1.1 分子动理论的基本观点 1.2 用油膜法估测油酸分子的大小 1.3 气体分子的速率分布的统计规律 练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

分子动理论的基本观点、用油膜法估测油酸分子的大小、气体分子的速率分布的统计规律 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.关于构成物质的分子，下列说法正确的是( ) A.一般物质分子直径的数量级约为 B.密度大的物质，分子质量一定大 C.质量相同的氢气和氧气，氧气含有的分子数多 D.标准状况下1 mol气体所含的分子数为个（表示阿伏伽德罗常数的值） 2.绿氢是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现了二氧化碳零排放，是纯正的绿色新能源，在全球能源转型中扮演着重要角色。已知气体的摩尔体积为22.4 L/mol，氢气摩尔质量为2 g/mol，阿伏伽德罗常数为，由以上数据不能估算出氢气( ) A.每个分子的质量 B.每个分子占据的空间体积 C.每个分子的体积 D.1 kg该气体中所含的分子个数 3.我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏伽德罗常数为，则下列说法不正确的是( ) A.气凝胶所含的分子数 B.每个气凝胶分子的直径 C.气凝胶的摩尔体积 D.每个气凝胶分子的体积 4.关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是( ) A.某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B.温度是分子热运动平均动能的标志 C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大 D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高 5.关于分子热运动的动能，下列说法正确的是( ) A.物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大 B.物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 C.物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大 D.1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 6.下列关于气体分子热运动特点的说法错误的是( ) A.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的 B.分子沿各个方向运动的机会均等 C.分子间的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动 D.每个分子速率没有变化规律，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的 7.某种气体在两种温度下的分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示单位速率区间的分子数占总分子数的百分比，下列说法正确的是( ) A.图中两条曲线与横坐标轴所围面积相等 B.温度升高，曲线纵坐标峰值变大 C.图中虚线对应分子平均动能大于实线对应分子平均动能 D.分子速率分布呈现“两头多、中间少”的趋势，温度升高，每个气体分子速率都增大 8.氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，实线1、2对应的温度分别为，则下列说法正确的是( ) A.温度高于温度 B.温度下，某一速率区间的分子数占比可能相等 C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大 D.将温度下的氧气混合后，对应的曲线可能是图中的虚线 9.一定质量气体在0 ℃和100 ℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标表示分子速率区间，纵坐标η表示各速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对该图像的解读正确的是( ) A.100 ℃时气体分子的最高速率约为400 m/s B.任意分子在0 ℃时的速率一定小于100 ℃时的速率 C.温度升高时，η最大处对应的速率增大 D.温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大 10.晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为，铁质晶须内的铁原子可看作紧密排列的小球，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是( ) A. B. C. D. 11.（多选）建设大桥的过程中需要将重达千余吨的钢梁用钢索从水中吊起，为了探究在吊起钢梁过程中钢索的拉力变化，某研究小组做了模拟实验：在始终保持钢板水平的情况下，将钢板用轻绳从水下缓慢吊起，如图甲所示。在该过程中轻绳拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是( ) A.钢板在水面以下时的浮力约为2 N B.