高考物理复习第十四章热学课后分级演练35分子动理论内能
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第50课时分子动理论、内能考点1 微观量的计算1.分子的两种模型(如图所示)(1)球体模型直径d=错误!。
(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d=错误!。
(固体、液体、气体都适用)对于气体分子,d=错误!的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.2.宏观量和微观量(1)宏观物理量:物体的质量m,体积V,密度ρ,摩尔质量M mol,摩尔体积V mol。
(2)微观物理量:分子质量m0,分子体积V0,分子直径d。
(3)宏观量、微观量以及它们之间的关系:[例1] 在标准状况下,有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气.已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,水的摩尔质量为M A,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A,求:(1)标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系;(2)它们中各有多少个水分子。
解析(1)温度是分子平均动能的标志。
标准状况下,水和水蒸气的温度相同,因此它们分子的平均动能相等.(2)对体积为V的水,质量为m=ρV①分子个数为N=错误!N A②解①②得N=错误!N A对体积为V的水蒸气,分子个数为N′=错误!N A。
答案(1)相等'(2)错误!N A错误!N A阿伏加德罗常数是宏观量与微观量之间联系的桥梁,注意弄清楚各量之间的关系式。
课后分级演练(三十五) 分子动理论内能【A级——基础练】1.(多选)(2017·随州调考)下列说法正确的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析:ACD 布朗运动是固体颗粒在液体中的运动,反应液体分子的运动,故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性,故选项A正确;分子间距离r<r0时,分子力随r增大减小,分子势能减小,当r=r0时,分子力等于零,分子势能最小,然后随r增大分子力先增大再减小,分子势能逐渐增大,故选项B错误,选项C正确;分子之间存在间隙,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,故D正确;温度升高,分子平均动能增大,但单个分子运动情况不确定,故E错误.2.(多选)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10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力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.分子间距离越大,分子间的斥力越小E.两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢解析:ADE 在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力和斥力,选项A正确;分子间作用力为零时,分子间的势能最小,但不是零,选项B错误;当分子间作用力表现为引力时,随分子间的距离增大,克服分子力做功,故分子势能增大,选项C错误;分子间距离越大,分子间的引力和斥力都是越小的,选项D正确;两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢,选项E正确;故选A、D、E.3.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:B 根据温度是分子平均动能的标志知,温度升高,分子热运动的平均动能增大;温度降低,分子热运动的平均动能减小,选项A错误,B正确;影响物体内能的因素有温度、体积、物质的量及物态,所以只根据温度变化情况无法判断内能的变化情况,选项C、D错误.4.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则物体的分子平均动能越大B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时,其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大解析:A 分子由于不停地运动而具有的能叫分子动能.分子的运动是杂乱的,同一物体内各个分子的速度大小和方向是不同的.从大量分子的总体来看,速率很大和速率很小的分子数比较少,具有中等速率的分子数比较多.在研究热现象时,有意义的不是一个分子的动能,而是大量分子的平均动能.从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能就越大;反之亦然.注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同,故选 A.5.气体能够充满密闭容器,说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( )A.气体分子可以做布朗运动B.气体分子的动能都一样大C.相互作用力十分微弱,气体分子可以自由运动D.相互作用力十分微弱,气体分子间的距离都一样大解析:C 气体能充满密闭容器的原因是:气体分子间的距离大于10-10m,相互作用力十分微弱,气体分子做无规则的自由运动,C正确;布朗运动研究的是悬浮在液体或气体中固体微粒的无规则运动,而不是液体分子或气体分子的运动,A错误;由于气体分子的运动及相互的碰撞,会使分子间的距离和速率都时刻发生变化,所以B、D 均错误.6.一定质量的理想气体在升温过程中( )A.分子平均势能减小B.每个分子速率都增大C.分子平均动能增大D.分子间作用力先增大后减小解析:C 一定质量的理想气体,分子势能不计,故A错误;在升温过程中,分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,故B错误,C正确;理想气体的分子体积和分子间的作用力都忽略不计,故D错误.7.(多选)(2017·邯郸一中一模)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,飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后危害人体健康,矿物燃料的燃烧是形成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中小一些的颗粒的运动比大一些的颗粒更为剧烈解析:BDE “PM2.5”是指直径小于等于 2.5微米的颗粒物,其尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级,故A错误;PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动,属于布朗运动,故B正确;大量空气分子对PM2.5无规则碰撞,温度越高,空气分子对颗粒的撞击越剧烈,则PM2.5的运动越激烈,故C错误;导致PM2.5增多的主要原因是矿物燃料的燃烧,故应该提倡低碳生活,并可有效减小PM2.5在空气中的浓度,故D正确;PM2.5中小一些的颗粒,空气分子对其撞击更不均衡,故运动比大一些的颗粒更为剧烈,故E正确.8.