高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第六章 传感器1 传感器及其工作原理随堂练习题
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一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分,每小题有三项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)
1.在“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,关于油膜面积的测量方法,下列做法不正确的是( )
A.油酸酒精溶液滴入水中后,应立即用刻度尺去测量油膜的面积
B.油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去测量油膜的面积
C.油酸酒精溶液滴入水中后,应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积
D.油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸去计算油膜的面积
E.油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,是为了形成单分子油膜
【解析】 在测量油膜面积时,应让油膜尽可能散开,然后再用玻璃板描下油膜的形状,用坐标纸通过数格数来计算油膜的面积,故D、E选项正确.
【答案】 ABC
2.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法不正确的是( )
A.在同温、同压时,相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B.2 g氢气所含原子数目为NA
C.在常温、常压下,11.2 L氮气所含的原子数目为NA
D.17 g氨气所含的电子数目为10 NA
E.标准状况下,40 g SO3所占的体积一定小于11.2 L
【解析】 由于构成单质分子的原子数目不一定相同,所以同温、同压下,同体积的任何气体都具有相同的分子数,但所含原子数目不一定相同,A错;2 g氢气的物质的量为eq \f(2 g,2g/ml)=1 ml,则氢气所含原子数目为1 ml×2×NA=2NA,B错;在常温、常压下,Vm≠22.4 L/ml,11.2 L氮气的物质的量不能确定,则所含原子数目不能确定,C错;17 g氨气物质的量为eq \f(17 g,17 g/ml)=1 ml,其所含电子的物质的量为(7+1×3)ml=10 ml,即电子数目为10NA.标准状况下SO3为固体,SO3的气体摩尔体积小于22.4 L/ml,40 g SO3的物质的量为0.5 ml,0.5 ml SO3在标准状况下所占体积小于11.2 L.
【答案】 ABC
3.(2016·石家庄检测)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法不正确的是( )
A.温度高的物体其内能和分子平均动能一定大
B.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
C.当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力均减小,但斥力减小得更快,所以分子间的作用力总表现为引力
D.布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的运动,它说明液体分子永不停息地做无规则运动
E.布朗运动和扩散现象都是分子的运动
【解析】 物体内能包括分子动能和分子势能,选项A错误;分子力表现为斥力时,分子间距离减小,斥力增大,且做负功,分子势能增大,选项B正确;分子间距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,距离大于r0时表现为引力,选项C错误;布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的无规则运动,选项D对,E错.因此选A、C、E.
【答案】 ACE
4.下列说法正确的是( ) 【导学号:11200031】
A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能增大
B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大
C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B的内能
D.A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同
E.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的温度
【解析】 铁块熔化成铁水的过程中,虽然温度不变,但要吸热,所以内能增大,A正确;机械运动的速度增大与分子热运动的动能无关,故B错误;热量从物体A传到物体B,这说明物体A的温度高于物体B的温度,C错误;A、B两物体的温度相同时,只能说A和B的分子平均动能相同,内能可能不同,并且由于A和B的分子质量可能不同,分子平均速率也可能不同,D正确;由热平衡的定义知,E正确.
【答案】 ADE
5.下列叙述中,正确的是( )
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性
B.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大
C.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积
D.物体内能增加,温度不一定升高
E.物体的温度越高,分子运动的速率越大
【解析】 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,是由于液体分子不断撞击小炭粒,反映了液体分子运动的无规则性,选项A正确;分子间距离由小于平衡时的相互距离开始不断增大的过程中,分子势能先减小后增大,选项B正确;气体分子之间有很大的间隙,摩尔体积除以阿伏加德罗常数所得体积比气体分子的体积大得多,故C错误.物体内能从微观的角度看由分子数目、分子平均动能、分子势能三者共同决定,而温度是分子平均动能的标志,所以物体内能增加,温度不一定升高,选项D正确;物体的温度越高,分子运动的平均速率越大,E错误,答案A、B、D.
【答案】 ABD
6.现在有质量是18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气,在它们的温度都是100 ℃时( ) 【导学号:11200032】
A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同
B.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大
C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大
D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同
E.它们的分子数目相同,分子的平均速率不同
【解析】 三种物质的温度相同时,分子平均动能相同,故B错;三种物质的物质的量相同,故分子数目相同,A对,D错;100 ℃时,水蒸气的分子势能大于水的分子势能,分子平均动能相同,故水蒸气的内能比水的内能大,C对,因为它们的分子质量不同,所以平均速率不同,E正确.
