第1章 分子动理论 测评卷（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

第一章　分子动理论 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1.下列现象说明分子做无规则运动的是(　　) A.水沸腾时冒出的“白汽”在空气中做无规则运动 B.樟脑球放在箱子里,过几天箱子里充满了樟脑的气味 C.阳光从缝隙射入教室,在阳光下看到尘埃不停地运动 D.经过搅拌,沙粒在水中杂乱地运动 2.关于热学知识,下列说法中正确的是(　　) A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.扩散现象不能在固体间产生,只能在气体或液体间产生 C.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大 D.当分子间的作用力刚好为零时,分子间的势能达到最大值 3.物体是由大量分子组成的。关于分子,下列说法中正确的是(　　) A.密闭容器中,PM2.5微粒漂浮在气体中做无规则运动,若抽出部分气体,微粒的无规则运动一定变弱 B.压在一起的铁块和铅块,各自的分子能扩散到对方的内部,表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动 C.给自行车轮胎打气时,气筒压下后反弹是由分子间的斥力造成的 D.分子间的距离为平衡位置r0时,分子间的作用力为0,分子势能最大 4.体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图所示),下列说法正确的是(　　) A.由于温度是分子平均动能的标志,所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能小 B.由于温度越高,布朗运动越显著,所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著 C.若把A、B两玻璃瓶并靠在一起,则A、B瓶内水的内能都将发生改变,这种改变内能的方式叫热传递 D.由于A、B两瓶水的体积相等,所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等 5.以下关于分子动理论说法正确的是(　　) 甲　　　乙 丙(a)　　丙(b) A.图甲是用显微镜观察布朗运动所记录的三颗小炭粒运动位置的连线图,直观反映了分子的无规则运动 B.图乙是用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的照片,根据阿伏伽德罗常量、碳的摩尔质量及碳的密度可以估算出碳原子的直径 C.图丙(b)是图丙(a)所示容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图,T1对应图线与坐标轴包围的面积大于T2对应图线与坐标轴包围的面积 D.在图丙(a)所示容器中,当气体温度为T1时,单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数多于气体温度为T2时的相应分子数 6.下列说法不正确的是(　　) A.“用油膜法测分子大小”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法 B.若已知铜的摩尔质量M,铜的密度ρ,阿伏伽德罗常量NA,则可求得铜原子的直径d= C.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏伽德罗常量可表示为NA= D.随着分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大 7.将两个质量均为m的完全相同的分子A、B,从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放,如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像,当分子间距分别为r1、r2和r0时,两分子之间的势能为E1、0和-E0,取间距无穷远时势能为零,整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力,下列说法正确的是(　　) 甲　　　乙 A.当分子B到达坐标r0时,两分子之间的分子力为零 B.分子B的最大动能为E1-E0 C.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中,它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D.当两分子间距无穷远时,分子B的速度为 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 8.下列有关热现象和内能的说法中正确的是(　　) A.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关 B.水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙 C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 D.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大 9.下列说法正确的是(　　) A.在较暗的房间里,看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动 B.已知某气态物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA,则该种物质的分子体积为V0= C.已知某固态物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA,则该种物质的分子体积为V0= D.内能相同的物体,温度可能不同 10.在用油膜法估测分子大小的实验中,取体积为V1的纯油酸用酒精稀释,配制成体积为V2的油酸酒精溶液,现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上,稳定后油膜的面积为S,已知油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA,则下列说法正确的是(　　) A.该实验中假设油酸分子是球模型,油酸在水面形成了单分子油膜 B.实验中使用酒精的目的是稀释油酸,但是会造成刚形成油膜时油膜的面积偏大 C.由题目中数据可知油酸分子的直径为 D.这一滴溶液中所含的油酸分子数为 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(6分)某种病毒可通过高浓度气溶胶颗粒传播,气溶胶传播是指含有病毒的飞沫在空气中悬浮时逐渐失去水分而形成飞沫核,飞沫核可以以气溶胶的形式在空气中飘浮、移动,形成远距离传播。