章末综合检测(1) 分子动理论（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

章末综合检测(一)　分子动理论 (时间：75分钟　满分：100分) 一、选择题(本题共12小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，每小题3分；第9～12题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是(　　) A．同温度的氧气和氢气，它们的分子平均动能不相等，是因为分子的质量不相等 B．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元 C．0 ℃的水变成0 ℃的冰时，体积增大，分子势能减小 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C　解析：温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子平均动能相同，质量不同、温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同，A错误；物体是由大量分子组成的，分子可再分为原子，B错误；因为0 ℃的水凝固成0 ℃的冰需要放出热量，所以质量相同的0 ℃的冰比0 ℃的水内能小，因为内能包括分子动能和分子势能，由于温度不变，分子平均动能不变，因此放出的部分能量应该是由分子势能减小而释放的。C正确；内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能的总和，D错误。 2．(2023·江西吉安高二吉安三中校考期末)雨后的荷叶上，聚集了一滴晶莹剔透的水珠，小明收集后，测量了它的体积约为0.5 cm3，已知水的摩尔体积为18 cm3/mol，阿伏伽德罗常量取6.0×1023mol－1，这滴水珠所含有的水分子个数数量级为(　　) A．1018 B．1020 C．1022 D．1024 C　解析：这一滴水的物质的量为n＝＝ mol＝ mol，分子数为N＝n·NA＝1.7×1022个，C正确。 3．关于水杯里40 ℃的热水和高压锅内100 ℃的水蒸气，下列说法正确的是(　　) A．热水中的分子平均动能比水蒸气中的分子平均动能大 B．相同质量的热水的内能比水蒸气的内能大 C．热水中的每个分子的速率一定比水蒸气中的分子速率小 D．水蒸气中的分子热运动比热水中的分子热运动剧烈 D　解析：温度是分子平均动能的标志，温度越低，分子的平均动能越小，故热水中的分子平均动能比水蒸气中的分子平均动能小，A错误；对于相同质量的题述的热水和水蒸气来说，热水的温度比水蒸气的低，所以热水中分子的总动能小于水蒸气中分子的总动能，同时，热水中分子的平均距离小于水蒸气中分子的平均距离，所以热水中分子的总势能也小于水蒸气中分子的总势能，所以热水中的内能比水蒸气中的内能小，B错误；热水中分子的平均动能比水蒸气中分子的平均动能小，也就是热水中分子的平均速率比水蒸气中分子的平均速率小，热水中有的分子的速率可能比水蒸气中的分子速率大，C错误；温度越高，分子热运动的速率越大，分子热运动越剧烈，水蒸气中的分子热运动平均速率比热水中的分子热运动平均速率大，所以水蒸气中的分子热运动更剧烈，D正确。 4．如图所示，甲分子固定在x轴原点O处，乙分子位于平衡位置r0处。现使乙分子在外力作用下从r0处沿x轴正方向运动，下列说法正确的是(　　) A．乙分子受到的斥力先增大后减小 B．乙分子受到的引力先增大后减小 C．乙分子受到的分子力先增大后减小 D．乙分子受到的分子力先减小后增大 C　解析：乙分子在外力作用下从r0处沿x轴正方向运动，甲、乙间距离增大，分子间的分子斥力和分子引力都在一直减小，A、B错误；乙分子在外力作用下从r0处沿x轴正方向运动，甲、乙两分子间作用力表现为引力，乙分子受到的分子力先增大后减小，C正确，D错误。 5．(2023·北京大兴高二统考期末)用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA，下列说法正确的是(　　) A．一个油酸分子的质量为 B．一个油酸分子的体积为 C．油酸的密度为 D．一滴油酸溶液中油酸分子个数NA A　解析：一个油酸分子的质量为m0＝＝，故A正确；根据题意可知，油酸分子的直径为D＝，则一个油酸分子的体积为V0＝π3＝，油酸的摩尔体积为Vm＝NAV0，油酸的密度为ρ＝＝，一滴油酸溶液中油酸分子个数N＝·NA＝，B、C、D错误。 6．如图所示是分子间相互作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系，由图可知，下列说法中错误的是(　　) A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用 B．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力 C．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小 D．分子间距离大于r0时，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功 A　解析：分子之间的斥力和引力是同时存在的，分子间距离为r0时，分子间的引力与斥力大小相等，A错误；由图中实线知：当r＞r0，分子之间的距离减小时，分子间的引力总是大于斥力，分子力表现为引力，B正确；当r＞r0，分子之间的距离增大时，分子力可能先增大后减小。当r＜r0，分子之间的距离增大时，分子力减小，C正确；分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功。D正确。 7．已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g。由此估算得(　　) A．地球大气层空气的总重力为2πR2p0 B．地球大气层空气分子总数为 C．每个空气分子所占空间为 D．空气分子之间的平均距离为2 B　解析：大气中的压强由大气的重力产生，即mg＝p0S＝p0·4πR2＝4πR2p0，A错误；地球大气层空气分子总数为N＝NA＝，B正确；大气的体积为V＝4πR2h，每个空气分子所占空间为V0＝＝，C错误；气体分子之间的距离为d＝＝，D错误。 8．设甲分子在坐标原点O处不动，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系如图中曲线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力。a、b、c为r轴上三个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放(设无穷远处分子势能为零)，则(　　) A．乙分子从a到c，分子力先减小后增大 B．乙分子运动到c点时，动能最大 C．