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高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1节 分子动理论的基本观点精品达标测试
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1节 分子动理论的基本观点精品达标测试，共10页。试卷主要包含了下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
第1节 分子动理论的基本观点
基础过关练
题组一 物体是由大量分子组成的
1.下列说法中正确的是( )
A.物体是由大量分子组成的
B.无论是无机物质的小分子,还是有机物质的大分子,其分子大小的数量级都是10-10 m
C.本节中所说的“分子”,只包含了化学中的分子,不包括原子和离子
D.分子的质量是很小的,其数量级为10-10 kg
2.已知阿伏伽德罗常数为NA,铜的摩尔质量为M(单位为kg/ml),密度为ρ(单位为kg/m3),下面的结论中正确的是( )
A.1 m3铜所含原子的数目为NAM
B.1个铜原子的质量为MNA
C.1个铜原子的体积为MρNA
D.1 kg铜所含原子的数目为NA
题组二 分子的热运动
3.(2022广东北师大珠海分校附属外国语学校阶段性验收)把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒,且水分子不停地撞击炭粒
B.小炭粒在不停地做无规则运动,这就是布朗运动
C.越小的炭粒,运动越明显
D.在显微镜下看起来连成一片的液体,实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的
4.(2022辽宁六校第三次联考)如图所示,把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧压在一起,五年后发现金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是( )
A.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的相互吸引
B.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的热运动
C.属于布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中
D.属于布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方
5.(2022江西师大附中阶段练习)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动,从A点开始,他把粉笔末每隔30 s的位置记录在坐标纸上,依次得到B、C、D等这些点,把这些点连线,形成如图所示的折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是( )
A.该折线图是粉笔末的运动轨迹
B.粉笔末的无规则运动反映了粉笔固体分子的无规则运动
C.经过B点后15 s,粉笔末应该在BC的中点处
D.粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度
题组三 分子间的作用力及分子势能
6.如图所示,关于分子间的作用力,下列说法正确的是(其中r0处为分子的平衡位置) ( )
A.当分子间距离为r0时,它们之间既有引力,也有斥力
B.分子间的平衡距离r0可以看作分子直径的大小,其数量级为10−10 m
C.两个分子间距离由较远减小到r=r0过程中,分子力先减小,后增大,分子力表现为引力
D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r=r0过程中,引力和斥力都同时减小,分子力表现为引力
7.(2022湖北襄阳南漳二中期中)一分子固定在原点O处,另一分子可在x轴上移动,这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示,曲线ab与cd的交点为e,则( )
A.x>x0的情况下,x越大,分子力越小
B.xC.xD.x>x0的情况下,x越大,分子势能越大
8.(2023江苏淮安马坝高中期中)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一个分子固定于原点O,另一个分子从距O点很远处向O点运动,以下说法正确的是( )
A.在两分子间距减小到r1的过程中,分子间作用力先减小后增大
B.在两分子间距减小到r1的过程中,分子势能先减小后增大
C.在两分子间距减小到r1时,分子势能等于零
D.在两分子间距由r2减小到r1的过程中,分子间作用力与分子势能都在减小
题组四 物体的内能
9.(2023河北邯郸一中期中)关于物体的内能,下列叙述中正确的是( )
A.温度高的物体比温度低的物体内能大
B.物体的内能不可能为零
C.内能相同的物体,它们的分子的平均动能一定相同
D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都无关
10.(2023北京门头沟一模)关于质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是( )
A.水的内能比水蒸气的内能大
B.水分子的热运动比水蒸气的热运动剧烈
C.每个水分子的速率都和水蒸气分子的速率一样大
D.水分子的平均动能和水蒸气分子的平均动能一样大
能力提升练
题组一 热运动
1.(2023湖南衡阳二模)下列关于分子动理论的说法中,正确的是( )
A.布朗运动就是分子的运动
B.物体的内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.物体的内能越多,温度一定越高
D.扩散现象和布朗运动说明了分子在做永不停息的无规则运动
2.(2022黑龙江鹤岗一中期末)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,可在显微镜下观察到,它飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入人体后会进入血液对人体形成危害。矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法错误的是( )
A.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
