第1講分子動理論內能一、選擇題(本題共13小題，1～7題為單選，8～13題為多選)1．(2023·天津部分區聯考)下列說法正確的是(D)A．分子間的距離變大時，分子力一定變小B．分子間的距離變大時，分子勢能一定變小C．兩個系統處于熱平衡是指兩個系統的內能相同D．兩個系統處于熱平衡是指兩個系統的溫度相同[解析]本題考查分子力以及熱平衡。當分子間的距離大于r0時，隨著分子距離變大，分子力先變大后變小，選項A錯誤；分子間的距離從r0變大時，分子勢能變大，選項B錯誤；兩個系統處于熱平衡是指兩個系統的溫度相同，內能不一定相同，選項C錯誤，選項D正確；故選D。2．(2023·江蘇南京中華中學月考)如圖所示為兩分子系統的勢能Ep與兩分子間距離r的關系曲線，下列說法正確的是(C)A．當r大于r1時，分子間的作用力表現為引力B．當r等于r2時，分子間的作用力表現為斥力C．當r小于r1時，分子間的作用力表現為斥力D．在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負功[解析]本題考查由Ep－r曲線判斷分子力與分子間距的關系。分子間距離等于r0時分子勢能最小，由題圖可知r0＝r2，當r＝r2時分子間作用力為零，當r小于r2時分子力表現為斥力；當r大于r2時，分子力表現為引力，選項A、B錯誤，選項C正確；在r由r1變到r2的過程中，由題圖可知分子勢能減小，分子力做正功，選項D錯誤。3．(2023·山東諸城期末)對布朗運動的理解正確的是(C)A．布朗運動就是分子的運動B．漂浮在水面上的木塊的運動是布朗運動C．布朗運動可以間接表明液體分子在做無規則運動D．懸浮在液體中的顆粒越大，布朗運動就越明顯[解析]本題考查布朗運動。布朗運動是懸浮在液體或氣體內的固體小顆粒的無規則運動，是液體分子無規則運動的表現，選項A錯誤；漂浮在水面上的木塊的運動不是由于水分子運動引起的，不是布朗運動，選項B錯誤；布朗運動可以間接表明液體分子在做無規則運動，選項C正確；懸浮在液體中的顆粒越小，布朗運動就越明顯，選項D錯誤；故選C。4．(2023·北京)關于分子動理論，下列說法正確的是(C)A．氣體擴散的快慢與溫度無關B．布朗運動是液體分子的無規則運動C．分子間同時存在著引力和斥力D．分子間的引力總是隨分子間距增大而增大[解析]在其他條件不變的情況下，溫度越高，氣體擴散得越快，A錯誤；布朗運動是固體顆粒的運動，從側面反映了液體分子的無規則運動，B錯誤；分子間同時存在著引力和斥力，C正確；分子間的引力總是隨著分子間距的增大而減小，D錯誤。5．分子動理論是從微觀角度看待宏觀現象的基本理論，以下現象，能用分子動理論進行解釋的是(D)A．霧霾的形成B．沙塵暴的形成C．汽車駛過，公路上揚起灰塵D．鐵絲不易被拉斷[解析]霧霾是由小顆粒組成的，每個小顆粒都是由大量分子組成的，故霧霾的形成無法用分子動理論解釋，A錯誤；沙塵暴屬于宏觀物體的運動，故沙塵暴的形成無法用分子動理論解釋，B錯誤；汽車揚起的灰塵是固體小顆粒，它的運動是氣流作用的結果，不能用分子動理論來解釋，C錯誤；鐵絲不易被拉斷是因為鐵絲分子間作用力在拉伸時表現為引力，D正確。6．(2023·重慶南開中學月考)已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，地面大氣壓強為p0，重力加速度大小為g，則可估算(D)A．地球大氣層空氣分子總數πeq\f(R2p0NA,Mg)B．地球大氣層空氣分子總數eq\f(4πR－h2p0NA,Mg)C．空氣分子之間的平均距離eq\r(3,\f(MgR,3p0NA))D．空氣分子之間的平均距離eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))[解析]本題考查氣體分子數與分子間距的計算，設大氣層中氣體的質量為m，由題意可知mg＝p0S，即m＝eq\f(p0S,g)，分子數n＝eq\f(mNA,M)＝eq\f(p0SNA,Mg)＝eq\f(4πR2p0NA,Mg)，故A、B錯誤；假設每個分子占據一個小立方體，各小立方體緊密排列，則小立方體邊長即為空氣分子平均間距，設為a，大氣層中氣體總體積為V，則a＝eq\r(3,\f(V,n))，而V＝4πR2h，所以a＝eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))，故C錯誤，D正確。7．(2023·海淀區月考)在水的溫度由0℃上升到4℃的過程中，水的體積隨著溫度升高反而減小，我們稱之為“反常膨脹”。