人教版2019高中物理选择性必修3【单元测试】2024-2025学年分层训练AB卷分子动理论B含解析答案

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分子动理论B学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列说法中正确的是（    ）.A．物体的温度越高，所含热量越多 B．物体的内能越大，分子的平均动能越大C．物体的温度不变时，其内能就不变 D．物体的温度不变时，内能可能减少2．某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积分子数的表达式正确的是（阿伏伽德罗常数为NA）（   ）A． B． C． D．3．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　 　）A．10 g 水的内能等于10 g 水蒸气的内能B．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零C．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力4．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）  A．从到分子间引力、斥力都在增大B．从到分子力的大小先减小后增大C．从到分子势能先减小后增大D．从到分子动能先增大后减小再增大5．把铁分子围着地球表面一个紧挨一个地单列排起来，筑成一个围绕地球的大“分子环”。已知地球半径为，铁的摩尔质量为，铁的密度为，阿伏伽德罗常数为，筑这个大“分子环”共需的铁分子个数（　　）。A． B． C． D．6．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲统如图所示，三条曲线所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则（　　）A．TⅠ>TⅡ>TⅢ B．TⅠTⅢ7．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　）A．A、B间距离为时分子力为零 B．释放时A、B系统的分子势能为C．A、B间距离为时分子力为零 D．A、B系统的分子势能最小值为二、多选题8．图甲为测量分子速率分布的装置示意图，圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上。展开的薄膜如图乙所示，NP、PQ间距相等，银原子的重力不计，运动过程中的碰撞不计，则（　　）A．到达M附近的银原子速率较大B．到达Q附近的银原子速率较大C．到达Q附近的银原子速率为“中等”速率D．到达PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率9．如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，由图可知A．温度高于B．温度低于C．温度的气体分子的速率呈“中间多、两头少的“的分布D．温度的气体分子的速率呈“中间少、两头多的“的分布10．一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线与的交点e的坐标为，则（　　）A．时分子力大小为B．的情况下，x越小，分子力越大C．的情况下，x越大，分子力越小D．的情况下，x越大，分子势能越大三、实验题11．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：（1）以下操作不正确的是 。A．直接将一滴油酸滴到水面上B．向浅盘中倒入2cm左右深的水，均匀地撒上痱子粉C．油膜稳定后将玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓（2）前面正确操作后，某同学将油酸酒精溶液滴到均匀撒好痱子粉的水面上时油膜的面积会 。A．变大　　B．变小　　C．先变大后变小（3）不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状，做该实验最理想的是 。A．  B．  C．  12．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.2mL，用量筒和注射器测得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm。（结果均保留两位有效数字）(1)油酸薄膜的面积是 m2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m3。(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留两位有效数字）(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于 。A．油酸未完全散开B．油酸酒精溶液中含有大量酒精C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴四、解答题13．某星球可以近似看作一个半径为R的球体，它有稳定的大气层（大气层厚度比行星半径小得多），其表面附近的大气压强为p，空气的平均摩尔质量M，空气分子间的平均距离为d。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，该星球表面的重力加速度为g，阿伏加德罗常数为NA。每一个空气分子平均占据的空间视为一个立方体。求该星球表面大气层的：（1）空气分子的平均密度ρ；（2）空气分子总数n；（3）厚度h。14．研究分子势能是微观领域中研究物体内能的重要部分，已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。（1）定性说明曲线斜率的大小及正负的物理意义；（2）某双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时，可做如下近似：如图乙所示，原子A固定不动，原子B做简谐运动，其振动的范围为，其中b远小于，在点附近，随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。①请结合简谐运动的知识：回复力与位移满足的关系，在图丙中画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线（规定向右为正方向）；②求B原子在振动过程中的最大动能。15．气体压强与温度对于同一个物理问题，常常可以从宏观和微观两个不同角度进行研究。（1）如图所示，棱长为d的正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量，为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略，其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变，利用所学力学知识，①求一个粒子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I；②导出容器壁单位面积所受粒子压力f。（2）“温度是分子平均动能的标志”可以表示为（为物理常量）。