第一章分子动理论 阶段质量检测(一)（含解析）高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册

阶段质量检测(一)　分子动理论
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．有关“温度”的理解，下列说法中正确的是(　　)
A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B．温度是分子平均动能的标志
C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高
D．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
2.秋天的清晨，荷叶上挂满晶莹的露珠，已知露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，对这一物理过程，水分子间的(　　)
A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大
3．下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是(　　)
A．三种现象在月球表面无法进行
B．三种现象在宇宙飞船里都能进行
C．在月球表面布朗运动、扩散现象能够进行，而对流不能进行
D．在宇宙飞船里布朗运动、扩散现象能够进行，而对流不能进行
4．如图为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子间平衡距离，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　)
A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大
C．分子势能在r0处最小
D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小
5．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
6．关于分子动理论及物体内能，下列说法正确的是(　　)
A．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显
B．当分子间的距离减小时，分子势能可能增大
C．相同温度的氧气和氢气，氧气分子和氢气分子的平均速率相同
D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能就不同
7．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
8．如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力F、分子势能Ep与两分子间距离r的关系图，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0。下列正确的是(　　)
　
A．当分子间距r＝r0时，分子间作用力最大
B．当分子间距r＝r0时，分子势能最大
C．当分子间距r>r0，随着r的增大，F减小，Ep增大
D．当分子间距r二、多项选择题(本题共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，有选错的得0分)
9．观察布朗运动的实验过程中，每隔5 s记录下颗粒的位置，最后将这些位置用直线依次连接，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．由图可以看出布朗运动是无规则的
B．图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹
C．若对比不同温度下的轨迹，可以看出温度高时布朗运动显著
D．若对比不同颗粒大小时的轨迹，可以看出颗粒小时布朗运动显著
10．通过大量实验可以得出一定种类的气体在一定温度下，其分子速率的分布情况，下表为0 ℃时空气分子的速率分布情况，如图所示为速率分布图，由图可知(　　)
速率区间/(m·s－1) 分子数的大约比例
100以下 0.01
100～200 0.08
200～300 0.15
300～400 0.20
400～500 0.21
500～600 0.17
600～700 0.10
700以上 0.08
A．速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少
B．在400～500 m/s这一速率区间中分子数占的比例最大
C．若气体温度发生变化，则气体分子速率分布不再有题图所示“中间多，两头少”的规律
D．当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子平均速率增大
11．分子间的作用力与分子间距离的关系图像如图所示，图中r0为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距离，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0，下列说法正确的是(　　)
A．当分子间的距离rB．当分子间的距离10r0>r>r0时，引力大于斥力
C．分子间距离从r1减小到r0的过程中，分子势能减小
D．分子间距离从无限远减小到r0的过程中，分子势能先减小后增大
12.如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置，E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知(　　)
A．虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子间的作用力为0
B．乙分子从A到B的运动过程中一直做加速运动
C．实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小
D．虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随分子间距离增大而减小
三、非选择题(本题共5小题，共60分)
13．(6分)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
(1)关于油膜面积的测量方法，下列说法正确的是________。
A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面积
B．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积
C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积
D．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积
(2)实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2 m2的单分子薄层，由此可估算油酸分子的直径d＝________m。
14．(8分)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1 cm，该油膜的面积是________m2，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7×10－6 mL，则油酸分子的直径是______m(计算结果保留1位有效数字)。
15．(14分)为保护环境和生态平衡，在各种生产活动中都应严禁污染水源。在某一水库中，一艘年久失修的快艇在水面上违规行驶，速度为8 m/s，导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从开始漏油到船员堵住漏油处共用时t＝1.5 min。测量时，漏出的油已在水面上形成宽约为a＝100 m的长方形厚油层。已知快艇匀速运动，漏出油的体积V＝1.44×10－3 m3，求：
(1)该厚油层的平均厚度D。
(2)该厚油层的厚度D约为油分子直径d的多少倍。(已知油分子的直径约为10－10 m)
