第十五章第1講　分子動理論　內能-2025版高考總復習物理

[基礎落實練]1．下列關于分子熱運動的說法中正確的是()A．0℃的物體中的分子不做無規(guī)則運動B．布朗運動就是液體分子的無規(guī)則熱運動C．擴散現(xiàn)象表明分子在做永不停息的熱運動D．微粒越大，液體溫度越高，布朗運動就越明顯解析：分子的熱運動永不停息，故A錯誤；布朗運動是固體小顆粒的無規(guī)則運動，反映了液體分子的無規(guī)則熱運動，故B錯誤；擴散現(xiàn)象表明分子在做永不停息的熱運動，故C正確；微粒越小，液體溫度越高，布朗運動就越明顯，故D錯誤。答案：C2．(多選)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻。下列關于該現(xiàn)象的分析正確的是()A．混合均勻主要是炭粒和水分子發(fā)生化學反應引起的B．混合均勻的過程中，水分子和炭粒都在做無規(guī)則運動C．適當加熱可以使混合均勻的過程進行得更迅速D．使用炭粒更大的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速解析：混合均勻主要是懸浮微粒受到來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡導致的，不是炭粒和水分子發(fā)生化學反應引起的，故A錯誤；混合均勻的過程中，水分子做無規(guī)則的運動，炭粒的布朗運動也是無規(guī)則的，故B正確；溫度越高，液體分子運動越劇烈，所以適當加熱可以使混合均勻的過程進行得更迅速，故C正確；做布朗運動的顆粒越小，布朗運動越明顯，所以要使混合均勻的過程進行得更迅速，需要使用炭粒更小的墨汁，故D錯誤。答案：BC3．(多選)小張在顯微鏡下觀察水中懸浮的細微粉筆末的運動。從A點開始，他把粉筆末每隔20s的位置記錄在坐標紙上，依次得到B、C、D、…、J點，把這些點連線形成如圖所示折線圖，則關于該粉筆末的運動，下列說法正確的是()A．該折線圖是粉筆末的運動軌跡B．粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動C．經過B點后10s，粉筆末應該在BC的中點處D．粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度解析：折線圖是每隔20s記錄的粉筆末的位置的連線圖，并非粉筆末的運動軌跡，A項錯誤；粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動，B項正確；由于布朗運動的無規(guī)則性，我們不能確定經過B點后10s時粉筆末的具體位置，C項錯誤；由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)，因為xBC＜xCD，tBC＝tCD，D項正確。答案：BD4．在熱學研究中，常常把物質的熱學性質和規(guī)律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)。下列判斷正確的是()A．擴散現(xiàn)象是不同物質間的一種化學反應B．布朗運動是由于液體的對流形成的C．分子間的作用力總是隨分子間距離的增大而減小D．懸浮在液體中的微粒越小，越容易觀察到布朗運動解析：擴散現(xiàn)象是不同物質間的一種物理現(xiàn)象，故A錯誤；布朗運動是由于液體分子的無規(guī)則運動造成懸浮微粒的無規(guī)則運動，故B錯誤；根據(jù)分子間作用力的特點可知，分子間的斥力和引力總隨分子間距離的增大而減小，合力先減小到零然后反向增大到某一最大值再減小，故C錯誤；懸浮在液體中的微粒越小，越容易觀察到布朗運動，故D正確。答案：D5．(多選)關于溫度和內能的理解，下列說法正確的是()A．溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則物體的分子平均動能大B．系統(tǒng)的內能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的C．做功可以改變系統(tǒng)的內能，但是單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內能D．不計分子之間的分子勢能，質量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內能解析：溫度是分子平均動能的標志，選項A正確；系統(tǒng)的內能是一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，選項B正確；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內能，選項C錯誤；質量和溫度相同的氫氣和氧氣的平均動能相同，但它們的物質的量不同，內能不同，選項D錯誤。答案：AB6．(2021·重慶卷)圖1和圖2中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別描述了某物理量隨分子之間的距離變化的規(guī)律，r0為平衡位置。現(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的物理量分別是()A．①③② B．②④③C．④①③ D．①④③解析：根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時分子勢能最小可知，曲線Ⅰ為分子勢能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時分子間作用力為零，可知曲線Ⅱ為分子間作用力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子之間斥力隨分子之間距離的增大而減小，可知曲線Ⅲ為分子斥力隨分子之間距離r變化的圖像。故D正確，A、B、C錯誤。