乙分子从a到c，分子力先做正功后做负功 D．乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零 B　解析：由图可知，乙分子从a到c，分子力先增大后减小，A错误；从a到c，分子间作用力为引力，引力做正功，动能一直增加，当两分子间距离小于c时，表现为斥力，斥力做负功，所以乙分子运动到c点时，动能最大，B正确；乙分子从a到c，分子力一直做正功，C错误；乙分子运动到c点时，分子力为零，但由于分子力一直做正功，所以分子势能应小于零，D错误。 9．下列对物理现象的解释，正确的是(　　) A．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙 B．固体很难被压缩是因为固体分子之间存在着相互作用的斥力 C．较大的颗粒不做布朗运动是因为液体温度太低，液体分子不做热运动 D．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色微粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动 ABD　解析：水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙，A正确；固体很难被压缩是因为固体分子之间存在着相互作用的斥力，B正确；液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动的原因是大颗粒容易受力平衡，布朗运动不明显，C错误；存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动，D正确。 10．关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是(　　) A．温度低的物体分子平均动能一定小 B．相对地面静止的物体不具有内能 C．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加 D．物体自由下落时速度增大，所以物体分子的平均动能也增大 AC　解析：温度是分子平均动能的标志，温度低的物体分子平均动能一定小， A正确；物体的内能与物体的运动状态无关，相对地面静止的物体仍然具有内能，B错误；外界对物体做功时，若物体同时放热，则物体的内能不一定增加，C正确；物体分子的平均动能与物体的运动状态无关，D错误。 11．如图所示，有两个分子，分别为1和2，分子1固定在坐标原点处，将分子2从A点处以一定的初速度释放，让分子2靠近分子1。若两分子之间只受分子力的作用且分子间作用力如图所示，取无穷远处为分子势能零点，则下列说法正确的是(　　) A．分子2运动到不能再靠近分子1的过程中，其加速度大小先增大后减小再增大 B．当分子2从A运动到C的过程中分子间作用力对分子2先做正功，再做负功 C．分子2从释放到运动到不能再靠近分子1的过程中，在B点处有速度大小的最大值 D．当分子2运动到C点时，两分子间的势能最小 AD　解析：由图可知，分子2运动到不能再靠近分子1的过程中，加速度大小与分子力大小变化趋势一致，即先增大后减小再增大，A正确；当分子2从A运动到C的过程中，分子力一直表现为引力，分子力一直做正功，B错误；当加速度为零时，即分子力为零时，分子有最大速度，即在C点处有速度大小的最大值，C错误；当分子2从A运动到C的过程中，分子力一直做正功，势能减小，从C到原点过程，分子力表现为斥力，分子力做负功，势能增大，因此当分子2运动到C点时，两分子间的势能最小，D正确。 12．图1为氧气分子在不同温度下的速率分布，图2分别为分子间作用力、分子势能与分子间距的关系，针对这两个图像的说法中正确的是(　　) A．图1中在②状态下，氧气分子速率大小的分布范围相对较大 B．图1中两条图线与横轴包围的面积相同 C．图2中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 D．图2中分子势能与分子间距的关系图中斜率绝对值表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小 ABD　解析：由题图1可知，②中速率大的分子占据的比例较大，则说明②对应的平均速率较大，故②对应的温度较高，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，A正确；图1中两条图线与横轴包围的面积相同，都为1，B正确；图2中阴影部分面积表示分子力做功的大小，也等于分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，C错误；分子势能与分子间距的关系图像中，图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，D正确。 二、非选择题(本题共6小题，共60分) 13．(6分)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。由图可知图中两条曲线下面积________(填“相等”或“不相等”)；实线对应于氧气分子在________时的情形(填“0 ℃”或“100 ℃”)。 答案：相等　100 ℃ 解析：由题图可知，在0 ℃和100 ℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比，与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等；实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实线对应的温度大，故为100 ℃时的情形。 14．(8分)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(正方形小方格的边长为2 cm)，求油膜面积S(如图所示) B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上 C．向浅盘中装入约2 cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉 D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径 E．在1 mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1 000 mL F．用滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1 mL (1)上述实验步骤的合理顺序是：EF________； (2)根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________ mL(保留2位有效数字)； (3)根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是________ m(保留2位有效数字)； (4)关于本实验下列说法正确的有________； A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜 B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大 D．