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2018年高考物理一轮复习:选修3-3 第十三章 第一讲 分子动理论 内能

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                                   [A 组·基础题]
    一、单项选择题

    1.下列说法正确的是(  )
    A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
    B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
    C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
    D.物体对外界做功,其内能一定减少
    解析:布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)

分子的运动,故       A 选项正确,B      选项错误;由改变内能的两种方式可知,若物体从外界吸

收热量同时对外做功,其内能也可能不变或者减少,C                       选项错误;物体对外做功同时从外

界吸热,其内能也可能增加或者不变,D                 选项错误.

    答案:A
    2.下列关于温度及内能的说法中正确的是(  )
    A.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的温度高
    B.两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同
    C.质量和温度相同的冰和水,内能是相同的
    D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化
    解析:温度是大量分子热运动的客观体现,单个分子不能比较温度大小,A                               错误;物

质的内能由温度、体积、物质的量共同决定,故                    B、C   均错误;一定质量的某种物质,温

度不变而体积发生变化时,内能也可能发生变化,D                      正确.

    答案:D
    3.(2017·石家庄质检)如图所示,用细线将一块玻璃板水平地悬
挂在弹簧测力计下端,并使玻璃板贴在水面上,然后缓慢提起弹簧
测力计,在玻璃板脱离水面的一瞬间,弹簧测力计读数会突然增大,

主要原因是(  )
    A.水分子做无规则热运动
    B.玻璃板受到大气压力作用
    C.水与玻璃间存在万有引力作用
    D.水与玻璃间存在分子引力作用
    解析:在玻璃板脱离水面的一瞬间,弹簧测力计读数会突然增大的主要原因是:水与

玻璃间存在分子引力作用,选项              D 正确.

    答案:D
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    4.(2014·高考北京卷)下列说法中正确的是(  )
    A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大
    B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大
    C.物体温度降低,其内能一定增大
    D.物体温度不变,其内能一定不变
    解析:温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则

其分子平均动能减小,故           A 错误,B    正确.物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能

的总和,宏观上取决于物体的温度、体积和质量,故                      C、D   错误.

    答案:B
    二、多项选择题

    5.运用分子动理论的相关知识,下列说法正确的是(  )
    A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关

    B.某气体的摩尔体积为          V,每个分子的体积为         V0,则阿伏加德罗常数可表示为             NA=
 V
V0
    C.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动
    D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件
下利用分子的扩散来完成

    E.降低气体的温度,气体分子热运动的剧烈程度就可减弱
    解析:气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数有关,

还与分子平均速率有关,选项             A 错误;由于分子的无规则运动,气体的体积可以占据很大

的空间,故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数,选项                             B 错误;布朗运动的
微粒非常小,肉眼是看不到的,阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃运动是机械运

动,不是布朗运动,选项           C 正确;扩散可以在固体中进行,生产半导体器件时需要在纯净

的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,选项                                   D 正确;
根据温度是分子平均动能的标志可知,降低气体的温度,气体分子热运动的剧烈程度就可

减弱,选项     E 正确.

    答案:CDE
    6.我国已开展空气中         PM2.5 浓度的监测工作.PM2.5        是指空气中直径等于或小于            2.5 
μm 的悬浮颗粒物,其飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形
成危害.矿物燃料燃烧的排放物是形成                 PM2.5 的主要原因.下列关于         PM2.5 的说法中正确
的是(  )
    A.PM2.5  的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
    B.PM2.5  在空气中的运动属于分子热运动
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

    C.PM2.5  的运动轨迹只是由大量空气分子对               PM2.5 无规则碰撞的不平衡决定的
    D.倡导低碳生活,减少煤和石油等燃料的使用,能有效减小                          PM2.5 在空气中的浓度
    E.PM2.5  必然有内能
    解析:PM2.5    的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多,A                 错误;PM2.5   在空气中的运动

不属于分子热运动,B         错误;PM2.5    的运动轨迹是由大量空气分子对              PM2.5 无规则碰撞的

不平衡和气流的运动决定的,C             错误;倡导低碳生活,减少煤和石油等燃料的使用,能有

效减小   PM2.5 在空气中的浓度,PM2.5        必然有内能,D、E        正确.

