专题51 分子运动理论内能高考物理一轮复习专题详解解析版.docx
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专题51分子运动理论内能高考物理一轮复习专题详解解析版
知识回顾
1．分子动理论与内能
2．两种微观模型
（1）球体模型（适用于固体、液体）：
一个分子的体积V0＝
π
3＝
πd3，d为分子的直径．
（2）立方体模型（适用于气体）：
一个分子占据的平均空间V0＝d3，d为分子间的距离．
3．分子热运动的实验基础
扩散现象和布朗运动．
（1）扩散现象特点：
温度越高，扩散越快．
（2）布朗运动特点：
液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．（反映了液体分子的无规则运动，但并非液体分子的无规则运动）
4．分子间的相互作用力和分子势能
（1）分子力：
分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．
（2）分子势能：
分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0时，分子势能最小．
5．物体内能变化的判定
温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．
例题分析
【例1】 （多选）若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是（ ）
A．V＝
B．V0＝
C．M0＝
D．ρ＝
E．NA＝
【答案】 ACE
【例2】 （多选）下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是（ ）
A．分子并不是球形，但可以把它们当作球形处理，是一种估算方法
B．微粒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．实验中尽可能保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同
E．0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点
【答案】 ACE
专题练习
1. 下列关于热现象的描述正确的是（ ）
A．据热力学定律，热机的效率不可能达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
【答案】AC
【解析】据热力学定律，热机的效率不可能达到100%，选项A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能，而热传递是通过能量的转移改变内能的，选项B错误；温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，选项C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有统计规律，故D错误；故选AC.
2. 以下关于分子动理论的说法中正确的是（ ）
A．物质是由大量分子组成的
B．分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小
C．-2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动
D．扩散和布朗运动的实质是相同的，都是分子的无规则运动
【答案】AB
【解析】物质是由大量分子组成的，故A正确；分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，B正确；-2℃时水已经结为冰，虽然水分子热运动剧烈程度降低，但不会停止热运动，C错误；扩散和布朗运动都是分子无规则运动的证据，但是实质不同，布朗运动是微粒在运动，故D错误．学科@网
3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间作用力与距离关系的函数图象如图，现把乙分子从r3处由静止释放，则（ ）
A．乙分子从r3到r1一直加速
B．乙分子从r3到r2加速，从r2到r1减速
C．乙分子从r3到r1过程中，其加速度先变大后变小。
D．乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子势能一直减小
【答案】ACD
点睛：
理解分子力变化规律，理解分子力做功与分子势能变化的关系是解决本题的关键；注意平衡位置r1是分子力性质变化的分界点．
4. 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，若规定无限远处分子势能为零，则下列说法不正确的是（ ）
A．乙分子在b处势能最小，且势能为负值
B．乙分子在c处势能最小，且势能为负值
C．乙分子在d处势能一定为正值
D．乙分子在d处势能一定小于在a处势能
E.乙分子在c处加速度为零，速度最大
【答案】ACD
【点睛】
解决本题的关键是通过分子力做功去判断动能和分子势能的变化：
分子力做正功，动能增加，分子势能减小．可以和重力势能、电势能进行类比记忆．
5. 下列说法正确的是（___）
A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动
B．液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离
C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生
D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小
E.气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
【答案】BDE
【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动，不能证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动，故A错误；液体表面层的分子间距离近似等于r0，内部分子之间距离小于r0，故B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，故C错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但是它们合力的变化却不一定，如分子之间距离从小于r0位置开始增大，则分子力先减小后增大再减小，故D正确；气体体积不变时，温度越高，由
知，气体的压强越大，由于单位体积内气体分子数不变，分子平均动能增大，所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确．所以BDE正确，AC错误。
6. 下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
B．布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动
C．分子a从无穷远处由静止开始接近固定不动的分子b，只受分子力作用，当a受到分子力为0时，a的动能一定最大
D．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
【答案】ACD
7. 关于分子力，正确的说法是 （ ）
A．分子间的相互作用力是万有引力的表现
B．分子间作用力是由分子内带电粒子相互作用和运动所引起的
C．当分子间距r>r0（r0平衡位置）时，随r的增大，分子间斥力和引力都在减小，合力表现为引力
D．当分子间距大于10-9 m时，分子间作用力几乎等于零
【答案】BCD
【解析】A项：
分子力和万有引力是不同性质的力，故A错误；
B项：
当分子间的相互作用力是分子间的固有属性，表示带电粒子间的作用力与运动所引起的，故B正确；
C项：
当分子间距r>r0（r0平衡位置）时，随r的增大，分子间斥力和引力都在减小，合力表现为引力，故C正确；
D项：
当分子间距离大于10-9 m时，分子间的作用力几乎等于零，故D正确。
8. 以下关于分子动理论的说法中不正确的是（ ）
A．物质是由大量分子组成的
B．－2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动
C．分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小
【答案】B
【解析】A、物质是由大量分子组成的，故A正确；
