物理选修3-4第十三章 光1 光的反射和折射习题

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(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．(2016·南京高二检测)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是(　　)

【导学号：11200000】

A．将油酸形成的膜看成单分子油膜

B．不考虑各油酸分子间的间隙

C．考虑了各油酸分子间的间隙

D．将油酸分子看成球形

E．油酸分子直径的数量级为10－15 m

【解析】　实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，油酸分子直径的数量级为10－10 m，所以A、B、D正确，C、E错误．

【答案】　ABD

2．关于分子，下列说法中不正确的是(　　)

A．分子是球形的，就像我们平时的乒乓球有弹性，只不过分子非常非常小

B．所有分子的直径都相同

C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致

D．测定分子大小的方法只有油膜法一种方法

E．测定分子大小的方法有多种

【解析】　分子的形状非常复杂，为了研究和学习方便，把分子简化为球形，实际上不是真正的球形，故A项错误；不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致，为10－10 m，故B错、C对；油膜法只是测定分子大小的一种方法，还有其他方法，如扫描隧道显微镜观察法等，故D错误、E正确．

【答案】　ABD

3．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(　　)

A．油酸未完全散开

B．油酸中含有大量酒精

C．求每滴体积时，1 mL溶液的滴数少数了几滴

D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

E．油膜间存在缝隙

【解析】　形成的油膜不是单分子层，计算的油膜厚度就不是分子直径，比分子直径大得多，A正确；滴入水中后酒精都溶入水中，B错误；计算体积时少数了几滴，会使计算的油滴体积偏大，当然计算的分子直径也偏大，C正确；数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，导致计算结果偏大，D正确，油膜间存在缝隙，测出的油膜面积偏大，计算结果偏小，E错误．

【答案】　ACD

4．下列可算出阿伏加德罗常数的一组数据是(　　)

A．水的密度和水的摩尔质量

B．水的摩尔质量和水分子的体积

C．水分子的体积和水的摩尔体积

D．水分子的质量和水的摩尔质量

E．水的摩尔体积，水的密度和水分子的质量

【解析】　知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，A错误；若知道水的摩尔质量和水分子质量或者知道水的摩尔体积以及水分子的体积都能求出阿伏加德罗常数；B错误，C、D、E正确．

【答案】　CDE

5．(2016·济南高二检测)阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度是ρ，则下列说法中正确的是(　　)

A．1 m3铜所含原子数目是

B．1 kg铜所含原子数目是ρNA

C．一个铜原子的质量是

D．一个铜原子占有的体积为

E．一个铜原子占有的体积为

【解析】　据已知条件知1 m3铜的质量为ρ kg，相当于 mol，所含原子数为·NA，A正确；1 kg铜所含原子数目是，B错误；每个原子的质量为，C正确；每个原子占有体积为＝，D正确，E错误．

【答案】　ACD

6．若以M表示水的摩尔质量，Vm表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ为标准状况下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、V分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式

①NA＝　②ρ＝　③m＝　④V＝

其中不正确的是(　　) 【导学号：11200001】

A．①正确　　　　 B．②正确

C．③正确  D．④正确

E．①和②都是正确的

【解析】　对于气体，宏观量M、Vm、ρ之间的关系仍适用，有M＝ρVm，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有NA＝，所以m＝，③式正确；NA＝＝，①式正确．由于气体分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间，所以④式不正确．而②式是将④式代入①式，并将③式代入得出的，也不正确．

【答案】　BDE

7．已经发现的纳米材料具有很多优越性能，有着广阔的应用前景．边长为1 nm的立方体可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的个数最接近于__________．

【解析】　1 nm＝10－9 m，则边长为1 nm的立方体的体积为V＝(10－9)3 m3＝10－27 m3.估算时，可将液态氢分子看做边长为10－10 m的小立方体，则每个氢分子的体积V0＝(10－10)3 m3＝10－30 m3，所以可容纳的液态氢分子个数N＝＝103个．

【答案】　103

8．(2016·南京高二检测)已知地球半径约为6.4×106 m，空气的摩尔质量约为29×10－3 kg/mol，一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为__________m3. 【导学号：11200002】

【解析】　由压强的定义可得p0＝，则m＝

大气的总物质的量n＝＝

在标准状况下的气体摩尔体积

V0＝22.4×10－3 m3/mol

代入已知数据可得V≈4×1018 m3.

【答案】　4×1018

[能力提升]

9．(2016·郑州高二检测)一艘油轮装载着密度为900 kg/m3的原油在海上航行，由于某种事故而使原油发生部分泄漏导致9 t的原油流入大海，则这次事故造成的最大污染面积约为__________m2.

【解析】　分子直径的数量级是d＝10－10 m．由d＝，ρ＝可知，S＝＝1011 m2.

【答案】　1011

10．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(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.则每个钻石分子直径d的表达式为__________m. 【导学号：11200003】

【解析】　钻石的摩尔体积为V＝(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝＝，设钻石分子直径为d，则V0＝πd3，所以分子的直径d＝.

【答案】　

11．(2016·开封检测)已知阿伏加德罗常数是NA＝6.0×1023 mol－1，铜的摩尔质量为6.4×10－2 kg/mol，铜的密度是8.9×103 kg/m3.试估算1个铜原子占有的体积为多少？(结果保留二位有效数字)

【解析】　铜的摩尔体积为V＝M/ρ，一个铜原子的体积V0＝V/NA＝M/ρNA，代入数据解得V0＝1.2×10－29 m3.

【答案】　1.2×10－29 m3

12．(2016·青岛高二检测)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．

完成下列填空：

(1)上述步骤中，正确的顺序是__________．(填写步骤前面的数字)

(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.

由此估算出油酸分子的直径为__________m．(结果保留一位有效数字)

【导学号：11200004】

【解析】　(1)实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液，确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积，所以步骤④放在首位．实验操作时要在浅盘放水、痱子粉，为油膜形成创造条件，然后是滴入油酸、测量油膜面积、计算油膜厚度(即油酸分子直径)，所以接下来的步骤是①②⑤③.

(2)油酸溶液的体积百分比浓度是.一滴溶液的体积是 cm3＝2×10－8 m3，所以分子直径d＝ m＝5×10－10 m.

【答案】　(1)④①②⑤③　(2)5×10－10