(多选)如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气( )A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大解析:AB 气体为封闭气体,体积不变,分子平均间距不变,分子引力和斥力不变,C错误.外筒隔热,气体温度升高,内能增大,A正确.由理想气体状态方程可知,气体温度升高,压强增大,B正确.温度升高,分子平均速率增大,但不是所有气体分子速率都增大,D错误.9.(多选)(2017·河南商丘三模)下列说法中正确的是( )A.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大B.微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,布朗运动越明显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.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强一定减小E.一定量的理想气体的内能只与它的温度有关解析:ACE 由题意知,当分子a从远处向分子b靠近时,分子力做正功,当a到达受b的作用力为零处时,a 的动能一定最大,A正确;微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,分子受力越平衡,布朗运动越不明显,B错误;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,C正确;单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,若每次撞击的力度加大,气体压强可能增大或不变,D错误;一定量的理想气体,分子间的势能不考虑,故内能即为分子的动能,只与温度有关,E正确.10.已知常温常压下CO2气体的密度为ρ,CO2的摩尔摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数为________.在 3 km的深海中,CO2浓缩成近似固体的硬胶体,此时若将CO2分子看做直径为d的球,则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为________.解析:体积为V的CO2气体质量m=ρV,则分子数N=mMN A=ρVN AM.CO2浓缩成近似固体的硬胶体,分子个数不变,则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为:V′=N·16πd3=πd3ρVN A6M答案:ρVN AMπd3ρVN A6M【B级——提升练】11.(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:D 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.12.(多选)如图所示,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( )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 mB.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为10-10 mC.若两个分子间距离增大,则分子势能也增大D.由分子动理论可知:温度相同的氢气和氧气,分子平均动能相同E.质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体),氢气的内能大解析:BDE 由分子间相互作用力关系可知,当分子间距离小于r0时,表现为斥力,分子间距离大于r0时,表现为引力,因此选项A错误,B正确;当分子间距离小于r0时,分子间距离增大,分子间作用力做正功,分子势能减小,当分子间距离大于r0时,分子间距离增大,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项C错误;由分子动理论可知,选项D正确;由理想气体状态方程可知,选项E正确.答案选BDE.13.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( )解析:B 分子间作用力f的特点是:r<r0时f为斥力,r=r0时f=0,r>r0时f为引力;分子势能E p的特点是r=r0时E p最小,因此只有B项正确.14.目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.实验发现,在水深300 m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过 2 500 m时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,将二氧化碳分子看成直径为D的球(球的体积公式V球=16πD3),则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少?解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起的,故体积为V的二氧化碳气体质量为m=ρV;所含分子数为n=mMN A=ρVMN A;变成硬胶体后体积为V′=n·16πD3=πρN A D36M.答案:πρN A D36M15.空调在制冷过程中,室内水蒸气接触蒸发器(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N A=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V0=Mρ=1.8×10-21.0×103m3/mol=1.8×10-5 m3/mol,水分子数:N=VN AV0=1.0×103×10-6×6.0×10231.8×10-5个≈3×1025个.(2)建立水分子的球体模型有V0N A=16πd3,可得水分子直径:d=36VπN A=36×1.8×10-53.14×6.0×1023m≈4×10-10 m.答案:(1)3×1025个(2)4×10-10 m。
1 / 21.阅读下面短文 内 能 内能是指物体内部所包含的总能量,包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等.在热学中,由于在热运动中上述后三项能量不发生变化,所以内能一般指前两项.由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积都有关系.请回答下列问题:(1)慢慢压缩针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?答:___________________。
