高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论综合与测试单元测试当堂达标检测题

第一章 分子动理论 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法正确的是(   )
 

A.氢气的密度较大 B.氧气的密度较大 C.氢气的压强较大 D.两气体的压强相等

2、(4分)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(   )

A.油酸未完全散开

B.油酸中含有大量酒精

C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格按一格计算

D.求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数多算了10滴

3、(4分)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉=0.2克，则(   )

A.a克拉钻石所含有的分子数为

B.a克拉钻石所含有的分子数为

C.每个钻石分子直径的表达式为，单位为m

D.每个钻石分子直径的表达式为，单位为m

4、(4分)在油膜实验中，体积为V的某种油，形成直径为d的圆形油膜，则油分子的直径近似为(   )           

A. B. C. D.

5、(4分)一定质量的0℃的水，在它凝固成0℃冰的过程中(   )

A.分子动能、分子势能均变大 B.分子动能、分子势能均变小

C.分子动能不变，分子势能变大 D.分子动能不变，分子势能变小

6、(4分)如图，设有甲、乙两个分子，甲固定在O点，为其与平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲处开始沿x轴正方向运动，则(   )
 

A.乙分子的加速度先减小，后增大 B.乙分子到达处时速度最大

C.分子力对乙一直做正功，分子势能减小 D.乙分子在处时，分子势能最大

7、(4分)研究表明，两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，如图中虚线所示，分子间作用力的合力随分子间距变化的关系如图中实线所示。当两分子相距无穷远时分子势能为0。关于分子间的作用力和分子势能，下列说法正确的是(   )
 

A.分子间距增大，斥力减小，引力增大

B.由图可知，当分子间的距离为时，分子间作用力的合力为0，所以此时分子势能为0

C.当分子间的距离时，减小分子间距离，分子间作用力做负功，分子势能增加

D.当分子间的距离时，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能减少

8、(4分)给一定质量的温度为0 ℃的水加热，在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。在水反常膨胀的过程中，水分子之间的结构发生变化导致体积减小，所以水分子间的总势能是增大的。由此可知，反常膨胀时，下列说法正确的是(   )

A.水分子之间的作用力表现为引力，水分子的平均动能增大

B.水分子之间的作用力表现为斥力，水分子的平均动能增大

C.水分子之间的作用力表现为引力，水分子的平均动能不变

D.水分子之间的作用力的合力为零，水分子的平均动能增大

二、多选题(共16分)

9、(4分)图中甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是(   )
 

A.当分子间距离为时，分子力和分子势能均最小且为零

B.当分子间距离时，分子力随分子间距离的增大而增大

C.当分子间距离时，分子势能随分子间距离的增大而增加

D.当分子间距离时，分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增加

10、(4分)如图，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，为斥力，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，则(   )
 

A. 乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B. 乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C. 乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少
D. 乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加

11、(4分)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体(   )

A.分子的无规则运动停息下来 B.每个分子的速度大小均相等

C.分子的平均动能保持不变 D.分子的密集程度保持不变

12、(4分)正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力大小为f，则(   )

A.时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为

B.器壁单位面积所受粒子压力大小为

C.器壁所受的压强大小为

D.气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的

三、填空题(共16分)

13、(4分)油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，用滴管向量简内滴50滴油酸酒精溶液，量简中的溶液体积增加1mL，则每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为___________ ；若把一滴这样的溶液滴人盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示（图中正方形格的边长为2cm），油酸薄膜的面积是___________ ，则估测出油酸分子的直径___________m。（结果均保留二位有效数字）

14、(4分)在用油膜法估测油酸分子大小的实验中，已知纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为。以上各量均采用国际单位制，则油酸分子的直径为_______，一滴油酸酒精溶液中油酸的分子数量为___________。

15、(4分)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，地面大气压强为，重力加速度大小为g。由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________。

16、(4分)在“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液浓度为A，记下N滴溶液总体积为V。边长为a正方形小格的透明方格纸板上，数得油膜占有的小格个数为X。用以上字母表示：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积________；油酸分子直径_______。

四、计算题(共24分)

17、(12分)晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，是一种发展中的高强度材料，具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。它是一些非常细、非常完整的丝状（截面为圆形）晶体。现有一根铁晶，直径，用的力能将它拉断，将铁原子当作球体处理。（铁的密度，铁的摩尔质量为，）

（1）求铁晶中铁原子的直径。

（2）请估算拉断过程中最大的铁原子力f。

18、(12分)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命是普通灯的5倍，很多车主会选择装有氙气灯的汽车，若氙气充入灯头后的容积，氙气密度。已知氙气摩尔质量，阿伏加德罗常数。试估算：（计算结果保留一位有效数字）

（1）灯头中氙气分子的总个数N；

（2）灯头中氙气分子间的平均距离。

五、实验题(共12分)

19、(12分)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1 mL的油酸加入酒精中配制成1000 mL的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为1 mL，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为。

（1）估算油酸分子的直径____m（结果保留一位有效数字）。

（2）将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间，再使用该溶液进行实验会导致分子直径的测量结果________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

参考答案

1、答案：C

解析：质量相同，两种气体的体积相同，则两种气体的密度相同，故A、B错误；分子数，由于氢分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更大，故C正确，D错误。

