第1章 分子动理论 章末闯关试题 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第三册

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第1章 分子动理论 章末闯关试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第三册
一、单选题
1．一个油轮装载着密度为900kg/m3的原油在海上航行，由于某种事故而使原油发生部分泄漏，设共泄漏9t，则这次事故可能造成的最大污染面积约为（　　）
A．1011m2 B．1012m2 C．108m2 D．1010m2
2．下列关于布朗运动的说法，正确的是（　　）
A．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
B．花粉颗粒的布朗运动反映了花粉分子在永不停息地做无规则运动
C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越不明显
D．当物体温度达到0°C时，布朗运动就会停止
3．关于分子热运动和温度，下列说法正确的是（　　）
A．水凝结成冰，表明水分子的热运动已停止
B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈
C．温度越高布朗运动越剧烈，是因为悬浮微粒的分子平均动能变大了
D．物体的温度越高，分子的平均动能越大
4．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是指在光学显微镜下直接观察到的液体分子的运动
B．两个相距很远的分子在外力作用下靠到最近过程中，它们的分子力先增大后减小
C．温度升高气体分子热运动加剧，在分子数密度相同情况下温度高的气体压强大
D．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加，但内能不变
5．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为，则
A． B．
C． D．
6．关于物体的内能，下列叙述中不正确的是（　　）
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．物体的内能不可能为零
C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
D．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关
7．如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是（　　）
A．当r等于时，分子间的作用力为零
B．当r大于时，分子间的作用力表现为引力
C．当r小于时，分子间的作用力表现为斥力
D．在r由变到的过程中，分子间的作用力做负功
8．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从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。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　）
A．A、B间距离为x1时分子力为零
B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零
C．释放时A、B系统的分子势能为
D．A、B间分子势能最小值为
二、多选题
9．对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是（　　）
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
B．若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加
C．若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数可能不变
D．若气体体积减少，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次数增多，平均撞击力增大，因此压强增大
10．已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g。由此可估算得（　　）
A．地球大气层空气分子总数为
B．地球大气层空气分子总数为
C．空气分子之间的平均距离为
D．空气分子之间的平均距离为
11．美国普林斯顿大学生态学和进化生物学专业的一名一名研究生Dylan Morris说道:"目前，新型冠状病毒主要的传播途径还是以大的呼吸道飞沫的形式出现……而不是小气溶胶悬浮颗粒，幸运的是，飞沫的重量足够大，它们不会飞很远，而是在飞行几英尺后从空中落下”。一般的工作生活条件下， 只要我们正确佩戴好口罩，做好防护措施，就不会被感染。下列有关飞沫和气溶胶在空气中的运动的说法，正确的是（ ）
A．气溶胶悬浮在空气中的运动是布朗运动
B．飞沫在空气中的运动是布朗运动
C．温度越高，气溶胶在空气中的运动越剧烈
D．温度越高，飞沫在空气中的运动越剧烈
12．如图所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的图象当时，引力和斥力大小相等，以下说法正确的是（　　）
A．时，随着分子间距离的增大，引力和斥力的合力逐渐减小
B．时，引力和斥力的合力最小
C．时，分子势能最小
D．时，随着分子间距离的增大，分子势能一直减小
三、实验题
13．某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，已知油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得上述溶液2mL，现缓慢地滴出1mL溶液，共有溶液滴数为50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正方形坐标的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，坐标中小正方形方格的边长为20mm。
试问：
(1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是 毫升？
(2)估测出油酸分子的直径是 米？（保留1位有效数字）
(3)在用油膜法估测分子直径的实验中，会使测算结果偏大的操作是
A．撒的痱子粉过多
B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴
D．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
四、解答题
14．地球到月球的平均距离为。已知铁的摩尔质量为，密度为。若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”。求：
(1)这条“分子大道”共需多少个铁分子？
(2)这条“分子大道”的质量为多少？
15．金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度。碳原子的摩尔质量为，现有一块体积的金刚石，阿伏加德罗常数为。（计算结果保留2位有效数字）
(1)它含有多少个碳原子？
(2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，把金刚石中的碳原子看成球体，试估算碳原子的直径。
16．晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，是一种发展中的高强度材料，具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。它是一些非常细、非常完整的丝状（截面为圆形）晶体。现有一根铁晶，直径，用的力能将它拉断，将铁原子当作球形处理。（铁的密度，铁的摩尔质量为，）
(1)求铁晶中铁原子的直径；
(2)请估算拉断过程中最大的铁原子力。
17．如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上），以a为原点，沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时：
(1)弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式；
(2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？
参考答案
1．A
原油体积为
污染的海洋面积
