第一章 分子动理论 单元检测试卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第一章检测卷 (时间:90分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1.19世纪初,一些人观察到,悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动。1827年,英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了这种运动。后人把悬浮微粒的这种无规则运动叫作布朗运动。关于布朗运动,下列说法正确的是(　　) A.花粉微粒做布朗运动是因为花粉有生命 B.微粒越小,在某一瞬间液体分子撞击作用的不平衡性越明显,布朗运动越明显 C.微粒越大,受到分子撞击越多,因而,布朗运动越明显 D.温度越高布朗运动越明显,是因为布朗微粒内分子运动越剧烈 2.关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.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 B.相邻的两个分子之间的距离减小时,分子间的引力变小,斥力变大 C.给自行车打气时,气筒压下后反弹是由分子斥力造成的 D.当分子间的距离为r0时合力为0,此时,分子势能最大 3.某气体的摩尔质量是M,标准状态下的摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为NA,下列叙述正确的是(　　) A.该气体在标准状态下的密度为 B.该气体每个分子的质量为 C.每个气体分子在标准状态下的体积为 D.该气体单位体积内的分子数为 4.(2023·辽宁名校联盟测试)分子间作用力和分子间距离的关系图像如图所示,下列关于该图像的说法正确的是(　　) A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线 B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线 C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线 D.当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力先减小后增大 5.分子间相互作用力(F)随分子间距离(r)变化的关系图像如图所示,关于分子间相互作用力的判断,下列说法正确的是(　　) A.分子间的距离增大,分子间相互作用力一定会减小 B.分子间的距离减小,分子间相互作用力一定会减小 C.当两分子间的作用力表现为斥力时,两分子间的距离一定大于r0 D.当两分子间的距离为1.1r0时,两分子间的作用力表现为引力 6.下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A.分子间距离大于r0时,分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离小于r0且减小时,分子势能在减小 7.一定量的气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示,横轴表示分子速率,纵轴表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比,从图中可得(　　) A.温度升高,曲线峰值向左移动 B.实线对应的温度较高 C.虚线对应的分子平均动能较大 D.与实线相比,虚线对应的速率在300~400 m/s间隔内的分子数较少 8.分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示,图中r0为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距离;分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示,规定两分子间距离为无限远时分子势能为0。下列说法正确的是(　　) A.当分子间距离r>r0时,斥力大于引力 B.当分子间距离10r0>r>r0时,引力大于斥力 C.分子间距离从r2减小到r1的过程中,分子势能减小 D.分子间距离从无限远减小到r0的过程中,分子势能先减小后增大 9.下列说法正确的是(　　) 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,再撒爽身粉 B.图乙为水中炭粒运动位置的连线图,连线表示炭粒做布朗运动的轨迹 C.图丙为分子力与分子间距的关系图,分子间距从r0增大时,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对应的温度较高 10.一密闭容器中氧气分子在不同温度下的速率分布情况如下表所示,则(　　) 速率区间 /(m·s-1) 100以下 100~200 200~300 300~400 400~500 500~600 600~700 700~800 800~900 900 以上 各速率区间分子数占总分子数的百分比 0 ℃ 1.4 8.1 17.0 21.4 20.4 15.1 9.2 4.5 2.0 0.9 100 ℃ 0.7 5.4 11.9 17.4 18.6 16.7 12.9 7.9 4.6 3.9 A.