第一章　分子动理论　章末检测试卷(一)（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

第一章　分子动理论 章末检测试卷(一)
(满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1．(2022·常州市高二期中)关于布朗运动，下列说法中正确的是(　　)
A．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动越明显
B．温度越低，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是指液体分子的无规则运动
D．液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因
2．(2023·无锡市高二期中)人们认识事物经历了从简单到复杂，从宏观到微观的过程，从分子角度认识事物，为我们打开更加广阔的视野，极大推动了认识水平，比如分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质，据此可判断下列说法中正确的是(　　)
A．显微镜下观察到墨水中的微小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了炭粒分子运动的无规则性
B．分子间距增大时，分子间的引力和斥力同时增大，斥力增大的快
C．分子之间距离从r0(平衡距离)处开始增大时，分子势能也随之增大
D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
3．(2022·常州市高二期中)下列关于温度及内能的说法中正确的是(　　)
A．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大
B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同
C．质量和温度相同的冰和水，内能相同
D．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
4．(2023·镇江市高二期末)为了减少病毒传播，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是(　　)
A．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果
B．在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关
C．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中
D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变
5．一定质量的气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(　　)
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C．气体分子的总数增加
D．气体分子的数密度不变
6．一容积不变的容器内封闭一定质量的氮气，在不同温度下分子速率分布如图所示，纵坐标表示各速率区间的氮气分子数所占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率，图线甲为实线、图线乙为虚线。下列说法正确的是(　　)
A．图线甲对应的氮气温度较低
B．图线甲对应的氮气分子的平均动能较小
C．由图像能直接求出任意速率区间内氮气分子数目
D．同一温度下，氮气分子的速率呈现“中间多，两头多”的分布规律
7．(2023·南京市高二期中)我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为kg/mol)，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是(　　)
A．a千克气凝胶所含的分子数N＝NA
B．气凝胶的摩尔体积Vmol＝
C．每个气凝胶分子的直径d＝
D．每个气凝胶分子的体积V0＝
8．若某种实际气体分子间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是(　　)
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减小
C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变
D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减小
9.(2023·宿迁市高二月考)如图所示，甲分子位于x轴上，乙分子固定在坐标原点O，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。M、N、P、Q为x轴上四个特定的位置，现将甲分子从M处由静止释放，那么在甲分子从M运动到Q的过程中，下列描述正确的是(　　)
A．甲分子从M到N所受引力逐渐增大，分子加速度增大，分子势能增大
B．甲分子从N到P所受分子间作用力逐渐变小，分子加速度减小，分子势能减小
C．甲分子从N到Q所受分子间作用力先减小后增大，分子势能先增大后减小
D．甲分子从P到Q所受分子间作用力是斥力且逐渐增大，分子势能减小
10．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴纯油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(球的体积公式V＝πR3)(　　)
A．d＝，NA＝ B．d＝，NA＝
C．d＝，NA＝ D．d＝，NA＝
11．(2022·常州市高二期中)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为－E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是(　　)
A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大