查阅资料还可得到信息：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。请根据上述信息并结合第（1）问的信息完成证明：，并求出的表达式。参考答案：1．D【分析】热量是过程量，“含有热量”的说法是不正确的。只能说吸收或放出热量。物体的内能与物质的量、温度、体积以及物态有关。【详解】A．热量是过程量，“含有热量”的说法是不正确的，故A错误。B．内能包括分子的势能和动能，分子的内能越大，分子的平均动能不一定越大，故B错误。C．例如冰化成水，要吸热，内能增加，温度不变。故C错误。D．例如水结成冰，要放热，温度不变，但是内能减少。故D正确。故选D。2．C【详解】用阿伏加德罗常数除以1摩尔该气体的体积为等于单位体积的分子数，其中，则可解得该气体单位体积分子数的表达式有，，故选C。3．C【详解】A．10g水吸收热量转变为水蒸气，故10g水的内能小于10g水蒸气的内能，A错误；B．某种物体的温度是，分子仍然在做无规则运动，物体中分子的平均动能并不为零，B错误；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。内能等于物体内部所有分子的动能与分子势能总和，分子势能与物体的体积有关，当物体温度升高的同时体积发生变化，即增加的分子动能可能小于减小的势能，所以物体的内能不一定增加，C正确；D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小但斥力减小得更快，当 ，分子力表现为引力， ，分子力表现为斥力，D错误。故选C。4．A【详解】A．从到分子间引力、斥力都在增大，A正确；B．从到分子力的大小先增大后减小，再增大，B错误；C．从到分子势能一直减小，C错误；D．从到分子势能先减小后增大，分子力先做正功后做负功，分子动能先增大后减小。D错误。故选A。5．D【详解】设铁分子的直径为，根据题意，可得把铁分子围着地球表面一个紧挨一个地单列排起来，筑成一个围绕地球的大“分子环”需要的分子数为一个铁分子的质量一个铁分子的体积则有联立解得筑这个大“分子环”共需的铁分子个数为故选D。6．B【详解】根据麦克斯韦分布律，气体的温度越高，速率大的分子所占的比例越大，所以Ⅰ的温度最低，Ⅲ的温度最高，故B正确，ACD错误。故选B。7．B【详解】AC．由图可知，B分子在过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为，故AC错误；B．由图可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故B正确；D．由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Epmin=故D错误。故选B。8．ACD【详解】ABC．从原子炉R中射出的银原子穿过S缝后向右做匀速直线运动，同时圆筒匀速转动，银原子进入狭缝N后，在圆筒转动半个周期的过程中，银原子相继到达圆筒最右端并打到记录薄膜上，打在薄膜上M点附近的银原子先到达最右端，所用时间最短，所以速率较大，同理到达Q附近的银原子速率为“中等”速率，故A、C正确，B错误；D．由图乙可知，位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率，故D正确。故选ACD。9．BC【详解】由图可知，两种温度下气体分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点．由于T1时速率较低的气体分子占比例较大，则说明T1温度下气体分子的平均动能小于T2温度下气体分子的平均动能，即温度T1低于T2．综上分析 ，BC正确，AD错误。故选BC。10．BD【详解】AB．分子引力与分子斥力方向相反，时分子引力与分子斥力恰好平衡，分子力为零，的情况下，分子斥力比分子引力变化得快，分子力表现为斥力，x越小，分子力越大，选项A错误，B正确；C．的情况下，分子力表现为引力，x从开始逐渐增大，分子力先增大后减小，选项C错误；D．的情况下，x越大，分子力做的负功越多，分子势能越大，选项D正确。故选BD。11． A； C； C【详解】（1）[1] A．油酸浓度太大且不溶于水，直接第一滴油酸不能形成单分子油层，故A错误；B．为了便于观察油酸在水面扩散的面积，所以在水面均匀撒上痱子粉，故B正确；C．为了定量测出油酸扩散面积，用带方格的玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓，故C正确；故选A。（2）[2]酒精溶于水，油酸酒精溶液滴到水中在酒精的作用下形成单分子油膜，随后酒精挥发油膜的面积又缩小，故选C；（3）[3]最理想的情况是痱子粉很薄，容易被油酸酒精溶液冲开，近似圆形，故选C。12． 4.0×10-3 D【详解】(1)[1]由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，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40格，则油酸薄膜面积为S=40cm2=4.0×10-3m2(2)[2]1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积(3)[3]由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为(4)[4]A．计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，选项A错误；B．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，选项B错误；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，选项C错误；D．计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了10滴，浓度降低，则d偏小，选项D正确。故选D。13．（1）；（2）；（3）【详解】（1）每个分子占据一个边长为d的小立方体，各小立方体紧密排列，设空气的摩尔体积为V，则有V=NAd3又解得（2）设该星球大气层中气体的质量为m，星球的表面积为S，则S=4πR2由大气压强产生的原因可知mg=pS大气层的空气分子总数解得（3）由于该星球大气层的厚度远远小于半径，所以有解得14．（1）见解析；（2）①，②【详解】（1）当时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。（2）①双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时，振动满足简谐振动，分子力与分子间距的变化满足（）当分子到达时，此时分子间的回复力达到最大，且方向向左；当分子到达时，此时分子间的回复力同样达到最大，但方向向右，而取向右为正方向，则可得到如下图所示的两原子分子间的作用力随位置变化的关系图像②由题意可知，B原子处于处时，其动能最大，设为，而当时系统的势能有最小值，为B原子处于处时，系统的动能为0，势能最大，最大势能为根据能量守恒定律得解得15．（1）①，②；（2）见解析，【详解】（1）①对与器壁碰撞的一个粒子，由动量定理可得①②设正方体容器某一侧壁面积为，则时间内碰壁的粒子数为②由动量定理得③由牛顿第三定律可得，器壁受到的压力④容器壁单位面积所受粒子压力由压强的定义式得⑤联立①②③④⑤得⑥（2）由于压强和温度的关系式为⑦联立⑥⑦可得⑧由⑧与题中信息可得