B.温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈
C.PM2.5的质量越大,其无规则运动越剧烈
D.周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动
3.(2022黑龙江齐齐哈尔恒昌中学期中)
据研究发现,新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在10-3~103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10-6 m数量级。下列说法正确的是 ( )
A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动
B.在布朗运动中,固态或液态颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.在布朗运动中,颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D.当固态或液态颗粒很小时,能很长时间都悬浮在气体中,是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的
题组二 分子力做功、分子势能及物体的内能
4.(2022黑龙江哈尔滨德强高中检测)下列说法正确的是( )
A.一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子势能不变
B.分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高
C.温度相同的氧气和氢气,氢气的内能一定大
D.一定质量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子势能的总和
5.(2023北京四中期末)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随间距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( )
甲
乙
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r6.(2022河北武安一中调研)甲分子固定在坐标原点O,乙分子仅在分子力作用下从x轴上坐标为x=d(r0A.乙分子的加速度一定先减小再增大
B.两分子系统的分子势能一定先减小再增大
C.乙分子在P点时,加速度最小且动能为E0
D.乙分子的运动范围为x1≤x≤d
题组三 宏观量与微观量的计算
7.(2021辽宁大连八中月考)2015年2月,美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将10-6 g的水分解为氢气和氧气,已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量M=1.8×10-2 kg/ml,阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023 ml-1,则( )
A.被分解的水中含有水分子的总数约为3×1014个
B.被分解的水中含有水分子的总数约为3×1016个
C.一个水分子的体积为3×10-29 m3
D.一个水分子的体积为3×10-27 m3
8.(2022江苏宿迁期中)拒绝烟草,洁身自好,是每一个中学生都要时刻提醒自己的。试估算一个高约3.5 m、面积约70 m2的教室,若有一人在教室吸了一根烟,在标准状况下,空气的摩尔体积为22.4×10-3 m3/ml,可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积,阿伏伽德罗常数为NA=6.02×1023ml-1,求:(结果均保留两位有效数字,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm3,一根烟大约吸10次)
(1)吸烟者吸一根烟吸入的空气分子总数;
(2)若教室只有两个人,另一不吸烟者一次大约吸入多少个被污染过的空气分子?
9.(2023山东青岛期末)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(单位是g/cm3),摩尔质量为M(单位是g/ml),阿伏伽德罗常数为NA(单位是ml-1)。已知1克拉=0.2 g。
(1)求a克拉钻石的物质的量;
(2)求a克拉钻石所含有的原子数;
(3)假设钻石中的碳原子可看成紧密排列的球体,则每个碳原子的体积为多大?
答案与分层梯度式解析
第1章 分子动理论与气体实验定律
第1节 分子动理论的基本观点
基础过关练
1.A 物体是由大量分子组成的,故A项正确;一些有机物质的分子较大,大小超过10-10 m,故B项错误;本节中所说的“分子”包括化学中的分子、原子和离子等,故C项错误;分子质量的数量级一般为10-26 kg,故D项错误。
2.BC 1 m3铜所含原子数目为ρM·NA,故A项错误;1个铜原子的质量为MNA,故B项正确;1个铜原子的体积是MρNA,故C项正确;1 kg铜所含原子的数目为NAM,故D项错误。
3.BC 在光学显微镜下,只能看到悬浮的小炭粒,看不到水分子,故A项错误;在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动,这就是布朗运动,且炭粒越小,运动越明显,故B、C两项正确;水分子不是静止的,D项错误。
4.B 扩散现象是指不同种物质相互接触,物质的分子彼此进入对方的现象,是分子无规则运动的体现,选项B正确。
5.D 题图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线,既不是固体颗粒的运动轨迹,也不是分子的运动轨迹,故A错误;题图中的折线没有规则,说明粉笔末的运动是无规则的,反映了水分子的无规则运动,故B错误;粉笔末的运动是无规则的,不能判断出在经过B点后15 s,粉笔末是否在BC的中点处,故C错误;根据平均速度的定义,由题图可知,B到C的位移的大小小于C到D的位移的大小,时间间隔相等,所以由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度,故D正确。
6.AB 当分子间距离为r0时,它们之间的引力与斥力刚好大小相等,分子间合力为零,A项正确;一般分子直径的数量级为10-10 m,跟分子间的平衡距离r0相当,B项正确;两分子间距离由较远减小到r=r0过程中,分子力先增大,后减小,C项错误;两分子间距离在小于r0的范围内,分子力表现为斥力,D项错误。
