人教版高中物理选择性必修第三册第一章分子动理论质量评估含答案 试卷

第一章质量评估

 (时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.

1.下列说法正确的是 (　　)

A.布朗运动就是液体分子的热运动

B.两分子间的距离发生变化,分子间的作用力一定减小

C.物体内分子的平均动能随物体温度的改变而改变

D.如果气体温度升高,那么所有气体分子的速率都增大

解析:布朗运动是小颗粒的运动,选项A错误.分子间距变化,分子间的作用力变化,但不一定减小,选项B错误.温度是分子平均动能的标志,温度变化,分子的平均动能变化,选项C正确.气体的温度升高,分子平均动能增大,平均速率增大,但不一定每个分子的速率都增大,选项D错误.

答案:C

2.水的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则质量为m的水所含分子数为 (　　)

A.NA　　　　　B.NA             C.mNA     D.MNA

解析:质量为m的水的物质的量为n=,故质量为m的水所含的分子数为N=nNA=NA,故选项A正确.

答案:A

3. (2023·广东广州)下图为一定质量的某气体分子在两种不同温度下的速率分布图像,下列说法中不正确的是 (　　)

A.图中状态①的气体分子平均动能比状态②的大

B.图中状态①曲线下的面积与状态②曲线下的面积一样

C.图中曲线给出了任意速率区间的某气体分子数占总分子数的百分比

D.此气体若是理想气体,则在图中状态①的内能比状态②的内能小

解析: 读图,图中状态①的气体分子速率大的比例高,故图中状态①的气体分子平均动能比状态②的大,故A正确;图中状态①曲线下的面积与状态②曲线下的面积一样,故B正确;图中曲线给出了任意速率区间的某气体分子数占总分子数的百分比,故C正确;此气体若是理想气体,图中状态①的气体分子平均动能比状态②的大,则在图中状态①的内能比状态②的内能大,故D错误.本题选不正确的,故选D.

答案:D

4.关于扩散现象和布朗运动,下列说法正确的是 (　　)

A.两种运动都是液体分子的运动

B.两种运动都能反映分子的运动

C.两种运动都与温度有关,所以也叫热运动

D.布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒大小有关,说明分子运动快慢与物体的速度有关

解析:扩散现象是分子的运动,布朗运动不是分子的运动,但能反映分子的运动,并且扩散现象和布朗运动都与温度有关,选项A错误,选项B正确.热运动指的是分子的无规则运动,选项C错误.布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒大小有关,颗粒越小,布朗运动越明显,说明液体分子做无规则运动对颗粒的撞击越不平衡,选项D错误.

答案:B

5.“水立方”游泳馆专门设计了雨水回收系统,平均每年可以回收雨水10 500 m3,相当于100户居民一年的用水量.一年按365天计算,水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023 mol-1,水的摩尔质量为M=1.8×10-2 kg/mol,每户居民一天的平均用水量所对应的水分子数最接近 (　　)

A.3×1031               B.3×1028

C.9×1027               D.9×1030

解析:每户居民一天所用水的体积V=0.29 m3,体积为0.29 m3的水所含的水分子数N=NA=9.7×1027,故选项C正确.

答案:C

6.下图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图,由图可得 (　　)

A.同一温度下,氧气分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的规律

B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大

C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增加

D.随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小

解析:温度升高后,并不是每一个氧气分子的速率都增大,而是氧气分子的平均速率变大,并且速率小的分子所占的比例减小,则选项B、C、D错误.同一温度下,氧气分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的规律,选项A正确.

答案:A

7.在一定的温度下,一定质量的气体体积减小时,气体的压强增大,下列说法正确的是 (　　)

A.单位体积内的分子数增多,单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多

B.气体分子的数密度变大,分子对器壁的吸引力变大

C.每个气体分子对器壁的平均撞击力都变大

D.气体分子的数密度增大,分子质量变大

解析:气体压强的微观表现是气体分子在单位时间内对单位面积器壁的作用力,是由分子的平均动能和单位体积内的分子数共同决定的.温度不变说明气体分子的平均动能不变,气体体积减小时,单位体积内分子数增多,单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多,故气体的压强增大.

答案:A

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.

8.现在有质量是18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气,它们的温度都是100 ℃.下列说法正确的是 (　　)

A.它们的分子数相同,分子的平均动能相同

B.它们的分子数相同,分子的平均动能不相同,氧气分子的平均动能大

C.它们的分子数相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水的大

D.它们的分子数不相同,分子的平均动能相同

解析:温度相同时,分子平均动能相同,选项B错误.物质的量相同,分子数目相同,选项A正确,选项D错误.100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气需要吸收热量,故水蒸气的内能比水的内能大,选项C正确.

