2024-2025学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册单元复习提升卷 第一单元 分子动理论与气体实验定律2（含解析）

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2024-2025学年鲁科版（2019）选择性必修第三册单元复习提升卷 第一单元 分子动理论与气体实验定律2（含解析） 一、选择题：本题共12小题，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题5分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得2分，选错得0分。 1.钻石是首饰、高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏伽德罗常量为.已知1克拉等于0.2克，则( ) A.a克拉钻石所含有的分子数为 B.a克拉钻石所含有的分子数为 C.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m） D.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m） 2.如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子同时从x轴上的坐标原点和处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为、和时，两分子之间的势能为、0和。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法正确的是( ) A.分子的最大动能均为 B.当分子间距为时，两分子之间的分子力最大 C.当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为 D.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 3.如图所示，长的粗细均匀的长直玻璃管竖直放置，上端开口，用长的水银将一定质量的气体封闭在管的下端，稳定后气体长度.已知外界大气压，现保持温度不变的情况下从管的上端开口处缓慢加入水银，则加入水银的最大长度为( ) A.9cm B.10cm C.14cm D.15cm 4.如图所示，如果热水瓶中的热水未灌满就盖紧瓶塞，而瓶塞与瓶口的密封程度很好，经过一段时间后，要拔出瓶塞会变得很吃力。假设开始时瓶内水温为，经过一段时间，温度降到，热水瓶口的截面积为，手指与瓶塞的动摩擦因数为0.15。已知瓶内气体可视为理想气体，大气压强，不考虑瓶塞的重力及瓶塞与瓶口间的摩擦力，则两手指至少要用多大的压力作用在瓶塞上才能拔出瓶塞( ) A. B. C. D. 5.如图所示。一导热性良好且足够长的汽缸，倒置悬挂于天花板下，汽缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S。当地大气压强为p且不变，重力加速度为g，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是( ) A.悬线的拉力变小 B.被封闭的理想气体的内能不变 C.被封闭的理想气体的压强大小不变，且始终为 D.外界对气体做功 6.如图所示，曲线分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律.现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线对应的物理量分别是( ) A.③①② B.③④② C.④②③ D.④③② 7.如图所示，一辆上表面水平的小车静止在水平面上，小车上竖直固定着内径均匀的U形细管，U形管的左端封闭、右端开口，管内装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水银面等高，左端封闭气柱的长度为L，当小车以加速度水平向右做匀加速直线运动时，U形管左右两端的水银面的高度差为，已知重力加速度为g，水银的密度为ρ，大气压强为，封闭气体温度保持不变，则U形管水平部分的长度为( ) A. B. C. D. 8.如图所示，桶装水的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器。某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为。取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气。已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则( ) A.