新高考物理一輪復習重難點練習專題33 分子動理論　內能（原卷版）

專題33分子動理論內能1.掌握分子模型的構建與分子直徑的估算方法，了解分子動理論的基本觀點.2.了解擴散現象并能解釋布朗運動.3.知道分子力隨分子間距離變化的圖像.4.了解物體內能的決定因素．考點一微觀量估算的兩種“模型”1．分子的大小(1)分子的直徑(視為球模型)：數量級為10－10m；(2)分子的質量：數量級為10－26kg.2．阿伏加德羅常數(1)1mol的任何物質都含有相同的粒子數．通?？扇A＝6.02×1023mol－1；(2)阿伏加德羅常數是聯系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁．1．微觀量與宏觀量(1)微觀量：分子質量m0、分子體積V0、分子直徑d等．(2)宏觀量：物體的質量m、摩爾質量M、物體的密度ρ、物體的體積V、摩爾體積Vmol等．2．分子的兩種模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固體和液體)．(2)立方體模型：V0＝d3，得邊長d＝eq\r(3,V0)(常用于氣體)．3．幾個重要關系(1)一個分子的質量：m0＝eq\f(M,NA).(2)一個分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：對于氣體，V0表示一個氣體分子占有的空間)．(3)1mol物體的體積：Vmol＝eq\f(M,ρ).【典例1】（2021·遼寧朝陽·高三期末）關于分子動理論，下列說法正確的是（）A．標準狀況下氣體的摩爾體積為22.4L，可知單個分子體積約為SKIPIF1<0B．物體間的擴散現象是分子永不停息做無規(guī)則運動的結果C．氣體溫度越高，氣體的壓強越大D．液體中的花粉顆粒不停地做無規(guī)則運動，這反映花粉分子運動的無規(guī)則性【典例2】（2022·山東淄博·二模）某潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/m3和2.1kg/m3，空氣的摩爾質量為0.029kg/mol，阿伏加德羅常數SKIPIF1<0。若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數約為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0考點二布朗運動與分子熱運動1．分子熱運動分子做永不停息的無規(guī)則運動．2．擴散現象(1)擴散現象是相互接觸的不同物質彼此進入對方的現象．(2)擴散現象就是分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質之間．(3)溫度越高，擴散越快．3．布朗運動(1)布朗運動是懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無規(guī)則運動．(2)布朗運動不是分子的運動，但它反映了液體(或氣體)分子的無規(guī)則運動．(3)微粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯．【典例3】（2022·江蘇省昆山中學模擬預測）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在高倍顯微鏡下觀察，可以看到懸浮在液體中的小炭粒在不同時刻的位置，每隔一定時間把炭粒的位置記錄下來，最后按時間先后順序把這些點進行連線，得到如圖所示的圖像，對于這一現象，下列說法正確的是（）A．炭粒的無規(guī)則運動，說明碳分子運動也是無規(guī)則的B．越小的炭粒，受到撞擊的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表現得越不明顯C．觀察炭粒運動時，可能有水分子擴散到載物片的玻璃中D．將水的溫度降至零攝氏度，炭粒會停止運動【典例4】（2022·北京通州·模擬預測）下列說法正確的是（）A．水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B．水凝結成冰后，水分子的熱運動停止C．水的溫度越高，水分子熱運動的平均動能越大D．水的溫度升高，每個水分子的運動速率都會增大考點三分子力和內能1．分子間的作用力分子間同時存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力變化得較快．2．分子動能與分子勢能(1)分子平均動能①所有分子動能的平均值．②溫度是分子平均動能的標志．(2)分子勢能由分子間的相對位置決定的能，在宏觀上分子勢能與物體體積有關，在微觀上與分子間的距離有關．3．物體的內能(1)內能：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和．(2)決定因素：溫度、體積和物質的量．(3)影響因素：物體的內能與物體的位置高低、運動速度大小無關．(4)改變物體內能的兩種方式：做功和熱傳遞．4．溫度(1)一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度．