氧气分子的数量可以取100 000个,方便研究 B.随着温度的升高,所有氧气分子的动能都增大 C.与0 ℃相比,100 ℃时速率较大的氧气分子所占的比例更高 D.与0 ℃相比,100 ℃时各速率区间分子数占总分子数百分比的峰值向速率小的方向偏移 二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11.关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.若已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,可求出一个气体分子的体积 B.气体温度升高时,速率较大的分子占总分子数的比例升高 C.布朗运动不是分子运动,但它能间接反映液体分子在做无规则的运动 D.分子间的引力随分子间距的增大而增大 12.关于对气体压强的理解,下列说法正确的是(　　) A.大气压强是由地球表面空气重力产生的,因此将开口瓶密闭后,瓶内气体脱离大气,它自身重力太小,会使瓶内气体压强远小于外界大气压强 B.气体压强是由气体分子不断撞击器壁而产生的 C.气体压强取决于单位体积内分子数和分子的平均速率 D.单位面积器壁受到空气分子碰撞的平均压力在数值上等于气体压强的大小 13.氧气分子在0 ℃和100 ℃的速率分布规律图如图所示。纵坐标表示某一速率区间内的分子数占总分子数的百分比,横坐标表示速率。对于一定质量的氧气来说,下列说法正确的是(　　) A.温度越高,速率为100 m/s的氧气分子个数越少 B.温度越高,低速率分子占比越小,氧气分子总动能越大 C.温度越高,高速率分子占比越大,氧气的压强越大 D.温度越低,占比最大值所对应的速率越小,氧气体积可能不变 三、非选择题(本题共7小题,共58分) 14.(6分)2020年12月17日,嫦娥五号返回器带着1.731 kg的月球土壤顺利在预定区域着陆。月球土壤中的氦—3蕴藏量大,它是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全的核聚变原料。若每千克月球土壤中含有氦—3的质量为m,氦—3的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA(均为国际单位),则每个氦—3分子的质量m0=　　　　;嫦娥五号返回器带回的1.731 kg月球土壤中含有氦—3分子总个数为　　　　。  15.(6分)(2023·云南五华区期中)某实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)实验中把油酸分子简化为球形处理,体现的科学思维方法为　　　　。  A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想化模型法 (2)已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为c,测得N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示,油膜面积为　　　　,油酸分子的直径为 　　　　。  16.(8分)在用油膜法估测油酸分子的大小实验中,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.5 mL,用滴管向量筒内滴50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛有水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面散开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字) (1)若每一小方格的边长为10 mm,则油酸薄膜的面积约为　　　　 m2。  (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　 m3。  (3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径约为　　　 m。  (4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小,下列措施可行的是　　　　。  A.油酸浓度适当大一些 B.油酸浓度适当小一些 C.油酸扩散后立即绘出轮廓图 D.油酸扩散并待其形状稳定后再绘出轮廓图 17.(8分)某防撞气包如图所示,包内气体在标准状况下体积为336 mL,已知气体在标准状态下的摩尔体积V0=22.4 L/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。(结果均保留2位有效数字) (1)求气包内气体的分子个数。 (2)求气包内气体在标准状况下每个分子所占的体积。 18.(8分)食盐晶体由钠离子和氯离子组成,其晶体结构可以用图示表示,图中相邻离子的中心用线连起来组成一个个大小相等的正立方体。已知食盐的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,晶体中正方体数目为钠离子数的2倍。 (1)求食盐晶体的摩尔体积Vm。 (2)求相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离D。 19.