第一章 分子动理论（综合拔高练）-2024-2025学年高中物理分层同步作业练习（人教版2019选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 综合拔高练 五年高考练 考点1　分子动理论的基本内容 1.(2021北京，4)比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气，下列说法正确的是 (　　) A.热水分子的平均动能比水蒸气的大 B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小 C.热水分子的速率都比水蒸气的小 D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈 2.(2023北京，1)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体 (　　) A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少 C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 3.[2021重庆，15(1)]图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是 (　　) A.①③②　　　　　B.②④③　 C.④①③　　　　　D.①④③ 4.(2020北京，10)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是 (　　) A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小 B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大 C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 考点2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 5.用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以　　　　　　　　　　　　。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是　　　　　。  6.(2020上海，13)在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，把痱子粉均匀撒在水面有利于形成　　　　　　　　　，便于记录数据。将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中，油膜充分散开后面积为S，若该溶液的体积浓度为η，估算该油酸分子的直径为　　　　。  三年模拟练 应用实践 1.(2024江苏南京月考)关于分子动理论，下列说法中正确的是 (　　) 　　 　　　 A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B.图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线是该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r0到r1时，分子力先变小后变大 D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②比曲线①对应的温度高 2.(2022江苏徐州期末抽测)两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子力作用下远离M，其速度-位移图像如图所示，则 (　　) A.N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力 B.N由x=x1到x=x2过程中，N的加速度一直减小 C.N由x=0到x=x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大 D.N在x=x1时，M、N间分子力最大 迁移创新 3.(2024北京西城期中)对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；分子速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；分子与器壁碰撞前后瞬间，速度方向都与器壁垂直，且速率不变。 (1)求一个气体分子与器壁碰撞一次，器壁给分子的冲量的大小； (2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等，则正方体的每个面有六分之一的概率。如图，若正方体棱长为a，忽略分子间相互碰撞，请计算正方体内能与器壁某个面发生一次碰撞的总分子个数N； (3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。若已知一定质量的气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。分析说明：温度是分子平均动能(即mv2)的标志。 答案与分层梯度式解析 五年高考练 1.B 2.A 3.D 4.D 1.B　温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，选项A错误；内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水变成水蒸气，吸收热量，温度升高，体积增大，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，选项B正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，45 ℃的热水分子的平均速率比100 ℃的水蒸气分子的平均速率小，但并不是每个分子的速率都小，选项C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，选项D错误。 2.A　温度是分子平均动能的标志，温度低，则分子平均动能小，A正确。汽车轮胎的容积可认为不变，分子数量一定，所以密集程度是不变的，故B错。气体分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故C错。气体压强变小，则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力变小，故D错。 3.D　根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小可知，曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子间的作用力为零，可知曲线Ⅱ为分子间的作用力(分子间引力和斥力的合力)随分子之间距离r变化的图像；结合曲线Ⅱ，可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的图像。选项D正确。 教材溯源 本题是对教材15页图1.4-2进行的改编题，考查学生对图像的分析能力。 4.D　由题图可知，r=r0时，F=0，分子间引力与斥力相等，则r=r0时分子势能最小。r=r1时，分子力表现为斥力；r=r2时，分子力表现为引力，从r=r2到r=r0，引力与斥力都增大，但斥力增大得快，故A错误。从r=r2到r=r0，分子势能逐渐减小，分子动能增大，从r=r0到r=r1，分子势能逐渐增大，分子动能减小，故C错误，D正确。由题图可知，从r=r2到r=r1，分子力先增大，后减小，再增大，故B错误。 方法技巧 (1)分子间引力、斥力、合力的关系： 　　分子间的作用力是指分子间引力和斥力的合力，分子间同时存在引力和斥力，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。 　　(2)判断分子势能变化的两种方法 　　根据分子间的作用力做功判断：分子间的作用力做正功，分子势能减小；分子间的作用力做负功，分子势能增加。 　　利用分子势能与分子间距离的关系图像判断：当分子间的距离等于r0时分子势能最小。 5.答案　使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积 解析　用油膜法估算分子大小，是用油膜厚度代表油酸分子的直径，所以要使油酸分子在水面上形成单分子层油膜；因为一滴溶液的体积很小，不能准确测量，故需测量较多滴的油酸酒精溶液的总体积，再除以滴数得到一滴溶液的体积，进而得到一滴溶液中纯油酸的体积；因为本题中纯油酸的体积等于厚度乘以面积，故测厚度时不仅需要测量一滴溶液的体积，还需要测量单分子层油膜的面积。 6.答案　油酸分子层在水中边界清晰的轮廓　 解析　在实验中，均匀撒痱子粉有利于形成油酸分子层在水中边界清晰的轮廓，便于计算油酸分子层的面积。 纯油酸的体积V纯=Vη 油酸分子的直径d== 三年模拟练 1.D　在实验“用油膜法估测油酸分子的大小”中，应该先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，故A错误；图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线不是该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，故B错误；图丙中r0是分子力等于0的位置，分子间距从r0到r1时，分子力表现为引力，分子力的大小先变大后变小，故C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，速率较大的分子数目占总分子数的比例越大，所以图丁中②对应的温度高，故D正确。故选D。 2.C　由图可知，在x=x1处N分子的动能最大，则系统分子势能最小，则x=x1处为平衡位置(破题关键)，此时分子力为零，当x<x1时，分子力表现为斥力，x>x1时，分子力表现为引力。N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力，选项A、D错误；由于x=x1处为平衡位置，N由x=x1远离M的过程中，N的速度一直减小，其所受的分子力表现为引力，根据分子力和分子间距离的关系可以知道，分子力会先增大，所以N的加速度也是先增大，选项B错误；N由x=0到x=x2过程中，N分子的动能先增大后减小，即分子力对N先做正功后做负功，所以M、N系统的分子势能先减小后增大，选项C正确。 3.答案　(1)2mv　(2)na3　(3)见解析 解析　(1)以气体分子为研究对象，以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向， 根据动量定理，有-I=-mv-mv=-2mv 所以一个分子与器壁碰撞一次器壁给分子的冲量的大小为I=2mv (2)如图所示，以器壁的一个面为底，以vΔt为高构建柱体 由题设条件可知，柱体内的分子在Δt时间内有六分之一与器壁的这个面发生碰撞， 碰撞的分子总数N=n·SvΔt=na2vΔt=na3 (3)在Δt时间内，设N个分子对面积为S的器壁产生的作用力为F， N个分子对器壁产生的冲量为FΔt=NI 根据压强的定义p==nkT 所以mv2=kT 由此可知，温度是分子平均动能的标志。 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$