第1節(jié)分子動理論內能1.(多選)布朗運動是生物學家布朗首先發(fā)現的物理現象,成為分子動理論和統(tǒng)計力學發(fā)展的基礎.下列關于布朗運動的說法正確的是(CDE)A.布朗運動就是小顆粒分子的運動B.懸浮在液體中的小顆粒不停地無規(guī)則互相碰撞是產生布朗運動的原因C.在盡量排除外界影響的情況下(如振動、液體對流等),布朗運動依然存在D.布朗運動的激烈程度與顆粒大小、溫度有關E.布朗運動說明了小顆粒周圍液體或氣體分子是運動的解析:布朗運動是固體顆粒的運動,為宏觀運動,不是分子運動,故A錯誤;懸浮小顆粒受到周圍液體分子的無規(guī)則碰撞,若各個方向的碰撞效果不平衡,就導致了小顆粒的布朗運動,故B錯誤;布朗運動的劇烈程度受外界因素的影響,但布朗運動始終是存在的,故C正確;溫度越高,液體分子的無規(guī)則運動越劇烈,布朗運動也就越明顯,顆粒越小,在某一瞬間跟它相撞的分子數越少,撞擊的不平衡性越明顯,布朗運動越明顯,D正確;布朗運動說明了小顆粒周圍的液體或氣體分子的運動,故E正確.2.(2018·湖北孝感期中)(多選)下列說法正確的是(ABE)A.氣體擴散現象表明了氣體分子的無規(guī)則運動B.氣體溫度升高,分子的平均動能一定增大C.布朗運動就是分子的熱運動D.當分子間作用力表現為斥力時,分子勢能隨分子間距離的減小而 減小E.當分子間作用力表現為引力時,分子勢能隨分子間距離的減小而 減小解析:氣體擴散現象表明了氣體分子在做無規(guī)則運動,A正確;溫度越高,分子的平均動能越大,B正確;布朗運動是懸浮在液體中微粒的運動,它是液體分子無規(guī)則熱運動的反映,選項C錯誤;當分子間作用力表現為斥力時,分子勢能隨分子間距離的減小而增大,表現為引力時分子勢能隨分子間距離的減小而減小,選項D錯誤,E正確.3.(多選)已知阿伏加德羅常數為NA,某物質的摩爾質量為M(kg/mol),該物質的密度為(kg/m3),則下列敘述中正確的是(BDE)A.1 kg該物質所含的分子個數是NAB.1 kg該物質所含的分子個數是NAC.該物質1個分子的質量是D.該物質1個分子占有的空間是E.該物質的摩爾體積是解析:1 kg該物質的物質的量為,所含分子數目為N=NA×=,故A錯誤,B正確;每個分子的質量為m0=,故C錯誤;每個分子所占體積為V0=,故D正確;該物質的摩爾體積為,故E正確.4.(多選)如圖所示,用F表示兩分子間的作用力,Ep表示分子間的分子勢能,在兩個分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中(BCE)A.F不斷增大B.F先增大后減小C.Ep不斷減小D.Ep先增大后減小E.F對分子一直做正功解析:分子間的作用力是矢量,其正負不表示大小;分子勢能是標量,其正負表示大小.讀取圖像信息知,10r0變?yōu)閞0的過程中,F先增大后變小至0,Ep則不斷減小,故B,C正確,A,D錯誤;該過程中,始終為引力,則F做正功,故E正確.5.(多選)現在有質量是18 g的水、18 g的水蒸氣和32 g的氧氣,在它們的溫度都是100 時(ACE)A.它們的分子數目相同,分子的平均動能相同B.它們的分子數目相同,分子的平均動能不相同,氧氣的分子平均動能大C.它們的分子數目相同,它們的內能不相同,水蒸氣的內能比水大D.它們的分子數目不相同,分子的平均動能相同E.它們的分子數目相同,分子的平均速率不同解析:三種物質的物質的量相同,故分子數目相同,三種物質的溫度相同,分子平均動能相同,故A正確,B,D錯誤;100 時,水蒸氣的分子勢能大于水的分子勢能,分子平均動能相同,故水蒸氣的內能比水的內能大,C正確;因為它們的分子質量不同,所以平均速率不同,E 正確.6.(多選)下列說法正確的是(ADE)A.只要知道水的摩爾質量和水分子的質量,就可以計算出阿伏加德羅常數B.懸浮微粒越大,在某一瞬間撞擊它的液體分子數就越多,布朗運動越明顯C.在使兩個分子間的距離由很遠(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過程中,分子間作用力先減小后增大,分子勢能不斷增大D.溫度升高,分子熱運動的平均動能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.物體內熱運動速率大的分子數占總分子數比例與溫度有關解析:NA=,A正確.懸浮微粒越大,在某一瞬間撞擊它的液體分子數就越多,受力越趨于平衡,布朗運動越不明顯,B錯誤.在使兩個分子間的距離由很遠(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過程中,分子間作用力先增大后減小再增大,分子勢能先減小后增大,C錯誤.溫度升高,分子的平均動能增大,但并不是每個分子的速率都增大,只是速率大的分子比例較大,D,E正確.7.