2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--第一章　分子动理论

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
第一章　分子动理论
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)
1.对下列四幅图的描述正确的是 (　　)
　　　
A.甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象,说明分子在做热运动
B.乙图是某同学做布朗运动实验得到的观测记录,记录的是某个分子无规则运动的情况
C.丙图中压紧的铅块能吊住重物,说明分子间同时存在引力和斥力
D.丁图是气体分子的速率分布图像,由图可知T1>T2
2.雨后的荷叶上,聚集了一滴晶莹剔透的水珠,小明收集后,测量了它的体积约为0.5 cm3,已知水的摩尔体积为18 cm3/mol,阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol-1,这滴水珠所含有的水分子个数数量级为 (　　)
A.1018　　　　B.1020　　　　C.1022　　　　D.1024
3.有关分子动理论,下列说法正确的是 (　　)
A.物质由大量的分子组成,大多数分子直径的数量级为10-9 m
B.随着分子间距离的增大,分子间引力增大,斥力减小
C.所有分子永不停息地做无规则运动
D.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力
4.下列说法中正确的是 (　　)
A.气体分子的平均速率增大,气体的压强也一定增大
B.空气中PM2.5的无规则运动属于分子热运动
C.压缩固体或液体时特别困难是由于固体或液体分子间没有空隙
D.在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
5.关于热学中的一些基本概念,下列说法正确的是 (　　)
A.0 ℃的水变成0 ℃的冰时,体积增大,分子势能减小
B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显
C.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大
D.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
6.夏日炎炎的正午,室外温度比室内温度高。与停在室内停车场相比较,同一汽车停在室外停车场时,汽车上同一轮胎(可认为容积不变)内的气体,说法错误的是 (　　)
A.分子的平均动能更大
B.某一分子热运动的速率可能较小
C.单位时间内与单位面积轮胎内壁撞击的分子数不变
D.分子对轮胎内壁单位面积上的平均作用力更大
7.从分子动理论的观点来看,气体分子间距离比较大,分子间的作用力很小,气体对容器的压强源于气体分子的热运动。当气体分子运动到器壁时,就会跟器壁发生碰撞(可视为弹性碰撞),对器壁产生作用力从而产生压强,如图所示。设气体分子的质量为m,气体分子热运动的平均速率为v。下列说法正确的是 (　　)
A.气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,可视为做匀速直线运动
B.在某一时刻,向各个方向运动的气体分子数目差距很大
C.每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中,施加给器壁的冲量大小为2mv
D.若增大气体体积,则气体压强一定减小
8.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子分别从x轴上的-x0和x0处由静止释放,如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处分子势能为0,下列说法正确的是 (　　)
A.A、B间距离为x1时分子力为0
B.释放时A、B系统的分子势能为m
C.A、B间距离为2(x1-x0)时分子力为0
D.A、B系统的分子势能最小值为m-m
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
9.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景,以下关于布朗运动的说法正确的是 (　　)
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.在同种液体中的同一微粒,液体温度越高,布朗运动越剧烈
C.悬浮微粒越小,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
D.悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
10.如图所示为济南市某日的天气预报,下列说法正确的是 (　　)
A.当空气质量显示为霾时,空气中细颗粒物(如PM1~2.5)在空气中做布朗运动
