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　分子动理论拔高练

中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理选择性必修第三册
综合拔高练
五年高考练
考点1　分子动理论的基本内容
1.(2021北京,4)比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是 (　　)
A.热水分子的平均动能比水蒸气的大
B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C.热水分子的速率都比水蒸气的小
D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
2.(2023北京,1)夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体 (　　)
A.分子的平均动能更小
B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
3.[2021重庆,15(1)]图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律,r0为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是 (　　)
　　　
A.①③②　　　　B.②④③　　　　C.④①③　　　　D.①④③
4.(2020北京,10)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放,仅考虑这两个分子间的作用,下列说法正确的是 (　　)
A.从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小
B.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大
C.从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大
D.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小
考点2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小
5.用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以　　　　　　　　　　　　。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是　　　　　。
6.(2020上海,13)在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中,把痱子粉均匀撒在水面有利于形成　　　　　　　　　,便于记录数据。将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中,油膜充分散开后面积为S,若该溶液的体积浓度为η,估算该油酸分子的直径为　　　　。
三年模拟练
应用实践
1.(2024重庆九龙坡月考)下列四幅图分别对应四种说法,其中正确的是 (　　)
　　
A.甲图是水分子的分子势能Ep与分子间距离r的关系图像,B点对应的位置水分子之间的相互作用力表现为引力
B.乙图在模拟气体压强产生的机理,实验中必须保证每颗豆粒与电子秤碰撞时的速率相等
C.丙图中显微镜下微粒运动的位置连线就是微粒的运动轨迹
D.丁图描述了氧气分子分别在0 ℃和100 ℃时的速率分布,实线对应100 ℃时的速率分布
2.(2022江苏徐州期末抽测)两个分子M、N,固定M,将N由静止释放,N仅在分子力作用下远离M,其速度-位移图像如图所示,则(　　)
A.N由x=0到x=x2过程中,M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力
B.N由x=x1到x=x2过程中,N的加速度一直减小
C.N由x=0到x=x2过程中,M、N系统的分子势能先减小后增大
D.N在x=x1时,M、N间分子力最大
迁移创新
3.(2024北京西城期中)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。
在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子,每个分子质量为m,单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:分子大小可以忽略;分子速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;分子与器壁碰撞前后瞬间,速度方向都与器壁垂直,且速率不变。
(1)求一个气体分子与器壁碰撞一次,器壁给分子的冲量的大小;
(2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等,则正方体的每个面有六分之一的概率。如图,若正方体棱长为a,忽略分子间相互碰撞,请计算正方体内能与器壁某个面发生一次碰撞的总分子个数N;
(3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。若已知一定质量的气体,其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT,式中n为单位体积内气体的分子数,k为常数。分析说明:温度是分子平均动能(即mv2)的标志。
