第一章 分子动理论与气体实验定律（B卷）单元测试 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

( 第1章 分子动理论与气体实验定律 （B卷） ) 一、单选题（本题共8小题，每小题5分，共40分） 1．如图所示为一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其体积V随摄氏温度t的变化关系如图所示，已知该气体所含的分子总数为分别表示状态的压强.下列判断正确的是(   ) A.状态c时气体分子的体积为 B.状态b到状态c为等压变化 C.状态a、b的压强大小满足 D.状态c到状态a为等温变化 2．如图所示，一辆上表面水平的小车静止在水平面上，小车上竖直固定着内径均匀的U形细管，U形管的左端封闭、右端开口，管内装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水银面等高，左端封闭气柱的长度为L。当小车以加速度水平向右做匀加速直线运动时，U形管左右两端的水银面的高度差为，已知重力加速度为g，水银的密度为ρ，大气压强为，封闭气体温度保持不变，则U形管水平部分的长度为(   ) A. B. C. D. 3．自行车轮胎正常气压约为大气压强的4倍，一同学骑自行车上学时，发现自行车轮胎气压大约只有，于是用家里容积为的圆柱形打气筒给自行车轮胎充气。已知自行车轮胎的容积为，打气过程中气体温度不变，为使轮胎内气体的压强达到正常值，该同学至少要打气的次数为(      ) A.16 B.20 C.24 D.36 4．下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(      ) A.分子间距离大于时，分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大 C.分子势能在处最小 D.分子间距离小于且减小时，分子势能在减小 5．如图所示，血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为。每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为。已知大气压强为750 mmHg，气体温度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则压强计的示数为(      ) A.60 mmHg B.90 mmHg C.120 mmHg D.150 mmHg 6．图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙。导热的硬质玻璃泡a内封有一定质量的理想气体，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准大气压下，由b管上的刻度可以直接读出环境温度。下列说法正确的是(      ) A.环境温度升高时，b管中液面上升 B.该温度计的刻度是不均匀的 C.若外界大气压变大，温度计测量值偏小 D.若水槽中的水少量蒸发，温度计测量值偏小 7．如图所示，有一分子位于坐标原点O处不动，另一分子位于x轴上，纵坐标表示这两个分子的分子势能，分子间距离为无穷远时，分子势能为0，另一分子(   ) A.在处所受分子力为0 B.从处向左移动，分子力一直增大 C.从处向右移动，分子力一直增大 D.在处由静止释放可运动到处 8．两端封闭的玻璃管水平放置，一段水银柱将管中的气体隔开，水银柱处于静止状态，图中标明了气体的体积和温度的关系。如果气体均升高相同的温度，水银柱向左移动的是(      ) A.， B.， C.， D.， 二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分） 9．假设两个分子相距无限远，规定它们的分子势能为0.让一个分子A不动，另一个分子B从无限远处逐渐靠近分子A，则分子间作用力和分子势能随分子间距r变化的图像分别如图1、2所示，下列说法正确的是(   ) A.两分子间距为时，两分子既受到引力也受到斥力，但引力和斥力等大反向，合力为0 B.两分子相距无限远，分子势能最小 C.B从无限远处向A靠近，分子力对B一直做正功 D.当B受到的分子间作用力为0时，分子势能最小 10．超市中有一种“强力吸盘挂钩”，其工作原理如下：如图甲所示，使用时按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘内封闭的理想气体的体积为V，压强为。然后再把锁扣扳下，吸盘向外拉出，使吸盘内封闭气体的体积变为1.2V，如图乙所示，安装过程中封闭气体的质量和温度保持不变。