(2)兩種溫標攝氏溫標和熱力學溫標．關系：T＝t＋273.15K.1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關系分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線如圖所示(取無窮遠處分子勢能Ep＝0)．(1)當r＞r0時，分子間的作用力表現為引力，當r增大時，分子間的作用力做負功，分子勢能增大．(2)當r＜r0時，分子間的作用力表現為斥力，當r減小時，分子間的作用力做負功，分子勢能增大．(3)當r＝r0時，分子勢能最小.2．分析物體內能問題的五點提醒(1)內能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內能的說法．(2)內能的大小與溫度、體積、物質的量和物態(tài)等因素有關．(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內能．(4)溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能都相同．(5)內能由物體內部分子微觀運動狀態(tài)決定，與物體整體運動情況無關．任何物體都具有內能，恒不為零．【典例5】（2022·全國·高三專題練習）如圖所示，設有一分子位于圖中的坐標原點O處不動，另一分子可位于x軸上不同位置處，圖中縱坐標表示這兩個分子間分子力的大小，則（）A．分子在x0左側受引力作用，在x0右側受斥力作用B．分子在x0左側的受力一定大于在x0右側的受力C．分子在x0處加速度為0，速度也為0D．分子在x0右側由靜止釋放，向左運動的過程中速度先增大后減小到0【典例6】（2022·江蘇鹽城·三模）一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程如圖所示，則氣體從A到B的過程中（）A．體積逐漸增大 B．內能逐漸增大 C．一定吸收熱量 D．一定放出熱量一、單選題1．（2022·上海市延安中學高三階段練習）質量相等的氫氣和氧氣，溫度相同，不考慮分子間的勢能，則（）A．氫氣的內能較大 B．氧氣的內能較大C．氫氣的分子平均動能較大 D．氧氣的分子平均動能較大2．（2022·全國·高三專題練習）陸游在詩作《村居山喜》中寫到“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴”。從物理視角分析詩詞中“花氣襲人”的主要原因是（）A．氣體分子之間存在著空隙 B．氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運動C．氣體分子之間存在著相互作用力 D．氣體分子組成的系統(tǒng)具有分子勢能3．（2022·遼寧·大連市普蘭店區(qū)高級中學模擬預測）如圖所示四幅圖分別對應四種說法，其中正確的是（）A．甲圖中微粒運動就是物質分子的無規(guī)則熱運動，即布朗運動B．乙圖中食鹽晶體的物理性質沿各個方向都是一樣的C．丙圖中小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用D．丁圖中潔凈的玻璃板接觸水面，要使玻璃板離開水面，拉力必須大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之間存在表面張力4．（2022·全國·高三課時練習）關于分子間相互作用力與分子間勢能，下列說法正確的是（）A．在兩分子間距離小于SKIPIF1<0的范圍內，分子間總存在著相互作用力B．分子間作用力為零時，分子間的勢能一定是零C．當分子間作用力表現為引力時，分子間的距離越大，分子勢能越小D．兩個分子間的距離變大的過程中，分子間作用力變化得越來越慢5．（2022·全國·高三專題練習）下列說法正確的是（）A．鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內能也不變B．物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的內能增大C．A、B兩物體的質量和溫度相同時，它們的內能一定相同D．A、B兩物體的溫度相同時，A、B兩物體的內能可能不同，分子的平均速率也可能不同6．（2022·福建·漳州立人學校模擬預測）關于分子動理論及理想氣體，下列說法正確的是（）A．由圖甲可知，狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度低B．由圖乙可知，氣體在狀態(tài)A的溫度大于狀態(tài)B的溫度C．由圖丙可知，當分子間的距離從r0逐漸增大時，分子間的作用力一直減小D．由圖丁可知，當分子間的距離由r1增加到r2的過程中，分子力做正功7．（2022·上海市市西中學二模）某種油劑的密度為8102kg/m3，取這種油劑0.8g滴在平靜的水面上，最終可能形成的油膜最大面積約為（）A．10－10m2 B．104m2 C．107m2 D．1010m28．（2022·福建·模擬預測）一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其壓強p與溫度t的關系圖像如圖所示，下列判斷正確的是（）A．