人教版高中物理（选择性必修三）同步讲义+练习第一章《分子动理论》综合练习（含解析）

这是一份人教版高中物理（选择性必修三）同步讲义+练习第一章《分子动理论》综合练习（含解析），共15页。
第一章《分子动理论》综合练习一．选择题（共12小题）1．（2022秋•保定期中）下列描述正确的是（　　）A．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒分子永不停息地做无规则的运动 B．分子间同时存在引力和斥力，分子间距离小于平衡位置时，分子力表现为斥力 C．气体压强是气体分子间斥力的宏观表现 D．布朗运动和扩散现象都是分子运动【解答】解：A、布朗运动是液体中固体颗粒的运动，反映的是液体分子永不停息的无规则运动，故A错误；B、分子间同时存在引力和斥力，当分子间距离r＝r0时，引力斥力大小相等，分子间距小于r0时，引力和斥力同时增大，但是斥力增大的快，所以分子力表现为斥力，故B正确；C、气体压强是气体分子无规则运动的宏观表现，故C错误；D、布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是颗粒分子的无规则运动，扩散现象是由分子的无规则运动形成的，故D错误。故选：B。2．（2023•万安县校级开学）根据下列物理量，可以估算出某种固体物质中单个分子体积的是（　　）A．阿伏加德罗常量、该固体的摩尔质量和质量 B．阿伏加德罗常量、该固体的摩尔质量和密度 C．阿伏加德罗常量、该固体的质量和体积 D．该固体的密度、体积和摩尔质量【解答】解：A．根据阿伏加德罗常量NA、该固体的摩尔质量Mm和质量m，得物质的量和分子的总个数为： 因为不知道摩尔体积，所以无法求出单个分子体积，故A错误。B．由阿伏加德罗常量NA、该固体的摩尔质量Mm和密度ρ，解得摩尔体积为： 则单个固体分子体积：，故B正确。C．由阿伏加德罗常量NA、该固体的质量m和体积V，解得固体的密度为： 但无法得到分子的个数，所以无法求出单个分子体积，故C错误。D．根据固体的密度ρ、体积V和摩尔质量Mn，解得摩尔体积为： 解得固体分子的个数为： 但不知道阿伏伽德罗常数，所以无法求出单个分子体积，故D错误。故选：B。3．（2023春•弥勒市校级期末）关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　）A．机械能可以为零，但内能永远不为零 B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C．物体的温度越高，内能越大 D．0℃的冰的内能与等质量的0℃的水的内能相等【解答】解：A、机械能是相对的，可能为零。由于分子永不停息地做无规则运动，分子动能不可能为零，所以内能不可能为零。故A正确。B、物体的内能与温度、体积等因素有关。温度相同，质量相同的物体内能不一定相等，还与分子数有关，故B错误。C、温度越高，分子平均动能越大，但物体的内能不一定越大，故C错误。D、0℃的冰融化成0℃水，要吸收热量，内能增加，则0℃的冰的内能比等质量的0℃的水的内能小。故D错误。故选：A。4．（2023春•樟树市期末）用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　　）A．杯内气体的压强变大 B．杯内单位体积的分子数减少 C．杯内气体分子运动的平均速率不变 D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小【解答】解：A.杯盖盖好后杯内封闭了一定质量的气体，体积不变，冷却后气体温度降低，根据理想气体状态方程可知，杯内的气体压强减小，故A错误；B.杯内气体的分子数不变，故B错误；C.冷却后温度降低，气体分子的平均动能减小、平均速率减小，故C错误；D.根据理想气体压强产生的微观机制可知，杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小，故D正确。故选：D。5．（2023春•景德镇期末）关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）A．扩散现象说明分子间存在斥力 B．当分子间的距离减小时，分子间的引力减小而斥力增大 C．产生布朗运动的原因是液体分子永不停息地做无规则运动 D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力【解答】解：A．扩散现象说明分子在做无规则运动以及分子之间有间隙，不能说明分子间存在斥力，故A错误；B．当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，故B错误；C．布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的，布朗运动虽然不是分子的无规则运动，但反映了液体分子永不停息地做无规则运动，故C正确；D．磁体具有吸引铁钴镍的性质，磁铁可以吸引铁屑，是磁体的性质，并非是分子力的作用，故D错误。故选：C。6．（2023•海安市开学）随着现代工艺提升，最薄的金箔比人的指甲还薄一百万倍，仅两个原子厚度。黄金的密度约为2.0×104kg/m3，质量为0.1kg的黄金可以打造金箔的最大面积约为（　　）A．102m2 B．104m2 C．106m2 D．108m2【解答】解：设金原子的直径为d，则打造金箔的厚度h＝2d，那么金箔的面积：S而金箔的体积：V若考虑分子间的间隙，那么：Sm2＝2.5×104m2，最接近于B选项，故ACD错误，B正确。故选：B。7．（2023春•淮安期末）如图所示，为某一定质量气体在不同温度下的速率分布图像，下列说法中不正确的是（　　）A．均呈现“中间多，两头少”分布规律 B．图线①对应的温度比图线②的低 C．温度升高，所有分子运动速率都在增加 D．