2020届高考物理一轮复习 第13章 热学 第一节 分子动理论 内能达标诊断高效训练

2020届高考物理一轮复习 第13章 热学 第一节 分子动理论 内能达标诊断高效训练

第一节 分子动理论 内能 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ (建议用时：60分钟)‎ 一、选择题 ‎1．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：选B.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．‎ ‎2．(2018·大连模拟)在两个密闭的容器中分别存有质量相等的氢气和氧气，不考虑分子间引力和斥力，它们的温度也相等，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．氢分子的平均速率大于氧分子的平均速率 B．氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 C．氢气的分子总动能大于氧气分子的总动能 D．氢气的内能大于氧气的内能 解析：选B.由题知，氢气和氧气的温度相等，则分子的平均动能一定相等，由于氢气分子的质量小于氧气分子的质量，由动能的表达式Ek＝mv2 ，知氢分子的平均速率大于氧分子的平均速率，故选项A正确，B错误．因氢气的摩尔质量小于氧气的摩尔质量，相等质量的氢气和氧气，氢气分子数多，而分子平均动能相等，所以氢气的分子总动能大于氧气分子的总动能，故C正确．由题意知，两种气体都可以看成理想气体，只有分子动能，所以氢气的内能大于氧气的内能，故D正确．‎ ‎3．以下说法正确的是(　　)‎ A．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数 B．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律 C．‎1 g氢气和‎1 g氧气含有的分子数相同，都是6.02×1023个 D．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动 解析：选A.一摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子，选项A正确；分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力，它们的大小不一定相等，选项B错误；氢气分子和氧气分子的质量不同，所以‎1 g氢气和‎1 g氧气含有的分子数不同，选项C 6‎ 错误；布朗运动只有在显微镜下才能看到，人的肉眼是看不到的，从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动，选项D错误．‎ ‎4．如图所示，用F表示两分子间的作用力，用Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中(　　)‎ A．F不断增大，Ep不断减小 B．F先增大后减小，Ep不断减小 C．F不断增大，Ep先增大后减小 D．F、Ep都是先增大后减小 解析：选B.分子间的作用力是矢量，分子势能是标量，由图象可知F先增大后减小，Ep则不断减小．‎ ‎5．(2018·北京月考)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是(　　)‎ A.　　　　　　 B． C. D． 解析：选C.铁的摩尔体积：V＝，单个分子的体积：V0＝，又：V0＝πD3，所以分子的直径：D＝.分子的最大截面积：S0＝，铁质晶须的横截面上的分子数：n＝ ，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力：F0 ＝＝.‎ ‎6．(2018·湖南衡阳八中模拟)关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法中正确的是(　　)‎ A．温度升高，气体分子的平均速率增大 B．温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同 C．温度相同时，各种气体分子的平均动能相同 D．温度相同时，各种气体的内能相同 6‎ 解析：选AC.温度是物体分子热运动的平均动能大小的标志，温度升高，气体分子的平均动能增加，气体分子的平均速率增大，故A正确；温度相同时，一定质量的各种理想气体平均动能相同，但由于是不同气体，分子质量不同，所以各种气体分子的平均速率不同，故C正确，B错误；各种理想气体的温度相同，只说明它们的平均动能相同，气体的内能大小还和气体的质量有关，即使是相同质量的气体，由于是不同气体，所含分子数不同，其内能也不相同，所以选项D错误．‎ ‎7．(2018·河北邯郸第一中学测试)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，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布朗运动 C．温度越低，PM2.5活动越剧烈 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中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈 解析：选BDE.氧分子的尺寸的数量级在10－‎10 m左右，则PM2.5的尺寸大于空气中氧分子的尺寸的数量级，选项A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、分子团的运动，故它的运动属于布朗运动，选项B正确；温度越高，PM2.5活动越剧烈，选项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，选项D正确；PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，选项E正确．‎ ‎8．(2018·潍坊月考)已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M，则该物质的分子质量和m kg水中所含氢原子数分别是(　　)‎ A.，mNA×103　　　　 B．，9mNA C.，mNA×103 D．，18mNA 解析：选A.物质分子的质量m0＝，m kg水的物质的量为，则m kg水中氢原子数为：N＝×2×NA＝×2×NA＝mNA×103 ，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎9．(2018·安阳第二次检测)下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是(　　)‎ 6‎ A．分子并不是球形，但可以当作球形处理，这是一种估算方法 B．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动 C．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等 D．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等 E．‎0 ℃‎和‎100 ℃‎氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点 解析：选ACE.A图是油膜法估测分子的大小，图中分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法，选项A正确；B图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故选项B错误；C图中，当两个相邻的分子间距离为r0时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故选项C正确；D图中，分子的速率不是完全相等的，所以也不要求每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等，故选项D错误；E图是麦克斯韦速率分布规律的图解，‎0 ℃‎和‎100 ℃‎氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，故选项E正确．‎ 二、非选择题 ‎10．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，‎ ‎(1)某同学操作步骤如下：‎ ‎①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；‎ ‎②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；‎ ‎③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；‎ ‎④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．‎ 改正其中的错误：____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ 6‎ ‎(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积为‎40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.‎ 解析：(1)用单分子油膜法估测分子的大小：首先精确取1 mL的油酸，用无水酒精按1∶200的体积比稀释成油酸酒精溶液，并测出一滴的体积V，在盛水盘中倒入‎2 cm深的蒸馏水，为观测油膜的面积，在水面上轻撒一层薄薄的痱子粉，在水盘中央轻滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，等到油膜不再扩大时，用一块透明塑料(或玻璃)板盖在水盘上描出油膜的轮廓图，把这块塑料(玻璃)板放在方格纸上(绘图纸)，数出油膜面的格数，然后算出油膜的面积S，于是可求出油膜的厚度h＝d＝.‎ ‎(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d＝＝ m＝1.2×10－‎9m.‎ 答案：(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ‎③在水面上先撒上痱子粉　(2)1.2×10－9‎ ‎11．石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料．已知‎1 g石墨烯展开后面积可以达到2 ‎600 m2‎，试计算每‎1 m2‎的石墨烯所含碳原子的个数．(阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，碳的摩尔质量M＝‎12 g/mol，计算结果保留两位有效数字)‎ 解析：由题意可知，已知‎1 g石墨烯展开后面积可以达到2 ‎600 m2‎，‎1 m2‎石墨烯的质量：m＝ g 则‎1 m2‎石墨烯所含碳原子个数：N＝NA＝×6×1023个≈1.9×1019个．‎ 答案：1.9×1019个 ‎12．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×‎103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×‎103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－‎2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)‎ ‎(1)该液化水中含有水分子的总数N；‎ ‎(2)一个水分子的直径d.‎ 解析：(1)水的摩尔体积为 Vm＝＝ m3/mol＝1.8×10－‎5 m3‎/mol 水分子总数为 N＝＝≈3×1025(个)．‎ 6‎ ‎(2)建立水分子的球体模型，有＝πd3，可得水分子直径：d＝ ＝ m≈4×10－‎10 m.‎ 答案：(1)3×1025个　(2)4×10－10 m 6‎