高中物理人教版选修3-3课后作业 第七章分子动理论 Word版含解析

第七章　
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题　共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．从下列哪一组数可以估算出阿伏加德罗常数(　C　)
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
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(　C　)
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
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　)
A．，mNA×103　　　 B．MNA,9mNA
C．，mNA×103 D．，18mNA
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．(2020·重庆市第一中学高二下学期检测)关于分子动理论，下列说法中正确的是(　C　)
A．布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动
B．两个邻近分子间不可能同时存在斥力和引力
C．达到热平衡的两个系统具有相同的温度
D．温度是分子平均速率的标志
解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映了液体或者气体分子的无规则运动，A错误；根据分子动理论表述，分子间同时存在着斥力和引力，B错误；达到热平衡的两个系统，共同的热学特征就是温度，所以达到热平衡的两个系统具有相同的温度，C正确；温度是分子平均动能的标志，不是平均速率的标志，D错误。
5．(2020·山东省菏泽市高二下学期期中)下列说法正确的是(　D　)
A．只要温度相同，任何分子的平均速率都相同
B．不管分子间距离是否等于r0(r0是平衡位置分子间距离)，只要分子力做正功，分子势能就增大，反之分子势能就减小
C．1 ℃等于1 K
D．如果两个系统分别与第三个系统同时达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡
解析：相同温度时，所有气体的分子平均动能相同，但由于分子质量不同，则其平均速率不一定相同，故A错误；分子力做功与重力做功相类似，当分子间作用力做正功时，分子势能一定减小，故B错误；摄氏温度的0 ℃与热力学温度的273 K相同，则C错误；根据温度的定义，如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，D正确。
6．实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃。下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是(　C　)
A．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃
C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃
解析：此温度计每一刻度表示的实际温度为℃＝℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×℃＝35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20开始上升格数为＝36(格)，它的示数为36 ℃＋20 ℃＝56 ℃，所以C正确。
7．(2020·湖北省部分重点高中高二下学期期中)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是(　CD　)
A．在r＝r0时，分子势能为零
B．在rC．在r>r0阶段，分子势能一直减小
D．整个过程中分子力先做正功再做负功
解析：因为两分子相距无穷远时分子势能为零，在r＝r0时斥力和引力大小相等，方向相反，分子力合力为零，分子势能最小，但不为零，故A错误；在rr0阶段，随着两分子距离的接近，分子间表现为引力，引力做正功，分子势能一直减小，故C正确；由以上分析可知，当两分子距离变小的过程中，在r>r0的阶段，分子力做正功。在r8．(2020·黑龙江大庆实验中学高二下学期检测)下列说法中正确的是(　AD　)
A．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
B．分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高
C．温度相同的氧气和氢气，氢气的内能一定大
D．一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
解析：一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，分子动能不变，因吸收热量，则分子之间的势能增加，选项A正确；分子平均动能大的物体的温度比分子平均动能小的物体的温度高，考虑到分子质量的不同，分子平均速率大的分子平均动能不一定大，选项B错误；温度相同的氧气和氢气分子平均动能相同；物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关，则温度相同的氧气和氢气，氢气的内能不一定大，选项C错误；一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，选项D正确；故选AD。
9．一铜块和一铁块，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(　AD　)
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
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。
10．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(　BD　)
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
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。
第Ⅱ卷(非选择题　共60分)
二、填空题(共2小题，共15分。把答案直接填在横线上)
11．(7分)水的相对分子质量是18，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，则：
(1)水的摩尔质量M＝__18__g·mol－1或M＝__1.8×10－2__kg·mol－1。
(2)水的摩尔体积V＝__1.8×10－5__m3· mol－1。
(3)一个水分子的质量m0＝__3×10－26__kg。
(4)一个水分子的体积V0＝__3×10－29__m3。
解析：(1)某种物质的摩尔质量用“g·mol－1”作单位时，其数值与该物质的相对分子质量相同，所以水的摩尔质量为18 g·mol－1或1.8×10－2 kg·mol－1。
(2)水的摩尔体积V＝＝m3· mol－1＝1.8×10－5 m3· mol－1。
(3)一个水分子的质量m0＝＝ kg≈3×10－26 kg。
(4)一个水分子的体积V0＝＝m3≈3×10－29 m3。
12．(8分)(2020·江苏省启东市高二下学期调研)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.5 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1 cm，则可求得：
(1)油酸薄膜的面积是__72__cm2。
(2)油酸分子的直径是__8.7×10－10__m。(结果保留两位有效数字)
(3)某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于__CD__。
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
解析：(1)如图所示，是油酸薄膜，因为每格边长为1 cm，则每一格就是1 cm2，估算油膜面积以超过半格为一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出72格，则油膜面积为72 cm2。
(2)1滴酒精油酸溶液的体积V1＝ mL
由纯油酸与溶液体积比为0.5∶1 000，可得1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积为
V2＝×＝6.25×10－12 m3
而1滴酒精油酸溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积为S＝72×10－4 m2
所以油酸分子的直径为d＝＝ m＝8.7×10－10 m
(3)计算时利用的是纯油酸的体积，如果油膜中含有大量未溶解的酒精，则油膜面积偏大，计算结果偏小，故A错误；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则测得的面积偏大，导致计算结果偏小，故B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的面积偏小，导致计算结果偏大，故C正确；水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则测量的面积偏小，导致计算结果偏大，故D正确。
三、论述·计算题(共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(11分)为保证环境和生态平衡，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快速行驶，速度为8 m/s，导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始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约为分子直径d的多少倍。(已知油分子的直径约为10－10 m)
答案：(1)2×10－8 m　(2)200
解析：(1)油层长度L＝vt＝8×90 m＝720 m
则油层厚度D＝＝ m＝2×10－8 m
(2)n＝＝＝200
14．(11分)(2020·江苏南京师大附中高考模拟)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和 2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留一位有效数字)
答案：3×1022个
解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝NA，代入数据得Δn＝3×1022。
15．(11分)(2020·湖北名校联盟高二下学期期中联考)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在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：(结果均保留一位有效数字)
(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。
答案：(1)4×1022个　(2)3×10－9 m
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，则a＝≈3×10－9 m。
16．(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。