两图线与横轴所围成的面积相等【解答】解：A．同一温度下，中等速率大的气体分子数所占的比例大，即气体分子的速率分布呈现“中间多，两头少”的分布规律，故A正确；B．由图可知，图线②中速率大分子占据的比例较大，则说明图线②对应的平均动能较大，故图线②对应的温度较高，故B正确；C．温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定每一个气体分子的速率都增大，故C错误；D．由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，故两条曲线与横轴所围的面积相等，故D正确。本题选说法中不正确的，故选：C。8．（2023春•酒泉期末）分子势能随分子间距离变化的图像如图所示，规定两分子相距无穷远时势能为0，现将分子A固定，将分子B由无穷远处释放，仅考虑分子间作用力，在分子间距由r2到r1的过程中，下列说法正确的是（　　）A．分子B动能一直增大 B．分子B加速度一直减小 C．分子间作用力始终表现为引力 D．分子间距为r2时分子间作用力为0【解答】解：A．由图可知，在两分子间的距离由r2到r1的过程中，分子势能增大，结合能量守恒定律可知分子B动能减小，故A错误；CDB．由图可知，r2处分子势能最小，根据分子力与分子势能的关系可知r2处的分子间距为平衡位置，引力与斥力相等，即分子之间的作用力等于0，所以由r2到r1的过程中，分子间作用力表现为分子斥力且增大，所以分子的加速度一直增大，故BC错误，D正确。故选：D。9．（2023春•滑县期末）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，测得油酸分子大小的数量级为10﹣15m B．图乙为分子间作用力F与分子间距r的关系图，在r0处分子间势能最小 C．图丙是气体分子速率分布图，由图可知T1小于T2且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积 D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显【解答】解：A．油酸分子大小的数量级为10﹣10m，故A错误；B．图乙是分子间作用力示意图，在r0处引力和斥力等大，分子力为零，分子间势能最小，故B正确；C．温度越高，速率大的分子占总分子数的百分比越大，则T1小于T2，但T1对应图像与坐标轴包围的面积等于T2对应图像与坐标轴包围的面积，均为1，故C错误；D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，微粒受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，故D错误。故选：B。10．（2023春•武汉期末）甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，甲、乙两分子间的分子势能Ep与甲、乙两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为﹣E0。若乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，则下列说法正确的是（　　）A．乙分子在P点（x＝x2）时，加速度最大，分子力最大 B．乙分子在P点（x＝x2）时，分子动能最大，且其动能为E0 C．乙分子在Q点（x＝x1）时，处于平衡状态，其分子力为零 D．乙分子在Q点（x＝x1）时，分子力表现为引力【解答】解：A、由图象可知，乙分子在P点（x＝x2）时，分子势能最小，则分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，处于平衡位置，分子力和加速度均为零，故A错误；B、乙分子在P点（x＝x2）时，其分子势能为﹣E0为最小。由两分子所具有的总能量为0，可知其分子动能为E0且最大，故B正确；CD、乙分子在Q点（x＝x1）时，分子间距离小于平衡距离，分子力表现为斥力，处于非平衡状态，故CD错误。故选：B。11．（2023春•朝阳区校级期末）用r表示两个分子间的距离，EP表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，分子间的引力等于斥力，设两分子相距很远时，Ep＝0，则：（　　）A．当r＞r0时，EP随r的增大而增加 B．当r＜r0时，EP随r的减小而减小 C．当r＞r0时，EP不随r而改变 D．当r＝r0时，EP为正【解答】解：A、当r＞r0时，分子力体现引力，当r的增加时，分子力做负功，则EP增加，故A正确C错误；B、当r＜r0时，分子力体现斥力，当r的减小时，分子力做负功，则EP增加，故B错误；D、当r＝r0时，EP最小，故D错误；故选：A。12．（2023春•鼓楼区校级期中）若以M表示水的摩尔质量，Vmol表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、V分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式，其中正确的是（　　）①②③④A．①和② B．①和④ C．③和④ D．①和③【解答】解：①水的摩尔质量M＝ρVmol，阿伏伽德罗常数NA，故①正确；②④水蒸气是气体，分子间的距离非常大，则Vmol≠NAVV水蒸气的密度ρ故②④错误；③单个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，即m，故③正确；故ABC错误，D正确。故选：D。二．多选题（共3小题）（多选）13．（2023春•重庆期中）如图甲所示，让A分子不动，B分子从无穷远处逐渐靠近A。两个分子间的作用力F随分子间距离r的变化关系如图乙所示，取无穷远处分子势能Ep＝0。在这个过程中，关于分子间的作用力和分子势能说法正确的是（　　）A．