2022高中物理 第7章 分子动理论 学业质量标准检测 新人教版选修3-3一、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．(河北省“名校联盟”2018届高三教学质量检测)下列选项正确的是( D )A．液体温度越高，悬浮颗粒越大，布朗运动越剧烈B．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动C．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的D．当分子间距增大时，分子间的引力和斥力都减小解析：温度越高，分子运动越剧烈，悬浮在液体中的颗粒越小，撞击越容易不平衡，则它的布朗运动就越显著，A错误；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，B错误；液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的，C错误；当分子间距增大时，分子间的引力和斥力都减小，D正确2．(上海市鲁迅中学2017～2018学年高二上学期期末)一定质量0℃的水，凝固成0℃的冰时，体积变化，下列正确的说法是( A )A．分子平均动能不变，分子势能减小B．分子平均动能减小，分子势能增大C．分子平均动能不变，分子势能增大D．分子平均动能增大，分子势能减小解析：因为0℃的水凝固成0℃的冰需要放出热量，所以质量相同的0℃的冰比0℃的水内能小；因为内能包括分子动能和分子势能，由于温度不变，分子平均动能不变，因此放出的部分能量应该是由分子势能减小而释放的。
故选A3．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mkg水中所含氢原子数分别是( A )A.，mNA×103 B．MNA,9mNAC.，mNA×103 D.，18mNA解析：某物质的摩尔质量为M，故其分子质量为；mkg水所含摩尔数为，故氢原子数为×NA×2＝，故A选项正确4．(贵州丹寨民族高中2015年高二检测)右图是某一微粒的布朗运动路线图若t＝0时刻它在O点，然后每隔5s记录一次微粒位置(依次为a、b、c、d、e、f)，最后将各位置按顺序连接而得到此图下述分析中正确的是( D )A．线段ab是微粒在第6s初至第10s末的运动轨迹B．t＝12.5s时刻，微粒应该在bc线上C．线段Oa的长度是微粒前5s内的路程大小D．虽然t＝30s时微粒在f点，但它不一定是沿ef方向到达f点的解析：图中直线是相邻两时刻微粒对应位置的连线，也是这段时间内微粒的位移，但不是微粒的运动轨迹，D正确5．(山东省菏泽市2017～2018学年高二下学期期中)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1KD．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273K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．(江苏无锡市天一中学2016年高二下学期期中)分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质，据此可判断下列说法中正确的是( ACD )A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素解析：墨水中的小碳粒的运动是因为大量水分子对它的撞击作用力不平衡导致的，并且没有规则，这反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；当分子间距离为r0时，分子间作用力最小，所以当分子间距离从r0处增大时，分子力先增大后减小，故B错误；当分子间距离等于r0时，分子间的势能最小，分子可以从距离小于r0处增大分子之间距离，此时分子势能先减小后增大，故C正确；温度越高，分子无规则运动的剧烈程度越大，因此在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素，故D正确。
故选ACD8．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( BC )A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能不变C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和D．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加解析：气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果，所以A错100℃的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，所以B正确根据内能的定义可知C正确如果气体的温度升高，分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定增加，故D项错误9．(河北省邢台市2017－2018学年高二下学期月考)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．(河北省冀州中学2017年高二下学期期中)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E0C．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3小题，共18分把答案直接填在横线上)11．(5分)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是ACEA．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在rr0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确在r
则该小碳粒含分子数约为5.2×1010个阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1)；由此可知布朗运动不是(选填“是”或“不是”)分子的运动解析：显微镜放大的线度，即直径小颗粒的实际体积V＝m3①碳的摩尔体积Vmol＝＝m3②则碳粒个数N＝NA③解①②③得：N＝5.2×1010个可见每一个小炭粒都含有大量的分子，由此可知，布朗运动不是分子的运动13．(7分)(江苏省兴化一中2017年高二下学期月考)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL，上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：(1)油酸膜的面积是110cm2；(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是8×10－6mL；(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径7×10－10m[(2)，(3)两问答案保留一位有效数字]解析：(1)由图示可知，油酸薄膜轮廓内的正方形个数为110个，则油酸膜的面积是S＝110×1×1cm2＝110cm2；(2)1mL溶液中含有纯油酸的体积为mL，则1滴该液中含有纯油酸的体积为V＝×mL＝8×10－6mL；(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径d＝＝m≈7×10－10m。
三、论述·计算题(共4小题，共42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)14．(10分)如图所示，IBM的科学家在铜表面将48个铁原子排成圆圈，形成半径为7.13nm的“原子围栏”，相邻铁原子间有间隙估算原子平均间隙的大小结果保留一位有效数字已知铁的密度为7.8×103kg/m3，摩尔质量是5.6×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1)答案：7×10－10m解析：一个铁原子的体积V＝，铁原子的直径D＝，围栏中相邻铁原子的平均间隙l＝－D，解得l＝7×10－10m15．(10分)目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台再严重下去，瓶装纯净空气也会上市设瓶子的容积为500mL，空气的摩尔质量M＝29×10－3kg/mol按标准状况计算，NA＝6.0×1023mol－1，试估算：(1)空气分子的平均质量是多少？(2)一瓶纯净空气的质量是多少？(3)一瓶中约有多少个气体分子？答案：(1)4.8×10－26kg (2)6.5×10－4kg (3)1.3×1022个解析：(1)m＝＝kg＝4.8×10－26kg(2)m空＝ρV瓶＝＝kg＝6.5×10－4kg(3)分子数N＝nNA＝·NA＝＝1.3×1022个16．(10分)某压力锅的结构如图所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。
假定在压力阀被顶起时，停止加热1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，求锅内气体分子的个数2)若室温为20℃，压力阀被顶起时的温度为130℃，若用热力学温度表示初、末状态的温度，温度分别为多少？答案：(1)NA (2)293.15K 403.15K解析：(1)锅内气体分子的个数N＝nNA＝NA2)初始温度T1＝t1＋273.15K＝293.15K末状态温度T2＝t2＋273.15K＝403.15K17．(12分)美国麻省理工学院教授威斯哥夫根据能量的观点解释地球上的山峰为什么不能太高，他的观点是：山太高，则山太重，太重则会下沉，山下沉则重力势能减少，减少的势能如果足够将部分岩石熔化，山就将继续下沉为了使山不再下沉，山下沉所减少的重力势能必须小于熔解下沉部分岩石所需的能量为了估算地球上山的最大高度，我们把山简化成一个横截面积为S的圆柱体，如图所示假设山全部是由SiO2所组成，SiO2作为一个个单独的分子而存在1)试导出用以下各物理量的符号表示的山的最大高度h的表达式SiO2的相对分子质量A＝60g/mol；SiO2熔解时每个SiO2分子所需的能量E0＝0.3eV；山所在范围内的重力加速度g＝10m/s2；阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1；元电荷e＝1.6×10－19C。
2)估算出h的数值(保留一位有效数字)答案：(1)h＝ (2)5×104m解析：(1)设山的质量为M，山的高度为h0，山体的密度为ρ，设山下降高度为x，使高度为x的岩石层熔解所需能量为，山下沉x所减少的重力势能为Mgx＝ρSh0gx为了使该山不再下沉必须满足ρgSh0x≤NAE0，解得h0≤则山的最大高度h＝2)由(1)知h＝，代入数据得h＝5×104m。