内容正文:
高中物理 选择性必修 第三册
第一章 分子动理论(A卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
第一章 分子动理论(A卷)
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AB
C
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答案 5×10-23 J
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一、单项选择题(本题有8小题,每小题4分,共32分)
1.下列关于气体分子运动的说法不正确的是 ( )
A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,无相互作用力
B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动
C.分子沿各个方向运动的机会相等
D.分子的速率分布毫无规律
解析 分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动,除碰撞外,分子均做匀速直线运动。大量分子运动遵守统计规律,如分子向各方向运动机会均等,分子速率分布呈“中间多,两头少”的规律,D项不正确。
答案 D
答案与解析
2.在长期放着煤的墙角处,地面和墙角有相当厚的一层染上黑色,这说明 ( )
A.煤是由大量分子组成的 B.分子是在不停地运动
C.分子间没有空隙 D.分子运动有时会停止
解析 在长期放着煤的墙角处,地面和墙角壁面相当厚的一层染上了黑色,这是扩散现象,而扩散现象产生的根本原因是分子在永不停息地运动着和分子间存在空隙,B项正确。
答案 B
答案与解析
3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,会使测算结果偏大的操作是 ( )
A.配置的油酸浓度过高
B.圆盘中遗留的油污没有清洗干净
C.计算油膜面积时把所有不足一格的都计算在内
D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数误多记了10滴
解析 计算油酸分子直径的公式是d=,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积。计算时利用的是纯油酸的体积,如果配置的油酸浓度过高,无法形成单分子油膜,使直径的计算结果偏大,故A项正确;如果盘中遗留的油污没有清洗干净,则导致测量的面积S偏大,计算结果偏小,故B项错误;计算油膜面积时把所有不足一格的都计算在内,S将偏大,故得到的分子直径将偏小,故C项错误;求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数误多记了10滴,使得1滴的体积计算值偏小,纯油酸的体积计算值偏小,则计算得到的分子直径将偏小,故D项错误。
答案 A
答案与解析
4.从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法。下列关于热现象的微观本质分析正确的是 ( )
A.分子间距离增大时分子作用力一定先减小后增大
B.温度升高物体内所有分子的动能都增大
C.布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒在做无规则运动
D.一定质量的某种物体体积膨胀时,内能不一定减小
解析 由于初始状态时分子间距离与r0(r0是分子间平衡位置的距离)的关系不明确,分子间作用力随分子间距离的变化不能确定,A项错误;温度升高,物体内平均分子动能增大,但并不是所有分子的动能都增大,B项错误;布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,布朗运动说明了液体分子不停地做无规则运动,C项错误;一定质量的某种物体在体积膨胀过程中,分子间距离增大,分子势能的变化情况不能确定,温度变化情况不知道,所以内能情况不能确定,可能增大,可能减小,D项正确。
答案 D
答案与解析
5.关于扩散运动和布朗运动,下列说法中正确的是 ( )
A.两种运动都是由外部原因引起的液体分子的运动
B.两种运动都能反映分子的运动
C.两种运动都与温度有关,所以也叫热运动
D.布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒大小有关,说明分子运动快慢与物体的速度有关
解析 两种运动都不是外因引起的,扩散运动是分子的运动,布朗运动不是分子的运动,但能反映分子的运动,并且都与温度有关,A项错误,B项正确;热运动指的是分子的无规则运动,C项错误;布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒大小有关,颗粒越小,布朗运动越明显,说明液体分子做无规则运动对颗粒的撞击越不平衡,D项错误。
答案 B
答案与解析