    答案:DE

    7.关于分子间作用力,下列说法中正确的是(r0                 为分子间的平衡位置)(  )

    A.当分子间距离为         r0 时,它们之间既没有引力,也没有斥力

                                                                -10
    B.分子间的平衡距离         r0 可以近似看成分子直径的大小,其数量级为                 10    m

    C.两个分子间的距离由较大逐渐减小到                 r=r0 的过程中,分子力先增大后减小,分子
力表现为引力

    D.两个分子间的距离由极小逐渐增大到                 r=r0 的过程中,引力和斥力都同时减小,分
子力表现为斥力

    解析:分子之间的引力和斥力是同时存在的,r=r0                   时合力等于零,但引力和斥力仍存

                                             -10
在,A   错;r0  可看成是分子直径的大小,数量级为               10     m,B  对;r>r0  时分子力表现为

引力,在无穷远处分子力趋于零,分子间距由较大逐渐减小到                          r=r0 的过程中,分子力先增

大后减小,C      对;r<r0  时分子力表现为斥力,分子间距由极小增大到                   r=r0 的过程中,分
子间的引力和斥力都同时减小,D              对.

    答案:BCD
    8.关于分子间的相互作用力,以下说法中正确的是(  )

    A.当分子间距离        r=r0 时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥
力

    B.分子力随分子间距离的变化而变化,当                  r>r0 时,随着距离的增大,分子间的引力
和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力

    C.当分子间的距离        r10-9 m 时,分子间的作用力可以忽略不计

    解析:分子间距离为         r0 时分子力为零,并不是分子间无引力和斥力,A                   错误;当

r>r0 时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力比引力减小得快,故分子
力表现为引力,B        错误.

    答案:CD
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                                   [B 组·能力题]
    一、选择题

    9.(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点               O,乙分子沿      x 轴运动,

两分子间的分子势能         Ep 与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示.图

中分子势能的最小值为-E0.若两分子所具有的总能量为                      0,则下列说法
中正确的是(  )

    A.乙分子在      P 点(x=x2)时,加速度最大

    B.乙分子在      P 点(x=x2)时,其动能为      E0

    C.乙分子在      Q 点(x=x1)时,处于平衡状态

    D.乙分子的运动范围为          x≥x1
    解析:由分子间作用力的规律可知,一分子从无限远处向另一分子靠近时,分子力先

做正功,分子动能增加,分子势能减少,当到达平衡位置后,分子力开始做负功,分子动

能减少,分子势能增加,所以             x=x2 处是乙分子所处的平衡位置,即所受合力为零,故选

项  A、C  错误;又知两分子总能量为            0,故选项    B 正确;若分子运动到         x<x1 范围内,则动
能为负值,与现实矛盾,故            D 正确.

    答案:BD
    10.(多选)(2017·吉林省吉林市质量检测)下列各种说法中正确的是(  )
    A.温度低的物体内能小
    B.分子运动的平均速度可能为零,瞬时速度不可能为零
    C.液体与大气相接触,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引
    D.0 ℃的铁和     0 ℃的冰,它们的分子平均动能相同
    E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有
关
    解析:物体的内能为所有分子的动能和分子势能之和,物体的内能不仅与温度有关,

还与物体的质量、体积有关,A             错误.分子在永不停息地做无规则运动,所以瞬时速度可

能为零,B     错误.当液体与大气相接触,表面层内分子受其他分子的斥力和引力,其中引

力大于斥力表现为相互吸引,故              C 项正确.因为温度是分子平均动能的标志,故                   D 项正
确.根据气体压强的定义可知,单位体积内的分子数和温度决定气体分子单位时间内与单

位面积器壁碰撞的次数,所以             E 项正确.