氣體在a狀態(tài)時的體積小于在b狀態(tài)時的體積B．氣體在狀態(tài)a時的內能大于它在狀態(tài)b時的內能C．氣體在過程ab中一定吸收熱量D．氣體在過程ca中向外界放出的熱量小于外界對氣體做的功9．（2022·江蘇南京·模擬預測）“天宮課堂”中，王亞平將分別擠有水球的兩塊板慢慢靠近，直到兩個水球融合在一起，再把兩板慢慢拉開，水在兩塊板間形成了一座“水橋”。如圖甲所示，為我們展示了微重力環(huán)境下液體表面張力的特性?！八畼颉北砻媾c空氣接觸的薄層叫表面層，已知分子間作用力F和分子間距r的關系如圖乙。下列說法正確的是（）A．能總體反映該表面層里的水分子之間相互作用的是B位置B．“水橋”表面層中兩水分子間的分子勢能與其內部水相比偏小C．“水橋”表面層中水分子距離與其內部水分子相比偏小D．王亞平放開雙手兩板吸引到一起，該過程分子力做正功10．（2022·天津·模擬預測）如圖是某種氣體在溫度分別為T1和T2時的分子速率分布圖像，以下選項中錯誤的是（）A．兩條圖線的溫度關系為T1<T2B．溫度升高時，氣體分子中速率大的分子所占的比例會增加C．溫度升高時，所有氣體分子的速率都變大D．從圖中我們可以直觀地體會到溫度越高，分子的熱運動越劇烈二、填空題11．（2022·上海浦東新·模擬預測）疫情期間，醫(yī)院將氧氣瓶由寒冷的室外搬到溫暖的室內并放置一段時間。不計氧氣瓶體積的變化，與室外相比，該瓶內氧氣的內能___________（選填“變大”、“變小”或“不變”），氧氣分子在單位時間內對瓶壁單位面積的撞擊次數___________（選填“增多”、“減少”或“不變”）。12．（2022·河北·石家莊二中模擬預測）宇航員王亞萍太空授課呈現了標準水球，這是由于水的表面張力引起的。如圖所示，A位置固定一個水分子甲，若水分子乙放在C位置，其所受分子力為零，則將水分子乙放在如圖______（選填“AC之間”或“BC之間”），其分子力與水球表面層分子有相同的作用效果。若空間兩個分子間距從無限遠逐漸變小，直到小于SKIPIF1<0，則分子勢能變化的趨勢是______（選填“一直減小”“一直增大”“先減小再增大”或“先增大再減小”）。13．（2022·上海市楊浦高級中學模擬預測）我國的運載火箭使用國產液氫作為燃料，其燃燒效率高，清潔無污染。己知氫的摩爾質量為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時氫氣的密度為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時液氫的密度為SKIPIF1<0。估算可得SKIPIF1<0時體積為SKIPIF1<0的氫氣中所含分子數約為_________個，SKIPIF1<0時一個液氫分子體積約為__________SKIPIF1<0（阿伏加德羅常數為SKIPIF1<0）。14．（2022·全國·高三專題練習）甲分子固定在坐標原點SKIPIF1<0，乙分子位于SKIPIF1<0軸上，甲、乙分子間的作用力與距離間的關系如圖所示（SKIPIF1<0為平衡距離）。當乙分子從SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0處以大小為SKIPIF1<0的初速度沿SKIPIF1<0軸負方向向甲分子運動時，乙分子所受甲分子的引力_________（選填“先增大后減小”“先減小后增大”或“一直增大”），乙分子的分子勢能_________（選填“先增大后減小”“先減小后增大”或“一直減小”）；已知乙分子的質量為SKIPIF1<0，取乙分子在SKIPIF1<0處時，分子勢能為零，若只考慮分子力的作用，則該過程中乙分子的最大分子勢能為_________。三、解答題15．（2021·全國·高三課時練習）一只保溫瓶內水的質量約SKIPIF1<0，其中水分子的數目約為多少？水的摩爾質量為SKIPIF1<0。16．（2021·全國·高三課時練習）根據內能的定義，分別比較下列三組中各系統(tǒng)內能的大小，并說明道理。（1）SKIPIF1<0的水和SKIPIF1<0的水（2）SKIPIF1<0的水和SKIPIF1<0的水（3）SKIPIF1<0的水和SKIPIF1<0的水汽17．（2021·全國·高三專題練習）（1）1mol的物質內含有多少個分子？用什么表示？（2）若某種物質的摩爾質量為M，摩爾體積為Vmol，則一個分子的質量為多大？假設分子緊密排列，一個分子的體積為多大？（已知阿伏加德羅常數為NA）（3）Vmol＝NAV0（V0為一個分子的體積，Vmol為摩爾體積），對于任何固體、液體、氣體都成立嗎？18．（2022·全國·高三課時練習）一間教室長SKIPIF1<0，寬SKIPIF1<0，高SKIPIF1<0，假設教室里的空氣處于標準狀況。為了估算出教室空氣中氣體分子的數目，有兩位同學各自提出了一個方案：方案1

取分子直徑SKIPIF1<0，算出分子體積SKIPIF1<0，根據教室內空氣的體積SKIPIF1<0，算得分子數SKIPIF1<0方案2

根據化學知識，SKIPIF1<0空氣在標準狀況下的體積SKIPIF1<0。由教室內空氣的體積，可算出教室內空氣的摩爾數SKIPIF1<0。再根據阿伏伽德