第一單元 分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律（能力提升）-高二物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)單元鞏固檢測(cè)

第一單元分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律（能力提升）—高二物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)單元鞏固檢測(cè)（試卷滿分：100分；考試時(shí)間：60分鐘）一、選擇題：本題共12小題，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題5分；第9~12題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)得5分，選對(duì)但不全得2分，選錯(cuò)得0分。1.鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為ρ（單位為），摩爾質(zhì)量為M（單位為g/mol），阿伏伽德羅常量為.已知1克拉等于0.2克，則()A.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為B.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為C.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為（單位為m）D.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為（單位為m）2.如圖甲所示，將兩個(gè)完全相同、質(zhì)量均為m的分子同時(shí)從x軸上的坐標(biāo)原點(diǎn)和處由靜止釋放，圖乙為這兩個(gè)分子的分子勢(shì)能隨分子間距變化的圖像，當(dāng)分子間距分別為、和時(shí)，兩分子之間的勢(shì)能為、0和。取分子間距無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，整個(gè)運(yùn)動(dòng)只考慮分子間的作用力，下列說(shuō)法正確的是()A.分子的最大動(dòng)能均為B.當(dāng)分子間距為時(shí)，兩分子之間的分子力最大C.當(dāng)兩分子間距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，分子B的速度大小為D.兩分子從靜止釋放到相距無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中，它們之間的分子勢(shì)能先減小后增大再減小3.如圖所示，長(zhǎng)的粗細(xì)均勻的長(zhǎng)直玻璃管豎直放置，上端開(kāi)口，用長(zhǎng)的水銀將一定質(zhì)量的氣體封閉在管的下端，穩(wěn)定后氣體長(zhǎng)度.已知外界大氣壓，現(xiàn)保持溫度不變的情況下從管的上端開(kāi)口處緩慢加入水銀，則加入水銀的最大長(zhǎng)度為()A.9cm B.10cm C.14cm D.15cm4.如圖所示，如果熱水瓶中的熱水未灌滿就蓋緊瓶塞，而瓶塞與瓶口的密封程度很好，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，要拔出瓶塞會(huì)變得很吃力。假設(shè)開(kāi)始時(shí)瓶?jī)?nèi)水溫為，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，溫度降到，熱水瓶口的截面積為，手指與瓶塞的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.15。已知瓶?jī)?nèi)氣體可視為理想氣體，大氣壓強(qiáng)，不考慮瓶塞的重力及瓶塞與瓶口間的摩擦力，則兩手指至少要用多大的壓力作用在瓶塞上才能拔出瓶塞()A. B. C. D.5.如圖所示。一導(dǎo)熱性良好且足夠長(zhǎng)的汽缸，倒置懸掛于天花板下，汽缸內(nèi)被活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體?；钊|(zhì)量為m，橫截面積為S。當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為p且不變，重力加速度為g，忽略一切摩擦。當(dāng)環(huán)境溫度緩慢升高時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.懸線的拉力變小 B.被封閉的理想氣體的內(nèi)能不變C.被封閉的理想氣體的壓強(qiáng)大小不變，且始終為 D.外界對(duì)氣體做功6.如圖所示，曲線分別描述了某物理量隨分子之間距離變化的規(guī)律.現(xiàn)有如下物理量：①分子間引力，②分子間斥力，③分子間引力和斥力的合力，④分子勢(shì)能，則曲線對(duì)應(yīng)的物理量分別是()A.③①② B.③④② C.④②③ D.④③②7.