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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-3第七章 分子动理论-B卷提高篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.从下列哪一组数可以估算出阿伏加德罗常数( )
A．一定量H2的质量与体积
B．H2的摩尔体积与分子直径
C．H2的摩尔质量与分子质量
D．H2的摩尔体积与摩尔数
2．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的分子热运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的
3．已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M，则该物质的分子质量和m kg水中所含氢原子数分别是( )
A.，mNA×103 B．MNA,9mNA
C.，mNA×103 D．，18mNA
4．关于温度的概念，下列说法正确的是( )
A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，则分子的平均动能越大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．某物体当其内能增加时，该物体的温度一定升高
D．甲物体的温度比乙物体高，则甲物体分子的平均速率比乙物体的平均速率大
5．比较100 ℃时18 g的水、18 g的水蒸气和32 g氧气可知( )
A．分子数相同，分子的平均动能也相同
B．分子数相同，内能也相同
C．分子数相同，分子的平均动能不相同
D．分子数不同，内能也不相同
6.分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。据此可判断下列说法中错误的是( )
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
7.如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子动能最大处可能是 ( )
A.a点 B．b点 C．c点 D．d点
8.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．F＞0为斥力，F＜0为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是( )
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.下面关于分子力的说法中正确的有( )
A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力
B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
10.下列说法正确的是( )
A.温度计测温原理就是热平衡定律
B.温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数
C.温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统热平衡时，这一示数也是被测系统的温度
D.温度计读出的示数总是被测系统的温度，无论是否达到热平衡
10.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的单分子油膜面积为S，这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，则每个油分子的直径D和阿伏加德罗常数NA分别为( )
A.D＝ B．D＝
C.NA＝ D．NA＝
11.(2018·河北省邢台市高二下学期月考)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1，比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量等于铁块吸收的热量
B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量
C．达到热平衡时，铜块的温度是T＝
D．达到热平衡时，两者的温度相等
12.(2017·河北省冀州中学高二下学期期中)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能EP与两分子间距离的关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为－E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是( )
A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大
B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0
C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态
D．乙分子的运动范围为x≥x1
13.在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
14.夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒(暴晒过程中内胎容积几乎不变)，车胎极易爆裂．关于这一现象有以下描述，其中正确的是( )
A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在爆裂前的过程中，气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了
C．在爆裂的过程中，气体分子的势能增加
D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空3分，共12分）
15．某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中含有纯油酸1 mL,1 mL上述溶液有50滴，实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液．
(1)该实验中的理想化假设是( )
A．将油膜看作单分子层油膜
B．不考虑油分子间的间隙
C．不考虑油分子间的相互作用力
D．将油分子看成球形
(2)实验描出油酸薄膜轮廓如图所示，已知每一个小正方形的边长为2 cm，则该油酸薄膜的面积为________m2(结果保留一位有效数字)．
(3)经计算，油酸分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)．
(4)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是______________________________．
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16.(10分)将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙分子间作用力与距离间关系的函数图如图所示。若质量为m＝1×10－26 kg的乙分子从r3(r3＝12d，d为分子直径)处以v＝100 m/s的速度沿x轴负向向甲飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大？
17.(12分)氯化钠的单位晶胞为立方体，如图所示，黑点为钠离子位置，圆圈为氯离子位置，食盐的整体就是由这些单位晶胞组成的。食盐的摩尔质量为58.5 g/mol，密度为ρ＝2.22×103 kg/m3，试确定氯离子之间的最短距离。(阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)
