周测卷2 分子的动能和势能-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

周测卷2分子的动能和势能 (时间：75分钟满分：100分) 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出 307 30℃ 160℃ 的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小 100g 200g 200g 题4分；第810题有多项符合题目要求，全部选对的 甲 丙 得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。) A.甲杯中水的内能最大 1.下列关于分子动理论说法正确的是 ( B.甲、乙杯中水的内能一样大 N A.悬浮在水中的炭粒在做布朗运动，其间接反映了 C,丙杯中水分子的平均动能最大 水分子的无规则热运动 D.甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平 B.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随者分 均动能 子间距离增大而增大 4.设某种物质的摩尔质量为4，分子间平均距离为d, C.温度升高时，物体内每个分子的动能都增大，所以 已知阿伏加德罗常数为N,则该物质的密度P可表 到 分子的平均动能增大 示为 簟 D.给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力 64 A.0= πdNx 2.如图是某一微粒做布朗运动的位置连线图。若1=0 C.P- 3μ 4 时刻它在O点，然后每隔5s记录一次微粒位置（依 4πd2Nx D.p-dN 次为a、b、c、d、e、f),最后将各位置按顺序连接而得 5.如图所示，甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴 到此图。下述分析中正确的是 运动，两分子的分子势能E。随两分子间距离变化的 情况如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为 一E。现不使用外力干扰乙分子的运动，乙分子仍 沿x轴运动，若两分子所具有的总能量为0，则下列 A.线段ab是微粒在第6s初至第10s末的运动 说法中正确的是 轨迹 B.1=12.5s时刻，微粒应该在bc线上 C,线段Oa的长度等于微粒前5s内的路程 D.虽然t=30s时微粒在f点，但它不一定是沿ef A,乙分子在Q点(x=x1)时，处于平衡状态 方向到达f点的 B.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大 3.如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的 C.乙分子在Q点(x=x1)时，其动能为E 温度，根据测量结果可以知道 ( D.乙分子的运动范围为x≥x 41 6.一艘油轮装载若密度为900kgm3的原油在海上航 现把乙分子从r3处由静止释放，则下列说法正确的 行，由于某种事故而使原油发生部分泄漏，设共泄漏 是 91,则泄漏的原油在海面上能覆盖的最大面积约为 斥力 ( 好力 0 A.10"m B.102m C.10°m D.10°m 引力 7.如图所示为食盐晶体结构中钠离子和氯离子的空间 A.乙分子从r3到r:一直加速 分布的示意图，图中相邻离子的中心用线连接起来 B乙分子从r3到r1,先加速后减速 了，组成了一个个大小相等的立方体。已知食盐的 C,乙分子从3到的过程中，加速度先增大后减小 密度为P,食盐的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为 D.乙分子从ra到r1的过程中，两分子的分子势能先 NA,食盐品体中两个最近的钠离子中心间的距离为 减小后增大 10.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子 力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子 从x轴上的一x。和x处由静止释放，如图甲所示， 其中B分子的速度)随位置x的变化关系如图乙 所示，取无限远处分子势能为零，下列说法正确的 M A.2· √NAO B.2· 是 () NAP M B C.2'√2Ne D.2· 厂M √2Ne 8.两相同密闭容器a、b中装有氮气，已知a中氮气的 温度高于b中氨气的温度，a中氢气的压强低于b中 氨气的压强，由此可知 () 0 乙 A.a中氢气分子的平均动能大于b中氦气分子的平 A.A、B间距离为x1时分子力为零 均动能 B.A、B间距离为2x1时分子力为零 B.