错误;C正确。
    故选C。
    考点三 分子力和内能
    1.分子间的作用力
    分子间同时存在引力和斥力,且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,但斥力变化得较快.
    2.分子动能与分子势能
    (1)分子平均动能
    ①所有分子动能的平均值.
    ②温度是分子平均动能的标志.
    (2)分子势能
    由分子间的相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关,在微观上与分子间的距离有关.
    3.物体的内能
    (1)内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.
    (2)决定因素:温度、体积和物质的量.
    (3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关.
    (4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.
    4.温度
    (1)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.
    (2)两种温标
    摄氏温标和热力学温标.关系:T=t+273.15 K.

    1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系
    分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0).

    (1)当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,当r增大时,分子间的作用力做负功,分子势能增大.
    (2)当r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,当r减小时,分子间的作用力做负功,分子势能增大.
    (3)当r=r0时,分子势能最小.
    2.分析物体内能问题的五点提醒
    (1)内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子内能的说法.
    (2)内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关.
    (3)通过做功或热传递可以改变物体的内能.
    (4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能都相同.
    (5)内能由物体内部分子微观运动状态决定,与物体整体运动情况无关.任何物体都具有内能,恒不为零.

    【典例5】(2022·全国·高三专题练习)如图所示,设有一分子位于图中的坐标原点O处不动,另一分子可位于x轴上不同位置处,图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小,则(  )

    A.分子在x0左侧受引力作用,在x0右侧受斥力作用
    B.分子在x0左侧的受力一定大于在x0右侧的受力
    C.分子在x0处加速度为0,速度也为0
    D.分子在x0右侧由静止释放,向左运动的过程中速度先增大后减小到0
    【答案】D
    【解析】AD.在x0处F=0,即x0为平衡位置,则分子在x0左侧受斥力作用,在x0右侧受引力作用,所以在x0右侧由静止释放分子,分子先向左加速后向左减速,直到x0左侧某处速度为0,A错误,D正确;
    B.由图可知,分子在x0左侧的受力不一定大于在x0右侧的受力,B错误;
    C.分子在x0处受力为0,加速度为0,但速度不一定为0,C错误。
    故选D。
    【典例6】(2022·江苏盐城·三模)一定质量的理想气体状态变化过程如图所示,则气体从A到B的过程中(  )

    A.体积逐渐增大 B.内能逐渐增大 C.一定吸收热量 D.一定放出热量
    【答案】B
    【解析】A.图线上从A到B,点与原点连线的斜率逐渐增大,即逐渐增大,根据理想气体状态方程可知体积逐渐减小,故A错误;
    B.气体从A到B的过程中温度逐渐升高,内能逐渐增大,故B正确;
    CD.外界对气体做功,气体内能增大,根据热力学第一定律可知当时,气体既不吸热也不放热,故CD错误。
    故选B。

    一、单选题
    1.(2022·上海市延安中学高三阶段练习)质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能,则(  )
    A.氢气的内能较大 B.氧气的内能较大
    C.氢气的分子平均动能较大 D.氧气的分子平均动能较大
    【答案】A
    【解析】质量相等的氢气和氧气,温度相同,分子的平均动能相同,而氢气的分子数多,则氢气的内能较大。
    故选A。
    2.(2022·全国·高三专题练习)陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是(  )
    A.气体分子之间存在着空隙 B.气体分子在永不停息地做无规则运动
    C.气体分子之间存在着相互作用力 D.气体分子组成的系统具有分子势能
    【答案】B
    【解析】从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动,故B正确,ACD错误。
    故选B。
    3.(2022·辽宁·大连市普兰店区高级中学模拟预测)如图所示四幅图分别对应四种说法,其中正确的是(  )

