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同步练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论综合与测试同步练习题，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
 2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第三册 第一章 分子动理论 章末综合练习（解析版）一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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.日常生活中,很多司空见惯的现象都包含着物理知识,请思考下列所给现象哪些属于热运动 (　　)A.把一块平滑的铅板放在房间内,经过一段时间在接触面上有一层尘土B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.两铅块能被压合在一起【解析】选B。热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如摩擦生热、物体的热传递等,有一层尘土是宏观现象,A错误;我们喝汤时尝到了胡椒的味道,说明组成胡椒的分子扩散到汤中,B正确;水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误;两铅块能被压合在一起,是分子间存在引力作用的表现,D错误。2.大家知道“破镜重圆”几乎是不可能的,其原因是(　　)A.破碎后玻璃分子间的斥力比引力大B.玻璃分子间不存在分子力的作用C.两块玻璃之间,总的分子引力太小,不足以使之粘合在一起D.一块玻璃内部,分子间的引力大于斥力,而两块碎玻璃之间,分子间引力和斥力大小相等,合力为零【解析】选C。一切物质的分子间都有相互作用的引力和斥力,但分子间的作用力是有范围的;由于镜子破裂处的绝大多数分子间距离较大,大于分子直径的10倍,分子间的作用力就十分微弱,所以“破镜不能重圆”,故C正确,A、B、D错误。3.由于两个分子间的距离发生变化而使得分子势能变小,则可以判定在这一过程中 (　　)A.两分子间的相互作用力一定增大B.两分子间的距离一定变大C.分子间的相互作用力一定做了功D.两分子间的相互作用力一定是引力【解析】选C。分子间分子势能与距离的关系如图所示,若分子间距大于平衡间距,分子间距变小,分子力可能增加,也可能减小,A错误;从图可以看出,分子势能变小,分子间距可能增加,也可能减小,B错误;分子间距变化,分子力一定做功,C正确;若分子间距小于平衡间距,分子间距变大,分子力减小,表现为斥力,D错误。4.秋天的清晨,荷叶上挂满晶莹的露珠,已知露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠,对这一物理过程,水分子间的              (　　)A.引力消失,斥力增大　　　　 B.斥力消失,引力增大C.引力、斥力都减小    D.引力、斥力都增大【解析】选D。露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠,液化过程中,分子间的距离变小,引力与斥力都增大,D正确,A、B、C错误。5.下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是 (　　)A. 三种现象在月球表面无法进行B. 三种现象在宇宙飞船里都能进行C.在月球表面布朗运动、扩散现象能够进行,而对流则不能进行D.在宇宙飞船里布朗运动、扩散现象能够进行,而对流则不能进行【解析】选D。布朗运动和扩散现象都是分子无规则热运动的结果,而对流需要在重力作用的条件下才能进行。由于布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的,所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行,由于月球表面仍有重力存在,宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态,故对流可在月球表面进行,而不能在宇宙飞船内进行,故选D。6.夏天,如果将自行车内胎充气过足,又放在阳光下暴晒(暴晒过程中内胎容积几乎不变),车胎极易爆裂。关于这一现象有以下描述,其中正确的是              (　　)A.车胎爆裂,是车胎内气体温度升高,气体分子间斥力急剧增大的结果B.在爆裂前的过程中,气体温度升高,标志着每一个气体分子速率都增大了C.在爆裂的过程中,气体分子的势能不变D.车胎爆裂的原因是车胎内的气体压强增加【解析】选D。车胎爆裂是车胎内气体温度升高,压强增大的原因,故A错误;气体温度升高,只能是平均速率增大,对于其中个别分子速率可能会减小,故B错误;爆裂的过程中,气体分子间距增大,由于气体分子之间的距离远大于平衡位置间距离,故此过程势能增加,则C错误;车胎突然爆裂的原因是温度升高,分子平均速率增加,在容器的容积不变的情况下,气体的压强增加,故D正确。7.某同学做了如下实验:先把空烧瓶放入冰箱冷冻,取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上,再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球胀大起来,忽略气球胀大过程中对气体力的影响,如图所示,与烧瓶放进热水前相比,放进热水后密闭气体的              (　　)A.内能减小B.分子平均动能增大C.分子对烧瓶底的平均作用力减小D.体积是所有气体分子的体积之和【解析】选B。由于热水的温度较高,将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气体吸收了热水的热量,温度升高,内能增大,故A错误;由于温度升高,所以分子的平均动能增大,故B正确;由于外界压强不变,因此内部压强也保持不变,气体分子对瓶底的平均作用力不变,故C错误;气体分子体积很小,故对应的气体体积不是分子体积之和,故D错误。故选B。【总结提升】解答本类问题应注意以下三点:(1)温度是分子热运动平均动能的标志,温度相等,分子的平均动能相等。分子的平均动能与分子的质量和分子的平均速率有关,分子质量不同,则分子的平均速率也不同。