第一章测评
(时间:60分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列现象中,不能用分子动理论来解释的是( )
A.白糖放入装有热水的杯中,杯中的水会变甜
B.大风吹起时,地上的尘土飞扬
C.一滴红墨水滴入一杯水中,过一会杯中的水变成了红色
D.把两块纯净的铅块用力压紧,两块铅合在了一起
解析白糖放入热水中,水变甜,说明糖分子在永不停息地做无规则运动,故A正确;大风吹起时,地上的尘土飞扬,是物体在运动,属于机械运动,故B错误;一滴红墨水滴入一杯水中,过一会杯中的水变成了红色,说明分子在永不停息地做无规则运动,故C正确;把两块纯净的铅块用力压紧后,两个铅块的接触面分子之间的距离比较大,分子间的作用力表现为引力,使两个铅块结合在一起,故D正确。
答案B
2.(2020山东模拟)新型冠状病毒在世界范围内的肆虐,给我们的生命财产造成了重大损失。为了减少病毒传播,人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液,两者的主要成分都是酒精,则下列说法正确的是( )
A.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子做布朗运动的结果
B.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,与分子运动无关
C.使用免洗洗手液洗手后,手部很快就干爽了,是由于液体分子扩散到了空气中
D.使用免洗洗手液洗手后,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,内能不变
解析在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是由于酒精分子扩散的结果,扩散现象本质就是分子无规则的运动,故A、B错误。因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动,所以使用免洗洗手液后,手部很快就干爽了,这是由于液体分子扩散到了空气中,故C正确。洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,温度不变,分子平均动能不变,但是分子之间的距离变大,分子势能变化,所以内能也要变化,故D错误。
答案C
3.只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体分子间的平均距离( )
A.阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和质量
B.阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度
C.阿伏加德罗常数、气体质量和体积
D.该气体的密度、体积和摩尔质量
解析知道阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和质量,可以求出分子质量,但求不出分子所占空间的体积,求不出分子间的平均距离,故A错误;已知气体的密度,可以求出单位体积气体的质量,知道气体摩尔质量可以求出单位体积气体物质的量,知道阿伏加德罗常数可以求出单位体积内的分子个数,可以求出分子所占空间的体积,可以进一步求出分子间的平均距离,故B正确;知道阿伏加德罗常数、气体质量与体积,可以求出气体的密度,求不出气体分子所占空间的体积,求不出气体分子间的平均距离,故C错误;知道该气体的密度、体积和摩尔质量,可以求出该体积气体物质的量,求不出气体分子所占空间的体积,求不出分子间的平均距离,故D错误。
答案B
4.
如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙两分子间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,在将乙分子从a移动到d的过程中,两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是( )
A.从a到b
B.从b到c
C.从b到d
D.从c到d
解析根据分子力做功与分子势能的关系,分子力做正功分子势能减少,分子力做负功分子势能增加,故D选项正确。
答案D
5.如图,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( )
A.曲线①
B.曲线②
C.曲线③
D.曲线④
解析根据气体分子速率分布规律可知,某一速率范围内分子数量最大,速率过大或过小的数量较少,曲线向两侧逐渐减少,故曲线④符合题意。选项D正确。本题易错选B,注意曲线②上速率为零的分子占有总分子数的比率很大,这是不可能的。
答案D
6.关于地面附近的大气压强,甲说:“这个压强是地面每平方米面积的上方整个大气柱的压力,它的大小等于该气柱的重力大小”,乙说:“这个压强是由地面附近那些做无规则运动的空气分子对每平方米地面的碰撞造成的”,丙说:“这个压强既与地面上方单位体积内气体分子数有关,又与地面附近的温度有关”。你认为( )
A.只有甲的说法正确
B.只有乙的说法正确
C.只有丙的说法正确
D.三种说法都有道理
解析容器内气体压强,是器壁单位面积上受到大量气体分子的频繁碰撞而产生的持续、均匀的压力引起的,它既与单位体积内气体分子数有关,又与环境温度有关;而地面附近的大气压强是地面每平方米面积的上方整个大气柱的重力引起的。
答案A
7.(2020北京房山区二模)关于热现象和热学规律,下列说法正确的是( )
A.布朗运动是液体分子的运动,说明分子永不停息地做无规则运动
B.随着分子间距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,斥力增大的比引力快
C.在两个分子的间距从小于r0(r0为平衡位置时分子间距离)逐渐增大到10r0的过程中,它们的分子势能一直减小