7.BD x>x0的情况下,分子力表现为引力,x从x0开始逐渐增大,分子力先增大后减小,故A错误;xx0的情况下,x越大,分子力做的负功越多,分子势能越大,故D正确。故选B、D。
8.D 在两分子间距减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力先增大后减小,故A错误;在两分子间距减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,无穷远处分子势能为零,两分子间距减小到r1时,分子势能小于零,故B、C错误;在两分子间距由r2减小到r1的过程中,分子力减小,且分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,故D正确。
9.B 物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素共同决定,温度高的物体的内能不一定大,故A、D错误;由于分子一直在做无规则运动,因此,任何物体的内能不可能为零,故B正确;内能是物体内所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,内能相同的物体,它们的分子的平均动能不一定相同,故C错误。
10.D 内能的大小与温度、质量和体积有关,同温度的水变成同温度的水蒸气要吸热,因此相同质量、相同温度的水和水蒸气相比,水的内能比水蒸气的内能小,A错误;分子热运动的剧烈程度与温度有关,质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,由于两者的温度相同,则水分子的热运动与水蒸气的热运动剧烈程度相同,B错误;质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,因温度相同,则水分子的平均动能和水蒸气分子的平均动能一样大,则平均速率一样大,由于分子的运动是无规则的,并不是每个分子的速率都一样大,C错误,D正确。
能力提升练
1.D 布朗运动指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动,是固体微粒的运动,不是分子的运动,A错误;物体的内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,B错误;物体的内能越多,温度不一定越高,还与质量和体积有关,C错误;扩散现象是指不同种物质相互接触,物质的分子彼此进入对方的现象,布朗运动指悬浮在液体或气体中的固体微粒所做的永不停息的无规则运动,扩散现象和布朗运动均说明了分子在做永不停息的无规则运动,D正确。
2.C PM2.5在空气中做无规则运动,属于布朗运动,所以A正确,不符合题意;温度越高,布朗运动越剧烈,则PM2.5的无规则运动越剧烈,所以B正确,不符合题意;PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈,所以C错误,符合题意;布朗运动是由液体或气体分子的无规则撞击引起的,周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动,所以D正确,不符合题意。故选C。
3.BD 布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动,是气体分子无规则热运动撞击的结果,所以它反映的是气体分子的无规则运动,颗粒越小,气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡,布朗运动越剧烈,故B正确,A错误;在布朗运动中,颗粒本身并不是分子,而是分子集团,所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹,故C错误;当固态或液态颗粒很小时,能很长时间都悬浮在气体中,颗粒的运动属于布朗运动,固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而引起的,故D正确。故选B、D。
4.D 一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,吸收热量,内能增加,由于温度不变,分子平均动能不变,则分子势能增加,故A错误;温度是分子平均动能的标志,由于不确定分子质量关系,所以分子平均速率大的物体的分子平均动能不一定大,温度不一定高,故B错误;温度相同的氧气和氢气,分子平均动能相同,但不知道分子总数,不能判断哪种气体的内能大,故C错误;一定质量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子势能的总和,故D正确。
易错警示 (1)温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,与单个分子的动能没有关系。
(2)温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。
5.ABD 根据分子力做功判断分子势能的变化,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增大;r>r0时,分子力表现为引力,rr0时,r越大,分子势能越大,在r6.A 由题无法确定乙分子开始运动时的具体位置,则乙分子的加速度可能先增大后减小再增大,故A错误;由题可知,开始时甲、乙分子间距离大于r0,分子力表现为引力,后来距离小于r0,分子力表现为斥力,则分子力先做正功后做负功,则分子势能一定先减小再增大,故B正确;由题图可知,乙分子在P点时分子势能最小,则乙分子在此位置时受到的分子力为0,则加速度为0,且由能量守恒可知,此时乙分子的动能为E0,故C正确;由题图可知,当乙分子位于x=x1时分子势能为0,又因为两分子所具有的总能量为0,则乙分子运动到此位置时动能为0,乙分子不能再靠近甲分子,即乙分子的运动范围为x1≤x≤d,故D正确。本题选错误的,故选A。
7.BC 被分解的水中含有的水分子数N=mNAM=10−6×10−3×6.0×10231.8×10−2≈3×1016个,故A错误,B正确;水的摩尔体积为V0=Mρ,水分子体积V=V0NA=MρNA=3×10-29 m3,故C正确,D错误。故选B、C。
8.答案 (1)8.1×1022 (2)9.9×1016
解析 (1)吸烟者吸一根烟吸入的总气体体积为V=10×300 cm3=3×10-3 m3
所以吸烟者吸一根烟吸入的空气分子总数为N1=VVmlNA=3×10−322.4×10−3×6.02×1023≈8.1×1022。
