新教材2023_2024学年高中物理第1章分子动理论测评新人教版选择性必修第三册

第一章测评

一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1.下列说法正确的是(　　)

A.扩散现象和布朗运动都与温度有关

B.当两个分子距离大于r0且继续减小时,分子间引力增大而斥力减小

C.在完全失重的情况下,容器内气体对容器壁的压强为零

D.物体的温度升高,其内部所有分子运动的动能都增大

2.乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精,则下列说法正确的是(　　)

A.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子做布朗运动的结果

B.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,与分子运动无关

C.使用免洗洗手液洗手后,手部很快就干爽了,是由于液体分子扩散到了空气中

D.使用免洗洗手液洗手后,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,内能不变

3.(2023山东聊城高二期末)密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同,则桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况是(　　)

A.p增大、Ek增大

B.p增大、Ek不变

C.p减小、Ek增大

D.p减小、Ek不变

4.关于内能,下列说法正确的是(　　)

A.1 g、100 ℃的水的内能等于1 g、100 ℃的水蒸气的内能

B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等

C.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同

D.一个木块被举高,组成该木块的所有分子的分子势能都增大

5.两个分子间同时存在着引力和斥力,引力和斥力的大小随分子间距离变化的关系如图所示。图中线段AQ=QB。现将甲分子固定在O点,乙分子从较远处沿直线经Q、P向O点靠近,乙分子经过Q、P点时的速度大小分别为vQ、vP,加速度大小分别为aQ、aP,分子势能分别为EQ、EP,假设运动过程中只有分子力作用。则下列判断正确的是(　　)

A.乙分子在P处所受到的合力表现为引力

B.vQ>vP、aQ<aP、EP<EQ

C.vQ>vP、aQ<aP、EP>EQ

D.vQ<vP、aQ>aP、EP>EQ

6.(2023河北廊坊高二期末)某地某天的气温变化趋势如图甲所示,细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度,出现了大范围的雾霾。在11:00和14:00时的空气分子速率分布曲线如图乙所示,横坐标v表示分子速率,纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.细颗粒物在大气中的移动是由于细颗粒物分子的热运动

B.图乙中实线表示11:00时的空气分子速率分布曲线

C.细颗粒物的无规则运动11:00时比14:00时更剧烈

D.单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数14:00时比12:00时多

7.(2023江苏徐州高二期末)两个分子M、N,固定M,将N由静止释放,N仅在分子力作用下远离M,其速度和位移的图像如图所示,则(　　)

A.N由x=0到x=x2过程中,M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力

B.N由x=x1到x=x2过程中,N的加速度一直减小

C.N由O到x=x2过程中,M、N系统的分子势能先减小后增大

D.N在x=x1时,M、N间分子力最大

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

8.飞沫传播,即空气飞沫传播,是空气传播的一种方式。含病毒飞沫微粒在空气中的运动取决于空气分子的不平衡碰撞。下列关于含病毒飞沫微粒运动的说法正确的是(　　)

A.飞沫微粒的运动是布朗运动

B.飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为空气浮力的作用

C.飞沫微粒越小,其运动越明显

D.环境温度越高,飞沫微粒的运动越明显

9.(2023陕西渭南高二期末)如图所示,用F表示两分子间的作用力,Ep表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中(　　)

A.F先减小后增大

B.F先增大后减小

C.Ep一直减小

D.Ep一直增大

10.下列说法正确的有(　　)

A.在完全失重的情况下,密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力

B.一定量的气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加

C.某气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该气体的分子体积为V0=

D.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大

三、非选择题:本题共5小题,共54分。

11.(8分)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,当两分子之间的作用力表现为引力时,两分子之间的距离　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)r0。若两个分子的间距从无限远逐渐变小,直到小于r0,则分子势能变化的趋势是　　　　　　　。 

12.(10分)(2023山东临沂高二期末)在估测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:

①取油酸1.0 mL注入1 000 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到1 000 mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止,恰好共滴了100滴;

③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;

④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状;

⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为2.0 cm的方格纸上。

(1)利用上述具体操作中的有关数据可知油酸分子直径为　　　　　　 m(保留一位有效数字)。 

(2)若阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是　　　。 

A.1 kg油酸所含有的分子数为ρNA

B.1 m3油酸所含有的分子数为

C.1个油酸分子的质量为

D.油酸分子的直径约为

(3)某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较,数据都偏大。对于出现这种结果的原因,可能是由于　　　　　　　　。 

A.在求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了2滴

B.计算油酸面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理

C.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开

D.做实验之前油酸溶液搁置时间过长

13.(6分)将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间作用力与分子间距离的关系图像如图所示。若质量为m=1×10-26 kg的乙分子从r3(此处分子势能为0)处以v=100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来,且仅受分子力作用,则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多少?

