2024-2025學(xué)年高中物理第七章分子動理論綜合評估含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE8分子動理論限時：90分鐘總分：100分一、選擇題(1－7為單選題，每小題5分；8－10為多選題，每小題6分，共53分)1．下列選項正確的是(D)A．液體溫度越高，懸浮顆粒越大，布朗運動越猛烈B．布朗運動是指懸浮在液體中固體顆粒的分子的無規(guī)則運動C．液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的D．當(dāng)分子間距增大時，分子間的引力和斥力都減小解析：溫度越高，分子運動越猛烈，懸浮在液體中的顆粒越小，撞擊越簡單不平衡，則它的布朗運動就越顯著，A錯誤；布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，不是分子的無規(guī)則運動，B錯誤；液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體分子的無規(guī)則運動引起的，C錯誤；當(dāng)分子間距增大時，分子間的引力和斥力都減小，D正確．2．只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離(B)A．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量B．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度C．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和體積D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量解析：將氣體分子平均活動空間看成是立方體，則L3＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(Mmol,ρNA)，選項B正確．3．肯定質(zhì)量0℃的水，凝固成0℃的冰時，體積改變，下列正確的說法是(A)A．分子平均動能不變，分子勢能減小B．分子平均動能減小，分子勢能增大C．分子平均動能不變，分子勢能增大D．分子平均動能增大，分子勢能減小解析：因為0℃的水凝固成0℃的冰須要放出熱量，所以質(zhì)量相同的0℃的冰比0℃的水內(nèi)能??；因為內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，由于溫度不變，分子平均動能不變，因此放出的部分能量應(yīng)當(dāng)是由分子勢能減小而釋放的．故選A.4.下圖是某一微粒的布朗運動路途圖．若t＝0時刻它在O點，然后每隔5s記錄一次微粒位置(依次為a、b、c、d、e、f)，最終將各位置按依次連接而得到此圖．下述分析中正確的是(D)A．線段ab是微粒在第6s初至第10s末的運動軌跡B．t＝12.5s時刻，微粒應(yīng)當(dāng)在bc線上C．線段Oa的長度是微粒前5s內(nèi)的路程大小D．雖然t＝30s時微粒在f點，但它不肯定是沿ef方向到達f點的解析：圖中直線是相鄰兩時刻微粒對應(yīng)位置的連線，也是這段時間內(nèi)微粒的位移，但不是微粒的運動軌跡，D正確．5．已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，該物質(zhì)的密度為ρ，則下列敘述中正確的是(D)A．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是ρNAB．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是eq\f(ρNA,M)C．該物質(zhì)1個分子的質(zhì)量是eq\f(ρ,NA)D．該物質(zhì)1個分子占有的空間是eq\f(M,ρNA)解析：解答本題要駕馭：知道物體質(zhì)量，求出其物質(zhì)的量和分子個數(shù)以及每個分子的質(zhì)量；建立正確模型，正確解答氣體分子所占空間大?。?kg該物質(zhì)的物質(zhì)的量為：eq\f(1,M)，所含分子數(shù)目為：n＝NA×eq\f(1,M)＝eq\f(NA,M)，故A、B錯誤；每個分子的質(zhì)量為：m0＝eq\f(1,n)＝eq\f(M,NA)，每個分子所占體積為：V0＝eq\f(m0,ρ)＝eq\f(M,ρNA)，故C錯誤，D正確．6.如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示．F>0為斥力，F(xiàn)<0為引力．A、B、C、D為x軸上四個特定的位置．現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，下圖中A、B、C、D四個圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢能、動能與兩分子間距離的關(guān)系，其中大致正確的是(B)解析：速度方向始終不變，A錯誤；加速度與力成正比，方向相同，故B正確；分子勢能的最小值對應(yīng)圖中C點，故C錯誤；乙分子動能不行能為負(fù)值，故D錯誤．7．下列說法正確的是(D)A．只要溫度相同，任何分子的平均速率都相同B．不管分子間距離是否等于r0(r0是平衡位置分子距離)，只要分子力做正功，分子勢能就增大，反之分子勢能就減小C．1℃等于1KD．