如圖所示，一輛上表面水平的小車靜止在水平面上，小車上豎直固定著內(nèi)徑均勻的U形細(xì)管，U形管的左端封閉、右端開(kāi)口，管內(nèi)裝有水銀，小車靜止時(shí)，U形管左右兩端的水銀面等高，左端封閉氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，當(dāng)小車以加速度水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，U形管左右兩端的水銀面的高度差為，已知重力加速度為g，水銀的密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為，封閉氣體溫度保持不變，則U形管水平部分的長(zhǎng)度為()A. B. C. D.8.如圖所示，桶裝水的容積為，為取水方便，在上面安裝一個(gè)取水器。某次取水前桶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為，剩余水的體積為，水面距出水口的高度為。取水器每按壓一次，向桶內(nèi)打入壓強(qiáng)為、體積為的空氣。已知水桶的橫截面積為，水的密度為，大氣壓強(qiáng)為，重力加速度為，取水過(guò)程中氣體溫度保持不變，則()A.取水器至少按壓1次，水才能從出水口流出 B.取水器至少按壓3次，水才能從出水口流出C.若要壓出水，至少需按壓16次 D.若要壓出水，至少需按壓17次9.下列四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說(shuō)法，其中正確的是()A水面上單分子油膜示意圖B顯微鏡下三顆微粒運(yùn)動(dòng)位置的連線C分子間的作用力與分子距離的關(guān)系D模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)A.分子并不是球形，但可以當(dāng)做球形處理，這是一種估算方法B.微粒的運(yùn)動(dòng)就是物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)C.當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為時(shí)，它們間相互作用的引力和斥力大小相等D.實(shí)驗(yàn)中要盡可能保證每顆玻璃球與電子秤碰撞時(shí)的速率相等10.有人設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃泡A內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體，與A連通的B管插在水銀槽中。由管內(nèi)水銀面的A高度x可知A內(nèi)氣體的溫度（即環(huán)境溫度），并可由B管上的刻度直接讀出。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度為27°C時(shí)，，將此高度處標(biāo)記為27°C的刻度線。該溫度計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下標(biāo)記好溫度后，將其帶到海拔很高的高山上測(cè)量當(dāng)?shù)販囟?。設(shè)B管的體積與玻璃泡A的體積相比可忽略。下列說(shuō)法正確的是()A.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度為27°C時(shí)，玻璃泡A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)B.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，為-3°C的刻度線標(biāo)記在處C.由于高山上的真實(shí)壓強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小，則溫度的測(cè)量值比實(shí)際溫度高D.由于高山上的真實(shí)壓強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小，則溫度的測(cè)量值比實(shí)際溫度低11.如圖所示，粗細(xì)均勻的內(nèi)壁光滑細(xì)長(zhǎng)直玻璃管一端開(kāi)口，另一端連接球形玻璃容器、一段長(zhǎng)為的水銀柱將容器中的理想氣體封閉.裝置被固定，細(xì)長(zhǎng)直玻璃管豎直開(kāi)口向上，被封閉的理想氣體的溫度為，體積為?，F(xiàn)緩慢向玻璃管中加入水銀，水銀柱長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍（水銀未進(jìn)入球形容器），已知大氣壓強(qiáng)為，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是()A.水銀柱長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，理想氣體的壓強(qiáng)也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B.將封閉的理想氣體的溫度增加，其體積才能保持不變C.加入水銀后，讓容器豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（細(xì)長(zhǎng)直玻璃管豎直開(kāi)口向上），并保持氣體的體積，溫度不變，則氣體的壓強(qiáng)為D.