【答案】 ACE
7.(2016·济南检测)如图1所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力.a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则( )
【导学号:11200033】
图1
A.乙分子从a至b做加速运动,由b至c做减速运动
B.乙分子由a至c加速度先增大,后减小,到达c时加速度为零
C.乙分子由a至c做加速运动,到达c时速度最大
D.乙分子由a至b的过程中,分子力一直做正功
E.乙分子由b至d的过程中,分子力一直做负功
【解析】 由图可知F=0处c点是r=r0平衡位置,当r>r0时分子力表现为引力,当r
8.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小
D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和不变
【解析】 当距离较远时,分子力表现为引力,靠近过程中分子力做正功,动能增大,势能减小;当距离减小至分子平衡距离时,引力和斥力相等,合力为零,动能最大,势能最小;当距离继续减小时,分子力表现为斥力,继续靠近过程中,斥力做负功,势能增大,动能减小,因为只有分子力做功,所以动能和势能之和不变,选项B、C、E正确.
【答案】 BCE
二、非选择题(本题共4小题,共52分,按题目要求作答)
9.(10分)用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小炭粒的体积为V=0.1×10-9 m3,小炭粒的密度是ρ=2.25×103 kg/m3,摩尔质量为M=12 g/ml,阿伏加德罗常数为NA=6.0×1023 ml-1,则小炭粒所含分子数为______个(保留两位有效数字).由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动.【导学号:11200034】
【解析】 长度放大600倍的显微镜可以把小炭粒的体积放大n=6003倍=2.16×108倍,故小炭粒的实际体积为V0=eq \f(V,n),小炭粒的质量为m=ρV0,1 ml小炭粒中含有的分子数为NA,由以上各式可得N=eq \f(NAρV,nM),代入数据得:N≈5.2×1010个.可见每一个小炭粒都含有大量的分子,由此可知,布朗运动不是分子的运动.
【答案】 5.2×1010 不是
10.(12分)在做用油膜法估测分子大小的实验中,酒精油酸溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图2所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.试求:
图2
(1)油酸膜的面积是多少?
(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积?
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径.
(4)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?
请写出你分析的原因: ____________________________
【解析】 (1)根据图中的轮廓可知,油膜面积S=106×1 cm2=106 cm2.
(2)由1 mL溶液为75滴可知1滴溶液的体积为eq \f(1,75) mL,又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.
则1滴溶液中含纯油酸的体积为
V=eq \f(1,75)×eq \f(6,104) mL=8×10-6 mL=8×10-6 cm3.
(3)油酸分子直径
d=eq \f(V,S)=eq \f(8×10-6,106) cm≈7.5×10-8 cm=7.5×10-10 m.
【答案】 (1)106 cm2 (2)8×10-6 cm3
(3)7.5×10-10 m
(4)主要有两个原因:①水面受到落下油滴的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积先扩张后又收缩;②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发,使液面收缩
11.(14分)电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品,它结合了压力锅和电饭锅的优点,实现了全密封烹调,达到了省时省电的目的.
(1)如果某电压力锅的锅内气体的体积为V,气体的摩尔体积为VA,阿伏加德罗常数为NA,则锅内气体分子的个数有多少?
(2)如果压力锅正常工作时锅内的温度能保持在117 ℃,此时室温为27 ℃,试用热力学温度表示锅内温度和室温,并计算锅内食物升高了多少K?
【解析】 (1)分子个数N=nNA=eq \f(V,VA)NA
(2)根据热力学温度和摄氏温度的关系,锅内温度T1=t1+273 K=390 K
室温T2=t2+273 K=300 K
升高的温度ΔT=T1-T2=90 K.
【答案】 (1)eq \f(V,VA)NA (2)390 K 300 K 90 K
12.(16分)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/ml.按标准状况计算,NA=6.0×1023 ml-1,试估算:
(1)一瓶纯净空气的质量是多少?
(2)一瓶中约有多少个气体分子?
【导学号:11200035】
【解析】 (1)一瓶纯净空气的质量
m空=ρV瓶=eq \f(MV瓶,Vm)=eq \f(29×10-3×500×10-6,22.4×10-3)kg
=6.5×10-4 kg.
(2)一瓶中气体分子数N=nNA=eq \f(V瓶,Vm)·NA
=eq \f(500×10-6×6.0×1023,22.4×10-3)=1.3×1022个.
【答案】 (1)6.5×10-4 kg (2)1.3×1022个
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