B、-2℃时水已经结为冰，虽然水分子热运动剧烈程度降低，但不会停止热运动，故B错误；
C、分子势能随分子间距离的增大（当r＜r0），先减小，（当r＞r0）后增大，故C正确；
D、分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，故D正确。
点睛：
物质是由大量分子组成的，分子永不停息的做无规则的热运动，分子间存在相互作用的引力和斥力，并且引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，在分子间距离变化过程中，伴随分子力做正或负功，分子势能会减小或增大。
9. 下列关于分子热运动的说法中正确的是
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力
C．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能减小
D．气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高
【答案】D
10. 我国已开展空气中PM2．5浓度的监测工作，PM2．5是指空气中直径小于2．5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害。
矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2．5的主要原因，下列关于PM2.5的说法中正确的是
A．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
B．PM2.5的无规则运动说明了空气分子做分子热运动
C．PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈
D．温度越低，PM2.5的无规则运动越剧烈
【答案】B
【解析】PM2.5是固体小颗粒，不是分子，故PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，故A错误；PM2.5的无规则运动说明了空气分子做分子热运动，故B正确；PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故C错误；温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故D错误；故选B。
11. 下图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>r1时，随分子间距离的增大，分子力做正功
B．当r=r2时，分子间的作用力为零
C．当r=r1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
【答案】B
【点睛】
正确理解分子力、分子势能与分子之间距离的变化关系，注意分子力与分子势能变化的一个临界点为r=r0，注意将分子力与分子之间距离和分子势能与分子之间距离的图象比较进行学习．学科@网
12. 下列说法正确的是（ ）
A．气体对外界做功，其内能一定减小
B．气体从外界吸热，其内能一定增大
C．温度越高，分子热运动越剧烈
D．温度越低，分子的平均动能越大
【答案】C
【解析】根据热力学第一定律公式△U=Q+W，气体对外界做功，其内能不一定减少，故A错误；根据热力学第一定律公式△U=Q+W，气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故B错误；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，故C正确；温度是分子平均动能的标志，温度越低，分子的平均动能越小，故D错误；故选C。
13. 下列关于热传递的说法中，正确的是（ ）
A．热量是从含热量较多的物体传给含热量较少的物体
B．热量是从温度较高的物体传给温度较低的物体
C．热量是从内能较多的物体传给内能较少的物体
D．热量是从比热容大的物体传给比热容小的物体
【答案】B
14. 当甲、乙两物体相互接触后，热量从甲物体流向乙物体，这样的情况表示甲物体具有（ ）
A．较高的热量B．较大的比热容
C．较大的密度D．较高的温度
【答案】D
【解析】根据内能的传播特性：
热量总是自发从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，因此决定内能传播方向的决定因素是温度，选项A、B、C各题设所提到的条件均与此无关，故选项D正确。
15. 下列说法正确的是（ ）
A．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．物休的温度为0℃时，分子的平均动能为零
C．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功4.5×105J，同时空气的内能增加了3.5×105J，则空气从外界吸收热量1×105J
D．第一类永动机违反了热传导的方向性
【答案】A
【解析】A、根据热力学第二定律知：
热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物，即涉及热现象的宏观过程都具有方向性，A正确。
B、分子处于永不停息的无规则运动之中，物体的温度为0℃时，其分子平均动能不为零；B错误。
C、根据热力学第一定律公式△U=W+Q知，W=+4.5×105J，△U=+3.5×105J，解得Q=-1.0×105J，即空气向外界放出热量1.0×105J，C错误。
D、第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，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，D错误。
故选A。
16. 氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（ ）
A．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．①状态的温度比②状态的温度高
D．同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
【答案】D
【点睛】
本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，会分析温度与图象的关系，知道温度越高，分子的平均速率增大．
17．（多选）（2017年台州模拟）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与两分子间距离的关系如图所示．图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为零，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，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
【答案】：
BD
18．（多选）（2017年诸暨市期末）如图所示是分子间引力或斥力大小随分子间距离变化的图象，由此可知（ ）
A．ab表示引力图线
B．cd表示引力图线
C．当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子力一定为零
D．当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定最小
E．当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时，分子势能一定为零
【答案】：
ACD
【解析】：
在F－r图象中，随r增大，斥力变化快，所以ab为引力图线，A对，B错；两图象相交点e为分子所受的引力和斥力大小相等，即分子受力平衡位置，分子力为0，分子势能最小，但不一定为0，故C、D对，E错．学科@网
19．（多选）（2017年东北三校二联）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>10－9m）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．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大
【答案】：
ADE
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