通過查閱資料知道：在水反常膨脹的過程中，體積減小是由于水分子之間的結構發生了變化，但所有水分子間的總勢能是增大的。關于這個問題的下列說法中正確的是(D)A．水分子的平均動能減小，吸收的熱量一部分用于分子間的結合力做正功B．水分子的平均動能減小，吸收的熱量一部分用于克服分子間的結合力做功C．水分子的平均動能增大，吸收的熱量一部分用于分子間的結合力做正功D．水分子的平均動能增大，吸收的熱量一部分用于克服分子間的結合力做功[解析]由于水的溫度在升高，故水分子的平均動能增大，故A、B兩項錯誤；由于水分子間的總勢能是增大的，說明了分子之間的相互作用力對分子做負功，一定是克服原來分子間原來的結合力而做功，故C項錯誤，D項正確。8．(2023·山東青島期中)小張在顯微鏡下觀察水中懸浮的細微粉筆末的運動，從粉筆末在A點時開始，他把粉筆末每隔20s的位置記錄在坐標紙上，依次得到B、C、D等位置坐標點，連接這些點形成如圖所示的折線圖，則關于該粉筆末的運動，下列說法正確的是(BDE)A．該折線是粉筆末的運動軌跡B．粉筆末的無規則運動反映了水分子的無規則運動C．經過B點后10s，粉筆末應該在BC的中點處D．粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度E．若改變水的溫度，再記錄一張圖，則僅從圖上不能確定記錄哪一張圖時水的溫度高[解析]本題考查了布朗運動的相關知識。該折線圖不是粉筆末的實際運動軌跡，而是每過一段時間粉筆末所在位置的連線，故A錯誤；粉筆末受到水分子的碰撞做無規則運動，所以粉筆末的無規則運動反映了水分子的無規則運動，故B正確；由于分子運動的無規則性，所以經過B點后10s，我們不知道粉筆末在哪個位置，故C錯誤；任意兩點之間的時間間隔是相等的，所以位移間隔越大，則平均速度就越大，故粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，故D正確；由于分子運動的無規則性，所以我們無法僅從圖上就確定記錄哪一張圖時水的溫度高，故E正確。9．對下列相關物理現象的解釋正確的是(ABD)A．水和酒精混合后總體積減小，說明分子間有空隙B．存放過煤的混凝土地面下一定深度內都有黑色顆粒，說明煤分子在做無規則的熱運動C．高壓下的油會透過鋼壁滲出，說明分子是不停運動著的D．在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸，這是鹽分子在高溫下無規則運動加劇的結果E．花香四溢，說明分子間有空隙[解析]水和酒精混合后，水分子和酒精分子相互“鑲嵌”。總體積減小，說明分子間有空隙，選項A正確；選項B屬于擴散現象，它說明分子在不停地做無規則的熱運動，選項B正確；高壓下油可以滲過鋼管壁，說明了分子間有間隙，故C錯誤；選項D屬于擴散現象，正確；花香四溢，說明分子不停地做無規則運動，與分子間有空隙無關，選項E錯誤。10．下列說法中正確的是(ACE)A．圖甲中分子并不真的是球形，把它們當作球形處理是一種估算方法B．圖乙是布朗運動實驗的觀測記錄，圖為三顆微粒的運動軌跡C．圖丙說明懸浮微粒做布朗運動，是液體分子的無規則撞擊造成的D．圖丁中分子勢能為零的位置分子力的合力為零E．圖丁中分子勢能最小的位置分子力為零[解析]圖甲中分子并不真的是球形，把它們當作球形處理是一種估算方法，A正確；圖乙是三顆微粒在不同時刻位置的連線，而不是微粒的運動軌跡，B錯誤；圖丙說明懸浮微粒做布朗運動，是液體分子的無規則撞擊造成的，C正確；圖丁中分子勢能為零的位置分子力的合力并不為零，分子勢能最小的位置分子力的合力為零，D錯誤，E正確。11．1g100℃的水與1g100℃的水蒸氣相比較，下述說法中正確的是(ACE)A．分子的平均動能與分子的總動能相同B．分子的平均動能相同，分子的總動能不同C．分子的總動能相同，但分子的勢能總和不同D．內能相同E．1g100℃的水的內能小[解析]溫度相同則它們的分子平均動能相同，又因為1g水和1g水蒸氣的分子數相同，因而它們的分子總動能相同，A正確，B錯誤；當100℃水變成100℃的水蒸氣時，要吸收熱量，內能增加，由于分子的總動能相同，所以分子的勢能總和變大，CE正確，D錯誤。12．把生鴨蛋放在鹽水中腌制一段時間，鹽就會進入鴨蛋里變成咸鴨蛋。則下列說法正確的是(ACE)A．如果讓腌制鴨蛋的鹽水溫度升高，鹽分子進入鴨蛋的速度就會加快B．鹽分子的運動屬于布朗運動C．在鴨蛋腌制過程中，有的鹽分子進入鴨蛋內，也有鹽分子從鴨蛋里面出來D．鹽水溫度升高，每個鹽分子運動的速率都會增大E．