(2)不吸烟者一次呼吸吸入的被污染过的空气分子个数为N2=N1V0V1=8.1×102270×3.5×300×10-6≈9.9×1016。
9.答案 (1)0.2aM(ml) (2)0.2aM NA (3)MρNA( cm3)
解析 (1)由题意可得a克拉=0.2a g
a克拉钻石的物质的量为n=0.2aM(ml)
(2)a克拉钻石所含有的原子数为N=nNA=0.2aM NA。
(3)由题意可得,钻石中的碳原子的摩尔体积为Vml=Mρ
则每个碳原子的体积为V0=VmlNA=MρNA(cm3)
1.A
2.BC
3.BC
4.B
5.D
6.AB
7.BD
8.D
9.B
10.D
1.D
2.C
3.BD
4.D
5.ABD
6.A
7.BC
第1节 分子动理论的基本观点
基础过关练
题组一 物体是由大量分子组成的
1.下列说法中正确的是( )
A.物体是由大量分子组成的
B.无论是无机物质的小分子,还是有机物质的大分子,其分子大小的数量级都是10-10 m
C.本节中所说的“分子”,只包含了化学中的分子,不包括原子和离子
D.分子的质量是很小的,其数量级为10-10 kg
2.已知阿伏伽德罗常数为NA,铜的摩尔质量为M(单位为kg/ml),密度为ρ(单位为kg/m3),下面的结论中正确的是( )
A.1 m3铜所含原子的数目为NAM
B.1个铜原子的质量为MNA
C.1个铜原子的体积为MρNA
D.1 kg铜所含原子的数目为NA
题组二 分子的热运动
3.(2022广东北师大珠海分校附属外国语学校阶段性验收)把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒,且水分子不停地撞击炭粒
B.小炭粒在不停地做无规则运动,这就是布朗运动
C.越小的炭粒,运动越明显
D.在显微镜下看起来连成一片的液体,实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的
4.(2022辽宁六校第三次联考)如图所示,把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧压在一起,五年后发现金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是( )
A.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的相互吸引
B.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的热运动
C.属于布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中
D.属于布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方
5.(2022江西师大附中阶段练习)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动,从A点开始,他把粉笔末每隔30 s的位置记录在坐标纸上,依次得到B、C、D等这些点,把这些点连线,形成如图所示的折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是( )
A.该折线图是粉笔末的运动轨迹
B.粉笔末的无规则运动反映了粉笔固体分子的无规则运动
C.经过B点后15 s,粉笔末应该在BC的中点处
D.粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度
题组三 分子间的作用力及分子势能
6.如图所示,关于分子间的作用力,下列说法正确的是(其中r0处为分子的平衡位置) ( )
A.当分子间距离为r0时,它们之间既有引力,也有斥力
B.分子间的平衡距离r0可以看作分子直径的大小,其数量级为10−10 m
C.两个分子间距离由较远减小到r=r0过程中,分子力先减小,后增大,分子力表现为引力
D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r=r0过程中,引力和斥力都同时减小,分子力表现为引力
7.(2022湖北襄阳南漳二中期中)一分子固定在原点O处,另一分子可在x轴上移动,这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示,曲线ab与cd的交点为e,则( )
A.x>x0的情况下,x越大,分子力越小
B.x
8.(2023江苏淮安马坝高中期中)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一个分子固定于原点O,另一个分子从距O点很远处向O点运动,以下说法正确的是( )
A.在两分子间距减小到r1的过程中,分子间作用力先减小后增大
B.在两分子间距减小到r1的过程中,分子势能先减小后增大
C.在两分子间距减小到r1时,分子势能等于零
D.在两分子间距由r2减小到r1的过程中,分子间作用力与分子势能都在减小
题组四 物体的内能
9.(2023河北邯郸一中期中)关于物体的内能,下列叙述中正确的是( )
A.温度高的物体比温度低的物体内能大
B.物体的内能不可能为零
C.内能相同的物体,它们的分子的平均动能一定相同
D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都无关
10.(2023北京门头沟一模)关于质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是( )
A.水的内能比水蒸气的内能大
B.水分子的热运动比水蒸气的热运动剧烈
C.每个水分子的速率都和水蒸气分子的速率一样大
D.水分子的平均动能和水蒸气分子的平均动能一样大
能力提升练
题组一 热运动
1.(2023湖南衡阳二模)下列关于分子动理论的说法中,正确的是( )
A.布朗运动就是分子的运动
B.物体的内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.物体的内能越多,温度一定越高
D.扩散现象和布朗运动说明了分子在做永不停息的无规则运动
2.(2022黑龙江鹤岗一中期末)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,可在显微镜下观察到,它飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入人体后会进入血液对人体形成危害。矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法错误的是( )