粒径小于10 μm的飞沫核容易被人体吸入,致使远处的人吸入后被感染。粒径小于10 μm的飞沫核的运动是　　　　　　　　(填“分子的热运动”或“布朗运动”);飞沫核的尺寸越　　　(填“大”或“小”),其运动越激烈。  12.(10分)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.5 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待油膜形状稳定后,得到油膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中小方格的边长为1 cm,回答下列问题: (1)油酸薄膜的面积是　　　　 cm2。  (2)油酸分子的直径是　　　　 m。(结果保留两位有效数字)  (3)某同学做完实验后,发现自己所测的分子直径d明显偏大,出现这种情况的原因可能是　　　　。  A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开 D.计算油膜面积时,将不完整的方格作为完整方格处理 (4)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常量,如果已知体积为V的一滴纯油酸在水面上散开形成单分子油膜的面积为S,这种纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏伽德罗常量的表达式为NA=　　　　。(分子看成球体)  (5)本实验中油膜的形成是分子力的作用效果,图甲为分子力F随分子间距r的变化图线,图乙为某同学参照图甲所作的分子势能Ep随分子间距r的变化图线(规定两分子相距无穷远时系统分子势能为0),请你指出图乙不合理的两处: ①　;  ②　。  13.(10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(大气层厚度比星球半径小得多),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。 14.(12分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生超过一定强度的碰撞时,三氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2),气体充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,气囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气的摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏伽德罗常量NA=6×1023 mol-1。试估算: (1)安全气囊中氮气分子的总个数N; (2)安全气囊中氮气分子间的平均距离。(结果保留1位有效数字) 15.(16分)如图1所示,a、b为某种物质的两个分子,以a所在位置为原点,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,则两个分子之间的势能Ep与它们之间距离r的Ep-r关系图线如图2所示。假设分子a固定不动,分子b只在a、b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Ep-r关系图线,分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。 图1　　图2 答案全解全析 1.B　水沸腾时冒出的“白汽”在空气中的无规则运动是空气的对流形成的,不能说明分子在做无规则运动,A错误;樟脑球放在箱子里,过几天箱子里充满了樟脑的气味,是樟脑分子的运动,属于扩散现象,B正确;阳光下看到的尘埃的运动以及沙粒在水中的运动都属于宏观物体的机械运动,不属于分子热运动,C、D错误。 2.C　布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动,故A错误。扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的,扩散能在气体和液体中产生,也能在固体中产生,故B错误。当分子力表现为引力时,随着分子间距离增大,分子力做负功,分子势能增大,故C正确。设分子间距离为r,分子间平衡距离为r0,当r<r0时,分子力表现为斥力,随着分子间距离增大,分子势能减小;当r>r0时,分子力表现为引力,随着分子间距离增大,分子势能增大;故当r=r0时,分子力为0,分子势能最小,故D错误。故选C。 3.B　大量气体分子对PM2.5微粒无规则碰撞,使PM2.5微粒做无规则、永不停息的布朗运动,布朗运动的剧烈程度与温度和微粒大小有关,若抽出部分气体,微粒的无规则运动不一定变弱,故A错误;压在一起的铁块和铅块,各自的分子能扩散到对方的内部,表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动,故B正确;给自行车轮胎打气时,气筒压下后反弹是由于轮胎内部气体压强大于外部气体压强造成的,故C错误;分子间的距离为平衡位置r0时,分子间的作用力为0,分子势能最小,故D错误。 4.C　温度是分子平均动能的标志,A瓶中水的温度高,故A瓶中水分子的平均动能大,A错误;布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动,不是水分子的运动,两瓶中不存在布朗运动,B错误;若把A、B两玻璃瓶并靠在一起,则A、B瓶内水的内能都将发生改变,热量会由A传递到B,这种改变内能的方式叫热传递,C正确;相同体积、不同温度时水分子的平均距离不相等,D错误。 5.B　图甲中三颗小炭粒的运动是布朗运动,是小炭粒受到周围分子碰撞不平衡引起的,不是分子的运动,只能间接反映分子的无规则运动,故A错误。用NA表示阿伏伽德罗常量,M表示碳的摩尔质量,ρ表示碳的密度,那么石墨中一个碳原子的体积V0=,将碳原子看作球体,V0=π,联立可解得碳原子的直径,故B正确。T1对应图线与坐标轴包围的面积等于T2对应图线与坐标轴包围的面积,均为1,故C错误。气体温度越高,速率大的分子占总分子数的百分比越大,则T1小于T2;温度越高,分子平均速率越大,单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多,所以当气体温度为T1时单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数少于气体温度为T2时的相应分子数,故D错误。故选B。 6.C　“用油膜法测分子大小”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法,故A正确;若已知铜的摩尔质量M,铜的密度ρ,阿伏伽德罗常量NA,将铜原子看作球体,其直径为d,则有π·NA=,解得d=,故B正确;若已知某气体的摩尔体积为V,每个分子所占据的空间体积为V0,而不是每个分子的体积,则阿伏伽德罗常量可表示为NA=,故C错误;当分子力表现为斥力时,随着分子间距离的增大,分子力做正功,分子势能随分子间距离的增大而减小,当分子力表现为引力时,随着分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能随分子间距离的增大而增大,故D正确。