(多選)下列說法正確的是(ADE)A.鐵塊熔化成鐵水的過程中,溫度不變,內能增大B.物體運動的速度增大,則物體中分子熱運動的平均動能增大,物體的內能增大C.A,B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B,這說明物體A的內能大于物體B的內能D.A,B兩物體的溫度相同時,A,B兩物體的內能可能不同,分子的平均速率也可能不同E.兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們一定具有相同的溫度解析:鐵塊熔化成鐵水的過程中,雖然溫度不變,但要吸熱,所以內能增大,A正確;機械運動的速度增大,與分子熱運動的動能無關,故B錯誤;A,B兩物體接觸時,有熱量從物體A傳到物體B,這說明物體A的溫度高于物體B的溫度,C錯誤;A,B兩物體的溫度相同時,只能說A和B的分子平均動能相同,內能可能不同,并且由于A和B的分子質量可能不同,分子平均速率也可能不同,D正確;由熱平衡的定義知,E正確.8.(多選)下列說法正確的是(CDE)A.布朗運動是液體分子的運動,它說明了分子在永不停息地做無規(guī)則運動B.溫度是分子平均動能的標志,溫度較高的物體每個分子的動能一定比溫度較低的物體分子的動能大C.物體體積增大,分子勢能可能減小D.某氣體的摩爾質量為M,摩爾體積為Vm,密度為,用NA表示阿伏加德羅常數,則每個氣體分子的質量m0=,每個氣體分子平均占據的空間V0=E.當分子間的距離變小時,分子間的作用力可能增大,也可能減小解析:布朗運動是液體中懸浮小顆粒的運動,反映了液體分子的無規(guī)則熱運動,故A錯誤;溫度是分子平均動能的標志,溫度較高的物體分子平均動能較大,但由于分子的運動是無規(guī)則的,因此不是每個分子的動能都比溫度較低的物體分子的動能大,B錯誤;物體體積增大,分子勢能可能減小,例如,0 的水結冰,體積增大,分子勢能減小,C正確;應用m0=計算出的是每個氣體分子的質量,應用V0=計算出的是每個氣體分子所占空間的體積,D正確;當分子間的距離變小時,分子力可能減小,也可能增大,故E正確.9.(2018·四川成都高三期末)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中,有下列實驗步驟:往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定.將畫有油膜形狀的玻璃板平放在方格紙上,計算出油膜的面積,根據油酸的體積和油膜的面積計算出油酸分子直徑的大小.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內每增加一定體積時的滴數,由此計算出一滴油酸酒精溶液的 體積.將玻璃板放在淺盤上,然后用彩筆將油膜的形狀描繪在玻璃板上.完成下列填空:(1)上述步驟中,正確的順序是 (填寫步驟前面的數字). (2)將1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;測得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.現取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上,測得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為 m (結果保留一位有效數字). 解析:(1)實驗前需先測量配置好的一滴油酸酒精溶液的體積;再將痱子粉均勻撒在盛有水的淺盤內;待痱子粉穩(wěn)定后將一滴油酸溶液滴在撒有痱子粉的水面上;等到油膜的形狀穩(wěn)定后描繪油膜的輪廓;再利用方格紙計算油膜的面積,最后計算分子直徑.故本實驗的正確順序是.(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V=× m3=SD,其中S=0.13 m2,故油酸分子的直徑D=5×10-10 m.答案:(1)(2)5×10-1010.石墨烯是目前發(fā)現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料.已知1 g石墨烯展開后面積可以達到2 600 m2,試計算每1 m2的石墨烯所含碳原子的個數.(阿伏加德羅常數NA=6.0×1023 mol-1,碳的摩爾質量M=12 g/mol,計算結果保留兩位有效數字)解析:1 g石墨烯展開后面積可以達到2 600 m2,則1 m2石墨烯的質量m= g,則1 m2石墨烯所含碳原子個數N=NA=×6×1023=1.9×1019個.答案:1.9×1019個11.(多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關系如圖中曲線所示,曲線與r軸交點的橫坐標為r0.