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小 (5)该实验体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有________。 A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子层油膜 C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水 答案：(1)EFCBAD　(2)1.7×10－5　(3)7.1×10－10 (4)AC　(5)ABC 解析：(1)上述实验步骤的合理顺序是：EFCBAD。 (2)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积 V＝× mL＝1.7×10－5 mL。 (3)由于每格边长为2 cm，则每一格就是4 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出60格，则油酸薄膜面积为 S＝60×4 cm2＝2.4×10－2 m2 由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为 D＝＝m＝7.1×10－10 m。 (4)选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故A正确；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，油膜没有充分散开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，C正确；计算时把向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会导致油酸体积测量值偏大，由D＝可知，油酸分子直径D偏大，D错误。 (5)“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙；油酸本身不溶于水，不是理想假设。A、B、C正确。 15．(8分)已知金块的密度为ρ，金的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA。若将金块中的金原子看成球形，且它们紧密排列、没有间隔。求： (1)单个金原子的体积V0； (2)单个金原子的直径d。 答案：(1)V0＝　(2)d＝ 解析：(1)取摩尔数为n的金原子，质量为 m＝nM 总体积为 V＝＝ 可得单个金原子的体积为 V0＝＝。 (2)由 V0＝πr3 可得 π3＝πd3＝ 解得单个金原子的直径 d＝。 16．(12分)如图1所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立r轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离r的Ep­r关系图线如图2所示。假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动(在r轴上)。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0(Ek0<Ep0)。 (1)求a、b分子间的最大势能Epm； (2)利用图2，结合画图说明分子b在r轴上的运动范围； (3)若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图2所示的Ep­r关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。 答案：(1)Ek0－Ep0　(2)Δr＝r2－r1　(3)见解析 解析：(1)当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大，根据能量守恒定律有 Epm＝Ek0－Ep0。 (2)由Ep­r图像可知，当两分子间势能为Epm时，b分子对应r1和r2两个位置坐标，b分 子的活动范围为Δr＝r2－r1 如图所示 (3)当物体温度升高时，分子在r0时的平均动能增大，分子的活动范围Δr将增大，由Ep­r可以看出，曲线两边不对称，当r<r0时曲线较陡，当r>r0时曲线较缓，导致分子的活动范围主要向r>r0方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。 17.(12分)轿车中标配的气囊是在驾驶和副驾驶位置，用来实现前排成员在车辆发生猛烈撞击时对胸部和脑部的有效保护。轿车在发生一定强度的碰撞时，储存的三氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝90 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6×1023 mol－1。试估算： (1)囊中氮气分子的总个数N(保留1位有效数字)； (2)囊中氮气分子间的平均距离(结果可用根式表示)。 答案：(1)N≈5×1024个　(2)d≈×10－9 m 解析：(1)设氮气物质的量为n，则 n＝ 该气囊中氮气分子的总个数 N＝nNA＝NA＝×6×1023个≈5×1024个。 (2)每个分子所占的空间 V0＝ 设分子间的平均距离为d，每个氮气分子占有的空间可以看成是棱长为d的立方体，则有 V0＝d3 该气囊中氮气分子间的平均距离为 d＝＝m≈×10－9 m。 18．(14分)某星球可以近似看作一个半径为R的球体，它有稳定的大气层(大气层厚度比行星半径小得多)，其表面附近的大气压强为p，空气的平均摩尔质量为M，空气分子间的平均距离为d。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，该星球表面的重力加速度为g，阿伏伽德罗常量为NA。每一个空气分子平均占据的空间视为一个立方体。求该星球表面大气层的： (1)空气分子的平均密度ρ； (2)空气分子总数n； (3)厚度h。 答案：(1)　(2)　(3) 解析：(1)每个分子占据一个边长为d的小立方体，各小立方体紧密排列，设空气的摩尔体积为V，则有V＝NAd3 又ρ＝ 解得ρ＝。 (2)设该星球大气层中气体的质量为m，星球的表面积为S，则S＝4πR2 由大气压强产生的原因可知mg＝pS 大气层的空气分子总数n＝ 解得n＝。 (3)由于该星球大气层的厚度远远小于半径，所以有Sh＝d3 解得h＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$