取水器至少按压1次，水才能从出水口流出 B.取水器至少按压3次，水才能从出水口流出 C.若要压出水，至少需按压16次 D.若要压出水，至少需按压17次 9.下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是( ) A.分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法 B.微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动 C.当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等 D.实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等 10.有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡A内封有一定质量的理想气体，与A连通的B管插在水银槽中。由管内水银面的A高度x可知A内气体的温度（即环境温度），并可由B管上的刻度直接读出。在标准大气压下，当温度为27°C时，，将此高度处标记为27°C的刻度线。该温度计在标准大气压下标记好温度后，将其带到海拔很高的高山上测量当地温度。设B管的体积与玻璃泡A的体积相比可忽略。下列说法正确的是( ) A.在标准大气压下，当温度为27°C时，玻璃泡A内气体的压强 B.在标准大气压下，为-3°C的刻度线标记在处 C.由于高山上的真实压强比标准大气压小，则温度的测量值比实际温度高 D.由于高山上的真实压强比标准大气压小，则温度的测量值比实际温度低 11.如图所示，粗细均匀的内壁光滑细长直玻璃管一端开口，另一端连接球形玻璃容器、一段长为的水银柱将容器中的理想气体封闭.装置被固定，细长直玻璃管竖直开口向上，被封闭的理想气体的温度为，体积为。现缓慢向玻璃管中加入水银，水银柱长度变为原来的2倍（水银未进入球形容器），已知大气压强为，重力加速度为g，下列说法正确的是( ) A.水银柱长度变为原来的2倍，理想气体的压强也变为原来的2倍 B.将封闭的理想气体的温度增加，其体积才能保持不变 C.加入水银后，让容器竖直向下做匀加速直线运动（细长直玻璃管竖直开口向上），并保持气体的体积，温度不变，则气体的压强为 D.加入水银后，让容器竖直向下做匀加速直线运动（细长直玻璃管竖直开口向上），并保持气体的体积、温度不变，则容器的加速度大小为 12.如图，U形玻璃管两端封闭竖直静置，管内水银柱把管内气体分成两部分，此时两边气体温度相同，管内水银面高度差为h。若要使左右水银面高度差变大，则可行的方法是( ) A.同时升高相同的温度 B.玻璃管竖直减速下落 C.同时降低相同的温度 D.玻璃管竖直加速下落 二、实验探究题，共16分。 13.（8分）（1）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列器材需要用到的有___（多选）。 A. B. C. D. （2）在上述实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸，用注射器测得80滴这样的溶液为。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，测得油膜面积约为，可估算油酸分子的直径大小约为______m。（结果保留一位有效数字） （3）如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验时某同学缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的刻度读出气体的体积V，由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示，实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像可能是______。 A. B. C. D. 14.（8分）为了便于研究一定质量气体在温度不变时气体压强与体积的关系，某兴趣小组同学借助如图所示DIS实验软件系统进行实验，主要步骤如下： ①将压强传感器接入数据采集器； ②将注射器体积调整为18 L，并接入压强传感器； ③打开电脑上“专用软件”，待数据稳定后开始记录气体体积为18 mL时的压强值； ④减小注射器内气体体积，重复②③操作，每隔1 L记录一次数据，得到如下表实验数据。 回答下列问题： （1）根据表中实验数据，以p为纵坐标进行拟合，发现是一条不过原点的直线，应该选择表中______为横坐标； （2）将体积V一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则每次加上的主要为______的体积（漏气的体积远小于）； （3）实验小组同学发现将体积V一栏每次的体积加上前后，pV乘积一栏均依次增加，可能原因为__________________。 