章末测试卷(1)分子动理论-【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）

章末测试卷（一）分子动理论 (时间：60分钟满分：100分) 一、选择题（本大题共10小题，共40分。1~6题为单 选题，7一10题为多选题) 1.(2024·广东深圳开学考试)小华在家学做菜，厨房里 菜香四溢，这个现象说明 A.分子间存在空隙 A.曲线cd表示引力随分子距离变化的图线 B.分子间存在引力 B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，这是气 N C.分子间存在斥力 体分子间的平均距离小于r,导致的 D.分子不停地做无规则运动 C.当分子间距离由r,逐渐变为r:的过程中，分子势 2.(2023·北京，1)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气 能增加 体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体( D.物体的体积变化不会影响分子间距离，可见分子 A.分子的平均动能更小 势能与物体的体积无关 塑 B.单位体积内分子的个数更少 6.研究发现，某些病毒感染的传播途径之一是气溶胶传 C,所有分子的运动速率都更小 播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气 云3.当分子间距离大于10r。(r。是分子处于平衡位置时 体中做布朗运动。关于气溶胶做的布朗运动，下列说 的距离)时，分子力可以认为是零，规定此时分子势能 法正确的是 () 为零。当分子间距离是平衡距离r。时，下列说法正 确的是 ( A.分子力是零，分子势能也是零 B.分子力是零，分子势能不是零 A布朗运动是气体分子的无规则运动 C.分子力不是零，分子势能是零 B.布朗运动反映了气体分子之间存在着斥力 D.分子力不是零，分子势能不是零 C,悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显 4.在较暗的房间里，从射进来的光束中用眼睛直接看到 D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在 的悬浮在空气中的微粒的运动是 气体中，这是因为气体浮力作用 A.布朗运动 7.(2024·江西南昌阶段练习)下列关于教材中的四幅 B.分子的热运动 插图说法正确的是 C.自由落体运动 D.气流和重力共同作用引起的运动 5.分子间引力和斥力大小随分子间距离变化的图像如 图所示，两图像交点为e,e点的横坐标为r1。下列表 述正确的是 各速率区间的分子数 的关系如图中曲线所示。F>0表示作用力表现为 山总分子数的百分比 斥力，F<0表示作用力表现为引力，A、B、C、D为 x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止 20 分子的速率 释放，设两分子间距离很远时，E。=0。下列选项中 肉 分别表示乙分子的加速度、速度、动能、势能与两分 A.图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图， 子间距离的关系，其中一定不正确的是 () 连线表示小炭粒的运动轨迹 B.图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景， 证明水不浸润该材料 C.图丙是理想气体分子速率的分布规律，气体在① 状态下的分子平均动能大于②状态下的分子平均 动能 D.图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的 结果 8.当分子间距离r=r。时，分子间引力和斥力恰好平 衡，若使分子间距离从r逐渐变为r:(r。<r1<r), 在这一变化过程中，下列说法可能正确的是() A,分子间引力比分子间斥力减小得快，分子力增大 B.分子间引力比分子间斥力减小得快，分子力减小 二、实验题（本大题共2小题，共15分） C.分子间斥力比分子间引力减小得快，分子力增大 11.(6分)在用油膜法估测油酸分子大小的实验中，具 D.分子间斥力比分子间引力减小得快，分子力碱小 体操作如下： 9.甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种 ①取油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向 气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p单、pz· 瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度，摇动 且pm<pz,则 瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液： A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度 ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量简，记录滴入 B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度 的滴数，直到量筒内溶液达到1.0ml,恰好共滴了 C,甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体 100滴： 分子的平均动能 ③在边长约40cm的浅盘内注人约2cm深的水，将 D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体 细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒 分子的平均动能 精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液。