高中物理鲁科版 过关检测选修3-3 　分子动理论 Word版含解析

　分子动理论

1.(2017海淀一模)下列说法中正确的是(　　)
A.悬浮在液体中的微粒质量越大,布朗运动越显著
B.将红墨水滴入一杯清水中,一会儿整杯清水都变成红色,说明分子间存在斥力
C.两个表面平整的铅块紧压后会“粘”在一起,说明分子间存在引力
D.用打气筒向篮球内充气时需要用力,说明气体分子间有斥力
答案　C　温度越高,微粒越小,布朗运动越显著,A错。B选项是扩散现象,说明分子永不停息地运动着。D选项,充气需要用力是因为气体分子对器壁频繁撞击产生压强。
2.(2018海淀零模)下列叙述正确的是(　　)
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.扩散现象说明分子在不停地做无规则运动
C.两个分子间距离增大时,分子间作用力的合力一定减小
D.物体的温度越高,分子运动越激烈,每个分子的动能都一定越大
答案　B　布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,A错误;扩散现象和布朗运动说明分子在不停地做无规则热运动,B正确;两个分子间距离增大时,分子间作用力的合力可能增大,也可能减小,C错误;温度越高,分子运动越激烈,分子平均动能越大,但不是每一个分子的动能都越大,D错误。
3.(2018东城二模)下列说法正确的是(　　)
A.对于温度不同的物体,温度低的物体内能一定小
B.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
C.一定质量的气体,当温度不变、压强增大时,其体积可能增大
D.在完全失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
答案　B　物体中所有分子的动能与分子的势能之和叫做物体的内能,温度仅反映分子平均动能,所以温度低的物体内能不一定小,故A错误;液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动,故B正确;一定质量的气体,当温度不变,压强增大时,其体积一定减小,故C错误;密闭容器里的气体对容器壁的压强,是因为气体分子对容器壁无规则碰撞产生的,与是否处于完全失重状态无关,故D错误。
4.(2018西城一模)关于两个分子之间的相互作用力,下列判断正确的是(　　)
A.两分子处于平衡位置时,分子间没有引力和斥力
B.两分子处于平衡位置时,分子间的引力和斥力大小相等
C.两分子间距离减小时,分子间的引力增大斥力减小
D.两分子间距离增大时,分子间的引力减小斥力增大
答案　B　两分子间的引力和斥力随分子间距的增大而减小,分子力随分子间距的变化如图所示,两分子处于平衡位置时,F引=F斥,B对。
/
5.(2018丰台一模)分子间的距离减小时(　　)
A.分子势能一定减小 B.分子势能一定增大
C.分子间引力和斥力都减小 D.分子间引力和斥力都增大
答案　D　分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,因此D项正确,C项错;当分子间距离为平衡距离r0时,对应分子间作用力为0,分子势能最小,当分子间距离由无穷远逐渐减小时,分子势能先减小后增大,A、B项错误。
6.(2017海淀零模)仅利用下列某一组数据,可以计算出阿伏加德罗常数的是(　　)
A.水的密度和水的摩尔质量
B.水分子的体积和水分子的质量
C.水的摩尔质量和水分子的体积
D.水的摩尔质量和水分子的质量
答案　D　阿伏加德罗常数的定义:1 mol任何物质所含有的分子数。Mmol=m分×NA,D项符合题意。
7.已知铜的摩尔质量6.4×10-2 kg/mol,密度为ρ=8.9×103 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,试估算铜原子的直径。(结果保留一位有效数字)
答案　3×10-10 m
解析　每一个铜原子的体积为
V0=
??
m
??
A
=
??
摩
??
??
A
=
6.4×1
0
-2
8.9×1
0
3
×6.0×1
0
23
m3≈1.2×10-29 m3
建立铜原子的球体模型,有V0=
1
6
πd3
每一个铜原子的直径为
d=
3
6
??
0
π
=
3
6×1.2×1
0
-29
3.14
m≈3×10-10 m。
8.已知空气摩尔质量M=29×10-3 kg/mol,则空气分子的平均质量多大?成年人做一次深呼吸,约吸入450 cm3的空气,所吸入的空气分子数约为多少?(结果均保留两位有效数字)
答案　4.8×10-26 kg　1.2×1022个
解析　设空气分子的平均质量为m0,阿伏加德罗常数用NA表示,则
m0=
??
??
A
=
29×1
0
-3
6.0×1
0
23
kg≈4.8×10-26 kg
可将空气看做标准状况,即每摩尔空气占有体积为22.4 L
n=
??
22.4×1
0
-3
mol=
450×1
0
-6
22.4×1
0
-3
mol≈2.01×10-2 mol
因此,吸入的空气分子数为
N=nNA=2.01×10-2×6.0×1023(个)=1.2×1022(个)
9.一个房间的地面面积是15 m2,高3 m。已知空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2 kg/mol。通常用空气湿度表示空气中含有的水蒸气的情况,若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积V=103 cm3,已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,水的摩尔质量Mmol=1.8×10-2 kg/mol,求:
(1)房间内空气的质量;
(2)房间内有多少个水分子;
(3)估算一个水分子的线度多大。(结果保留两位有效数字)
答案　(1)58 kg　(2)3.3×1025个　(3)见解析
解析　(1)此题是估算题,因此可将空气看做标准状况,即压强为1.01×105 Pa(1标准大气压),温度为273 K(0 ℃)。此时,每摩尔空气占有体积为22.4 L,由已知条件可得:
房间内空气的物质的量为
n1=
??
??