答案与分层梯度式解析
高年高考练
1.B 2.A 3.D 4.D
1.B　温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,故热水分子的平均动能比水蒸气的小,选项A错误;内能与物质的量、温度、体积有关,相同质量的热水变成水蒸气,吸收热量,温度升高,体积增大,故热水的内能比相同质量的水蒸气的小,选项B正确;温度越高,分子热运动的平均速率越大,45 ℃的热水分子的平均速率比100 ℃的水蒸气分子的平均速率小,但并不是每个分子的速率都小,选项C错误;温度越高,分子热运动越剧烈,选项D错误。
2.A　温度是分子平均动能的标志,温度低,则分子平均动能小,A正确。汽车轮胎的容积可认为不变,分子数量一定,所以密集程度是不变的,故B错。气体分子的平均动能减小,并不是每一个分子的速率都减小,故C错。气体压强变小,则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力变小,故D错。
3.D　根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小可知,曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子间的作用力为零,可知曲线Ⅱ为分子间的作用力(分子间引力和斥力的合力)随分子之间距离r变化的图像;结合曲线Ⅱ,可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的图像。选项D正确。
教材溯源
本题是对教材15页图1.4-2进行的改编题,考查学生对图像的分析能力。
4.D　由题图可知,r=r0时,F=0,分子间引力与斥力相等,则r=r0时分子势能最小。r=r1时,分子力表现为斥力;r=r2时,分子力表现为引力,从r=r2到r=r0,引力与斥力都增大,但斥力增大得快,故A错误。从r=r2到r=r0,分子势能逐渐减小,分子动能增大,从r=r0到r=r1,分子势能逐渐增大,分子动能减小,故C错误,D正确。由题图可知,从r=r2到r=r1,分子力先增大,后减小,再增大,故B错误。
方法技巧
(1)分子间引力、斥力、合力的关系:
　　分子间的作用力是指分子间引力和斥力的合力,分子间同时存在引力和斥力,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,斥力减小得更快。
　　(2)判断分子势能变化的两种方法
　　根据分子间的作用力做功判断:分子间的作用力做正功,分子势能减小;分子间的作用力做负功,分子势能增加。
　　利用分子势能与分子间距离的关系图像判断:当分子间的距离等于r0时分子势能最小。
5.答案　使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积
解析　用油膜法估算分子大小,是用油膜厚度代表油酸分子的直径,所以要使油酸分子在水面上形成单分子层油膜;因为一滴溶液的体积很小,不能准确测量,故需测量较多滴的油酸酒精溶液的总体积,再除以滴数得到一滴溶液的体积,进而得到一滴溶液中纯油酸的体积;因为本题中纯油酸的体积等于厚度乘以面积,故测厚度时不仅需要测量一滴溶液的体积,还需要测量单分子层油膜的面积。
6.答案　油酸分子层在水中边界清晰的轮廓　
解析　在实验中,均匀撒痱子粉有利于形成油酸分子层在水中边界清晰的轮廓,便于计算油酸分子层的面积。
纯油酸的体积V纯=Vη
油酸分子的直径d==
三年模拟练
1.D　甲图中B点对应的位置水分子势能最小,此时分子间的距离为平衡距离,分子间的引力与斥力大小相等,分子间作用力为0,A错误;乙图中模拟气体压强产生的机理,分子的速率不是完全相等的,所以不要求每颗豆粒的速率一定相等,B错误;丙图中是记录每隔一段时间固体微粒的位置,然后把这些位置按时间顺序依次连接起来,这些连线不是微粒的运动轨迹,C错误;100 ℃时分子平均速率比0 ℃时要大,实线对应100 ℃时的速率分布,D正确。故选D。
2.C　由图可知,在x=x1处N分子的动能最大,则系统分子势能最小,则x=x1处为平衡位置(破题关键),此时分子力为零,当xx1时,分子力表现为引力。N由x=0到x=x2过程中,M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力,选项A、D错误;由于x=x1处为平衡位置,N由x=x1远离M的过程中,N的速度一直减小,其所受的分子力表现为引力,根据分子力和分子间距离的关系可以知道,分子力会先增大,所以N的加速度也是先增大,选项B错误;N由x=0到x=x2过程中,N分子的动能先增大后减小,即分子力对N先做正功后做负功,所以M、N系统的分子势能先减小后增大,选项C正确。
3.答案　(1)2mv　(2)na3　(3)见解析
解析　(1)以气体分子为研究对象,以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向,
根据动量定理,有-I=-mv-mv=-2mv
所以一个分子与器壁碰撞一次器壁给分子的冲量的大小为I=2mv
(2)如图所示,以器壁的一个面为底,以vΔt为高构建柱体
由题设条件可知,柱体内的分子在Δt时间内有六分之一与器壁的这个面发生碰撞,
碰撞的分子总数N=n·SvΔt=na2vΔt=na3
(3)在Δt时间内,设N个分子对面积为S的器壁产生的作用力为F,
N个分子对器壁产生的冲量为FΔt=NI
根据压强的定义p==nkT
所以mv2=kT
由此可知,温度是分子平均动能的标志。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)