(2)加热针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?答:_____________________.(3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪些部分发生变化?答:___________________.2.下列生活实例中,通过做功改变物体内能的是( )A 、冬天人们常用双手互相摩擦取暧B 、把冰块放在鲜榨的果汁里,喝时感觉很凉快C 、利用太阳能热水器“烧水”D 、摩托车发动机发动一段时间后,排气管热得发烫3.下列说法中正确的是( )A .物体内能增加,一定是外界对物体做了功B .将壶里的水烧开,是通过做功改变物体的内能C .冬天在火炉旁烤手是通过热传递改变手的内能D .物体的温度不变,它所具有的内能一定不变4.以下说法中,正确的是()A 、 温度低的物体吸收的热量一定少B 、 高温物体比低温物体含有的热量一定多C 、在物体对外做功过程中,物体不断地放出内能D 、在热传递过程中,物体吸收或放出的热量越多,它的内能变化就越大5.天然气是一种清洁能源。
天然气的热值为7.1×107J/m 3,它表示的意思是。
3m 3的天然气完全燃烧能放出J 的热量。
6.现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有()A .较小的密度B .较低的沸点C .较高的凝固点D .较大的热值7 、下图是物理上的一些插图,对插图的下列说法中错误的是( )A 、(a )图所示装置是演示液体的扩散的B 、(b)图所示装置是演示固体的扩散的C 、(c) 图所示装置是演示空气被压缩时内能增大的D 、(d)图所示装置是演示内能转化机械能的8、做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,下图1-4不属于做功改变物体内能的是( )9、质量相等,温度不同的两个铁块,温度的具有的内能大;温度相等,质量不等两个铁块,质量的内能大。
(三十五) 分子动理论热力学定律A组·基础巩固题1.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( )A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的C.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生D.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析扩散现象是分子无规则热运动的反映,B正确、D错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,C正确。
答案ABC2.(多选)下面关于分子力的说法正确的是( )A.铁丝很难被拉长,这一事实说明铁分子间存在引力B.水很难被压缩,这一事实说明水分子间存在斥力C.将打气管的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很难再压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D.磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力解析逐项分析:原来分子间距r等于r0,拉长时r>r0,表现为引力,A对;压缩时r<r0,表现为斥力,B对;压缩到一定程度后,空气很难再压缩,是气体分子频繁撞击活塞产生的气体压强增大的结果,C错;磁铁吸引铁屑是磁场力的作用,不是分子力的作用,D错。
答案AB3.(2017·重庆模拟)(多选)下列说法正确的是( )A.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大B.布朗运动不是液体分子的运动,但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律E.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积V0,则阿伏加德罗常数可表示为N A=VV0解析气体放出热量,若外界对气体做功,温度升高,分子的平均动能增大,故A正确;布朗运动是固体小颗粒的运动,它是分子无规则运动的反映,故B正确;当分子间是斥力时,分子力随距离的减小而增大;分子力做负功,故分子势能也增大,故C正确;第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第二定律,故D错误;若气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,由于气体分子之间的距离远大于分子的直径所以阿伏伽德罗常数不能表示为N A=VV0,气体此式不成立,故E错误。
第1讲分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的直径:数量级为10-10 m。
(2)分子的质量:数量级为10-26 kg。
(3)阿伏加德罗常数:N A=6.02×1023 mol-1。
2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象:由于分子的无规则运动产生的物质迁移现象。
温度越高,扩散现象越明显。
(2)布朗运动:悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动,颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越明显。
(3)热运动:分子永不停息的无规则运动。
温度越高,分子运动越剧烈。
3.分子间的作用力(1)引力和斥力总是同时存在,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子引力和斥力都随距离的增大而减小,但斥力变化得更快。
二、温度与物体的内能1.温度与温标(1)温度:表示物体的冷热程度,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
(2)温标:包括摄氏温标(t)和热力学温标(T),两者的关系是T=t+273.15_K。
2.分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)温度是分子热运动的平均动能的标志。
3.分子的势能(1)分子势能是由分子间的相对位置决定的能。
(2)决定因素①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况;②宏观上:决定于体积和状态。
4.物体的内能(1)物体的内能是物体中所有分子动能和分子势能的总和,是状态量。
(2)决定因素①对于给定的物体,其内能大小是由物体的温度和体积决定,即由物体的内部状态决定;②物体的内能与物体位置的高低、运行速度的大小无关。
微点判断(1)扩散现象只能在气体中进行。
(×)(2)布朗运动是指液体分子的无规则运动。
(×)(3)温度越高,布朗运动越剧烈。
(√)(4)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。
(×)(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。
