第一章 分子动理论与气体实验定律 单元达标检测（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
第一章
分子动理论与气体实验定律
单元达标检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图所示为分子间作用力随分子间距离变化的图像。当分子间的距离从d点表示的距离变化到a点表示的距离的过程中，分子间的作用力及分子势能大小的变化是（　　）
A．分子间的作用力先变大后变小，分子势能先变小后变大再变小
B．分子间的作用力先变小后变大，分子势能先变小后变大再变小
C．分子间的作用力先变小后变大再变小，分子势能先变大后变小
D．分子间的作用力先变小后变大再变小，分子势能先变小后变大
2．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是（　　）
A．累积法
B．模型法
C．估算法
D．控制变量法
3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是（　　）
A．气体分子间的作用力增大
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体分子的平均动能不变
4．一定质量的理想气体状态发生变化，满足查理定律，若气体压强增大，下列说法正确的是（　　）
A．分子的平均动能增大
B．分子的平均动能减小
C．分子之间的平均距离变大
D．分子之间的平均距离变小
5．关于布朗运动，下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动的轨迹是一段一段的线段连成的折线
B．布朗运动证明了微粒中的分子在永不停息地做无规则运动
C．布朗运动不是固体分子的运动，而是固体小颗粒的无规则运动
D．布朗运动的剧烈程度只跟温度的高低来决定的，而与颗粒的大小无关
6．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50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，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示。坐标纸中正方形方格的边长为20mm。则根据上述数据估测出油酸分子的直径是（　　）
A．1×10-9m
B．2×10-10m
C．5.5×10-10m
D．8×10-11m
7．一定质量的理想气体从状态M经历过程1或者过程2到达状态N，其p—V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态M、N的温度分别为TM、TN，在过程1、2中气体对外做功分别为W1、W2，则（　　）
A．TM=TN
B．TMC．W1>W2
D．W18．以下说法正确的是（　　）
A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．温度高的物体的内能不一定大，但分子的平均动能一定大
D．0℃的冰变成0℃的水，分子的平均动能减小
9．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数占总分子数的百分比与速率的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．曲线Ⅱ对应的气体温度较高
B．曲线Ⅰ对应的气体分子平均速率较大
C．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较大
D．曲线Ⅱ对应的气体个别分子的速率有可能比曲线Ⅰ对应的气体有些分子速率大
10．分子间有相互作用而具有势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直至它们之间的距离最小。关于此过程，下列说法正确的是（
）
A．a、b之间的势能先减小，后增大，再减小
B．a、b之间的势能先增大，后减小，再增大
C．a、b间的势能先减小，后增大
D．分子b的加速度先增大，后减小，再增大
11．阿伏伽德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁，这里所指的微观物理量为分子体积v、分子直径、分子质量等。宏观物理量为物质的摩尔体积、摩尔质量、物质的密度、物质的质量、物质的体积等。下列有关上述各量的关系式正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
E.