三、计算题，共24分。 15.（12分）如图所示，水平面上静止放置着一根左端封闭右端开口且粗细均匀、导热性良好的细玻璃管，玻璃管的横截面积为S，管中有一段长为d的水银柱，左侧封闭着一段长为的空气（视为理想气体）柱。已知重力加速度大小为g，水银的密度为ρ，环境的热力学温度为，不计任何阻力。 （1）现使玻璃管以大小为a的加速度水平向右加速运动，稳定后管内空气柱长为，求大气压强； （2）若将玻璃管右侧缓慢抬起至竖直，并缓慢升高管内气体的温度，使玻璃管内空气柱的长度仍为，求玻璃管内空气柱的热力学温度T。 16.（12分）如图所示，大、小汽缸分别固定在水平面上，两活塞A、B的横截面积之比。活塞与汽缸间密封性良好，可在汽缸中无摩擦滑动。a、b处有卡环，活塞A、B间用一轻杆相连，初始时、B分别位于大、小汽缸的a、C处，，外界大气压强为，被封闭气体的初始温度均为27 ℃，大汽缸内的压强为。现保持小汽缸温度不变，对大汽缸缓慢加热，活塞横截面积为S。 （1）当A活塞缓慢移至卡环b处时，求大汽缸的温度（结果保留整数）； （2）在（1）问中，将大汽缸温度再升高，求卡环b对A活塞的作用力大小（结果保留两位有效数字）。 答案以及解析 1.答案：C 解析：a克拉钻石所含有的分子数为，A、B错误；每个钻石分子的体积为，由于钻石分子模型为球体，则，解得每个钻石分子直径（单位为m），C正确，D错误. 2.答案：A 解析：A.当它们之间距离为，两分子之间势能为，此时动能最大，减少的势能为,根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子的最大动能均为,故A正确；B.当两分子之间距离为时，对应的分子势能最小，分子间作用力为零，故B错误；C.当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则，解得分子B的速度大小为，故C错误；D.分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故D错误。 3.答案：B 解析：设水银柱的最大长度为x，此时气体的压强；气体的体积为；开始时：；气体的体积：；由玻意耳定律可知：，解得；则加入水银的最大长度为：；A.9cm，与结论不相符，选项A错误；B.10cm，与结论相符，选项B正确；C.14cm，与结论不相符，选项C错误；D15cm，与结论不相符，选项D错误； 4.答案：A 解析：瓶内初始压强为，温度为 末压强为，温度为 根据查理定律有 解得 以瓶塞为对象，有 又 联立可得两手指作用在瓶塞上的压力至少为 故选B。 5.答案：C 解析：A.以汽缸和活塞为研究对象，受到重力和悬线的拉力，根据平衡条件可知，重力和悬线的拉力大小相等，方向相反，所以当环境温度缓慢升高时，悬线的拉力不变，故A错误；B.由于汽缸导热性良好，当环境温度缓慢升高时，被封闭的理想气体的温度缓慢升高，所以被封闭的理想气体的内能增大，故B错误；C.以活塞为研究对象，根据平衡条件可知，解得被封闭理想气体的压强大小，故C正确；D.当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得，被封闭理想气体的体积增大，气体对外界做功，故D错误。故选C。 6.答案：D 解析：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，只有Ⅲ是随分子间距离减小的，且大于零，所以Ⅲ对应的是分子间斥力;Ⅰ和Ⅱ都不是分子间引力图像。当分子力为零时，分子势能最小，且分子间引力和斥力的合力在大于平衡位置时先增大后减小，而分子势能一直增大，所以Ⅱ表示分子间引力和斥力的合力，Ⅰ表示分子势能，故D正确，ABC错误。故选:D。 7.答案：B 解析：设U形管的横截面积为S，根据题意可知小车静止时，左侧封闭气体的压强，左管中的气体由玻意耳定律得，可得小车以加速度水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的压强，设水平部分的长度为x，水平管内长为x的水银为研究对象，由牛顿第二定律得,联立解得,故选B。 8.答案：D 解析：AB.设取水器下压n次后，桶中的水才能从出水口流出。以原来桶中空气和打入的空气为研究对象，设开始时压强为，体积为，则 ， 设桶中空气和打入的空气后来的体积，压强为，则 由玻意耳定律得 要使桶中水能从出水口流出，则有 联立各式解得 所以取水器至少按压2次后，桶中水才能从出水口流出。AB错误； CD.水桶高度 装满水时，水面距离出水口高度 再压出4升水后桶内液面与出水口高度差为 则有 解得 由于外界温度保持不变，根据玻意耳定律有 其中，， 解得 可知，若要再压出4升水，至少需按压17次。C错误，D正确。 9.答案：ACD 解析：A.