3.分子运动速率分布规律
A级 必备知识基础练
1.伽耳顿板可以演示统计规律。如图所示,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则选项图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是( )
2.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为( )
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化
3.夏天开空调,冷气从空调中吹进室内,则室内气体分子的( )
A.热运动剧烈程度加剧
B.平均速率变大
C.每个分子速率都会相应地减小
D.速率小的分子数所占的比例升高
4.如图所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器(容器容积恒定),甲中装满水,乙中充满空气,则下列说法正确的是( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB,乙容器中pC=pD
D.当温度升高时,pA、pB、pC、pD都要变大
5.如果教室内上午10时的温度为15 ℃,下午2时的温度为25 ℃,假设大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,教室内的( )
A.空气分子密集程度增大
B.空气分子的平均速率增大
C.空气分子的速率都增大
D.空气质量增大
6.(多选)(2022四川攀枝花第三高级中学高二期末)有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为V,质量为m,温度为t,压强为p。下列说法正确的是( )
A.若乙的质量、温度和甲相同,体积大于V,则乙的压强一定大于p
B.若丙的体积、质量和甲相同,温度高于t,则丙的压强一定大于p
C.若丁的质量和甲相同,体积大于V、温度高于t,则丁的压强一定大于p
D.若戊的体积和甲相同,质量大于m、温度高于t,则戊的压强一定大于p
B级 关键能力提升练
7.一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度升高,体积增大,从分子动理论的观点来分析,正确的是( )
A.此过程中分子的平均速率不变,所以压强保持不变
B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均作用力不变,所以压强保持不变
C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变,所以压强保持不变
D.以上说法都不对
8.(2022广西桂林高二期末)如图所示为密闭钢瓶中的气体分子在两种不同温度下的速率分布情况,可知,一定温度下气体分子的速率呈现 (选填“两头多、中间少”或“中间多、两头少”)的分布规律;T1温度下气体分子的平均速率 (选填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率。
9.两个完全相同的圆柱形密闭容器温度相同,如图所示,甲内有2 g的H2气体,乙内有2 g的O2气体,试判断两个容器壁所受压强的大小关系。
3.分子运动速率分布规律
1.C 根据统计规律,能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是C。
2.BC 在研究热现象时,单个分子的运动具有无规则的特征,但大量的分子运动却满足统计规律,故选项B、C正确。
3.D 冷气从空调中吹进室内,室内温度降低,分子热运动剧烈程度减小,分子平均速率减小,即速率小的分子数所占的比例升高,但不是每个分子的速率都减小,D正确。
4.C 甲容器压强产生的原因是水受到重力的作用,而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁,A、B错误;水的压强p=ρgh,hA>hB,可知pA>pB,而密闭容器中气体压强各处均相等,与位置无关,pC=pD,C正确;温度升高时,pA、pB不变,而pC、pD变大,D错误。
5.B 温度升高,气体分子的平均速率增大,平均每个分子对教室墙壁的撞击力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,故A、D错误,B正确;温度升高,并不是所有空气分子的速率都增大,C错误。
6.BD 若乙的质量、温度和甲相同,则分子平均速率相同,气体分子对器壁的平均作用力相同,而乙的体积大于V,则乙的分子数密度较小,单位时间撞击器壁的分子数较少,气体压强较小,即乙的压强小于p,选项A错误;丙的体积、质量和甲相同,则丙的分子数密度与甲相同,由于丙的温度高于t,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,则丙气体的压强较大,即丙的压强大于p,选项B正确;若丁的质量和甲相同,体积大于V,则丁的分子数密度小于甲,单位时间内撞击器壁的分子数小于甲,但丁的温度高于t,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,因此无法比较丁的压强与p的大小,选项C错误;戊的质量大于m、温度高于t,体积和甲相同,则戊的分子数密度大于甲,分子的平均速率大于甲,单位时间内撞击器壁的分子数大于甲,分子对器壁的平均撞击力大于甲,则压强大于甲,即戊的压强大于p,选项D正确。
7.D 压强与单位时间内碰撞到单位面积器壁的分子数和每个分子的作用力有关,温度升高,分子与器壁的平均作用力增大,单位时间内碰撞到单位面积器壁的分子数应减小,压强才可能保持不变。
8.答案 中间多、两头少 小于
解析 由题图可知,一定温度下气体分子的速率呈现中间多、两头少的分布规律。温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度升高时,速率小的分子所占的百分比减小,速率大的分子所占百分比增大,分子的平均速率增大,则T1温度下气体分子的平均速率小于T2温度下气体分子的平均速率。
