专题02 分子运动速率分布规律和内能【六大题型】-【压轴题】2024-2025 学年高中物理同步培优训练（人教版2019 选择性必修第三册）

专题02 分子运动速率分布规律和内能【六大题型】 一．分子热运动速率随温度变化具有统计规律（共6小题） 二．气体压强的微观解释（共7小题） 三．温度与分子动能的关系（共7小题） 四．分子势能及其与分子间距的关系（共6小题） 五．物体内能的概念与影响因素（共8小题） 六．内能与机械能的区别（共5小题） 一．分子热运动速率随温度变化具有统计规律（共6小题） 1．如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于1位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系分别如图乙中I（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中正确的是（　　） A．在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大 B．在状态Ⅱ时气体的压强较大 C．在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多 D．每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大 2．如图是氧气分子在不同温度0℃和100℃下的速率分布，是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是（　　） A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大 B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小 C．在任何速率区间内，温度越高，处于该速率区间内的氧气分子所占比例都越小 D．100℃时图像与横轴围成的面积大于0℃时的面积 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．晶体的导热性能一定是各向异性 B．封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关 C．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发 D．虽然大量分子做无规划运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布 E．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 4．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ，TⅡ，TⅢ则TⅠ　 　TⅡ　 　TⅢ（选填“＞”或“＜”）；当温度升高时，分子的平均速率 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 5．有N个粒子，其速率分布如图示。设v0、N为已知，粒子的质量为m。试求： （1）分布函数f（v）的表达式； （2）由v0、N表示出a； （3）速率在0～1.5v0之间的粒子数； （4）粒子的平均速率。 6．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升．已知某型号轮胎能在﹣40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm．设轮胎容积不变，气体视为理想气体，请计算和回答： ①在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？ ②为什么汽车在行驶过程中易爆胎，爆胎后胎内气体的内能怎样变化？说明理由． 二．气体压强的微观解释（共7小题） 7．对于气体压强的产生，下列说法正确的是（　　） A．气体压强是气体分子之间互相频繁的碰撞而产生的 B．气体压强是少数气体分子频繁碰撞器壁而产生的 C．气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的 D．气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．分子热运动越剧烈，温度一定越高 B．雨滴呈球形是由于液体表面张力的作用 C．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 D．布朗运动的无规则性反映液体分子运动的无规则性 E．用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力 9．（多选）以下说法正确的是（　　） A．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行 B．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多 C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关 D．处于热平衡的两个系统具有相同的内能 E．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量 10．（多选）关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是（　　） A．大量气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等 B．大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中 间 少，两 头 多”的 规 律分布 C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 D．一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强一定增大 E．气体对容器的压强是大量气体分子 对容器的碰撞引起的 11．在大力提倡“节能减排。低碳生活，建设美丽中国”的今天，绿色环保已经成为了人们重要的出行方式。小莉家为此买了一辆凤凰牌的自行车。在用打气筒给轮胎快速打气后发现筒的外壁变热了，则在打气活塞向下压缩气体过程中，外界对气体 　 　（填“做正功”“做负功”或“不做功”）；气筒内的气体分子的平均动能 　 　（填”增加”“减少”或“不变”）；单位时间内对筒壁单位面积碰撞的次数 　 　（填增加““减少“或“不变“）。 12．在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验中： ①气体的体积可直接从　 　上读出，气体的压强是用　 　传感器通过计算机系统得到的． ②（多项选择题）下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是　 　 A．在等温条件下操作B．注射器的密封性良好 C．弄清所封闭气体的质量D．气体的压强和体积必须用国际单位 ③对测得的实验数据进行处理时，发现各组同学计算的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等，其主要原因是由于封闭气体的　 　不同． 13．有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，推动活塞，使注射器内空气柱体积V从初始的20.0ml变为12.0ml，将5次测量数据依次输入计算机，同时由压强传感器等测得对应的压强值p，计算机屏幕上显示的实验数据如下表所示。 序号 V（ml） p（×105 Pa） pV（×105 Pa∙ml） 1 20.0 1.0010 20.020 2 18.0 1.1139 20.050 3 16.0 1.2558 20.093 4 14.0 1.4374 20.124 5 12.0 1.6822 20.186 （1）分析表格中各列数据，发现实验结果与气体定律并不相符，其可能的原因是：实验时　 　 （A）外界温度降低了 （B）外界大气压强变大了 （C）推动注射器活塞的动作过快 （D）注射器内气体的压强不够大 （E）手握住注射器大部分管壁 （F）外界空气漏进了注射器内 （2）写出你的分析理由：　 　； （3）如果实验操作正确，但每次测得的PV乘积都比实际略小，这是由于　 　。 三．温度与分子动能的关系（共7小题） 14．瓶子吞鸡蛋的实验过程如下：先将敞口的玻璃瓶中的空气加热，再将剥皮的熟鸡蛋放于瓶口，过一会发现鸡蛋被缓慢吸入瓶中，如图所示。鸡蛋被吸入还未落下的过程中，瓶中气体可视为理想气体，质量不变。鸡蛋被吸入一半时相比刚放上时，关于瓶中气体，下列说法正确的是（　　） A．每个气体分子的动能都减小 B．此过程气体从外界吸热 C．