“中每个氦气分子的动能一定都大于b中每个氮 气分子的动能 C释放时A,B两分子的分子势能为2m心， C.a中氮气分子间的平均距离较大 D.A,B两分子的分子势能最小值为mu22一mw2 D.a中氢气的内能一定大于b中氨气的内能 二、非选择题（本题共5小题，共54分。） 9.甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上，甲、乙 11.(8分)工厂制作汽水时，会通过某种方法，让更多的 两分子间作用力与距离的函数关系图像如图所示， 二氧化碳溶于水形成碳酸，但碳酸不稳定，会分解 42 出二氧化碳气体逸出液面，且温度越高，碳酸分解 B.乙同学用注射器和量筒测得58滴油酸酒精溶液 得越快。汽水密封出厂时不会装满整个瓶子，且未 为1ml,不小心错记录为57滴 开封的瓶装汽水在运输时不能暴晒。主要原因是 C.丙同学在计算完注射器滴出的每一滴油酸酒精 温度升高，碳酸分解会加快，导致瓶内汽水上方空 溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴 间单位体积内二氧化碳分子数 ,瓶内二氧 在水面上，这个拿错的注射器的针头比原来的细 化碳气体分子的平均动能 ,瓶内气体压强 D.丁同学计算油膜面积时，把所有不足半格的油膜 ,存在炸开的隐患（均选填“增大”“减小” 都算成了一格 或“不变”)。 13.(10分)一滴露珠的体积是1.8×10-3cm3,已知水 12.(10分)(1)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验 的密度是1.0×103kg/m,摩尔质量是18g/mol, 中，用移液管量取0.25mL油酸，倒人标注250mL 阿伏加德罗常数N=6×10mol1。求： 的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。 然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴人100滴 溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴 (1)水的摩尔体积： 管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅 (2)若露珠在树叶上每分钟蒸发6.0×10”个水分 盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜 子，则这一滴露珠需要多少分钟蒸发完。 形状稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观 察油膜，如图所示。坐标格的每个小正方形大小为 2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是 _cm,由此估算出油酸分子的直径是 m (保留1位有效数字)。 (2)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四 个同学都有一个操作错误，其中导致最后所测分子 直径偏小的是 0 A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒 多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算 值小了 43 14.(12分)如图所示，某足球容积为 15.(14分)如图是发射“嫦娥三号”卫星 V,球内充有一定质量的空气。 时的情景。已知大气压强是由于大气 已知球内空气的密度为P,摩尔 的重力而产生的，某学校兴趣小组的 质量为M,阿伏加德罗常数为 同学通过查找资料知道：月球半径为 NA,求： R,月球表面重力加速度为g'。为开发月球，设想 (1)足球内空气分子的数目N; 在月球表面覆盖一层大气，使月球表面附近的大气 (2)足球内空气分子间的平均距离L。 压达到。，大气层厚度为h(比月球半径小得多)， 假设月球表面开始没有空气。空气的平均摩尔质 量为M,阿伏加德罗常数为N,试求： (1)应在月球表面覆盖的大气层的总质量： (2)月球表面大气层的气体分子数： (3)气体分子间的距离。 碳 44的温度最高，丙杯中水分子的平均动能最大，选项C正确：甲、 (②)建立水分子的球体模型，有N一6 乙杯中水的温度相同，分子平均动能相同，选项D错误。 解得水分子的直径d=4×10"m。 4.A解析：假设构建分子球体模型，则该物质的单个分子占的 14.答案：(1)1×102(2)2×100m 解析：(1)已知碳的摩尔质量M=12gmol 体积，=青心=专（号）”-日，该物质的摩尔质量 1克拉钻石的质量m=0.2g 设1克拉钻石的物质的量为n,则有-得-品m 心，心·联立解得p品，假设狗戏分子立方体提型， 则该物质的单个分子占的体积是V=d,又因为u=NAV。, N=nNA 解得N≈1×10（个） 联立标得p六志项A正确，B,CD错误 (2)设该钻石的体积为V,每个碳原子占据的体积为V。