第一章　分子动理论测评卷2021-2022学年物理选择性必修第三册人教版2019（Word含解析）

第一章　分子动理论

(本试卷满分100分,考试用时75分钟)

一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)

1.(2021福建莆田七中高二下期中)扩散现象说明了 (　　)

A.气体没有固定的形状和体积

B.分子间相互排斥

C.分子在不停地运动着

D.不同分子间可相互转换

2.(2020江苏徐州一中高二下月考)下列关于布朗运动的说法,正确的是 (　　)

A.布朗运动是液体分子的无规则运动

B.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动

C.布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力

D.观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈

3.(2021重庆万州二中高二下期中)下列关于分子动理论的说法中正确的是(　　)

A.两个邻近分子间不可能同时存在斥力和引力

B.布朗运动就是液体分子的无规则热运动

C.扩散现象和布朗运动表明,分子在做永不停息的热运动

D.微粒越大,液体温度越高,布朗运动就越明显

4.(2020山东枣庄三中高二下检测)关于分子势能与物体体积的关系,下列说法正确的是 (　　)

A.物体的体积增大,分子势能增加

B.气体分子的距离增大,分子势能减小

C.物体的体积增大,分子势能有可能增加

D.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均增大

5.(2021北京朝阳高三二模)关于气体压强,下列说法不正确的是 (　　)

A.一定质量的气体温度不断升高,其压强一定不断增大

B.气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力

C.大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强

D.气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关

6.(2021上海金山高三二模)若已知油酸分子的体积和阿伏加德罗常数,则能算出 (　　)

A.油酸的密度

B.一滴油酸的质量

C.油酸的摩尔体积

D.油酸的摩尔质量

7.(2020江西萍乡湘东中学高二下期中)下列现象中,不能用分子动理论来解释的是　　 (　　)

A.白糖放入杯中,杯中的水会变甜

B.大风吹起时,地上的尘土飞扬

C.一滴红墨水滴入一杯水中,过一会儿杯中的水变成了红色

D.把两块纯净的铅块用力压紧,两块铅合在了一起

8.(2021重庆巴蜀中学高二下月考)布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象,后来成为分子动理论和统计力学发展的基础,下列关于布朗运动的说法正确的是 (　　)

A.每隔30 s把小颗粒的位置记下,然后用直线依次连接起来,得到小颗粒的运动轨迹

B.布朗运动的产生原因是悬浮在液体中的小颗粒不停地无规则地互相碰撞

C.颗粒越大,受到的撞击越多,布朗运动越明显

D.布朗运动反映了液体分子或气体分子的无规则运动

9.(2020湖北武汉高二下期中联考)某气体的摩尔质量为M,标准状态下的摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为NA,下列叙述中正确的是 (　　)

A.该气体在标准状态下的密度为

B.该气体每个分子的质量为

C.每个气体分子在标准状态下的体积为

D.该气体在标准状态下单位体积内的分子数为

10.(2021山东滨州高二下期中)如图为分子间作用力F随分子间距离r变化的图像,下列关于分子间作用力和分子势能的说法中正确的是 (　　)

A.当分子间距离为r0时,分子引力小于分子斥力

B.分子间距离从r0减小时,分子引力减小,分子斥力增大

C.分子间距离减小,分子势能一定增加

D.克服分子间作用力做功,分子势能一定增加

二、多项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。全选对得6分,选对但不全得3分,选错或不选得0分)

11.(2020重庆一中高三上期中改编)下列说法正确的是 (　　)

A.在较暗的房间里,看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动

B.已知某气态物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该种物质的分子体积为V0=

C.已知某固态物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该种物质的分子体积为V0=

D.内能相同的物体,温度可能不同

12.(2020重庆七校高二上联考改编)下列关于热学知识的说法正确的是 (　　)

A.固体、液体、气体中都有扩散现象和布朗运动

B.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关

C.水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙

D.当分子间的距离r=r0时,斥力等于引力,分子间作用力为零

13.图(a)为测量分子速率分布的装置示意图。圆筒绕其中心匀速转动,侧面开有狭缝N,内侧贴有记录薄膜,M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N,在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上。展开的薄膜如图(b)所示,NP和PQ长度相等。则              (　　)

A.到达M附近的银原子速率较大

B.到达Q附近的银原子速率较大

C.位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率

D.位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率

14.(2020河北石家庄新乐一中高二下月考改编)由于分子间存在着相互作用力,而分子间作用力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,取r无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间作用力的信息,则下列说法不正确的是              (　　)

A.假设将两个分子由r=r2释放,它们将开始远离

B.假设将两个分子由r=r2释放,它们将相互靠近

C.假设将两个分子由r=r2释放,它们的加速度先增大后减小

D.假设将两个分子由r=r1释放,当r=r2时它们的速度最大

15.(2021山东滨州高二下期中)两相同容器a、b中装有可视为理想气体的氦气,已知a中氦气的温度高于b中氦气的温度,a中氦气压强低于b中氦气的压强,由此可知 (　　)

