高考物理全一册专题83热学基本概念的理解实验：用油膜法估测分子的大小练习含解析

这是一份高考物理全一册专题83热学基本概念的理解实验：用油膜法估测分子的大小练习含解析，共10页。试卷主要包含了以下关于分子力的说法，正确的是，以下说法中正确的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
1．分子动理论、晶体和非晶体、液体和液晶、湿度和饱和汽、理想气体、气体压强等侧重记忆和理解.2.注意理论联系实际，用生活中实际知识解释相关现象．
1．(2020·海南省五月调研)关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是( )
A．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中
B．布朗运动就是花粉分子的无规则运动
C．悬浮在一定温度的液体中的固体小颗粒越大，布朗运动越明显
D．扩散现象和布朗运动都能证明分子在永不停息地做无规则运动
答案 D
解析 大量事实表明，气态、液态和固态物质之间都能发生扩散现象，故A错误；布朗运动是悬浮在液体表面的花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，选项B错误；悬浮在一定温度的液体中的固体小颗粒越小，布朗运动越明显，选项C错误；扩散现象和布朗运动都能证明分子在永不停息地做无规则运动，选项D正确．
2．(多选)(2020·河南郑州一中模拟)以下关于分子力的说法，正确的是( )
A．分子间的距离增大则分子间的斥力与引力均减小
B．气体分子之间总没有分子力的作用
C．液体难于压缩表明液体中分子间总是引力
D．当分子间表现为引力时，随分子间距离增大分子间势能增大
E．当分子间的引力与斥力大小相等时分子势能最小
答案 ADE
解析 分子之间的相互作用都随分子间距离的增大而减小，分子引力的变化慢，故A正确；气体分子之间有分子力的作用，只是比较小，故B错误；液体难于压缩表明液体中分子被压缩时有斥力，故C错误；当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大，即随分子间距离增大分子间势能增大，故D正确；当分子间表现为引力时，增大距离需要克服引力做功，分子势能增大；当分子间表现为斥力时，减小距离需要克服斥力做功，分子势能增大，所以当分子间的引力与斥力大小相等时分子间势能最小，故E正确．
3．(多选)(2020·贵州贵阳市模拟)分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内容，下列说法正确的是( )
A．用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象
B．同温度的氧气和氢气，它们的分子平均动能相等
C．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
D．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
E．两分子间的分子势能一定随距离的增大而增大
答案 BCD
解析 用塑料细管将牛奶吸入口中利用了大气压，不是毛细现象，故A错误；温度是分子平均动能的标志，相同温度下所有分子的平均动能均相同，故B正确；液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体的表面张力，草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故C正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故D正确；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，当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小，故E错误.
4．(多选)(2020·湖北武汉市检测)关于气体的性质及热力学定律，下列说法正确的是( )
A．气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体的温度越高，分子热运动就越剧烈，所有分子的速率都增大
C．一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离一定增大
D．气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性
E．外界对气体做正功，气体的内能一定增加
答案 ACD
解析 气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的作用，所以其本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，所以A正确；物体的温度越高，分子的平均动能就越大．分子的平均动能大，并不是每个分子动能都增大，也有个别分子的动能减小，所以B错误；根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C可知，一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，体积增加，故分子间的平均距离一定增大，所以C正确；气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性，所以D正确；外界对气体做功W>0，由于不知道气体是吸热还是放热，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q无法确定气体的内能是增加还是减小，故E错误．
5．下面的表格是某年某地区1～6月份的气温与气压对照表：
根据上表数据可知：该年该地区从1月份到6月份( )
A．空气分子无规则热运动剧烈程度呈减小的趋势
B．6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在1月时速率大
C．单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势
D．单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量呈增加的趋势
答案 C
解析 温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，分子无规则热运动越剧烈，从1月到6月，温度逐渐升高，空气分子无规则热运动剧烈程度呈增大的趋势，故A错误；6月温度最高，分子平均动能最大，但分子平均动能是对大量分子的一种统计规律，对于具体的某一个分子并不适用，所以不能说明6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在1月时速率大，故B错误；根据气体压强的微观意义，气体压强和气体分子单位时间对单位面积地面撞击次数、气体的分子平均动能有关；温度升高，即气体的分子平均动能增大，而压强p减小，说明单位时间对单位面积地面撞击次数减小，所以单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势，故C正确；根据气体压强的微观意义，气体压强等于单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量，大气压强呈减小的趋势，单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量也呈减小的趋势，故D错误．