D.“用油膜法估算分子直径”实验时,油酸未完全散开会导致实验测得的分子直径偏小
解析布朗运动不是液体分子的运动,是悬浮小颗粒的运动,故A错误;随着分子间距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,斥力增大得比引力快,故B正确;两个分子的间距从小于r0(r0为平衡位置时分子间距离)逐渐增大到10r0的过程中,它们的分子势能先减小后增大,并不是一直减小,故C错误;“用油膜法估算分子直径”实验时,由于油酸未完全散开,所测的面积会减小,根据公式d=可知,实验测得的分子直径偏大,故D错误。
答案B
8.若以μ表示水的摩尔质量,V表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积,ρ为在标准状况下水蒸气的质量密度,NA为阿伏加德罗常数,m、ΔV分别表示每个水分子的质量和体积,下面四个关系式中( )
①NA= ②ρ= ③m= ④ΔV=
A.①和②都是正确的
B.①和③都是正确的
C.③和④都是正确的
D.①和④都是正确的
解析据摩尔质量的定义,在标准状况下,水蒸气的摩尔质量μ=ρV,可求出阿伏加德罗常数NA=,故①正确;根据阿伏加德罗常数的意义和估算分子微观量的方法,可求出水分子的质量m=,故③正确;由于气体分子间距远大于分子直径,故NAΔV,故②错误;表示每个气体分子占有的空间体积,由于气体分子间距远大于分子直径,故④错误。故选B。
答案B
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分)
9.(2020湖北二模)气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的系统。这些固态或液态颗粒的密度与气体介质的密度可以相差微小,也可以悬殊很大,颗粒的大小一般在0.001~1
000
μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10-6
m
数量级。下列说法中正确的是( )
A.当固态或液态颗粒很小时,能很长时间都悬浮在气体中,颗粒的运动属于布朗运动,能长时间悬浮是因为气体浮力作用
B.当颗粒尺寸较大时,由于与气体介质的密度差大,沉降显著,这是因为颗粒自身重力的原因
C.做布朗运动时,固态或液态颗粒越小,布朗运动越剧烈
D.布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
解析布朗运动是因为固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击导致的,不是气体浮力作用的结果,故A错误;大颗粒是因为颗粒重力的作用,沉降迅速,故B正确;做布朗运动时,固态或液态颗粒越小,受到气体分子无规则撞击的不平衡性越明显,布朗运动越剧烈,故C正确;布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,不是气体介质分子的无规则的运动,故D错误。
答案BC
10.(2020四川模拟)如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置,甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示,设两分子间距离很远时,Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放,下列说法中正确的是( )
A.虚线1为Ep-r图线、实线2为F-r图线
B.当分子间距离rC.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,从r2到r1做加速度增大的减速运动
D.乙分子从r4到r1的过程中,分子势能先增大后减小,在r1位置时分子势能最小
解析当分子力为零时分子势能最小,则虚线1为Ep-r图线、实线2为F-r图线,故A正确;甲乙两分子间分子斥力和引力同时存在,故B错误;乙分子从r4到r2的过程,受到分子引力作用而做加速运动,由实线2知,分子力先增大后减小,则加速度先增大后减小,乙分子从r2到r1的过程,受到逐渐增大的斥力作用,则乙分子做加速度增大的减速运动,故C正确;乙分子从r4到r1的过程中,分子力先做正功后做负功,分子势能先减小后增大,在r2位置时分子势能最小,故D错误。
答案AC
11.(2020安徽马鞍山二模)氧气分子在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如图中曲线所示。下列说法中正确的是
( )
A.100
℃时也有部分氧气分子速率大于900
m/s
B.曲线反映100
℃时氧气分子速率呈“中间多,两头少”的分布
C.在100
℃时,部分氧气分子速率比较大,说明内部也有温度较高的区域
D.温度降低时,氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动
解析如题图所示,100
℃时也有部分氧气分子速率大于900
m/s,故A正确。如题图所示,曲线反映100
℃时氧气分子速率呈“中间多,两头少”的分布规律,故B正确。温度是分子平均动能的标志,100
℃时,也有部分分子的速率较大,部分平均速率较小,但不能说明内部有温度较高的区域,故C错误。温度降低时,分子平均速率减小,氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动,故D正确。
答案ABD
12.(2020河南郑州模拟)下列说法中正确的有( )
A.在完全失重的情况下,密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B.一定量的气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加