A.a中氦气分子的平均动能大于b中氦气分子的平均动能

B.a中每个氦分子的动能一定都大于b中每个氦分子的动能

C.a中氦气分子间的距离较大

D.a中氦气的内能一定大于b中氦气的内能

三、非选择题(本题共4小题,共40分)

16.(8分)(2020湖北部分重点高中高二下期中)(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,下列说法或操作正确的是　　　　。 

A.将油膜看作单分子层薄膜,并不考虑油酸分子间的间隙

B.将油酸分子看成球形

C.在量筒中只滴入一滴油酸酒精溶液,测出它的体积

D.若撒入水中的爽身粉太多,会使油酸未完全散开,从而使测出的分子直径偏小

(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,通过计算得到一滴溶液的体积为8.0×10-3 mL,其形成的油膜面积为40 cm2,则估测出油酸分子的直径为　　　　m。(计算结果保留两位有效数字) 

17.(12分)(2021山东德州高二下期中)用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下:

①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总体积为V2;

②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;

③往边长为30 cm~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;

⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;

⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半格的两个半格算一格,多于半格的算一格,N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S。

(1)上述实验步骤中有遗漏和错误,遗漏的步骤是　　　　　　　　　　;错误的步骤应改正为　 

　; 

(2)每滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积V=4×10-5 mL,小正方形的边长为1 cm,玻璃板上描出油酸薄膜的形状如图所示,由此可以估算油酸分子的直径d=　　　　m,这层油膜里的油酸分子的个数n=　　　　。(结果保留一位有效数字) 

18.(10分)(2021江苏淮安金湖中学、洪泽中学等六校联考)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题,在车灯的设计上选择了氙气灯,因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍,但是耗电量仅是普通灯的一半,使用寿命则是普通灯的5倍,很多车主会选择含有氙气灯的汽车。若氙气充入灯头后的体积V=1.6 L,密度ρ=6.0 kg/m3,氙气的摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算:(结果均保留一位有效数字)

(1)灯头中氙气分子的总个数N;

(2)灯头中氙气分子间的平均距离。

19.(10分)(2020江苏扬州中学高二下测试)目前,专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。实验发现,在水深300 m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2 500 m时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,将二氧化碳分子看作直径为D的球(球的体积公式V球=πD3),则在该状态下,体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少?

答案

第一章　分子动理论

1.C　扩散现象是指分子间彼此进入对方的现象,可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间,直接反映了分子的无规则热运动,故C对;气体没有固定的形状和体积是因为气体分子间距离很大,分子间作用力很小,气体分子可以自由向各个方向运动,故A错;分子间相互排斥,就不会彼此进入了,分子间有空隙,积存在引力又存在斥力,故B错;转换是一种化学反应或是原子核反应,扩散现象不能说明不同分子间可相互转换,故D错。

2.D　布朗运动是指悬浮在液体中的小微粒的无规则运动,是液体分子无规则运动的反映,选项A、B错误;布朗运动不能说明液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力,选项C错误;观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈,选项D正确。

3.C　两个邻近分子间的斥力和引力是同时存在的,故A错误;扩散现象表明分子在做永不停息的无规则运动,布朗运动是固体小颗粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则热运动,故B错误,C正确;微粒越小,液体温度越高,布朗运动越明显,故D错误。

4.C　分子势能的变化要根据分子间作用力做功来判断,物体的体积增大,如果分子间距离小于平衡距离,则此时分子间作用力做正功,分子势能减小,故A错误;气体分子间距离增大,如果分子间作用力表现为引力,则分子间作用力做负功,分子势能增大,故B错误;由以上分析可以知道,物体的体积增大时,分子势能可能增大也可能减小,故C正确;当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均减小,故D错误。

5.A　一定质量的气体温度不断升高,分子的平均动能增加,但分子的数密度不一定增加,则气体的压强不一定增大,故A说法错误;气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力,B说法正确; 大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强,C说法正确; 气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关,D说法正确。

6.C　已知油酸分子的体积,根据V=NAV0可以计算出油酸的摩尔体积;但由于不知道油酸的密度,故无法求解油酸的摩尔质量,更不能求解一滴油酸的质量,故C正确,A、B、D错误。

7.B　白糖加入水中,水变甜,说明糖分子在永不停息地做无规则运动,可以用分子动理论解释,故A错误;大风吹起时,地上的尘土飞扬,是尘土微粒在运动,属于机械运动,不能用分子动理论解释,故B正确;红墨水滴入水中,水变成了红色,是由分子的无规则运动引起的,可以用分子动理论解释,故C错误;把两块纯净的铅块用力压紧后,分子间作用力使两个铅块结合在一起,可以用分子动理论来解释,故D错误。

8.D　小颗粒做无规则运动,则每隔30 s把小颗粒的位置记下,然后用直线依次连接起来,得到的不是小颗粒的运动轨迹,选项A错误;布朗运动的产生原因是液体分子不停地对悬浮在液体中的小颗粒碰撞,选项B错误;花粉颗粒越大,在某一瞬间受到液体分子的撞击越多,受到的各个方向的撞击作用接近平衡,布朗运动越不明显,故C错误;布朗运动反映了液体分子或气体分子的无规则运动,选项D正确。