16．(16分)钻石是自然界中最硬的物质，密度是3.5 g/cm3，如图为1克拉的钻石(1克拉＝0.2 g)。钻石中的碳原子(每个碳原子占据一个正方体)以网状结构紧密地堆在一起，已知碳元素的相对分子质量为12，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。求：(结果均保留一位有效数字，取 ＝1.79)
(1)该钻石含有的碳原子个数N；
(2)碳原子的直径d。
17．(16分)晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是多大？
阶段质量检测(一)
1．选B　温度是分子平均动能的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映，A错误，B正确；温度不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，如冰融化为同温度的水，C错误；温度升高时分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，D错误。
2．选D　露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，液化过程中，分子间的距离变小，引力与斥力都增大，D正确，A、B、C错误。
3．选D　布朗运动和扩散现象都是分子无规则热运动的结果，而对流需要在重力作用的条件下才能进行。布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行；由于月球表面仍有重力存在，宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态，故对流可在月球表面进行，而不能在宇宙飞船内进行，D正确，A、B、C错误。
4．选C　分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处的过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小分子间距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。
5．选A　夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确，C错误；由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，故B、D错误。
6．选B　根据布朗运动的特点可知，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，故A错误；当分子间的距离小于r0时，分子间表现为斥力，随着分子间距离减小，分子间的作用力做负功，分子势能增加，故B正确；相同温度的氧气和氢气，分子平均动能相同，但是因氧气的分子质量较大，则氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故C错误；物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能，内能不同的物体，其分子势能可能不同，但它们分子热运动的平均动能可能相同，故D错误。
7．选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，故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，故B错误；将一个分子从很远(r>10－9 m)靠近另外一个分子，分子间的作用力先增大后减小再增大，分子间的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，故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，故D错误。
8．选D　由图像可知，当分子间距离r＝r0时，分子间的作用力为0达到最小值，分子势能为最小值，故A、B错误；当分子间距离r>r0，随着r的增大，F先增大后减小，Ep一直增大，故C错误；当分子间距离r9．选ACD　由于是每隔5 s记录下颗粒的位置，最后将这些位置用直线依次连接，但并不知道这5 s时间内颗粒的运动轨迹(其实这5 s内的轨迹也是无规则的)，所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹，温度越高，颗粒越小，布朗运动越显著，A、C、D正确，B错误。
10．选ABD　由速率分布图可知，速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少，在400～500 m/s这一速率区间中分子数占的比例最大，A、B正确；无论气体温度如何变化，气体分子速率分布均有“中间多，两头少”的规律，又因温度是气体分子热运动平均动能的标志，当气体温度升高时，并非每个气体分子速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子平均速率增大，故C错误，D正确。
11．选BC　由题图可知，当分子间的距离rr>r0时，引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，故A错误，B正确；由题图可知，分子间距离从r1减小到r0的过程中，分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，分子势能减小，故C正确；分子间距离从无限远减小到r0的过程中，分子间的作用力一直做正功，故分子势能一直减小，故D错误。
12．选ABD　分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小，斥力变化更快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，交点E说明分子间引力和斥力等大，分子间的作用力为0，A、D正确；乙分子从A到B的运动过程中，分子间的作用力表现为引力，一直做加速运动，B正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，C错误。
13．解析：(1)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液滴入水中后，油膜会散开，待形状稳定后，再在玻璃板上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，故D正确。
(2)1滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V＝× cm3＝1×10－10 m3，油酸分子的直径d＝＝ m＝5×10－10 m。
答案：(1)D　(2)5×10－10
14．解析：每个正方形的面积为：S1＝1 cm2，轮廓范围内面积超过一半的正方形的个数约为116个，则油膜的面积约为：S＝116S1＝116 cm2＝1.16×10－2 m2，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为：V＝7×10－6 mL，把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为：d＝＝ m≈6×10－10 m。
答案：1.16×10－2　6×10－10
15．解析：(1)油层长度L＝vt＝720 m
则油层厚度D＝＝2×10－8 m。
(2)n＝＝200。
答案：(1)2×10－8 m　(2)200
16．解析：(1)碳原子的摩尔质量M＝12 g/mol
1克拉的钻石质量m＝0.2 g
设1克拉钻石的物质的量为n，
则有n＝＝ mol，N＝nNA
解得N≈1×1022个。
(2)设该钻石的体积为V，每个碳原子占据的体积为V0，则有V＝，V0＝，d＝
解得d≈2×10－10 m。
答案：(1)1×1022个　(2)2×10－10 m
17．解析：铁的摩尔体积：V＝
单个分子的体积：V0＝，又：V0＝πr3
所以分子的半径：r＝
分子的最大截面积：S0＝π·
铁质晶须的横截面上的分子数：n＝
拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力：
F0＝＝。
答案：
6 / 6