(×)(6)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。
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第1讲分子动理论内能板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】分子动理论Ⅰ1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子直径:数量级是10-10 m;②分子质量:数量级是10-26 kg;③测量方法:油膜法。
(2)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数,N A=6。
02×1023mol-1。
2.分子做永不停息的无规则运动(1)扩散现象①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象。
②实质:不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的.(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。
②成因:液体分子无规则运动,对固体微粒撞击作用不平衡造成的.③特点:永不停息,无规则;微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.④结论:反映了液体分子的无规则运动。
(3)热运动①定义:分子永不停息的无规则运动。
②特点:温度越高,分子无规则运动越激烈。
3.分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在,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,斥力比引力变化更快。
(2)分子力随分子间距离的变化图象如图所示.(3)分子力的特点①r=r0时(r0的数量级为10-10 m),F引=F斥,分子力F=0;②r〈r0时,F引〈F斥,分子力F表现为斥力;③r>r0时,F引〉F斥,分子力F表现为引力;④r>10r0时,F引、F斥迅速减为零,分子力F=0。
分子动理论内能[基础巩固题组](20分钟,50分)1.(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是( )A.把物体缓慢举高,其机械能增加,内能不变B.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大C.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过“做功”方式实现的D.分子间引力和斥力相等时,分子势能最大E.分子间引力和斥力相等时,分子势能最小解析:选ACE.把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,物体内能不变,选项A正确;物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系,选项B错误;电流通过电阻后电阻发热,是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的,选项C正确;根据分子间作用力的特点,当分子间距离等于r0时,引力和斥力相等,不管分子间距离从r0增大还是减小,分子间作用力都做负功,分子势能都增大,故分子间距离等于r0时分子势能最小,选项D错误,E正确.2.(多选)下列关于布朗运动的说法中正确的是( )A.布朗运动是微观粒子的运动,其运动规律遵循牛顿第二定律B.布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映C.布朗运动是液体分子与固体分子的共同运动D.布朗运动是永不停息的,反映了系统的能量是守恒的E.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动解析:选ADE.布朗运动是悬浮的固体小颗粒不停地做无规则的宏观的机械运动,故符合牛顿第二定律,它反映了液体分子永不停息地做无规则运动,A、E正确,B、C错误;微粒运动过程中,速度的大小与方向不断发生改变,与接触的微粒进行能量交换,D正确.3.(多选)下列说法正确的是( )A.气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动B.气体温度升高,分子的平均动能一定增大C.布朗运动的实质就是分子的热运动D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而减小E.当分子间作用力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而减小解析:选ABE.布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动,它是液体分子无规则热运动的反映,选项C错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大,选项D错误.当分子间作用力表现为引力时,随分子间距离的减小,分子力做正功,分子势能减小,选项E正确.4.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,在玻璃板刚要脱离水面的一瞬间,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:选D.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.5.(多选)运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是( )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N A=VV0 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:选CDE.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;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;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对;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对;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 对.6.(2019·广州模拟)(多选)有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( )A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈C.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E.外界对物体做功,物体的内能必定增加解析:选ABC.