第一章《分子动理论》章末测试题word版含答案

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2019鲁科版高中物理选修3-3第一章《分子动理论》章末测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.当气体温度升高时，下面说法中正确的是(　　)
A．气体分子的平均动能会增大
B．所有气体分子的动能都相同
C．每个气体分子的动能都会增大
D．每个气体分子的速率都会增大
【答案】A
【解析】温度是分子平均动能大小的量度，故温度升高，气体分子的平均动能会增大，由于气体分子的速率成正态分布，所以同一种气体在温度相同时不同分子的动能也不一定相同，有的分子的速率可能增大，有的分子的速率可能减小，有的分子的速率可能不变，故温度对单个分子来说没有意义，故选A．
2.分子间距增大时，分子势能将(　　)
A．增大
B．减小
C．不变
D．不能确定
【答案】D
【解析】分子势能的变化与分子力做功紧密联系；当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加．
(1)当r>r0时，分子间的作用力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大．
(2)当r综合可知D选项正确．
3.一般分子体积的数量级接近于(　　)
A．10－10m3
B．10－20m3
C．10－30m3
D．10－40m3
【答案】C
【解析】分子直径的数量级为10－10m；
建立分子的立方体模型，故V＝d3＝10－30m3．
4.如图所示，上、下两个广口瓶中分别装有密度较小的H2和密度较大的N2，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板后(　　)

A．N2向上方扩散，H2不会向下方扩散
B．N2不会向上方扩散，H2向下方扩散
C．N2和H2将同时向上和向下扩散
D．当两种气体分布均匀后，N2分子就不会由下向上运动了
【答案】C
【解析】扩散现象是指不同物质的分子彼此进入对方的现象，所以，抽去玻璃板后，N2和H2将同时向上和向下扩散．故选项C正确，选项A、B错．当两种气体分布均匀后，分子仍在做热运动，故选项D错．
5.纳米材料具有广泛的应用前景，在材料科学中纳米技术的应用使材料科学日新月异，在1 nm的长度上可以排列的分子(其直径约为10－10m)个数最接近于(　　)
A．1个
B．10个
C．100个
D．1 000个
【答案】B
【解析】纳米是长度的单位，1 nm＝10－9m，即1 nm＝10×10－10m，所以排列的个数接近于10个，故B项正确．
6.在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能Ep的说法中，正确的是(　　)
A．F不断减小，Ep不断减小
B．F先增大后减小，Ep不断增大
C．F不断增大，Ep先减小后增大
D．F、Ep都是先减小后增大
【答案】B
【解析】分子间距r＝r0时，分子力F＝0；随r的增大，分子力表现为引力，F≠0；当r＝10r0时，F＝0，所以F先增大后减小．在分子间距由r0至10r0的过程中，始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大，所以选项B正确，其他选项错误．
7.在较暗的房间里，从射进来的光束中用眼睛直接看到悬浮在空气中的颗粒的运动是(　　)
A．布朗运动
B．分子的热运动
C．自由落体运动
D．气流和重力共同作用引起的运动
【答案】D
【解析】布朗运动的实质是液体或气体分子对其中的悬浮颗粒的不断撞击，因作用力不平衡而引起的颗粒无规则运动，布朗运动只能在显微下才能看到．本题中悬浮在空气中被眼睛直接看到的尘埃颗粒，其体积太大，空气分子在各方向的冲击力平均效果相互平衡，实质上这些微粒的运动是由气流和重力共同作用下所做的复杂运动，故D项正确．
8.如图是某一微粒的布朗运动路线图．若t＝0时刻它在O点，然后每隔5 s记录一次微粒位置(依次为a、b、c、d、e、f)，最后将各位置按顺序连接而得到此图．下述分析中正确的是(　　)