9.答案 p甲>p乙1.分子动理论的基本内容
A级 必备知识基础练
1.纳米材料具有很多优越性能,有着广阔的应用前景。已知1 nm=1×10-9 m,边长为1 nm的立方体可容纳的液态氢分子(其直径约为10-10 m)的个数最接近下面的哪一个数值( )
A.102 B.103
C.106 D.109
2.(多选)下列现象可以说明分子间存在引力的是( )
A.打湿了的两张纸很难分开
B.磁铁吸引附近的小铁钉
C.用斧子劈柴,要用很大的力才能把柴劈开
D.用电焊把两块铁焊接在一起
3.如图所示,把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起,五年后发现金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是( )
A.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的相互吸引
B.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的运动
C.属于布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中
D.属于布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
4.(多选)下列现象属于分子永不停息地做无规则运动的是( )
A.秋风吹拂,树叶纷纷落下
B.在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑丸的气味
C.烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡
D.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道
5.(多选)(2022湖北十堰高二期末)图中实线为分子力随两分子间距离的变化图像,虚线Ⅰ为分子间的斥力随两分子间距离的变化图像,虚线Ⅱ为分子间的引力随两分子间距离的变化图像,据此可知( )
A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力
B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
C.当两分子间的距离为r0时,分子间的引力和斥力都为0
D.当两分子间的距离大于r0时,分子力随分子间距离的增大不发生改变
6.(2022青海大通高二期末)如图所示为一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的示意图,该微粒正在做布朗运动。以下关于布朗运动的说法正确的是( )
A.悬浮微粒越大,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
B.液体温度越低,微粒的布朗运动越剧烈
C.悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
D.将几滴红墨水滴入一杯清水中,红墨水在清水中散开的运动是布朗运动
7.(2022江苏邗江中学高二期中)肺活量指一次尽力吸气后,再尽力呼出的气体量。高中男生肺活量约为3 500 mL,在呼出的气体中水蒸气大约占总体积的6%。已知正常大气压下水蒸气的密度ρ=0.6 kg/m3,水蒸气摩尔质量M=18 g/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。(结果均保留两位有效数字)
(1)求高中男生一次呼出的水蒸气的体积;
(2)试估算高中男生一次呼出的气体中含有的水分子的数量。
B级 关键能力提升练
8.(2022甘肃舟曲第一中学高二期末)人们常使用消毒液对一些场所的地面等进行消毒,某消毒液的主要成分是次氯酸钠,在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道,下列说法正确的是( )
A.说明分子间存在斥力
B.这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果
C.如果场所温度降到0 ℃以下,就闻不到刺鼻的味道了
D.如果场所温度升高,能更快闻到刺鼻的味道
9.如果用M表示某物质的摩尔质量,m表示分子质量,ρ表示物质的密度,V表示摩尔体积,V'表示分子体积,NA为阿伏加德罗常数,则下列说法正确的是( )
A.分子间距离d=
B.单位体积内分子的个数为
C.分子的体积一定是
D.物质的密度一定是ρ=
10.(多选)甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离的变化关系图像如图所示。现把乙分子从r3处由静止释放,则( )
A.乙分子从r3到r1过程中一直做加速运动
B.乙分子从r3到r2过程中,两分子间的分子力呈现引力,从r2到r1过程中两分子间的分子力呈现斥力
C.乙分子从r3到r1过程中,两分子间的分子力先增大后减小
D.乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的分子力先减小后增大
11.(多选)(2022山东潍坊高二期中)下列叙述正确的是( )
A.物体的温度越高,分子热运动越剧烈
B.当分子间的距离rC.在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,且引力比斥力减小得快
D.分子间的距离r存在某一值r0,当rr0时,引力大于斥力
12.(2022陕西渭南一模)“奋斗者”号是我国研发的万米载人潜水器,于2020年11月10日在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10 909 m,刷新我国载人深潜的新纪录。已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为ρ1和ρ2(ρ2>ρ1),空气的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA。若潜水员呼吸一次吸入空气的体积为V,则潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数为 。