已知吸盘与墙面作用的有效面积为S，强力吸盘挂钩的总质量为m，与墙面间的最大静摩擦力是压力的k倍，外界大气压强为，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(   ) A.安装过程中，吸盘内气体从外界吸收热量 B.安装完毕后，吸盘内气体的压强变为 C.安装完毕后，挂钩对墙面的压力大小为 D.安装完毕后，挂质量为的物体，挂钩会脱落 11．有一种测量气温的简易装置，其结构如图所示，大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度（即环境温度），已知该温度计是按照标准大气压进行温度刻度的。当温度为27 ℃时，B管内水银面的高度为16 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是(   ) A.该测温装置利用了气体的等容变化的规律 B.当温度为27 ℃时，封闭气体的压强相当于92 cm高的水银柱产生的压强 C.若把该温度计置于高山顶进行测温，已知高山顶的大气压低于标准大气压，则温度的测量值偏大 D.若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，则温度的测量值偏大 12．如图所示，将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示作用力表现为斥力，表示作用力表现为引力，为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，设两分子间距离很远时，.下列选项中分别表示乙分子的加速度、速度、动能、势能与两分子间距离的关系，其中一定不正确的是(   ) A. B. C. D. 三、实验题（共18分） 13．（6分）“用油膜法估测油酸分子的大小”实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。 （1）某同学进行了下列操作： A.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜 C.取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液。测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S E.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 正确的操作顺序是______________（填字母代号）。 （2）已知实验室中使用的油酸酒精溶液每2000 mL溶液中含有1 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1 mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的坐标纸上（如图所示）。 ①油膜占有的面积约为____________； ②油酸分子的直径________________m（结果保留一位有效数字）。 14．（12分）甲同学探究小车速度随时间变化的规律，乙同学利用自由落体验证机械能守恒定律。 (1)下图中两个实验均要使用的器材是__________________（填字母代号）。 A. B. C. D. (2)下列说法正确的是__________________。 A.甲同学实验要求满足牵引物的质量远小于小车质量 B.甲同学实验时长木板应略有倾斜以消除摩擦力的影响 C.乙同学实验开始瞬间只用单手托着重物再释放 D.乙同学实验时打点计时器的限位孔应竖直安装 (3)如图为乙同学所获一条纸带的部分，O点是打下的第一个点，A、B、C为另外3个连续打下的点，打点频率为50Hz，则打点B时，重锤的速度为_________m/s（保留3位有效数字）。 实验中发现，各标记点的动能大于从O至该点过程中重力势能减少量，其原因可能是__________________。 A.工作电压偏低 B.存在空气阻力和纸带的摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 (4)乙同学根据多条纸带数据算出加速度为，并用此g值算出质量为M的重物减少的重力势能为5.09M，增加的动能为5.08M，根据以上计算__________________（选填“能”或“不能”）验证机械能守恒，理由是__________________。 四、计算题（共22分） 15．（10分）2025年2月20日塔里木盆地，我国把入地的“亚洲深度”标注在号称“死亡之海”的塔克拉玛干沙漠腹地.如图所示，为科学家们对地球内部的猜想模型，在距离地表近3000千米的古登堡面附近，存在着很薄的气态圈层.