新高考物理一轮复习重难点练习专题33 分子动理论　内能（原卷版）

专题33分子动理论内能1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法，了解分子动理论的基本观点.2.了解扩散现象并能解释布朗运动.3.知道分子力随分子间距离变化的图像.4.了解物体内能的决定因素．考点一微观量估算的两种“模型”1．分子的大小(1)分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10m；(2)分子的质量：数量级为10－26kg.2．阿伏加德罗常数(1)1mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取NA＝6.02×1023mol－1；(2)阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．1．微观量与宏观量(1)微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等．(2)宏观量：物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等．2．分子的两种模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直径d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固体和液体)．(2)立方体模型：V0＝d3，得边长d＝eq\r(3,V0)(常用于气体)．3．几个重要关系(1)一个分子的质量：m0＝eq\f(M,NA).(2)一个分子的体积：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：对于气体，V0表示一个气体分子占有的空间)．(3)1mol物体的体积：Vmol＝eq\f(M,ρ).【典例1】（2021·辽宁朝阳·高三期末）关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．标准状况下气体的摩尔体积为22.4L，可知单个分子体积约为SKIPIF1<0B．物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果C．气体温度越高，气体的压强越大D．液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映花粉分子运动的无规则性【典例2】（2022·山东淄博·二模）某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数SKIPIF1<0。若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0考点二布朗运动与分子热运动1．分子热运动分子做永不停息的无规则运动．2．扩散现象(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象．(2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．(3)温度越高，扩散越快．3．布朗运动(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动．(2)布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动．(3)微粒越小，温度越高，布朗运动越明显．【典例3】（2022·江苏省昆山中学模拟预测）把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是（）A．炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的B．越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表现得越不明显C．观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中D．将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动【典例4】（2022·北京通州·模拟预测）下列说法正确的是（）A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子热运动的平均动能越大D．水的温度升高，每个水分子的运动速率都会增大考点三分子力和内能1．分子间的作用力分子间同时存在引力和斥力，且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，但斥力变化得较快．2．分子动能与分子势能(1)分子平均动能①所有分子动能的平均值．②温度是分子平均动能的标志．(2)分子势能由分子间的相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关．3．物体的内能(1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．(2)决定因素：温度、体积和物质的量．(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递．4．温度(1)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．(2)两种温标摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15K.1.分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)．(1)当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大．(2)当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大．(3)当r＝r0时，分子势能最小.2．分析物体内能问题的五点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(2)内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关．(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能．(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能都相同．(5)内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关．任何物体都具有内能，恒不为零．【典例5】（2022·全国·高三专题练习）如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，则（）A．分子在x0左侧受引力作用，在x0右侧受斥力作用B．分子在x0左侧的受力一定大于在x0右侧的受力C．分子在x0处加速度为0，速度也为0D．分子在x0右侧由静止释放，向左运动的过程中速度先增大后减小到0【典例6】（2022·江苏盐城·三模）一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，则气体从A到B的过程中（）A．体积逐渐增大 B．内能逐渐增大 C．一定吸收热量 D．一定放出热量一、单选题1．（2022·上海市延安中学高三阶段练习）质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则（）A．氢气的内能较大 B．