14.(14分)(2023山东聊城高二期中)地球表面覆盖着一层大气,我们就生活在大气“海洋”的底部,感受着来自大气的压强。已知大气压强是由于大气的重力而产生的,物理兴趣小组的同学通过查找资料知道:大气层厚度为h,比地球半径小得多。已知地球半径R,地球表面重力加速度g,地球表面附近的大气压为p0,空气的平均摩尔质量M,阿伏加德罗常数NA,试求:

(1)地球表面覆盖的大气层的总质量m;

(2)地球表面大气层的分子数n。

15.(16分)金刚石俗称“金刚钻”,是一种由纯碳组成的矿物,也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度ρ=4 560 kg/m3,碳原子的摩尔质量为1.2×10-2 kg/mol,现有一块体积V=5.7×10-8 m3的金刚石,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1。(计算结果保留2位有效数字)

(1)求该金刚石中含有的碳原子数。

 (2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的(忽略碳原子间的空隙),把金刚石中的碳原子看成球体,估算碳原子的直径。

第一章测评

1.A　扩散现象指不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象,是物质分子的无规则运动产生的;布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,间接反映了液体分子的无规则运动,温度越高,分子热运动越剧烈,故布朗运动和扩散现象都与温度有关,故A正确。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。被封闭气体的压强是由气体分子持续撞击器壁产生的,与气体是否失重无关,故C错误。温度是分子热运动平均动能的标志,物体温度升高时分子的平均动能增大,但不是内部所有分子的动能都增大,故D错误。

2.C　在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子扩散的结果,扩散现象本质就是分子无规则的运动,故A、B错误。因为一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,所以使用免洗洗手液后,手部很快就干爽了,是由于液体分子扩散到了空气中,故C正确。洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,温度不变,分子平均动能不变,但是分子之间的距离变大,分子势能变化,所以内能也要变化,故D错误。

3.D　两地温度相同,则分子平均动能不变;气体分子的数密度减少,气体分子的平均速率不变,因此压强减小,故选D。

4.C　1g、100℃ 的水需要吸收热量才能变为1g、100℃的水蒸气,故1g、100℃ 的水的内能小于1g、100℃的水蒸气的内能,故A错误;物体的内能与物质的量、温度、体积有关,质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等,内能不一定相等,故B错误;内能不同的物体,其温度可能相同,它们分子热运动的平均动能可能相同,故C正确;一个木块被举高,木块的重力势能增大,但木块的分子间距不变,组成该木块的所有分子的分子势能不变,故D错误。

5.C　因为题图中线段AQ=QB,所以Q是平衡位置,则乙分子在P处所受到的合力表现为斥力,A错误;乙分子从较远处靠近甲分子,则在靠近Q的过程中,分子力表现为引力,引力做正功,乙分子速度增大,分子势能减小,在Q点合力为零,加速度为零,越过Q点靠近甲分子过程,分子力表现为斥力,斥力做负功,分子速度减小,分子势能增大,加速度增大,所以有vQ>vP、aQ<aP、EP>EQ,B、D错误,C正确。

6.D　细颗粒物在大气中的移动是由于空气分子的热运动与气流的作用,A错误;由图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例越大,对应的气体分子温度较高,所以图乙中实线表示14:00时的空气分子速率分布曲线,B错误;温度越高,细颗粒物的无规则运动越剧烈,所以细颗粒物的无规则运动14:00时比11:00时更剧烈,C错误;14:00时的气温高于12:00时的气温,空气分子的平均动能较大,单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多,D正确。