为研究气态圈层压强，某科学家建立如下模型方案：设想在该气态圈层内气体为理想气体，在圈层放置正方体容器，并假定每个气体分子质量均为m，速率大小都为v，只与各个面发生垂直的弹性碰撞且机会均等.（已知阿伏加德罗常数为） （1）若该气体摩尔体积为，求该气体密度ρ、单位体积分子数n； （2）若该气体单位体积分子数n已知，写出气态圈层压强p的微观表达式. 16．（12分）如图所示，某高压锅锅盖中央有一横截面积为S的出气口，孔上盖有限压阀加热前，盖上锅盖，限压阀密封好后，高压锅内气体温度为、压强为。对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将限压阀顶起，开始向外排气。锅内气体视为理想气体，大气压强为，重力加速度为g，不计摩擦阻力。求： (1)开始向外排气时锅内气体的温度； (2)限压阀的质量m。 参考答案 1．答案：D 解析：气体分子不是紧密排列的，所以只能表示状态c时每个气体分子占有空间的平均体积，不是气体分子的体积，故A错误；b到c过程中，由理想气体状态方程得，可得，可知状态b到状态c不是等压变化，故B错误；气体在a到b过程中经历等容变化，根据查理定律有，可得，故C错误；由题图可知，状态c到状态a为等温变化，故D正确. 2．答案：B 解析：设U形管的横截面积为S，根据题意可知，小车静止时，初态：左侧封闭气体的压强、体积为SL；末态：小车以加速度水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的压强为、体积为，对左管中的气体由玻意耳定律得，解得左侧封闭气体的压强。设水平部分的长度为x，以水平管内长为x的水银为研究对象，由牛顿第二定律得，联立解得，故选B。 3．答案：B 解析：打气过程气温不变，设打了n次，此时胎内气体压强为，根据玻意耳定律有解得（次）故选B。 4．答案：C 解析：分子间距离大于，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。选项C正确。 5．答案：D 解析：以充气前臂带内的气体和5次充入的气体整体为研究对象，初状态：充气前臂带内气体压强为、体积为，每次挤压气囊充入气体体积为；末状态：充气后臂带内气体压强为、体积为。气体发生等温变化，根据玻意耳定律有（充气方程），解得。压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为，故选D。 6．答案：C 解析：A.根据题意，a中气体做等容变化，根据，当环境温度升高，则a中气体压强增大，又 可知b管中液面降低，故A错误； B.根据， 联立可得 可知该温度计的刻度是均匀的，故B错误； C.根据 可知外界大气压变大，温度实际值偏大，则温度计测量值偏小，故C正确； D.由A选项分析可知，b管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，a中压强不变， b管中液面与液槽内液面高度差不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则b管内液面降低，则温度测量值偏大，故D错误。 故选C。 7．答案：B 解析：图线斜率表示分子力，故在处所受分子力不为0，在处所受分子力为0，A错误；从处向左移动，由图像斜率可知，分子力一直增大，B正确；从处向右移动，分子力先增大后减小，C错误；由图像可知，在处由静止释放不能运动到处，D错误. 8．答案：A 解析：假设升温后液柱不动，则气体体积一定，由查理定律可得 解得 升温前两部分气体压强相等，升高相同的温度，原来温度低的压强增大的多，与原来气体体积大小无关； A.因，说明升温时假设液柱不动，a部分气体压强增大的少，a部分气体压强小于b部分气体压强，液柱向左移动，故A正确； B.同理可知，当，说明升温时假设液柱不动，部分气体压强增大一样多，两侧压强大小仍相等，液柱静止不动，故B错误； CD.同理可知，因，说明升温时假设液柱不动，a部分气体压强增大的多，a部分气体压强大于b部分气体压强，说明液柱向右移动，故CD错误。 故选A。 9．答案：AD 解析：两分子间距为时，两分子既受到引力也受到斥力，但引力和斥力等大反向，合力为0，故A正确；由题图2可知，B从无限远处向A靠近过程，分子势能先减小后增大，两分子间距为时，此时B受到的分子间作用力为0，分子势能最小，故B错误，D正确；在阶段，分子力F表现为引力，B向A靠近时，F做正功，在阶段，分子力F表现为斥力，B向A靠近时，F做负功，故C错误. 10．答案：ACD 解析：A（√）吸盘内的气体温度不变，内能不变，但体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量。 