高考物理一轮复习课时作业36分子动理论内能含答案

分子动理论　内能

(建议用时40分钟)

1．(多选)(2020·广州模拟)关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是(　　)

A．大多数分子直径的数量级为10－10 m

B．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是布朗运动

C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显

D．在液体表面分子之间表现为引力

【解析】选A、B、D。大多数分子直径的数量级为10－10 m，选项A正确；扫地时扬起的尘埃在空气中的运动是由空气的流动造成的，不是布朗运动，选项B正确；悬浮在液体中的微粒越大，液体分子的撞击对微粒影响越小，布朗运动就越不明显，选项C错误；液体表面分子之间距离较大，分子力表现为引力，选项D正确。

2．关于分子热运动和布朗运动，下列说法正确的是(　　)

A．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动

B．布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动

C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著

D．当物体温度达到0 ℃时，物体分子的热运动就会停止

【解析】选B。布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，A错误；布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性，B正确；悬浮颗粒越大，液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小，布朗运动越不明显，C错误；热运动在0 ℃时不会停止，D错误。

3．(多选)已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M0，密度为ρ(均为国际制单位)，则(　　)

A．1个铜原子的质量是

B．1个铜原子的体积是

C．1 kg铜所含原子的数目是ρNA

D．1 m3铜所含原子的数目为

【解题指导】解答本题应注意以下两点：

(1)铜的摩尔质量、密度为宏观量，铜原子的质量和体积为微观量。

(2)NA是联系宏观量和微观量的桥梁。

【解析】选A、B、D。铜的摩尔质量即NA个铜原子的质量，因此1个铜原子的质量是，故A正确；1 mol铜的体积为，故每个铜原子的体积为，故B正确；1 kg铜的摩尔数为，则原子数目为NA，故C错误；1个铜原子的体积是，则1 m3铜所含原子的数目为，故D正确。

4．(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。

5．(多选)(2020·石家庄模拟)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，当分子间距离大于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。

6．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，则：

(1)估算油酸分子的直径大小是__________cm。

(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的__________(填选项前字母)。

A．摩尔质量　　  B．摩尔体积

C．质量       D．体积

【解析】(1)据题得：油酸酒精溶液的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为

mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V＝＝mL，则油酸分子的直径大小为d＝＝cm。

(2)设一个油酸分子的体积为V1，则V1＝πd3，由NA＝可知，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积，B项正确。

答案：(1)　(2)B

【加固训练】

　　用单分子油膜估测油酸分子大小，实验器材除了油酸酒精溶液、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸外，还需要___________。实验中，影响测量准确性的最主要原因是_______________。若实验测得油酸分子直径为d，已知油酸的密度为ρ、摩尔质量为M，则可估算阿伏加德罗常数为___________。  

【解析】因需测量油酸的体积V，故还需要量筒，设油膜的面积为S，则油酸分子的直径为d=，所以实验中若油膜不是单分子层将影响测量的准确性。设油酸的体积为V，可得NA=，解得阿伏加德罗常数NA=。

答案：量筒　油膜不是单分子层　

7．(2021·桂林模拟)电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它结合了压力锅和电饭锅的优点，实现了全密封烹调，达到了省时省电的目的。

(1)如果某电压力锅的锅内气体的体积为V，气体的摩尔体积为VA，阿伏加德罗常数为NA，则锅内气体分子的个数有多少？

(2)如果电压力锅正常工作时锅内的温度能保持在117 ℃，此时室温为27 ℃，试用热力学温度表示锅内温度和室温，并计算锅内食物升高了多少开尔文？

【解析】(1)分子个数N＝nNA＝NA。

(2)根据热力学温度和摄氏温度的关系，锅内温度T1＝(t1＋273) K＝390 K

室温T2＝(t2＋273) K＝300 K，

升高的温度ΔT＝T1－T2＝90 K。

答案：(1)NA　(2)390 K　300 K　90 K

【总结提升】微观量估算的解题方略

(1)明确区分涉及的物理量，哪些是宏观量，哪些是微观量。

(2)善于应用阿伏加德罗常数、摩尔质量、摩尔体积，建立宏观、微观量的联系。

(3)根据需要建立不同分子模型，估测分子直径或其他微观量。

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)两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线。当分子间距为r＝r0时，分子之间合力为零，则选项图中关于这两分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是(　　)

【解析】选B、C。当分子间距r>r0时，分子间表现为引力，当分子间距r减小时，分子力做正功，分子势能减小，当r<r0时，分子间表现为斥力，当分子间距r减小时，分子力做负功，分子势能增大，当r＝r0时，分子势能最低。但考虑取不同情况作为分子势能为零的点，选项B、C可能是正确的。

10.(2020·全国Ⅰ卷)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能__________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能__________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能__________(选填“大于”“等于”或“小于”)零。

【解析】从距O点很远处向O点运动，两分子间距减小到r2的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；在间距等于r1之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在r1处分子势能小于零。

答案：减小　减小　小于

11．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是________mL，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝________cm3。若实验中测得结果如表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝1.12×10－10 m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求。

【解析】由题给条件得，1滴溶液的体积为

V溶液＝ mL＝4×10－3 mL，

因为＝，

故1滴溶液中油酸体积为：

V油酸＝V溶液＝× cm3＝8×10－6 cm3。

据此算出3次测得L的结果分别为：

L1＝1.5×10－8 cm，

L2＝1.62×10－8 cm，

L3＝1.42×10－8 cm

其平均值为：＝＝1.51×10－10 m

这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求。

答案：4×10－3　8×10－6　填表数据见解析

符合要求

12．(2020·泉州模拟)据环保部门测定，在北京地区沙尘暴严重时，最大风速达到12 m/s，同时大量的微粒在空气中悬浮。沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到5.8×10－6 kg/m3，悬浮微粒的密度为2.0×103 kg/m3，其中悬浮微粒的直径小于10－7 m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害最大。北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总体积的为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10－8 m，求1.0 cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少。(计算时可把可吸入颗粒物视为球形，计算结果保留一位有效数字)

【解析】沙尘暴天气时，1 m3的空气中所含悬浮微粒的总体积为：

V＝＝ m3＝2.9×10－9 m3，

那么1 m3空气中所含的可吸入颗粒物的体积为

V′＝＝5.8×10－11 m3，

又因为每一个可吸入颗粒物的体积为

V0＝πd3 ≈6.54×10－23 m3，

所以1 m3空气中所含的可吸入颗粒物的数量

n＝ ≈8.9×1011(个)，

故1.0 cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量为n′＝n×1.0×10－6＝8.9×105(个)≈ 9×105(个)。

答案：9×105个