加入水銀后，讓容器豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（細(xì)長(zhǎng)直玻璃管豎直開(kāi)口向上），并保持氣體的體積、溫度不變，則容器的加速度大小為12.如圖，U形玻璃管兩端封閉豎直靜置，管內(nèi)水銀柱把管內(nèi)氣體分成兩部分，此時(shí)兩邊氣體溫度相同，管內(nèi)水銀面高度差為h。若要使左右水銀面高度差變大，則可行的方法是()A.同時(shí)升高相同的溫度 B.玻璃管豎直減速下落C.同時(shí)降低相同的溫度 D.玻璃管豎直加速下落二、實(shí)驗(yàn)探究題，共16分。13.（8分）（1）在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，下列器材需要用到的有___（多選）。A. B. C. D.（2）在上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，每油酸酒精溶液中有純油酸，用注射器測(cè)得80滴這樣的溶液為。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤里，等油膜形狀穩(wěn)定后，測(cè)得油膜面積約為，可估算油酸分子的直徑大小約為_(kāi)_____m。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（3）如圖為“用傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)緩慢推動(dòng)活塞，在使注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小的過(guò)程中，由注射器壁上的刻度讀出氣體的體積V，由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)值p在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度逐漸升高，則實(shí)驗(yàn)得到的圖像可能是______。A. B.C. D.14.（8分）為了便于研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，某興趣小組同學(xué)借助如圖所示DIS實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要步驟如下：①將壓強(qiáng)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器；②將注射器體積調(diào)整為18L，并接入壓強(qiáng)傳感器；③打開(kāi)電腦上“專用軟件”，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后開(kāi)始記錄氣體體積為18mL時(shí)的壓強(qiáng)值；④減小注射器內(nèi)氣體體積，重復(fù)②③操作，每隔1L記錄一次數(shù)據(jù)，得到如下表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。次序12345壓強(qiáng)p/kPa104.0112.7117.9125.3132.9體積1817161514體積的倒數(shù)0.0560.0590.0630.0670.071pV乘積1872.01915.91886.41879.51860.6回答下列問(wèn)題：（1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以p為縱坐標(biāo)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)是一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，應(yīng)該選擇表中______為橫坐標(biāo)；（2）將體積V一欄每次的體積加上再重新擬合，發(fā)現(xiàn)擬合后的直線過(guò)了原點(diǎn)，則每次加上的主要為_(kāi)_____的體積（漏氣的體積遠(yuǎn)小于）；（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)將體積V一欄每次的體積加上前后，pV乘積一欄均依次增加，可能原因?yàn)開(kāi)_________________。三、計(jì)算題，共24分。15.（12分）如圖所示，水平面上靜止放置著一根左端封閉右端開(kāi)口且粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱性良好的細(xì)玻璃管，玻璃管的橫截面積為S，管中有一段長(zhǎng)為d的水銀柱，左側(cè)封閉著一段長(zhǎng)為的空氣（視為理想氣體）柱。已知重力加速度大小為g，水銀的密度為ρ，環(huán)境的熱力學(xué)溫度為，不計(jì)任何阻力。（1）現(xiàn)使玻璃管以大小為a的加速度水平向右加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為，求大氣壓強(qiáng)；（2）若將玻璃管右側(cè)緩慢抬起至豎直，并緩慢升高管內(nèi)氣體的溫度，使玻璃管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度仍為，求玻璃管內(nèi)空氣柱的熱力學(xué)溫度T。