温度是分子平均动能的标志,则一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变,选项A正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,选项B正确;物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和,选项C正确;布朗运动是液体分子对悬浮在液体中的微粒频繁碰撞引起的,选项D 错误;改变物体内能的方式有做功和热传递,外界对物体做功,物体的内能不一定增加,选项E 错误.7.(2019·大连模拟)(多选)某气体的摩尔质量为M mol ,摩尔体积为V mol ,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m 和V 0,则阿伏加德罗常数N A 可表示为( )A .N A =M mol m B .N A =ρV mol m C .N A =V mol V 0 D .N A =M molρV 0 解析:选AB.阿伏加德罗常数N A =M mol m =ρV mol m =V mol V,其中V 为每个气体分子所占有的体积,而V 0是气体分子的体积,故C 错误;D 中ρV 0不是气体分子的质量,因而也是错误的.故选A 、B.[能力提升题组](25分钟,50分)1.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是( )解析:选B.分子间作用力F 的特点是:r <r 0时F 表现为斥力,r =r 0时F =0,r >r 0时F 表现为引力;分子势能E p 的特点是r =r 0时E p 最小,因此只有B 项正确.2.如图所示,甲分子固定在坐标原点O ,乙分子位于x 轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示.F >0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,下列A 、B 、C 、D 四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系,其中大致正确的是( )解析:选B.乙分子从A处释放受甲分子引力作用,一直到C点都是加速运动,而后受斥力作用而减速,所以乙到C点时速度最大而不是零.A项错误;加速度与力成正比,方向相同,故B项正确;分子势能在C点时为最小,故C项错误;乙分子动能不可能为负值,故D项错误.3.(2019·山东泰安模拟)(多选)甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿x轴方向运动,两分子间的分子势能E p与两分子间距离x轴的变化关系如图所示,设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0,则下列说法正确的是( )A.乙分子在P点时加速度为0B.乙分子在Q点时分子势能最小C.乙分子在Q点时处于平衡状态D.乙分子在P点时动能最大E.乙分子在P点时,分子间引力和斥力相等解析:选ADE.由题图可知,乙分子在P点时分子势能最小,此时乙分子受力平衡,甲、乙两分子间引力和斥力相等,乙分子所受合力为0,加速度为0,选项A、E正确;乙分子在Q点时分子势能为0,大于乙分子在P点时的分子势能,选项B错误;乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,所以乙分子在Q 点合力不为0,故不处于平衡状态,选项C错误;乙分子在P点时,其分子势能最小,由能量守恒可知此时乙分子动能最大,选项D正确.4.(多选)下列说法正确的是( )A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大;分子势能不断增大D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E .物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关解析:选ADE.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,受力越趋于平衡,布朗运动越不明显,选项B 错误;在使两个分子间的距离由很远(r >10-9m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,选项C 错误.5.(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是( )A .某种物体的温度为0 ℃,说明该物体中分子的平均动能为零B .物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大C .当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,但斥力减小得更快,所以分子间作用力总表现为引力D .10 g 100 ℃的水的内能小于10 g 100 ℃的水蒸气的内能E .两个铅块挤压后能紧连在一起,说明分子间有引力解析:选BDE.物体的温度为0 ℃,分子的平均动能不为零,分子在永不停息地做无规则运动,选项A 错误;物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能还与势能有关,内能有可能减小,选项B 正确;当分子间的距离小于平衡距离r 0时,分子间的作用力表现为斥力,大于r 0时,分子间作用力表现为引力,选项C 错误;在10 g 100 ℃的水变成水蒸气时,分子间距增大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以10 g 100 ℃的水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能,选项D 正确;两个铅块挤压后能紧连在一起,是分子间的引力作用的结果,选项E 正确.6.(多选)一般情况下,分子间同时存在分子引力和分子斥力.若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时,固定甲分子不动,乙分子可自由移动,则去掉外力后,当乙分子运动到很远时,速度为v ,则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m )( )A .乙分子的动能变化量为12mv 2 B .分子力对乙分子做的功为12mv 2 C .分子引力比分子斥力多做的功为12mv 2 D .分子斥力比分子引力多做的功为12mv 2 E .乙分子克服分子力做的功为12mv 2 解析:选ABD.当甲、乙两分子间距离最小时,两者都处于静止状态,当乙分子运动到分子力的作用范围之外时,乙分子不再受力,此时速度为v ,故在此过程中乙分子的动能变化量为12mv 2,选项A 正确;在此过程中,分子斥力始终做正功,分子引力始终做负功,即W合=W 斥-W 引,由动能定理得W 合=W 斥-W 引=12mv 2,故分子斥力比分子引力多做的功为12mv 2,分子力做正功,选项B 、D 正确,E 错误.7.已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ,空气平均摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,地面大气压强为p 0,重力加速度大小为g .由此可估算得,地球大气层空气分子总数为________,空气分子之间的平均距离为________.解析:地球大气层空气的质量m =G g =4πR 2p 0g,总分子数N =m M N A =4πR 2p 0gM N A ;气体总体积V =Sh =4πR 2h ,分子平均距离d =3V 0=3V N = 3Mghp 0N A.答案:4πR 2p 0gM N A 3Mghp 0N A。