B．乙分子在Q点(x＝x1)时，其动能最大
C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态
D．乙分子的运动范围为x≥x1
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12．(6分)(2022·宿迁市高二期末)释放的氢气球，在其缓慢上升过程中，体积会逐渐膨胀，达到极限体积时甚至会爆炸。假设在气球上升过程中，环境温度保持不变，则球内的气体分子单位时间内对球壁单位面积撞击的次数________(填“增加”“减少”或“不变”)，气体分子的平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体分子的速率分布情况最接近图中的________线(填“A”“B”或“C”)。图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率。
13．(10分)(2022·徐州市高二期末)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每500 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL。用注射器测得120滴这样的溶液为1 mL。在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。然后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图甲所示。图中正方形小方格的边长为1 cm，轮廓范围内有258个小方格。
(1)该实验体现了理想化模型的思想，下列说法中不属于本实验的理想假设的是________。
A．把油酸分子简化为球形
B．认为油酸分子紧密排列
C．油酸在水面上形成单分子油膜
D．油酸不溶于水
(2)1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是________m3，实验测出油酸分子直径的大小为________ m。(结果均保留两位有效数字)
(3)某同学实验时在水面撒上爽身粉。在液面上方滴入一滴油酸酒精溶液后，形成了如图乙所示形状的油膜，该同学认为形成油膜面积过小，测量面积时误差较大。该同学接着再依次滴入第二滴、第三滴油酸酒精溶液。但该同学发现滴入油酸酒精溶液后形成的油膜面积先略有增加，后又很快缩小，基本上恢复到滴入第一滴溶液后的油膜面积。造成滴入多滴油酸酒精溶液后，油膜面积基本不变的原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
若该同学用三滴油酸酒精溶液中油酸的体积及对应形成的面积计算分子直径，计算得到的分子直径与实际分子直径相比________。(选填“偏大”“偏小”或“基本相同”)
14．(10分)2020年12月17日，嫦娥五号返回器带着1.731 kg的月球土壤顺利在内蒙古预定区域着陆。月球土壤中的氦－3蕴藏量大，它是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全的核聚变原料。若每千克月球土壤中含有氦－3的质量为m，氦－3的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA(均为国际单位)，求：
(1)每个氦－3分子的质量m0；
(2)嫦娥五号返回器带回的1.731 kg月球土壤中含有氦－3分子总个数。
15．(14分)(2022·淮安市高二期中)石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。已知单层石墨烯的厚度约为0.33 nm，每个六边形的面积约为5.2×10－20 m2，碳的摩尔质量为12 g/mol，阿伏加德罗常数取6×1023 mol－1。对质量为1 g的单层石墨烯，试估算：
(1)包含的碳原子个数；
(2)所占有的空间体积。(结果均保留2位有效数字)
16．(16分)拒绝烟草是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。试估算一个高约2.8 m、占地面积约10 m2的两人办公室，若只有一人吸了一根烟，在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10－3 m3/mol，可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积，阿伏加德罗常数为NA＝6.02×1023 mol－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)估算被污染的空气分子间的平均距离；
(2)另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子。
章末检测试卷(一)
1．D　[布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的无规则运动，C错误；温度越高，布朗运动越剧烈，B错误；悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动越明显，A错误；液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因，故D正确。]
2．C　[墨水中的小炭粒的运动是因为大量水分子对它的撞击作用力不平衡导致的，这间接反映了液体分子运动的无规则性，A错误；分子间距增大时，分子间的引力减小，斥力也减小，B错误；分子之间距离从r0处增大时，分子势能一直增大，C正确；磁铁可以吸引铁屑，是由于磁场力的作用，这一事实不能说明分子间存在引力，D错误。]
3．A　[物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量等有关，则温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，两个不同的物体，温度和体积相同，内能不一定相同，选项A正确，B错误；同温度的冰熔化成同温度的水要吸收热量，则质量和温度相同的水的内能大于冰的内能，选项C错误；温度是大量分子平均动能的标志，两个动能不同的分子不能比较温度，选项D错误。]