,则有 5.D解析：乙分子在Q点(x=x1)时，分子引力小于分子斥力， 合力表现为斥力，不为0，乙分子有加速度，不处于平衡状态， V=m 选项A错误：乙分子在P点(x=x2)时，分子引力与分子斥 -为 大小相等，合力为零，加速度为零，选项B错误：当乙分子运动 至Q点(x=x1)时，分子势能为0，两分子所具有的总能量为 d= 0,故分子动能也为0，选项C错误：当乙分子运动至Q点(x= 解得d≈2×10"m。 x1)时，动能为0，速度为0，此时分子力表现为斥力，之后乙分 16答案：0出 86M 子向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为x> MN (2N x1,选项D正确。 解析：(1)1kg铜的物质的量为n=moD 么A解析：灌有的原油体职为V=名-Sm=10m,在 所台原子数为N=N,- 海面上能覆盖的最大面织约为S=名=只。㎡=10m, 1m铜的质量为m=1×p=p(kg) 故选项A正确。 菊1m朝所含原子载为N-得N,=后N 7.D解析：由题可知，1mol氯化钠含有2mol的离子，组成的 小立方体个数为2NA,所以每个小立方体的体积为V= (21个铜原子的体积为V。=N M M 2N,每个小立方体的边长为a=疗-√2N、·则两个最 设朝原子的直经有山：则有号品、 M 近的钠离子中心间的距离为d=2a=2·√2pN 36M 则d=√pN 8.AC解析：温度是分子平均动能的标志，a中氦气的温度高于 b中氯气的温度，则a中氯气分子的平均动能大于b中氨气分 周测卷2分子的动能和势能 子的平均动能，故A正确：中氦气分子的平均动能大于b中 氯气分子的平均动能，但并不是：中每个分子的动能都比b 1.A解析：悬浮在水中的炭粒在做布朗运动，其间接反映了水 中分子的动能大，故B错误：a、b容积相同，a中氨气温度高于 分子的无规则热运动，选项A正确：当分子间作用力表现为斥 b中氯气温度，而a中氨气压强低于b中氯气的压强，则a中 力时，分子势能随着分子何距离增大而减小，选项B错误：温 氦气分子的数目较少，“中氮气分子间的平均距离较大，故C 度升高时，物体内分子的平均动能增大，但不是每个分子的动 正确：物体的内能与物质的量、温度和体积有关，4中氯气的 能都增大，选项C错误：给车胎打气，越压越吃力，是由于胎内 内能不一定大于b中氦气的内能，故D错误。 气体压强增大，选项D错误。 9.AC解析：乙分子在r处释放后，受到的分子力表现为引力， 2,D解析：微粒的布朗运动是无规则的，其位置连线图不能表 且在从r3到r1的整个过程中始终为引力，先变大后减小为 示运动轨迹，1=12.5s时刻微粒不一定在c线上1=30s时 零，所以在此过程中，乙分子的速度一直增大，加速度先增大 微粒在f点，但它不一定是沿f方向到达f点的，选项A,B 后减小到零，选项A、C正确.B错误：乙分子从r到r1的过 错误，D正确：线段O妇的长度等于微粒前5s内的位移大小， 程中，所受分子力与运动方向相同，分子力做正功，分子势能 但不一定等于微粒前5s内的路程，选项C错误。 一直减小，选项D错误： 3C解析：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和， 10.BD解析：由图乙可知，B分子在。~x1过程中做加速运动， 叫作物体的内能，所以，物体的内能与物质的量，强度，体积有 说明开始时两分子间作用力为斥力，B分子在x1处速度最 关，甲、乙杯中水的温度相同，乙杯中水的物质的量大，乙杯中 大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性 水的内能大于甲杯中水的内能，乙、丙杯中水的物质的量相 可知，此时A、B分子间的距离为2x1,选项A错误，B正确；由 同，但丙杯中水的温度高，所以丙杯中水的内能大，三者比较， 图乙可知，B分子运动到无穷远处时速度为2，两分子在无穷 丙杯中水的内能最大，甲杯中水的内能最小，选项A,B错误： 物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，丙杯中水 运处的总动能为2X7m:=m∴，由惠意可知，无穷运处的 ·16· 分子势能为O,由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能 2Mg万 为2，选项C错误：由能量守恒可知，当两分子速度最大即 5答案：(2欣PN Mg 动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Em=, 解析：(1)月球的表面积为S=4πR 月球表面大气的重力与大气压力大小相等，即有 2X2m2=m2-m,选项D正确。 mg'=PoS 11.答案：增大增大增大 4πRpu 解析：温度升高，碳酸分解会加快，二氧化碳气体逸出液面， 所以大气的总质量m= g 故瓶内汽水上方空间单位体积内二氧化碳分子数增大：因温 (2)月球表面大气层的气体分子数为 度升高，所以瓶内二氧化碳气体分子的平均动能增大。