(2)内能不但与温度和体积有关,还与物质的状态有关。(3)气体体积是所有气体分子占据的体积不是分子体积之和。8.下面的表格是某地区1～7月份气温与气压的对照表,7月份与1月份相比较,正确的是 (　　)月份/月1234567平均最高气温/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大气压/(×105 Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.998 40.996 0A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变B.空气分子无规则热运动减弱了C.单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数增多了D.单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数减少了【解析】选D。由表中数据知,7月份与1月份相比,温度升高,压强减小,温度升高使气体分子热运动更加剧烈,而压强减小,可知气体分子的数密度减小,所以单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数减少了,因而只有选项D正确。【补偿训练】对一定质量的气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则 (　　)A.当体积减小时,N必增加B.当温度升高时,N必增加C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变【解析】选C。气体的体积减小时,压强和温度是怎样变化的并不清楚,不能判断N是必定增加的,A错误;同理,温度升高时,气体的体积和压强怎样变化也不清楚,无法判断N的变化,B错误;当压强不变而体积和温度变化时,存在两种变化的可能性:一是温度升高时,体积增大,分子的平均动能变大,即分子对器壁碰撞的平均作用力增大,因压强不变,因此对器壁碰撞的频繁程度减小,就是N减小;二是温度降低时,体积减小,同理可推知,N增大。C正确,D不正确。二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。9.下列说法中正确的是 (　　)A.一杯水里放几粒食盐,盐粒沉在水下面,逐渐溶解,过一段时间,上面的水也变咸了,是由于食盐分子做布朗运动形成的B.把一块铅和一块金表面磨光后紧压在一起,在常温下放置四到五年,结果金和铅连在一起,并互相渗入,这是两种金属分子做布朗运动的结果C.布朗运动和扩散现象不但说明分子做无规则运动,同时也说明了分子间是有空隙的D.压缩气体比压缩固体和液体容易得多,这是因为气体分子间距离远大于液体和固体分子间距离【解析】选C、D。布朗运动是固体小颗粒的运动,A、B错误。布朗运动和扩散现象都说明分子做无规则运动,并且分子之间是有空隙的,C正确。组成气体的分子之间的距离比液体、固体大得多,分子之间的作用力几乎为零,所以压缩气体时较容易,固体和液体则不然,故D正确。【补偿训练】(多选)下列事实中能说明分子间存在斥力的是 (　　)A.气体可以充满整个空间B.给自行车车胎打气,最后气体很难被压缩C.给热水瓶灌水时,瓶中水很难被压缩D.万吨水压机可使钢锭变形,但很难缩小其体积【解析】选C、D。气体分子间距离很大,分子力表现为引力,A错;打气时,需要用力是由于气体分子与活塞发生频繁碰撞而产生压强,B错;C、D都能说明分子间存在斥力。10.如图所示,图中表示了一定质量氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同温度下速率分布情况,由图可以判断以下说法正确的是              (　　)A.温度升高,所有分子运动速率变大B.温度越高,分子平均速率越小C.0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点D.100 ℃的氧气与0 ℃的氧气相比,速率大的分子数比例较大【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)分子做永不停息的无规则运动。(2)分子运动的速率分布规律是中间多两边少。【解析】选C、D。由图像的意义及特点可知C、D正确;温度升高,分子平均速率变大,但具体到某个分子则速率可能变大、不变或变小,A、B错。11.关于物体的内能、热量和功的说法,下列说法正确的是 (　　)A.温度高的物体一定比温度低的物体内能大B.一定质量的0 ℃的水凝结为0 ℃的冰时,分子平均动能不变,分子势能减少C.物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能D.把物体升到一定的高处,克服重力做功,内能一定增加【解析】选B、C。内能不仅与物体的温度有关,还与物体的多少有关,故A错误;一定质量的0 ℃的水凝结为0 ℃的冰时要放出热量,分子平均动能不变,分子势能减小,故B正确;物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能,故C正确;把物体升到一定的高处,克服重力做功,机械能一定增加,内能不变,故D错误。12.分子甲固定在O点,分子乙从无限远处向甲运动,两分子间的分子力F与分子间距离r的关系图线如图所示。下列说法正确的是              (　　)A.当r大于r2时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r2时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子乙的势能最小D.当r等于r1时,分子乙的动能最大【解析】选A、D。由题图可知:当r大于r2时,分子间的作用力表现为引力,故A正确;当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力,r大于r1小于r2时,分子间的作用力表现为引力,故B错误;当r等于r1时,分子势能最小,分子动能最大,故C错误,D正确。三、实验题:本题共2小题,共14分。13.(6分)甲和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同,则______(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,则______(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。 