酒精溶解后，油 10.如图所示，将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于 酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有 x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离 石膏粉，可以清楚地看出油膜的轮廓： 78 ④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在 三、计算题（本大题共3小题，共45分） 浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状： 13.(14分)一间教室长a=8m,宽b=7m,高c=4m, ⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的 假设教室里的空气处于标准状况。为了估算出教室 方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有 里空气分子的数日，有两名同学各提出了一个方案： 14个，小于半格的有19个。 方案1：取分子直径D=1×100m,算出分子体积 (1)这种估测方法是将每个分子视为 (填形 V,= 6D,根据教室内空气的体积V=ac,算得 状)，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜 V 6abe 可视为 ,这层油膜的厚度可视为油 空气分子数为一V,一D 酸分子的 方案2：根据化学知识，1mol空气在标准状况下的 (2)利用上述操作中的有关数据可知一滴油酸酒精 体积V。=22.4L=22.4×10-3m3。由教室内空气 溶液中含纯油酸的体积为 m,求得的油酸 分子的直径为 m。(结果全部保留一位有 的体积，可算出教室内空气的物质的量n一了 效数字) :再根据阿伏加德罗常数N=6.02× abc 12.(9分)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小。 10”mo',算得空气分子数为n=nmNA= 实验用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液 中含有纯油酸1mL,1mL上述溶液有50滴。实验 瓷N 中用滴管吸取该油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的水 请对这两种方案做出评价，并估算出教室里空气分 面中央滴入一滴该油酸酒精溶液。 子的数目。 (1)该实验中的理想化假设是 A.将油膜看作单分子层油膜 B.不考虑油分子间的间隙 C.不考虑油分子间的相互作用力 D.将油分子看成球形 (2)油酸薄膜的轮廓如图所示，已 知每一个小正方形的边长为 2cm,则该油酸薄膜的面积为 m(结果保留一位有效数 字)。 (3)油酸分子的直径为 m(结果保留一位有 效数字)。 (4)实验时观察到，油膜的形状会先扩张后再收缩一 些，原因是 79 14.(14分)一瓶子的容积为500mL,空气的摩尔质量 15.(17分)研究分子势能是研究物体内能的重要内容。 M=29×103kg/mol。阿伏加德罗常数Va=6.0 已知某物体中两个分子之间的势能E。与两者之间 ×10器mol1,标准状况下1mol气体的体积为 距离r的关系曲线如图所示。 22.4L。试估算：（计算结果均保留两位有效数字） (1)空气分子的平均质量： (2)一瓶纯净空气的质量（不计瓶重）： (3)一瓶纯净空气中的气体分子数。 (1)由图中可知，两分子间距离为r。时，分子势能最 小，请说出r=r。时两分子间相互作用力的大小，并 定性说明曲线斜率绝对值的大小及其正负的物理 意义。 (2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕 两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为 时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为 E,系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所 示的E。r图像中的r轴上标出1坐标的大致位 置，并求出此时两分子之间分子作用力的大小。 80(2)由核反应方程可知 6.C解析：布朗运动是气溶胶颗粒的无规则运动，不是气体分 △E=(4mp-m。-2me)c2=4.15X1012J. 子的无规则运动，故A错误；布朗运动反映了气体分子运动的 (3)太阳每秒释放的能量为 无规则性，故B错误；悬浮在气体中的颗粒越小，撞击作用的 E=3.8×10wJ 不平衡性表现得越明显，运动状态越容易改变，布朗运动越明 则太阳每秒减少的质量为 显，故C正确，当固态或液态颗粒很小时，受到气体的浮力作 E 用微乎其微，这些颗粒之所以能很长时间都悬浮在气体中是 因为空气分子对它们的撞击作用，故D错误。 解得△m=4×10°kg 7.BC解析：每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然 (4)太阳还能存在的时间为 1=A当4-2X10X3x10 后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反 8=1.5×10”s=5×10°年. 