相距很遠的兩分子在分子力作用下,由靜止開始相互接近.若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零,下列說法正確的是(ACE)A.在r>r0階段,F做正功,分子動能增加,勢能減小B.在r<r0階段,F做負功,分子動能減小,勢能也減小C.在r=r0時,分子勢能最小,動能最大D.在r=r0時,分子勢能為零E.分子動能和勢能之和在整個過程中不變解析:由Epr圖可知,在r>r0階段,當r減小時F做正功,分子勢能減小,分子動能增加,選項A正確;在r<r0階段,當r減小時F做負功,分子勢能增加,分子動能減小,選項B錯誤;在r=r0時,分子勢能最小,但不為零,動能最大,選項C正確,D錯誤;在整個相互接近的過程中,分子動能和勢能之和保持不變,選項E正確.12.由于分子間存在著分子力,而分子力做功與路徑無關,因此分子間存在與其相對距離有關的分子勢能.如圖所示為分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像,取r趨近于無窮大時Ep為零.通過功能關系可以從分子勢能的圖像中得到有關分子力的信息,則下列說法正確的是(D)A.假設將兩個分子從r=r2處釋放,它們將相互遠離B.假設將兩個分子從r=r2處釋放,它們將相互靠近C.假設將兩個分子從r=r1處釋放,它們的加速度先增大后減小D.假設將兩個分子從r=r1處釋放,當r=r2時它們的速度最大解析:由圖可知,兩個分子從r=r2處的分子勢能最小,則分子之間的距離為平衡距離,分子之間的作用力恰好為0.結合分子之間的作用力的特點可知,當分子間距離等于平衡距離時,分子力為零,分子勢能最小,所以假設將兩個分子從r=r2處釋放,它們既不會相互遠離,也不會相互靠近,故A,B錯誤;由于r1<r2,可知分子在r=r1處時分子之間的作用力表現為斥力,釋放后分子之間的距離將增大,分子力減小,加速度減小,分子力做正功,分子的速度增大;當分子之間的距離大于r2時,分子之間的作用力表現為引力,隨距離的增大,分子力做負功,分子的速度減小,所以當r=r2時它們的速度最大,故C錯誤,D正確.13.(2016·北京卷,20)霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動相互作用的結果.霧霾中,各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則,但可視為密度相同、直徑不同的球體,并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 m,2.5 m的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫).某科研機構對北京地區(qū)的檢測結果表明,在靜穩(wěn)的霧霾天氣中,近地面高度百米的范圍內,PM10的濃度隨高度的增加略有減小,大于PM10 的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小,且兩種濃度分布基本不隨時間變化.據此材料,以下敘述正確的是(C)A.PM10表示直徑小于或等于1.0×10-6 m的懸浮顆粒物B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動D.PM2.5濃度隨高度的增加逐漸增大解析:PM10表示直徑小于或等于10 m的顆粒物,而10 m=1.0×10-5 m,PM10受到的空氣分子作用力的合力時刻發(fā)生變化,并不一定始終大于重力;PM10和大懸浮顆粒物在空中漂浮,其原因是受到空氣分子撞擊不平衡的結果;由于霧霾天氣的形成與人類活動相關,則距地面高度越低,PM2.5濃度應越大,故選項C正確.14.(2019·山東煙臺高三月考)很多轎車為了改善夜間行駛時的照明問題,在車燈的設計上選擇了氙氣燈,因為氙氣燈燈光的亮度是普通燈燈光亮度的3倍,但是耗電量僅是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會選擇含有氙氣燈的汽車.若氙氣充入燈頭后的容積V=1.6 L,氙氣密度=6.0 kg/m3,氙氣摩爾質量M= 0.131 kg/mol,阿伏加德羅常數NA=6×1023 mol-1.試估算:(結果保留一位有效數字)(1)燈頭中氙氣分子的總個數N;(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離.解析:(1)設氙氣的物質的量為n,則n=,氙氣分子的總個數N=NA=4×1022個.(2)每個分子所占的空間為V0=,設分子間平均距離為a,則有V0=a3,則a=3×10-9 m.答案:(1)4×1022個(2)3×10-9 m- 6 -