当分子间距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力 B．当分子间距离r＞r0时，分子间的作用力做正功，分子势能减小 C．当分子间距离r＝r0时，分子间的作用力为0，分子势能也为0 D．当分子间距离r＜r0时，分子间的作用力做负功，分子势能减小【解答】解：A．由图可知，当r＞r0，分子力表现为引力，r＜r0，分子力表现为斥力，故A正确；B．当r从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，所以当分子间距离r＞r0时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，故B正确；D．当r减小到r0继续减小，分子力做负功，分子势能增加，所以当分子间距离r＜r0时，分子间的作用力做负功，分子势能增加，故D错误；C．当分子间距离r＝r0时，分子间的作用力为0，分子势能最小，由于题中取无穷远处分子势能Ep＝0，所以在r0处分子势能小于零，故C错误。故选：AB。（多选）14．（2023秋•奉贤区期中）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶﹣﹣它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，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kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　）A．a千克气凝胶所含分子数为nNA B．气凝胶的摩尔体积为Vmol C．每个气凝胶分子的体积为V0 D．每个气凝胶分子的直径为d【解答】解：a克气凝胶的摩尔数n：，则a克气凝胶所含有的分子数为：nNANA，故A正确；B、1摩尔气凝胶体积：Vmol，故B正确；C、1摩尔气凝胶包含阿伏加德罗常数个分子，故每个气凝胶分子的体积为V0，故C正确；D、该气凝胶分子直径为d，则：V0，由上述公式可求得：d，故D错误。故选：ABC。（多选）15．（2023•湖南模拟）PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，被人体吸入后会进入血液对人体形成危害，在静稳空气中，下列关于PM2.5的说法中，正确的是（　　）A．在其他条件相同时，温度越高，PM2.5的运动越激烈 B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动 C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动 D．减少工业污染的排放对减少“雾霾”天气的出现没有影响【解答】解：A、温度越高，空气分子无规则的运动越激烈，对PM2.5微粒的撞击不平衡越明显，PM2.5的运动越激烈，故A正确；BC、PM2.5的运动是布朗运动，不是分子的热运动，是空气分子无规则运动对PM2.5微粒的撞击不平衡造成的，故B错误，C正确；D、减少工业污染的排放可减少PM2.5的排放，进而减少“雾霾”天气的出现，故D错误。故选AC。三．实验题（共2小题）16．（2023秋•天津期中）（1）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：a．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；b．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积；c．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径；d．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；e．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。完成下列填空：①上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是 　eadbc　（填写步骤前面的字母）。②在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是 　B　。A．等效替代法B．理想模型法C．控制变量法D．比值定义法【解答】解：（1）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验步骤为：e．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。a．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；d．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；b．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积；c．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径。故①上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是eadbc；②在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是理想模型法。故B正确，ACD错误。故选：B。答：①eadbc；②B。17．