12．将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图所示。现把乙分子从处由静止释放，则（　　）
A．乙分子从到一直加速
B．乙分子从到过程中分子间作用力表现为引力，从到过程中分子间作用力表现为斥力
C．乙分子从到过程中，分子间作用力先增大后减小
D．乙分子从到距离甲最近的位置过程中，分子间作用力先减小后增大
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．高层住宅小区需要高楼供水系统，某小区高楼供水系统示意图如图所示，压力罐与水泵和气泵通过阀门K3、K2连接，其中压力罐可看成底面积S=10m2、高度h=6m的柱体容器，开始罐内只有压强p=1.0×105Pa的空气。注水时关闭阀门K1、K2，打开阀门K3，开启水泵注水t1=1000s后关闭阀门K3，打开阀门K1供用户使用。已知水泵工作时注水流量Q=0.05m3/s，气泵工作时每秒钟可以向压力罐中充入p0=1.0×105Pa的空气0.1m3（即q=0.1m3/s），假设罐内气体温度保持不变。
（1）求注水结束时压力罐中气体压强p1；
（2）用户用水使罐内液面下降导致气压不断降低，现要排空罐内剩余自来水并保证高层住户不断水，压力罐中气体压强不能低于4×105Pa，求气泵至少需要工作的时间t2。
14．粗细均匀的U形玻璃管AB部分竖直、BC部分水平，A端开口，D端封闭，BC长15cm，CD长10cm，管内用长度为15cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，当环境温度为27℃时气柱长20cm，如图。现将U形管在ABCD平面内绕B点逆时针缓慢转过90°，已知大气压强恒为75cmHg，不考虑水银和玻璃管的热胀冷缩。求∶
（1）水银恰好全部进入AB直管内且未溢出管外时的环境温度；
（2）若环境温度上升到87℃时，水银没有从管中溢出，则AB管至少多长。
15．如图所示，竖直放置、开口向上的汽缸A与水平放置的汽缸B均导热良好，底部连通，在汽缸A内，两汽缸的连接处有固定卡口，两厚度及质量均不计的导热活塞各密封一定质量的理想气体，A底部设有加热丝，能同步加热A、B中的气体，使两部分气体的温度始终保持相同。初始时，A、B中气体的压强均与外界大气压相等，活塞离底部的距离分别为4L、L，两活塞的横截面积均为S，外界温度保持不变，整个装置不漏气且不计一切摩擦，重力加速度为g。
（1）若只在A中活塞上放置重物，使B中活塞移动到中间位置，求所放重物的质量m；
（2）保持（1）问中所放重物的质量不变，通过加热丝加热气体，使两部分气体的温度均升高到，求A中活塞离底部的距离。
16．如图甲所示，竖直放置的U形管两边高度相同，左上端开口，水银面刚好与管口相平；右端封闭有长度为h1
=
24cm的空气柱，初始温度为T0
=
360K。现以AB为轴将U形管缓慢旋转θ角，部分水银从左上端流出；再使U形管重新回到竖直方向，逐渐降低环境温度，最终U形管左上端有h3
=
5cm的空气，右上端的空气柱高为h2
=
20cm，如图乙所示。大气压强为p0
=
76cmHg。求：
（1）该过程的最终温度T1
（2）旋转的角度θ
参考答案
1．D
【详解】
由图可知，分子间的作用力先变小后变大再变小；当分子间距离由由d增大到c的过程中，分子力表现为斥力，斥力做正功，分子势能减小，由c增大到a的过程中，分子力表现为引力，引力做负功，分子势能变大。故D正确；ABC错误。
故选D。
2．D
【详解】
A．测量一滴油酸酒精溶液体积用的是累积法，故A正确，不符合题意；
B．该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，故B正确，不符合题意；
C．在坐标纸上计算油膜轮廓内面积是估算法，故C正确，不符合题意；
D．本实验没有使用到控制变量法，故D错误，符合题意；
故选D。
3．D
【详解】
A．气泡中气体体积增大，气体分子间平均距离增大，所以分子间作用力减小，故A错误；
BCD．由于气体温度不变，所以气体分子的平均速率、平均动能均不变，故BC错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
一定质量的理想气体状态发生变化，满足查理定律，则气体的体积不变，若气体压强增大，则温度升高，分子的平均动能增大；因气体的体积不变，则分子间的平均距离不变。
故选A。
5．C
【详解】
A．对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以不能确定其在某一个时刻的速度，因此布朗运动的轨迹不可能是一段一段的线段组成的折线，A错误；
B．布朗运动证明了液体或气体分子在永不停息地做无规则运动，B错误；
C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是固体小颗粒的无规则运动，C正确；
