第十五章 第1讲　分子动理论 内能 专项练习 -2027届高考物理一轮复习考点精讲

**基本信息** 聚焦分子动理论与内能核心概念，通过微观估算、图像分析、跨学科应用构建从概念到实践的完整训练体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |分子微观量估算|1,2,9|结合摩尔质量、密度、阿伏加德罗常数的计算|从宏观量推导微观量，建立分子模型| |分子运动与分布|3,4,5|布朗运动辨析、分子速率分布图像分析|温度对分子运动的影响，统计规律应用| |分子力与势能|6,7,10|分子力与势能图像综合判断|分子间距与力、势能的动态关系| |内能综合应用|8,11|气体内能比较、氢能跨学科计算|能量观念与实际问题的结合|

[课时通关精练(三十七)]　分子动理论　内能 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1.若以V1、ρ1表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积和密度，以V2、ρ2表示水的摩尔体积和密度，M表示水的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是(　　) A.一个水分子的体积为 B.一个水分子的体积为 C.一个水分子的质量为 D.一个水分子的质量为 2.(生产生活融通题)轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠爆炸产生气体充入气囊。若气体充入后安全气囊的容积为V，囊中气体密度为ρ，已知气体摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则(　　) A.气囊中气体的物质的量为 B.每个分子的质量为 C.每个气体分子的平均占有的空间体积是 D.气体分子的直径是 3.关于布朗运动实验中，下列说法正确的是(　　) A.布朗运动是分子运动 B.图中记录的是某个微粒做布朗运动的轨迹 C.大风中的沙尘所做的运动是布朗运动 D.温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈 4.(2025·无锡高三期末)汽缸内封闭有一定质量的气体，迅速压缩缸内气体，其温度从T1变化到T2。横坐标表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，下列图中正确的是(　　) 5.一定量气体在0 ℃和100 ℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标Δv表示分子速率区间，纵坐标η表示某速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对图线的分析正确的是(　　) A.100 ℃时气体分子的最高速率约为400 m/s B.某个分子在0 ℃时的速率一定小于100 ℃时的速率 C.温度升高时，η最大处对应的速率增大 D.温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大 6.(2025·山东高考)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零，则(　　) A.只有r大于r0时，Ep为正 B.只有r小于r0时，Ep为正 C.当r不等于r0时，Ep为正 D.当r不等于r0时，Ep为负 7.如图所示为分子势能随分子间距离变化的图像。据图分析可得(　　) A.r1处为分子平衡位置 B.r2处为分子平衡位置 C.r1处分子间作用力表现为引力 D.r2处分子间作用力表现为斥力 8.(原创＋跨学科融通)相同质量的氮气(N2)和氦气(He)，在相同温度下，一定相等的是(　　) A.两种气体的内能 B.两种气体的分子平均动能 C.两种气体的分子平均速率 D.两种气体中每一个分子的动能 9.已知二氧化碳摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在2 500 m深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为V0，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的(　　) A. B. C. D. 10.如图甲所示，两分子A、B从相距r1处静止释放，分子间的分子势能随距离变化的关系如图乙所示，整个运动只考虑分子间的作用力。则两分子释放后(　　) A.间距r2时，有最大速度 B.间距r2时，有最大加速度 C.间距r3时，有最大速度 D.间距r3时，有最大加速度 11.(跨学科融通题)氢能是环保能源，常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水可以从两电极上分别获得氢气和氧气，已知1 mol的水分解可得到1 mol氢气，1 mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105 J的能量，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，水的摩尔质量为1.8×10－2 kg/mol。求：(结果均保留2位有效数字) (1)1 g水分解后得到的氢气分子总数； (2)1 g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量。 学科网（北京）股份有限公司 $ [课时通关精练(三十七)]　分子动理论　内能 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1.若以V1、ρ1表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积和密度，以V2、ρ2表示水的摩尔体积和密度，M表示水的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是(　　) A.一个水分子的体积为 B.一个水分子的体积为 C.一个水分子的质量为 D.一个水分子的质量为 解析：选B。一个水分子的体积为V0＝，A错误，B正确；一个水分子的质量为m0＝＝，C、D错误。 2.(生产生活融通题)轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠爆炸产生气体充入气囊。若气体充入后安全气囊的容积为V，囊中气体密度为ρ，已知气体摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则(　　) A.气囊中气体的物质的量为 B.每个分子的质量为 C.每个气体分子的平均占有的空间体积是 D.气体分子的直径是 解析：选B。气囊中气体的物质的量为，A错误；已知气体摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则每个分子的质量为，B正确；气体的摩尔体积为，则每个气体分子的平均占有的空间体积是＝，C错误；由于气体分子之间间距非常大，故根据气体分子平均占据空间无法计算分子体积及分子直径，D错误。 3.关于布朗运动实验中，下列说法正确的是(　　) A.布朗运动是分子运动 B.