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規律分布，具有空間上的周期性[解析]如果讓腌制鴨蛋的鹽水溫度升高，分子運動更劇烈，則鹽進入鴨蛋的速度就會加快，故A正確；布朗運動本身不是分子的運動，故B錯誤；在腌制鴨蛋的鹽水中，有鹽分子進入鴨蛋，分子運動是無規則的，同樣會有鹽分子從鴨蛋里面出來，故C正確；鹽水溫度升高，分子的平均動能增大，但不是每個鹽分子運動的速率都會增大，個別分子的速率也可能減小，故D錯誤；食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規律分布，具有空間上的周期性，故E正確。13．(2023·河北南和一中月考)關于分子力和分子勢能，下列說法正確的是(CDE)A．當分子力表現為引力時，分子之間只存在引力B．當分子間距離為r0時，分子之間引力和斥力均為零C．分子之間的斥力隨分子間距離的減小而增大D．當分子間距離由r0逐漸增大時(小于10r0)，分子勢能增大E．分子力做正功時，分子勢能減小；當分子力做負功時，分子勢能增大[解析]本題考查分子力與分子勢能隨分子間距離的變化情況。分子力表現為引力時，分子之間的引力大于斥力，并非分子之間只存在引力，選項A錯誤；當分子間距離為r0時，分子之間引力和斥力相等，分子力表現為零，選項B錯誤；分子之間的斥力隨分子間距離的減小而增大，選項C正確；當分子間距離由r0逐漸增大時(小于10r0)，因分子力表現為引力，分子力做負功，則分子勢能增大，選項D正確；分子力做正功時，分子勢能減小；當分子力做負功時，分子勢能增大，故E正確。二、非選擇題14．(1)在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，已經準備的器材有：油酸酒精溶液、滴管、淺盤和水、玻璃板、彩筆，要完成本實驗，還缺少的器材有量筒、痱子粉(或石膏粉)、坐標紙。(2)在用油膜法粗測分子直徑的實驗中，在某些方面作了理想化的假設：將油膜看成單分子，將油酸分子看成球形，認為油酸分子是一個緊挨一個的；實驗中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因為純油酸黏滯力較大，直接測量體積時誤差太大，滴太多會使油膜面積過大，測量時誤差太大；在將油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均勻撒些痱子粉，這樣做是為了使油膜邊界清晰，便于描繪油膜形狀。(3)如圖反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的4個步驟，將它們按操作先后順序排列應是dacb(用符號表示)。[解析](1)在本實驗中，要用量筒量取酒精和油酸，從而配制油酸酒精溶液，先在水槽中灑上痱子粉(或石膏粉)，再將用酒精稀釋過的油酸用滴管滴到水面上，待油酸膜面積穩定后，將玻璃板蓋在水槽上，在玻璃板上鋪上坐標紙，用彩筆畫出油膜的邊界，用數格子的方法得出形成油膜的面積；則可根據體積公式求得分子直徑，故實驗中還需要量筒、痱子粉(或石膏粉)及描繪圖形的坐標紙。(2)本實驗中做了三點理想化假設，一是將油酸分子視為球形，二是認為油酸分子是緊挨在一起的，三是將油膜看成單分子膜。實驗中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸，這是因為純油酸黏滯力較大，直接測量體積時誤差太大，只能滴一滴是為了使油膜面積不至于太大而接觸盤壁，造成測量面積時誤差太大；在滴入溶液之前，要先在水面上均勻撒上痱子粉，這樣做的目的是使油膜邊界清晰，便于描繪油膜形狀。(3)“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊界→測量油膜面積→計算分子直徑。很顯然，操作先后順序排列應是dacb。15．空調在制冷過程中，室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發器(銅管)液化成水，經排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調工作一段時間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩爾質量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023mol－1。試求：(結果均保留一位有效數字)(1)該液化水中含有水分子的總數N；(2)一個水分子的直徑d。[答案](1)3×1025個(2)