2、答案：A

解析：由可知，造成计算结果偏大的原因可能是测定面积偏小，或者纯油酸体积测定偏大，故A项正确，C项错误。D项中所求得1滴油酸酒精溶液体积偏小，测得d偏小，故D项错误。酒精要挥发到空气或溶于水中，对实验没有影响，故B项错误。

3、答案：C

解析：a克拉钻石的物质的量，则分子数，故A、B错误。每个钻石分子的体积，又，联立解得，故C正确，D错误。

4、答案：D

解析：由题可知，油膜的面积为,在油膜实验中，假设该油膜仅有一层油分子，则可以算得油分子的直径,即油分子的直径近似为，故ABC错误，D正确。故选D。

5、答案：D

解析：0℃的水，在它凝固成0℃的冰的过程中温度不变，分子动能不变；过程中体积增大，则对外做功，内能减小，而动能不变，则分子势能减小故D项正确，ABC项错误。

综上所述，本题正确答案为D。

6、答案：B

解析：从处到处斥力减小，加速度也就减小，从处到无穷远处引力先增大后减小，加速度也先增大后减小，A错误；从处到处乙分子受到向右的斥力，做向右的加速运动，通过处后受到向左的引力，做向右的减速运动，在处加速度，速度最大，B正确；当通过后分子的引力做负功，分子势能增大，C错误；从到处分子的斥力做正功，分子势能减小，通过后，分子的引力做负功，分子势能增大，故分子在处的分子势能最小，D错误。

7、答案：C

解析：当分子间距增大时，引力和斥力均减小，故A错误；由题图可知，当分子间的距离为时分子间作用力的合力为0，但此时分子势能为负值，是最小值但不为0，故B错误；当分子间的距离时，分子力表现为斥力，减小分子间的距离，分子力做负功，分子势能增加，故C正确；当分子间的距离时，分子力表现为引力，增大分子间的距离，分子力做负功，分子势能增加，故D错误。

8、答案：B

解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大；由题意，在水反常膨胀的过程中，体积减小，则水分子之间的作用力表现为斥力。

9、答案：CD

解析：由题图可知，当分子间距离为时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，A错误；当分子间距离时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增加，B错误，C正确；当分子间距离时，分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增加，D正确。

10、答案：BC

解析：从题图中可以看出,乙分子在c点时受分子力为零,c点为乙分子的平衡位置.乙分子在a、c段受引力作用在c、d段受斥力作用.乙分子从a到c的运动过程中,受引力大小虽然变化,但是方向始终没变,它将一直做加速运动,到达c点时速度最大;这个过程中,引力总是做正功,分子势能一直减少.同样可分析乙分子从c到d的运动过程中,它将做减速运动,分子势能将增加.B、C两项对.

11、答案：CD

解析：分子的无规则运动为分子的热运动，由分子动理论可知，分子热运动不可能停止，故A错误；密闭容器内的理想气体，温度不变，所以分子平均动能不变，但并不是每个分子的动能和速度大小都相等，故B错误，C正确；由于没有外界影响且容器密闭，所以分子的密集程度不变，故D正确。

12、答案：BCD

解析：在时间内撞击到面积为S的容器壁上的粒子所占据的体积为，因为粒子与器壁各面碰撞的机会均等，即时间内撞击到面积为S的器壁的粒子数为，根据动量定理得时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为，故A错误；
根据动量定理可得面积为S的器壁所受粒子的压力大小为，所以器壁单位面积所受粒子压力大小为，根据压强的定义可知器壁所受的压强大小即为器壁单位面积新所受的压力大小，故B、C正确；
气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的，故D正确。

13、答案：;;

解析：浓度为0.10%，50滴体积1 mL，则每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：

；

面积超过一半的正方形格数有136格，则油膜的面积为：；

则估测出油酸分子的直径为：

14、答案：

解析：由纯油酸的质量与密度的关系可得体积为：
由所形成油膜面积S可得油酸分子的直径为
联立可得
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸分子的摩尔数为，一滴油酸酒精溶液中含有油酸分子数量

15、答案：

解析：设大气层中气体的质量为m，由得
分子数。
假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体棱长即为空气分子平均间距，设为a，大气层中气体总体积为，而，所以。

16、答案：;

解析：由N滴溶液的总体积为V,以及油酸酒精溶液的浓度为A,总体积V除以N,再乘以油酸酒精溶液的浓度A,即可求出一滴酒精溶液中纯油酸的体积
油膜的表面积,由油膜法的原理得

17、答案：（1）

（2）

解析：解：（1）因为铁的摩尔质量，
所以铁原子的体积
，
铁原子直径。
（2）因原子力的作用范围在数量级，阻止拉断的原子力主要来自断开截面上的所有原子对。当铁晶上的拉力分摊到一对铁原子上的力超过拉伸过程中的原子间最大原子力时，铁晶就被拉断。
单个原子球的截面积，
铁晶断面面积，
断面上排列的铁原子数个，
所以拉断过程中最大铁原子力
。

18、答案：解：（1）设氙气的物质的量为n，则
氙气分子的总数：
个；
（2）每个分子所占的空间为
设分子间平均距离为a，则有
则。

解析：

19、答案：（1）

（2）偏小

解析：（1）1滴溶液中含纯油酸的体积为，油酸分子薄膜厚度为，油膜可认为是单分子层，故油酸分子的直径约为。

（2）将该溶液放置一段时间后，每滴溶液中含有的纯油酸体积增大，油膜面积增大，故所测分子直径应偏小。