东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：1.3温度与内能 同步练习（含解析）

1.3温度与内能
同步练习（含解析)
1．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒分子做的无规则运动
B．气体分子的热运动不一定比液体分子的热运动激烈
C．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
D．如果两个系统处于热平衡状态，则它们的内能一定相同
2．关于分子动理论，下列说法正确的是
A．气体扩散的快慢与温度无关
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．分子间同时存在着引力和斥力
D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
3．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（　　）
A．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，若认为气体分子为球形，则该气体分子的直径可以表示为
B．布朗运动是指悬浮在液体里的微小固体颗粒的运动
C．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
D．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能
4．当分子间距离大于10r0（r0
是分子平衡位置间距离）时，分子力可以认为是零，规定此时分子势能为零，当分子间距离是平衡距离r0时，下面的说法中正确的是（
）
A．分子力是零，分子势能不是零
B．分子力是零，分子势能也是零
C．分子力不是零，分子势能是零
D．分子力不是零，分子势能不是零
5．关于分子间距与分子力，下列说法正确的是
A．悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动就越明显
B．温度升高，布朗运动显著，说明悬浮颗粒的分子运动剧烈
C．一般情况下，当分子间距D．用气筒打气需外力做功，是因为分子间的斥力作用
6．下列叙述正确的是（　　）
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．物体的内能不可能为零
C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同
D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
7．有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的物体，温度不变，物体的内能不变
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈
C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和
D．当物体的体积增大时，内能一定增大
8．两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．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）
A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能减小
C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大
D．在r＝r0时，分子势能为零
9．对于实际的气体,下列说法正确的是(
)
A．气体的内能包气体分子的重力势能
B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能
C．气体的内能包括气体整体运动的动能
D．气体的体积变化时,其内能可能不变
10．两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.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是(
)
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小，动能最大
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
11．将一定质量的0℃的冰溶为0℃的水，此时分子的总动能______，分子的总势能______。（选填“减小”、“不变”或“增大”）
12．物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是_____m。能说明物体内分子都在永不停息地做无规则运动的实验事实有________，（举一例即可）。在两分子间的距离由r0（此时分子间的引力和斥力相互平衡，分子作用力为零）逐渐增大的过程中，分子力的变化情况是_____________________。
13．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图象中表现出来，就图象回答：
（1）从图中看到分子间距离在r0处分子势能最小，试说明理由．
（2）图中分子势能为零的点选在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，对吗？
（3）如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？
14．【物理选修3-3】（1）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是______（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0）
A．体积不变，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减小
B．若气体内能增加，则外界一定对气体做功
C．若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定增大
D．若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则气体分子的平均动能一定增大
E．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
（2）如图所示，粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长L=15cm的理想气体，当温度为27℃时，两管水银面的高度差，设外界大气压为75cmHg，则
（I）若对封闭气体缓慢加热，为了使左右两管中的水银面相平，温度需升高到多少？
（2）若保持27℃不变，为了使左右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银柱长度应为多少？
参考答案
1．B
【解析】
布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动，不是分子运动，是由于其周围液体分子的碰撞形成的，故布朗运动是液体分子无规则热运动的反映，但并不是液体分子的无规则运动，A错误；分子的热运动激烈程度和温度有关，所以气体分子的热运动不一定比液体分子的热运动激烈，B正确；气体压缩可以忽略分子间作用力，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，与分子力无关，C错误；如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，但是内能不一定相同，因为还和质量有关，D错误．
2．C
【解析】A、扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；
B、布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动，不是液体分子的热运动，固体小颗粒运动的无规则性，是液体分子运动的无规则性的间接反映，故B错误；