假如兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)同時達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡解析：相同溫度時，全部氣體的分子平均動能相同，但由于分子質(zhì)量不同，則其平均速率不肯定相同，故A錯誤；分子力做功與重力做功相類似，當(dāng)分子間作用力做正功時，分子勢能肯定減小，故B錯誤；攝氏溫度的0℃與熱力學(xué)溫度的273K相同，則C錯誤；依據(jù)溫度的定義，假如兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，D正確．8．下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是(BC)A．氣體假如失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的原因B．肯定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子平均動能不變C．肯定量氣體的內(nèi)能等于其全部分子熱運動動能和分子勢能的總和D．假如氣體溫度上升，那么全部分子的速率都增加解析：氣體分子間的距離比較大，甚至可以忽視分子間的作用力，分子勢能也就不存在了，所以氣體在沒有容器的約束下散開是分子無規(guī)則熱運動的結(jié)果，所以A錯.100℃的水變成同溫度的水蒸氣，分子的平均動能不變，所以B正確．依據(jù)內(nèi)能的定義可知C正確．假如氣體的溫度上升，分子的平均動能增大，熱運動的平均速率也增大，這是統(tǒng)計規(guī)律，但就每一個分子來講，速率不肯定增加，故D項錯誤．9.把墨汁用水稀釋后取出一滴放在顯微鏡下視察，如圖所示，下列說法中正確的是(BC)A．在顯微鏡下既能看到水分子也能看到懸浮的小炭粒，且水分子不停地撞擊炭粒B．小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這就是所說的布朗運動C．越小的炭粒，運動越明顯D．在顯微鏡下看起來連成一片的液體，事實上就是由許很多多靜止不動的水分子組成的解析：水分子在顯微鏡下是視察不到的，故A錯．據(jù)布朗運動的含義知道B、C正確；水分子不是靜止不動的，D錯．10．一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高，當(dāng)它們接觸在一起時，假如不和外界交換能量，則(AD)A．從兩者起先接觸到熱平衡的整個過程中，銅塊放出的熱量等于鐵塊汲取的熱量B．在兩者達到熱平衡以前的隨意一段時間內(nèi)，銅塊放出的熱量不等于鐵塊汲取的熱量C．達到熱平衡時，銅塊的溫度是T＝eq\f(T1＋T2,2)D．達到熱平衡時，兩者的溫度相等解析：在系統(tǒng)不和外界交換能量的條件下，高溫的銅塊放出的熱量肯定等于低溫的鐵塊汲取的熱量．達到熱平衡時，兩者的溫度肯定相等，故A、D正確，B錯誤，由Q＝cmΔt知銅塊和鐵塊的比熱容不同，達到熱平衡時的溫度T≠eq\f(T1＋T2,2)，C錯誤．二、填空題(共12分)11．(3分)用放大600倍的顯微鏡視察布朗運動，估計放大后的小顆粒(碳)體積為0.1×10－9m3，碳的密度是2.25×103kg/m3，摩爾質(zhì)量是1.2×10－2kg/mol.則該小碳粒含分子數(shù)約為5.2×1010個(阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023解析：顯微鏡放大的線度，即直徑．小顆粒的實際體積V＝eq\f(0.1×10－9,6003)m3①碳的摩爾體積Vmol＝eq\f(M,ρ)＝eq\f(1.2×10－2,2.25×103)m3②則碳粒個數(shù)N＝eq\f(V,Vmol)NA③解①②③得：N≈5.2×1010個，可見每一個小碳粒都含有大量的分子，由此可知，布朗運動不是分子的運動．12．(3分)成年人一次深呼吸吸入450cm3的空氣，則一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是5.8×10－4kg；所吸入的氣體分子數(shù)是1.2×1022個．(按標(biāo)準(zhǔn)狀況估算，空氣的摩爾質(zhì)量m＝29g解析：成年人一次呼吸所吸入的空氣質(zhì)量為：m′＝eq\f(450×10－6,22.4×10－3)×29×10－3kg≈5.8×10－4kg所吸入的氣體分子數(shù)：N＝eq\f(m′,m)NA＝eq\f(5.8×10－4,29×10－3)×6.02×1023≈1.2×1022(個)．13．(6分)在粗測油酸分子大小的試驗中，詳細操作如下：①取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達到250mL的刻度為止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達到1.0mL為止，恰好共滴了100滴；③在邊長約40cm的淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細石膏粉勻稱地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一層油膜，膜上沒有石膏粉，可以清晰地看出油膜輪廓；④待油膜形態(tài)穩(wěn)定后，將事先打算好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油酸膜的形態(tài)；⑤將畫有油酸膜形態(tài)的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上，算出完整的方格有67個，大于半格的有14個，小于半格的有19個．