4．C　[在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子的扩散运动的结果，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，A、B错误；因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散现象，C正确；洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，D错误。]
5．B　[气体经等温压缩，压强增大，体积减小，气体分子的总数不变，气体分子的数密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变。故选B。]
6．D　[温度越高，速率大的分子所占比例越大，所以图线甲的温度高，氮气分子的平均动能较大，故A、B错误；由图像可得出氮气各速率区间的分子数所占总分子数的百分比，不能求出任意速率区间内氮气分子数目，故C错误；由图像可知，同一温度下，氮气分子的速率呈现“中间多，两头少”的分布规律，故D正确。]
7．C　[a千克气凝胶的摩尔数为n＝，则a千克气凝胶所含有的分子数为N＝nNA＝NA，故A正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol＝，故B正确；1 mol气凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为V0＝，故D正确；设每个气凝胶分子的直径为d，则有V0＝πd3
联立可得d＝，故C错误，满足题意要求。]
8．A　[若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A正确，B错误；若保持气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，选项C、D错误。]
9．B　[甲分子从M到N一直受引力，分子间作用力增大，甲分子加速度增大，分子间作用力做正功，分子势能减小，故A错误；甲分子从N到P分子间作用力逐渐变小，甲分子加速度减小，但仍为引力，分子间作用力做正功，分子势能减小，故B正确；甲分子从N到Q分子间作用力先减小后增大，先是引力后是斥力，分子间作用力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故C错误；甲分子从P到Q分子间作用力是斥力且逐渐增大，甲分子加速度增大，分子间作用力做负功，分子势能增大，故D错误。]
10．B　[一滴纯油酸体积为，故直径d＝；油酸的摩尔体积为Vmol＝，一个油酸分子体积为V0＝πd3＝，故NA＝＝，故B正确。]
11．D　[由图像可知，乙分子在P点(x＝x2)时，分子势能有最小值，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，A错误；由两分子所具有的总能量为零可知，乙分子在Q点(x＝x1)时，其分子势能为零，其分子动能也为零，B错误；乙分子在Q点(x＝x1)时，分子的势能为零，但分子的合力不为零，分子的引力小于分子的斥力，其合力表现为斥力，乙分子有加速度，不处于平衡状态，C错误；当乙分子运动到Q点(x＝x1)时，其分子势能为零，其分子动能也为零，此时两分子之间的距离最小，之后向分子间距变大的方向运动，因此乙分子的运动范围为x≥x1，D正确。]
12．减少(2分)　不变(2分)　C(2分)
解析　因温度不变，则气体分子热运动的剧烈程度不变，体积增大，分子数密度变小，则球内的气体分子单位时间内对球壁单位面积撞击的次数减少；因温度不变，气体分子的平均动能不变；在一定温度下，分子速率分布呈“中间多，两头少”的分布图像，故为C。
13．(1)D(2分)　(2)1.7×10－11(2分)　6.6×10－10(2分)　(3)爽身粉太厚(2分)　偏大(2分)
解析　(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙。而油酸本身不溶于水，不是理想假设，故D符合题意，A、B、C不符合题意。
(2)1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是
V＝× mL≈1.7×10－5 mL＝1.7×10－11 m3
由于每格边长为1 cm，则每一格面积就是1 cm2，轮廓范围内有258个小方格。则油酸薄膜面积
S＝258cm2＝2.58×10－2 m2
油酸分子直径的大小为
d＝＝ m≈6.6×10－10 m
(3)爽身粉太厚，不能形成单分子油膜。
由于油膜面积偏小，所以计算得到的分子直径与实际分子直径相比偏大。
14．(1)　(2)1.731
解析　(1)每个氦－3分子的质量为(4分)
(2)每千克月球土壤中含有质量为m的氦－3，则1.731 kg月球土壤中含有氦－3的质量为1.731m，则嫦娥五号返回器带回的1.731 kg月球土壤中含有氦－3分子总个数N＝NA＝1.731。(6分)
15．(1)5.0×1022个　(2)4.3×10－7 m3
解析　(1)由题意得，1 g的单层石墨烯含有碳原子的物质的量为n＝＝ mol，(3分)
则包含的碳原子个数为N＝nNA＝5.0×1022个(3分)
(2)因为石墨烯最小的六边形上有6个碳原子，每个碳原子被3个环占有，所以每个最小六边形圆环占有2个碳原子，所以1 g的单层石墨烯含有六边形圆环的个数为N′＝＝2.5×1022个(3分)
又因为单层石墨烯的厚度约为0.33 nm，每个六边形的面积约为5.2×10－20 m2，所以1 g的单层石墨烯所占有的空间体积为V＝N′Sd＝2.5×1022×5.2×10－20×0.33×10－9 m3≈4.3×10－7m3。(5分)
16．(1)7.0×10－8 m　(2)8.7×1017个
解析　(1)吸烟者一根烟吸入的总气体体积为
V＝10×300 cm3＝3 000 cm3(2分)
含有空气分子数为
n＝×6.02×1023个≈8.1×1022个(3分)
办公室单位体积内含有的被污染空气分子数为
个≈2.9×1021个(2分)
每个污染空气分子所占的空间体积为
V0＝ m3(3分)
分子间的平均距离L＝≈7.0×10－8 m(2分)
(2)不吸烟者一次呼吸吸入的被污染过的空气分子个数为
N＝＝＝8.7×1017个。(4分)