本题选不正确的,故选C。 7.D　两个完全相同的分子由静止释放后,分子A向左运动,分子B向右运动,运动性质完全相同,当它们之间距离为r0时,分子势能最小,分子间作用力为零,此时B向右运动了Δx,则A向左运动了Δx,则有Δx=,此时分子B的坐标应为xB=r1+Δx=,故A错误;两分子之间势能为-E0时动能最大,减少的势能为ΔEp=E1-(-E0)=E1+E0,根据能量守恒,减小的势能转化为两分子的动能,故分子B的最大动能为EkB=,故B错误;分子势能是标量,正负表示大小,故它们之间的分子势能先减小后增大,故C错误;当两分子间距无穷远时,减少的势能全部转化为两分子的动能,则E1=2×mv2,解得v=,故D正确。 8.AB　温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度越高,扩散现象和布朗运动越剧烈,A正确;水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙,B正确;液体中的扩散现象是由于物质分子无规则热运动产生的,不是液体的对流形成的,C错误;气体的内能与温度有关,与物体的宏观速度大小无关,故D错误。 9.CD　布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动,肉眼不能直接观察到,要通过显微镜观察,在较暗的房间里可以观察到射入屋内的“阳光柱”中有悬浮在空气里的小颗粒(粉尘)在飞舞,这是由于气体在流动,不是布朗运动,故A错误。已知某物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA,对于固态物质,分子间隙很小,则该种物质的分子体积为V0=;对于气体,分子间距离远大于分子直径,分子体积远小于V0,故B错误,C正确。温度是分子的平均动能的标志,内能相同的物体,温度不一定相同,故D正确。 10.ABC　该实验中把油膜看成单分子油膜,不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形,故A正确;该实验中酒精对油酸起稀释作用,使油酸分子尽可能少地在竖直方向上重叠,以获得单分子油膜,刚开始时,油酸分子中夹有酒精分子,所以油膜面积会偏大,应等待油膜形状稳定后再画出油膜轮廓,故B正确;取体积为V1的纯油酸用酒精稀释,配制成体积为V2的油酸酒精溶液,油酸酒精溶液中的纯油酸的体积浓度为cV=,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=V0×cV=,由于油酸分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为d==,故C正确;一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量为m=ρV=,这一滴溶液中所含的油酸分子数为n=NA=,故D错误。 11.答案　布朗运动(3分)　小(3分) 解析　根据题意可知,飞沫核的运动是布朗运动,并非分子的热运动;飞沫核的尺寸越小,分子沿各个方向对它的撞击越不平衡,其运动越激烈。 12.答案　(1)71(1分)　(2)8.8×10-10(2分)　(3)AC(1分) (4)(2分)　(5)r1处分子势能为零的点不合理(2分)　在r0<r<r2的范围内弯曲情况不合理(2分) 解析　(1)计算油酸薄膜的面积时,数小方格的格数遵循“不足半格的舍掉,大于半格的算一格”的原则,可得油酸薄膜的面积是S=71S0=71 cm2。 (2)根据题意可得,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL=6.25×10-9 L,则分子直径为d=≈8.8×10-10 m。 (3)根据题意可知,分子直径为d=。将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,油酸体积偏大,则d偏大,故A符合题意;油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度变大,一滴油酸酒精溶液中油酸占比增大,形成的油膜面积偏大,则d偏小,故B不符合题意;水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,面积偏小,则d偏大,故C符合题意;计算油膜面积时,将不足半格的作为一格计算,导致面积偏大,则d偏小,故D不符合题意。 (4)根据题意可知,一个油酸分子的体积为V0=π,油酸的摩尔体积为V m=,则阿伏伽德罗常量的表达式为NA==。 (5)①题图乙r1处分子势能为零的点不合理。由于分子力做功与分子势能的变化量在数值上相等,故分子由足够远到r1的过程中分子力做的总功应当为零,即题图甲中r1处右侧的F-r图线下的总面积应当为零,图中显然不符合。②乙图中图线在r0<r<r2的范围内弯曲情况不合理。由于Ep-r图线的斜率表示分子力,该区间的分子力是越来越大的,而图中的斜率越来越小。 13.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(1分) 又ρ= 解得ρ=。(1分) (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(1分) 由大气压强产生的原因可知mg=pS(1分) 大气层的空气分子总数n=(1分) 解得n=。(1分) (3)由于该星球大气层的厚度远远小于半径,所以有Sh=d3(2分) 解得h=。(2分) 14.答案　(1)3×1024(个)　(2)3×10-9 m 解析　(1)设安全气囊中氮气的物质的量为n,则n=(2分) 氮气的分子总数N=NA(2分) 解得N=3×1024(个)。(2分) (2)每个分子所占的空间为V0=(2分) 设分子间平均距离为a,则有V0=a3,即a==(2分) 解得a≈3×10-9 m。(2分) 15.答案　(1)Ek0-Ep0　(2)见解析　(3)见解析 解析　(1)b分子在运动过程中,只有分子力做功,a、b组成的系统能量守恒, 设系统的总能量为E 由题意可知,当两分子间距离为r0时,系统的总能量为E=Ek0-Ep0(2分) 当b分子的速度为零时,两分子间的分子势能最大 则有Epm=Ek0-Ep0。(2分) (2)由Ep-r图像可知,当两分子间势能为Epm时,b分子对应两个位置坐标,设为r1、r2,b分子的活动范围为r1≤r≤r2,如图所示。(6分) (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Ep-r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。(6分) 学科网（北京）股份有限公司 $