由以 上分析知瓶内气体压强增大。 N-1a是 12.答案：(1)2568×10-1"(2)D (3)可以认为每一个气体分子占据的空间为一个立方体，小 解析：(1)由题图可知，油膜轮磨中共有64格，则油膜的而积 立方体紧密排列，其棱长即为分子间的距离，设分子间距离 为a,大气层中气体的体积为V,h远小于R,则有V=4πRh 为S=642X2cm=256cm,油酸分子的直径为d=、= Mg'h 2票×品×1056X0m*8X10m 可得a=√n NAPo V 周测卷3气体的等温变化 (②)根据=S,甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒 L.D解析：左侧管内气体压强为p:=p。十p,=82cmHg,则 情倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小 了，则1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算值偏大，使得分 右侧管内气体压强为p,=p,十p,=87cmHg,则右侧管中 子直径测量值偏大，选项A错误；乙同学用注射器和量筒测 下端水银液面比外界低(87一75)cm=12cm,则右侧管中气 得58滴油酸酒精溶液为1mL,不小心错记录为57滴，则1 柱长L=[(50一5一7)十12cm=50cm,选项D正确。 滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算值偏大，使得分子直径测 2.B解析：以A管中的水银为研究对象，则pS十oghS cos0= 量值偏大，选项B错误：丙同学在计算完注射器滴出的每一 pS,B管内气体压强为p=P。一pgh cos0,可知p<po,B 管内封闭气体的压强比大气压强小hcOs0高水银柱的压强， 滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴 且B管内水银面要比槽内水银面高出hcOs0,选项B正确。 在水面上，这个拿错的注射器的针头比原来的细，则实际滴 在水面上的纯油酸体积比计算值小，可知分子直径测量值偏 3.A解析：对试管与封闭气体整体，此变化过程中仍有PgV =mg,所以V不变，即h不变。假设大气压强为P。,则试管 大，选项C错误；丁同学计算油膜面积时，把所有不足半格的 内气体压强为p=p十Pgh,若环境温度不变，大气压强缓慢 油膜都算成了一格，则油膜面积计算值偏大，使得分子直径 减小，试管内气体压强减小。由玻意耳定律可知，气体做等温 测量值偏小，选项D正确。 变化，压强减小，体积变大，因此试管将上浮一些，即L变大， 13.答案：(1)1.8×10m3mol(2)1.0×10min 选项A正确。 解析：)水的摩尔体积V。=M 4.D解析：管中封闭气体的压强为p=p。十Pgh1=pu十Pgh:, 解得V.=18X10 解得，=h2,无论大气压强如何变，也不管环境温度如何变 1.0×10m'/mol=1.8X10*m2/mol. 化，h,始终等于h2,A、B错误：若把弯管下移少许距离，封闭 (2)一滴露珠中合有的水分子总数为nN, 气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h,和h2同时增 大，C错误：若右管中加入少许水银，封闭气体的体积减小，压 解得n=6.0×109 强增大，水银柱将移动，h1和2同时增大，D正确。 则这一商露珠蒸发完所用时间为 5.B解析：设未加重物时内部气体压强为p:·对汽缸，由平衡 6.0x10 min=1.0X10'min 条件可得p,S=m1g+puS,解得p1=1.5×10Pa,加重物 后，设汽缸内气体压强为p2,由平衡条件可得p2S一m1g十 4管案：ae pS十m2g,解得p2=2.0×10Pa,由玻意耳定律有p,h1S= 解析：(1)足球内空气质量m=pV p:h,S,解得h:=0.3m,活塞下降距离为△r=m5=0.1m, 药质的量n一得 所以汽缸稳定时下降的距离△M=h1一h:十△x=0.2m= 20cm,选项B正确. 球内空气分子数目V=nN 6.C解析：以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为= 解得N-, 1.0×103Pa,体积V。=LoS=42S,压缩后，气体压强p1= L.05X10Pa,体积为V,=L,S,由玻意耳定律得PoLoS (2)平均每个分子占有的体积V,=N p1L,S,解得L,=40cm,即细管内液面离缸底h:=L。一L 跳立立方体模型，有V。=L =2cm,由平衡条件得p。十pgh,=p1,其中h,为缸中液面和 M 解得L=√pN 管内液面高度差，解得h2=50cm,综上，洗衣缸内水位高度为 h=h,十h,=52cm,选项C正确。 ·17·