气体压强和热力学温度的比值增大 D．气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变大 15．如图所示，用一个活塞把一部分空气密封在开口竖直向上、导热良好的气缸内。打开阀门放出一些空气后，重新达到平衡状态。环境温度不变，气缸内壁光滑。与原来的状态相比（　　） A．分子的平均动能减小 B．单位体积内分子个数变少 C．单位时间内撞击在活塞上的分子个数不变 D．小速率区间的分子数占总分子数的百分比增大 16．很多家庭的玻璃窗都是双层的，两层玻璃间会残留一些密闭的稀薄气体。当阳光照射玻璃窗时，其间的密闭气体（　　） A．分子平均距离增大 B．每个分子速率均增大 C．密度增大 D．分子平均动能增大 17．（多选）下列说法中正确的有（　　） A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力 B．一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加 C．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该气体的分子体积为V0 D．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 18．（多选）根据热学知识可以判断，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变 B．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功 C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中不会有水分子飞出水面 D．在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加 E．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为 19．将100℃的水蒸气、50℃的水和﹣20℃的冰按质量比1：2：10的比例混合，求混合后的最终温度（冰的比热容c冰＝2100J/（kg•℃），水的比热容c水＝4200J/（kg•℃），水的汽化热L＝2.26×106J/kg，冰的熔化热λ＝3.36×105J/kg）。 20．一密闭的容器中，盛有温度分布均匀的油，此容器放在温度始终为20℃的环境中慢慢冷却。某同学每隔30分钟记录一次油温，共记录7次，具体数据如下表： 冷却时间t（分） 0 30 60 90 120 150 180 油温θ（℃） 148 84 52 36 28 24 22 内外温差Δθ（℃） （1）填写上表中第三行各空格（Δθ为油温与环境温度之差）； （2）写出油温θt与对应的冷却时间t的关系式为　 　； （3）求油温为21℃的冷却时间t1＝　 　。 四．分子势能及其与分子间距的关系（共6小题） 21．分子间作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）。下列说法正确的是（　　） A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线 B．当r＞r0时，随距离增大，分子间作用力做正功 C．当r＞r0时，分子间作用力表现为引力 D．随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大 22．两分子间的分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示。图甲中r0为分子斥力和引力平衡时两分子间的距离，r3为分子力为引力且最大时两分子间的距离；图乙中r1为分子势能为0时两分子间的距离，r2为分子势能最小时两分子间的距离。规定两分子间的距离为无限远时分子势能为0，下列说法正确的是（　　） A．r0＝r1 B．r0＝r2 C．r1＝r3 D．r2＝r3 23．如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为E1、0和﹣E0。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．分子A、B的最大动能均为 B．当分子间距为r0时，两分子之间的分子力最大 C．当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为 D．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 24．将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距离变化的图像，当分子间距离分别为r1、r2和r0时，两分子的势能为E1、0和﹣E0，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法正确的是（　　） A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的分子力为零 B．分子B的最大动能为E1﹣E0 C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 25．（多选）下列说法正确的是（　　） A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B．雨水没有透过伞布是因为液体存在表面张力 C．破镜不能重圆，是因为分子间没有引力 D．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子势能一定增加 E．从单一热源吸收热量使之全部变成机械功是可能的 26．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？ 五．物体内能的概念与影响因素（共8小题） 27．下列说法中正确的是（　　） A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大 B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 C．物体的温度越高，它的每一个分子热运动的速率一定越大 D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大 28．关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D．分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 29．（多选）下列说法正确的是（　　） A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能 B．第二类永动机不可能知道成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式 C．对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强可能不变 D．相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小，在这个过程中，两分子间的分子势能先减小，后增大 E．各种固体都有一定的熔点 30．（多选）对于实际的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的内能包括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 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 31．（多选）以下关于热现象的说法中正确的是（　　） A．物体的温度不变，其内能一定不变 B．气体的内能是气体所有分子热运动的动能和分子间的势能之和 C．布朗运动就是液体分子的热运动 D．热量可以从低温物体传到高温物体 E．若两分子间距离增大，分子势能可能增大 32．（多选）关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （　　） A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，气体不和外界发生热交换 C．布朗运动不是分子运动，但它能间接反映液体分子在做无规则的运动 D．温度越高，两种物质的浓度差越大，则扩散进行的越快 E．相对湿度大时，蒸发快 33．（多选）对气体热现象的微观解释正确的是（　　） A．虽然分子的运动时杂乱无章的，但密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等 B．