第1章分子动理论与气体实验定律综合复习训练（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

第1章分子动理论与气体实验定律综合复习训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．振荡频率越低，振荡电路发射电磁波的本领越大
B．达到热平衡的热力学系统具有相同的温度
C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
D．电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相平行
2．有一间空教室开着窗户，早上6点时室温为7℃，中午12点时室温为17℃，假定大气压强无变化，则早上6点与中午12点教室内的空气质量比值为（　　）
A． B． C． D．
3．现有甲、乙分子模型，把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所示。 F>0为斥力， F<0为引力，a、b、c、d在x轴上的四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达b时两分子间的分子势能最小
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小
D．乙分子由c到d的过程中， 两分子间的分子力一直做正功
4．一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。、为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。、为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态和的压强分别、，温度分别为、。下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
5．下列四幅图分别对应四种有关分子动理论的说法， 正确的是（　　）
A．任意一个分子在100时的速率一定比0时要大
B．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们之间的势能达到最小值
D．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
6．如图所示，上端封闭下端开口的玻璃管在外力F的作用下，静止在水中，管内封闭一定质量的理想气体。调整F的大小，使玻璃管缓慢向下移动一小段距离，下列说法正确的是（　　）
A．气体的体积变大 B．外力F变小
C．管中水面与管外水面高度差不变 D．气体的压强变大
7．某同学制作了一个简易的大气压强测量计。如图所示，用胶塞封闭体积为的广口瓶。U形玻璃管倒插入广口瓶，用胶管与直玻璃管连接，内部充有一定水。测量时首先打开胶塞再重新封闭，调整胶管使U形管水面与直玻璃管水面相平，并记录U形管左侧水面位置k。现用容积为的注射器注入与大气压强相等的气体，上下调整直玻璃管，使U形管左侧水面仍在k位置，测出直玻璃管液面p到k位置的高度差为，已知水的密度为，重力加速度为g，不计U形管的体积，则大气压强为（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，将甲分子固定于坐标原点，乙分子从a处由静止释放（仅考虑分子间作用力），下列说法正确的是（　　）
A．乙分子从a到b分子势能增加
B．乙分子从b到c分子间作用力减小
C．乙分子位于b处时，速度最大
D．乙分子可以b为平衡位置在a、c间做往复运动
二、多选题
9．炎热的夏天，一小朋友与父母坐缆车从梵净山山脚到山顶游玩，到达山顶后发现手上拉着的气球变大了。与山脚相比，山顶的温度较低，气球内的气体（　　）
A．内能不变 B．压强减小
C．速率大的分子数目减少 D．分子热运动的平均动能增大
10．如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子a固定在坐标原点O处，分子b从处以某一速度向分子a运动（运动过程中仅考虑分子间作用力），假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，则（　　）
A．图甲中分子间距从到，分子间的引力增大，斥力减小
B．分子b运动至和位置时动能可能相等
C．图乙中一定大于图甲中
D．若图甲中阴影面积，则两分子间最小距离小于
11．两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图所示，图中为分子力的零点，为分子力的极值点，规定两分子间距离无限远时分子势能为0，下列说法正确的是（ ）
A．两分子间的距离为时，分子引力与分子斥力均不为0
B．两分子间的距离为时，分子势能最小
C．两分子间的距离为时，分子力最大
D．两分子间距离从无限远减小到的过程中，分子力先增大后减小
E．两分子间距离从无限远减小到的过程中，分子势能先减小后增大
12．如图所示，绝热气缸内用质量为m的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，轻质弹簧一端固定在活塞上，另一端固定在气缸底部，活塞可沿气缸无摩擦滑动，此时弹簧处于原长。现通过电热丝对气体进行缓慢加热，使活塞上升了一段距离，此过程中封闭气体没有泄漏，大气压强恒定。下列说法正确的是（　　）