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第1讲分子动理论内能基础巩固1.下列说法中正确的是( )A。
布朗运动就是液体分子的无规则运动B.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均增大C。
当分子间距离增大时,分子势能一定增大D。
物体的内能变化,它的温度并不一定发生变化2.下列说法正确的是( )A.气体从外界吸收热量,气体的内能一定增加B.液体中的悬浮微粒越小,布朗运动越明显C。
封闭在汽缸中的气体,体积减小,压强一定减小D.两块纯净的铅板压紧后能合在一起,说明此时分子间不存在斥力3.(2017北京海淀零模,13)仅利用下列某一组数据,可以计算出阿伏加德罗常数的是()A.水的密度和水的摩尔质量B。
水分子的体积和水分子的质量C.水的摩尔质量和水分子的体积D。
水的摩尔质量和水分子的质量4.(2016北京丰台一模,13)关于分子间的作用力,下列说法正确的是( )A.分子间只存在引力B。
分子间只存在斥力C.分子间同时存在引力和斥力D.分子间距离较小时,只存在斥力,分子间距离较大时,只存在引力5.已知阿伏加德罗常数为N A,油酸的摩尔质量为M,密度为ρ。
则一个油酸分子的质量可表示为()A。
B. C。
D。
6.下列说法中正确的是( )A。
当物体的温度升高时,物体内每个分子热运动的速率一定都增大B。
课后分级演练(三十五) 分子动理论内能【A级——基础练】1.(多选)(2017·随州调考)下列说法正确的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析:ACD 布朗运动是固体颗粒在液体中的运动,反应液体分子的运动,故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性,故选项A正确;分子间距离r<r0时,分子力随r增大减小,分子势能减小,当r=r0时,分子力等于零,分子势能最小,然后随r增大分子力先增大再减小,分子势能逐渐增大,故选项B 错误,选项C正确;分子之间存在间隙,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,故D正确;温度升高,分子平均动能增大,但单个分子运动情况不确定,故E错误.2.(多选)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10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力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.分子间距离越大,分子间的斥力越小E.两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢解析:ADE 在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力和斥力,选项A正确;分子间作用力为零时,分子间的势能最小,但不是零,选项B错误;当分子间作用力表现为引力时,随分子间的距离增大,克服分子力做功,故分子势能增大,选项C错误;分子间距离越大,分子间的引力和斥力都是越小的,选项D正确;两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢,选项E正确;故选A、D、E.3.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:B 根据温度是分子平均动能的标志知,温度升高,分子热运动的平均动能增大;温度降低,分子热运动的平均动能减小,选项A错误,B正确;影响物体内能的因素有温度、体积、物质的量及物态,所以只根据温度变化情况无法判断内能的变化情况,选项C、D错误.4.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则物体的分子平均动能越大B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大C.某物体内能增大时,其温度一定升高D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大解析:A 分子由于不停地运动而具有的能叫分子动能.分子的运动是杂乱的,同一物体内各个分子的速度大小和方向是不同的.从大量分子的总体来看,速率很大和速率很小的分子数比较少,具有中等速率的分子数比较多.在研究热现象时,有意义的不是一个分子的动能,而是大量分子的平均动能.从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能就越大;反之亦然.注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同,故选A.5.气体能够充满密闭容器,说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( )A.气体分子可以做布朗运动B.气体分子的动能都一样大C.相互作用力十分微弱,气体分子可以自由运动D.相互作用力十分微弱,气体分子间的距离都一样大解析:C 气体能充满密闭容器的原因是:气体分子间的距离大于10-10m,相互作用力十分微弱,气体分子做无规则的自由运动,C正确;布朗运动研究的是悬浮在液体或气体中固体微粒的无规则运动,而不是液体分子或气体分子的运动,A错误;由于气体分子的运动及相互的碰撞,会使分子间的距离和速率都时刻发生变化,所以B、D均错误.6.一定质量的理想气体在升温过程中( )A.分子平均势能减小B.每个分子速率都增大C.分子平均动能增大D.分子间作用力先增大后减小解析:C 一定质量的理想气体,分子势能不计,故A错误;在升温过程中,分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,故B错误,C正确;理想气体的分子体积和分子间的作用力都忽略不计,故D错误.7.(多选)(2017·邯郸一中一模)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,飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后危害人体健康,矿物燃料的燃烧是形成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中小一些的颗粒的运动比大一些的颗粒更为剧烈解析:BDE “PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物,其尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级,故A错误;PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动,属于布朗运动,故B正确;大量空气分子对PM2.5无规则碰撞,温度越高,空气分子对颗粒的撞击越剧烈,则PM2.5的运动越激烈,故C错误;导致PM2.5增多的主要原因是矿物燃料的燃烧,故应该提倡低碳生活,并可有效减小PM2.5在空气中的浓度,故D正确;PM2.5中小一些的颗粒,空气分子对其撞击更不均衡,故运动比大一些的颗粒更为剧烈,故E正确.8.