同种气体分子，温度越高，分子的平均速率越大；大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“按各种速率的分子数目相等”的 规律分布 C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 D．一定质量的某种理想气体，温度不变，体积减小时，气体的内能一定增大 E．气体对容器的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 34．简要回答下列问题： （1）温度相同的物体内能一定相同吗？ （2）分子平均动能和分子势能的大小分别与哪些因素有关？ （3）为什么物体的内能与物体的温度和体积有关？ 六．内能与机械能的区别（共5小题） 35．关于热学，下列说法错误的是（　　） A．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 B．物体做整体的运动的动能，对物体的内能没有关系 C．分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关 D．向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 36．一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是（　　） A．不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大 B．若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大 C．若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变 D．若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大 37．下列说法正确的是（　　） A．内能不同的物体，温度一定不同 B．物体机械能增大时，其内能一定增大 C．温度低的物体内能一定小 D．同温度、同质量的氢气和氧气，氢气的分子总动能大 38．（多选）关于物体的内能下列说法正确的是（　　） A．分子的动能与分子的势能的和叫分子的内能 B．物体所有分子的动能与分子的势能的和叫物体的内能 C．当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 39．（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．温度和质量都相同的两个物体不一定具有相同的内能 B．运动的物体一定比静止的物体内能大 C．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的 D．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加 E．0℃的冰机械能可能为零，但一定有内能 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 分子运动速率分布规律和内能【六大题型】 一．分子动理论的基本内容（共4小题） 二．阿伏加德罗常数及与其相关的计算问题（共11小题） 三．分子在永不停息地做无规则运动（共3小题） 四．布朗运动实例、本质及解释（共6小题） 五．分子间存在作用力及其与分子间距的关系（共8小题） 六．用油膜法估测油酸分子的大小（共6小题） 一．分子热运动速率随温度变化具有统计规律（共6小题） 1．如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于1位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系分别如图乙中I（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中正确的是（　　） A．在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大 B．在状态Ⅱ时气体的压强较大 C．在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多 D．每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大 【答案】C 【解答】解：A．由汽缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，故A错误； B．气体进行等压变化，则气体在两个状态的压强相等，故B错误； C．从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程是等压变化，且温度升高，气体的体积变大，气体在状态Ⅰ时分子平均作用力较小，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多，故C正确； D．气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，并非每一个分子的速率都大于状态Ⅰ时的速率，故D错误。 故选：C。 2．如图是氧气分子在不同温度0℃和100℃下的速率分布，是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是（　　） A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大 B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小 C．在任何速率区间内，温度越高，处于该速率区间内的氧气分子所占比例都越小 D．100℃时图像与横轴围成的面积大于0℃时的面积 【答案】B 【解答】解：A．一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律，因此同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，故A错误； B．温度升高，分子的平均动能增大，使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，故B正确； C．从两曲线可以看出，温度越高，速率约在450m/s以下的氧气分子占比下降而该速率以上的氧气分子占比上升，故C错误； D．由题图可知，在100℃与0℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故D错误。 故选：B。 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．晶体的导热性能一定是各向异性 B．封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关 C．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发 D．虽然大量分子做无规划运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布 E．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 【答案】CDE 【解答】解：A、晶体有单晶体和多晶体，多晶体各向同性，单晶体才各向异性，故A错误。 B、封闭气体的压强与分子的密集程度和分子的平均动能两个因素有关，故B错误。 C、夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，可防止水分蒸发，故C正确。 D、大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率按一定的规律（中间多两头少）分布。故D正确。 E、由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故E正确。 故选：CDE。 4．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ，TⅡ，TⅢ则TⅠ　＜　TⅡ　＜　TⅢ（选填“＞”或“＜”）；当温度升高时，分子的平均速率 　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： 温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低。 当温度升高时，分子平均动能增大，分子的平均速率增大。 故答案为：＜；＜；增大。 5．有N个粒子，其速率分布如图示。设v0、N为已知，粒子的质量为m。试求： （1）分布函数f（v）的表达式； （2）由v0、N表示出a； （3）速率在0～1.5v0之间的粒子数； （4）粒子的平均速率。 