A．加热前封闭气体的压强等于大气压强
B．加热过程中封闭气体分子的平均动能增大
C．加热过程中气体吸收的热量等于弹簧弹性势能的增加量与活塞重力势能的增加量之和
D．加热过程中气体对活塞做的功大于弹簧弹性势能的增加量与活塞重力势能的增加量之和
三、实验题
13．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为的浅盘里倒入约深的水，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 。
(2)油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有50滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为，图中约有40个格子，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 （此结果保留三位有效数字）
(3)某学生在“用油膜法估测分子大小”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．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
C．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
14．在“油膜法估测分子大小”的实验中，将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长是，根据以上信息，回答下列问题：
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 ；
(2)油酸分子的直径约为 m；（此小题保留一位有效数字）
(3)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是 。
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些
B．乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小
C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些
四、解答题
15．为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。
a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置；
b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为3cm；
c.打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K；
d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为5cm。
已知m、n为容器B的上下边界，容器C和管A的总体积为，外界大气压强始终为，气体温度总保持不变。
（1）根据步骤a，b，求容器B的体积；
（2）求被测固体的体积。
16．如图所示，一开口竖直向下、导热良好的玻璃管用水银柱封闭一定质量的空气。水银柱的长度为15cm，下端刚好与玻璃管溢出口平齐；被封闭的空气柱长度为30cm。此时周围环境温度为27℃，大气压强为75cmHg。现将玻璃管缓慢旋转至开口竖直向上（水银没溢出玻璃管），然后再加热至231℃。求：
（1）玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱的长度；
（2）将玻璃管加热至231℃时空气柱的长度。
17．一形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞，初始时，管内录柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边录柱高度相等时为止。已知玻璃管的横截面积处处相同，在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏，大气压强，环境温度不变。求：
（1）初始时刻，右侧管内气体的压强；
（2）管内两边录柱高度相等时，右侧管内气体的压强；
（3）活塞向下移动的距离（保留三位有效数字）。
18．如图所示为某同学设计的一种粗测物体质量的装置。导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，活塞在缸内封闭有一段理想气体，活塞与汽缸内壁之间无摩擦且不漏气，活塞、固定支杆和平台的总质量为M，活塞截面积为S。初始时测得活塞到缸底的距离为d，在平台上放一个待测物块，稳定时，活塞下降了，重力加速度为g，环境温度为且保持不变，大气压强为，求：
（1）待测物块的质量为多少；
（2）若初始时环境温度缓慢上升为T（环境压强不变），活塞稳定后放上该物块，活塞再次稳定时下降的高度为多少。
