新教材2023_2024学年高中物理第1章分子动理论章末综合训练新人教版选择性必修第三册

第一章章末综合训练

一、选择题

1.(多选)(2023河南南阳高二阶段练习)下列对热现象的认识,说法正确的是(　　)

A.布朗运动是液体分子的无规则运动

B.物体温度升高时,有的分子运动速率反而减小

C.当把盛放气体的容器放在加速运动的高铁上时,气体的内能增大

D.分子势能和分子间的作用力有可能同时随分子间距离的增大而增大

2.(2023广东揭阳高二期末)陆游在诗作《村居书喜》中写到“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”。关于“花气袭人”,下列说法正确的是(　　)

A.“花气袭人”的主要原因是有微风吹过

B.“花气袭人”说明分子之间存在相互作用力

C.温度越高,“花气袭人”现象越明显

D.温度升高,每个分子的运动速率都会增大

3.(多选)(2023江苏南京阶段练习)雾霾天气是一种大气污染状态,霾粒子的分布比较均匀,而且霾粒子的平均直径在1~2 μm左右,是肉眼看不到的空中飘浮的颗粒物。从物理学的角度认识雾霾,下列说法正确的是(　　)

A.雾霾天气中霾粒子的运动是布朗运动

B.霾粒子的运动是分子的运动

C.霾粒子的运动是由气体分子的撞击不平衡产生的

D.霾粒子的运动与温度无关

4.(2023江苏连云港高二阶段练习)快递公司用充气的塑料袋包裹物品,一个塑料袋内的气体在标准状态下体积为67.2 mL,已知气体在标准状态下的摩尔体积V0=22.4 L/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,则塑料袋内气体的分子数为(　　)

A.1.8×1021 B.1.8×1022

C.1.8×1023 D.1.8×1024

5.(多选)(2023重庆高二期中)如图甲所示,让A分子不动,B分子从无穷远处逐渐靠近A。两个分子间的作用力F随分子间距离r的变化关系如图乙所示,取无穷远处分子势能Ep=0。在这个过程中,关于分子间的作用力和分子势能的说法正确的是(　　)

A.当分子间距离r>r0时,分子间的作用力表现为引力

B.当分子间距离r>r0时,分子间的作用力做正功,分子势能减小

C.当分子间距离r=r0时,分子间的作用力为0,分子势能也为0

D.当分子间距离r<r0时,分子间的作用力做负功,分子势能减小

6.(多选)(2023山西运城高二阶段练习)如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点,则下列说法正确的有(　　)

A.①为斥力曲线,②为引力曲线

B.①为引力曲线,②为斥力曲线

C.当两分子间的距离为e点对应的横坐标时,分子间的作用力最小

D.当两分子间的距离为e点对应的横坐标时,分子间的势能最小

7.(2023广东江门第一中学阶段练习)如图为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下:①把一颗豆粒从秤盘上方20 cm处释放让它落到秤盘上,观察指针摆动的情况;②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上,观察指针摆动的情况;③使100颗左右的豆粒从40 cm的高度均匀连续倒在秤盘上,观察指针摆动的情况。下列说法正确的是(　　)

A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系

B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系

C.步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律

D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因

8.(多选)(2023内蒙古赤峰二中阶段练习)肺活量检测是中学生体质检测中的一项重要内容。肺活量指一次尽力吸气后,再尽力呼出的气体量。在某次体质检测中,某男同学肺活量为3 500 mL,在呼出的气体中水蒸气大约占总体积的6%。已知此时水蒸气的密度ρ=0.6 kg/m3,水蒸气的摩尔质量M=18 g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。关于该同学呼出的气体说法正确的是(　　)

A.水蒸气的体积为2.1×10-3 m3

B.含有的水分子物质的量为0.007 mol

C.含有的水分子的数量为4.2×1021个

D.含有的水蒸气的质量为1.26×10-2 g

9.(多选)(2023山东聊城一中阶段练习)石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质,结构非常稳定。已知单层石墨烯的厚度约为0.33 nm,每个六边形的面积约为5.2×10-20 m2,碳的摩尔质量为12 g/mol,阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol-1。对质量为10 g的单层石墨烯,下列说法正确的是(　　)

A.包含有5.0×1022个碳原子

B.包含有5.0×1023个碳原子

C.所占有的空间体积约为4.3×10-6 m3

D.所占有的空间体积约为8.6×10-6 m3

二、实验题

10.(2023山东滨州高二阶段练习)某种药丸差不多和小黄米一样大,某同学模仿用油膜法测分子直径的实验方案来估测一粒药丸(可视为球形小颗粒)的直径。实验步骤如下:

①将适量药丸倒入量筒,然后轻轻震动几下量筒,测量出药丸的总体积V;