13.某瓶子的容积为2 L,空气的摩尔质量M=29 g/mol。按标准状况计算,空气的摩尔体积Vm=22.4 L/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。试估算(结果保留两位有效数字):
(1)空气分子的平均质量是多少
(2)一瓶纯净空气的质量是多少
(3)一瓶纯净空气中约有多少个气体分子
1.分子动理论的基本内容
1.B 纳米是长度的单位,1 nm=1×10-9 m,即1 nm=10×10-10 m,所以1 nm排列的分子个数接近于10个,则边长为1 nm的立方体可容纳的液态氢分子的个数接近103,B项正确。
2.ACD 分子间的引力必须在分子间的距离小到一定程度时才能发挥作用。纸被打湿后,水分子填充了两张纸之间的凹凸部分,使水分子与两张纸的分子接近分子引力作用范围而发生作用。电焊是两块铁熔化后使铁分子达到引力作用范围而发生作用。这都说明分子间存在引力。木柴是固体,其分子间距离很近,要使木柴分开就必须用很大的力来克服大量木柴分子的引力,这也说明分子间存在引力。磁铁对小铁钉的吸引力在较大距离内都可发生,这是磁场力的作用。故A、C、D正确。
3.B 属于扩散现象,是两种不同物质分子热运动引起的,不是分子间的相互吸引,B正确,A、C、D错误。
4.BD 树叶、黑烟(颗粒)是由分子组成的固体物质和大颗粒,它们的运动都不属于分子永不停息地做不规则运动,A、C错误,由题意可知B、D正确。
5.AB 由图像可知,分子间同时存在相互作用的引力和斥力,且引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,故A、B正确;由图像可知,当两分子间的距离为r0时,分子间的引力和斥力都存在,不为0,故C错误;由图像可知,当两分子间的距离大于r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,故D错误。
6.C 悬浮微粒越小,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显,A错误;液体温度越高,微粒的布朗运动越剧烈,B错误;悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的,C正确;将几滴红墨水滴入一杯清水中,红墨水在清水中散开的运动是扩散现象,D错误。
7.答案 (1)2.1×10-4 m3 (2)4.2×1021
解析 (1)高中男生一次呼出的水蒸气的体积为
V=3 500×10-6×6% m3=2.1×10-4 m3。
(2)高中男生一次呼出的气体中含有的水分子的数量为
n=NA=×6×1023=4.2×1021。
8.D 用消毒液对一些场所的地面等进行消毒,喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道,这是消毒液分子扩散的结果,扩散现象的本质是分子的无规则运动,不能说明分子间存在斥力,故A、B错误;如果场所温度降到0 ℃以下,次氯酸钠分子依然在做热运动,依然能闻到刺鼻的味道,故C错误;分子的热运动与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈,如果场所温度升高,能更快闻到刺鼻的味道,故D正确。
9.B 固体、液体分子是紧密排列的,气体分子间的距离远大于分子直径,故分子的直径不一定等于分子间距离,A错误;分子的摩尔体积V=,分子所占有的空间是,而占有的空间不一定是分子的体积,单位体积内分子的个数为,B正确,C错误;物质的密度ρ=,而不是ρ=,D错误。
10.AC 乙分子从r3到r1过程中,一直受甲分子的引力作用,且分子间作用力先增大后减小,故乙分子做加速运动,A、C正确,B错误;乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的分子力先增大后减小再增大,D错误。
11.AD 物体的温度越高,分子热运动越剧烈,故A正确;分子间的距离rr0时,引力大于斥力,故D正确。
12.答案
解析 设潜水员在海底和在岸上分别吸入空气的分子数为n海和n岸,有n海=,n岸=,则多吸入的分子个数为Δn=n海-n岸=。
13.答案 (1)4.8×10-26 kg (2)2.6×10-3 kg (3)5.4×1022
解析 (1)空气分子的平均质量
m= kg=4.8×10-26 kg。
(2)一瓶纯净空气的质量
m空=ρV瓶=V瓶=×2×10-3 kg=2.6×10-3 kg。
(3)一瓶纯净空气中的气体分子数2.实验:用油膜法估测油酸分子的大小
A级 必备知识基础练
1.在用油膜法测量油酸分子大小的实验中,下列说法正确的是( )
A.用油膜法可以精确测量分子的大小
B.油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜的面积
C.计算油膜面积时,应舍去所有不足一格的方格
D.实验时应先将1滴油酸酒精溶液滴入水面,再把爽身粉撒在水面上
2.(2022广东中山高二期末)小明同学在做用油膜法估测油酸分子的大小的实验。
(1)与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是 。
A.引入“质点”的概念
B.“瞬时速度”的定义
C.探究力的平行四边形定则的实验
D.探究加速度与力、质量的关系的实验
(2)小明进行了以下操作:
①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;
②用注射器将1滴配好的油酸酒精溶液滴入量筒中,记下量筒内1滴油酸酒精溶液的体积;
③往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
④在水面上滴入1滴油酸酒精溶液,待其散开稳定,将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上;
