第15章　热学 第1讲　分子动理论　内能--2027全国版高考物理第一轮(含答案)

2027全国版高考物理第一轮
第1讲　分子动理论　内能
基础对点练
题组一　分子动理论
1.(2025北京模拟)悬浮在水中的花粉颗粒的无规则运动可以说明(　　)
A.分子之间有斥力
B.分子之间有引力
C.花粉分子做无规则运动
D.水分子做无规则运动
2.(2025新疆乌鲁木齐模拟)甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,图中曲线为两分子间引力和斥力与它们之间距离r的关系图像。现将乙分子从r=r1位置由静止释放,乙分子运动到r=r2位置时速度为零。则(　　)
A.图中实线为两分子间引力与距离r的关系图像
B.乙分子位于r=r2位置时,乙分子处于平衡状态
C.乙分子位于r=r1位置时,两分子系统的势能最小
D.乙分子从r1运动到r2过程中,加速的距离大于减速的距离
3.(2024湖北黄冈模拟)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　)
A.在显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的布朗运动,这说明水分子在做无规则运动
B.一滴红墨水滴入清水中不搅动,经过一段时间后水变成红色,这是重力引起的对流现象
C.在一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这说明温度越高布朗运动越剧烈
D.悬浮在液体中的固体颗粒越大,某时刻与它相撞的液体分子数越多,布朗运动就越明显
4.(2026江苏南京模拟)关于分子力,下列对自然中的现象解释合理的是(　　)
A.拉长一根橡皮筋,能感觉到橡皮筋的拉力,是因为分子间的距离变大,相邻分子间只有引力
B.水很难被压缩,是因为压缩时,分子间距离变小,相邻分子间只有斥力,没有引力
C.空中的小雨滴一般呈球形,主要是因为表面张力使水分子聚集成球体
D.注射器中封闭一段气体,堵住出口,压缩气体感觉比较费力,因为压缩气体时相邻分子间的作用力表现为斥力
题组二　物体的内能
5.关于物体的内能,下列说法正确的是(　　)
A.一架飞机以某一速度在空中飞行,由于组成飞机的所有分子都具有这一速度,所以分子具有动能,又由于所有分子都在高处,所有分子具有势能,所以上述分子的动能与势能的总和就是物体的内能
B.当物体的机械能为零时,其内能一定不为零
C.温度是物体内能的标志
D.内能指某个分子的动能与势能之和
6.(多选)1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是(　　)
A.分子的平均动能与分子的总动能相同
B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同
C.分子的总动能相同,但分子的势能总和不同
D.内能相同
7.(2024河北唐山模拟)分别表示两分子间作用力F、分子势能Ep与两分子间距离r的关系图如图甲、乙所示,假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0。下列说法正确的是(　　)
A.当分子间距r=r0时,分子间作用力最大
B.当分子间距r=r0时,分子势能最大
C.当分子间距r>r0时,随着r的增大,F减小,Ep增大
D.当分子间距r综合提升练
8.(多选)(2026福建泉州模拟)关于热现象和热力学规律,下列说法正确的是(　　)
A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力的合力大小随着分子间距离的增大而减小
B.物体的温度升高时,并不是物体内每个分子的热运动的速率都增大
C.在温度不变的条件下压缩一定量的理想气体,此过程中气体一定向外放热
D.第二类永动机不可能制造成功的原因是它违背了热力学第一定律
9.根据分子动理论,下列说法正确的是(　　)
A.某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为Vm、密度为ρ,用NA表示阿伏加德罗常数,则每个气体分子的质量m=,每个气体分子平均占据的体积V=
B.物体体积增大,分子势能一定减小
C.布朗运动是液体分子的运动,它说明了分子在永不停息地做无规则运动
D.温度是分子平均动能的标志,温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大
10.(2024甘肃武威模拟预测)一悬浮在某液体中的炭微粒等时间内运动位置的变化图如图甲所示,一定质量的氧气在不同温度下气体分子的速率分布图线如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.图甲反映了碳原子在不停地做无规则运动
B.图甲反映了液体分子在不停地做无规则运动
C.图乙中曲线a对应的温度比曲线b对应的温度高
D.图乙中与曲线b相比,曲线a对应的速率大的分子数更多
11.(2024江苏南京模拟)如图甲所示,“天宫课堂”中,王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近,直到两个水球融合在一起,再把两板慢慢拉开,水在两块板间形成了一座“水桥”,为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层,已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是B位置
B.“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部相比偏小
C.“水桥”表面层中水分子间距离与其内部相比偏小
D.实验结束,王亚平放开双手两板吸引到一起,该过程分子力做正功
12.(多选)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气的平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面处大气压强为p0,重力加速度大小为g。由此可估算得(　　)
A.地球大气层空气分子总数为
B.地球大气层空气分子总数为
C.空气分子之间的平均距离为
D.空气分子之间的平均距离为
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13.(多选)假想的气体分子,其速率分布如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示单位速率区间内出现的分子数。a为已知常量,当v>5v0时分子数为零。则(　　)