6.若某公园的路灯灯泡的容积V=1.5 mL,充入氙气的密度ρ=5.9 kg/m3,氙气摩尔质量M=0.131 kg/mol),阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1,则灯泡中氙气分子的总个数约为 ( )
A.4×1018个 B.1×1019个
C.4×1019个 D.1×1020个
解析 设氙气的物质的量为n,则n=,氙气分子的总数N=NA= ×6×1023 mol-1≈4×1019个,C项正确。
答案 C
答案与解析
7.当分子间距离为r0时,分子间的作用力为0。当分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.分子间的作用力先减小后增大 B.分子间的作用力先增大后减小
C.分子势能先减小后增大 D.分子势能先增大后减小
解析 分子间的距离从0.9r0增大到r0过程中,分子力体现为斥力,分子力大小逐渐减小,分子斥力做正功,分子势能逐渐减小;分子间的距离从r0增大到10r0过程中,分子力体现为引力,分子力大小先增大后减小,分子引力做负功,分子势能增大,故分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先减小后增大再减小,分子势能先减小后增大,C项正确,A、B、D三项错误。
答案 C
答案与解析
8.负压救护车常用于转移和抢救传染病患者。如图所示,救护车负压舱工作时,通过负压排风净化装置使车内气压略低于车外。已知负压舱内的温度与外界温度相同,负压舱内的气体与外界环境中的气体均可视为理想气体。下列说法正确的是 ( )
A.负压舱中空气分子的平均动能小于外界环境中分子的平均动能
B.负压舱中每个气体分子的运动速率都小于外界环境中气体分子的运动速率
C.负压舱中气体分子数小于外界环境中同体积的气体分子数
D.负压舱中气体的内能等于外界环境中同体积的气体的内能
解析 因为负压舱内的温度与外界温度相同,可知负压舱中空气分子的平均动能等于外界环境中分子的平均动能,A项错误;负压舱中空气分子的平均速率等于外界环境中分子的平均速率,但是负压舱中每个气体分子的运动速率不一定都小于外界环境中气体分子的运动速率,B项错误;负压舱中气体压强比外界小,负压舱内外温度相等,则舱内分子数小于外界环境中同体积的气体分子数,C项正确;负压舱中空气分子的平均动能等于外界环境中分子的平均动能,但是舱内气体分子数小于外界环境中同体积的气体分子数,则负压舱中气体的内能小于外界环境中同体积的气体的内能,D项错误。
答案 C
答案与解析
二、多项选择题(本题有4小题,每小题6分,共24分)
9.下列三幅图的有关说法中正确的是 ( )
分子力与分子间距离的关系
水面上单分子油膜示意图 气体分子运动示意图
A.分子间距离为r0时,分子间不存在引力和斥力
B.分子间距小于r0范围内分子间距离减小时,斥力增大引力减小,分子力表现为斥力
C.水面上的单分子油膜,在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理
D.气体分子间距离比分子直径大得多,分子间作用力可忽略,分子做无规律热运动而充满整个容器
解析 当分子间距离为r0时,分子间存在引力和斥力,且大小相等,所以分子力整体的效果为0,A项错误;分子间距小于r0范围内分子间距离减小时,斥力和引力都增大,但引力增大得慢,所以分子力表现为斥力,B项错误;水面上的单分子油膜,在测量油酸分子直径d大小时把它们当作球形处理,C项正确;气体分子间距离大约是分子直径的10倍,分子间作用力很弱,可以忽略,分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做匀速直线运动,气体充满它能到达的整个空间,D项正确。
答案 CD
答案与解析
10.如图所示,封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是 ( )
A.气体的密度增大
B.气体的压强增大
C.气体分子的平均动能减小
D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
解析 当温度升高时,分子平均速率变大,压强增大,B项正确;由于质量不变,体积不变,则分子密度不变,而温度升高,分子的平均速率增大,所以单位时间内气体分子对器壁碰撞次数增多,D项正确,A、C两项错误。
答案 BD
答案与解析
11.下列现象中属于扩散现象的是 ( )
A.琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味
B.琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上,白色衣服被染上了蓝色
C.琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒,放置一天后都混在一起成一种颜色了
D.琪琪看见雪融化后,与泥土混合成了泥水
解析 琪琪闻到的香味是分子扩散到空气中的现象,是扩散现象,A项正确;蓝色衣服上染料的分子通过扩散进入到白色衣服上,是扩散现象,B项正确;不同颜色的酒精分子通过扩散,形成均匀液体,是扩散现象,C项正确;琪琪看见雪融化后,与泥土混合成了泥水,属于物质的混合,不属于扩散现象,D项错误。