6．(多选)(2020·吉林白山市二模)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程，下列说法正确的是( )
A．分子间的引力和分子间的作用力均随分子间距离的增大而减小
B．单晶体的物理性质具有各向异性
C．0 ℃时水的分子平均动能大于－2 ℃时汽油的分子平均动能
D．荷叶上的大露珠呈椭球状是由于液体表面张力和重力的作用
E．多晶体内部沿不同方向的等长线段上微粒的个数通常是不相等的
答案 BCD
解析 分子间的引力随分子间距离的增大而减小，但分子间的作用力随分子距离的增大，可能减小，也可能先增大后减小，故A错误；单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体和非晶体的物理性质均具有各向同性，故B正确；温度高的物体，其分子平均动能大，故C正确；荷叶上的小露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，荷叶上的大露珠呈椭圆状是由于液体表面张力和重力的作用，故D正确；多晶体内部沿不同方向的等长线段上微粒的个数通常是相等的，故E错误．
7．(多选)(2020·四川泸州市三诊)以下说法中正确的是( )
A．热传递和扩散现象都具有方向性
B．若液态水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止
C．只要具有规则几何形状的物体就是晶体
D．悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶颗粒所做的运动是布朗运动
E．只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高
答案 ABE
解析 热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体，说明热传递具有方向性；两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体，相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体，说明扩散具有方向性，故A正确；分子的热运动是永不停息的，所以液态水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止，故B正确；晶体具有规则的几何形状，但具有规则几何形状的物体不一定是晶体，例如玻璃是非晶体，但玻璃可加工成有规则的几何形状，故C错误；悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶颗粒，由于受到空气中气流的影响而运动，所以不是布朗运动，故D错误；温度是分子平均动能的标志，增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高，故E正确．
8．(多选)(2020·广西桂林市第一次联合调研)下列说法正确的是( )
A．石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
B．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能不一定增加
C．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
D．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部
E．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
答案 ADE
解析 石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体，A正确；根据ΔU＝Q＋W可知，一定质量的理想气体经过等容过程，W＝0，吸收热量Q>0，则ΔU>0，即其内能一定增加，B错误；足球充足气后很难压缩，是因为足球内大气压作用的结果，C错误；由于表面张力的作用，当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是沿液体的表面，即表面形成张力，合力指向内部，D正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，E正确．
9．(多选)(2020·福建福州市3月质检)关于对分子动理论、气体和晶体等知识的理解，下列说法正确的是( )
A．温度高的物体，其分子的平均动能一定大
B．液体的分子势能与体积无关
C．晶体在物理性质上可能表现为各向同性
D．温度升高，气体的压强一定变大
E．热量可以从低温物体传给高温物体
答案 ACE
解析 温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子的平均动能增大，故A正确；液体分子之间的距离不同，液体分子之间的分子力大小就不同，所以分子力做功不同，则分子势能就不同，所以液体的分子势能与体积有关，故B错误；单晶体因排列规则其部分物理性质为各向异性，而多晶体因排列不规则表现为各向同性，故C正确；根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C可知温度升高，气体的压强不一定增大，还要看体积变化，故D错误；热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但在引起其他变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故E正确．
10．(2020·山东泰安市二模)根据热学知识可以判断，下列说法正确的是( )
A．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功
B．气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体分子的体积为eq \f(mV,M)
C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．空调的压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律
答案 C
解析 载重汽车卸去货物的过程中，轮胎体积变大，则汽车轮胎内的气体对外界做正功，故A错误；若1摩尔该气体的体积为V＝NAV0，NA＝eq \f(M,m)，该气体分子所占空间的体积为V0＝eq \f(mV,M)，由于气体分子的体积远小于该气体分子所占空间的体积，故B错误；因为水蒸发要吸收能量，蒸发过程中温度恒定，也就是说分子动能不变，能量转化到分子势能中，故分子之间的势能增加，故C正确；空调的压缩机制冷时，空气压缩机做功，消耗电能，制冷过程不是自发地将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程遵守热力学第二定律，故D错误．
11．(多选)(2020·天一大联考)下列说法正确的是( )
A．物体的内能增大，其温度一定升高