    答案:CDE
    二、非选择题

    11.已知气泡内气体的密度为            1.29 kg/m3,平均摩尔质量为      0.029 kg/mol.阿伏加德罗常

              23    -1                            -10
数  NA=6.02×10    mol  ,取气体分子的平均直径为           2×10     m.若气泡内的气体能完全
变为液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值.(结果保留一位有效数字)
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

                                                           ρV0         πd3

    解析:设气体体积为         V0,变为液体后体积为         V1,气体分子数      n=  M NA,V1=n   6 (或

      3
V1=nd  )
      V1   ρ        V1   ρ

               3           3
    则V0=6Mπd   NA(或V0=Md    NA)
        V1
    解得V0≈1×10-4(或     2×10-4).
    答案:1×10-4(或     2×10-4)
    12.(2017·郑州模拟)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题,在车灯的设计上选择
了氙气灯,因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的                       3 倍,但是耗电量仅是普通灯的一
半,氙气灯使用寿命则是普通灯的               5 倍,很多车主会选择含有氙气灯的汽车.若氙气充入
灯头后的容积      V=1.6  L,氙气密度     ρ=6.0 kg/m3,已知氙气摩尔质量         M=0.131  kg/mol,阿

                     23   -1
伏加德罗常数      NA=6×10     mol ,试估算:(结果保留一位有效数字)
    (1)灯头中氙气分子的总个数          N;
    (2)灯头中氙气分子间的平均距离.
                                      ρV
    解析:(1)设氙气的物质的量为           n,则  n=  M ,
                     ρV

                                 22
    氙气分子的总数       N=  M NA≈4×10   个.
                              V

    (2)每个分子所占的空间为         V0=N
    设分子间平均距离为         a,

             3
    则有  V0=a  ,

          V
         3
    即 a=  N≈3×10-9 m.
    答案:(1)4×1022(个) (2)3×10-9 m
    13.嫦娥工程是中国启动的第一个探月工程.该工程首先是发射绕月卫星,继而是发
射无人探测装置,实现月面软着陆探测,最后送机器人上月球建立观测点,并采回标

本.某学校兴趣小组的同学,通过查找资料知道:月球半径                         R=1.7×106 m,月球表面重力
加速度   g=1.6  m/s2.为开发月球的需要,设想在月球表面覆盖一层大气,使月球表面附近的

                    5                          3
大气压达到     p0=1.0×10   Pa.已知大气层厚度      h=1.3×10   m,比月球半径小得多,假设月球
表面开始没有空气.试估算:

    (1)应在月球表面覆盖的大气层的总质量               m;(已知大气压强是由于大气的重力而产生的)
    (2)月球表面大气层的分子数;
    (3)气体分子间的距离.(空气的平均摩尔质量                M=2.9×10-2    kg/mol,阿伏加德罗常数
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           23  -1
NA=6.0×10    mol )  
    解析:(1)月球的表面积        S=4πR2

    月球表面大气的重力与大气压力大小相等                  mg=p0S
                       4πR2p0
    所以大气的总质量        m=    g  ,代入数据可得
       4 × 3.14 × 1.7 × 1062
    m=          1.6       ×1.0×105 kg

    ≈2.27×1018 kg.
    (2)月球表面大气层的分子数为
       m     2.27 × 1018
                   -          23
    N=MNA=2.9   × 10 2×6.0×10   (个)
    ≈4.7×1043(个).
    (3)可以认为每一个气体分子占据的空间为一个立方体,小立方体紧密排列,其边长即

为分子间的距离,设分子间距离为               a,大气层中气体的体积为           V,则有

                   V    4πR2h
                  3    3
    V=4πR2h,a=     N=     N  ≈1.0×10-9 m.
    答案:(1)2.27×1018 kg (2)4.7×1043  个

    (3)1.0×10-9 m
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