2021届高考物理一轮复习核心素养测评三十六分子动理论内能含解析

分子动理论　内能

(45分钟　100分)

一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分)

1.(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

【解析】选B、D、E。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；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。

【加固训练】雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。据此材料，以下叙述正确的是              (　　)

A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物

B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力

C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动

D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

【解析】选C。PM10表示直径小于或等于1.0×10-5 m的悬浮颗粒物，A项错误；PM10悬浮在空气中，受到的空气分子作用力的合力等于其所受到的重力，B项错误；由题意推断，PM2.5小于PM10，其浓度应该随着高度的增加略有减小，故D项错误；PM10和大颗粒物的悬浮是由于空气分子的撞击，故它们都在做布朗运动，C项正确。

2.(2020·昆明模拟)如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅、铅中有金。对此现象，下列说法正确的是(　　)

A.属扩散现象，原因是金分子和铅分子的大小不同

B.属扩散现象，原因是金分子和铅分子的无规则运动

C.属扩散现象，原因是金分子和铅分子的相互吸引

D.属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中

E.属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中

【解析】选B。扩散现象是指物质相互接触，物质的分子彼此进入对方的现象，是分子无规则运动的体现，选项B正确。

3.(多选)关于物体的内能，下列叙述正确的是 (　　)

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、物态和分子数有关

【解析】选B、D、E。温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，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；内能不同的两个物体，它们的温度可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确。

4.(多选)如图所示是分子间引力或斥力大小随分子间距离变化的图象，由此可知 (　　)

A.ab表示引力图线

B.cd表示引力图线

C.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子力一定为零

D.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定最小

E.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定为零

【解析】选A、C、D。在F-r图象中，随r增大，斥力变化快，所以ab为引力图线，A对，B错；两图象相交点e为分子所受的引力和斥力大小相等，即分子受力平衡位置，分子力为0，分子势能最小，但不一定为0，故C、D对，E错。

5.(多选)关于分子动理论的规律，下列说法正确的是 (　　)

A.扩散现象说明物体分子在做永不停息的无规则运动

B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故

C.两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大

D.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫作内能

E.两个分子间的距离为r0时，分子势能最小

【解析】选A、C、E。扩散现象是分子无规则运动的宏观表现，故A正确；压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故B错误；两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都增大，故C正确；D项表明系统之间没有热量交换，而没有热量交换意味着两者的温度是一样的，但内能不一定一样，故D错误；当分子间距r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大，当分子间距r<r0时，分子势能随距离的减少而增大，当r=r0时，分子势能最小，故E正确。

6.(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 (　　)

A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B.外界对物体做功，物体内能一定增加

C.温度越高，布朗运动越显著

D.当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小

E.当分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小分子势能增大

【解析】选A、C、E。温度高的物体分子平均动能一定大，但内能不一定大，故A正确；外界对物体做功，若散热，物体内能不一定增加，故B错误；温度越高，布朗运动越显著，故C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力也可能先增大后减小，故D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，故E正确。

【加固训练】(多选)(2019·宝鸡模拟)关于物体的内能，下列说法正确的

是(　　)

A.相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增加量一定相同

B.物体的内能改变时温度不一定改变

C.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零

D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能

E.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体

【解析】选B、D、E。相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量相同，相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，故A错误；物体内能改变时温度不一定改变，比如零摄氏度的冰熔化为零摄氏度的水，内能增加，故B正确；分子在永不停息地做无规则运动，可知任何物体在任何状态下都有内能，故C错误；物体的内能与分子数、物体的温度和体积三个因素有关，分子数和温度相同的物体只能说明具有相同的分子动能，但分子势能不一定相同，所以不一定有相同的内能，故D正确；发生热传递的条件是存在温度差，与内能的大小无关，所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故E正确。

7.(多选)(2020·武汉模拟)关于温度和内能的理解，下列说法正确的是(　　)

A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大

B.系统的内能是由系统的状态决定的

C.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能

D.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能

E.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能

【解析】选A、B、E。温度是分子平均动能的标志，选项A正确；系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，选项B正确；做功和热传递都可以改变系统的内能，选项C错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，选项D错误；在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，选项E正确。

8.(多选)已知阿伏加德罗常数为NA(mol-1)，某物质的摩尔质量为M(kg/mol)，该物质的密度为ρ(kg/m3)，则下列叙述中正确的是              (　　)

A.1 kg该物质所含的分子个数是ρNA

B.1 kg该物质所含的分子个数是NA

C.该物质1个分子的质量是

D.该物质1个分子占有的空间是

E.该物质的摩尔体积是

【解析】选B、D、E。1 kg该物质的物质的量为，所含分子数目为：n=NA·=，故A错误，B正确；每个分子的质量为：m0==，故C错误；每个分子所占体积为：V0==，故D正确；该物质的摩尔体积为，故E正确。

9.(多选)(2020·贵阳模拟)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定的时间，盐就会进入肉里。下列说法正确的是              (　　)

A.如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快

B.烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里

C.在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来

D.把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉

E.烤鸭的腌制过程是扩散现象

【解析】选A、C、E。盐分子进入鸭肉是因为盐分子的扩散，温度越高扩散得越快，选项A、E正确；盐进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为分子引力，选项B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，选项C正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，选项D错误。

二、实验题(16分)

10.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中， 还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。

请补充下述估测分子大小的实验步骤：

(1) _________________________　。 (需测量的物理量自己用字母表示)

(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示。(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)则油膜面积为_________。 

(3)估算油酸分子直径的表达式为d=_______________　。 

【解析】(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V。

(2)利用补偿法，可查得面积为115S。

(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为

V′=×，

油膜面积S′=115S，由d=，

得d=

答案：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V　(2)115S

(3)(N滴油酸溶液的体积为V)

【加固训练】 (2019·石家庄模拟)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知油酸的摩尔质量M=0.3 kg·mol-1，密度ρ=0.9×103 kg·m-3，则油酸的分子直径约为________________m。将2 cm3的油酸溶于酒精，制成400 cm3的油酸酒精溶液，已知2 cm3溶液有100滴，则1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成的最大面积约为______m2。(取NA=6×1023 mol-1，结果保留一位有效数字) 

【解析】油酸的摩尔体积Vmol=，

一个油酸分子的体积V=，

已知V=π()3，

油酸的分子直径D=，

代入数值解得D≈1×10-9 m，

1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积

V1=× cm3=1×10-10 m3，

最大面积S=，解得S=0.1 m2。

答案：1×10-9　0.1

11.(14分)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g，由此可估算：

(1)地球大气层空气分子总数为多少？

(2)空气分子之间的平均距离为多少？

【解析】可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的，即mg=p0S=p0×

4πR2，故大气层的空气总质量m=，空气分子总数N=NA=。由于h≪R，则大气层的总体积V=4πR2h，每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体，则有Na3=V，可得分子间的平均距离a=。

答案：(1)　(2)

12.(16分)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V=1.0×103 cm3。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。试求：(结果均保留一位有效数字)

(1)该液化水中含有水分子的总数N；

(2)一个水分子的直径d。

【解析】(1)水的摩尔体积为Vmol== m3/mol=1.8×10-5 m3/mol，

水分子数：

N==个≈3×1025个。

(2)建立水分子的球体模型有

=πd3，

可得水分子直径：

d== m≈4×10-10 m。

答案：(1)3×1025个　(2)4×10-10 m