答案 ABC
答案与解析
12.设有甲、乙两分子,甲固定在O点,r0为其平衡位置间的距离,现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动,则 ( )
A.乙分子的加速度先减小,后增大
B.乙分子到达r0处时速度最大
C.分子力对乙一直做正功,分子势能减小
D.乙分子在r0处时,分子势能最小
解析 从分子力的曲线中可以看出从0.5r0处到r0处斥力减小,加速度也就减小,从r0处到无穷远处引力先增大后减小,A项错误;从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力,做向右的加速运动,通过r0处后受到向左的引力,做向右的减速运动,在r0处加速度a=0,速度最大,B项正确;当通过r0后分子的引力做负功,分子的势能增大,C项错误;从0.5r0到r0处分子的斥力做正功,分子的势能减小,通过r0后,分子的引力做负功,分子的势能增大,故分子在r0处的势能最小,D项正确。
答案 BD
答案与解析
三、非选择题(本题有3题,其中13题12分,14题14分,15题18分)
13.用油膜法估测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量为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先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;
④往水面上均匀撒上薄薄的一层爽身粉,然后用注射器往水面上滴上一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先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。
根据实验操作,回答下列问题:
(1)(多选)本实验采用的实验方法有 (填选项字母)。
A.间接测量法 B.理想模型法
C.控制变量法
(2)下列关于油膜法测分子直径的有关说法正确的是 (填选项字母)。
A.油膜未充分散开时描下轮廓,则所测分子直径偏小
B.测量100滴油酸酒精溶液所占的体积时,多滴了2滴,则所测分子直径偏小
C.本实验中将油酸分子看作球形且忽略了油酸分子间的缝隙
(3)根据上述实验步骤可知,油酸分子直径的表达式为d= 。
解析 (1)由于油酸分子直径无法直接测得,故采用的是间接测量法,即先测得一滴油酸的体积和表面积随后根据单分子膜的特点计算油酸分子的直径,A项正确;在计算过程中,将油酸分子视为球形,且忽略了油酸分子间的缝隙,此处运用了理想模型法,B项正确;本实验未讨论各变量的影响,因此无控制变量法,C项错误。
(2)油膜未充分散开时描下轮廓,导致所得的表面积偏小,根据d=可知所得分子直径偏大,A项错误;测量100滴油酸酒精溶液所占的体积时,多滴了2滴,导致计算所得的一滴油酸的体积偏大,可知所得分子直径偏大,B项错误;在计算过程中,将油酸分子视为球形,且忽略了油酸分子间的缝隙,此处运用了理想模型法,C项正确。
(3)油酸酒精溶液中所含油酸的百分比为η=×100%,每滴油酸酒精溶液的体积为V=,一滴油酸对应的单分子膜面积S=Na2,根据直径与表面积、体积的关系可得d==。
14.将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间作用力与距离间关系的函数图像如图所示。若质量为m=1×10-26 kg的乙分子仅在分子力作用下,从r3(r3=12d,d为分子直径)处以v=100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来,则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大?
解析 在乙分子靠近甲分子过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减小,后增大。动能和势能之和不变。
当速度为零时,分子势能最大
Epm=ΔEk减=mv2=×1×10-26×104 J=5×10-23 J。
15.可燃冰是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,因其外观像冰,遇火即燃,因此被称为可燃冰。已知1 m3可燃冰可释放标准状况下的甲烷体积V=
157 m3,标准状况下甲烷的密度为0.70 kg/m3,标准状况下气体的摩尔体积为V0=
22.4 L/mol,取阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1。求:
(1)x m3可燃冰所含甲烷分子的数量N;(用题中涉及的物理量符号表示)
(2)每个甲烷分子的质量m0。(结果保留两位有效数字)
解析 (1)1 m3可燃冰释放的甲烷的物质的量为
n=,
则x m3可燃冰所含甲烷分子的数量
N=xnNA=。
(2)1 mol标准状况下甲烷的质量M=ρV0,
则每个甲烷分子的质量m0==,
解得m0≈2.6×10-26kg。
$$