2020年高考物理复习 第11章 试题解析51
第十一章 热 学
学案51 分子动理论
一、概念规律题组
1．关于分子下列说法正确的是( )
A．物体是由大量分子组成的
B．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
C．质量相等的不同种物质含有相同的分子数
D．分子的质量之比一定等于它们的摩尔质量之比
2．某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为( )
A．NA＝ B．NA＝
C．NA＝ D．NA＝
3．关于分子的热运动，以下叙述正确的是( )
A．布朗运动就是分子的热运动
B．布朗运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越激烈
4．两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是( )
A．分子间的引力和斥力都在减小
B．分子间的斥力在减小，引力在增大
C．分子间相互作用的合力在逐渐减小
D．分子间相互作用的合力，先减小后增大，再减小到零
二、思想方法题组
5．当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是( )
A．两种气体分子的平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
6．用r表示两分子间的距离，Ep表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，Ep＝0，则( )
A．当10r0＞r＞r0时，Ep随r的增大而增大
B．当r＜r0时，Ep随r的减小而增大
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C．当r＝r0时，Ep最小
D．当r＝r0时，Ep＝0
一、微观量估算的基本方法
1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
3．关系
【例1】 用放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10－9 m3，碳的密度为2.25×103 kg/m3，摩尔质量是1.2×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，则：
(1)该小碳粒含分子数约为多少个？(取一位有效数字)
(2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的，试估算碳分子的直径。
[针对训练1] )某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283 kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103 kg·m－3.若100滴油酸的体积为1 mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA＝6.02×1023 mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝πD3，结果保留一位有效数字)
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二、布朗运动的理解
1．研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒．
2．特点：①永不停息；②无规则；③颗粒越小，现象越明显；④温度越高，运动越激烈；⑤肉眼看不到．
3．成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力的不平衡引起的，是分子无规则运动的反映．
特别提示
1．布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映．
2．布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不见，需用显微镜才能观察到．
【例2】 关于布朗运动的下列说法中，正确的是( )
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的反映
C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映
D．观察时间越长，布朗运动就越显著
E．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
[针对训练2]
图1
做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1所示．图中记录的是( )
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
三、分子力与分子势能
图2
1．分子间的相互作用力与分子间距离的关系
分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大．但总是斥力变化得较快，如图2所示．
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(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0.
(2)当r
r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引>F斥，F表现为引力．
(4)当r>10r0(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)．
2．分子势能与分子间距离的关系
分子势能随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
图3
(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大．
(2)当r0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则( )
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到c的过程，动能先增后减
D．乙分子由b到d的过程，两分子间的分子势能一直增加
(2)
图5
如图5所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
[规范思维]
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[针对训练3] 分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则( )
A．分子间引力随分子间距的增大而增大
B．分子间斥力随分子间距的减小而增大
C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大
D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大
[针对训练4] 分子甲和分子乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略．现让分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中( )
A．分子力总是对乙做正功
B．分子乙总是克服分子力做功
C．先是分子力对乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功
D．分子力先对乙做正功，再对乙做负功，最后又对乙做正功
【基础演练】
1．下列现象中不能说明分子间存在分子力的是( )
A．两铅块能被压合在一起 B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩 D．空气容易被压缩
2．根据分子动理论，下列说法正确的是( )
A．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
B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动
C．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而减小
D．分子势能随着分子间的距离的增大，可能先减小后增大
3．从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量( )
A．氧气的密度和阿伏加德罗常数
B．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数
D．氧气分子的体积和氧气分子的质量
4．根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大
B．物体的温度为0℃时，物体分子的平均动能为零
C．分子势能一定随分子间距离的增大而增大
D．给物体加热，物体的内能不一定增加
5．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离( )
A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量
B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度
C．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和体积
D．该气体的密度、体积和摩尔质量
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6．
图6
图6为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
7．铜的摩尔质量为M，密度为ρ，若用NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是( )
8．如图7所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是( )
图7
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 m
C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力
D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能亦越来越大
9．假如全世界60亿同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5 000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023 mol－1)( )
A．10年 B．1千年
C．10万年 D．1千万年
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
【能力提升】
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10．(1)如图8所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接触水面．
图8
如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋．原因是水分子和玻璃的分子间存在________作用．
(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色．这一现象在物理学中称为________现象，是由于分子的________而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性________的方向进行的．
11．一个标准足球场的面积为105 m×68 m＝7 140 m2.通常用空气湿度(相对湿度、绝对湿度)表示空气中含有水蒸气的情况，若球场附近一定体积的空气中所含的水蒸气凝结成水后的体积为103 cm3，已知水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量Mmol＝1.8×10－2 kg/mol，一标准大气压为1.0×105 Pa，试求：
(1)该足球场上方空气的质量；
(2)水蒸气凝结成的水中含有多少水分子；
(3)估算一个水分子的直径为多大．(以上计算结果均保留一位有效数字)
12．在中国探月工程一期即“嫦娥一号”圆满成功的同时，中国探月工程二期也已启动．其中，嫦娥二号卫星将于2011年底前完成发射．已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查资料知道：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厚度为h的大气，使月球表面附近的大气压达到p0＝1.0×105 Pa，已知大气层厚度h＝1.3×103 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)应在月球表面添加的大气层的总质量m；
(2)月球大气层的分子数；
(3)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NA＝6.0×1023 mol－1)
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学案51 分子动理论
【课前双基回扣】
1．ABD
2．BC [气体分子间距离很大，气体的体积并不等于每个分子的体积之和，A错，气体的质量等于每个分子质量之和，C对．由于M＝ρV，B对．气体的密度是对大量气体分子而言的，一个分子质量m≠ρV，D错．]
3．C [布朗运动是指固体小颗粒的运动，A错误．温度越高，分子无规则运动越激烈，与物质种类无关，B错，C对．物体的宏观运动速度大小与微观分子的热运动无关，D错．故选C.]
4．AD [分子间同时存在着引力和斥力，当距离增大时，二者都在减小，只是斥力减小得比引力快．当分子间距离rr0时，分子间的斥力小于引力，分子力表现为引力．当r＝r0时，合力为零，当r→∞时，分子间相互作用力为零．所以分子力的变化是先减小后增大，再减小到零．故A、D正确．]
5．AB [因温度是气体分子平均动能的标志，所以选项A正确．因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且M(H)r>r0时Ep随r增大而增大，故A正确．
当r
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