【答案】（1）分布函数f（v）的表达式； （2）由v0、N表示出a为； （3）速率在0～1.5v0之间的粒子数为； （4）粒子的平均速率为。 【解答】解：（1）由图可得分布函数表达式： 整理可得： （2）f（v）满足归一化条件，但这里纵坐标是Nf（v）而不是f（v），故曲线下的总面积为N，由归一化条件可得 解得：a （3）通过面积可计算出速率在0～1.5v0之间的粒子数：ΔN （4）N个粒子的平均速率： 积分得： 答：（1）分布函数f（v）的表达式； （2）由v0、N表示出a为； （3）速率在0～1.5v0之间的粒子数为； （4）粒子的平均速率为。 6．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升．已知某型号轮胎能在﹣40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm．设轮胎容积不变，气体视为理想气体，请计算和回答： ①在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？ ②为什么汽车在行驶过程中易爆胎，爆胎后胎内气体的内能怎样变化？说明理由． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：①由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0＝293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意， 当T1＝233 K时胎压为p1＝1.6 atm．根据查理定律有 即 解得pmin＝2.01 atm 当T2＝363 K时胎压为p2＝3.5 atm．根据查理定律有 即 ，解得pmax＝2.83 atm． 所以胎压在20℃时的合适范围是2.01 atm～2.83 atm ②汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少． 答：①在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在2.01 atm～2.83 atm范围内比较合适； ②汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少． 二．气体压强的微观解释（共7小题） 7．对于气体压强的产生，下列说法正确的是（　　） A．气体压强是气体分子之间互相频繁的碰撞而产生的 B．气体压强是少数气体分子频繁碰撞器壁而产生的 C．气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的 D．气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 【答案】D 【解答】解：单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力；所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力；气体压强是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压强，故A错误，B错误，C错误，D正确； 故选：D。 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．分子热运动越剧烈，温度一定越高 B．雨滴呈球形是由于液体表面张力的作用 C．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 D．布朗运动的无规则性反映液体分子运动的无规则性 E．用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力 【答案】ABD 【解答】解：A、温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动越剧烈。故A正确； B、由于液体表面张力的作用使叶面上小露珠的表面积有最小的趋势，所以呈球形。故B正确； C、当人们感到潮湿时，是因为空气的相对湿度较大，而绝对湿度的大小无法确定。故C错误； D、布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，布朗运动的无规则性，反映了液体分子运动的无规则性。故D正确； E、用打气筒给自行车充气，越打越费劲，是由于内外气体的压强差造成的，不是因为气体分子间的斥力作用。故E错误。 故选：ABD。 9．（多选）以下说法正确的是（　　） A．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行 B．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多 C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关 D．处于热平衡的两个系统具有相同的内能 E．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量 【答案】BCE 【解答】解：A、根据熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行。故A错误； B、气体体积不变时，温度越高，由c知，气体的压强越大，由于单位体积内气体分子数不变，分子平均动能增大，所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多。故B正确； C、由于不同物质之间的分子作用力性质不同，可能是引力也可能是斥力；故有毛细管中的液面有的升高，有的降低，与液体的种类和毛细管的材质有关，故C正确； D、处于热平衡的两个物体具有相同的温度，故D错误； E、气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，由热力学第一定律可得，ΔU＝W+Q知，气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，故E正确； 故选：BCE。 10．（多选）关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是（　　） A．大量气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等 B．大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中 间 少，两 头 多”的 规 律分布 C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 D．一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强一定增大 E．气体对容器的压强是大量气体分子 对容器的碰撞引起的 【答案】ACE 【解答】解：A、分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等，A正确； B、大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布，B错误； C、气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，C正确； D、气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，若温度升高的同时体积增大，压强不一定最大，D错误； E、气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，E正确； 故选：ACE。 11．在大力提倡“节能减排。低碳生活，建设美丽中国”的今天，绿色环保已经成为了人们重要的出行方式。小莉家为此买了一辆凤凰牌的自行车。在用打气筒给轮胎快速打气后发现筒的外壁变热了，则在打气活塞向下压缩气体过程中，外界对气体 　做正功　（填“做正功”“做负功”或“不做功”）；气筒内的气体分子的平均动能 　增加　（填”增加”“减少”或“不变”）；单位时间内对筒壁单位面积碰撞的次数 　增加　（填增加““减少“或“不变“）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：快速压缩气体过程中，可认为气体和外界没有热交换，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加，温度升高，故气体分子的偶就动能增加，根据气体实验定律，气体的体积减小，温度升高时，气体的压强增大，单位时间内气体分子对筒壁单位面积碰撞次数增加。 故答案为：做正功；增加；增加。 12．