故选A。
2．C
A．布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，选项A错误；
B．花粉颗粒的布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则运动，选项B错误；
C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，颗粒的受力越平衡，布朗运动越不明显，选项C正确；
D．当物体温度达到0°C时，分子的运动不会停止，则布朗运动也不会停止，选项D错误。
故选C。
3．D
A．分子热运动永不信息，水凝结成冰，但分子热运动没有停止，故A错误。
B．液体上下翻滚是宏观运动，而分子热运动是微观现象，二者不是一回事，故B错误；
C．温度越高布朗运动越剧烈，是因为液体分子的平均动能变大了，故C错误；
D．温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子的平均动能越大，故D正确。
故选D。
4．C
A．布朗运动就是指在光学显微镜下直接观察到的固体颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，A错误；
B．两个相距很远的分子在外力作用下靠到最近过程中，它们的分子力先增大后减小，再增大，B错误；
C．温度升高气体分子热运动加剧，分子平均速率变大，在分子数密度相同情况下温度高的气体分子对器壁的碰撞力较大，则气体的压强大，C正确；
D．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能不变，但内能增加，D错误。
故选C。
5．B
因为对于给定的气体，当温度升高，分子热运动加剧，速率较大的分子所占百分比增高，分布曲线的峰值向速率大的方向移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽，变平坦，故B正确．
6．A
A．温度是分子平均动能的标志，温度高只能表明分子平均动能大，而总的分子动能还与分子数有关，另外内能包括分子动能和分子势能，分子势能与物体的体积有关，因此不能简单的说温度高的物体比温度低的物体内能大，物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都有关，A错误，D正确；
B．由于分子永不停息的做无规则运动，分子动能不可能为零，因此物体的内能不可能为零，B正确；
C．内能包括分子动能和分子势能，温度相同，分子的平均动能相同，但分子势能不一定相同，因此内能有可能不同，比如0℃的冰融化成0℃的水，内能增加，C正确。
故不正确的选A。
7．C
AB．由图可知
（引力等于斥力位置）
因此当r大于等于而小于时分子力为斥力，大于时分子力为引力，故AB错误；
C．由于
故当r小于时，分子间的作用力表现为斥力，故C正确；
D．当r由变到的过程中，分子力为斥力，因此分子间作用力做正功，故D错误。
故选C。
8．D
AB．由图乙可知，B分子在过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，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，故AB错误；
C．由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为
由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故C错误；
D．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
故D正确。
故选D。
9．BD
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都变大，因此这时气体压强一定变大，选项A错误；
BC．若气体的压强不变而温度降低时，根据理想气体状态方程可知气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，选项B正确，C错误；
D．若气体体积减小，则气体的数密度增加，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次数增多，平均撞击力增大，因此压强增大，选项D正确。
故选BD。
10．AD
AB．大气中的压强由大气的质量产生，即
则地球大气层空气分子总数为
A正确，B错误；
CD．大气的体积为
则气体分子之间的距离为
C错误，D正确。
故选AD。
11．AC
A. 气溶胶是固体小颗粒，是固体小颗粒悬浮在空气中，受到气体分子撞击不均匀造成的小颗粒的运动，它不是空气分子的运动，但可以反映空气分子的运动，是布朗运动，故A正确；
B. 飞沫重量大，布朗运动是固体小颗粒的运动，飞沫不是固体小颗粒，故其运动不能看成是布朗运动，故B错误；
C. 温度越高，布朗运动越剧烈，故气溶胶在空气中的运动越剧烈，故C正确；
D.飞沫运动不是分子运动，与分子运动无关，所以温度变化，飞沫在空气中的运动不一定越剧烈，故D错误；
故选：AC。
12．BC
A．分子力随分子间的距离的变化而变化，当时，分子间的作用力随分子间距离的增大而减小，斥力减小的更快，故分子力表现为引力，且合力先增大后减小，故A错误；
B．分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离时，引力等于斥力，分子力为零，故B正确。
CD．当分子间的距离时，分子力表现为斥力，随着距离的增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间的距离时，分子力表现为引力，随着距离的增大，分子力做负功，分子势能增大，故当时，分子势能最小，故C正确，D错误。
故选BC。
13． ABD
(1)[1]油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一格算，小于一半的舍去，图中共有57个方格，故油膜面积为
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是
(2)[2]油酸分子的直径
(3)[3]A．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故A正确；
B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故B正确；
C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴，由可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故C错误；
D．计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，体积偏大，则d偏大，故D正确。
故选ABD。
14．1.28×1018个；（2）1.19×10-7kg。
(1)地球到月球的平均距离为
S=3.8×105km=3.8×108m
铁的摩尔质量为
密度为
每个铁分子可以看作直径为d的分子，则分子的体积为
铁的摩尔体积为
则有
代入数据可得铁分子的直径为
d=3.0×10-10m
故“分子大道”需要的分子数为：
(2)单个分子的质量为
这些分子的总质量为
15．(1)；(2)。
(1)金刚石的质量
碳的物质的量
金刚石所含碳原子数
个
(2)一个碳原子的体积
把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式可得碳原子直径为
16．(1)；(2)
(1)因为铁的摩尔质量
所以铁原子的体积
铁原子直径
(2)因原子力的作用范围在数量级，阻止拉断的原子力主要来自于断开截面上的所有原子对。当铁晶上的拉力分摊到一对铁原子上的力超过拉伸过程中的原子间最大原子力时，铁晶就被拉断。
单个原子球的截面积
铁晶断面面积
断面上排列的铁原子数
所以拉断过程中最大铁原子力
17．(1)见解析，简谐振动；(2)，，A同学正确。
(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式时简谐运动。
(2)在F—x图中，当x≥r0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从r0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有
可得
根据简谐振动的对称性可知振动范围为
当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A同学正确。
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