（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十四章 第1講 分子動(dòng)理論精練（含解析）

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1、第1講　分子動(dòng)理論 A組　基礎(chǔ)鞏固 1.(2017海淀一模)下列說法中正確的是(　　) A.懸浮在液體中的微粒質(zhì)量越大,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 B.將紅墨水滴入一杯清水中,一會(huì)兒整杯清水都變成紅色,說明分子間存在斥力 C.兩個(gè)表面平整的鉛塊緊壓后會(huì)“粘”在一起,說明分子間存在引力 D.用打氣筒向籃球內(nèi)充氣時(shí)需要用力,說明氣體分子間有斥力 答案　C　溫度越高,微粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著,A錯(cuò)。B選項(xiàng)是擴(kuò)散現(xiàn)象,說明分子永不停息地運(yùn)動(dòng)著。D選項(xiàng),充氣需要用力是因?yàn)闅怏w分子對器壁頻繁撞擊產(chǎn)生壓強(qiáng)。 2.(2018海淀零模)下列敘述正確的是(　　) A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.

2、擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.兩個(gè)分子間距離增大時(shí),分子間作用力的合力一定減小 D.物體的溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越激烈,每個(gè)分子的動(dòng)能都一定越大 答案　B　布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)說明分子在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),B正確;兩個(gè)分子間距離增大時(shí),分子間作用力的合力可能增大,也可能減小,C錯(cuò)誤;溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越激烈,分子平均動(dòng)能越大,但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都越大,D錯(cuò)誤。 3.(2018東城二模)下列說法正確的是(　　) A.對于溫度不同的物體,溫度低的物體內(nèi)能一定小 B.液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為布朗運(yùn)動(dòng)

3、C.一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度不變、壓強(qiáng)增大時(shí),其體積可能增大 D.在完全失重的情況下,密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強(qiáng) 答案　B　物體中所有分子的動(dòng)能與分子的勢能之和叫做物體的內(nèi)能,溫度僅反映分子平均動(dòng)能,所以溫度低的物體內(nèi)能不一定小,故A錯(cuò)誤;液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為布朗運(yùn)動(dòng),故B正確;一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度不變,壓強(qiáng)增大時(shí),其體積一定減小,故C錯(cuò)誤;密閉容器里的氣體對容器壁的壓強(qiáng),是因?yàn)闅怏w分子對容器壁無規(guī)則碰撞產(chǎn)生的,與是否處于完全失重狀態(tài)無關(guān),故D錯(cuò)誤。 4.(2018西城一模)關(guān)于兩個(gè)分子之間的相互作用力,下列判斷正確的是(　　) A.兩分子處于平衡位置時(shí),分子間沒有引力和

4、斥力 B.兩分子處于平衡位置時(shí),分子間的引力和斥力大小相等 C.兩分子間距離減小時(shí),分子間的引力增大斥力減小 D.兩分子間距離增大時(shí),分子間的引力減小斥力增大 答案　B　兩分子間的引力和斥力隨分子間距的增大而減小,分子力隨分子間距的變化如圖所示,兩分子處于平衡位置時(shí),F引=F斥,B對。 5.(2018豐臺(tái)一模)分子間的距離減小時(shí)(　　) A.分子勢能一定減小 B.分子勢能一定增大 C.分子間引力和斥力都減小 D.分子間引力和斥力都增大 答案　D　分子間的引力和斥力都隨分子間距離的減小而增大,因此D項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò);當(dāng)分子間距離為平衡距離r0時(shí),對應(yīng)分子間作用力為0,分子勢能最

5、小,當(dāng)分子間距離由無窮遠(yuǎn)逐漸減小時(shí),分子勢能先減小后增大,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.(2017海淀零模)僅利用下列某一組數(shù)據(jù),可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)的是(　　) A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量 B.水分子的體積和水分子的質(zhì)量 C.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積 D.水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量 答案　D　阿伏加德羅常數(shù)的定義:1 mol任何物質(zhì)所含有的分子數(shù)。Mmol=m分×NA,D項(xiàng)符合題意。 7.已知銅的摩爾質(zhì)量6.4×10-2 kg/mol,密度為ρ=8.9×103 kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1,試估算銅原子的直徑。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 答案　3×1

6、0-10 m 解析　每一個(gè)銅原子的體積為 V0=VmNA=M摩ρNA=6.4×10-28.9×103×6.0×1023 m3≈1.2×10-29 m3 建立銅原子的球體模型,有V0=16πd3 每一個(gè)銅原子的直徑為 d=36V0π=36×1.2×10-293.14 m≈3×10-10 m。 8.已知空氣摩爾質(zhì)量M=29×10-3 kg/mol,則空氣分子的平均質(zhì)量多大?成年人做一次深呼吸,約吸入450 cm3的空氣,所吸入的空氣分子數(shù)約為多少?(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　4.8×10-26 kg　1.2×1022個(gè) 解析　設(shè)空氣分子的平均質(zhì)量為m0,阿伏加德羅常數(shù)用NA表

