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    高考物理一轮总复习专题练习32第十二章第1讲分子动理论内能含答案

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    这是一份高考物理一轮总复习专题练习32第十二章第1讲分子动理论内能含答案,共6页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。

    第十二章 热 学

    第1讲 分子动理论 内能

    一、选择题(本题共10小题,1~2题为单选,3~10题为多选)

    1.(2021·全国高三专题练习)关于热力学温度和摄氏温度,以下说法错误的是( C )

    A.热力学温度的单位K是国际单位制中的基本单位

    B.温度升高1 就是升高了1 K

    C.1 就是1 K

    D.0 的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K

    [解析] 热力学温度的单位K是国际单位制中七个基本单位之一,A正确;由Tt+273.15 K,得ΔTΔt,则知温度升高了1 就是升高了1 K,B正确;热力学温度和摄氏温度的关系是Tt+273.15 K,可知1 与1 K表示的温度不同,C错误;根据Tt+273.15 K知,当t=0 时,T273 K,D正确。

    2.(2022·海淀区月考)在水的温度由0 上升到4 的过程中,水的体积随着温度升高反而减小,我们称之为反常膨胀。通过查阅资料知道:在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题的下列说法中正确的是( D )

    A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

    B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

    C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

    D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

    [解析] 由于水的温度在升高,故水分子的平均动能增大,故A、B两项错误;由于水分子间的总势能是增大的,说明了分子之间的相互作用力对分子做负功,一定是克服原来分子间原来的结合力而做功,故C项错误,D项正确。

    3.(2021·辽宁高三期末)有甲、乙、丙三个温度不同的物体,将甲和乙接触一段时间后分开,再将乙和丙接触一段时间后分开(发生了热交换),假设只有在它们相互接触时有热传递,不接触时与外界没有热传递,则( AD )

    A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态

    B.只有乙、丙达到了平衡态,甲没有达到平衡态

    C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡

    D.乙、丙两物体达到了热平衡

    [解析] 乙和丙分开后,甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递,所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态,故A正确,B错误;甲和乙接触一段时间后分开,甲和乙达到了热平衡,但乙和丙接触一段时间后,乙的温度又发生了变化,甲和乙的热平衡被破坏,乙和丙两物体达到了热平衡,故C错误,D正确。

    4.(2021·全国高三专题练习)设有甲、乙两分子,如图,甲固定在O点,r0为其平衡位置间的距离,现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x轴正方向运动,则( BD )

    A.乙分子的加速度减小

    B.乙分子到达r0处时速度最大

    C.分子力对乙一直做正功,分子势能减小

    D.乙分子在r0处时,分子势能最小

    [解析] 从分子力随分子间距的变化曲线可以看出0.5r0处到r0处斥力减小,乙分子的加速度也就减小,从r0处到无穷远处引力先增大后减小,乙分子的加速度先增大后减小,A错误;从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力,做向右的加速运动,通过r0处后受到向左的引力,做向右的减速运动,在r0处加速度a=0,速度最大,B正确;当通过r0后分子的引力做负功,分子的势能增大,C错误;从0.5r0r0处分子的斥力做正功,分子的势能减小,通过r0后,分子的引力做负功,分子的势能增大,故乙分子在r0处的势能最小,D正确。

    5.(2021·青海高三二模)关于分子动理论,下列说法正确的是( AD )

    A.若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数,则不能算出氮气分子的体积

    B.温度越高,分子热运动越缓慢

    C.相同质量的水和冰在0 时,内能一定相等

    D.当分子间的作用力表现为斥力时,分子间的距离越小,分子势能越大

    [解析] 若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数,只能算出每个氮气分子占据的空间,不能算出氮气分子的体积,故A正确;温度越高,分子热运动越剧烈,故B错误;相同质量的水和冰在0 时,虽然温度没有变化,但熔化是一个吸热的过程,吸收热量用于增加分子的势能,故水的内能大于冰的内能,故C错误;当分子间的作用力表现为斥力时,分子间的距离越小,分子力做负功,分子势能越大,故D正确。

    6.以下关于热运动的说法正确的是( BC )

    A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈

    B.水凝结成冰后,水分子的热运动不会停止

    C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈

    D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大

    [解析] 水流的速度是机械运动的速度,不同于水分子无规则热运动的速度,A错误;分子永不停息地做无规则运动,B正确;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的热运动越剧烈,故C正确;水的温度升高,水分子的平均动能增大,即水分子的平均运动速率增大,但不是每一个水分子的运动速率都增大,D错误。

    7.若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,M表示水的摩尔质量,M0表示一个水分子的质量,V0表示一个水分子的体积,NA表示阿伏加德罗常数,则下列关系式正确的是( AC )

    A.V  B.V0

    C.M0  D.ρ

    [解析] 因ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,M表示水的摩尔质量,则在标准状态下水蒸气的摩尔体积为V,选项A正确;表示一个水分子平均占据的空间,不等于一个水分子的体积,选项B错误;一个水分子的质量为:M0,选项C正确;表示水分子的密度,选项D错误。

    8.1 g 100 的水与1 g 100 的水蒸气相比较,下述说法中正确的是( AC )