0
=
15×3
22.4×1
0
-3
mol=2×103 mol
房间内空气的质量为
m=2×103×2.9×10-2 kg=58 kg
(2)水的摩尔体积
V0'=
??
mol
??
=
1.8×1
0
-2
1.0×1
0
3
m3/mol=1.8×10-5 m3/mol
房间内的水分子数
n2=
??
水
??
A
??
0
'
=
1.0×1
0
3
×1
0
-6
×6.0×1
0
23
1.8×1
0
-5
(个)=3.3×1025(个)
(3)建立水分子的球模型有
1
6
πd3=
??
0
'
??
A
水分子直径d=
3
6
??
0
'
π
??
A
=
3
6×1.8×1
0
-5
3.14×6.0×1
0
23
m=3.9×10-10 m
B组　综合提能
1.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。
某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。
据此材料,以下叙述正确的是(　　)
A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物
B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力
C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
答案　C　PM10的直径小于或等于10×10-6 m=1.0×10-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡,B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判定PM2.5的浓度随高度的增加而增大,D错误。
2.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　)
/
答案　B　分子间作用力f的特点是:rr0时f为引力;分子势能Ep的特点是r=r0时Ep最小,因此只有B项正确。
3.物理图像能够直观、简洁地展现两个物理量之间的关系,利用图像分析物理问题的方法有着广泛的应用。如图,若令x 轴和 y轴分别表示某个物理量,则图像可以反映在某种情况下,相应物理量之间的关系。x轴上有A、B两点,分别为图线与x轴交点、图线的最低点所对应的x轴上的坐标值位置。下列说法中正确的是(　　)
/
A.若x 轴表示空间位置,y轴表示电势,图像可以反映某静电场的电势在x轴上分布情况,则A、B两点之间电场强度在x轴上的分量沿x轴负方向
B.若x 轴表示空间位置,y轴表示电场强度在x轴上的分量,图像可以反映某静电场的电场强度在x轴上分布情况,则A点的电势一定高于B点的电势
C.若x 轴表示分子间距离,y轴表示分子势能,图像可以反映分子势能随分子间距离变化的情况,则将分子甲固定在O点,将分子乙从A点由静止释放,分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时速度最大
D.若x 轴表示分子间距离,y轴表示分子间作用力,图像可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况,则将分子甲固定在O点,将分子乙从B点由静止释放,分子乙仅在分子甲的作用下一直做加速运动
答案　C　因为沿电场方向,电势降低,所以A、B之间电场强度在x轴上的分量沿x轴正方向,A项错误;B选项无法判断;若y轴表示分子势能,x轴表示分子间距离,则B点处分子力为0。B点左侧分子力表现为斥力,B点右侧分子力表现为引力,所以分子乙运动至B点时速度最大,C项正确;若x轴表示分子间距离,y轴表示分子间作用力,则乙分子不可能一直做加速运动,D项错误。
4.(2017西城一模节选)在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。如图1所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图2所示。
/
图1
/
图2
(1)假设分子a固定不动,分子b只在a、b间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为Ek0(Ek0 < Ep0)。求a、b分子间的最大势能Epm;并利用图2,结合画图说明分子b在x轴上的运动范围;
(2)若某固体由大量这种分子组成,当温度升高时,物体体积膨胀。试结合图2所示的Ep-x关系图线,分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。
答案　见解析
解析　(1)当b分子速度为零时,此时两分子间势能最大,根据能量守恒,有Epm=Ek0-Ep0
由Ep-x图线可知,当两分子间势能为Epm时,b分子对应x1 和 x2两个位置坐标,b分子的活动范围Δx = x2 - x1,如图所示。
/
(2)当物体温度升高时,分子在x=r0处的平均动能增大,分子的活动范围Δx将增大。
由Ep-x图线可以看出,曲线两边不对称,xr0时曲线较缓,导致分子的活动范围Δx主要向x>r0方向偏移,即分子运动过程中的中间位置向右偏移,从宏观看物体的体积膨胀。(或:当温度升高时,Δx增大,x>r0方向增大得多;或两分子间的平均距离
??
1
+
??
2
2
增大等。)
5.已知大气压强是由于大气的重力而产生的,某学校兴趣小组的同学,通过查资料知道:月球半径R=1.7×106 m,月球表面重力加速度g=1.6 m/s2。为开发月球的需要,设想在月球表面覆盖一层厚度为h的大气,使月球表面附近的大气压达到p0=1.0×105 Pa,已知大气层厚度h=1.3×103 m,比月球半径小得多,月球表面开始没有任何气体。试估算:
(1)应在月球表面添加的大气层的总质量m;
(2)月球大气层的分子数;
(3)分子间的距离。(空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1)
答案　(1)2.27×1018 kg　(2)4.7×1043个　(3)1.0×10-9 m
解析　(1)月球的表面积S=4πR2,月球大气的重力与大气对月球表面压力大小相等mg=p0S,所以大气的总质量m=
4π
??
2
??
0
??
,代入数据可得m=
4×3.14×(1.7×1
0
6
)
2
×1.0×1
0
5
1.6
kg≈2.27×1018 kg。
(2)月球大气层的分子数为
N=
??
??
NA=
2.27×1
0
18
2.9×1
0
-2
×6.0×1023(个)≈4.7×1043(个)。
(3)可以认为每一个气体分子平均占据空间为一个立方体,小立方体紧密排列,其边长即分子间的距离。设分子间距离为a,大气层中气体的体积为V,则有V=4πR2h,a=
3
??
??
,得a=
3
?????
??
0
??
A
=1.0×10-9 m。