在吊起钢板的过程中，钢板所受的拉力始终大于钢板的重力 C.图乙中拉力F最大能到38.5 N的原因是浮力消失 D.图乙中拉力F最大能到38.5 N的原因是水分子与钢板分子之间存在引力 12.（多选）“冷”“热”二词常闻于生活，与之相关的“热现象”无所不在、无时不有。这一宏观现象与系统中大量微观粒子的无规则运动密切联系。下列说法正确的是( ) A.当物体温度下降到0 ℃时，物体分子的热运动就会停止 B.布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动 C.温度越高，扩散现象和布朗运动越剧烈 D.在阳光照射下的教室里，眼睛看到的空气中尘埃的运动就是布朗运动 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（20分）某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中有两个非常巧妙的设计，请你借鉴这两个设计思路，完成以下实验。 （1）现需要在一个烧杯中倒入0.01克食盐供以后做实验用，但现有的电子秤最小只能称0.1克的质量，以下方法最合理的是______。 A.称量0.1克铺平到10块方格中 B.把0.1克食盐充分溶解后，取溶液蒸发结晶 C.用放大镜查食盐颗粒数目 （2）有一小捆长度相同、粗细均匀的细铁丝，要较精确地测量细铁丝的横截面积，采用如下方法测量： ①向量筒中倒入适量的水，读取示数； ②将10根长度相同的细铁丝放入量筒中，使其被水浸没，读取示数； ③取出细铁丝，用刻度尺测出一根细铁丝的长度L； ④每根细铁丝的横截面积为________。 （3）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为V的纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，油膜的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为_________。 14（20分）.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每体积溶液中有体积为的纯油酸，用注射器和量筒测得体积上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水且撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为a，则可求得： （1）油酸薄膜的面积_________。 （2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_____；油酸分子的直径是_____（用表示）； （3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于_______。 A.油膜中含有大量未充分混合的酒精 B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D.用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴 参考答案 1.答案：D 解析：A（×）一般物质分子直径的数量级为。 B（×）密度等于摩尔质量除以摩尔体积，同种物质的摩尔质量相同，如果状态不同，摩尔体积就不同，物质的密度就不同，但是分子质量是相同的，所以密度大的物质分子质量不一定很大。 C（×）因为氢气的相对分子质量小，所以质量相同的氢气和氧气，氢气的分子数更多。 D（√）标准状况下1 mol气体所含的分子数为个。 2.答案：C 解析：A（√）已知氢气的摩尔质量（第二层），待求每个氢气分子的质量（第三层），根据“上乘下除以”，则每个氢气分子的质量等于氢气的摩尔质量除以阿伏伽德罗常数，即可以估算每个分子的质量。 B（√）C（×）摩尔体积（第二层）除以阿伏伽德罗常数（第三层）可以估算每个氢气分子占据的空间体积。但每个气体分子的体积远远小于每个气体分子占据的空间体积，则由已知数据不能估算出每个氢气分子的体积。 D（√）氢气质量（第一层）除以摩尔质量（第二层）表示氢气物质的量，氢气物质的量与阿伏伽德罗常数的乘积表示该气体中所含的分子个数，则可以估算出1 kg该气体中所含的分子个数。 本题选择不能估算出的物理量，故选C。 3.答案：B 解析：A（√）气凝胶物质的量为，则气凝胶所含的分子数为。 B（×）D（√）C（√）根据题目已知条件可以求出气凝胶的摩尔体积（第二层）为，待求气凝胶的分子体积（第三层），第二层到第三层需除以，则每个气凝胶分子的体积为。设每个气凝胶分子的直径为d，则每个气凝胶分子的体积为，联立解得。 本题选择不正确的，故选B。 4.答案：B 解析：A（×）某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动。 B（√）C（×）温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高的物体，分子的平均动能越大，但由于分子的质量不一定相同，则分子的平均速率不一定大。 D（×）物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高。 5.答案：B 解析：A（×）物体由于运动而具有的能量叫动能，它是宏观物体所具有的一种能量，而分子热运动的动能叫作分子动能，是微观上的内能的一种形式，所以物体运动速度大小，与分子热运动的动能无关。 