在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验中： ①气体的体积可直接从　注射器　上读出，气体的压强是用　压强　传感器通过计算机系统得到的． ②（多项选择题）下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是　AB　 A．在等温条件下操作B．注射器的密封性良好 C．弄清所封闭气体的质量D．气体的压强和体积必须用国际单位 ③对测得的实验数据进行处理时，发现各组同学计算的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等，其主要原因是由于封闭气体的　质量　不同． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）用DIS研究做实验时，气体的体积可直接从注射器上读出，气体的压强是用压强传感器通过计算机系统得到的； （2）AB、本实验的条件是：温度不变，气体的质量一定，所以要在等温条件下操作，注射器密封性要好，故AB正确； C、本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，故C错误； D、本实验研究气体的压强和体积的比例关系，单位无需统一为国际单位，故D错误； 故选：AB （3）根据气态方程pV＝nRT，RT相同，pV不同，是由于摩尔数不同，空气的质量不同 故答案为：（1）注射器 压强 （2）AB （3）质量 13．有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，推动活塞，使注射器内空气柱体积V从初始的20.0ml变为12.0ml，将5次测量数据依次输入计算机，同时由压强传感器等测得对应的压强值p，计算机屏幕上显示的实验数据如下表所示。 序号 V（ml） p（×105 Pa） pV（×105 Pa∙ml） 1 20.0 1.0010 20.020 2 18.0 1.1139 20.050 3 16.0 1.2558 20.093 4 14.0 1.4374 20.124 5 12.0 1.6822 20.186 （1）分析表格中各列数据，发现实验结果与气体定律并不相符，其可能的原因是：实验时　CE　 （A）外界温度降低了 （B）外界大气压强变大了 （C）推动注射器活塞的动作过快 （D）注射器内气体的压强不够大 （E）手握住注射器大部分管壁 （F）外界空气漏进了注射器内 （2）写出你的分析理由：　PV乘积逐渐增大，表明温度逐渐升高　； （3）如果实验操作正确，但每次测得的PV乘积都比实际略小，这是由于　注射器与压强传感器连接部分少量气体体积未计　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）仔细观察不难发现，pV乘积偏大与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：（C）推动注射器活塞的动作过快，导致气体内能增大，温度升高（E）手握住注射器大部分管壁，导致气体温度升高故选：CE （2）由理想气体方程：，得：PV乘积变大，T温度升高。 （3）实验操作正确，实验中我们用的气体体积，比真实值少了注射器与压强传感器连接部分少量气体体积，由玻意耳定律：pV＝C，造成用pV小 代替pV大，使得每次测得的PV乘积都比实际略小。 答：（1）CEF （2）PV乘积逐渐增大，表明温度逐渐升高 （3）注射器与压强传感器连接部分少量气体体积未计 三．温度与分子动能的关系（共7小题） 14．瓶子吞鸡蛋的实验过程如下：先将敞口的玻璃瓶中的空气加热，再将剥皮的熟鸡蛋放于瓶口，过一会发现鸡蛋被缓慢吸入瓶中，如图所示。鸡蛋被吸入还未落下的过程中，瓶中气体可视为理想气体，质量不变。鸡蛋被吸入一半时相比刚放上时，关于瓶中气体，下列说法正确的是（　　） A．每个气体分子的动能都减小 B．此过程气体从外界吸热 C．气体压强和热力学温度的比值增大 D．气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变大 【答案】C 【解答】解：A、刚开始鸡蛋放于瓶口，瓶内气体温度大于环境温度，由于热传递，瓶内气体温度逐渐降低，分子平均动能减小，由于分子动能遵循统计规律，单个分子动能增减是不确定的，故A错误； B、根据热力学第一定律ΔE＝W+Q，分子总动能减小，ΔE小于零，因为瓶中气体体积减小，外界对气体做正功，即W＞0，所以Q＜0，气体向外界放热，故B错误； C、根据理想气体状态方程，因为体积V减小，所以气体压强和热力学温度的比值增加，故C正确； D、外界大气压不变，在鸡蛋被吸入过程中，瓶内气体的压强减小，气体压强是气体分子对器壁频繁碰撞的结果，根据F＝PS可知，气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，故D错误。 故选：C。 15．如图所示，用一个活塞把一部分空气密封在开口竖直向上、导热良好的气缸内。打开阀门放出一些空气后，重新达到平衡状态。环境温度不变，气缸内壁光滑。与原来的状态相比（　　） A．分子的平均动能减小 B．单位体积内分子个数变少 C．单位时间内撞击在活塞上的分子个数不变 D．小速率区间的分子数占总分子数的百分比增大 【答案】C 【解答】解：AD、环境温度不变，分子的平均动能不变，小速率区间的分子数占总分子数的百分比不变，故AD错误； BC、放出一些空气后，气体压强不变，单位时间内撞击在活塞上的分子个数不变，单位体积内分子个数不变，故B错误，C正确。 故选：C。 16．很多家庭的玻璃窗都是双层的，两层玻璃间会残留一些密闭的稀薄气体。当阳光照射玻璃窗时，其间的密闭气体（　　） A．分子平均距离增大 B．每个分子速率均增大 C．密度增大 D．分子平均动能增大 【答案】D 【解答】解：AC、密闭的稀薄气体，只是温度升高，而体积不变，分子数目也不变，那么分子平均距离不变，且气体的密度也不变，故AC错误； BD、因阳光照射玻璃窗时，导致温度升高，那么分子的平均速率增大，则分子的平均动能也增大，而不是每个分子速率均增大，故B错误，D正确； 故选：D。 17．（多选）下列说法中正确的有（　　） A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力 B．一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加 C．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该气体的分子体积为V0 D．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 【答案】BDE 【解答】解：A、根据压强的微观意义可知，密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关，故A错误； B、根据压强的微观意义可知，当气体的压强不变时，单位时间内作用在单位面积上的力不变；为温度降低时，分子的平均动能静止，多个分子对器壁的平均撞击力减小，所以在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加。故B正确； C、气体间距较大，不能用阿伏加德罗常数计算分子体积；故C错误； D、温度是分子的平均动能的标志，温度高的物体的平均动能一定大；但物体的内能与物体的物质的量、温度体积等都有关，所以温度高的物体的内能不一定大；故D正确； E、当分子间作用力表现为斥力时，分子之间的距离减小时，要克服分子力做功，所以分子势能随分子间距离的减小而增大；故E正确； 故选：BDE。 18．（多选）根据热学知识可以判断，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变 B．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功 C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中不会有水分子飞出水面 D．在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加 E．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为 【答案】ADE 【解答】解：A、温度是物体分子平均动能的标志，物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变，故A正确。 B、载重汽车卸去货物的过程中，轮胎内气体的压强减小，由理想气体的状态方程可知，气体的体积将增大，所以该过程中外界对汽车轮胎内的气体做负功；故B错误。 C、当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中水分子飞出水面与进入水面是平衡的，故C错误； D、气体的压强是由大量分子对器壁的碰撞而产生的，它包含两方面的原因：分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数和每一次的平均撞击力。