A.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
B.温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈
C.PM2.5的质量越大,其无规则运动越剧烈
D.周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动
3.(2022黑龙江齐齐哈尔恒昌中学期中)
据研究发现,新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在10-3~103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10-6 m数量级。下列说法正确的是 ( )
A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动
B.在布朗运动中,固态或液态颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.在布朗运动中,颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D.当固态或液态颗粒很小时,能很长时间都悬浮在气体中,是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的
题组二 分子力做功、分子势能及物体的内能
4.(2022黑龙江哈尔滨德强高中检测)下列说法正确的是( )
A.一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子势能不变
B.分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高
C.温度相同的氧气和氢气,氢气的内能一定大
D.一定质量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子势能的总和
5.(2023北京四中期末)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随间距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( )
甲
乙
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
B.两分子系统的分子势能一定先减小再增大
C.乙分子在P点时,加速度最小且动能为E0
D.乙分子的运动范围为x1≤x≤d
题组三 宏观量与微观量的计算
7.(2021辽宁大连八中月考)2015年2月,美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将10-6 g的水分解为氢气和氧气,已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量M=1.8×10-2 kg/ml,阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023 ml-1,则( )
A.被分解的水中含有水分子的总数约为3×1014个
B.被分解的水中含有水分子的总数约为3×1016个
C.一个水分子的体积为3×10-29 m3
D.一个水分子的体积为3×10-27 m3
8.(2022江苏宿迁期中)拒绝烟草,洁身自好,是每一个中学生都要时刻提醒自己的。试估算一个高约3.5 m、面积约70 m2的教室,若有一人在教室吸了一根烟,在标准状况下,空气的摩尔体积为22.4×10-3 m3/ml,可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积,阿伏伽德罗常数为NA=6.02×1023ml-1,求:(结果均保留两位有效数字,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm3,一根烟大约吸10次)
(1)吸烟者吸一根烟吸入的空气分子总数;
(2)若教室只有两个人,另一不吸烟者一次大约吸入多少个被污染过的空气分子?
9.(2023山东青岛期末)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(单位是g/cm3),摩尔质量为M(单位是g/ml),阿伏伽德罗常数为NA(单位是ml-1)。已知1克拉=0.2 g。
(1)求a克拉钻石的物质的量;
(2)求a克拉钻石所含有的原子数;
(3)假设钻石中的碳原子可看成紧密排列的球体,则每个碳原子的体积为多大?
答案与分层梯度式解析
第1章 分子动理论与气体实验定律
第1节 分子动理论的基本观点
基础过关练
1.A 物体是由大量分子组成的,故A项正确;一些有机物质的分子较大,大小超过10-10 m,故B项错误;本节中所说的“分子”包括化学中的分子、原子和离子等,故C项错误;分子质量的数量级一般为10-26 kg,故D项错误。
2.BC 1 m3铜所含原子数目为ρM·NA,故A项错误;1个铜原子的质量为MNA,故B项正确;1个铜原子的体积是MρNA,故C项正确;1 kg铜所含原子的数目为NAM,故D项错误。
3.BC 在光学显微镜下,只能看到悬浮的小炭粒,看不到水分子,故A项错误;在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动,这就是布朗运动,且炭粒越小,运动越明显,故B、C两项正确;水分子不是静止的,D项错误。
4.B 扩散现象是指不同种物质相互接触,物质的分子彼此进入对方的现象,是分子无规则运动的体现,选项B正确。
5.D 题图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线,既不是固体颗粒的运动轨迹,也不是分子的运动轨迹,故A错误;题图中的折线没有规则,说明粉笔末的运动是无规则的,反映了水分子的无规则运动,故B错误;粉笔末的运动是无规则的,不能判断出在经过B点后15 s,粉笔末是否在BC的中点处,故C错误;根据平均速度的定义,由题图可知,B到C的位移的大小小于C到D的位移的大小,时间间隔相等,所以由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度,故D正确。
6.AB 当分子间距离为r0时,它们之间的引力与斥力刚好大小相等,分子间合力为零,A项正确;一般分子直径的数量级为10-10 m,跟分子间的平衡距离r0相当,B项正确;两分子间距离由较远减小到r=r0过程中,分子力先增大,后减小,C项错误;两分子间距离在小于r0的范围内,分子力表现为斥力,D项错误。