B（√）C（×）温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度降低，分子的平均动能减小；温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的热运动动能都增大。 D（×）温度相同的水和水蒸气，分子热运动的平均动能相同。一定温度的水变化为同温度的水蒸气改变的是分子势能。 6.答案：D 解析：A（√）由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己的运动状态，因此在某一时刻，一个分子速度的大小和方向是偶然的。 B（√）根据统计规律，分子沿各个方向运动的机会均等。 C（√）气体分子间的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动。 D（×）单个气体分子热运动的速率是没有规律的，但大量气体分子热运动的速率遵循“中间多、两头少”的统计规律。 本题选错误的，故选D。 7.答案：A 解析：A（√）由题图可知，两种不同温度情况下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等。 B（×）从题图中可以看出，温度升高，速率大的分子所占比例变大，曲线峰值向右移动，峰值变小。 C（×）温度升高时，分子平均速率增大，即分子速率较大的分子占比增大，由题图知虚线对应的气体分子平均速率较小，实线对应的气体分子平均速率较大，则题图中实线对应分子平均动能大于虚线对应分子平均动能。 D（×）分子速率分布呈现“中间多、两头少”的趋势，温度升高，分子平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 8.答案：B 解析：A（×）C（×）温度越高，分子热运动越剧烈，速率大的分子所占的比例越大。由题图可知曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故温度高于温度。 B（√）、温度下，曲线1、2相交于一点，即该速率附近区间的分子数占比可以相等。 D（×）将、温度下的氧气混合后，温度不会比的温度更低，故对应的分子速率分布规律曲线不可能是题图中的虚线。 9.答案：C 解析：A（×）图线上对应点的纵坐标表示的是不同速率区间的分子所占的百分比，温度为100 ℃时，从横坐标可知气体分子的最大速率在900 m/s以上。 B（×）温度升高，分子热运动的平均速率增大，但统计规律仅适用于大量气体分子，并不表示每个分子热运动的速率都增大，即任意分子在0 ℃时的速率不一定小于在100 ℃时的速率。 C（√）D（×）温度升高，速率大的区间分子所占的比例增大，速率小的区间分子占比减小。η最大处对应的速率增大。 10.答案：C 解析：铁的摩尔体积，单个铁原子的体积，又，所以铁原子的半径，铁原子的最大横截面积，铁质晶须的横截面上的分子数，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力，故C正确。 11.答案：AD 解析：完全拉出水面时，拉力等于重力，拉力不再发生变化，可知钢板重力，钢板在水面以下时的浮力，故A正确；由题图乙可知在吊起钢板的过程中，钢板所受的拉力不始终大于钢板的重力，故B错误；分子间存在引力和斥力，随着分子间距离的增大，分子间表现为引力，题图乙中拉力F最大能到38.5 N的原因是水分子与钢板分子之间存在引力，故C错误，D正确。 12.答案：BC 解析：A（×）物体分子做永不停息的热运动，即使温度为0 ℃，分子热运动也不会停止。 B（√）布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动。 C（√）扩散现象和布朗运动都反映了分子的无规则运动，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象和布朗运动也越剧烈。 D（×）布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见。 13.答案：（1）B （2） （3） 解析：（1）A（×）称量0.1克铺平到10块方格中，食盐颗粒较大，无法保证食盐颗粒均匀分布，实验误差较大。 B（√）把0.1克食盐充分溶解后，取溶液蒸发结晶，能比较精确地得到0.1克食盐。 C（×）用放大镜查食盐颗粒数目，实验误差较大。 （2）每根细铁丝的体积为 每根细铁丝的横截面积为。 （3）利用单分子油膜法进行测量时，把油酸分子视为球形，油酸分子直径为，单个油酸分子的体积为，单个油酸分子的质量为，则阿伏伽德罗常数。 14.答案：（1） （2）； （3）BC 解析：（1）轮廓包围的方格约为117个，一个方格的面积为，故油酸薄膜的面积为。 （2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 油酸分子的直径是。 （3）A（×）如果油膜中含有大量未充分混合的酒精，导致油酸的实际面积小，而计算时采用统计的油酸面积S偏大，由可知，油酸分子直径d将偏小。 B（√）如果计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致宽计的油膜面积偏小，由可知，计算结果将偏大 C（√）如果水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，导致统计的油膜面积比充分展开的油膜面积小，由可知，计算结果将偏大。 D（×）用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积的测量值偏小，由可知，计算结果将偏小。 $