(10分)回答下列问题: (1)已知某气体的摩尔体积为VA,摩尔质量为MA,阿伏加德罗常数为NA,由以上数据能否估算出每个分子的质量、每个分子的体积、分子之间的平均距离? (2)当物体体积增大时,分子势能一定增大吗? (3)在同一个坐标系中画出分子力F和分子势能Ep随分子间距离的变化图像,要求表现出Ep最小值的位置及Ep变化的大致趋势。 20.(12分)很多宏观现象,其本质是由微观粒子的运动与相互作用所体现出的结果。 (1)岩盐颗粒呈现立方体形状。图甲为岩盐晶体的平面结构:空心圆点为氯离子,所带电荷量为-e;实心圆点为钠离子,所带电荷量为+e。在分界线AA1和BB1的左侧各取一个钠离子M和N,分别以M、N为圆心,作两个相同的扇形。已知任意两个距离最近的离子间作用力的大小均为F0。若离子之间的相互作用为库仑相互作用,不考虑扇形以外远处离子的作用。 请分别计算出M、N两个钠离子受到图甲所示平面分界线右侧的扇形区域内的离子作用力大小FM、FN,并判断岩盐晶体更容易沿分界线AA1还是分界线BB1断开。 (2)在“天宫课堂”太空授课活动中,某同学向航天员提问:“空间站飞行时会不会受到阻力,是否达到所需的速率后,就可以不施加动力,而保持速率不变呢?”我国空间站的轨道距地面高度约430 km,远在100 km的卡门线(外太空与地球大气层的分界线)之上,但轨道处依然存在非常稀薄的大气。 a.为简化问题,将空间站视为如图乙所示的圆柱体,其在运行方向的横截面积为S。假定单位体积内与空间站前端横截面发生碰撞的空气分子个数为n,且速度方向均与横截面垂直;以空间站为参考系,碰撞前后空气分子的平均速率分别为v1、v2。若每个空气分子的平均质量为m,不考虑空气分子间的相互作用,求空间站前端受到空气作用力F的大小。 b.假如你是航天员,请从以下两个方面对该同学的问题作答。 ①维持空间站的运行是否需要施加动力? ②若一直不施加动力,轨道高度将如何变化? 标准答案 一、单选题 1.答案:B 解析:布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的表现,选项A错误。微粒越小,在某一瞬间液体分子撞击作用的不平衡性越明显,布朗运动越明显,选项B正确,C错误。液体温度越高,液体分子热运动越剧烈,液体中悬浮微粒的布朗运动越明显,选项D错误。 2.答案:A 解析: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,故分子势能增大,选项A正确。分子之间同时存在引力和斥力,当相邻的两个分子之间的距离减小时,分子间的引力变小,斥力也减小,选项B错误。给自行车打气时气筒压下后反弹,是由活塞上下的压强差造成的,选项C错误。分子间的距离为r0时合力为0,此时,分子势能最小,选项D错误。 3.答案:D 解析:该气体在标准状态下的密度为,选项A错误。该气体每个分子的质量为,选项B错误。气体分子间存在很大的空隙,每个气体分子在标准状态下所占空间的体积为,选项C错误。该气体单位体积内的分子数为,选项D正确。 4.答案:B 解析:在F-r图像中,随着分子间距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,选项A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力即合力先增大后减小,选项D错误。 5.答案:D 解析:当r<r0,分子间的距离增大时,分子间相互作用力会减小;当r>r0,分子间的距离增大时,分子间相互作用力会先增大后减小;同理,分子间的距离减小,分子间相互作用力不一定会减小,选项A、B错误。当两分子间的作用力表现为斥力时,分子力为正值,由题图可知,两分子间的距离一定小于r0,选项C错误。当两分子间的距离为1.1r0>r0时,两分子间的作用力表现为引力,选项D正确。 6.答案:C 解析:分子间距离大于r0时,分子间表现为引力,选项A错误。分子从无限远靠近到距离r0处过程中,分子间距离变小,引力做功,势能减小,在r0处势能最小,继续减小距离,分子间表现为斥力,分子力做负功,势能增大,选项B、D错误,C正确。 7.答案:B 解析:根据分子速率分布的特点知,温度越高,速率大的分子占的比例越大,可知温度升高,曲线峰值向右移动,实线对应的温度较高,选项A错误,B正确。题图中实线对应的分子平均速率较大,分子平均动能较大,选项C错误。由题图可知,与实线相比,虚线对应的速率在300~400 m/s间隔内的分子数较多,选项D错误。 8.答案:B 解析:由题图甲可知,当分子间距离r<r0时,斥力大于引力,分子力表现为斥力,当10r0>r>r0时,引力大于斥力,分子力表现为引力,选项A错误,B正确;由题图乙可知,分子间距离从r2减小到r1的过程中,分子势能增大,选项C错误;分子间距离从无限远减小到r0的过程中,分子力做正功,分子势能减小,选项D错误。 9.答案:D 解析:题图甲的实验中应先撒爽身粉,油酸滴在爽身粉上,测油酸展开的面积,选项A错误。题图乙中所示位置是不同时刻炭粒的位置,连线无法表示炭粒的运动轨迹,选项B错误。题图丙中r0是分子力等于零的位置,从图像可知,分子间距从r0增大时,分子力先增大后减小,选项C错误。根据题图丁分子运动速率分布图像可知,温度越高分子热运动越剧烈,选项D正确。 10.答案:C 解析:氧气分子在不同温度下的速率分布情况是统计规律,不一定取氧气分子的数量为100 000个,选项A错误。随着温度升高,氧气分子的平均动能增大,但不是所有分子的动能都增大,选项B错误。由图表可知,与0 ℃相比,100 ℃时速率较大的氧气分子所占的比例更高,各速率区间分子数占总分子数百分比的峰值向速率大的方向偏移,选项D错误,C正确。 