19．如图，一水平放置的汽缸中由横截面积为S的活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B两部分气柱的长度均为，压强均等于大气压，已知隔板与汽 壁间的最大静摩擦力为，隔板与汽 壁间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。气体温度始终保持不变，向右缓慢推动活塞。
（1）当活塞向右移动多大距离时隔板开始移动？
（2）若隔板向右缓慢移动了的距离，则活塞向右移动了多大的距离？
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．B
【详解】A．振荡电路的固有频率越高，发射电磁波的本领越大，故A错误；
B．温度是否相等是两个系统是否达到热平衡的标志，因此达到热平衡的系统一定具有相同的温度，故B正确；
C．在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生衍射现象的是无线电波，故C错误；
D．电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】根据理想气体实验定律，在压强不变的情况下有
解得
空气体积变大使空气密度减小，早上6点与中午12点教室内的空气密度之比为
而教室的体积不变，所以早上6点与中午12点教室内的空气质量比值为。
故选D。
3．C
【详解】A．乙分子由a到b在引力作用下做加速运动，b到c，仍是引力，与运动方向相同，仍做加速运动，A错误；
B．乙分子由a到c的过程，是引力，分子力做正功，势能减小，从c到d的过程，分子力表现为斥力，分子力做负功，势能增大，所以乙分子到达c时速度最大，动能最大，势能最小，B错误；
C．乙分子由a到b的过程中，分子力做正功，两分子间的分子势能一直减小，C正确；
D．乙分子由c到d的过程中，分子力表现为斥力，分子力做负功，D错误。
故选C。
4．C
【详解】A．根据理想气体状态方程及曲线均为反比例函数曲线的一部分可得ab为等温变化，所以有
得
故A错误；
B．a到c为等压变化，所以有
得
故B错误；
C．cd为等温变化，所以有
解得
所以有
故C正确；
D．ab为等温变化，所以有
得
所以有
故D错误。
故选C。
5．C
【详解】A．100时分子的平均速率比0时大，但100°C时有的分子速率比0°C时要小，故A错误；
B．图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故B错误；
C．当两个相邻的分子间距离为r0时，分子力为零，此时无论分子间距离增大还是减小，分子力均做负功，分子势能均增大，所以此时它们之间的势能达到最小值，故C正确；
D．图中模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速率一定相等，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】ACD．玻璃管缓慢向下移动一小段距离时，管内气体的压强变大，气体的体积变小，管中水面与管外水面高度差变大，选项AC错误，D正确；
B．玻璃管向下移动后，管和管内气体排开水的体积变大，浮力变大，则外力F变大，选项B错误。
故选D。
7．B
【详解】根据玻意耳定律可得
解得
=
故选B。
8．C
【详解】两分子处于平衡位置处时分子势能最小。
A．由图像可知，乙分子从a到b分子势能减小，故A错误；
B．乙分子从b到c分子间作用力先增大后减小，故B错误；
C．从a到b甲分子对乙分子力的合力为斥力，做正功，动能增大，速度增大，从b到c乙分子位于b处时，甲分子对乙分子力的合力为引力，做负功，动能减小，速度减小，乙分子位于b处时，速度最大，故C正确；
D．乙分子到达无限远时速度为零，乙分子不会以b为平衡位置在a、c间做往复运动，故D错误。
故选C。
9．BC
【详解】AD．对于一定量的气体而言，温度降低则其内能减小，由于山顶温度较低，而气球内部气体很容易与外界达到热平衡，因此气球内部气体温度降低，其内能减小，而温度是衡量分子平均动能的标志，温度降低则分子平均动能减小，故AD错误；
B．由于气球体积变大，单位体积内的分子数减少，同时其温度也降低，使得内部气体分子的平均速率减小，因此在单位时间内与气球壁单位面积上碰撞的分子数减少，气球内气体的压强减小，故B正确；
C．温度降低，分子平均动能较小，速率大的分子数目减少，故C正确。
故选BC。
10．BD
【详解】A．图甲中分子间距从到，分子间的引力、斥力均减小，分子力合力增大，故A错误；
B．分子b从到和从到两过程，若图像与横轴所围面积相等，则分子力做功为0，动能变化量为0，分子b在和两位置时动能可能相等，故B正确；
C．图甲中处分子力合力为0，分子b在此处分子势能最小，应对应图乙中处，即图乙中一定小于图甲中，故C错误；
D．若图甲中阴影面积，则分子b从到过程分子力做功为0，分子b在处速度不为0，则分子b在r1处速度不为0，将继续运动，靠近分子a，故D正确。
故选BD。
11．ABD
【详解】A．两分子间的距离为时，分子力表现为零，但是分子引力与分子斥力均不为0，选项A正确；
B．两分子间的距离为时，无论是分子间距增加还是减小，分子力均做负功，分子势能均变大，则两分子间的距离为时，分子势能最小，选项B正确；