气体的温度降低时，分子的平均动能减小，所以，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加。故D正确； E、气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则阿伏加德罗常数：NA； 若1摩尔该气体的体积为V，则单位体积内气体的物质的量：n 所以该气体单位体积内的分子数为：N＝n•NA．故E正确； 故选：ADE。 19．将100℃的水蒸气、50℃的水和﹣20℃的冰按质量比1：2：10的比例混合，求混合后的最终温度（冰的比热容c冰＝2100J/（kg•℃），水的比热容c水＝4200J/（kg•℃），水的汽化热L＝2.26×106J/kg，冰的熔化热λ＝3.36×105J/kg）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：设水蒸气的质量为mkg，则水、冰的质量为2mkg、10mkg 先将mkg的水蒸气和2mkg的水混合，2mkg的水从50℃升至100℃吸收热量Q1＝2mc水×（100℃﹣50℃）＝4.2×105m J；仅需液化的水蒸气质量m′0.185m，即水蒸气和水混合后，最终为100℃的水和水蒸气的混合物，其中水蒸气和水的质量比为0.815：2.185。 然后将3mkg、100℃的水、气混合物和10mkg、﹣20℃的冰混合，如果这些水、水蒸气都变为0℃的水，他能放出的热量Q2＝0.815×2.26×106+3m×4200×100 J＝3.1×106m J。 这些冰全部升温到0℃需要吸收的热量Q3＝10m×2.1×103×20 J＝4.2×105m J，如果再全部溶解成0℃的水，则还要吸收热量Q4＝3.36×105×10m J＝3.36×106m J。 从以上计算得Q3＜Q2＜Q3+Q4，则最终温度为0℃。 答：混合后将得到0℃的冰水混合物。 20．一密闭的容器中，盛有温度分布均匀的油，此容器放在温度始终为20℃的环境中慢慢冷却。某同学每隔30分钟记录一次油温，共记录7次，具体数据如下表： 冷却时间t（分） 0 30 60 90 120 150 180 油温θ（℃） 148 84 52 36 28 24 22 内外温差Δθ（℃） 128　 64　 32　 16　 　8　 　4　 　2　 （1）填写上表中第三行各空格（Δθ为油温与环境温度之差）； （2）写出油温θt与对应的冷却时间t的关系式为　θt＝（20）℃　； （3）求油温为21℃的冷却时间t1＝　210分钟　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）利用Δθ＝θ﹣20得各数据为：128，64，32，16，8，4，2 （2）由数据知：θt＝（20）℃； （3）由油温θt与对应的冷却时间t的关系式得：21＝20，解得：t＝210分钟； 故答案为：（1）128，64，32，16，8，4，2 （2）θt＝（20）℃； （3）210分钟； 四．分子势能及其与分子间距的关系（共6小题） 21．分子间作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）。下列说法正确的是（　　） A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线 B．当r＞r0时，随距离增大，分子间作用力做正功 C．当r＞r0时，分子间作用力表现为引力 D．随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大 【答案】C 【解答】解：A、当r＝r0时，分子间的作用力为零，所以甲图线是分子力与分子间距离的关系图线，故A错误； BC、当r＞r0时，分子间表现为引力，随距离的增大，分子间的作用力做负功，故B错误，C正确； D、根据甲图可知，随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大，再减小，故D错误。 故选：C。 22．两分子间的分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示。图甲中r0为分子斥力和引力平衡时两分子间的距离，r3为分子力为引力且最大时两分子间的距离；图乙中r1为分子势能为0时两分子间的距离，r2为分子势能最小时两分子间的距离。规定两分子间的距离为无限远时分子势能为0，下列说法正确的是（　　） A．r0＝r1 B．r0＝r2 C．r1＝r3 D．r2＝r3 【答案】B 【解答】解：A．由甲图可知当分子间的距离为r1时，分子力表现为斥力，有r0＞r1，故A错误； B．由乙图可知当分间的距离为r2时，分子势能最小，此位置两分子间的斥力与引力相等，即r0＝r2，故B正确； CD．由上面的分析可知，因r1＜r0＜r3，有r2＜r3，故CD错误。 故选：B。 23．如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为E1、0和﹣E0。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．分子A、B的最大动能均为 B．当分子间距为r0时，两分子之间的分子力最大 C．当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为 D．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 【答案】A 【解答】解：A、当它们之间距离为r0，两分子之间势能为﹣E0时动能最大，减少的势能为ΔEp＝E1﹣（﹣E0）＝E1+E0 根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子AB的最大动能为，故A正确； B、当分子间距为r0时，两分子之间的分子力为0，故B错误； C、当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则解得 故C错误； D、分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故D错误； 故选：A。 24．将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距离变化的图像，当分子间距离分别为r1、r2和r0时，两分子的势能为E1、0和﹣E0，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法正确的是（　　） A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的分子力为零 B．分子B的最大动能为E1﹣E0 C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 【答案】D 【解答】解：A．两个完全相同的分子由静止释放后，运动性质完全相同，A分子向左运动，B分子向右运动，当它们之间距离为r0时，分子势能最小，分子间作用力为零，此时B向右移动Δx，则A向左移动Δx，则有 此时B分子的坐标应为 xB＝r1+Δx 解得： 故A错误； B．两分子之间势能为﹣E0时动能最大，减少的势能为 ΔEp＝E1﹣（﹣E0）＝E1+E0 根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为 故B错误； C．分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误； D．当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则 解得： 故D正确。 故选：D。 25．（多选）下列说法正确的是（　　） A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B．雨水没有透过伞布是因为液体存在表面张力 C．破镜不能重圆，是因为分子间没有引力 D．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子势能一定增加 E．从单一热源吸收热量使之全部变成机械功是可能的 【答案】BDE 【解答】解：A、液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动形成的，不是因为对流形成的，故A错误。 B、雨伞伞面上有许多细小的孔却能遮雨，是因为水的表面张力的作用，故B正确。 C、分子之间同时存在引力与斥力，破镜不能重圆，是因为分子间的距离较大，分子引力和斥力都较小，可以忽略不计。故C错误。 D、一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，需吸热，内能增加，由于分子平均动能不变，则分子势能增加，故D正确。 