7.C　由题图可知,在x=x1处N分子的动能最大,则分子力做功最多,分子势能最小,则x=x1处为平衡位置,此时分子力为零,当x<x1时,分子力表现为斥力,x>x1时,分子力表现为引力。N由x=0到x=x2过程中,M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力,A错误;由于x=x1处为平衡位置,则根据F-x图像可知x1相当于F-x图像的c点,则由x=x1到x=x2过程中,N所受的分子力F可能先增大后减小,则加速度可能先增大后减小,B错误;N由O到x=x2过程中,M、N系统的分子势能先减小后增大,C正确;N在x=x1时,M、N间分子力为零,D错误。

8.ACD　布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,所以飞沫微粒的运动是布朗运动,故A正确;飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为它受空气分子的不平衡碰撞,在空气中做布朗运动,故B错误;飞沫微粒越小,在某一瞬间跟它相撞的液体分子越少,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因而其运动越明显,故C正确;环境温度越高,飞沫微粒的运动越明显,故D正确。

9.BC　本题考查分子力和分子势能。由分子力与距离的关系图像可知,两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中,F表现为引力,先增大后减小,选项A错误,B正确;由分子势能与距离的关系图像可知,两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中,Ep不断减小,选项C正确,D错误。

10.BD　根据压强的微观意义可知,密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关,故A错误;根据压强的微观意义可知,当气体的压强不变时,单位时间内作用在单位面积上的力不变,温度降低时,分子的平均动能减小,分子对器壁的平均撞击力减小,所以在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加,故B正确;气体分子间距较大,气体的分子体积不等于,故C错误;温度是分子平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能一定大,但物体的内能与物体的物质的量、温度、体积等都有关,所以温度高的物体的内能不一定大,故D正确。

11.答案 大于　先减小再增大

解析 两分子之间的相互作用力表现为引力,所以两分子之间的距离大于r0;若两个分子的间距从无限远逐渐变小,直到等于r0的过程中,分子力做正功,分子势能减小,当分子间距等于r0后再继续减小时,分子力做负功,分子势能增大,故分子势能变化的趋势是先减小再增大。

12.答案 (1)2×10-10　(2)B　(3)C

解析 (1)一滴油酸酒精溶液含油酸的体积为V=mL=10-11m3,超过半格的有105格,故油膜面积为S=105×4×10-4m2=4.2×10-2m2,油酸分子直径为d==2×10-10m。

(2)1kg油酸所含有的分子数为N=NA=,故A错误;1m3油酸所含有的分子数为N=NA=NA=,故B正确;1个油酸分子的质量为m0=,故C错误;设油酸分子为球形且直径为d,则一个油酸分子的体积为V0=,油酸的摩尔体积为V=,则阿伏加德罗常数可表示为NA=,联立可解得d=,故D错误。

(3)在求每滴溶液体积时,1mL溶液的滴数多记了2滴,导致测量体积偏小,直径测量偏小,故A错误;计算油酸面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理,使格数偏多,面积偏大,故直径测量值偏小,故B错误;水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,使面积测量值偏小,直径测量值偏大,故C正确;做实验之前油酸溶液搁置时间过长,酒精挥发使得油酸浓度变大,仍按原来的浓度计算,则计算值偏小,因此测量值就偏小,故D错误。

13.答案 5×10-23 J

解析 在乙分子靠近甲分子的过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减小,后增大。分子动能和分子势能之和不变。当速度为0时,分子势能最大。

Epm=ΔEk减=mv2=×1×10-26×1002J=5×10-23J。

14.答案 (1)　(2)

解析 (1)地球的表面积为S=4πR2

地球表面大气的重力与大气压力大小相等,即有mg=p0S

所以大气的总质量m=。

(2)地球表面大气层的分子数为n=NA=。

15.答案 (1)1.3×1022　(2)2.0×10-10 m

解析 (1)金刚石的质量m=ρV=4560×5.7×10-8kg=2.6×10-4kg

碳的物质的量n==2.2×10-2mol

N=nNA=2.2×10-2×6.02×1023=1.3×1022。

(2)一个碳原子的体积V0=m3=4.4×10-30m3

把金刚石中的碳原子看成球体,则由公式V0=d3

可得碳原子直径为d==2.0×10-10m。