【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动,布朗运动是液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的,颗粒越小,液体分子对颗粒的撞击越不平衡,布朗运动越明显。由题图可知,乙图中颗粒的布朗运动更明显,所以若水温相同,甲中炭粒的颗粒较大;温度越高,布朗运动越激烈,所以若炭粒大小相同,则乙中水温高,水分子的热运动较剧烈。答案:甲　乙14.(8分)用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;④用注射器往水面上滴上一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格的两个格算一格,多于半个格的算一格。上述实验步骤中有遗漏和错误,遗漏的步骤:____________; 错误的步骤:__________________________________(指明步骤,并改正),油酸分子直径的表达式:d=________________。 【解析】实验中为了使油膜不分裂成几块,需要在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算,在数油膜所覆盖的坐标格数时,大于半格算一格,小于半格舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜,油膜厚度可看成分子直径,由题意可知,油酸溶液的浓度为,一滴油酸溶液的体积为;一滴油酸溶液中含有纯油酸体积为;而一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na2,所以油膜的厚度,即分子直径d=。答案:将痱子粉均匀撒在水面上　⑥,应该是不足半格的舍去,多于半格的算一格　四、计算题:本题共4小题,共46分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。15.(8分)计算机的CPU是使用硅材料制成的,其核心部分的面积为S=1 cm2,厚度为d=2 mm,含有各种晶体管n=1×108个。已知硅的摩尔质量为M=2.8×10-2 kg/mol,密度为ρ=2.3×103 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1(结果保留1位有效数字)。求:(1)硅原子的体积V0;(2)每个晶体管平均含有的硅原子数N。【解析】(1)V0=≈2×10-29 m3; (4分)(2)由nNV0=Sd解得:N=1×1014个。 (4分)答案:(1)2×10-29 m3　(2)1×1014个16.(8分)我国在南海海域“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气的固体状态,深埋于海底和陆地永久冻土层中,它的主要成分是甲烷分子与水分子,是极具发展潜力的新能源。已知1 m3可燃冰可释放164 m3的天然气(标准状况下),标准状况下1 mol气体的体积为2.24×10-2 m3,阿伏加德罗常数取NA=6.02×1023 mol-1。则1 m3可燃冰所含甲烷分子数为多少?(结果保留一位有效数字)【解析】1 m3可燃冰可释放164 m3的天然气,标准状况下1 mol气体的体积为2.24×10-2 m3,甲烷物质的量为:n== mol,              (4分)则1 m3可燃冰所含甲烷分子数为:N=nNA=×6.02×1023个≈4×1027个。 (4分)答案:4×1027个17.(14分)用放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小颗粒体积为0.1×10-9 m3,小颗粒的密度为2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1,求:(1)该小颗粒含分子数约为多少个?(结果保留一位有效数字)(2)假设小颗粒中的分子是紧挨在一起的,试估算该物质分子的直径。【解析】(1)将该小颗粒的分子看成正方体模型,设小颗粒边长为a,放大600倍后,其体积为:V=(600a)3=0.1×10-9 m3 (2分)实际体积为V′=a3= m3 (2分)质量为m=ρV′≈1.0×10-15 kg(2分)含分子数为n= NA=×6.02×1023个≈5×1010个。 (2分)(2)将该小颗粒的分子看成球体模型,则有=π()3= (2分)得d== m≈2.6×10-10 m。 (4分)答案:(1)5×1010个　(2)2.6×10-10 m18.(16分)晶须是一种发展中的高强度材料,它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体。现有一根铁质晶须,直径为d,用大小为F的力恰好将它拉断,断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ,铁的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是多大?【解析】铁的摩尔体积:V= (2分)单个分子的体积:V0= (2分)又:V0=πr3 (2分)所以分子的半径:r=( (2分)分子的最大截面积:S0=π·( (2分)铁质晶须的横截面上的分子数:n= (2分)拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力:F0==( (4分)答案:(【补偿训练】目前,环境污染已非常严重,瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去,瓶装纯净空气也会上市。设瓶子的容积为500 mL,空气的摩尔质量M=29×10-3 kg/mol。按标准状况计算,空气的摩尔体积Vm=22.4 L/mol,NA=6.0×1023 mol-1,试估算:(1)空气分子的平均质量是多少?(2)一瓶纯净空气的质量是多少?(3)一瓶中约有多少个气体分子?【解析】(1)m== kg≈4.8×10-26 kg。(2)m空=ρV瓶== kg≈6.5×10-4 kg。(3)分子数N=·NA=≈1.3×1022个。答案:(1)4.8×10-26 kg　(2)6.5×10-4 kg(3)1.3×1022