高中物理人教版能力提升练习 选修3-3第 7 章　分子动理论与统计观点 Word版含解析

1.(多选)(2017·全国卷Ⅰ)氧气分子在0 ℃和100 ℃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.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
【解析】选A、B、C。温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大;不同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子所占比例越高,故图中虚线对应温度为0 ℃时, 实线对应温度为100 ℃时;两曲线与坐标轴所围的面积均等于1。故选项A、B、C正确。
【补偿训练】
　　一定质量的某种气体,在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图象如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.状态①的温度高于状态②的温度
B.气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率
C.不计分子势能,气体在状态①时具有的内能较大
D.温度升高时每个分子运动的动能就增大
【解析】选B。温度升高时,速率大的分子所占比重较大,故T12.(多选)(2020·泸州模拟)下列说法正确的是 (　　)
A.热量有可能由低温物体传递到高温物体
B.布朗运动不是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
C.两分子组成的系统,其势能E随两分子间距离r增大而增大
D.如果气体温度升高,分子平均动能会增加,但并不是所有分子的速率都增大
E.阳光暴晒下的自行车车胎极易爆裂的原因是车胎内气体温度升高,气体分子间斥力急剧增大
【解析】选A、B、D。热量在一定的条件下有可能由低温物体传递到高温物体,如空调,故A符合题意;布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,布朗运动是液体(或气体)分子做无规则运动的反映,故B符合题意;若两分子间距离小于r0,随着间距增大(未到r0),分子间作用力做正功,分子势能减小,故C不符合题意;温度是分子的平均动能的标志,如果气体温度升高,分子平均动能会增加,但并不是所有分子的速率都增大,故D符合题意;阳光暴晒下的自行车车胎极易爆裂的原因是车胎内气体温度升高,气体的压强增大,并不是分子间斥力急剧增大,故E不符合题意。
3.(多选)下列关于布朗运动的说法,正确的是 (　　)
A.布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动
B.液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈
C.液体温度越高,悬浮粒子越大,布朗运动越剧烈
D.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的
E.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的
【解析】选A、B、E。布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,A正确;温度越高,颗粒越小,布朗运动越剧烈,B正确,C错误;布朗运动是液体分子对悬浮颗粒撞击的不平衡引起的,间接反映了液体分子的无规则运动,D错误,E正确。
【补偿训练】
　　用显微镜观察水中的花粉,追踪某一个花粉颗粒,每隔10 s记下它的位置,得到了a、b、c、d、e、f、g等点,再用直线依次连接这些点,如图所示,则下列说法中正确的是 (　　)
A.这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动的径迹
B.将该颗粒移到a点,重复观察,记录结果与图示相同
C.从a点计时,经36 s,花粉颗粒可能不在de连线上
D.在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小相等
【解析】选C。根据题意,每隔10 s把观察到的花粉颗粒的位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接成折线;故此图象是每隔10 s花粉颗粒的位置,而不是花粉颗粒的运动轨迹,故A错误。由图线的杂乱无章得到花粉颗粒运动的杂乱无章,它说明花粉颗粒做无规则运动;将该颗粒移到a点,重复观察,记录结果与图示不相同。故B错误;由图线的杂乱无章得到花粉颗粒运动的杂乱无章,可知从a点开始计时,经36 s,花粉颗粒可能不在de连线上,故C正确;由图线的杂乱无章得到固体小颗粒运动的杂乱无章,在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小不一定相等,故D错误;故选C。
4.如图所示,假设分子位于坐标原点O不动,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力F与两分子间距离x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,乙分子从a处由静止释放,则 (　　)
A.乙分子从a到b做加速运动,由b到c做减速运动
B.乙分子由a到c的过程中,两分子间的分子势能先增大后减小
C.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大
D.乙分子由b到d的过中,两分子间的分子势能一直增大