B.从上午7点到下午1点,空气分子中速率较大的分子所占的比例逐渐变大
C.若温度降为8 ℃,水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小,斥力增大
D.若温度降为8 ℃,水蒸气液化为露珠的过程中分子势能一直增大
11.如图所示,横轴r表示两分子间的距离,纵轴F表示两分子间引力、斥力的大小,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点。下列说法正确的是 (　　)
A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线
B.若两分子间的距离增大,分子间的斥力减小得比引力更快
C.若r=r0,则分子间没有引力和斥力
D.当分子间距从r0开始增大时,分子势能一定增大
12.如图,甲、乙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图像。分子a固定在坐标原点O处,分子b从r=r4处以某一速度向分子a运动(运动过程中仅考虑分子间的作用力),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r3到r2,分子间的引力增大,斥力减小
B.分子b在r3处和在r2左侧某位置处时动能可能相等
C.图乙中r5一定大于图甲中r2
D.若图甲中阴影面积S1=S2,则两分子间最小距离小于r1
三、非选择题(本大题共6小题,共60分)
13.(6分)工厂制作汽水时,会通过某种方法,让更多的二氧化碳溶于水形成碳酸,但碳酸不稳定,会分解出二氧化碳气体逸出液面,且温度越高,碳酸分解得越快。汽水密封出厂时不会装满整个瓶子,且未开封的瓶装汽水在运输时不能暴晒。主要原因是温度升高,碳酸分解会加快,导致瓶内汽水上方空间单位体积内二氧化碳分子数　　　　,瓶内二氧化碳气体分子的平均动能　　　　,瓶内气体压强　　　　,存在炸开的隐患。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
14.(8分)某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实验,操作如下:
①取1.0 mL油酸配成500 mL油酸酒精溶液;
②用注射器吸取1.0 mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,全部滴完共滴了50滴;
③在浅盘内注入适量的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,用注射器滴入一滴油酸酒精溶液;
④待油膜形状稳定后,将绘有方格的玻璃板放在浅盘上,绘出油膜的轮廓(如图所示,每个方格的边长为1.0 cm)。
(1)“将油酸分子看成球形”所采用的方法是　　　。
A.理想模型法　　　　B.控制变量法
C.等效替代法　　　　D.极限思维法
(2)该实验中一滴油酸酒精溶液含　　　　mL油酸;由上述数据估算得到油酸分子的直径约为　　　　m(保留1位有效数字)。
(3)若实验中最终测得的油酸分子直径偏大,可能原因是　　　。
A.爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开
B.配制好的油酸酒精溶液放置时间过长
C.计算油酸膜的面积时,将所有不完整方格作为完整方格处理
15.(10分)如图所示为“非洲之星——库里南1号”钻石,质量约为530克拉(1克拉等于0.2克),已知钻石的密度为ρ,摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为NA,求:
(1)钻石分子的直径(可认为组成钻石的分子是一个紧挨一个的小球);
(2)该钻石中含有的分子数。
16.(10分)氙气车灯在亮度、耗能及寿命上都比传统车灯有优越性。某轿车的灯泡的容积V=1.5 mL,充入氙气的密度ρ=5.9 kg/m3,氙气的摩尔质量M=0.131 kg/mol,取阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算灯泡中:(结果均保留1位有效数字)
(1)氙气分子的总个数;
(2)氙气分子间的平均距离。
17.(12分)如图所示为食盐晶体结构示意图,食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的,这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上,都是等距离地交错排列的。已知食盐的摩尔质量是58.5 g/mol,食盐的密度是2.2 g/cm3,阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。求:
(1)食盐的摩尔体积(结果保留3位有效数字);
(2)试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离(结果保留1位有效数字)。