    A.甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动
    B.乙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
    C.丙图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用
    D.丁图中洁净的玻璃板接触水面,要使玻璃板离开水面,拉力必须大于玻璃板的重力,其原因是水分子和玻璃分子之间存在表面张力
    【答案】C
    【解析】A.甲图中微粒的运动是布朗运动,它是物质分子无规则热运动的反映,故A错误;
    B.乙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向存在差异,即各向异性,故B错误;
    C.丙图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用,故C正确;
    D.丁图中洁净的玻璃板接触水面,要使玻璃板离开水面,拉力必须大于玻璃板的重力,其原因是水分子和玻璃分子之间存在引力,故D错误。
    故选C。
    4.(2022·全国·高三课时练习)关于分子间相互作用力与分子间势能,下列说法正确的是(  )
    A.在两分子间距离小于的范围内,分子间总存在着相互作用力
    B.分子间作用力为零时,分子间的势能一定是零
    C.当分子间作用力表现为引力时,分子间的距离越大,分子势能越小
    D.两个分子间的距离变大的过程中,分子间作用力变化得越来越慢
    【答案】A
    【解析】A.在两分子间距离小于的范围内,分子间总存在着相互作用力,A正确;
    B.分子间作用力为零时,如果是分子间距离为时,分子间的势能最小,但不为零,B错误;
    C.当分子间作用力表现为引力时,随分子间距离的增大,需克服分子力做功,分子势能将增大,C错误;
    D.两个分子间的距离从很近逐渐变大的过程中,分子间的作用力从斥力逐渐减小到零,再变成引力逐渐增大到某一最大值,最后又逐渐减小到零,可知分子间相互作用力变化得快慢较复杂,并不是越来越慢,D错误。
    故选A。
    5.(2022·全国·高三专题练习)下列说法正确的是(  )
    A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变
    B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大
    C.A、B两物体的质量和温度相同时,它们的内能一定相同
    D.A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同
    【答案】D
    【解析】A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,分子平均动能不变,体积变化,分子势能改变,故内能改变,A错误;
    B.物体中分子热运动的平均动能大小只与物体的温度有关,物体的内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,物体运动的速度增大,则物体的动能增大,但物体的温度不一定升高,物体的内能不一定增大,B错误;
    CD.A、B两物体的温度相同,则它们的分子平均动能一定相同,但若分子质量不同,则分子的平均速率不同,而物体的内能除与温度有关外,还与体积和物质的量有关,则内能不一定相同,C错误,D正确。
    故选D。
    6.(2022·福建·漳州立人学校模拟预测)关于分子动理论及理想气体,下列说法正确的是(  )

    A.由图甲可知,状态①的温度比状态②的温度低
    B.由图乙可知,气体在状态A的温度大于状态B的温度
    C.由图丙可知,当分子间的距离从r0逐渐增大时,分子间的作用力一直减小
    D.由图丁可知,当分子间的距离由r1增加到r2的过程中,分子力做正功
    【答案】D
    【解析】A.温度越高,分子的平均动能越大,分子的平均速率也越大,图甲中状态①的温度比状态②的温度高,故A错误;
    B.由图乙可知状态A与状态B满足
    pAVA=pBVB
    则状态A与状态B温度相同,故B错误;
    C.由图丙可知,当分子间的距离r>r0时,分子力表现为引力,分子间的作用力先增大后减小,故C错误;
    D.由图丁可知,当分子间的距离r由r1增加到r2的过程中,分子势能一直在减小,故分子力做正功,故D正确。
    故选D。
    7.(2022·上海市市西中学二模)某种油剂的密度为8´102kg/m3,取这种油剂0.8g滴在平静的水面上,最终可能形成的油膜最大面积约为(  )
    A.10-10m2 B.104m2 C.107m2 D.1010m2
    【答案】B
    【解析】由质量与体积公式得

    由于,因此形成的最大面积约为

    故选B。
    8.(2022·福建·模拟预测)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其压强p与温度t的关系图像如图所示,下列判断正确的是(  )

    A.气体在a状态时的体积小于在b状态时的体积
    B.气体在状态a时的内能大于它在状态b时的内能
    C.气体在过程ab中一定吸收热量
    D.气体在过程ca中向外界放出的热量小于外界对气体做的功
    【答案】C
    【解析】A.由图可知,若横轴用热力学温标,则过程ab对应的p-T图像过原点,即为定值,根据查理定律可知ab为等容过程,所以气体在a、b两状态的体积相等,故A错误;
    B.气体在状态a时的温度低于它在状态b时的温度,所以气体在状态a时的内能小于它在状态b时的内能,故B错误;
    C.ab为等容过程,W=0,温度升高,气体内能增大,,根据热力学第一定律可知,气体在过程ab中一定吸收热量,故C正确;
    D.ca为等压过程,气体温度降低,内能减小,根据盖—吕萨克定律可知气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知气体在过程ca中向外界放出的热量大于外界对气体做的功,故D错误。
    故选C。
    9.(2022·江苏南京·模拟预测)“天宫课堂”中,王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近,直到两个水球融合在一起,再把两板慢慢拉开,水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示,为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层,已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是(  )

    A.能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置
    B.“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小
    C.“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小
    D.王亚平放开双手两板吸引到一起,该过程分子力做正功
    【答案】D
    【解析】AC.在液体内部,分子间的距离在r0左右,分子力约为零,而在表面层,分子比较稀疏,分子间的距离大于r0,因此分子间的作用表现为相互吸引,从而使液体表面绷紧,所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置,故AC错误;
    B.分子间距离从大于r0减小到r0左右的过程中,分子力表现为引力,做正功,则分子势能减小,所以“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏大,故B错误;
    D.王亚平放开双手,“水桥”在表面张力作用下收缩,而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用,在两玻璃板靠近过程中分子力做正功,故D正确。
    故选D。
    10.(2022·天津·模拟预测)如图是某种气体在温度分别为T1和T2时的分子速率分布图像,以下选项中错误的是(  )

    A.两条图线的温度关系为T1

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