⑤将玻璃板放在坐标纸上,通过数玻璃板上薄膜包围的方格个数,不足半格的舍去,多于半格的算1个,坐标纸上有面积为1 cm2的方格,算出油酸薄膜的面积S。
上述操作步骤需改正1处错误:(写出有问题步骤的序号并纠正错误) 。
(3)若溶液中油酸体积浓度为0.06%,1滴溶液的体积为1.25×10-2 mL,其形成的油膜面积为100 cm2,则估测出油酸分子的直径为 m。(结果保留两位有效数字)
(4)(多选)小明最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大,对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是 。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整的方格处理
C.水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开
D.计算油膜面积时,只读了完整的方格数
3.(2022山东淄博高二期末)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,有油酸和酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。
(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出油酸酒精溶液的体积V。
(2)将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴1滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓。
(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状如图所示,则油膜面积为 (已知每个小方格面积为S)。
(4)估算油酸分子的直径的表达式d= (用题目中字母表示)。
B级 关键能力提升练
4.(多选)(2022黑龙江齐齐哈尔一模改编)在做用油膜法估测分子大小的实验中,所用的油酸酒精溶液为1 000 mL溶液中有纯油酸2 mL,用量筒测得1 mL上述溶液为100滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开并稳定后,油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,下列说法正确的是 ( )
A.此实验把分子看成球体
B.可以估算出油膜的面积约为0.06 m2
C.每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为2×10-11 m3
D.估算出油酸分子的直径约为6.7×10-4 m
5.(2022江苏沭阳高二期末)在用油膜法估测分子大小的实验中,将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液,用注射器测得1 mL溶液为80滴,再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中,描出的油膜轮廓如图所示,方格纸每格边长是0.5 cm,根据以上信息,回答下列问题:
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 mL;
(2)油膜的面积为 cm2;
(3)油酸分子的直径约为 m;(此小题保留一位有效数字)
(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中,油膜面积大小的变化情况是 。
(5)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做用油膜法估测油酸分子的大小的实验,但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径偏小的是 。
A.甲在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些
B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的细,每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小
C.丙在计算油膜面积时,把凡是不足一格的油膜都不计,导致计算的面积比实际面积小一些
2.实验:用油膜法估测油酸分子的大小
1.B 用油膜法只能粗略测量油酸分子的大小,故A错误;认为油膜是单分子紧密排列的,因此单分子油膜层的厚度就是油酸分子的直径,所以油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜的面积,故B正确;在计算面积时,超过半格的按一个格,不足半格的舍去,故C错误;实验时要先撒爽身粉,再滴油酸酒精溶液,故D错误。
2.答案 (1)A
(2)②,用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积
(3)7.5×10-10
(4)ACD
解析 (1)实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法,引入“质点”的概念属于理想模型法,“瞬时速度”的定义是采用了极限思想,探究力的平行四边形定则的实验是采用了等效替代法,探究加速度与力、质量的关系的实验是采用了控制变量法。故选A。
(2)步骤②,1滴油酸酒精溶液体积太小,无法用量筒直接读出,应用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积。
(3)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=0.06%×1.25×10-2 cm3=7.5×10-6 cm3,油酸分子的直径为d= cm=7.5×10-10 m。