18.(14分)某星球可以近似看作一个半径为R的球体,它有稳定的大气层(大气层厚度比星球半径小得多),其表面附近的大气压强为p,空气的平均摩尔质量为M,空气分子间的平均距离为d。已知星球表面附近的大气压强是由于大气的重力而产生的,该星球表面的重力加速度为g,阿伏加德罗常数为NA。每一个空气分子平均占据的空间视为一个立方体。求该星球表面大气层的:
(1)空气分子的平均密度ρ;
(2)空气分子总数n;
(3)厚度h。
答案与分层梯度式解析
1.A 2.C 3.C 4.D 5.A 6.C
7.A 8.B 9.BCD 10.AB 11.BD 12.BD
1.A　甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象,说明分子在做热运动,故A正确;乙图记录同一微粒每隔相等时间的位置连线,不是分子无规则运动情况,故B错误;丙图中压紧的铅块能吊住重物,说明分子间存在引力,不能说明分子间存在斥力,故C错误;温度越高,分子的平均动能越大,由图丁可知T2对应图像中速率大的分子所占的比例大于T1对应图像中速率大的分子所占的比例,则T2>T1,故D错误。故选A。
2.C　这一滴水的物质的量为n== mol= mol,分子数为N=n·NA≈1.7×1022(个),故选C。
3.C　大多数分子直径的数量级为10-10 m,A错误;随着分子间距离的增大,分子间引力、斥力均减小,B错误;所有分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子无规则运动越剧烈,C正确;压缩气体时气体体积减小,压强增大,气体表现出抗拒压缩的力是因为气体压强,D错误。故选C。
4.D　气体分子的平均速率增大,由于不知道气体分子的数密度的变化,所以气体的压强不一定增大,A错误;空气中PM2.5的无规则运动属于布朗运动,不是分子热运动,B错误;压缩固体或液体时特别困难是由于固体或液体分子间距离很小,被压缩后分子间作用力表现为斥力,固体或液体分子间有空隙,C错误;在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,D正确。故选D。
5.A　0 ℃的水变成0 ℃的冰时,体积增大,并且放热,内能减小,因温度不变,分子平均动能不变,则分子势能减小,A正确;悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,受力越趋于平衡,布朗运动越不明显,B错误;在使两个分子间的距离由很远(r>10-9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子间作用力先表现为引力,做正功,后表现为斥力,做负功,分子势能先减小后增大,C错误;内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,D错误。故选A。
6.C　在室外停车场汽车轮胎内的气体温度高,气体分子的平均动能更大,具体到某一分子,热运动的速率可能较小,A、B正确;在轮胎容积不变的情况下,温度越高,气体分子的平均动能越大,单位时间内与单位面积轮胎内壁撞击的分子数越多,气体的压强越大,分子对轮胎内壁单位面积上的平均作用力越大,C错误,D正确。本题选说法错误的,故选C。
7.A　由于气体分子间的距离较大,分子间的作用力很小,所以气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,可视为做匀速直线运动,A正确;气体分子的运动是无规则的,但在某一时刻,向各个方向运动的气体分子数目几乎相等,B错误;速率为v的气体分子跟器壁发生正碰过程中,根据动量定理有-mv-mv=,可知=-2mv,但并不是每一个分子的速率都是v,则每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中,施加给器壁的冲量大小不一定为2mv,C错误;气体的压强由体积和温度共同决定,所以增大气体体积,气体压强不一定减小,D错误。故选A。
8.B　由图乙可知,B分子在x0~x1过程中做加速运动,说明开始时两分子间作用力为斥力,B分子在x1处速度最大,加速度为0,即两分子间的作用力为0,根据运动的对称性可知,此时A、B分子间的距离为2x1,故A、C错误;由图乙可知,两分子运动到无穷远处时速度大小为v2,在无穷远处的总动能为2×m=m,由题意可知,无穷远处的分子势能为0,由能量守恒可知,释放时A、B系统的分子势能为m,故B正确;由能量守恒可知,当两分子速度最大即动能最大时,分子势能最小,则最小分子势能为Epmin=m-2×m=m-m,故D错误。故选B。
9.BCD　布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,间接反映了液体分子的无规则运动,A错误;在同种液体中的同一微粒,液体温度越高,布朗运动越剧烈,B正确;悬浮微粒越小,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显,C正确;悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的,D正确。故选B、C、D。