映每隔一段时问固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故A错 △n 4×109 误：管内的页面低于管外液面，液体不浸润管壁，即水与该材 15.答案：(1)4H→4He+29e(2)4×1012J(3)2×10 料属于不浸润，故B正确：由图丙可知气体在①状态下速率大 解析：(1)根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可得核反 的分子占比较大，即气体在①状态下温度较高，气体在①状态 应方程为4H→He十29e。 下的分子平均动能大于②状态下的分子平均动能，故C正确： (2)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能为 水有表面张力，所以水黾能停在水面上，故D错误。 △E=△mc2=(4m,-m.-2m.)c2 8.CD解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减 代入数据可得 小，只是斥力减小得更快：分子力随分子间距离由r。增大时， △E=(4×1.6726×10-m-6.6458×10--2×0.9× 先增大后减小，因此当分子间距由r1变为r2时，分子力的变 10-0)×(3×10)2J≈4×10-12J. 化有三种可能：先增大后减小、增大、减小，C、D正确。 (3)设每秒钟太阳辐射的正电子个数为N,则每秒钟发生核 聚交的次数为分有E。·-。 9.BC解析：甲乙两容器中气体分子密集程度相司，但压强p甲 R=2·4E <中艺，说明甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体 4πr 分子的平均动能，即甲中气体温度低。 2E0· 元R2 10.BCD解析：由牛顿第二定律可知，加速度与力的大小成正 可得N=一△E 比，方向与力的方向相同，知a-x图线的形状与F-x图线相 代入数据可得N≈2×10。 同，故A正确，不符合题意：图中乙分子的运动方向始终不 章末测试卷（一）分子动理论 变，放B错误，符合题意；分子的动能不可能为负值，故C错 误，符合题意；乙分子从A处由静止释放，根据能量守恒，其 1.D解析：厨房里菜香四溢，属于扩散现象，表明分子在永不停 分子势能不可能增大到正值，故D错误，符合题意。 息地做无规则运动。 11.答案：(1)球体单分子油膜直径 2.A解析：温度是分子平均动能的标志，温度低，则分子平均动 (2)4×10-125×10-10 能小，A正确。汽车轮胎的容积可认为不变，分子数量一定， 解析：(1)这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可 所以密集程度是不变的，故B错误。气体分子的平均动能减 能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的 小，并不是每一个分子的速率都减小，故C错误。气体压强变 厚度可视为油酸分子的直径。 小，则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力变小，故D错误。 3.B解析：当分子间距离从大于10r。到r0的过程中，分子作 (②)一南油晚酒特溶液中合乾油陵的体泉为V=×品 用力表现为引力，故分子力做正功，分子势能减小。在分子间 mL=4×10-1”m3。超过半格的方格个数为n=67+14=81 距离为r。时分子势能为负值，分子力为零，B正确。 (个)，则油膜的面积为S-81×1cm×1cm=81cm2=8.1 4,D解析：布朗运动的实质是液体分子不断撞击其中的悬浮微 ×103m。油酸在水面上形成单分子油膜，则油酸分子的 粒，因作用力不平衡而引起的微粒无规则运动，只有在显微镜 直径为d= V4X102 下才能观察到。本题所述悬浮在空气中被眼晴直接看到的微 S8.1X103m≈5X10-10m. 粒，其体积太大，空气分子各个方向的冲击力平均效果相互平 12.答案：(1)ABD(2)3×102(3)7×100(4)油酸酒精溶 衡，这些微粒的运动实质上是由气流和重力共同作用而引起 液中的酒精溶于水中 的复杂的运动，D正确，A、B、C错误。 解析：(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，理想化的 5.C解析：分子间引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，且 假设有：①油膜是按单分子层分布的：②把油酸分子看成球 当分子相距较近时，斥力减小得更快，则曲线cd表示斥力随分 形：③不考虑分子之间的空隙，故A、B、D正确。 子距离变化的图线，故A错误。压缩气体时分子间距离较大， (2)由于每格边长为2cm,则每一格就是4cm2,估算油膜面 超过101，分子间作用力可以忽略不计。压缩气体时气体会表 积时超过半格以一格计算，小于半格就舍去.题图中共有75 现出抗拒压缩的力，这是气体压强导致的，故B错误。分子间 格，则油酸薄膜面积为75X4cm2=300cm2=3×10m2。 距为r1时，斥力等于引力为平衡位置。当分子间距离由r1逐 渐变为r2的过程中，分子间作用力表现为引力，距离增大，分子 (31清油酸酒精溶液中舍油酸的体积：V-0X100mL- 1 间作用力做负功，则分子势能增加，故C正确，D错误。 2X103mL:由于油膜视为是单分子紧密排列成的，因此分 29· V_2×10-1 子直径为：d=9-3X10m*7X100m. 由题意可知E=Ep十EL 1 (4)实验时观察到，油膜的形状会先扩张再收缩一些，原因是 且E=2mu2,F=mg 油酸酒精溶液中的酒精溶于水中。 联立解得F=2(E-E) 13.