D．布朗运动的剧烈程度与温度及小颗粒的大小都有关系，颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
求油膜的面积时，先数出共有约55个小方格。故油膜的面积为
由于104?mL溶液中含有纯油酸6mL，则1mL中有纯油酸
又1
mL上述溶液中有液滴55滴，故1滴溶液中含有纯油酸的体积为
由公式
可得油酸分子直径为
故选C。
7．C
【详解】
AB．在1的过程中，从M到N，体积变大，对外做功，由于与外界无热交换，可知内能减小，温度降低，即TM>TN，AB错误；
CD．根据可知气体对外做功等于p-V图像与坐标轴围成的面积大小，由图像可知W1>W2，C正确，D错误。
故选C。
8．AC
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变，故A正确；
B．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒受液体分子的碰撞而引起的运动，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，内能还包括分子势能，所以温度高的物体内能不一定大，故C正确；
D．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，所以分子的平均动能不变，故D错误。
故选AC。
9．AD
【详解】
AB．由题图知气体在状态Ⅰ时分子平均速率较小，则知气体在状态Ⅰ时温度较低，故A正确，B错误；
C．在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故C错误；
D．温度升高时，速率大的分子数比例变大，气体分子速率分布总呈“中间多、两头少”的分布特点，故D
正确。
故选AD。
10．CD
【详解】
分子a固定不动，分子b从无穷远处逐渐向分子a靠近的过程中：
①时，F分表现为引力，且先增大后减小，所以加速度也先增大后减小。即分子b向左做加速度先增大后减小的加速运动，F分向左，位移方向向左，F分做正功，动能增大，分子势能减小。
②时，引力和斥力大小相等，，加速度为0，即分子b向左达到最大速度，此时分子b动能最大，分子势能最小。
③时，F分表现为斥力，且逐渐增大，所以加速度也增大，即分子b向左做加速度增大的减速运动，F分向右，位移方向向左，F分做负功，动能减少，分子势能增大。
综上分析，a、b间势能先减小再增大，分子b动能先增大后减小，分子b运动的加速度先增大后减小再增大。
故选CD。
11．ABE
【详解】
A．物质的密度等于物质的质量除以物质的体积，即
选项A正确；
B．分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数，即
选项B正确；
CD．若是气体，则用摩尔体积除以阿伏伽德罗常数或者用气体的体积除以分子数等于一个分子运动占据的空间的体积，远大于气体分子的体积，则CD错误；
E．摩尔质量除以阿伏伽德罗常数等于一个分子的质量
选项E正确。
故选ABE。
12．AC
【详解】
AC．由图像可知乙分子从到一直受甲分子的引力作用，且分子间作用力先增大后减小，分子力和运动方向相同，说明乙分子一直做加速运动，故AC正确；
B．乙分子从到的过程中分子间作用力一直表现为引力，故B错误；
D．乙分子距离甲最近时一定在的左侧，说明乙分子从到距离甲最近的位置过程中，分子间作用力先增大（到）后减小（从到）再反向增大（向左），故D错误。
故选AC。
13．（1）6.0×105Pa；（2）1800s
【详解】
（1）压力罐内初始状态
p1=p0=1.0×105Pa
V1=60m3
注水t1=1000s时，压力罐中水的体积为
气体的体积为V2=10m3
根据
p1V1=p2V2
解得
p2=6.0×105Pa
（2）因为p3=4×105Pa，则根据
则气泵至少需要工作的时间
14．（1）331K；（2）17.2cm
【详解】
（1）由题意知，初态气柱长度，进入BC部分的水银柱
则竖直部分水银柱h=10cm，气柱压强
环境温度，末态气柱长度
气体压强
由理想气体状态方程得
代入数据得
（2）环境温度上升到87℃时，，气体压强
设气柱长度为，由理想气体状态方程得
代入数据解得
AB管的长度至少为
15．（1）；（2）
【详解】
（1）对B中气体，根据玻意耳定律可得
解得，B中活塞处于中间位置时，B中的压强
由平衡条件可知，此时A中气体压强
对A中活塞，由平衡条件可知
解得，所放重物的质量
（2）对B中气体，当温度由升高到时，由理想气体状态方程可得
解得，此时B中气体的长度
对A中气体，由理想气体状态方程可得
解得，A中气体的最终长度
即A中活塞离底部的距离为。
16．（1）273K；（2）37°
【详解】
已知
，
根据
解得
（2）倾斜时，液面与左侧管口相平，因此
根据
可得
从而