7、示,則 m0=MNA=29×10-36.0×1023 kg≈4.8×10-26 kg 可將空氣看做標(biāo)準(zhǔn)狀況,即每摩爾空氣占有體積為22.4 L n=V22.4×10-3 mol=450×10-622.4×10-3 mol≈2.01×10-2 mol 因此,吸入的空氣分子數(shù)為 N=nNA=2.01×10-2×6.0×1023(個(gè))=1.2×1022(個(gè)) 9.一個(gè)房間的地面面積是15 m2,高3 m。已知空氣的平均摩爾質(zhì)量M=2.9×10-2 kg/mol。通常用空氣濕度表示空氣中含有的水蒸氣的情況,若房間內(nèi)所有水蒸氣凝結(jié)成水后的體積V=103 cm3,已知水的密度ρ=1.0×103

8、 kg/m3,水的摩爾質(zhì)量Mmol=1.8×10-2 kg/mol,求: (1)房間內(nèi)空氣的質(zhì)量; (2)房間內(nèi)有多少個(gè)水分子; (3)估算一個(gè)水分子的線度多大。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)58 kg　(2)3.3×1025個(gè)　(3)見解析 解析　(1)此題是估算題,因此可將空氣看做標(biāo)準(zhǔn)狀況,即壓強(qiáng)為1.01×105 Pa(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),溫度為273 K(0 ℃)。此時(shí),每摩爾空氣占有體積為22.4 L,由已知條件可得: 房間內(nèi)空氣的物質(zhì)的量為 n1=VV0=15×322.4×10-3 mol=2×103 mol 房間內(nèi)空氣的質(zhì)量為 m=2×103×2.9×10-

9、2 kg=58 kg (2)水的摩爾體積 V0'=Mmolρ=1.8×10-21.0×103 m3/mol=1.8×10-5 m3/mol 房間內(nèi)的水分子數(shù) n2=V水NAV0'=1.0×103×10-6×6.0×10231.8×10-5(個(gè))=3.3×1025(個(gè)) (3)建立水分子的球模型有16πd3=V0'NA 水分子直徑d=36V0'πNA=36×1.8×10-53.14×6.0×1023 m=3.9×10-10 m B組　綜合提能 1.(2016北京理綜,20,6分)霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。霧霾中,各

10、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 μm、2.5 μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)。 某科研機(jī)構(gòu)對北京地區(qū)的檢測結(jié)果表明,在靜穩(wěn)的霧霾天氣中,近地面高度百米的范圍內(nèi),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(shí)間變化。 據(jù)此材料,以下敘述正確的是(　　) 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所受到的重力 C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運(yùn)動(dòng) D.PM2

11、.5的濃度隨高度的增加逐漸增大 答案　C　PM10的直徑小于或等于10×10-6 m=1.0×10-5 m,A錯(cuò)誤;處于靜穩(wěn)態(tài)的顆粒受力平衡,B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒物的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),C正確;根據(jù)題意不能判定PM2.5的濃度隨高度的增加而增大,D錯(cuò)誤。 2.下列四幅圖中,能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是(　　) 答案　B　分子間作用力f的特點(diǎn)是:rr0時(shí)f為引力;分子勢能Ep的特點(diǎn)是r=r0時(shí)Ep最小,因此只有B項(xiàng)正確。 3.物理圖像能夠直觀、簡潔地展現(xiàn)兩個(gè)物理量之間的關(guān)系,利用圖像分析物理問題的方法有著廣

12、泛的應(yīng)用。如圖,若令x 軸和 y軸分別表示某個(gè)物理量,則圖像可以反映在某種情況下,相應(yīng)物理量之間的關(guān)系。x軸上有A、B兩點(diǎn),分別為圖線與x軸交點(diǎn)、圖線的最低點(diǎn)所對應(yīng)的x軸上的坐標(biāo)值位置。下列說法中正確的是(　　) A.若x 軸表示空間位置,y軸表示電勢,圖像可以反映某靜電場的電勢在x軸上分布情況,則A、B兩點(diǎn)之間電場強(qiáng)度在x軸上的分量沿x軸負(fù)方向 B.若x 軸表示空間位置,y軸表示電場強(qiáng)度在x軸上的分量,圖像可以反映某靜電場的電場強(qiáng)度在x軸上分布情況,則A點(diǎn)的電勢一定高于B點(diǎn)的電勢 C.若x 軸表示分子間距離,y軸表示分子勢能,圖像可以反映分子勢能隨分子間距離變化的情況,則將分子甲固