C.某气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该气体的分子体积为V0=
D.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
解析根据压强的微观意义可知,密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关,故A错误;根据压强的微观意义可知,当气体的压强不变时,单位时间内作用在单位面积上的力不变,温度降低时,分子的平均动能减小,分子对器壁的平均撞击力减小,所以在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加,故B正确;气体分子间距较大,故C错误;温度是分子的平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能一定大,但物体的内能与物体的物质的量、温度、体积等都有关,所以温度高的物体的内能不一定大,故D正确。
答案BD
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)(2020山东淄博模拟)我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就,图甲是建造某大桥时将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案,为了探究该方案的合理性,某研究性学习小组做了两个模拟实验。
实验1:研究将钢板从水下水平拉出的过程中拉力的变化情况。
实验2:研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中拉力的变化情况。
(1)用到的实验器材有:钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和 等。?
(2)根据图乙中的实验曲线可知,实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力降低了
N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是
N。(结果均保留两位有效数字)?
(3)根据分子动理论,实验1中最大总拉力明显增大的原因是?
。?
解析(1)因为本实验是要判断拉力的变化情况,故应用到弹簧测力计或力传感器。
(2)由题图乙可得,实验1中的弹簧测力计拉力最大值为4.35
N,实验2中弹簧测力计拉力最大值为3.75
N,所以实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力降低了0.60
N,由题图乙知,钢板离开水面后弹簧测力计的示数为3.75
N,则钢板重力G=3.75
N,0~2
s钢板完全浸没在水中,F示=3.4
N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F示=3.75
N-3.4
N=0.35
N。
(3)钢板即将出水时,钢板与水面的接触面积大,分子之间存在引力,使得实验1中最大拉力明显增大。
答案(1)弹簧测力计(力传感器)
(2)0.60 0.35
(3)钢板即将出水时,钢板与水面的接触面积大,分子之间存在引力
14.(12分)在用油膜法估测分子的大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸0.1
mL注入250
mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到250
mL的刻度为止,摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到在量筒中达到1.0
mL为止,恰好共滴了100滴;
③在边长约40
cm的浅盘内注入约2
cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有细石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上用彩笔绘出油膜的形状;
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0
cm的方格纸上,算出完整的方格有67个,大于半格的有14个,小于半格的有19个。
(1)这种估测方法是将每个分子视为 ,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为 ,这层油膜的厚度可视为油酸分子的 。?
(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为
m3,油膜面积为
m2,求得的油酸分子直径为
m。(结果全部取两位有效数字)?
解析(1)略。
(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=
mL=4.0×10-6
mL=4.0×10-12
m3
形成油膜的面积S=(1.0)2×(67+14)
cm2=8.1×10-3
m2
油酸分子的直径d==4.9×10-10
m。
答案(1)球形 单分子油膜 直径
(2)4.0×10-12 8.1×10-3 4.9×10-10
15.(6分)
将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间作用力与分子间距离的关系图像如图所示。若质量为m=1×10-26
kg的乙分子从r3(此处分子势能为0)处以v=100
m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来,且仅受分子力作用,则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多少?