7.BD x>x0的情况下,分子力表现为引力,x从x0开始逐渐增大,分子力先增大后减小,故A错误;x
8.D 在两分子间距减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力先增大后减小,故A错误;在两分子间距减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,无穷远处分子势能为零,两分子间距减小到r1时,分子势能小于零,故B、C错误;在两分子间距由r2减小到r1的过程中,分子力减小,且分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,故D正确。
9.B 物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素共同决定,温度高的物体的内能不一定大,故A、D错误;由于分子一直在做无规则运动,因此,任何物体的内能不可能为零,故B正确;内能是物体内所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,内能相同的物体,它们的分子的平均动能不一定相同,故C错误。
10.D 内能的大小与温度、质量和体积有关,同温度的水变成同温度的水蒸气要吸热,因此相同质量、相同温度的水和水蒸气相比,水的内能比水蒸气的内能小,A错误;分子热运动的剧烈程度与温度有关,质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,由于两者的温度相同,则水分子的热运动与水蒸气的热运动剧烈程度相同,B错误;质量相等的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,因温度相同,则水分子的平均动能和水蒸气分子的平均动能一样大,则平均速率一样大,由于分子的运动是无规则的,并不是每个分子的速率都一样大,C错误,D正确。
能力提升练
1.D 布朗运动指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动,是固体微粒的运动,不是分子的运动,A错误;物体的内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,B错误;物体的内能越多,温度不一定越高,还与质量和体积有关,C错误;扩散现象是指不同种物质相互接触,物质的分子彼此进入对方的现象,布朗运动指悬浮在液体或气体中的固体微粒所做的永不停息的无规则运动,扩散现象和布朗运动均说明了分子在做永不停息的无规则运动,D正确。
2.C PM2.5在空气中做无规则运动,属于布朗运动,所以A正确,不符合题意;温度越高,布朗运动越剧烈,则PM2.5的无规则运动越剧烈,所以B正确,不符合题意;PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈,所以C错误,符合题意;布朗运动是由液体或气体分子的无规则撞击引起的,周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动,所以D正确,不符合题意。故选C。
3.BD 布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动,是气体分子无规则热运动撞击的结果,所以它反映的是气体分子的无规则运动,颗粒越小,气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡,布朗运动越剧烈,故B正确,A错误;在布朗运动中,颗粒本身并不是分子,而是分子集团,所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹,故C错误;当固态或液态颗粒很小时,能很长时间都悬浮在气体中,颗粒的运动属于布朗运动,固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而引起的,故D正确。故选B、D。
4.D 一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,吸收热量,内能增加,由于温度不变,分子平均动能不变,则分子势能增加,故A错误;温度是分子平均动能的标志,由于不确定分子质量关系,所以分子平均速率大的物体的分子平均动能不一定大,温度不一定高,故B错误;温度相同的氧气和氢气,分子平均动能相同,但不知道分子总数,不能判断哪种气体的内能大,故C错误;一定质量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子势能的总和,故D正确。
易错警示 (1)温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,与单个分子的动能没有关系。
(2)温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。
5.ABD 根据分子力做功判断分子势能的变化,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增大;r>r0时,分子力表现为引力,r
7.BC 被分解的水中含有的水分子数N=mNAM=10−6×10−3×6.0×10231.8×10−2≈3×1016个,故A错误,B正确;水的摩尔体积为V0=Mρ,水分子体积V=V0NA=MρNA=3×10-29 m3,故C正确,D错误。故选B、C。
8.答案 (1)8.1×1022 (2)9.9×1016
解析 (1)吸烟者吸一根烟吸入的总气体体积为V=10×300 cm3=3×10-3 m3
所以吸烟者吸一根烟吸入的空气分子总数为N1=VVmlNA=3×10−322.4×10−3×6.02×1023≈8.1×1022。
(2)不吸烟者一次呼吸吸入的被污染过的空气分子个数为N2=N1V0V1=8.1×102270×3.5×300×10-6≈9.9×1016。
9.答案 (1)0.2aM(ml) (2)0.2aM NA (3)MρNA( cm3)
解析 (1)由题意可得a克拉=0.2a g
a克拉钻石的物质的量为n=0.2aM(ml)
(2)a克拉钻石所含有的原子数为N=nNA=0.2aM NA。
(3)由题意可得,钻石中的碳原子的摩尔体积为Vml=Mρ
则每个碳原子的体积为V0=VmlNA=MρNA(cm3)
1.A
2.BC
3.BC
4.B
5.D
6.AB
7.BD
8.D
9.B
10.D
1.D
2.C
3.BD
4.D
5.ABD
6.A
7.BC
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