故選D。答案：D7．(多選)若以V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質量，M0表示一個水分子的質量，V0表示一個水分子的體積，NA表示阿伏伽德羅常量，則下列關系式中正確的是()A．NA＝eq\f(ρV,M0) B．V0＝eq\f(V,NA)C．M0＝eq\f(M,NA) D．ρ＝eq\f(M,NAV0)解析：水蒸氣的摩爾質量ρV除以一個水蒸氣分子的質量M0等于阿伏伽德羅常量，A正確；但由于水蒸氣分子間距遠大于分子直徑，則V0?eq\f(V,NA)，B錯誤；水分子的質量M0等于摩爾質量M除以阿伏伽德羅常量NA，即M0＝eq\f(M,NA)，C正確；由于摩爾體積V遠大于NAV0，則ρ＝eq\f(M,V)<eq\f(M,NAV0)，D錯誤。答案：AC[能力提升練]8．甲分子固定在坐標原點O，乙分子從圖中A點由靜止釋放，運動過程中經過P、B兩點。兩分子間的分子勢能Ep與分子間距離x的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A．乙分子在P點的動能大于在B點的動能B．乙分子在P點的分子勢能大于在B點的分子勢能C．乙分子在B點的加速度為0D．乙分子從P點運動到B點過程中兩分子間的作用力減小解析：乙分子在P點時，分子勢能最小，由能量守恒定律可知，分子的動能最大，所以乙分子在P點的動能大于在B點的動能，乙分子在P點的分子勢能小于在B點的分子勢能，故A正確，B錯誤；由圖像可知，乙分子在P點時，分子勢能最小，此時分子處于平衡位置，分子引力與分子斥力大小相等，合力為零，加速度為零，則乙分子在B點的加速度不為0，故C錯誤；由圖像可知，乙分子在P點時，分子勢能最小，此時分子處于平衡位置，乙分子從P點運動到B點過程中，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離減小，兩分子間的作用力增大，故D錯誤。答案：A9．兩個分子M、N，固定M，將N由靜止釋放，N僅在分子間作用力作用下遠離M，其速度和位移的圖像如圖所示，則()A．N由x＝0到x＝x2過程中，M、N間作用力先表現(xiàn)為引力后表現(xiàn)為斥力B．N由x＝x1到x＝x2過程中，N的加速度一直減小C．N由x＝0到x＝x2過程中，M、N系統(tǒng)的分子勢能先減小后增大D．N在x＝x1時，M、N間的作用力最大解析：由題圖可知，在x＝x1處N分子的動能最大，則分子間作用力做功最多，分子勢能最小，則x＝x1處為平衡位置，此時分子間作用力為零，當x<x1時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，x>x1時，分子間作用力表現(xiàn)為引力。N由x＝0到x＝x2過程中，M、N間作用力先表現(xiàn)為斥力后表現(xiàn)為引力，A、D錯誤；由于x＝x1處為平衡位置，則根據(jù)F-x圖像，可知x1相當于F-x圖像的c點，則由x＝x1到x＝x2過程中，N所受的分子間作用力F可能先增大后減小，則加速度可能先增大后減小，B錯誤；N由x＝0到x＝x2過程中，M、N系統(tǒng)的分子勢能先減小后增大，C正確。答案：C10．晶須是一種發(fā)展中的高強度材料，它是一些非常細的、非常完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體?，F(xiàn)有一根鐵質晶須，直徑為d，用大小為F的力恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形。已知鐵的密度為ρ，鐵的摩爾質量為M，阿伏伽德羅常量為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是()A．eq\f(F,d2)(eq\f(M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3)) B．eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3))C．eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3)) D．eq\f(F,d2)(eq\f(M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))解析：鐵的摩爾體積V＝eq\f(M,ρ)，單個分子的體積V0＝eq\f(M,ρNA)，又V0＝eq\f(4,3)πr3，所以分子的半徑r＝eq\f(1,2)×(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(1,3))，分子的最大截面積S0＝πr2＝eq\f(π,4)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))，鐵質晶須的橫截面上的分子數(shù)n＝eq\f(\f(πd2,4),S0)，拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力F0＝eq\f(F,n)＝eq\f(F,d2)(eq\f(6M,πρNA))eq\s\up6(\f(2,3))，故C正確。答案：C11．轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全。轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，疊氮化鈉(亦稱“三氮化鈉”，化學式NaN3)受撞擊完全分解產生鈉和氮氣而充入氣囊。若充入氮氣后安全氣囊的容積V＝56L，氣囊中氮氣的密度ρ＝1.25kg/m3，已知氮氣的摩爾質量M＝28g/mol，阿伏伽德羅常量NA＝6×1023mol-1，請估算：(結果保留一位有效數(shù)字)(1)一個氮氣分子的質量m；(2)氣囊中氮氣分子的總個數(shù)N；(3)氣囊中