氧气的内能较大C．氢气的分子平均动能较大 D．氧气的分子平均动能较大2．（2022·全国·高三专题练习）陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是（）A．气体分子之间存在着空隙 B．气体分子在永不停息地做无规则运动C．气体分子之间存在着相互作用力 D．气体分子组成的系统具有分子势能3．（2022·辽宁·大连市普兰店区高级中学模拟预测）如图所示四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（）A．甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动B．乙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的C．丙图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用D．丁图中洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在表面张力4．（2022·全国·高三课时练习）关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（）A．在两分子间距离小于SKIPIF1<0的范围内，分子间总存在着相互作用力B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间作用力变化得越来越慢5．（2022·全国·高三专题练习）下列说法正确的是（）A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C．A、B两物体的质量和温度相同时，它们的内能一定相同D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同6．（2022·福建·漳州立人学校模拟预测）关于分子动理论及理想气体，下列说法正确的是（）A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低B．由图乙可知，气体在状态A的温度大于状态B的温度C．由图丙可知，当分子间的距离从r0逐渐增大时，分子间的作用力一直减小D．由图丁可知，当分子间的距离由r1增加到r2的过程中，分子力做正功7．（2022·上海市市西中学二模）某种油剂的密度为8102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在平静的水面上，最终可能形成的油膜最大面积约为（）A．10－10m2 B．104m2 C．107m2 D．1010m28．（2022·福建·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其压强p与温度t的关系图像如图所示，下列判断正确的是（）A．气体在a状态时的体积小于在b状态时的体积B．气体在状态a时的内能大于它在状态b时的内能C．气体在过程ab中一定吸收热量D．气体在过程ca中向外界放出的热量小于外界对气体做的功9．（2022·江苏南京·模拟预测）“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（）A．能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功10．（2022·天津·模拟预测）如图是某种气体在温度分别为T1和T2时的分子速率分布图像，以下选项中错误的是（）A．两条图线的温度关系为T1<T2B．温度升高时，气体分子中速率大的分子所占的比例会增加C．温度升高时，所有气体分子的速率都变大D．从图中我们可以直观地体会到温度越高，分子的热运动越剧烈二、填空题11．（2022·上海浦东新·模拟预测）疫情期间，医院将氧气瓶由寒冷的室外搬到温暖的室内并放置一段时间。不计氧气瓶体积的变化，与室外相比，该瓶内氧气的内能___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），氧气分子在单位时间内对瓶壁单位面积的撞击次数___________（选填“增多”、“减少”或“不变”）。12．（2022·河北·石家庄二中模拟预测）宇航员王亚萍太空授课呈现了标准水球，这是由于水的表面张力引起的。如图所示，A位置固定一个水分子甲，若水分子乙放在C位置，其所受分子力为零，则将水分子乙放在如图______（选填“AC之间”或“BC之间”），其分子力与水球表面层分子有相同的作用效果。若空间两个分子间距从无限远逐渐变小，直到小于SKIPIF1<0，则分子势能变化的趋势是______（选填“一直减小”“一直增大”“先减小再增大”或“先增大再减小”）。13．（2022·上海市杨浦高级中学模拟预测）我国的运载火箭使用国产液氢作为燃料，其燃烧效率高，清洁无污染。己知氢的摩尔质量为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0时氢气的密度为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0时液氢的密度为SKIPIF1<0。估算可得SKIPIF1<0时体积为SKIPIF1<0的氢气中所含分子数约为_________个，SKIPIF1<0时一个液氢分子体积约为__________SKIPIF1<0（阿伏加德罗常数为SKIPIF1<0）。14．（2022·全国·高三专题练习）甲分子固定在坐标原点SKIPIF1<0，乙分子位于SKIPIF1<0轴上，甲、乙分子间的作用力与距离间的关系如图所示（SKIPIF1<0为平衡距离）。当乙分子从SKIPIF1<0轴上SKIPIF1<0处以大小为SKIPIF1<0的初速度沿SKIPIF1<0轴负方向向甲分子运动时，乙分子所受甲分子的引力_________（选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“一直增大”），乙分子的分子势能_________（选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“一直减小”）；已知乙分子的质量为SKIPIF1<0，取乙分子在SKIPIF1<0处时，分子势能为零，若只考虑分子力的作用，则该过程中乙分子的最大分子势能为_________。三、解答题15．（2021·全国·高三课时练习）一只保温瓶内水的质量约SKIPIF1<0，其中水分子的数目约为多少？水的摩尔质量为SKIPIF1<0。16．（2021·全国·高三课时练习）根据内能的定义，分别比较下列三组中各系统内能的大小，并说明道理。（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·全国·高三专题练习）（1）1mol的物质内含有多少个分子？用什么表示？（2）若某种物质的摩尔质量为M，摩尔体积为Vmol，则一个分子的质量为多大？假设分子紧密排列，一个分子的体积为多大？（已知阿伏加德罗常数为NA）（3）Vmol＝NAV0（V0为一个分子的体积，Vmol为摩尔体积），对于任何固体、液体、气体都成立吗？18．（2022·全国·高三课时练习）一间教室长SKIPIF1<0，宽SKIPIF1<0，高SKIPIF1<0，假设教室里的空气处于标准状况。为了估算出教室空气中气体分子的数目，有两位同学各自提出了一个方案：方案1

取分子直径SKIPIF1<0，算出分子体积SKIPIF1<0，根据教室内空气的体积SKIPIF1<0，算得分子数SKIPIF1<0方案2

根据化学知识，SKIPIF1<0空气在标准状况下的体积SKIPIF1<0。由教室内空气的体积，可算出教室内空气的摩尔数SKIPIF1<0。再根据阿伏伽德