16.（12分）如圖所示，大、小汽缸分別固定在水平面上，兩活塞A、B的橫截面積之比?；钊c汽缸間密封性良好，可在汽缸中無(wú)摩擦滑動(dòng)。a、b處有卡環(huán)，活塞A、B間用一輕桿相連，初始時(shí)、B分別位于大、小汽缸的a、C處，，外界大氣壓強(qiáng)為，被封閉氣體的初始溫度均為27℃，大汽缸內(nèi)的壓強(qiáng)為?，F(xiàn)保持小汽缸溫度不變，對(duì)大汽缸緩慢加熱，活塞橫截面積為S。（1）當(dāng)A活塞緩慢移至卡環(huán)b處時(shí)，求大汽缸的溫度（結(jié)果保留整數(shù)）；（2）在（1）問(wèn)中，將大汽缸溫度再升高，求卡環(huán)b對(duì)A活塞的作用力大小（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

答案以及解析1.答案：C解析：a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為，A、B錯(cuò)誤；每個(gè)鉆石分子的體積為，由于鉆石分子模型為球體，則，解得每個(gè)鉆石分子直徑（單位為m），C正確，D錯(cuò)誤.2.答案：A解析：A.當(dāng)它們之間距離為，兩分子之間勢(shì)能為，此時(shí)動(dòng)能最大，減少的勢(shì)能為,根據(jù)能量守恒，減小的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩分子的動(dòng)能，故分子的最大動(dòng)能均為,故A正確；B.當(dāng)兩分子之間距離為時(shí)，對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能最小，分子間作用力為零，故B錯(cuò)誤；C.當(dāng)分子間距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，減少的勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為兩分子的動(dòng)能，則，解得分子B的速度大小為，故C錯(cuò)誤；D.分子勢(shì)能是標(biāo)量，且正負(fù)可以表示大小，故它們之間的分子勢(shì)能是先減小后增大，故D錯(cuò)誤。3.答案：B解析：設(shè)水銀柱的最大長(zhǎng)度為x，此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；氣體的體積為；開(kāi)始時(shí)：；氣體的體積：；由玻意耳定律可知：，解得；則加入水銀的最大長(zhǎng)度為：；A.9cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.10cm，與結(jié)論相符，選項(xiàng)B正確；C.14cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D15cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；4.答案：A解析：瓶?jī)?nèi)初始?jí)簭?qiáng)為，溫度為末壓強(qiáng)為，溫度為根據(jù)查理定律有解得以瓶塞為對(duì)象，有又聯(lián)立可得兩手指作用在瓶塞上的壓力至少為故選B。5.答案：C解析：A.以汽缸和活塞為研究對(duì)象，受到重力和懸線的拉力，根據(jù)平衡條件可知，重力和懸線的拉力大小相等，方向相反，所以當(dāng)環(huán)境溫度緩慢升高時(shí)，懸線的拉力不變，故A錯(cuò)誤；B.由于汽缸導(dǎo)熱性良好，當(dāng)環(huán)境溫度緩慢升高時(shí)，被封閉的理想氣體的溫度緩慢升高，所以被封閉的理想氣體的內(nèi)能增大，故B錯(cuò)誤；C.以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件可知，解得被封閉理想氣體的壓強(qiáng)大小，故C正確；D.當(dāng)環(huán)境溫度緩慢升高時(shí)，被封閉理想氣體的壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋-呂薩克定律可得，被封閉理想氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做功，故D錯(cuò)誤。故選C。6.答案：D解析：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，只有Ⅲ是隨分子間距離減小的，且大于零，所以Ⅲ對(duì)應(yīng)的是分子間斥力;Ⅰ和Ⅱ都不是分子間引力圖像。當(dāng)分子力為零時(shí)，分子勢(shì)能最小，且分子間引力和斥力的合力在大于平衡位置時(shí)先增大后減小，而分子勢(shì)能一直增大，所以Ⅱ表示分子間引力和斥力的合力，Ⅰ表示分子勢(shì)能，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選:D。7.