图中记录的是某个微粒做布朗运动的轨迹 C.大风中的沙尘所做的运动是布朗运动 D.温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈 解析：选D。布朗运动不是分子运动，是微粒的运动，A错误；图中记录的是微粒在不同时刻位置的连线，不是微粒实际的运动轨迹，B错误；大风中的沙尘是物体在外力作用下的运动，不是布朗运动，C错误；温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈，D正确。 4.(2025·无锡高三期末)汽缸内封闭有一定质量的气体，迅速压缩缸内气体，其温度从T1变化到T2。横坐标表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，下列图中正确的是(　　) 答案：选A。 5.一定量气体在0 ℃和100 ℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标Δv表示分子速率区间，纵坐标η表示某速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对图线的分析正确的是(　　) A.100 ℃时气体分子的最高速率约为400 m/s B.某个分子在0 ℃时的速率一定小于100 ℃时的速率 C.温度升高时，η最大处对应的速率增大 D.温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大 解析：选C。纵坐标表示不同速率的分子数所占的比例，温度为100 ℃时，从横坐标可知气体分子的最高速率可达到900 m/s以上，只是分子数所占的比例较少，A错误；温度升高分子的平均动能增加，平均速率也增加，是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，并不是每个分子的速率都增加，即某个分子在0 ℃时的速率不一定小于100 ℃时的速率，B错误；温度是分子热运动的平均动能的标志，温度升高，速率大的分子所占的比例增加，η最大处对应的速率增大，C正确；温度升高，速率大的区间分子数所占比增大，速率小的区间分子数所占比减小，D错误。 6.(2025·山东高考)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零，则(　　) A.只有r大于r0时，Ep为正 B.只有r小于r0时，Ep为正 C.当r不等于r0时，Ep为正 D.当r不等于r0时，Ep为负 解析：选C。两个分子间距离r等于r0时分子势能为零，从r0处随着距离的增大，此时分子间作用力表现为引力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从r0处随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也增大，故可知当r不等于r0时，Ep为正，C正确。 7.如图所示为分子势能随分子间距离变化的图像。据图分析可得(　　) A.r1处为分子平衡位置 B.r2处为分子平衡位置 C.r1处分子间作用力表现为引力 D.r2处分子间作用力表现为斥力 解析：选B。当分子处于平衡位置时，分子势能最小，所以r2处为分子平衡位置，分子作用力为0，A、D错误；B正确；r1＜r2，则r1处分子间作用力表现为斥力，C错误。 8.(原创＋跨学科融通)相同质量的氮气(N2)和氦气(He)，在相同温度下，一定相等的是(　　) A.两种气体的内能 B.两种气体的分子平均动能 C.两种气体的分子平均速率 D.两种气体中每一个分子的动能 解析：选B。温度是分子平均动能的唯一标志，相同温度下，氮气和氦气的分子平均动能一定相等，B正确；内能与分子数、分子平均动能有关，氮气摩尔质量(28 g/mol)大于氦气(4 g/mol)，相同质量下氦气分子数更多，故内能不相等，A错误；分子平均动能相同，但氮气分子质量大于氦气，由Ek＝mv2可知，氦气分子平均速率更大，C错误；分子平均动能是统计平均值，并非每个分子的动能都相等，单个分子动能存在差异，D错误。 9.已知二氧化碳摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在2 500 m深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为V0，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的(　　) A. B. C. D. 解析：选A。海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，设该状态下气体体积为V，则海面处容器内二氧化碳气体的质量为m＝ρV，容器内二氧化碳气体的物质的量为n＝＝，则在2 500 m深海中二氧化碳的体积为V'＝nNA×V0＝NA×V0＝×V，可知该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的倍，A正确。 10.如图甲所示，两分子A、B从相距r1处静止释放，分子间的分子势能随距离变化的关系如图乙所示，整个运动只考虑分子间的作用力。则两分子释放后(　　) A.间距r2时，有最大速度 B.间距r2时，有最大加速度 C.间距r3时，有最大速度 D.间距r3时，有最大加速度 解析：选C。当分子间距离r＝r3时，分子势能最小，根据分子力的特点可知，此时分子间的引力等于斥力，分子力为0；当r＜r3时，分子力表现为斥力；当r＞r3时，分子力表现为引力。两分子从相距r1(r1＜r3，分子力表现为斥力)处静止释放，当分子间距为r2时，分子力为斥力，两分子没有最大速度，也没有最大加速度，A、B错误；当分子间距为r3时，分子势能最小，根据能量守恒定律可知，此时动能最大，速度最大，加速度为0，C正确，D错误。 11.(跨学科融通题)氢能是环保能源，常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水可以从两电极上分别获得氢气和氧气，已知1 mol的水分解可得到1 mol氢气，1 mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105 J的能量，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，水的摩尔质量为1.8×10－2 kg/mol。求：(结果均保留2位有效数字) (1)1 g水分解后得到的氢气分子总数； (2)1 g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量。 解析：(1)1 g水分解后得到的氢气分子总数为N＝NA 代入数据解得 N＝×6.02×1023个≈3.3×1022个。 (2)根据题意1 mol的水分解可得到1 mol氢气，1 mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105 J的能量，知1 g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出热量Q＝×2.9×105 J≈1.6×104 J。 答案：(1)3.3×1022个　(2)1.6×104 J 学科网（北京）股份有限公司 $