10.AB　当空气质量显示为霾时,空气中细颗粒物(如PM1~2.5)在空气中做的无规则运动是布朗运动,A正确;从上午7点到下午1点,空气温度升高,空气分子平均速率增大,空气分子中速率较大的分子所占的比例逐渐变大,B正确;若温度降为8 ℃,水蒸气液化为露珠的过程中分子间的距离逐渐变小,分子间的引力和斥力均增大,C错误;若温度降为8 ℃,水蒸气液化为露珠的过程中分子间的作用力表现为引力,且做正功,所以分子势能一直减小,D错误。故选A、B。
11.BD　若两分子间的距离增大,分子间的斥力和引力都减小,且斥力减小得比引力更快,所以ab为引力曲线,cd为斥力曲线,A错误,B正确;r=r0时,分子间引力和斥力的合力为零,但引力和斥力都存在,C错误;当分子间距从r0开始增大时,分子间作用力表现为引力,所以分子间作用力做负功,分子势能一定增大,D正确。故选B、D。
12.BD　图甲中分子间距从r3到r2,分子间的引力、斥力均增大,分子间引力与斥力的合力减小,A错误;分子b从r3到r2和从r2到r2左侧某位置,两过程中图像与横轴所围面积有可能相等,则分子b从r3到r2左侧某位置过程中分子间作用力做功有可能为0,动能变化量有可能为0,分子b在r3和在r2左侧某位置时动能可能相等,B正确;图甲中r2处分子间作用力为0,分子b在此处的分子势能最小,对应图乙中r6处,则图乙中r5一定小于图甲中r2,C错误;若图甲中阴影面积S1=S2,则分子b从r4到r1过程分子间作用力做功为0,分子b在r4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,D正确。故选B、D。
13.答案　增大(2分)　增大(2分)　增大(2分)
解析　温度升高,碳酸分解会加快,二氧化碳气体逸出液面,故瓶内汽水上方空间单位体积内二氧化碳分子数增大;因温度升高,所以瓶内二氧化碳气体分子的平均动能增大。由以上分析知瓶内气体压强增大。
14.答案　(1)A(2分)　(2)4×10-5(2分)　4×10-9(2分)　(3)A(2分)
解析　(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法,故选A。
(2)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=× mL=4×10-5 mL
每小格面积为1 cm2,超过半个格子的算一个,不满半个的舍去,大约100个格,所以油酸分子直径d== cm=4×10-7 cm=4×10-9 m
(3)计算油酸分子直径时要用到d=,水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开,导致面积的测量值偏小,油酸分子直径测量值偏大,A正确;配制好的油酸酒精溶液放置时间过长,浓度变大,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积的测量值偏小,分子直径测量值偏小,故B错误;计算油酸膜的面积时,将所有不完整方格作为完整方格处理,会使测得的油膜面积偏大,分子直径测量值偏小,C错误。故选A。
15.答案　(1)　(2)NA
解析　(1)钻石分子可看成球状模型,一个钻石分子的体积
V0=π (2分)
且V0= (2分)
则d=(1分)
(2)该钻石的质量m=530克拉=0.106 kg(1分)
分子数n=NA=NA(2分)
解得n=NA(2分)
16.答案　(1)4×1019(个)　(2)3×10-9 m
解析　(1)氙气的质量为m=ρV (1分)
氙气的物质的量n= (1分)
氙气分子的总个数N=nNA(1分)
解得N=NA=×6×1023 mol-1≈4×1019(个) (2分)
(2)每个氙气分子所占的空间体积为V0= (1分)
设氙气分子间的平均距离为a,则有V0=a3 (2分)
解得a== m≈3×10-9 m(2分)
17.答案　(1)26.6 cm3/mol　(2)4×10-10 m
解析　(1)由密度公式可得食盐的摩尔体积V== cm3/mol≈26.6 cm3/mol(4分)
(2)1 mol食盐中有NA个氯离子和NA个钠离子,离子总数是2NA, (2分)
一个离子所占的体积为V0== (2分)
V0就是食盐晶体中离子所组成的最小的正方体的体积,
此正方体的棱长d== (2分)
食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离为
r=d==× m≈4×10-10 m(2分)
18.答案　(1)　(2)　(3)
解析　(1)一个空气分子占据的空间是一个棱长为d的小立方体,各小立方体紧密排列,设空气的摩尔体积为V,则有V=NAd3 (2分)
又ρ= (1分)
解得ρ= (1分)
(2)设该星球大气层中气体的质量为m,星球的表面积为S,则S=4πR2 (1分)
由星球表面附近大气压强产生的原因可知mg=pS (1分)
大气层的空气分子总数n= (2分)
解得n= (2分)
(3)由于该星球大气层的厚度远远小于星球半径,所以有Sh=d3 (2分)
解得h= (2分)
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