（2023秋•渝中区校级月考）巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验中他们向1mL纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为500mL，接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示。（1）已知每一个小正方形的边长为20mm，则该油酸薄膜的面积为 　3.0×10﹣2　m2（结果保留2位有效数字）。（2）油酸分子的直径是 　8.3×10﹣10　m（结果保留2位有效数字）。（3）以下操作会导致最终估测出的油酸分子直径偏大的有 　B　。A．若配制完油酸酒精溶液后没有及时使用，长时间放置，酒精挥发使溶液浓度发生了变化B．水面上痱子粉撒的太多，油膜没有充分展开C．用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴D．计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格【解答】解：（1）在计算油膜面积时，先用尽量大的矩形占有油膜面积，小于1格超过半格的算一格，不足半格的舍弃，如图所示：题图油膜占有格子数约为76小格，则油膜面积为S＝76×20×20×10﹣6m2≈3.0×10﹣2m2（2）油酸酒精溶液的浓度一滴油酸酒精溶液的体积1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积2.5×10﹣11m3油酸分子的直径为（3）A．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故A错误；B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据可知，所测的分子直径d明显偏大，故B正确；C．用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴，则所得一滴酒精油酸溶液的体积将偏小，从而使油酸的体积偏小，最终导致所测分子直径偏小，故C错误；D．计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故D错误。故选：B。故答案为：（1）3.0×10﹣2；（2）8.3×10﹣10；（3）B。四．解答题（共2小题）18．（2022秋•秦淮区校级期末）一滴露珠的体积是1.8×10﹣3cm3，已知水的密度是1.0×103kg/m3，摩尔质量是18g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol﹣1。求：（1）水的摩尔体积是多少？（2）若露珠在树叶上每分钟蒸发4.0×1018个水分子，则这一滴露珠需要多少分钟蒸发完？【解答】解：（1）水的摩尔体积为Vmm3/mol＝1.8×10﹣5m3/mol（2）一滴露珠中含有的水分子总数为nNA6.0×1023个＝6.0×1019个则这一滴露珠蒸发完所用时间为：答：（1）水的摩尔体积是1.8×10﹣5m3/mol；（2）这一滴露珠需要15min蒸发完。19．（2023春•昌平区期末）类比是研究问题的常用方法。（1）如图1甲所示，把一个有小孔的小球连接在弹簧一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。以弹簧处于原长时小球所处位置为坐标原点O，水平向右为正方向建立x轴。把小球向右拉动一段距离a，然后由静止释放，小球振动起来。弹簧的质量和空气阻力忽略不计。请在图1乙中画出弹簧的弹力F随x变化的图像。 （2）双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动，以A为坐标原点O，沿着A和B的连线建立r轴，如图2甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零，则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图2乙所示。a．若B只在r＝r0点附近小范围内振动，EP随r变化的规律可近似写作EP＝EP0，式中EP0和k均为常量。假设A固定不动，B振动的范围为r0﹣a≤r≤r0+a，其中a远小于r0。请在图3中画出B在上述振动范围内受分子力F随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm。b．若某固体由大量这种分子组成，请结合图2乙分析说明，当温度升高时，物体体积膨胀的现象。【解答】解：（1）根据胡克定律画出弹簧的弹力F随x变化的图像如答图1所示：（2）a．类比弹簧的弹力F随x变化的图像，原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图2所示：由题意可知，原子B处于r1＝r0处时，系统的动能为最大值Ek1＝Ekm系统的势能为最小值原子B处于r2＝r0﹣a处时，系统的动能Ek2＝0系统的势能为最大值根据能量守恒定律可得 EP1+Ek1＝EP2+Ek2解得 b．温度升高时，分子的平均动能增大，分子的活动范围Δx将增大。当r＝r1、r＝r2时分子动能为0，分子势能相等为Epm，如答图3所示：其中r0﹣r1＜r2﹣r0，Δx增大主要向r＞r0方向偏移，从宏观上表现为体积增大。答：（1）弹簧的弹力F随x变化的图像如答图1所示：见解析；（2）a．原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图2所示：见解析；振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm为 b．温度升高时，分子的平均动能增大，分子的活动范围Δx将增大。当r＝r1、r＝r2时分子动能为0，分子势能相等为Epm，如答图3所示：见解析，其中r0﹣r1＜r2﹣r0，Δx增大主要向r＞r0方向偏移，从宏观上表现为体积增大。