(1)這種粗測方法是將每個分子視為球形，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜；這層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑．(2)利用上述詳細操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸的酒精溶液含油酸為4.0×10－11m3，油膜面積為8.1×10－3m2，求得的油膜分子直徑為解析：(1)球形，單分子油膜，直徑．(2)一滴酒精溶液中含有純油膜的體積為V＝eq\f(1,100)×eq\f(1,250)mL＝4×10－5mL＝4.0×10－11m3形成油膜的面積S＝1×(67＋14)cm2＝8.1×10－3油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S)≈4.9×10－9m.三、計算題(共35分)14．(8分)利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數(shù)．把密度ρ＝0.8×103kg/m3的某種油，用滴管滴一滴在水面上形成油膜，已知這滴油的體積為V＝0.5×10－3cm3，形成的油膜面積為S＝0.7m2，油的摩爾質(zhì)量M(1)油分子的直徑是多少？(2)由以上數(shù)據(jù)可粗略測出阿伏加德羅常數(shù)NA是多少？(先列出計算式，再代入數(shù)值計算，只要求保留一位有效數(shù)字)答案：(1)7×10－10m(2)6×1023mol解析：(1)油分子的直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(0.5×10－3×10－6,0.7)m≈7×10－10m.(2)油的摩爾體積為V＝eq\f(M,ρ)每個油分子的體積為V0＝eq\f(4πR3,3)＝eq\f(πd3,6)所以，阿伏加德羅常數(shù)為NA＝eq\f(V,V0)聯(lián)立以上各式解得NA＝eq\f(6M,πd3ρ)代入數(shù)值解得NA＝6×1023mol－1.15.(6分)某壓力鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強達到肯定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥被頂起時，停止加熱．(1)若此時鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V0，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求鍋內(nèi)氣體分子的個數(shù)．(2)若室溫為20℃，壓力閥被頂起時的溫度為130℃，若用熱力學(xué)溫度表示初、末狀態(tài)的溫度，溫度分別為多少？答案：(1)eq\f(V,V0)NA(2)293.15K403.15K解析：(1)鍋內(nèi)氣體分子的個數(shù)N＝nNA＝eq\f(V,V0)NA.(2)初始溫度T1＝t1＋273.15K＝293.15K末狀態(tài)溫度T2＝t2＋273.15K＝403.15K.16．(11分)目前，環(huán)境污染已特別嚴(yán)峻，瓶裝純凈水已經(jīng)占據(jù)柜臺．再嚴(yán)峻下去，瓶裝純凈空氣也會上市．設(shè)瓶子的容積為500mL，空氣的摩爾質(zhì)量M＝29×10－3kg/mol.按標(biāo)準(zhǔn)狀況計算，NA＝6.0×1023mol－1(1)空氣分子的平均質(zhì)量是多少？(2)一瓶純凈空氣的質(zhì)量是多少？(3)一瓶中約有多少個氣體分子？答案：(1)4.8×10－26kg(2)6.5×10－4kg(3)1.3×10解析：(1)m＝eq\f(M,NA)＝eq\f(29×10－3,6.0×1023)kg≈4.8×10－26kg.(2)m空＝ρV瓶＝eq\f(MV瓶,Vm)＝eq\f(29×10－3×500×10－6,22.4×10－3)kg≈6.5×10－4kg.(3)分子數(shù)N＝nNA＝eq\f(V瓶,Vm)·NA＝eq\f(500×10－6×6.0×1023,22.4×10－3)≈1.3×1022個．17．(10分)美國麻省理工學(xué)院教授威斯哥夫依據(jù)能量的觀點說明地球上的山峰為什么不能太高，他的觀點是：山太高，則山太重，太重則會下沉，山下沉則重力勢能削減，削減的勢能假如足夠?qū)⒉糠謳r石熔化，山就將接著下沉．為了使山不再下沉，山下沉所削減的重力勢能必需小于熔解下沉部分巖石所需的能量．為了估算地球上山的最大高度，我們把山簡化成一個橫截面積為S的圓柱體，如圖所示．假設(shè)山全部是由SiO2所組成，SiO2作為一個個單獨的分子而存在．(1)試導(dǎo)出用以下各物理量的符號表示的山的最大高度h的表達式．SiO2的相對分子質(zhì)量A＝60g/mol；SiO2熔解時每個SiO2分子所需的能量E0＝0.3eV；山所在范圍內(nèi)的重力加速度g＝10m/s2；阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1；元