    A.分子的平均动能与分子的总动能相同

    B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同

    C.分子的总动能相同,但分子的势能总和不同

    D.内能相同

    [解析] 温度相同则它们的分子平均动能相同,又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确,B错误;当100 水变成100 的水蒸气时,要吸收热量,内能增加,由于分子的总动能相同,所以分子的势能总和变大,C正确,D错误。

    9.关于物体的内能,下列叙述中正确的是( BD )

    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

    [解析] 温度高低反映分子平均动能的大小,但由于物体分子数目等其他影响内能的因素可能不同,故无法反映内能的大小,选项A错误;由于分子都在做永不停息的无规则运动,因此任何物体的内能都不可能为零,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,它们的温度可以相同,即它们的分子平均动能可以相同,选项D正确。

    10.把生鸭蛋放在盐水中腌制一段时间,盐就会进入鸭蛋里变成咸鸭蛋。则下列说法正确的是( AC )

    A.如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高,盐分子进入鸭蛋的速度就会加快

    B.盐分子的运动属于布朗运动

    C.在鸭蛋腌制过程中,有的盐分子进入鸭蛋内,也有盐分子从鸭蛋里面出来

    D.盐水温度升高,每个盐分子运动的速率都会增大

    [解析] 如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高,分子运动更剧烈,则盐进入鸭蛋的速度就会加快,故A正确;布朗运动本身不是分子的运动,故B错误;在腌制鸭蛋的盐水中,有盐分子进入鸭蛋,分子运动是无规则的,同样会有盐分子从鸭蛋里面出来,故C正确;盐水温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个盐分子运动的速率都会增大,个别分子的速率也可能减小,故D错误。

    二、非选择题

    11.(2021·湖北襄阳高三月考)分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如图中甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能EP=0),则其中为分子力F与分子间距离r的图像是甲图(填甲图乙图)。将一个分子固定,另一分子从无穷远处向固定分子靠近直到不能再靠近的过程中,若分子仅受分子力作用,其速度将先增大后减小,加速度将先增大后减小再增大

    [解析] 因为在平衡位置r0,分子间作用力为零,所以甲图为分子力F与分子间距离r的图像;由乙图可知,两个分子靠近到分子势能为零时分子的动能为零。因此两分子靠近的间距最小距离比r0小。由图像乙可知,在r减小过程中,分子势能先减小后增大,根据能量守恒,分子动能先增大后减小,所以速度将先增大后减小;因为靠近过程的最小距离比r0小,由图甲可知,分子间作用力大小先增大后减小再增大,所以加速度将先增大后减小再增大。

    12.(2021·全国高三专题练习)在用油膜法估测分子的大小实验中,

    (1)该实验中的理想化假设是( ABD )

    A.将油膜看成单分子层油膜

    B.不考虑各油酸分子间的间隙

    C.不考虑各油酸分子间的相互作用力

    D.将油酸分子看成球形

    (2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是( B )

    A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓

    B.对油酸溶液起到稀释作用

    C.有助于测量一滴油酸的体积

    D.有助于油酸的颜色更透明便于识别

    (3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10-10 m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为1.1%(保留两位有效数字)。

    [解析] (1)计算分子直径是根据体积与面积之比,所以需将油膜看成单分子层油膜,不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形,故选ABD;

    (2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠,更能保证其形成分子单层油膜,也就是为了减小系统误差,故选B。

    (3)根据题意可知,形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积,当油膜面积等于蒸发皿的面积时此时油酸浓度最大,一滴油酸的体积为VdS=10-10m×0.22 m2=2.2×10-11 m3,一滴酒精油酸溶液的体积为V0 cm3=2×10-8m3 ,因此油酸的浓度为=1.1%。

    13.(2021·全国高三专题练习)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。实验发现,在水深300 m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,将二氧化碳分子看作直径为D的球(球的体积公式VπD3),则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少?

    [答案] 

    [解析] 体积为V的二氧化碳气体的质量为mρV,所含分子数为nNANA,变成硬胶体后的体积为V1n·πD3

    14.(2022·江苏高三模拟)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,利用三氮化钠(NaN3)产生气体(假设都是N2)充入导温效果良好的气囊。若氮气充入前后安全气囊的容积分别为V1=10 L、V2=70 L。已知大气压强p0=1.0×105Pa,气囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3,一个氮气分子的质量约为4.65×10-23g,氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏加德罗常数NA6×1023 mol-1,在标准气压下,氮气的摩尔体积为22.4 L/mol。求:

    (1)该气囊中氮气分子的总个数N

    (2)该气囊中氮气分子间的平均距离;

    (3)氮气充入后安全气囊的压强。(结果均保留一位有效数字)

    [答案] (1)3×1024个 (2)3×10-9 m (3)2×105 Pa

    [解析] (1)设氮气物质的量为n,则n

    该气囊中氮气分子的总个数NnNANA×6×10233×1024个。

    (2)每个分子所占的空间V0

    设分子间的平均距离为d,每个氮气分子占有的空间可以看成是棱长为d的立方体,则有

    V0d3,该气囊中氮气分子间的平均距离dm3×10-9m。

    (3) 在标准气压下,采用收集法,充入前气囊中氮气的体积

    V1n×22.4 L=×22.4 L=140 L,

    根据玻意尔定律有p1V1p2V2,其中p1p0=1.0×105 Pa,V1=140 L,V2=70 L,代入数据解得氮气充入后安全气囊的压强为p2=2×105 Pa。

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