A．线段ab是微粒在第6 s初至第10 s末的运动轨迹
B．t＝12．5 s时刻，微粒应该在bc线上
C．线段Oa的长度是微粒前5 s内的路程大小
D．虽然t＝30 s时微粒在f点，但它不一定是沿ef方向到达f点的
【答案】D
【解析】图中直线是相邻两时刻微粒对应位置的连线，也是这段时间内微粒的位移，但不是微粒的运动轨迹，D正确．
9.以下说法中正确的是(　　)
A．布朗运动是较大分子的热运动
B．颗粒越大，受到碰撞的分子数越多，因而布朗运动也越剧烈
C．布朗运动不是分子热运动，因而与温度无关
D．温度越高，布朗运动越剧烈
【答案】D
【解析】布朗运动本身不是分子热运动，而是固体颗粒在分子热运动的背景下发生的无规则运动，选项A错；颗粒大，固然受到碰撞的分子数较多，但其质量也大，且在各个方向上碰撞分子的动量大多抵消，相对起伏(各向不均衡)较小，布朗运动不显著，如果颗粒很大，则观测不到布朗运动，相反，如果颗粒小，虽然与之碰撞的分子数较少，但其质量也小，且各向不均衡性相对较大，布朗运动反而比较剧烈，选项B错；布朗运动本身虽不是分子热运动，但它却是受热运动分子的碰撞而发生的，显然温度愈高，分子热运动愈剧烈，布朗运动也愈剧烈，选项C错，选项D是正确的．
10.关于分子运动，下列叙述正确的是(　　)
A．如果氢气的温度低于氧气的温度，则氢分子的平均速率一定小于氧分子的平均速率
B．同质量同温度的氦气和氩气的分子的总动能相等
C．同物质的量的氮气和氧气，当温度相同时，它们的分子的总动能相等
D．二氧化碳气体在60 ℃时所有分子的运动速率都比它在50 ℃时任何分子的运动速率大
【答案】C
【解析】氢气温度低于氧气温度，氢分子的平均动能小于氧分子的平均动能，由于氢分子质量小于氧分子的质量，氢分子的平均速率不一定小于氧分子的平均速率，故A错；同质量同温度的氦气、氩气比较，它们的分子的平均动能相等，但是物质的量不等，分子总数不等，它们的总动能不等，而且氦气分子总动能一定大于氩气分子总动能，故B错；同物质的量同温度的氮气与氧气相比，它们分子的平均动能相等，分子总数也相等，故它们的分子总动能一定相等，故C对；高温下的二氧化碳气体比低温下的二氧化碳气体的分子平均动能大，但不是所有分子的动能都大，因此不能说60 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率都比50 ℃的二氧化碳的分子运动速率都大，故D错．
11.某种油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0．8 g滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为(　　)
A．10－10m2
B．104m2
C．1010cm2
D．104cm2
【答案】B
【解析】由d＝，得S＝＝＝m2＝104m2．
12.已知地球半径约为6．4×106m，空气的摩尔质量约为29×10－3kg/mol，一个标准大气压约为1．0×105Pa．利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为(　　)
A．4×1016m3
B．4×1018m3
C．4×1020m3
D．4×1022m3
【答案】B
【解析】大气压强是由于地球附近大气层中空气的重力而产生的，则大气压强p0＝，地球表面积S＝4πR2，则地球周围空气质量为m＝，由于标准状况下，一摩尔任何气体的体积都是22．4升，即摩尔体积为V＝22．4×10－3m3，摩尔质量为M＝29×10－3kg/mol，故空气密度为ρ＝，空气的总体积为V′＝＝，联立代入解得V′≈4×1018m3．
13.用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉微粒不停地做无规则运动，这是布朗运动．这里的“布朗运动”指的是(　　)
A．水分子的运动
B．花粉分子运动
C．花粉微粒的运动
D．花粉微粒和花分子的运动
【答案】C
14.两个分子相距较远时，可以忽略它们之间的分子力，若规定此时它们的分子势能为零，当分子间距逐渐减小到不能再靠近的过程中(　　)
A．分子势能逐渐减小，其值总是负的
B．分子势能逐渐增大，其值总是正的
C．分子势能先减小后增大，其值先为负后为正
D．分子势能先增大后减小，其值先为正后为负
【答案】C
【解析】开始时由于两分子之间的距离大于r0，因此分子力表现为引力，当相互靠近时，分子力做正功；当分子间距小于r0，分子力表现为斥力，相互靠近时，分子力做负功，所以分子势能先减小后增大，其值先为负后为正，故只有C正确．
15.在用公式d＝计算油膜分子大小时，式中V的物理意义是(　　)
A．指1 mL的油酸溶液的体积
B．指一滴油酸溶液的体积
C．指一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积
D．指一滴油酸溶液中酒精的体积
【答案】C
16.对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则(　　)
A．当体积减小时，N必定增加
B．当温度升高时，N必定增加
C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变
【答案】C
【解析】一定质量的气体，在单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数，取决于分子密度和分子运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故A、B错；压强不变说明气体分子对器壁单位面积上的撞击力不变，若温度改变，则气体分子平均动能必改变，要保持撞击力不变，则单位时间单位面积上碰撞次数必改变，N必定变化；若体积改变，同理可知，N也必定变化，故C对，D错．
17.如图所示，设有一分子位于图中的坐标系原点O处不动，另一分子可位于x轴正半轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力或引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则(　　)