B（×）第一步：找不变量。吸盘内封闭的气体温度保持不变 第二步：分析气体。 列方程，温度不变，直接约去，则，解得。 C（√）安装完毕后，挂钩对墙面的压力大小为。 D（√）由物体的平衡条件可知，解得最大质量，所以挂质量为的物体，挂钩会脱落。 11．答案：AC 解析：A（√）根据题意，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，可知在B中液面移动时，可近似认为气体体积不变，即该测温装置利用了气体的等容变化的规律。 B（×）温度为27 ℃时，封闭气体的压强，即封闭气体的压强相当于60 cm高的水银柱产生的压强。 C（√）根据查理定律有（C是常量），其中，即有，可知温度升高，管内水银面的高度x降低，即管中刻度从上往下，表示的温度逐渐升高，若把该温度计置于高山顶进行测温，由于高山顶的大气压低于标准大气压，则管中气体有，温度一定时，，则，可知管内液面的高度比山底的低一些，则温度的测量值偏高。 D（×）根据可知，若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，管中气体的压强减小，可知管内液面上升，分析可知温度的测量值偏小。 12．答案：BCD 解析：A（√）由牛顿第二定律可知，加速度与力的大小成正比，方向与力的方向相同，知图线的形状与图线相同。 B（×）乙分子速度先增大再减小，然后再反向先增大，后减小，应该是一个对称往复过程。 C（×）分子的动能不可能为负值。 D（×）乙分子从A处由静止释放，根据能量守恒，其分子势能不可能增大到正值。 本题选错误的，故选BCD。 13．答案：（1）CABED （2）①120（118~122） ② 解析：（1）本实验首先要制备油酸酒精溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积；再向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状；接着将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去、多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。最后用一滴油酸酒精溶液里纯油酸的体积除以其面积，恰好就是油酸分子的直径。故正确的步骤为CABED。 （2）①由题图数出油膜所占的方格数约为120个，一个方格的面积为，则油膜占有的面积为。 ②1滴油酸酒精溶液里油酸的体积为 油酸分子的直径。 14．答案：(1)C (2)D (3)2.38/2.39/2.40;C (4)不能;用重物的加速度计算减少的重力势能是错误的，正确的是用当地的重力加速度计算重物减少的重力势能。 解析：（1）两个实验均要使用的器材是打点计时器，C正确，ABD错误。故选C。 （2）A.甲同学实验不要求满足牵引物的质量远小于小车质量，因为不需要用牵引物的重力替代细绳的拉力，A错误；B.甲同学实验时不需要长木板应略有倾斜，不需要消除摩擦力的影响，因为不需要测量小车所受的合外力，B错误；C.乙同学实验开始瞬间用单手托若重物再释放的操作是错误的，正确操作是用一只手拉着纸带上端，松开手后重物做自由落体运动，C错误；D.乙同学实验时打点计时器的限位孔应竖直安装，因为重物带动纸带竖直向下运动，D正确。故选D。 （3）打点B时，重锤的速度为 A.工作电压偏低，打点力度偏小，各标记点的动能不会大于从O至该点过程中重力势能减少量，A错误；B.存在空气阻力和纸带的摩擦力，有机械能损失，各标记点的动能小于从O至该点过程中重力势能减少量，B错误；C.接通电源前释放了纸带，重物的初动能不等于0，重物初动能的测量值等于0，偏小，动能增加量的测量值偏大，各标记点的动能大于从O至该点过程中重力势能减少量，C正确。故选C. （4）乙同学根据多条纸带数据算出加速度为，并用此g值算出质量为M的重物减少的重力势能为5.09M，增加的动能为5.08M根据以上计算不能验证机械能守恒。 理由是：用重物的加速度计算减少的重力势能是错误的，正确的是用当地的重力加速度计算重物减少的重力势能。 15．答案：（1）； （2） 解析：（1）设该理想气体摩尔质量为，根据密度定义式有，其中，整理可得， 单位体积的分子数为. （2）设正方体的边长为L，时间内与其中一个面发生碰撞的气体分子个数为N，则有，取碰前速度方向为正，设气体分子作用在其中一个面的压力大小为F，由牛顿第三定律可知，气体分子受到的压力大小为，由动量定理可得，又因为，联立解得. 16．答案：(1) (2) 解析：（1）气体发生等容变化，则有 解得开始向外排气时锅内气体的温度为 （2）根据平衡条件可得 解得限压阀的质量为 学科网（北京）股份有限公司 $