分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法，A正确； B.微粒的运动叫布朗运动，它不是物质分子的无规则热运动，它的运动是因为受到液体分子的持续撞击，它的运动反映了液体分子的无规则运动，B错误； C.当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，分子力的合力等于零，C正确； D.实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等，才能尽可能的保证每颗玻璃球与电子秤的撞击力相等，尽可能保证对电子秤的压力稳定不变，尽可能保证电子秤的示数稳定不变，模拟气体压强是气体分子对器壁频繁碰撞产生的，D正确。 故选ACD. 10.答案：AC 解析：A.温度时，玻璃泡A内的气体压强，A正确；B.由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，因此可认为A泡内气体发生等容变化，由题可知，为-3°C时，根据查理定律，得，气体末状态压强，解得，即水银面的高度为22cm。B错误；CD.当管内水银面的高度为x时，地面上标准大气压下温度为T，设高山上压强为，水银密度为ρ，温度为，由查理定律得，高山上压强减小，故温度的测量值比实际温度高。C正确，D错误。故选AC。 11.答案：BD 解析：A.由题意可得 ， 则有 A错误： B.由理想气体的等容变化规律可得 结合 可得 B正确： C.若让容器向下做匀加速直线运动（细长直玻璃管竖直开口向上），当气体的体积不变，温度也保持不变，则气体的压强为原始状态的压强 C错误； D.设长度为的水银柱的质量为m，细玻璃管的横截面积为S，由牛顿第二定律可得 设水银柱的密度为ρ，由 结合 ， 综合解得 D正确。 故选D。 12.答案：BC 解析：AC.假设两部分气体做等容变化，则根据 可得压强变化 则 而其中 若同时升高相同的温度，则左侧气体压强增加的多，所以左侧水银面上升，右侧水银面下降，左右水银面高度差变小；同理若同时降低相同的温度，则左侧气体压强减少的多，所以左侧水银面下降，右侧水银面上升，左右水银面高度差变大，故A错误，C正确； C.玻璃管竖直减速下落，水银柱处于超重状态，有向上的加速度，则有 假设左右水银面高度差不变，则可知左侧压强减小，右侧压强增大，由 可知左侧气体体积减小，右侧气体体积增大，则左右水银面高度差变大，故C正确。 D.玻璃管竖直加速下落，水银柱处于失重状态，有向下的加速度，则有 假设左右水银面高度差不变，则可知左侧压强减小，右侧压强增大，由 可知左侧气体体积增大，右侧气体体积减小，则左右水银面高度差变小，故D错误。 故选BC。 13.答案：（1）AC（2）（3）B 解析：（1）A.实验中需用注射器测油酸酒精溶液一定体积的滴数，A正确； B.该装置测量气体的压强与体积的关系，本实验不需要，B错误； C.实验中用坐标纸测量油膜的面积，C正确； D.该装置演示液体的表面张力，D错误。 故选AC。 （2）1滴油酸酒精溶液中有纯油酸的体积 故油酸分子的直径为 （3）根据理想气体状态方程 整理可得 由此可知，随着环境温度的升高，图像的斜率会逐渐变大，B正确，ACD错误。 故选B。 14.答案：（1）体积的倒数或 （2）连接软管内气体 （3）手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高 解析：（1）分析题表中数据可知，一定质量气体在温度不变时气体压强p与体积的倒数成正比，即图像为一条直线，故应以p为纵坐标，体积的倒数为横坐标； （2）将体积V一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则加上的主要为连接软管内气体的体积； （3）实验小组同学发现将体积V一栏每次的体积加上前后，pV乘积一栏依次增加，说明手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高。（说明：只要回答出注射器内气体温度升高就可） 15.答案：（1）；（2） 解析：（1）由玻意耳定律有 对水银柱受力分析有 解得 （2）当玻璃管右侧缓慢抬起至竖直时，由查理定律有 由平衡条件有 解得 16.答案：（1）517 K （2） 解析：（1）初始时活塞处于平衡，有 小汽缸中气体做等温变化，初始时设，对小汽缸中气体有 升温后活塞处于平衡，有 对大汽缸中气体有 解得 （2）A活塞到卡环b后，再升高温度，大汽缸中气体做等容变化，有 对活塞A有 A水面上单分子 油膜示意图B显微镜下三颗微粒 运动位置的连线C分子间的作用力 与分子距离的关系D模拟气体压强 产生的机理实验次序12345压强p/kPa104.0112.7117.9125.3132.9体积1817161514体积的倒数0.0560.0590.0630.0670.071pV乘积1872.01915.91886.41879.51860.6