第1章 分子动理论 章末拓展试题 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 章末拓展试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第三册
一、单选题
1．下列可以算出阿伏加德罗常数，并表示正确的一组数据是（　　）
A．由水的密度ρ和水的摩尔质量M，得NA=
B．由水的摩尔质量M和水分子的体积V0，得NA =
C．由水分子的质量m0和水的摩尔质量M，得NA=
D．由水分子的体积V0和水蒸气的摩尔体积V，得NA=
2．从冰箱中拿出的空瓶，一段时间后瓶塞弹出，其原因是（　　）
A．瓶内气体分子数增加 B．瓶内所有气体分子的运动都更剧烈
C．瓶塞所受合外力变小 D．瓶塞受瓶内气体分子的作用力变大
3．通常把萝卜腌成成菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需几分钟，造成这种差别的主要原因是（　　）
A．萝卜分子间有间隙，易扩散
B．盐分子太小，很容易进入萝卜中
C．炒菜时温度高，分子热运动剧烈
D．萝卜分子和盐分之子间在温度高时吸引力大
4．图示是氧气分子在0℃和100℃下的速率分布图线，由图可知（　　）
A．随着温度升高，氧气分子的平均速率变小
B．随着温度升高，每一个氧分子的速率都增大
C．随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大
D．同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多、两头少”的规律
5．关于分子动理论，下列说法正确的是
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
B．相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大
C．给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的
D．当分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最大
6．如图所示，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中曲线所示。为斥力为引力。a、b、c、d为x轴上的四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，下列关于乙分子的说法正确的是（　　）
A．由a到b做加速运动，由b到d做减速运动
B．由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增大
D．由b到d的过程中，分子动能一直增大
7．2019年12月1日，粤东农批·2019球王故里五华马拉松赛在五华粤东农批广场激情开跑。此次活动能圆满举行离不开一群可爱的志愿者，他们到了午餐时间也只是吃点自热米饭，对于自热米饭很多人还不是很了解，自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，盖上盒盖便能在10～15分钟内迅速加热食品。自内热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是（ ）
A．自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加
C．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低
D．自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了
8．如图所示，用F表示分子间的作用力，用EP表示分子间的分子势能，在两个分子间的距离由10r0变为r0的过程中（ ）
A．F不断增大，EP不断减小
B．F先增大后减小，EP不断减小
C．EP先增大后减小，F不断减小
D．.EP 和F都先增大后减小
二、多选题
9．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．甲图中微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
B．乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
C．丙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是不一样的
D．丁图中洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力F必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在分子斥力
10．关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　）
A．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
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大
C．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算阿伏加德罗常数
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
11．氧气分子在和 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（　　）
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中实线对应于氧气分子在时的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与时相比，时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较大
12．将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速
B．分子Q在C点时分子势能最小
C．分子Q在C点时加速度大小为零
D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大
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
②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
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1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有400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1图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL，油酸膜的面积是 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m（此结果保留两位有效数字）
（3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于
A．油酸未完全散开
B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
四、解答题
14．轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠（NaN3）爆炸产生气体（假设都是N2）充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝70 L，囊中氮气密度＝2 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol-1.试估算（结果均保留1位有效数字）：
(1)气囊中氮气分子的总个数N
(2)气囊中氮气分子间的平均距离。
15．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V=1.0×103cm3。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol－1。试求：（结果均保留一位有效数字）
(1)该液化水的质量；
(2)该液化水中含有水分子的总数N；
(3)一个水分子的直径d。
16．有一条横截面积S的铜导线，已知铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。通过电流时可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，且将自由电子定向移动视作匀速直线运动，运动速率为v。求：
(1)长度为L的此铜导线中铜原子的数量N；
(2)单位体积的铜导线中自由电子的数量n；
(3)若铜导线通过的电流为I，根据电流的定义式证明I=nevS。
17．研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。
(1)由图中可知，两分子间距离为r0时，分子势能最小，请说出r=r0时两分子间相互作用力的大小，并定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义；
(2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为r1时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为Ep1，系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所示的Ep—r曲线图象中的r轴上标出r1坐标的大致位置，并求出此时两分子之间的分子作用力大小。