答案:AC

9.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数.已知n滴油的总体积为V,1滴油形成的单分子油膜面积为S,这种油的摩尔质量为M,密度为ρ,油分子的直径为d,阿伏加德罗常数为NA.下列关系式正确的是 (　　)

A.d=                        B.d=

C.NA=                  D.NA=

解析:据题意,1滴油的体积为,油膜厚度即分子直径d=,每一个球形分子的体积V0==,该油的摩尔体积Vm=NAV0=,阿伏加德罗常数NA=,选项B、D正确.

答案:BD

10.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子在分子间的作用力的作用下沿x轴向甲分子运动,两分子间的分子势能与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.若两分子所具有的总能量为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

B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0

C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态

D.乙分子的运动范围为x≥x1

解析:分子间的距离等于平衡距离时,分子间的作用力为0,加速度为0,此时分子势能最小,分子的动能最大.由题图可知P点即平衡位置,此时加速度为0,选项A错误.x=x2位置,分子势能为-E0,因为总能量为0,故分子动能为E0,选项B正确.在Q点,Ep=0,但分子间的作用力不为0,分子并非处于平衡状态,选项C错误.在乙分子沿x轴向甲分子靠近的过程中,分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小,即分子的速度先增大后减小,到Q点分子的速度刚好减为0,此后由于斥力作用,乙分子再远离甲分子返回,即乙分子运动的范围为x≥x1,选项D正确.

答案:BD

三、非选择题:共54分.

11.(8分)每1 000 mL某油酸酒精溶液中有纯油酸0.6 mL,用滴管向量筒内滴50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加1 mL.若把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示.

(1)若每个小方格的边长为30 mm,则油酸薄膜的面积为　　　　m2; 

(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为　　　　m3; 

(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径为　　　　m. 

解析: (1)数出在油酸薄膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个,不足半个的舍去)为86个,油酸薄膜面积为S=86×(30×10-3)2 m2=7.74×10-2 m2.

(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL,且油酸酒精溶液的浓度为η=0.06%,故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为

V0=η=×0.06%×10-6 m3=1.2×10-11 m3.

(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径,可估算出油酸分子的直径为

d== m=1.6×10-10 m.

答案: (1)7.74×10-2　 (2)1.2×10-11    (3)1.6×10-10

12.(10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,这是因为正常工作时,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.若氙气充入灯头后的体积V=1.6 L,氙气密度ρ=6.0 kg/m3.已知氙气的摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1.试估算:(结果保留一位有效数字)

(1)灯头中氙气分子的总数;

(2)灯头中氙气分子间的平均距离.

解析: (1)设氙气的物质的量为n,则n=,

氙气分子的总数N=NA=4×1022.

(2)每个分子所占的空间为V0,则

V0=,

设分子间平均距离为a,则有

V0=a3,

所以a==3×10-9 m.

答案: (1)4×1022　(2)3×10-9 m

13.(10分)甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间的作用力与二者间的距离关系的图像如图所示.若质量为m=1×10-26 kg的乙分子从r3(r3=30d,d为分子直径)处以v=100 m/s的速度沿x轴负方向向甲飞来,乙分子仅受分子间的相互作用力,则乙分子在运动中的最大分子势能为多大?

解析:在乙分子靠近甲分子过程中,分子间的作用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=×1×10-26×1002 J=5×10-23 J.

答案:5×10-23 J

14.(12分)某瓶子的容积为500 mL,空气的摩尔质量M=2.9×10-2 kg/mol.在标准状态下,空气的摩尔体积Vm=22.4 L/mol,NA=6.0×1023 mol-1.

(1)空气分子的平均质量是多少?

(2)标准状态下,一瓶纯净空气的质量是多少?

(3)一瓶空气中约有多少个气体分子?

解析: (1)空气分子的平均质量

m0== kg=4.8×10-26 kg.

(2)标准状态下,一瓶纯净空气的质量

m空=ρV瓶== kg=6.5×10-4 kg.

(3)一瓶空气中的气体分子数

N=nNA=·NA==1.3×1022.

答案: (1)4.8×10-26 kg     (2)6.5×10-4 kg      (3)1.3×1022

15.(14分)被动吸烟比主动吸烟危害更大.一个高约2.8 m、面积约10 m2的两人办公室,若一人在吸一根烟,另一人不吸烟,不吸烟者一次呼吸大约吸入多少个被污染的气体分子?阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1,假设人正常呼吸一次吸入气体300 cm3,一根烟大约吸10次,1 mol气体的体积是22.4 L.

解析:吸烟者吸一根烟吸入气体的总体积为V=10×300×10-6 m3=3×10-3 m3,

这些气体含有的分子数

N=×6.02×1023=8.1×1022,

办公室1 m3空间内含被污染的气体分子数为

N'==2.9×1021,

被动吸烟者一次吸入被污染的气体分子数为

N0=2.9×1021×300×10-6=8.7×1017.

答案:8.7×1017