A.总分子数N=8av0
B.分子在2v0到3v0区间出现的概率为
C.分子的平均速率为v0
D.在0~5v0区间内,分子出现的概率为1
答案：
1.D　解析 悬浮在水中的花粉颗粒做无规则运动是由于受到水分子的不平衡撞击而发生的,可以说明水分子不停地做无规则运动。故选D。
2.D　解析 已知分子间的引力和斥力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,但总是斥力变化得较快,则图中实线为两分子间斥力与距离r的关系图像,故A错误;将乙分子从r=r1位置由静止释放,乙分子运动到r=r2位置时速度为零,可知乙分子从r1到r2过程中,分子先加速后减速,分子力先表现为引力,后表现为斥力,r=r2位置时乙分子受到的分子力为斥力,不是处于平衡状态,故B错误;根据分子势能的特点可知,在分子力为零时,分子势能最小,由于r=r2位置时乙分子受到的分子力为斥力,所以乙分子位于r=r1位置时,两分子系统的势能不是最小,故C错误;乙分子从r1到r2过程中,分子力先表现为引力,后表现为斥力,由于分子力表现为斥力时分子之间的作用力变化较快,合力较大,则乙分子从r1运动到r2过程中,加速的距离大于减速的距离,故D正确。
3.A　解析 显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的运动,这是因为小颗粒受到液体分子频繁碰撞,而做布朗运动,这说明水分子在做无规则运动,故A正确;一滴红墨水滴入清水中不搅动,经过一段时间后水变成红色,这属于扩散现象,故B错误;一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这是水的对流引起的,不是布朗运动,故C错误;悬浮在液体中的固体颗粒越小,某时刻各个方向与它相撞的液体分子数越不平衡,布朗运动越明显,故D错误。
4.C　解析 拉长一根橡皮筋,橡皮筋内部相邻分子间距离大于r0,分子间引力和斥力同时存在,引力大于斥力,分子力表现为引力,故A错误;水在被压缩时,分子间距离变小,相邻分子间既有引力又有斥力,斥力大于引力,分子力表现为斥力,故B错误;空中的小雨滴一般呈球形,主要是因为表面张力作用使小雨滴的表面积达到最小,体积一定时,球的表面积最小,空中的小雨滴一般呈球形,故C正确;压缩气体费力不是分子斥力造成的,而是压强造成的,故D错误。
5.B　解析 飞机在高空飞行,具有动能和重力势能,即具有机械能,但飞机的内能与宏观的机械能无关,分子做热运动的动能和分子势能与宏观的物体动能和重力势能不同,故A错误;因为一切物体都有内能,所以物体的机械能为零时,内能一定不为零,故B正确;温度是分子平均动能的标志,不是物体内能的标志,故C错误;内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能与分子势能之和,故D错误。
6.AC　解析 温度相同则它们的分子平均动能相同,又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,故A正确,B错误;当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时,要吸收热量,内能增加,由于分子的总动能相同,所以分子的势能总和变大,故C正确,D错误。
7.D　解析 由题图可知,当分子间距r=r0时,分子间作用力为0达到最小值,分子势能为最小值,故A、B错误;当分子间距r>r0时,随着r的增大,F先增大后减小,Ep一直增大,故C错误;当分子间距r8.BC　解析 分子间同时存在相互作用的引力和斥力,当分子间距为r0时,随着分子间距增大,分子力先增大再减小,A错误;物体的温度升高时,分子平均动能增大,并非每个分子速率都增大,每个分子仍在无规则运动,B正确;理想气体内能只与温度有关,温度不变,内能不变,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体一定对外放热,C正确;第二类永动机没有违反热力学第一定律,但是违反了热力学第二定律,所以不可能制成,D错误。
9.A　解析 阿伏加德罗常数表示1 mol物质所含分子数,结合题中数据可得每个气体分子的质量m=,每个气体分子平均占据的体积V=,故A正确;物体体积增大时,分子间距增大,但因为不知道分子的初始间距,故无法确定分子势能的变化情况,故B错误;布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,不是液体分子的运动,它间接证明了分子在永不停息地做无规则运动,故C错误;温度是分子平均动能的标志,分子的平均动能是针对大量分子的一种统计规律,并不适合单个分子,温度越高,分子平均动能越大,但并非每一个分子的动能都增大,故D错误。
10.B　解析 炭微粒在液体中做布朗运动,图甲为炭微粒运动情况记录图,反映了液体分子在不停地做无规则运动,故A错误,B正确;图乙中曲线b对应的温度更高,与曲线b相比,曲线a对应的速率大的分子数少,故C、D错误。
11.D　解析 在“水桥”内部,分子间的距离约为r0,分子力约为零,分子势能最小,而在“水桥”表面层,分子比较稀疏,分子间的距离大于r0,因此分子间的作用表现为相互吸引,从而使“水桥”表面绷紧,所以能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是C位置,故A、C错误;分子间距离从大于r0减小到约为r0的过程中,分子力表现为引力,做正功,则分子势能减小,所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部相比偏大,故B错误;王亚平放开双手,因“水桥”分子之间表现为引力,在两板靠近过程中分子力做正功,故D正确。
12.AD　解析 大气压强由大气层空气的重力产生,即mg=p0S=p0·4πR2,则地球大气层空气分子总数为N=NA=,故A正确,B错误;大气层中空气的体积为V=4πR2h,则空气分子之间的平均距离为d=,故C错误,D正确。
13.AD　解析 总分子数N=v0×2+2×2av0+3a×v0=8av0,故A正确;分子在2v0到3v0区间出现的概率为p=,故B错误;根据分布的曲线的对称性可知,分子的平均速率为v0,故C错误;当v>5v0时分子数为零,则在0~5v0区间内,分子出现的概率为1,故D正确。
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