二、多选题 11.答案:BC 解析:由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,可以算出气体分子所占的空间体积,但不是气体分子的体积,选项A错误。根据速率分布规律图,气体温度升高时,速率较大的分子占总分子数的比例升高,选项B正确。布朗运动是指悬浮在液体中微粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动,形成的原因是液体分子对悬浮微粒无规则的撞击,间接反映液体分子在做无规则的运动,选项C正确。分子间的引力随着分子间距离的增大可能先增大后减小,选项D错误。 12.答案:BCD 解析:大气压强是由地球表面空气重力产生的,而被密封在某种容器中的气体,其压强是大量做无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的,它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的,瓶内气体压强仍等于外界大气压强,选项A错误。密闭容器内的气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的,选项B正确。气体压强取决于分子的密集程度与分子的平均速率,即为单位体积内分子数和分子的平均速率,选项C正确。根据公式p=,可知单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上等于气体压强的大小,选项D正确。 13.答案:ABD 解析:从题图中可看出温度越高,速率为100 m/s的分子所占的百分比越小,速率为100 m/s的分子个数越少,选项A正确。从题图中可看出温度越高,低速率分子占比越小,分子平均动能越大,总动能越大,选项B正确。从题图中可看出温度越高,高速率分子占比越大,但不知道气体体积的变化,所以不能判断气体的压强大小, 选项C错误。从题图中可看出温度越低,占比最大值所对应的速率越小,体积的变化还与压强有关,压强的变化未知,则体积可能不变,选项D正确。 三、非选择题 14.答案: 解析:每个氦—3分子的质量为m0=。已知每千克月球土壤中含有氦—3的质量为m,则1.731 kg月球土壤中含有氦—3的质量为1.731m,则嫦娥五号返回器带回的1.731 kg月球土壤中含有氦—3分子总个数为N=。 15.答案:(1)C　(2)113a2　 解析:(1)实验中把油酸分子简化为球形处理,体现的科学思维方法为理想化模型法,选项C正确。 (2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0=,以“超过半格以一格计算,小于半格就舍去”的原则,数出113格,油膜面积为S=113a2,则分子直径为d=。 16.答案:(1)8.0×10-3　(2)1.0×10-11　(3)1.3×10-9 (4)BD 解析:(1)每个小方格的面积为S1=1×10-4 m2,超过半格的按一格计算,小于半格的舍去,由题图可估算油酸薄膜的面积约为 S=80S1=80×10-4 m2=8.0×10-3 m2。 (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=×10-6 m3=1.0×10-11 m3。 (3)把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则油酸分子的直径约为d= m=1.3×10-9 m。 (4)为能形成单分子油膜,油酸浓度应适当小一些;绘制轮廓图应在油酸扩散并待其形状稳定后进行,选项B、D正确,A、C错误。 17.答案:(1)9.0×1021　(2)3.7×10-26 m3 解析:(1)由题意可知,分子数目为N=NA=9.0×1021。 (2)由题意可知气体在标准状况下每个分子所占的体积为V'==3.7×10-26 m3。 18.答案:(1)　(2) 解析:(1)食盐晶体的摩尔体积Vm=。 (2)相邻离子组成正立方体体积V0= 则相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离D=。 19.答案:见解析 解析:(1)可估算出每个气体分子的质量m0= 由于气体分子间距较大,由V0=求得的是一个分子占据的空间体积而不是一个气体分子的体积,故不能估算每个分子的体积。 由d=,可求出分子之间的平均距离。 (2)在r>r0范围内,当r增大时,分子力做负功,分子势能增大; 在r<r0范围内,当r增大时,分子力做正功,分子势能减小; 故不能说物体体积增大,分子势能一定增大,只能说当物体体积变化时,其对应的分子势能也变化。 (3) 20.答案:(1)F0　F0　岩盐晶体更容易沿分界线BB1断开　(2)a.nSv1m(v1+v2)　b.见解析 解析:(1)离子M、N的受力分析如图甲。 设任意两个距离最近的两个离子间距为r,根据库仑定律F0=k,可得FM=F0,FN=F0 比较可得FM>FN 岩盐晶体更容易沿分界线BB1断开。 (2)a.设在时间Δt内有质量为Δm的空气分子与空间站前端碰撞,有Δm=nSv1Δt·m 以空气分子碰撞后运动方向为正方向,受力分析如图乙。 根据动量定理有FfΔt=Δmv2-Δm(-v1) 联立可得Ff=nSv1m(v1+v2) 由牛顿第三定律得F=Ff 联立解得F=nSv1m(v1+v2) b.①需要施加动力。 ②轨道高度会降低,空间站将无法正常运行。 学科网（北京）股份有限公司 $