(多选)如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气( )A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大解析:AB 气体为封闭气体,体积不变,分子平均间距不变,分子引力和斥力不变,C 错误.外筒隔热,气体温度升高,内能增大,A正确.由理想气体状态方程可知,气体温度升高,压强增大,B正确.温度升高,分子平均速率增大,但不是所有气体分子速率都增大,D错误.9.(多选)(2017·河南商丘三模)下列说法中正确的是( )A.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大B.微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,布朗运动越明显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.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强一定减小E.一定量的理想气体的内能只与它的温度有关解析:ACE 由题意知,当分子a从远处向分子b靠近时,分子力做正功,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大,A正确;微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,分子受力越平衡,布朗运动越不明显,B错误;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,C正确;单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,若每次撞击的力度加大,气体压强可能增大或不变,D 错误;一定量的理想气体,分子间的势能不考虑,故内能即为分子的动能,只与温度有关,E 正确.10.已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ,CO 2的摩尔摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________.在3 km 的深海中,CO 2浓缩成近似固体的硬胶体,此时若将CO 2分子看做直径为d 的球,则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________.解析:体积为V 的CO 2气体质量m =ρV ,则分子数N =m M N A =ρVN A M. CO 2浓缩成近似固体的硬胶体,分子个数不变,则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为:V ′=N ·16πd 3=πd 3ρVN A 6M答案:ρVN A M πd 3ρVN A 6M【B 级——提升练】11.(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:D 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.12.(多选)如图所示,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( )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10-10m C .若两个分子间距离增大,则分子势能也增大D .由分子动理论可知:温度相同的氢气和氧气,分子平均动能相同E .质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体),氢气的内能大解析:BDE 由分子间相互作用力关系可知,当分子间距离小于r 0时,表现为斥力,分子间距离大于r 0时,表现为引力,因此选项A 错误,B 正确;当分子间距离小于r 0时,分子间距离增大,分子间作用力做正功,分子势能减小,当分子间距离大于r 0时,分子间距离增大,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项C 错误;由分子动理论可知,选项D 正确;由理想气体状态方程可知,选项E 正确.答案选BDE.13.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是( )解析:B 分子间作用力f 的特点是:r <r 0时f 为斥力,r =r 0时f =0,r >r 0时f 为引力;分子势能E p 的特点是r =r 0时E p 最小,因此只有B 项正确.14.目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.实验发现,在水深300 m 处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m 时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,将二氧化碳分子看成直径为D 的球(球的体积公式V 球=16πD 3),则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少?解析:二氧化碳气体变成硬胶体后,可以看成是分子一个个紧密排列在一起的,故体积为V 的二氧化碳气体质量为m =ρV ;所含分子数为n =m M N A =ρV MN A ;变成硬胶体后体积为V ′=n ·16πD 3=πρN A D 36M. 答案:πρN A D 36M15.空调在制冷过程中,室内水蒸气接触蒸发器(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 cm 3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3、摩尔质量M =1.8×10-2 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =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V 0=M ρ=1.8×10-21.0×103 m 3/mol =1.8×10-5 m 3/mol ,水分子数: N =VN A V 0=1.0×103×10-6×6.0×10231.8×10-5个≈3×1025个. (2)建立水分子的球体模型有V 0N A =16πd 3,可得水分子直径:d =36V 0πN A =36×1.8×10-53.14×6.0×1023 m≈4×10-10 m. 答案:(1)3×1025个 (2)4×10-10 m。