一课一练(五十六) 分子动理论 内能
[基础训练]
1．(2023·陕西宝鸡一模)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )
A．气体失去了容器的约束就会散开，这是气体分子间斥力作用的缘故
B．向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围的运动属于布朗运动
C．如果气体分子总数不变，温度升高，则气体分子的平均动能增大，气体压强增大
D．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
2．(2023·山东淄博一模)已知地球大气层的厚度远小于地球半径R，空气平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，地面附近大气压强p0，重力加速度大小g.由此可以估算地球大气层空气分子总数为( )
A． B．
C． D．
3．(2024·湖北部分中学联考)有关扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是( )
A．胡椒粉在开水锅内翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈
B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子做无规则运动
C．自由膨胀和扩散现象都具有双向可逆性
D．水、酒精混合之后的体积要小于混合前的体积之和，说明液体分子间是有空隙的
4．(2021·北京卷)比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气，下列说法正确的是( )
A．热水分子的平均动能比水蒸气的大
B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C．热水分子的速率都比水蒸气的小
D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
5．为了杀死病毒，预防传染，人们使用乙醇消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是( )
A．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子做布朗运动
B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关
C．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是液体蒸发的缘故
D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，内能不变
6．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用a mL纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，现已测得一滴溶液的体积为c mL，将一滴溶液滴入水中，油膜充分展开后面积为S cm2，估算油酸分子的直径大小为( )
A． cm B． cm
C． cm D． cm
7．(2024·山西太原期末)两分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示．规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，当一个分子位于O点，另一个分子从距O点很远处沿x轴向O运动时，在两分子间距逐渐减小的过程中( )
A．从r3到r2，分子间引力和斥力都减小
B．从r2到r1，分子间引力、斥力与合力都增大
C．从r3到r2，分子势能始终减小
D．从r2到r1，分子势能始终增大
[能力提升]
8．(2024·重庆巴蜀中学月考)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0表示斥力，F<0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，下列选项中的图像分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是( )
9．近年来，雾霾天气在我国频繁出现，空气质量问题引起全社会高度关注．其中主要污染物是大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物，即PM2.5(该颗粒肉眼不可见，仅能在显微镜下观察到)，也称为可入肺颗粒物．以下对该颗粒物的说法中不正确的是( )
A．在无风的时候，该颗粒物悬浮在空中静止不动
B．该颗粒物的无规则运动是布朗运动
C．布朗运动是由空气分子从各个方向对该颗粒物撞击作用的不平衡引起的
D．该颗粒物的无规则运动反映了空气分子的无规则运动
10．(2020·全国卷Ⅰ)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0.分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零．若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能________(填“大于”“等于”或“小于”)零．
11．(2024·天津高三期末)(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下：
A．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子的直径
B．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数
C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V
D．用浅盘装入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面
E．将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
F．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半格的舍去，多于半格的算一格)，再根据方格的边长求出油膜的面积S
上述实验步骤的合理顺序是________．
(2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有80滴，则一滴溶液中纯油酸的体积是________mL.
(3)在实验操作及数据处理过程中，以下说法中正确的有________．
A．为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置
B．处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列
C．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径
D．若实验中撒的痱子粉(或石膏粉)过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏大
答案及解析
1． 解析：气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为分子间距较大，相互的作用力很微弱，而且分子永不停息地做无规则运动，所以气体分子可以自由扩散，故A错误；向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围的运动是扩散现象，属于分子运动，故B错误；如果气体分子总数不变，气体温度升高，若同时体积增大，由＝C，可知压强不一定增大，故C错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故D正确．
答案：D
2．解析：设大气层中气体的质量为m，则有mg＝p0S，即m＝，分子总数n＝＝＝，故选A．
答案：A
3． 解析：布朗运动是指悬浮于气体或液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了气体或液体分子的无规则运动，不能用肉眼直接观察到，胡椒粉在开水锅内翻滚，是水的沸腾现象，A、B错误；与热现象有关的自由膨胀和扩散现象都具有单向不可逆性，C错误；水、酒精混合之后的总体积要小于混合前的体积之和，说明液体分子间是有空隙的，D正确．
答案：D
4． 解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，故A错误；内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，故B正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，45 ℃的热水中的分子平均速率比100 ℃的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误．
答案：B
5． 解析：在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子的扩散运动，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，A、B错误；因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是蒸发现象，C正确；洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，温度不变，故分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，分子势能增大，所以内能增大，D错误．
答案：C
6．解析：一滴溶液中纯油酸体积为V＝×c mL＝ mL，油膜面积为S cm2，油酸分子直径d＝＝ cm，所以A正确，B、C、D错误．
答案：A
7． 解析：从r3到r2，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，分子之间作用力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，A错误，C正确；从r2到r1，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，合力减小，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，B、D错误．
答案：C
8．解析：刚过C点时乙分子的运动方向不会发生变化,选项A错误;加速度与合力的大小成正比,方向与合力相同，在C点,乙分子的加速度等于零,选项B正确;乙分子从A处由静止释放，分子力先是引力后是斥力，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大,在C点,分子势能最小,从C项图中可知,在A点静止释放乙分子时,分子势能为负,而初动能为零,乙分子的总能量为负,在以后的运动过程中乙分子的总能量不可能为正,而动能不可能小于零，则分子势能不可能大于零,所以C项图中不可能出现横轴上方那一部分,选项C错误;分子动能不可能为负值,选项D错误.
答案：B
9． 解析：在无风的时候，该颗粒物还会受到附近空气分子对它的撞击作用，该颗粒物要不停地做无规则运动，故A错误；悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动叫布朗运动，所以该颗粒物符合布朗运动的条件，该颗粒物的运动就是布朗运动，故B正确；布朗运动产生的原因就是气体或液体分子对颗粒物撞击不平衡造成的，故C正确；布朗运动反映了气体或液体分子的无规则运动，故D正确．本题选择错误的，故选A．
答案：A
10．解析：若一分子固定于O点，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子间的作用力表现为引力，引力做正功，势能减小；在间距由r2减小到r1的过程中，分子间作用力仍表现为引力，引力仍做正功，势能继续减小；在间距等于r1处势能最小且小于零．
答案：减小 减小 小于
11． 解析：(1)油膜法估测分子的大小的步骤为：测一滴油酸酒精溶液体积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，准备浅盘，撒上石膏粉或痱子粉，滴入油酸酒精溶液，将玻璃板放在浅盘上，描绘油膜形状，测油膜面积，算出油膜厚度，故合理顺序为BCDEFA．
(2)油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为c＝×100%＝0.06%，一滴油酸酒精溶液的体积为V0＝ mL＝0.012 5 mL，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V＝cV0＝0.012 5×0.06% mL＝7.5×10－6 mL.
(3)为了防止酒精的挥发，配制油酸酒精溶液不能长时间放置，否则油酸浓度会发生变化，A项正确；处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列，B项正确；处理数据时将一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以油膜面积就可得到油酸分子的直径，C项错误；若实验中撒的痱子粉(或石膏粉)过多，则油酸不能充分展开，所测得的油膜面积偏小，计算得到的油酸分子的直径将偏大，D项正确．
答案：(1)BCDEFA (2)7.5×106 (3)ABD