参考答案
1．C
A．知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积
故A错误；
B．根据水的摩尔质量M和水分子的体积V0，和水的密度ρ可得，阿伏加德罗常数
故B错误；
C．根据水分子的质量m0和水的摩尔质量M，得阿伏加德罗常数
故C项正确；
D．水分子的体积V0和水蒸气的摩尔体积V，因为水蒸气分子间间隙较大，水分子所占据空间比水分子的体积大的多，所以
故D错误。
故选C。
2．D
A．瓶子是密封的，所以瓶内气体分子数不能增加，A错误；
B．温度是分子的平均动能的标志，当瓶子拿出冰箱一段时间后瓶内气体的温度升高，瓶内气体分子的平均动能增大，但不是每一个分子的平均动能都增大，即不是瓶内所有气体分子的运动更剧烈，B错误；
C．瓶子外是大气，大气压没有变化，所以瓶塞所受外力不变，而瓶内气体的温度增大而体积不变，由理想气体得状态方程可知，瓶内气体的压强将增大，瓶塞被弹出，瓶塞合外力变大，C错误；
D．瓶内气体的温度增大而体积不变，由理想气体得状态方程可知，瓶内气体的压强将增大，所以瓶塞所受气体分子的平均作用力变大，瓶塞被弹出，D正确。
故选D。
3．C
A．萝卜分子间存在空隙，与分子的运动速度无关，不影响扩散的快慢， A错误；
B．盐分子是否容易进入萝卜中，与盐分子的大小无关，B错误；
C．分子热运动加快，炒菜时，温度升高，盐分子的动能增大，分子热运动就加快了，扩散加快，C正确；
D．盐分子与萝卜分子间存在相互作用的引力，与分子的运动速度无关，不影响扩散的快慢，D错误。
故选C。
4．D
AB．温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，故AB 错误；
CD．温度越高，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律，故C错误，D正确。
故选D。
5．A
A．当分子力表现为引力时，随着分子间距离增大，分子力做负功，故分子势能增大，故A正确；
B．分子之间同时存在引力和斥力，当相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力也减小，故B错误；
C．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由活塞上下的压强差造成的，故C错误；
D．分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最小，故D错误。
故选A。
6．B
ACD．乙分子从a到b，分子间的作用力一直表现为引力(F<0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；由b到d过程，分子力在bc阶段分子力表现为引力，在cd阶段分子力表现为斥力，故在b到d过程中，先做一段加速运动，再做减速运动，故分子动能先增大后减小，故ACD错误；
B．乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，速度最大，此时分子的动能最大、分子势能最小，故B正确。
故选B。
7．C
A. 自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，由分子动理论知，体积不变，气体分子间分子力(引力)可忽略不计，分子间相互作用力不变，选项A错误；
BC. 根据热力学第一定律，爆裂前气体温度升高，内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，温度也会有所下降，选项B错误，C正确；
D. 自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增加，但并不是每一个气体分子速率都增大，故D选项错误；
故选：C。
8．B
在两个分子间的距离由10r0变为r0的过程中分子力先增大后减小，表现为吸引力，而在靠近的过程正分子力做正功，所以分子势能一直在减小，故B正确；ACD错误；
9．BC
A．甲图中微粒的运动是布朗运动，但由于微粒是大量分子组成的，所以微粒的运动并不是物质分子的无规则热运动，故A错误；
B．乙图中当两个相邻的分子间距为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故B正确；
C．食盐是晶体，具有各向异性，食盐晶体的物理性质沿各个方向都是不一样的，故C正确；
D．戊图中洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃离开水面，拉力F必须大于玻璃板的重力，说明了分子之间存在引力，故D错误；
故选BC。
10．BC
A．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A错误；
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，选项B正确；
C．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，用水的摩尔质量除以水分子的质量就可以计算阿伏加德罗常数，选项C正确；
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，选项D错误。
故选BC。
11．AB
A．由题图可知，在和两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，A正确；
B．实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为时的情形，B正确；
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目，C错误；
D．由图可知，段内，对应的占据的比例均小于与时所占据的比值，因此时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较小，D错误。
故选AB。
12．BCD
A．分子Q由A运动到C的过程中，两分子一直受吸引力作用，分子一直做加速运动，选项A错误；
B．分子Q由A运动到C的过程中，分子引力一直做正功，动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项B正确；
C．分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，选项C正确；
D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，分子力先是吸引力先增后减，然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，选项D正确。
故选BCD。
13． ④②①⑤③ 59/58/60 B
（1）[1] “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
准备油酸酒精溶液④→准备带水的浅盘和痱子粉②→形成油膜①→描绘油膜轮廓⑤→计算分子直径③
故正确的顺序为：④②①⑤③。
（2）[2][3]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
面积超过小方格面积一半的小方格的个数为59个，故油膜的面积
油酸分子直径
（3）[4]A.油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B正确；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C错误。
故选B。
14．（1）个；（2）
（1）根据题意可知，气体物质的量
所以气体分子的总个数为
解得
个
（2）把每个气体分子看成立方体，立方体的边长作为气体分子间的距离
代入得
15．（1）；（2）个；（3）m
（1）根据
代入数据可得该液化水的质量
（2）V=1.0×103cm3水的摩尔数为
水分子数
N=nNA
联立并代入数据解得
个
（3）建立水分子的球模型设其直径为d，则可得每个水分子的体积为
又
联立并代入数据得水分子直径
m
16．(1)；(2)；(3)见解析
(1)长度为L的此铜导线质量为
物质的量为
铜导线中铜原子的数量
(2)导线中每个铜原子贡献一个自由电子，长度为L的此铜导线中自由电子的数量
单位体积的铜导线中自由电子的数量
(3)自由电子定向移动视作匀速直线运动，时间内通过铜导线横截面自由电子的数量为
根据电流定义式
17．(1)当r=r0时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力；(2)见解析，此时两分子之间的分子作用力大小为
(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力就是分子间相互作用力，有
根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功，即
图像斜率为
由图象可知，分子间距离为时，分子势能最小，；当小于时，分子势能随的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负，当大于时，分子势能随的增大而增大，作用力表现为引力，此时图像斜率为正，当时，分子间作用力为零，此时图像斜率为零；根据上述分析，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。
(2)由于做的是匀速圆周运动，分子作用力表现应该是引力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在势能与两者之间距离的关系曲线中，在右边曲线斜率最大的点上，如下图所示
由题意可知
联立解得
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