A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－15m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－10m
C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－10m
D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－15m
【答案】B
【解析】由于分子间斥力的大小随两分子间距离的变化比引力快，所以题图中曲线ab表示斥力，cd表示引力，e点引力和斥力平衡，分子间距离的数量级为10－10m，所以B选项正确．
18.1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比．下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是(　　)
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】气体分子速率分布规律是“中间多、两头少”，且分子不停地做无规则运动，没有速度为零的分子，故选D．
19.根据分子动理论，物体分子之间的距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　)
A．当分子间的距离为r0时，分子具有最大势能
B．当分子间的距离为r0时，分子具有最小势能
C．当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最大值
D．当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最小值
【答案】B
【解析】当分子间的距离为r0时，分子间引力和斥力的合力为零，但引力与斥力既不都是最小值，也不都是最大值，此时分子具有最小势能，B正确．
20.下列物理量与物体的内能无关的是(　　)
A．物体的温度
B．物体的体积
C．质量
D．物体的运动速度
【答案】D
【解析】物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关，与物体的运动状态无关，所以D正确．

第II卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.银是电阻率很小的导电体，假设银导线中50%的银原子的最外层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子．求银导线中自由电子数的密度(即单位体积内银导线中自由电子的个数)．计算时取银的密度ρ＝1．0×104kg/m3，银的摩尔质量M＝0．10 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6．0×1023mol－1．(计算结果保留两位有效数字)
【答案】3．0×1028m－3
【解析】1 m3银导线的质量m＝ρV＝1．0×104kg
这些银的物质的量n＝＝1．0×105mol
含有银原子的数目N＝nNA＝6．0×1028个
银导线中自由电子数的密度为ρe＝＝3．0×1028m－3．
22.体积为1．2×10－3cm3的石油滴在平静的水面上，石油扩展为3 m2的单分子油膜．试估算石油分子的直径，并估算出1 mol石油的体积．
【答案】4×10－10m　2×10－5m3
【解析】由于石油分子呈球型分布在水面上，且一个靠一个，因此其直径为d＝＝＝4×10－10m，一个石油分子的体积为V0＝πd3≈3．4×10－29m3，因此1 mol石油的体积为V＝NAV0＝3．4×10－29×6．02×1023m3＝2×10－5m3．
23.在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的水蒸气．已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为MA，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为VA．
(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子热运动的平均动能的大小关系．
(2)它们中各有多少水分子？
(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离为多大？
【答案】(1)相同　(2)NA　NA　(3)　
【解析】(1)在标准状况下温度相同，所以分子热运动的平均动能相同．
(2)体积为V的水，质量为m＝ρV，
分子个数为n1＝NA＝NA；
对体积为V的水蒸气，分子个数为n2＝NA．
(3)设相邻的两个水分子之间的平均距离为d，将水分子视为球形，每个水分子的体积为＝，
分子间距等于分子直径d＝；
设水蒸气中相邻的两个水分子之间的距离为d′，将水分子占据的空间视为正方体，则d′＝．
24.对于固体和液体来说，其内部分子可看成是一个挨一个紧密排列的小球，若某固体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA．
(1)该固体分子质量的表达式为m0＝________．
(2)若已知汞的摩尔质量为M＝200．5×10－3kg/mol，密度为ρ＝13．6×103kg/m3，阿伏加德罗常数为NA＝6．0×1023mol－1，试估算汞原子的直径大小(结果保留两位有效数字)．
【答案】(1)　(2)3．6×10－10m
【解析】(1)该固体分子质量的表达式m0＝．
(2)将汞原子视为球形，其体积V0＝πd3＝
汞原子直径的大小d＝≈3．6×10－10m．