答案：6.02×10个 解析：方案1把教室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起 章末测试卷（二）气体、固体和液体 的，没有考患空气分子之间的空腺，不符合实际情况。通常 1.C解析：布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运 情况下气体分子间距离的数量级为109m,因此气体分子本 动，A错误：多晶体有固定的熔点，B错误：液品的光学性质具 身的体积只占气体分子所占据空问的校小的一部分，常常可 有各向异性，C正确：由于液体表面分子间距离大于液体内部 以忽略其大小，方案1错误。方案2的计算方法是正确的， 分子间的距离，故液体表面存在表面张力，D错误。 根据方案2计算结果如下： 2.A解析：假设U形管平放后两部分气体的体积不变，即L和 -货-2×a2X10 H的大小相等。在竖直状态时可以判断出左侧空气柱压强比 右侧空气柱压强大，若温度不变，两端的空气柱体积不变，则 =6.02×10(个)。 压强也不变，此时水银柱会在两个大小不等的压强作用下移 14.答案：(1)4.8×10-6kg(2)6.5×104kg(3)1.4× 动，即原来长的空气柱变长，原来短的空气柱变短，则可知L 102个 >H,故A正确。 解析：(1)空气分子的平均质量为 3.A解析：设管内水银面高度h不变，则此时管内气柱长度H M29×10-3 m。=-6.0X10kg*48X100kg。 变大。气体在该过程中做等温变化，对管内气体由玻意耳定 律有pHS=p'H'S,可知管内气体压强减小，水银柱将在压强 0.5 (2)-瓶纯净空气的物质的量为n一2.4m0l. 差的作用下向上移动，h变大.对液柱进行受力分析有p=p。 一Pgh,液柱上升后，h增大、p。不变，则可知此时管内气体压 则瓶中气体的质量为 强p减小，再由玻意耳定律可知，管内气体体积增大，气柱长 n=aM=82×29x10-8 度H变大。 4.B解析：AB的反向延长线过坐标原点，说明气体经历的是 ≈6.5×104kg。 等容变化，体积不凌，则气体分子数密度不变，故A错误：理想 (3)分子数为N=m=6.5X10 m。48X10霸个≈1.4×10个。 气体分子的平均动能只与温度有关，温度升高，则平均动能增 大，故B正确；温度升高，压强增大，所以单位时间内气体分子 15.答案：(1)当r一r。时两分子间相互作用力为0：曲线斜率绝 对单位面积器壁的作用力增大，故C蜡误；温度升高，体积不 对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分 变，则分子热运动变剧烈，单位时间内与单位面积器壁碰撞的 子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力 气体分子数增多，故D错误。 (2)见解析 5.B解析：把打进容器内的气体当作整体的一部分，气体质量 解析：(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力 仍然不变。初始气体压强为p。,末态气体压强为4中。，压强增 就是分子间的相互作用力，有F=F后一F到 根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功， 为4倍，温度不变，体积必然压缩为子，说明初始体积为6L, 即一△E。=F△ 包括补充的气体和容器中本来就有的气体，这两部分和为 (1.5十0.25m)L=6L,即n=18,B正确. 图像斜率为k=上=一F △r 6.D解析：由题图乙知，温度计的分度值为1℃，温度计显示的 由图像可知，r=T。时，分子势能最小：当r<r。时，分子势能 温度为37℃，A错误：两杯水的质量相同，相同时问内升高的 随r的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负； 温度不同，根据图丙可知，相同时间内两杯水吸收的热量不 同，B错误：两杯中水的质量相同，根据图丙可知，吸收相同的 当>r。时，分子势能随r的增大而增大，作用力表现为引 熟量，两杯水升高的温度相同，C错误：根据题图丙可知，甲杯 力，此时图像斜率为正：当r=r。时，分子间作用力为零，此 中的水加热2min与乙杯中的水加热3min升高的温度相同， 时图像斜率为零。根据上述分析知，曲线斜率绝对值的大小 又因为两杯水的质量相同，两杯水吸收的热量相同，D正确。 表示分子问作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为 7.BCD解析：用吸管将牛奶吸入口中是利用了气体的压强，不 引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。 是毛细现象，A错误：温度是分子平均动能的标志，B正确；液 (2)由于分子做的是匀速圆周运动，分子作用力应表现为引 体表面的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，存在表面张 力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在E。T图像 力，荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，C正 上，r1在r。右边曲线斜率最大的点上，如图所示。 确：液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相 似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具 有各向异性的特点，D正确。 8.BC解析：当活塞位于汽缸的最下端时，温度最高，设此时缸 内气体温度为Tz,缸内气体做等压变化，由盖-吕萨克定律可 ·30·