(4)错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,导致体积V偏大,则计算结果偏大,故A正确;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,导致油膜面积S偏大,则计算结果偏小,故B错误;水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故C正确;计算油膜面积时,只读了完整的方格数,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故D正确。
3.答案 (3)112S (4)
解析 (3)计算油膜面积时,将大于半个的方格算一个,不足半个的舍去,可得112个方格,所以油膜面积为112S。
(4)依题意,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V油酸=,
油酸分子直径的表达式为d=。
4.AC 此实验把分子看成球体,A正确;小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,故油膜的面积约为S=(2×10-2)2×75 m2=0.03 m2,B错误;每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为V= mL=2×10-5 mL=2×10-11 m3,C正确;油酸分子的直径约为d= m=6.7×10-10 m,D错误。
5.答案 (1)2.5×10-6 (2)35 (3)7×10-10 (4)先变大后变小 (5)A
解析 (1)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V= mL=2.5×10-6 mL。
(2) 由图示油膜轮廓可知,油膜所占坐标纸的格数约为140个,油膜的面积为
S=140×0.5×0.5 cm2=35 cm2。
(3) 油酸分子的直径约为d==7×10-10 m。
(4) 从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中,由于酒精的挥发,油膜的面积先变大后变小。4.分子动能和分子势能
A级 必备知识基础练
1.(2022上海奉贤致远高级中学高二期末)对静止在桌面上的木块,下列说法正确的是( )
A.木块无动能,但有分子平均动能
B.木块无动能,也无分子平均动能
C.木块有动能,但无分子平均动能
D.木块有动能,也有分子平均动能
2.关于分子运动,下列叙述正确的是( )
A.如果氢气的温度低于氧气的温度,则氢分子的平均速率一定小于氧分子的平均速率
B.同质量同温度的氦气和氩气的分子的总动能相等
C.同物质的量的氮气和氧气,当温度相同时,它们的分子的总动能相等
D.二氧化碳气体在60 ℃时所有分子的运动速率都比它在50 ℃时所有分子的运动速率大
3.(多选)把一个物体竖直下抛,下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)( )
A.物体的动能增加,分子的平均动能不变
B.物体的重力势能减少,分子势能却增加
C.物体的机械能保持不变
D.物体的内能保持不变
4.当某物质处于状态1,分子间距离为r0时,分子力为零;当它处于状态2,分子间距离为r,r>10r0时,分子力也为零。则 ( )
A.状态1和状态2分子间相互作用情况完全一样
B.两个状态分子势能相同,且都为零
C.从状态1变化到状态2,分子的平均动能一定增大
D.从状态1变化到状态2,分子的势能一定增大
5.(2022上海长宁高二期末)下列关于温度与内能的说法正确的是( )
A.每个分子的内能等于它的势能和动能的总和
B.一个分子的运动速度越大,它的温度就越高
C.物体内能变化时,它的温度可以不变
D.同种物质,温度较高时的内能一定比温度较低时的内能大
6.(2022宁夏贺兰景博中学高二期末)如图所示既可以表示分子力随距离变化的图线,又可以表示分子间势能随距离变化的图线,则下列说法错误的是( )
A.若y表示分子之间的作用力,则c点对应为平衡距离
B.若y表示分子之间的作用力,则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子力一直减小
C.若y表示分子之间的势能(以无穷远处为零势能点),则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子系统的势能一直减小
D.若一个分子固定在坐标原点,另一个分子由a点释放,则这个分子由a到b的过程中,动能一直增加
7.(2022宁夏石嘴山第三中学高二期末)由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是( )
A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离
B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近
C.假设将两个分子从r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小
D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大
8.在体积、温度、质量、阿伏加德罗常数四个量中,与分子平均动能有关的量是 ;与分子势能直接有关的量是 ;与物体内能有关的量是 ;联系微观量和宏观量的桥梁是 。
B级 关键能力提升练
9.关于物体的机械能和内能,下列说法正确的是( )
A.机械能大的物体,其内能一定很大
B.物体的机械能损失时,内能却可以增加
C.物体的内能损失时,机械能必然减小
D.物体的内能可以为零,机械能不可以为零
10.(2022上海浦东复旦附中分校高二期中)一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中( )
A.分子引力增大,分子斥力减小
B.分子势能增加
C.乙醚的内能不变
D.分子平均动能增加
11.(多选)设有甲、乙两分子,甲固定在O点,r0为其平衡位置间的距离,今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动,则( )