C．两分子间的距离为时，分子力表现为引力最大，但不是最大的分子力，当分子间距接近于零时，分子力趋近无穷大，选项C错误；
D．由图像可知，两分子间距离从无限远减小到的过程中，分子力先增大后减小，选项D正确；
E．两分子间距离从无限远减小到的过程中，分子力一直做正功，则分子势能一直减小，选项E错误。
故选ABD。
12．BD
【详解】A．加热前弹簧弹力是零，因活塞重力不能忽略，设大气压强为，封闭气体压强为，由力的平衡条件可得
因此封闭气体压强大于大气压强，故A错误；
B．加热过程中封闭气体的温度升高，分子的平均动能增大，故B正确；
C．气体吸收的热量用于增加活塞的重力势能和弹簧的弹性势能以及气体的内能，还要推动活塞对外做功，故C错误；
D．对活塞，据动能定理可得
可得
故D正确。
故选BD。
13．(1)④①②⑤③
(2)
(3)AB
【详解】（1）“用油膜法估测分子的大小”实验的步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积④→准备浅水盘①→形成油膜②→描绘油膜边缘⑤→测量油膜面积，计算分子直径③。
（2）[1]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
[2]油酸膜的面积约为
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
（3）A．油酸未完全散开，S偏小，测量直径偏大，A正确；
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，S偏小，测量直径偏大，B正确；
C．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，S偏大，测量直径偏小，C错误。
故选AB。
14．(1)2.5×10-6
(2)7×10-10
(3)A
【详解】（1）根据题意可知一滴溶液中含纯油的体积为
（2）由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数约140个，油膜的面积为
则酸分子的直径约为
（3）根据
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸浓度比计算值大了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小，导致所测的分子直径d偏小，故A正确；
B．乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，对应的油膜面积变小，但体积还是按原来的细的算的，导致所测的分子直径d偏大，故B错误；
C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，则计算的油膜面积比实际面积小一些，导致所测的分子直径d偏大，故C错误。
故选A。
15．（1）；（2）
【详解】（1）未放固体时，根据玻意耳定律有
由题意可知
，
代入解得
（2）放入固体后，设固体体积为，根据玻意耳定律有
由题意可知
解得
16．（1）；（2）
【详解】（1）设玻璃管的横截面积为S，倒置时管内气体压强为，由平衡条件可知
解得
管内空气柱的体积
将玻璃管缓慢倒置过来，稳定后管内气体压强为，由平衡条件可知
解得
设此时管内空气柱的长度为，则
根据玻意耳定律可得
解得
（2）假设加热过程中，水银未溢出。将玻璃管加热至231℃的过程中管内气体为等压变换，玻璃管空气柱的高度为，则
由盖—吕萨克定律得
由单位换算可得
解得
故有部分水银溢出，此种结果不符合题意，需要舍弃。设水银溢出后，水银柱的高度为，则
设温度加热到时，水银柱上端正好与溢出口平齐且不溢出，则由盖—吕萨克定律得
解得
水银柱上端正好与溢出口平齐后再继续加热到
则
联立以上方程，解得
则空气柱的长度
17．（1）；（2）；（3）9.42cm
【详解】（1）设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2= p0；长度为l2，活塞被下推后，右管中空气柱的压强为，长度为，左管中空气柱的压强为，长度为；以cmHg为压强单位，由题给条件可得
（2）由题给条件可得
对右侧气体应用玻意耳定律得
解得
（3）设活塞下移距离为h，则有
对左侧气体应用玻意耳定律得
其中
解得活塞向下移动的距离为
9.42cm
18．（1）；（2）
【详解】（1）初始时设汽缸内气体压强为对活塞、固定支杆和平台整体受力分析得
放一个待测物块m后汽缸内气体压强为，对活塞、固定支杆和平台整体受力分析得
由玻意耳定律得
联立解得
（2）若初始时环境温度缓慢上升为T，设活塞稳定后活塞到缸底的距离为，根据盖吕萨克定律得
放上物块，活塞再次稳定时活塞到缸底的距离为，此时压强为，根据理想气体状态方程得
活塞再次稳定时下降的高度为
联立解得
19．（1）；（2）
【详解】（1）对于气体，初态
设当活塞向右移动距离时隔板开始移动，则
体积
根据玻意耳定律可得
即
解得
（2）对于气体B，初态
设当活塞向右移动距离时隔板向右移动，体积
根据玻意耳定律可得
解得
此时气体的压强为
体积
根据玻意耳定律可得
即
解得
答案第1页，共2页
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