答案：B解析：設(shè)U形管的橫截面積為S，根據(jù)題意可知小車靜止時(shí)，左側(cè)封閉氣體的壓強(qiáng)，左管中的氣體由玻意耳定律得，可得小車以加速度水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)封閉氣體的壓強(qiáng)，設(shè)水平部分的長(zhǎng)度為x，水平管內(nèi)長(zhǎng)為x的水銀為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得,聯(lián)立解得,故選B。8.答案：D解析：AB.設(shè)取水器下壓n次后，桶中的水才能從出水口流出。以原來(lái)桶中空氣和打入的空氣為研究對(duì)象，設(shè)開(kāi)始時(shí)壓強(qiáng)為，體積為，則，設(shè)桶中空氣和打入的空氣后來(lái)的體積，壓強(qiáng)為，則由玻意耳定律得要使桶中水能從出水口流出，則有聯(lián)立各式解得所以取水器至少按壓2次后，桶中水才能從出水口流出。AB錯(cuò)誤；CD.水桶高度裝滿水時(shí)，水面距離出水口高度再壓出4升水后桶內(nèi)液面與出水口高度差為則有解得由于外界溫度保持不變，根據(jù)玻意耳定律有其中，，解得可知，若要再壓出4升水，至少需按壓17次。C錯(cuò)誤，D正確。9.答案：ACD解析：A.分子并不是球形，但可以當(dāng)做球形處理，這是一種估算方法，A正確；B.微粒的運(yùn)動(dòng)叫布朗運(yùn)動(dòng)，它不是物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿揭后w分子的持續(xù)撞擊，它的運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；C.當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為時(shí)，它們間相互作用的引力和斥力大小相等，分子力的合力等于零，C正確；D.實(shí)驗(yàn)中要盡可能保證每顆玻璃球與電子秤碰撞時(shí)的速率相等，才能盡可能的保證每顆玻璃球與電子秤的撞擊力相等，盡可能保證對(duì)電子秤的壓力穩(wěn)定不變，盡可能保證電子秤的示數(shù)穩(wěn)定不變，模擬氣體壓強(qiáng)是氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的，D正確。故選ACD.10.答案：AC解析：A.溫度時(shí)，玻璃泡A內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，A正確；B.由于B管的體積與A泡的體積相比可略去不計(jì)，因此可認(rèn)為A泡內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，由題可知，為-3°C時(shí)，根據(jù)查理定律，得，氣體末狀態(tài)壓強(qiáng)，解得，即水銀面的高度為22cm。B錯(cuò)誤；CD.當(dāng)管內(nèi)水銀面的高度為x時(shí)，地面上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下溫度為T，設(shè)高山上壓強(qiáng)為，水銀密度為ρ，溫度為，由查理定律得，高山上壓強(qiáng)減小，故溫度的測(cè)量值比實(shí)際溫度高。C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。11.答案：BD解析：A.由題意可得，則有A錯(cuò)誤：B.由理想氣體的等容變化規(guī)律可得結(jié)合可得B正確：C.若讓容器向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（細(xì)長(zhǎng)直玻璃管豎直開(kāi)口向上），當(dāng)氣體的體積不變，溫度也保持不變，則氣體的壓強(qiáng)為原始狀態(tài)的壓強(qiáng)C錯(cuò)誤；D.設(shè)長(zhǎng)度為的水銀柱的質(zhì)量為m，細(xì)玻璃管的橫截面積為S，由牛頓第二定律可得設(shè)水銀柱的密度為ρ，由結(jié)合，綜合解得D正確。故選D。12.答案：BC解析：AC.假設(shè)兩部分氣體做等容變化，則根據(jù)可得壓強(qiáng)變化則而其中若同時(shí)升高相同的溫度，則左側(cè)氣體壓強(qiáng)增加的多，所以左側(cè)水銀面上升，右側(cè)水銀面下降，左右水銀面高度差變??；同理若同時(shí)降低相同的溫度，則左側(cè)氣體壓強(qiáng)減少的多，所以左側(cè)水銀面下降，右側(cè)水銀面上升，左右水銀面高度差變大，故A錯(cuò)誤，C正確；C.玻璃管豎直減速下落，水銀柱處于超重狀態(tài)，有向上的加速度，則有假設(shè)左右水銀面高度差不變，則可知左側(cè)壓強(qiáng)減小，右側(cè)壓強(qiáng)增大，由可知左側(cè)氣體體積減小，右側(cè)氣體體積增大，則左右水銀面高度差變大，故C正確。D.玻璃管豎直加速下落，水銀柱處于失重狀態(tài)，有向下的加速度，則有假設(shè)左右水銀面高度差不變，則可知左側(cè)壓強(qiáng)減小，右側(cè)壓強(qiáng)增大，由可知左側(cè)氣體體積增大，右側(cè)氣體體積減小，則左右水銀面高度差變小，故D錯(cuò)誤。故選BC。13.