A.乙分子的加速度先减小,后增大
B.乙分子到达r0处时速度最大
C.分子力对乙一直做正功,分子势能减小
D.乙分子在r0处时,分子势能最小
12.(多选)(2022山东聊城高二期末)一分子固定在原点O处,另一分子可在x轴上移动,这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示,曲线ab与cd的交点为e,则( )
A.x>x0的情况下,x越大,分子力越小
B.xC.xD.x>x0的情况下,x越大,分子势能越大
4.分子动能和分子势能
1.A 木块静止在桌面上时,木块没有速度,所以没有动能; 但由于木块内部分子在做无规则运动,故存在分子平均动能,A正确。
2.C 氢气温度低于氧气温度,氢分子的平均动能小于氧分子的平均动能,由于氢分子质量小于氧分子的质量,故氢分子的平均速率不一定小于氧分子的平均速率,故A错误;同质量同温度的氦气、氩气比较,它们的分子的平均动能相等,但是物质的量不等,分子总数不等,它们的总动能不等,故B错误;同物质的量、同温度的氮气与氧气相比,它们分子的平均动能相等,分子总数也相等,故它们的分子总动能一定相等,故C正确;高温下的二氧化碳气体比低温下的二氧化碳气体的平均动能大,但不是所有分子的动能都大,因此不能说60 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率都比50 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率大,故D错误。
3.ACD 物体下落的过程,不考虑空气阻力,只有系统内的重力做功,机械能不变;物体下落过程中,物体的温度和体积也没有发生变化,所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变,因此,选项B错误,选项A、C、D正确。
4.D 分子间距离为r0时,分子力为零,是指引力和斥力的合力为0,处于状态2,即分子间距离r>10r0时分子力为零,是指分子间相互作用力很小,可以忽略,故二者不同,则A错误;分子间距离为r0时分子势能最小,所以从此位置到其他任意位置,分子势能都增大,故B错误,D正确;分子的平均动能由温度决定,由于状态1变化到状态2过程中温度变化未知,故分子的平均动能无法确定,则C错误。
5.C 组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能,对单个分子不能谈内能,故A错误;分子的平均动能越大,物体的温度越高,单个分子的运动速度大小与它的温度高低无关,故B错误;物体的内能与物质的量、温度和体积有关,物体内能变化时,它的温度可能不变,故C正确;物体的内能不光受温度的影响,还与物体的质量以及体积有关,所以温度高的物体内能不一定大,故D错误。
6.B 若y表示分子之间的作用力,则c点分子力为零,对应为平衡距离,A正确,不符合题意;力是矢量,若y表示分子之间的作用力,则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子力先减小后增大,B错误,符合题意;分子势能是标量,若y表示分子之间的势能(以无穷远处为零势能点),则b点为平衡位置,分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子系统的势能一直减小,C正确,不符合题意;若y表示分子之间的作用力,a、c间分子力表现为引力,若y表示分子之间的势能,a、b间分子力表现为引力,故一个分子固定在坐标原点,另一个分子由a点释放,则这个分子由a到b的过程中,分子力一定做正功,动能一直增加,D正确,不符合题意。
7.D 由题图可知,两个分子在r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0,所以假设将两个分子从r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,A、B错误。由于r18.答案 温度 体积 体积、温度、质量 阿伏加德罗常数
解析 温度是分子热运动平均动能的标志,所以与分子平均动能有关的量是温度;分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能,宏观上与物体的体积有关,所以与分子势能直接有关的量是体积;内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,宏观上由物体的体积、温度、质量所决定,所以与物体内能有关的量是体积、温度、质量;联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏加德罗常数。
9.B 内能和机械能是两种不同形式的能量,两者并不存在必然的联系,只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时,机械能的损失才等于内能的增加,故A、C错误,B正确;因为物质分子总在永不停息地做无规则运动,故内能不可能为零,D错误。故选B。
10.B 乙醚液体变为同温度的乙醚气体后,气体分子间距离增大,分子引力和斥力都减小,但斥力减小得比引力快,分子力表现为引力,分子克服引力做功,所以分子势能增加,故A错误,B正确;由于乙醚的温度不变,所以分子平均动能不变,而乙醚的内能等于所有分子的动能和分子势能的总和,所以乙醚的内能增加,故C、D错误。
11.BD 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0。由图可知,乙分子受到的分子力先变小,位于平衡位置时,分子力为零,大于平衡位置时,分子力先变大再变小,故乙分子的加速度是先变小再反向变大,再变小,故A错误;当r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,F做正功,分子动能增加,分子势能减小,当r等于r0时,分子动能最大,分子势能最小,当r大于r0时,分子间作用力表现为引力,分子力做负功,分子动能减小,分子势能增加,故B、D正确,C错误。