解析在乙分子靠近甲分子的过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减小,后增大。分子动能和分子势能之和不变。当速度为0时,分子势能最大。
Epm=ΔEk减=mv2=×1×10-26×1002
J=5×10-23
J。
答案5×10-23
J
16.(8分)(2020江苏南京模拟)某老师为实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.25
m2的蒸发皿,滴管,量筒(60滴溶液滴入量筒体积约为1
mL),纯油酸和无水酒精若干等。假设分子直径为10-10
m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为多少?
解析根据题意可知,形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积,当油膜面积等于蒸发皿的面积时油酸浓度最大,一滴油酸的体积V=dS=10-10
m×0.25
m2=2.5×10-11
m3
一滴酒精油酸溶液的体积V0=
cm3
因此油酸的浓度×100%=0.15%。
答案0.15%
17.(12分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56
L,气囊中氮气密度ρ=2.5
kg/m3,已知氮气摩尔质量M=0.028
kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023
mol-1。试估算:(结果均保留一位有效数字)
(1)气囊中氮气分子的总个数N;
(2)气囊中氮气分子间的平均距离。
解析(1)设氮气的物质的量为n,则n=,
氮气的分子总数N=NA,
代入数据得N=3×1024个。
(2)每个分子所占的空间V0=,设分子间的平均距离为a,则有V0=a3,
即a=,
代入数据得a=3×10-9
m。
答案(1)3×1024个 (2)3×10-9
m
18.(14分)已知氧气分子的质量m=5.3×10-26
kg,标准状况下氧气的密度ρ=1.43
kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023
mol-1,求:(结果均保留两位有效数字)
(1)氧气的摩尔质量;
(2)标准状况下氧气分子间的平均距离;
(3)标准状况下1
cm3的氧气中含有的氧气分子的个数。
解析(1)氧气的摩尔质量为M=NAm=6.02×1023×5.3×10-26
kg/mol=3.2×10-2
kg/mol。
(2)标准状况下氧气的摩尔体积V=,
所以每个氧气分子所占空间V0=。
而每个氧气分子占有的空间可以看成是棱长为a的立方体,即V0=a3,
则a3=,a=
m=3.3×10-9
m。
即为氧气分子间的平均距离。
(3)1
cm3氧气的质量为
m'=ρV'=1.43×1×10-6
kg=1.43×10-6
kg
则1
cm3氧气中含有的氧气分子的个数
N=个=2.7×1019个。
答案(1)3.2×10-2
kg/mol (2)3.3×10-9
m (3)2.7×1019个(共12张PPT)
单元整合
一、微观量估算问题
微观量估算问题的关键:
1.牢牢抓住阿伏加德罗常数,它是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。
2.注意理想模型的建立
分子的简化模型:实际分子的结构是很复杂的,且形状各异。但如果我们只关心分子的大小,而不涉及分子内部的结构和运动时,既可以把分子看成球形,也可以看成立方体。具体分析如下:
(2)气体分子模型:对于气体来说,由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径,故通过立方体模型(不采用球形模型),可以估算得到每个气体分子平均占有的空间,而无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气体分子占据的空间可看成一个边长为d、体积为V的正方体。气体分子间距离
例1
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,求:
(1)它们中各有多少个水分子?
(2)它们中相邻两个水分子之间的平均距离各为多少?
二、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
分子力随分子间距离的变化图像与分子势能随分子间距离的变化图像非常相似,但却有着本质的区别。
曲线
分子力曲线
分子势能曲线
图像
?
?
坐标轴
纵坐标表示分子力,横坐标表示分子间距离
纵坐标表示分子势能,横坐标表示分子间距离
图像的
意义
横轴上方的虚线表示斥力,为正值;下方的虚线表示引力,为负值。分子力为引力与斥力的合力
横轴上方的曲线表示分子势能为正值;下方的曲线表示分子势能为负值,且正值一定大于负值
分子距离
r=r0时
分子力为零
分子势能最小
例2
(多选)甲、乙两图分别表示两个分子之间的分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是( )
A.当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均最小且为零
B.当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大而增大
C.当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而增大
D.当分子间距离r解析由题图可知,当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均达到最小,但此时分子力为零,而分子势能不为零;当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,此时分子力做负功,分子势能增大;当分子间距离r答案CD