【解析】选C。乙分子从a到b,分子力表现为引力,分子力方向与速度方向相同,乙分子做加速运动,从b到c,分子力表现为引力,分子力方向与速度方向仍然相同,仍然做加速运动,故A错误。乙分子从a到c的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,故B错误。由A选项分析知,从a到c,乙分子一直做加速运动,过c点后,分子力表现为斥力,分子力方向与运动方向相反,乙分子做减速运动,可知c点的速度最大,故C正确。乙分子从b到c的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小;乙分子从c到d的过程中,分子力表现为斥力,分子力做负功,分子势能一直增加,故D错误。
5.一杯水含有大量的水分子,若杯中水的温度升高,则(　　)
A.水分子的平均动能增大
B.只有个别水分子动能增大
C.所有水分子的动能都增大
D.每个水分子的动能改变量均相同
【解析】选A。水的温度升高,其内部的水分子运动越剧烈,即水分子的平均动能变大,其内能增加,这是统计规律,个别分子不适用。故A正确,B、C、D错误。
【补偿训练】
　　关于物体的内能,下列说法中正确的是 (　　)
A.水分子的内能比冰分子的内能大
B.一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰,内能一定减少
C.物体所在的位置越高,分子势能就越大,内能越大
D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能
【解析】选B。所有分子动能与势能之和是物体的内能,对一个分子不能谈内能,不能比较一个水分子与一个冰分子的内能关系,故A错误;一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰要释放热量,其内能一定减少,故B正确;分子势能与分子间分子力和分子间距离有关,与物体的位置高度无关,故C错误;物体内所有分子动能与势能之和是物体的内能,物体内能由物质的量、物体的温度与物体体积决定,物体内能与物体是否运动无关,故D错误。
6.在国际单位制中,金属铜的密度为ρ,它的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则下列结论正确是 (　　)
A.1 kg铜所含铜原子的数目是ρNA
B.1 m3的铜所含铜原子的数目是
C.1个铜原子占有的体积是
D.1个铜原子的质量是
【解析】选C。1 kg铜所含的铜原子数N=NA=,故A错误。1 m3的铜所含铜原子的数目N=NA=,故B错误。1个铜原子所占的体积V==,故C正确。1个铜原子的质量m=,故D错误。
7.到了冬天,很多人用热水袋取暖。现有一中号热水袋,容积为1 000 cm3,正常使用时,装水量为80%,已知1 mol水的质量为18 g,请估算该热水袋中水分子的数目 (　　)
A.3×1024　　　　　 B.6×1026
C.6×1025 D.3×1025
【解析】选D。热水袋内水的物质的量为n==,热水袋内水分子数为N=n·NA,水的密度1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常数取6×1023 mol-1代入数值得N=3×1025个,故本题选D。
8.在“用油膜法估测分子直径”的实验中,某同学配置好酒精油酸溶液,并测出一滴酒精油酸溶液中所含纯油酸的体积为V,之后又进行了下列操作,其中错误的一项是__________;其余正确操作的合理顺序是_____　。?
A.将一滴纯油酸滴到水面上,让它在水面上自由地扩展为油酸膜
B.将一滴酒精油酸溶液滴到水面上,让它在水面上自由地扩展为油酸膜
C.向浅水盘中倒入2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上
D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S,再根据d=估算出油酸分子的直径
E.将玻璃板盖到浅水盘上,用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上
【解析】“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:
准备浅水盘→配制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积V0=→形成油膜→描绘油膜边缘→计算分子直径;
A.将一滴酒精油酸溶液滴到水面上,让它在水面上自由地扩展为油酸膜,并不是纯油酸,故A错误;
其余正确操作的合理顺序是:CBED。
答案:A　CBED
9.随着经济的发展,轿车已经走进千家万户。为了改善其夜间行驶时的照明问题,很多轿车车灯的设计上选择了氙气灯,因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍,但是耗电量仅是普通灯的一半,氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍,很多车主会选择含有氙气灯的汽车。若氙气充入灯头后的容积V=1.6 L,氙气密度ρ=6.0 kg/m3,氙气摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算:(结果保留一位有效数字)
(1)灯头中氙气分子的总个数N。
(2)灯头中氙气分子间的平均距离。
【解析】(1)设氙气的物质的量为n,则n=,氙气分子的总个数N=NA≈4×1022个
(2)每个分子所占的空间为V0=
设分子间平均距离为a,则有V0=a3,
故a=≈3×10-9 m
答案:(1)4×1022个　(2)3×10-9 m
【总结提升】微观量的求解方法
(1)分子体积、分子质量属于微观量,直接测量它们的数值非常困难,可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量,其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。
(2)建立合适的物理模型,通常把固体、液体分子模拟成球形或小立方体,气体分子所占据的空间则建立立方体模型。