B．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
C．液晶既像液体一样具有流动性，又和某些晶体一样具有光学性质的各向异性
D．“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子的直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
E．绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中，气体分子运动剧烈程度降低
答案 BCD
解析 物体的内能增大，温度不一定升高，如冰块融化时，分子势能增加，内能增加，温度不变，A错误；热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但在引起其他变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，B正确；液晶是一种特殊的物态，它既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，C正确；“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积，即：D＝eq \f(V,S)，D正确；绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中，根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W，Q＝0，外界对气体做功，所以内能增大，温度升高，气体分子运动剧烈程度增大，E错误．
12.(多选)(2020·陕西宝鸡中学第三次模拟)新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图1所示．闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，则下列说法正确的是( )
图1
A．充气过程中外界对储气室内气体做功，气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大，压强增大
C．只要储气室内气体压强大于外界大气压强，消毒液就能从喷嘴处喷出
D．喷液过程中，储气室内气体吸收热量对外界做功
E．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小
答案 ADE
解析 气体内能由温度决定，气体温度不变，因此虽然充气过程中外界对储气室内气体做功，但气体内能不变，A正确；温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，充气过程中，储气室内气体分子平均动能不变，B错误；只有当储气室内气体压强大于外界大气压强与喷嘴到液面这段液体产生的压强之和时，消毒液才能从喷嘴处喷出，C错误；喷液过程中，气体膨胀，对外做功，但气体内能不变，根据热力学第一定律，一定从外界吸收热量，D正确；喷液过程中，气体体积膨胀，由于温度不变，根据玻意耳定律，气体压强减小，即储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力减小，E正确．
13.(多选)(2020·陕西西安市西安中学第六次模拟)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图2所示，O、A、D三点在同一直线上．则( )
图2
A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E．C状态到D状态，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
答案 ADE
解析 气体从状态A到状态B体积不变，发生的是等容变化，气体不做功W＝0，温度升高，内能增加ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＞0，气体吸收热量，故A正确；由状态B变到状态C的过程中，温度不变，内能不变ΔU＝0，体积变大，气体对外界做功W＜0，根据热力学第一定律知Q＞0，气体从外界吸收热量，故B错误；气体从C到D发生等容变化，根据查理定律知p∝T，TC>TD，所以pC>pD，即C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错误；A点和D点在过原点的连线上，说明气体由A到D压强不变，体积增大，分子的密集程度减小，状态D温度高，分子的平均动能大，状态A和状态D压强相等，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故D正确；C状态到D状态，体积不变，压强减小，温度降低，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，选项E正确．
14.(2020·吉林省高二期末)在“用单分子油膜估测分子的大小”的实验中，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上，油酸在水面上散开，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为1∶1配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个浅盘、一支滴管、一个量筒．现用滴管从量筒中取V体积的溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴．用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图3所示．
图3
(1)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________；
A．有助于油酸的颜色更透明便于识别
B．有助于测量一滴油酸的体积
C．对油酸溶液起到稀释作用
D．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
(2)已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去，则油膜面积为________；
(3)写出估算油酸分子直径的表达式D＝________.
答案 (1)C (2)8S (3)eq \f(V,16NS)
解析 (1)如果油酸不加稀释形成的油膜面积很大，不便于测量，油酸可以溶于酒精，因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，故选C.
(2)在围成的方格中，不足半个舍去，多于半个的算一个，共有8个方格，故油酸膜的面积为8S.
(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝eq \f(V,N)×eq \f(1,1＋1)＝eq \f(V,2N)，油酸分子直径D＝eq \f(V′,8S)＝eq \f(V,16NS).
月份
1
2
3
4
5
6
平均气温/℃
1.4
3.9
10.7
19.6
26.7
30.2
平均大气压/×105 Pa
1.021
1.019
1.014
1.008
1.003
0.998 4