E、根据热力学第二定律可知，从单一热源吸收热量使之全部变成机械能，而不产生其他影响是不可能的，若有其他因素的影响，是可以使吸收的热量全部转化为机械能的，但机械效率无论如何是不可能达到100%的，故E正确。 故选：BDE。 26．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？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）如果分子间距离约为10﹣10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0．当分子距离小于r0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。如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大。 从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点。 （2）由图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，据图也可以看出：在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零是正确的。 （3）因为分子在平衡位置处是分子势能的最低点，最低点的分子势能都为零，显然，选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能将大于等于零。 答案如上。 五．物体内能的概念与影响因素（共8小题） 27．下列说法中正确的是（　　） A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大 B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 C．物体的温度越高，它的每一个分子热运动的速率一定越大 D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大 【答案】A 【解答】解：A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大，故A正确； BD．物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，两个不同的物体，温度和体积相同，它们的质量不一定相等，即内部所含有的分子数不一定相等，所以内能不一定相同，且温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故BD错误； C．温度是分子平均动能的标志，温度是大量分子热运动的宏观体现，物体的温度越高，分子热运动的平均速率越大，但不代表每一个分子热运动的速率大，故C错误。 故选：A。 28．关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D．分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 【答案】C 【解答】解：质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的。温度相同的物体，分子平均动能相同，所以0℃的水和0℃的水蒸气的分子平均动能相同，由0℃的水变为0℃的水蒸气，需要吸收热量，分子间距离变大，而它们分子平均动能相同，因此分子势能不相同，内能也不相同，故C正确，ABD错误。 故选：C。 29．（多选）下列说法正确的是（　　） A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能 B．第二类永动机不可能知道成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式 C．对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强可能不变 D．相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小，在这个过程中，两分子间的分子势能先减小，后增大 E．各种固体都有一定的熔点 【答案】CD 【解答】解： A、物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和是物体的内能，故A错误。 B、第二类永动机不可能制造成功的原因不是因为违反了能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故B错误。 C、对于一定量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，体积增大，根据气态方程分析可知气体的压强可能增大，故C正确。 D、相距遥远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小的过程中，分子力先表现为引力，后表现为斥力，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小，后增大，故D正确。 E、固体有晶体和非晶体之分，晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。故E错误。 故选：CD。 30．（多选）对于实际的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的内能包括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 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 【答案】BDE 【解答】解：A、气体内能中不包括气体分子的重力势能，故A错误； B、实际气体的分子间相互作用力不能忽略，故其内能包括分子间相互作用的势能，故B正确； C、气体的内能不包括气体整体运动的动能，故C错误； D、气体的体积变化时，存在做功情况，但如果同时有热量交换，则根据热力学第一定律可知，其内能可能不变，故D正确； E、气体的内能包括气体分子热运动的动能，故E正确。 故选：BDE。 31．（多选）以下关于热现象的说法中正确的是（　　） A．物体的温度不变，其内能一定不变 B．气体的内能是气体所有分子热运动的动能和分子间的势能之和 C．布朗运动就是液体分子的热运动 D．热量可以从低温物体传到高温物体 E．若两分子间距离增大，分子势能可能增大 【答案】BDE 【解答】解：A、内能与物体的物质的量、温度、体积、压强物态等因素有关，物体的温度不变时，其分子平均动能不变，但内能不一定不变，如晶体熔化的过程中温度不变，内能增加，故A错误； B、根据内能的定义可知，气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和，只是气体的分子势能可以忽略不计，故B正确； C、布朗运动是固体小颗粒无规则的运动，不是分子的运动，故C错误； D、根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，在一定的条件下，可以从低温物体传到高温物体。故D正确； E、若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增加，若分子力表现为斥力，分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小。故E正确。 故选：BDE。 32．（多选）关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （　　） A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，气体不和外界发生热交换 C．布朗运动不是分子运动，但它能间接反映液体分子在做无规则的运动 D．温度越高，两种物质的浓度差越大，则扩散进行的越快 E．相对湿度大时，蒸发快 【答案】ACD 【解答】解：A、温度是分子热运动平均动能的标志，温度高的物体的分子热运动的平均动能大，但内能不一定大，还与分子数有关，故A正确； B、一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，体积变化，故W≠0，根据热力学第一定律公式ΔU＝W+Q，Q≠0，故与外界有热交换，故B错误； C、布朗运动是指悬浮在液体中微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，间接反映液体分子在做无规则的运动，故C正确； D、扩散是分子热运动的体现，温度越高，两种物质的浓度差越大，则扩散进行的越快，故D正确； E、相对湿度越是大时，水汽越是趋向饱和，故蒸发越慢，故E错误； 故选：ACD。 