13、定在O點(diǎn),將分子乙從A點(diǎn)由靜止釋放,分子乙僅在分子甲的作用下運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)速度最大 D.若x 軸表示分子間距離,y軸表示分子間作用力,圖像可以反映分子間作用力隨分子間距離變化的情況,則將分子甲固定在O點(diǎn),將分子乙從B點(diǎn)由靜止釋放,分子乙僅在分子甲的作用下一直做加速運(yùn)動(dòng) 答案　C　因?yàn)檠仉妶龇较?電勢降低,所以A、B之間電場強(qiáng)度在x軸上的分量沿x軸正方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B選項(xiàng)無法判斷;若y軸表示分子勢能,x軸表示分子間距離,則B點(diǎn)處分子力為0。B點(diǎn)左側(cè)分子力表現(xiàn)為斥力,B點(diǎn)右側(cè)分子力表現(xiàn)為引力,所以分子乙運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)速度最大,C項(xiàng)正確;若x軸表示分子間距離,y軸表示分子間作用力,則乙分子不可能一直

14、做加速運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.(2017西城一模節(jié)選)在長期的科學(xué)實(shí)踐中,人類已經(jīng)建立起各種形式的能量概念及其量度的方法,其中一種能量是勢能。勢能是由于各物體間存在相互作用而具有的、由各物體間相對位置決定的能。如重力勢能、彈性勢能、分子勢能、電勢能等。如圖1所示,a、b為某種物質(zhì)的兩個(gè)分子,以a為原點(diǎn),沿兩分子連線建立x軸。如果選取兩個(gè)分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)的勢能為零,則作出的兩個(gè)分子之間的勢能Ep與它們之間距離x的Ep-x關(guān)系圖線如圖2所示。 圖1 圖2 (1)假設(shè)分子a固定不動(dòng),分子b只在a、b間分子力的作用下運(yùn)動(dòng)(在x軸上)。當(dāng)兩分子間距離為r0時(shí),b分子的動(dòng)能為Ek0(Ek0<

15、 Ep0)。求a、b分子間的最大勢能Epm;并利用圖2,結(jié)合畫圖說明分子b在x軸上的運(yùn)動(dòng)范圍; (2)若某固體由大量這種分子組成,當(dāng)溫度升高時(shí),物體體積膨脹。試結(jié)合圖2所示的Ep-x關(guān)系圖線,分析說明這種物體受熱后體積膨脹的原因。 答案　見解析 解析　(1)當(dāng)b分子速度為零時(shí),此時(shí)兩分子間勢能最大,根據(jù)能量守恒,有Epm=Ek0-Ep0 由Ep-x圖線可知,當(dāng)兩分子間勢能為Epm時(shí),b分子對應(yīng)x1 和 x2兩個(gè)位置坐標(biāo),b分子的活動(dòng)范圍Δx= x2 - x1,如圖所示。 (2)當(dāng)物體溫度升高時(shí),分子在x=r0處的平均動(dòng)能增大,分子的活動(dòng)范圍Δx將增大。 由Ep-x圖線可以看出

16、,曲線兩邊不對稱,xr0時(shí)曲線較緩,導(dǎo)致分子的活動(dòng)范圍Δx主要向x>r0方向偏移,即分子運(yùn)動(dòng)過程中的中間位置向右偏移,從宏觀看物體的體積膨脹。(或:當(dāng)溫度升高時(shí),Δx增大,x>r0方向增大得多;或兩分子間的平均距離x1+x22增大等。) 5.已知大氣壓強(qiáng)是由于大氣的重力而產(chǎn)生的,某學(xué)校興趣小組的同學(xué),通過查資料知道:月球半徑R=1.7×106 m,月球表面重力加速度g=1.6 m/s2。為開發(fā)月球的需要,設(shè)想在月球表面覆蓋一層厚度為h的大氣,使月球表面附近的大氣壓達(dá)到p0=1.0×105 Pa,已知大氣層厚度h=1.3×103 m,比月球半徑小得多,月球表面開始沒有任何

17、氣體。試估算: (1)應(yīng)在月球表面添加的大氣層的總質(zhì)量m; (2)月球大氣層的分子數(shù); (3)分子間的距離。(空氣的平均摩爾質(zhì)量M=2.9×10-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1) 答案　(1)2.27×1018 kg　(2)4.7×1043個(gè)　(3)1.0×10-9 m 解析　(1)月球的表面積S=4πR2,月球大氣的重力與大氣對月球表面壓力大小相等mg=p0S,所以大氣的總質(zhì)量m=4πR2p0g,代入數(shù)據(jù)可得m=4×3.14×(1.7×106)2×1.0×1051.6 kg≈2.27×1018 kg。 (2)月球大氣層的分子數(shù)為 N=mMNA=2.27×10182.9×10-2×6.0×1023(個(gè))≈4.7×1043(個(gè))。 (3)可以認(rèn)為每一個(gè)氣體分子平均占據(jù)空間為一個(gè)立方體,小立方體緊密排列,其邊長即分子間的距離。設(shè)分子間距離為a,大氣層中氣體的體積為V,則有V=4πR2h,a=3VN,得a=3ghMp0NA=1.0×10-9m。 8