18．(12分)在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气，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，求：
(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子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。
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-3第七章 分子动理论-B卷提高篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.从下列哪一组数可以估算出阿伏加德罗常数( )
A．一定量H2的质量与体积
B．H2的摩尔体积与分子直径
C．H2的摩尔质量与分子质量
D．H2的摩尔体积与摩尔数
【答案】C
【解析】根据一定量H2的质量与体积，只能求解密度，不能求解阿伏加德罗常数，选项A错误；由H2的分子直径能求解分子体积，但是不知道一个分子占据的空间，则根据H2的摩尔体积与分子直径不能求解阿伏加德罗常数，选项B错误；H2的摩尔质量除以分子质量，可得阿伏加德罗常数，选项C正确；已知H2的摩尔体积与摩尔数也不能求解阿伏加德罗常数，选项D错误；故选C。
2．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的分子热运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的
【答案】C
【解析】水分子在显微镜下是观察不到的，故A错；据布朗运动的含义知道B错误，C正确；水分子不是静止不动的，D错。
3．已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M，则该物质的分子质量和m kg水中所含氢原子数分别是( )
A.，mNA×103 B．MNA,9mNA
C.，mNA×103 D．，18mNA
【答案】A
【解析】某物质的摩尔质量为M，故其分子质量为；m kg水所含摩尔数为，故氢原子数为×NA×2＝，故A选项正确。
4．关于温度的概念，下列说法正确的是( )
A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，则分子的平均动能越大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．某物体当其内能增加时，该物体的温度一定升高
D．甲物体的温度比乙物体高，则甲物体分子的平均速率比乙物体的平均速率大
【答案】A
【解析】选A．分子的平均动能变大，并不意味着每个分子的动能都变大．内能增大可能是温度升高造成的，也可能是物体的体积变化或物态变化造成的．平均动能和平均速率是不同的概念，分子的平均动能除与分子的平均速率有关外，还与分子质量有关，故只有A正确．
5．比较100 ℃时18 g的水、18 g的水蒸气和32 g氧气可知( )
A．分子数相同，分子的平均动能也相同
B．分子数相同，内能也相同
C．分子数相同，分子的平均动能不相同
D．分子数不同，内能也不相同
【答案】A
【解析】选A．由水和氧气的质量、摩尔质量可知，18 g的水、18 g的水蒸气和32 g氧气的摩尔数相同，故分子数相同；温度均为100 ℃，它们的分子平均动能相同；它们的分子势能不相同，所以它们的内能也不相同．故选A．
6.分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。据此可判断下列说法中错误的是( )
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
【解析】 当分子引力与斥力相等时，分子间作用力为零；当分子间距离足够大时，分子引力与斥力减小为零，因此分子间的相互作用力随距离的增大是按减小—增大—减小变化的。因此，B项错误。
【答案】 B
7.如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子动能最大处可能是 ( )
A.a点 B．b点 C．c点 D．d点
【答案】C
【解析】 从a点到c点分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，动能增加，从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功，动能减小，所以乙分子动能最大时在c点，C正确。
8.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．F＞0为斥力，F＜0为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是( )
【解析】选B．速度方向始终不变，A错误；加速度与力成正比，方向相同，故B正确；C点的分子势能不可能最小，故C错误；乙分子动能不可能为负值，故D错误．
【答案】B
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.下面关于分子力的说法中正确的有( )
A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力
B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
【答案】AB
【解析】 根据分子动理论可知，A、B正确。无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0，所以气体分子间一定表现为引力。空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确。磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确。
10.下列说法正确的是( )
A.温度计测温原理就是热平衡定律
B.温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数
C.温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统热平衡时，这一示数也是被测系统的温度
D.温度计读出的示数总是被测系统的温度，无论是否达到热平衡
【答案】AC
【解析】 温度计能测出被测物体的温度的原理就是热平衡定律，即温度计与被测物体达到热平衡时温度相同，其示数也就是被测物体的温度，故A、C正确，D错误。温度计与被测系统的温度不相同时，仍有示数，B错误。
10.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的单分子油膜面积为S，这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，则每个油分子的直径D和阿伏加德罗常数NA分别为( )
A.D＝ B．D＝
C.NA＝ D．NA＝
【答案】 BD
【解析】 据题意，每一滴油的体积为，油膜厚度即分子直径D＝，每一个球形分子的体积V0＝＝，一个分子的质量为m0＝ρV0＝，阿伏加德罗常数为NA＝＝，故B、D正确。
11.(2018·河北省邢台市高二下学期月考)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1，比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量等于铁块吸收的热量
B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量
C．达到热平衡时，铜块的温度是T＝
D．达到热平衡时，两者的温度相等
【答案】AD
【解析】在系统不和外界交换能量的条件下，高温的铜块放出的热量一定等于低温的铁块吸收的热量。达到热平衡时，两者的温度一定相等，故A、D正确，B错误；由Q＝cmΔt知铜块和铁块的比热容不同，达到热平衡时的温度T≠，C错误。