33．（多选）对气体热现象的微观解释正确的是（　　） A．虽然分子的运动时杂乱无章的，但密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等 B．同种气体分子，温度越高，分子的平均速率越大；大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“按各种速率的分子数目相等”的 规律分布 C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 D．一定质量的某种理想气体，温度不变，体积减小时，气体的内能一定增大 E．气体对容器的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 【答案】CE 【解答】解：A、虽然分子的运动时杂乱无章的，但密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定大致相等，而不是一定相等，故A错误； B、温度是分子热运动平均动能的标志，同种气体分子，温度越高，分子的平均速率越大；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布；故B错误； C、气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关大；故C正确； D、温度是分子平均动能的标志，一定质量的理想气体，温度不变，则气体的内能一定不变；故D错误； E、气体压强是大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的，故气体对容器的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故E正确； 故选：CE。 34．简要回答下列问题： （1）温度相同的物体内能一定相同吗？ （2）分子平均动能和分子势能的大小分别与哪些因素有关？ （3）为什么物体的内能与物体的温度和体积有关？ 【答案】（1）不一定； （2）分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关； （3）物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以物体的内能与物体的温度和体积有关。 【解答】解：（1）不一定，影响物体内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积，所以在不确定其它因素都相同的情况下，只凭温度相同，无法确定内能就一定相同； （2）分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关； （3）物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以物体的内能与物体的温度和体积有关。 答：（1）不一定； （2）分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关； （3）物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。分子平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以物体的内能与物体的温度和体积有关。 六．内能与机械能的区别（共5小题） 35．关于热学，下列说法错误的是（　　） A．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 B．物体做整体的运动的动能，对物体的内能没有关系 C．分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关 D．向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 【答案】D 【解答】解：A、同一种物质，在不同情况下会以晶体和非晶体两种形态出现，例如，碳可以形成金刚石（晶体）和石墨（非晶体）两种不同的形态，故A正确； B、物体的动能属于机械能，物体的内能指的是所有分子的动能和分子势能之和，与宏观物体的动能无关，故B正确； C、分子热运动的平均动能与温度有关，温度越高，分子热运动的平均动能越大，分子势能与分子间距离有关，从宏观来看分子势能与物体的体积有关，故C正确； D、布朗运动是固体微粒的运动，是肉眼观察不到的，向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，与布朗运动无关，故D错误。 本题选错误的，故选：D。 36．一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是（　　） A．不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大 B．若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大 C．若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变 D．若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大 【答案】D 【解答】解：斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙，木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块在机械能减小，由能量守恒定律它的内能将增大。D正确，ABC错误。 故选：D。 37．下列说法正确的是（　　） A．内能不同的物体，温度一定不同 B．物体机械能增大时，其内能一定增大 C．温度低的物体内能一定小 D．同温度、同质量的氢气和氧气，氢气的分子总动能大 【答案】D 【解答】解：A、内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，温度是分子热运动平均动能的标志，内能不同可能是分子数不同，温度可能相同，故A错误； B、物体的机械能是由速度和高度决定，而内能由温度和分子间距决定，故机械能与内能无关，故B错误； C、温度是分子热运动平均动能的标志，温度低的物体的分子热运动平均动能低，但分子数情况不清楚，故无法比较内能情况，故C错误； D、温度是分子热运动平均动能的标志，同温度、同质量的氢气和氧气，分子热运动平均动能相同，氢气的分子数多，故氢分子的总动能大，故D正确。 故选：D。 38．（多选）关于物体的内能下列说法正确的是（　　） A．分子的动能与分子的势能的和叫分子的内能 B．物体所有分子的动能与分子的势能的和叫物体的内能 C．当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 【答案】BD 【解答】解：A、B、内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，故A错误，B正确； C、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；一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化。故C错误， D、内能与机械能是不同概念，一个物体内能的多少与它的机械能多少无关，故D正确； 故选：BD。 39．（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．温度和质量都相同的两个物体不一定具有相同的内能 B．运动的物体一定比静止的物体内能大 C．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的 D．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加 E．0℃的冰机械能可能为零，但一定有内能 【答案】ADE 【解答】解：A、内能取决于温度、体积以及物质的量，两物体质量相同但物质的量不一定相同，质量和温度都相同的物体内能并不一定相同，故A正确； B、物体的内能与物体的宏观运动无关，故B错误； C、通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，故C错误； D、一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，从外界吸热内能增加，但分子动能不变，故说明分子势能增加，故D正确； E、物体在任何温度下均有内能，故0℃的冰机械能可能为零，但一定有内能，故E正确。 故选：ADE。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$