物体内能 一轮复习课时分层精练
一、单选题（本大题共5小题）
1．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（ ）
A．空气分子数密度增大
B．空气分子的平均速率增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量增大
2．两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图甲所示，图中为分子力的零点，为分子力的极值点；两分子的势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0，为分子势能的零点，为分子势能的极值点，极小值为。下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．气体总是能充满容器，说明分子间存在斥力
C．温度是物体分子热运动的平均动能的标志
D．分子间距离减小时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快
4．如图所示，纵坐标表示两个分子间力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别是两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，为两曲线的交点，则下列说法正确的是（ ）
A．为斥力曲线，为引力曲线，点横坐标的数量级为
B．为引力曲线，为斥力曲线，点横坐标的数量级为
C．若相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互靠近的过程中，系统分子势能最小时，作用力的合力一定为零
D．若两个分子间距离越来越大，则分子力会一直做负功
5．假设将A、B两分子从x轴上的和处同时由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示，设A、B两分子相距无限远时分子间的势能为零，A、B两分子的质量均为m，下列说法正确的是（ ）
A．当B分子的速度最大时，两分子间的距离为
B．当两分子间的距离为时，分子间的势能最小
C．当两分子间的距离为时，两分子的加速度最大
D．当两分子间的距离为时，分子间的势能为
二、多选题（本大题共3小题）
6．关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液
B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高
7．下列说法正确的是（ ）
A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
B．“油膜法估测分子大小”实验中，油酸分子的直径等于一滴油酸酒精溶液的体积除以相应油酸膜的面积
C．温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移
D．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能
E．一定质量的理想气体，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
8．土法爆米花已成为一代人童年的美好回忆。如图所示为一个土法爆米花铁质容器，把玉米倒入容器后将盖盖紧，然后一边加热一边转动容器，同时观察容器上压强计的示数变化，当压强达到一定值时，便可打开容器，就在打开容器的瞬间，米花便爆成了。已知容器的体积为V0，外界大气压强为p0，环境的热力学温度为T0，容器内的气体可视为理想气体，玉米需要容器内气体压强达到5p0时打开容器才可爆米成花，容器内玉米的体积忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．在加热过程中，容器内气体的密度增加
B．在加热过程中，容器内的气体压强与摄氏温度成正比
C．在加热过程中，容器内气体温度升高，压强增大
D．当打开容器时，气体迅速膨胀，米粒内、外压强差变大，瞬间爆米成花
三、解答题（本大题共2小题）
9．在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是，晚上铁块的温度是。铁块的内能是否发生了变化？为什么？
10．
（1）下列说法正确的是 。（填正确答案标号。）
A．氢分子大小的数量级约为
B．分子力做正功，其分子势能可能增大
C．自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行
D．在绕地球运动的空间站中，若将少量水倒出，则成球形
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程中，吸收的热量大于内能的增加量
（2）如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，气体的初始热力学温度为，此时活塞到汽缸底部的距离是活塞到缸口距离的两倍。活塞的横截面积为，大气压强恒为，重力加速度大小为。
（i）通过汽缸底部的电热丝（大小不计，图中未画出）对缸内气体缓慢加热，求活塞到达缸口时缸内气体的热力学温度；
（ii）活塞到达缸口后，将汽缸竖立（开口向上），保持缸内气体的温度不变，最终活塞到汽缸底部的距离与活塞到缸口的距离相等，求活塞的质量。
参考答案
1．【答案】B
【详解】ABD．温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小，故A、D错误，B正确；
C．温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误。
故选B。
2．【答案】B