12.(2017·河北省冀州中学高二下学期期中)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能EP与两分子间距离的关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为－E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是( )
A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大
B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0
C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态
D．乙分子的运动范围为x≥x1
【答案】BD
【解析】分子处于r0位置时所受分子合力为零，加速度为零，此时分子势能最小，分子的动能最大，总能量保持不变。由题图可知x2位置即是r0位置，此时加速度为零，A错误；x＝x2位置，势能为－E0，因总能量为0，则动能为E0，B项正确；在Q点，EP＝0，但分子力不为零，分子并非处于平衡状态，C项错误；在乙分子沿x轴向甲分子靠近的过程中，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，即分子的速度先增大后减小，到Q点分子的速度刚好减为零，此时由于分子斥力作用，乙分子再远离甲分子返回，即乙分子运动的范围为x≥x1，D项正确。
13.在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
【答案】ACD
【解析】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．选项A、C、D正确，选项B错误．
14.夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒(暴晒过程中内胎容积几乎不变)，车胎极易爆裂．关于这一现象有以下描述，其中正确的是( )
A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在爆裂前的过程中，气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了
C．在爆裂的过程中，气体分子的势能增加
D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少
【答案】CD
【解析】选CD．在判断内能变化过程中若不能直接从内能的决定因素进行判断，则可从做功与能量的转化关系进行判断．车胎爆裂是车胎内气体温度升高，压强增大的原因，故A错误；气体温度升高，只能是平均速率增大，对于其中个别分子速率可能会减小，故B错误；爆裂的过程中，气体分子间距增大，由于气体分子之间的距离远大于平衡位置间距离，故此过程势能增加，则C正确；车胎突然爆裂的瞬间，气体要对外做功，根据做功与能量变化关系可知，气体的内能减小，故D正确．
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空3分，共12分）
15．某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中含有纯油酸1 mL,1 mL上述溶液有50滴，实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液．
(1)该实验中的理想化假设是( )
A．将油膜看作单分子层油膜
B．不考虑油分子间的间隙
C．不考虑油分子间的相互作用力
D．将油分子看成球形
(2)实验描出油酸薄膜轮廓如图所示，已知每一个小正方形的边长为2 cm，则该油酸薄膜的面积为________m2(结果保留一位有效数字)．
(3)经计算，油酸分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)．
(4)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是______________________________．
【解析】(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间的空隙，故A、B、D正确．(2)由于每格边长为2 cm，则每一格就是4 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出75格，则油酸薄膜面积为：75×4 cm2＝300 cm2＝3×10－2 m2.(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积：V＝× mL＝2×10－5 mL，由于油膜是单分子紧密排列的，因此分子直径为：d＝＝ m≈7×10－10 m．(4)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是油酸酒精溶液中的酒精溶于水中．
【答案】(1)ABD (2)3×10－2 (3)7×10－10 (4)见解析
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16.(10分)将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙分子间作用力与距离间关系的函数图如图所示。若质量为m＝1×10－26 kg的乙分子从r3(r3＝12d，d为分子直径)处以v＝100 m/s的速度沿x轴负向向甲飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大？
【答案】 5×10－23 J
【解析】在乙分子靠近甲分子过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大。动能和势能之和不变。
当速度为零时，分子势能最大
Epm＝ΔEk减＝mv2＝×1×10－26×104 J
＝5×10－23 J。
17.(12分)氯化钠的单位晶胞为立方体，如图所示，黑点为钠离子位置，圆圈为氯离子位置，食盐的整体就是由这些单位晶胞组成的。食盐的摩尔质量为58.5 g/mol，密度为ρ＝2.22×103 kg/m3，试确定氯离子之间的最短距离。(阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)
【答案】4.0×10－10 m
【解析】由题图可知，相邻氯离子的间距等于立方体表面对角线的长度，先求食盐的摩尔体积Vm＝
已知1 mol食盐中含有2 mol的离子(氯离子和钠离子各1 mol)，则每个离子平均占有的空间体积为V0＝
每个离子平均占有一个立方体，故立方体边长为a＝
最邻近的两个氯离子的间距为：
a′＝a＝()＝× m≈4.0×10－10 m。
18．(12分)在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气，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，求：
(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子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。
【解析】(1)由于在标准状况下水和水蒸气的温度相同，所以分子的平均动能相同。
(2)体积为V的水，质量为M＝ρV，分子个数为：
n1＝NA＝NA。
体积为V的水蒸气，分子个数为：
n2＝NA
(3)将水分子视为球形模型，则两个水分子间距离为分子的直径。一个水分子的体积为
V0＝＝，
设水分子的平均直径为d1，则
d1＝＝
设两个水蒸气分子间的平均距离为d2，将气体分子占据空间视为立方体模型，则两个分子间的平均距离为：
d2＝。
【答案】 (1)见解析 (2)NA NA (3)
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