②再将药丸从量筒中倒出,平铺在水平的坐标纸上,使药丸紧挨着排成单层结构;

③用铅笔描绘出边缘的轮廓如图所示;

④撤去药丸,进行数据处理。

(1)坐标纸上每个小正方形方格的边长为L,轮廓所围的面积为　　　　。 

(2)该同学估测出药丸的直径为　　　　。 

三、计算题

11.(2023江苏宿迁高二期中)设某种气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为kg/mol),阿伏加德罗常数为NA,求:

(1)体积为V(单位为m3)的气凝胶含有的分子数;

(2)每个气凝胶分子的直径。

章末综合训练(一)

1.BD　布朗运动是固体小颗粒的无规则运动,其反映了液体分子的无规则运动,A错误;物体温度升高时,分子运动的平均速率增大,当具体到某一个分子时,其运动速率有可能减小,B正确;气体的内能是分子势能和分子动能的总和,与宏观的运动状态无关,C错误;分子势能和分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示,根据图像可知,当分子间距离由平衡位置r0开始增大时,分子势能和分子间的作用力有可能同时随分子间距离的增大而增大,D正确。

2.C　“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动,故A、B错误;温度升高,分子的平均动能增大,“花气袭人”现象越明显,但并非每一个分子的运动速率都增大,故C正确,D错误。

3.AC　雾霾天气中霾粒子的运动是由气体分子撞击霾粒子的不平衡性而产生的布朗运动,不是分子的运动,故A、C正确,B错误;霾粒子的运动与温度有关,温度越高,霾粒子的运动越剧烈,故D错误。

4.A　塑料袋内气体的分子数为n=×6.0×1023=1.8×1021,故选A。

5.AB　当分子间距离r>r0时,分子间的作用力表现为引力,当分子间距离r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,选项A正确;当r从无穷大开始减小时,分子间的作用力做正功,分子势能减小,所以当分子间距离r>r0时,分子间的作用力做正功,分子势能减小,选项B正确;当r减小到r0且继续减小时,分子间的作用力做负功,分子势能增加,所以当分子间距离r<r0时,分子间的作用力做负功,分子势能增大,选项D错误;当分子间距离r=r0时,分子间的作用力为0,分子势能最小,由于题中取无穷远处分子势能Ep=0,所以在r0处分子势能小于零,选项C错误。

6.BCD　随着分子间距离的增大,斥力比引力变化得快,所以①为引力曲线,②为斥力曲线,A错误,B正确。当两分子间的距离为e点对应的横坐标时,分子的斥力等于引力,分子间的作用力最小,等于零,C正确。若分子之间的距离小于e点对应的横坐标,分子之间的作用力表现为斥力,随着分子之间距离的减小,分子斥力做负功,分子势能增大;若分子之间的距离大于e点对应的横坐标,分子之间的作用力表现为引力,随着分子之间距离的增大,分子引力做负功,分子势能增大;所以,当两分子间的距离为e点对应的横坐标时,分子间的势能最小,D正确。

7.D　步骤①和②都从相同的高度下落,不同的是豆粒的个数,故它模拟的是气体压强与分子密集程度的关系,说明大量的豆粒连续地作用在秤盘上能产生持续的作用力,即反映了气体压强产生的原因,A错误,D正确;步骤②和③的豆粒个数相同,让它们从不同的高度落下,豆粒撞击的速率不同,所以它们模拟的是气体压强与气体分子的速率的关系,或者说是气体压强与气体分子平均动能的关系,B、C错误。

8.BC　根据题意可知,水蒸气的体积为V水=6%V=0.06×3500×10-6m3=2.1×10-4m3,故A错误;含有的水分子物质的量为n==0.007mol,故B正确;含有的水分子的数量为N=nNA=4.2×1021个,故C正确;含有的水蒸气的质量为m=ρV水=1.26×10-1g,故D错误。

9.BC　质量为10g的单层石墨烯,物质的量为n=mol=mol,则含有碳原子的个数为N=nNA=5.0×1023,故A错误,B正确;因为石墨烯最小的六边形上有6个碳原子,每个碳原子被3个环占用,所以每个最小六边形占有2个碳原子,10g的单层石墨烯占有的空间体积约为V=NSd=4.3×10-6m3,故C正确,D错误。

10.答案 (1)118L2

(2)

解析 (1)通过估算,舍去不足半格的,大于等于半格的记为一格,总计118格,而每格的边长为L,则可知形成的轮廓面积约为118L2。

(2)通过d=,代入数据可得d=。

11.答案 (1)

(2)

解析 (1)体积为V的气凝胶的质量为m=ρV

含有的分子数为n=·NA=。

(2)1mol气凝胶的体积为Vm=

故每个气凝胶分子的体积为V0=

同时有V0=π·

联立解得每个气凝胶分子的直径为d=。