C、分子间斥力与引力是同时存在，而分子力是斥力与引力的合力，分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小；当分子间距小于平衡位置时，表现为斥力，即引力小于斥力，而分子间距大于平衡位置时，分子表现为引力，即斥力小于引力，但总是同时存在的，故C正确，D错误。
点睛：本题考查了布朗运动、扩散以及分子间的作用力的问题；注意布朗运动和扩散都说明了分子在做永不停息的无规则运动，都与温度有关；分子间的斥力和引力总是同时存在的。
3．B
【解析】
A．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，若认为气体分子为立方体模型，则该气体分子间的距离可以表示为，选项A错误；
B．布朗运动是指悬浮在液体里的微小固体颗粒的运动，选项B正确；
C．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强作用的缘故，与分子间的斥力无关，选项C错误；
D．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是温度，选项D错误。
故选B。
4．A
【解析】
由图象知，在平衡位置r=r0处，f引=f斥，分子力即引力与斥力的合力为0；规定r>10r0时分子势能为0，分子间距离为r0时，分子势能最小，但不为0，为负值?。
故选A。
5．C
【解析】
A、悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动就越不明显，故A错误；
B、温度升高，布朗运动显著，说明液体分子运动剧烈，故B错误；
C、当两个分子间的距离r=r0时，分子力为0，当r＞r0时，分子力表现为引力，当r＜r0时，分子力表现为斥力．故C正确；
D、用气筒给车胎打气，到后来觉得气体难以压缩，是因为克服轮胎的压力，并不是分子间的斥力，故D错误；
6．BD
【解析】
A．温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体的分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，故A错误；
B．由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，故B正确；
C．内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，故C错误；
D．内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，故D正确。
故选BD。
7．BC
【解析】
AD．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，宏观上与物体的温度、体积及物质的量有关，故AD错误；
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，故B正确；
C．物体的内能就是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确。
故选BC。
8．AC
【解析】
A．r0为分子间的平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力；
r大于平衡距离，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；
B．当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；
C．由以上分析可知，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故C正确；
D．但是由于分子势能的零势能面是人为确定的，故r等于r0时，分子势能不一定为零，故D错误．
故选AC．
9．BD
【解析】
A项：气体的内能包括分子动能和分子势能，不包括分子的重力势能，故A错误；
B项：实际气体的分子间相互作用力不能忽略，所以其内能包括分子间相互作用的势能，故B正确；
C项：由A项分析可知，气体的内能不包括气体整体运动的动能，故C错误；
D项：气体的体积变化时，存在做功情况，但如果同时有热量交换，由热力学第一定律可知，其内能可能不变，故D正确。
10．ACD
【解析】
A．
r0为分子间的平衡距离，大于平衡距离时分子间为引力，而小于平衡距离时为斥力，故可知，当r大于平衡距离时，分子间表现为引力，相互靠近时做正功，分子动能增加，势能减小，所以选项A正确；
B．当r小于平衡距离时，分子间表现为斥力，相互靠近时做负功，分子动能减小，势能增加，所以选项B错误；
C．据以上分析知，当r等于平衡距离时，分子势能最小，动能最大，所以选项C正确；
D．由于没有外力做功，所以分子动、势能的总和不变，所以选项D正确．
11．不变
增大
【解析】
[1][2]温度是分子平均动能的标志，所以0℃的冰和0℃的水的水分子的总动能相等，即不变。
将0℃的冰溶为0℃的水需要吸收热量。所以的冰的内能小于0℃的水的内能，而物体内能是分子的总动能和分子总势能之和。所以0℃的冰分子的总势能小于0℃的水分子的总势能，即分子的总势能增大。
12．10-10
扩散
先增大后减小
【解析】
[1]
分子直径的数量级一般是；
[2]有扩散现象，布朗运动等（举一例子即可）；
[3]增大的过程中，引力和斥力都减小但斥力减小的快，因此增大的过程中表现为引力，在r0处合力为零，到无穷远处合力又减为零，因此分子力先增大后减少。
13．(1)在r0处分子势能最小(2)
分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零
(3)
在r≠r0时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变
【解析】
(1)当分子间距离时分子力为零，当分子间距离小于时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大，如果分子间距大于时，分子间的相互作用力表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大．
从以上两种情况综合分析，分子间距离以为基准，分子间距离不论减小或增大，分子势能都增大，所以说在处分子势能最小．
(2)由图可知，选两个分子相距无穷远时分子势能为零，时分子势能最低且小于零，故在这种情况下，分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零．
(3)若选时，分子势能为零，则
图象为：
故可知在时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变．
点睛：可以根据分子力做功判断分子势能的变化，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增加．
14．ADE
【解析】由理想气体状态方程：
，可知体积不变，压强减小时，温度降低；体积不变W=0，温度降低，内能减少，根据热力学第一定律：△U=Q＜0，可知一定放出热量，故A正确；若气体内能增加，根据热力学第一定律：△U=Q+W，可以从外界吸收热量，不一定外界对气体做功，故B错误；气体的温度升高，分子的平均动能增加，但不一定每个气体分子的速度都增大，故C错误；气体压强不变，气体分子平均距离增大时，体积增大，由理想气体状态方程：
，可知温度一定升高，则气体分子的平均动能一定增大，故D正确；从微观角度讲，气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的，故E正确。所以ADE正确，BC错误。
（2）试题分析：分别求出封闭气体初态和末态的压强，由气态方程求解封闭气体温度需升高多少．保持27°C不变，为了使左、右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银，封闭气体发生等温变化，水银面相平时，封闭气体的压强等于大气压，由玻意耳定律和几何关系求出水银柱高度h。
（1）以闭气体为研究对象：
初态：p1=p0-ρg△h=72cmHg
V1＝LS＝15Scm3，T1=300K
末态：p
2＝p
0＝75cmHg
T
2＝？
根据理想气体状态方程：
代入解得，
℃
（2）
根据玻意耳定律有：
，
代入数据可得
根据几何关系，有：
点睛：本题主要考查了理想气体状态方程，要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化，选择合适的气体实验定律解决问题。