9.D　该气体在标准状态下的密度为,故A错误;该气体每个分子的质量为,故B错误;由于气体分子间距大,每个气体分子的体积远小于,故C错误;该气体单位体积内的分子数为,故D正确。

10.D　当分子间距离为r0时,分子间作用力最小,为零,分子引力等于分子斥力,故A错误;分子间距离从r0减小时,分子引力和分子斥力均增大,只是分子斥力增大得要快一些,分子间作用力表现为斥力,故B错误;当分子间距离大于r0时,距离减小,分子势能也减小,故C错误;当克服分子间作用力做功时,分子势能一定增加,故D正确。

11.CD　布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动,在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞,这是由于气体在流动,不是布朗运动,故A错误;已知某物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,对于固态物质,分子间隙很小,则该种物质的分子体积为V0=;对于气体,分子间距离远大于分子直径,分子体积远小于V0,故B错误,C正确;温度是分子的平均动能的标志,内能相同的物体,温度不一定相同,故D正确。

12.BCD　布朗运动只能在气体和液体中发生,不能在固体中发生,故A错误;温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度越高,扩散现象和布朗运动越剧烈,故B正确;水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙,故C正确;根据分子间作用力与分子间距离的关系,当分子间的距离r=r0时,斥力等于引力,分子间作用力为零,故D正确。

13.AC　根据分子速率分布规律“中间多、两头少”的特征可知,到达M附近的银原子速率较大,故选项A正确,B错误。PQ区间的分子百分率最大,故选项D错误,C正确。

14.ABC　由题图可知,两个分子之间距离r=r2时分子势能最小,此时分子之间的距离为平衡距离,分子之间作用力的合力恰好为0。结合分子之间的作用力的特点可知,当分子间距离等于平衡距离时,分子间作用力为零,分子势能最小,所以假设将两个分子由r=r2释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,故A、B、C均错误。由于r1<r2,可知分子间距离r=r1时,分子间的作用力表现为斥力,分子之间的距离将增大,分子间作用力做正功,分子的速度增大;当分子之间的距离大于r2时,分子间的作用力表现为引力,随距离的增大,分子间作用力做负功,分子的速度减小,所以当r=r2时它们的速度最大,故D正确。

15.AC　温度是分子平均动能的标志,a中氦气的温度高于b中氦气的温度,则a中氦气分子的平均动能大于b中氦气分子的平均动能,故A正确;a中氦气分子的平均动能大于b中氦气分子的平均动能,由于分子的热运动是无规则的,并不是每个分子的动能都大,故B错误;a、b容积相同,a中氦气温度高于b中氦气温度,而a中氦气压强低于b中氦气的压强,a中氦气分子间的距离较大,故C正确;a中氦气的内能不一定大于b中氦气的内能,故D错误。

16.答案　(1)AB(4分)　(2)2.0×10-9(4分)

解析　(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将油酸分子简化为球形,并认为它们紧密排布,在水面上形成单分子油膜,这样测出油膜的厚度,就相当于油酸分子的直径,故A、B正确;要测出1滴油酸酒精溶液的体积,可在量筒中滴入N滴溶液测出其体积为V,则1滴该溶液的体积V1=,故C错误;油酸未完全散开会导致S偏小,根据d=可知,测出的分子直径会偏大,故D错误。

(2)1滴油酸酒精溶液的体积为8.0×10-3 mL,由纯油酸与溶液体积比为1∶1 000,可得1滴纯油酸的体积V=8.0×10-3× mL=8.0×10-6 mL=8.0×10-12 m3,油膜面积为S=40×10-4 m2,油酸分子的直径d=,代入数据得d=2.0×10-9 m。

17.答案　(1)将爽身粉均匀地撒在水面上(3分)　计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半格的舍去,多于半格的算一格,N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S(3分)　 (2)4×10-9(3分)　8×1014(8×1014~1×1015之间均可)(3分)

解析　(1)为了显示油膜轮廓,应将爽身粉均匀地撒在水面上;由于本实验只是估算油酸分子大小,在数油膜所覆盖的坐标格数时,多于半格算一格,不足半格舍去,N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S。

(2)油酸分子的直径d== m≈4×10-9m,一个油酸分子所占的面积为S'=2π,则这层油膜里的油酸分子的个数n==,解得n=8×1014。由于存在误差,8×1014~1×1015之间均可。

18.答案　(1)4×1022个　(2)3×10-9 m

解析　(1)设充入灯头的氙气的物质的量为n,则n=,氙气分子的总个数N=NA≈4×1022(个)。

(2)每个分子所占的空间为V0=,设分子间的平均距离为a,则有V0=a3,则a=≈3×10-9 m。

19.答案　

解析　体积为V的二氧化碳气体的质量为m=ρV (2分)

所含分子数为N=NA=NA(3分)

变成硬胶体后的体积为V1=N·πD3 (3分)

解得V1=。 (2分)