【详解】当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所以，从r3减小到r2的过程中，分子势能增大，分子间距离小于平衡位置，分子间作用力为斥力，故。
故选B。
3．【答案】C
【详解】A．布朗运动是液体中固体颗粒受到液体分子的撞击所做的无规则运动，是颗粒的运动，不是水分子的运动，A错误；
B．气体总是能充满容器，是分子做无规则热运动的结果，B错误；
C．温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，C正确；
D．分子间距离减小时，引力和斥力都增大，但斥力增大得快，D错误。
故选C。
4．【答案】C
【详解】AB．为两曲线的交点，即此时斥力与引力大小相等，此时分子间距离的数量级为，当分子间距离小于时，分子力表现为斥力，即斥力大于引力，可知cd为斥力曲线，ab为引力曲线，故AB错误；
C．相距很远的两分子之间的分子力表现为引力，相互靠近的过程中，引力做正功，系统分子势能减小，直到分子间距离为，系统分子势能达到最大，之后分子力表现为斥力，做负功，分子势能增大，所以系统分子势能最小时，分子间距离为，作用力的合力为零，故C正确；
D．若初始时刻分子之间的距离小于，此时分子力表现为斥力，则距离增大时，分子力做正功，故D错误。
故选C。
5．【答案】B
【详解】A．根据题图乙可知，当B分子的速度最大时，B分子到原点的距离为，两分子始终关于原点对称，则当B分子的速度最大时，两分子间的距离为，故A错误；
B．全过程中可认为A、B两分子组成的系统能量守恒，则当B分子的速度最大时（A分子的速度也最大），此时分子间的势能最小，即当两分子间的距离为时，分子间的势能最小，故B正确；
C．当两分子间的距离为时，两分子的速度最大，根据题图乙可知，此时两分子的加速度等于零（最小），故C错误；
D．当两分子间的距离为时，分子间的势能就是系统的机械能，其与两分子相距无限远时的动能相等，则分子间的势能
故D错误。
故选B。
6．【答案】AD
【详解】A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，A正确；
B．图乙为水中炭粒每隔一定的时间位置的连线图，连线并不表示炭粒做布朗运动的轨迹，因为在这一小段时间内，炭粒也可能运动到连线外的其它位置，B错误；
C．图丙为分子力F与分子间距r的关系图，由图可知，分子间距从增大时，分子力先变大后变小，C错误；
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，由图可知，曲线②对应的速率大的分子数占比较大，对应的平均动能较大，则曲线②对应的温度较高，D正确。选AD。
7．【答案】ADE
【详解】A．当分子间距离时，分子间作用力表现为引力，分子势能随分子间的距离增大而增大；当分子间距离时，分子间作用力表现为斥力，分子势能随距离减小而增大；故当分子间距离时，即分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小，A正确；
B．“油膜法估测分子大小”实验中，油酸分子的直径等于一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以相应油酸膜的面积，B错误；
C．热量总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移，C错误；
D．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律，可知吸收的热量一定大于其增加的内能，D正确；
E．一定质量的理想气体，在压强不变时，当温度降低时，平均分子动能减小，则分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数增加，E正确。选ADE。
8．【答案】CD
【详解】A．在加热过程中，容器内气体的质量不变，体积不变，由密度公式可知，容器内气体的密度不变，A错误；
B．在加热过程中，由于容器内气体的体积不变，由可知，压强与热力学温度成正比，B错误；
C．在加热过程中，容器内气体温度升高，气体分子的平均动能增大，在单位时间内、单位面积上气体分子对器壁的碰撞作用力增大，气体压强增大，C正确；
D．当打开容器时，容器内气体迅速膨胀，压强降低，米粒内、外压强差变大，瞬间爆米成花，D正确。选CD。
9．【答案】内能发生改变了，原因：铁块温度发生改变
【详解】铁块中午时的温度是，晚上的温度是，铁块的内能改变了。
物体的温度是物体分子平均动能的标志，所以铁块温度发生变化时，其分子平均动能也发生变化，物体的内能等于物体的分子动能与物体分子势能的总和。温度变化铁块的体积改变不大，不考虑分子势能的变化，所以分子平均动能改变其内能也发生改变。
10．【答案】（1）CDE （2）（i） （ii）
【解析】（1）本题考查热学知识，目的是考查学生的理解能力。一般分子大小的数量级为，，由此可知，氢分子大小的数量级约为，选项A错误；根据功能关系，分子力做正功，其分子势能一定减小，选项B错误；根据熵增加原理，自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行，选项C正确，由于空间站中物体都处于完全失重状态，所以在绕地球运动的空间站中，若将少量水倒出，在表面张力作用下成球形，选项D正确；水蒸发成同质量水蒸气的过程，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律，，其吸收的热量大于内能的增加量，选项E正确。
（2）本题考查气体实验定律，目的是考查学生的推理论证能力。
（i）设加热前活塞到缸口的距离为，加热过程中缸内气体做等压变化，有，解得。
（ii）活塞下降过程中畋内气体做等温变化，设活塞到汽缸底部的距离与活塞到缸口的距离相等时缸内气体的压强为，有，根据物体的平衡条件有，解得。
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