第一章测评
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列说法正确的是( )
A.扩散现象和布朗运动都与温度有关
B.当两个分子距离大于r0且继续减小时,分子间引力增大而斥力减小
C.在完全失重的情况下,容器内气体对容器壁的压强为零
D.物体的温度升高,其内部所有分子运动的动能都增大
2.乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精,则下列说法正确的是( )
A.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子做布朗运动的结果
B.在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,与分子运动无关
C.使用免洗洗手液洗手后,手部很快就干爽了,是由于液体分子扩散到了空气中
D.使用免洗洗手液洗手后,洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,内能不变
3.(2023山东聊城高二期末)密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同,则桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况是( )
A.p增大、Ek增大
B.p增大、Ek不变
C.p减小、Ek增大
D.p减小、Ek不变
4.关于内能,下列说法正确的是( )
A.1 g、100 ℃的水的内能等于1 g、100 ℃的水蒸气的内能
B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
C.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同
D.一个木块被举高,组成该木块的所有分子的分子势能都增大
5.两个分子间同时存在着引力和斥力,引力和斥力的大小随分子间距离变化的关系如图所示。图中线段AQ=QB。现将甲分子固定在O点,乙分子从较远处沿直线经Q、P向O点靠近,乙分子经过Q、P点时的速度大小分别为vQ、vP,加速度大小分别为aQ、aP,分子势能分别为EQ、EP,假设运动过程中只有分子力作用。则下列判断正确的是( )
A.乙分子在P处所受到的合力表现为引力
B.vQ>vP、aQ
D.vQ
6.(2023河北廊坊高二期末)某地某天的气温变化趋势如图甲所示,细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度,出现了大范围的雾霾。在11:00和14:00时的空气分子速率分布曲线如图乙所示,横坐标v表示分子速率,纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是( )
甲
乙
A.细颗粒物在大气中的移动是由于细颗粒物分子的热运动
B.图乙中实线表示11:00时的空气分子速率分布曲线
C.细颗粒物的无规则运动11:00时比14:00时更剧烈
D.单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数14:00时比12:00时多
7.(2023江苏徐州高二期末)两个分子M、N,固定M,将N由静止释放,N仅在分子力作用下远离M,其速度和位移的图像如图所示,则( )
A.N由x=0到x=x2过程中,M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力
B.N由x=x1到x=x2过程中,N的加速度一直减小
C.N由O到x=x2过程中,M、N系统的分子势能先减小后增大
D.N在x=x1时,M、N间分子力最大
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.飞沫传播,即空气飞沫传播,是空气传播的一种方式。含病毒飞沫微粒在空气中的运动取决于空气分子的不平衡碰撞。下列关于含病毒飞沫微粒运动的说法正确的是( )
A.飞沫微粒的运动是布朗运动
B.飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为空气浮力的作用
C.飞沫微粒越小,其运动越明显
D.环境温度越高,飞沫微粒的运动越明显
9.(2023陕西渭南高二期末)如图所示,用F表示两分子间的作用力,Ep表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中( )
A.F先减小后增大
B.F先增大后减小
C.Ep一直减小
D.Ep一直增大
10.下列说法正确的有( )
A.在完全失重的情况下,密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B.一定量的气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加
C.某气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该气体的分子体积为V0=
D.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,当两分子之间的作用力表现为引力时,两分子之间的距离 (选填“大于”“小于”或“等于”)r0。若两个分子的间距从无限远逐渐变小,直到小于r0,则分子势能变化的趋势是 。
12.(10分)(2023山东临沂高二期末)在估测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸1.0 mL注入1 000 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到1 000 mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止,恰好共滴了100滴;
③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状;
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为2.0 cm的方格纸上。
(1)利用上述具体操作中的有关数据可知油酸分子直径为 m(保留一位有效数字)。
(2)若阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是 。
A.1 kg油酸所含有的分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含有的分子数为
C.1个油酸分子的质量为
D.油酸分子的直径约为
(3)某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较,数据都偏大。对于出现这种结果的原因,可能是由于 。
A.在求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了2滴
B.计算油酸面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
D.做实验之前油酸溶液搁置时间过长
13.(6分)将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间作用力与分子间距离的关系图像如图所示。若质量为m=1×10-26 kg的乙分子从r3(此处分子势能为0)处以v=100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来,且仅受分子力作用,则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多少
14.(14分)(2023山东聊城高二期中)地球表面覆盖着一层大气,我们就生活在大气“海洋”的底部,感受着来自大气的压强。已知大气压强是由于大气的重力而产生的,物理兴趣小组的同学通过查找资料知道:大气层厚度为h,比地球半径小得多。已知地球半径R,地球表面重力加速度g,地球表面附近的大气压为p0,空气的平均摩尔质量M,阿伏加德罗常数NA,试求:
(1)地球表面覆盖的大气层的总质量m;
(2)地球表面大气层的分子数n。
15.(16分)金刚石俗称“金刚钻”,是一种由纯碳组成的矿物,也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度ρ=4 560 kg/m3,碳原子的摩尔质量为1.2×10-2 kg/mol,现有一块体积V=5.7×10-8 m3的金刚石,阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1。(计算结果保留2位有效数字)
(1)求该金刚石中含有的碳原子数。
(2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的(忽略碳原子间的空隙),把金刚石中的碳原子看成球体,估算碳原子的直径。
第一章测评
1.A 扩散现象指不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象,是物质分子的无规则运动产生的;布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,间接反映了液体分子的无规则运动,温度越高,分子热运动越剧烈,故布朗运动和扩散现象都与温度有关,故A正确。当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大,故B错误。被封闭气体的压强是由气体分子持续撞击器壁产生的,与气体是否失重无关,故C错误。温度是分子热运动平均动能的标志,物体温度升高时分子的平均动能增大,但不是内部所有分子的动能都增大,故D错误。
2.C 在房间内喷洒乙醇消毒液后,会闻到淡淡的酒味,这是酒精分子扩散的结果,扩散现象本质就是分子无规则的运动,故A、B错误。因为一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,所以使用免洗洗手液后,手部很快就干爽了,是由于液体分子扩散到了空气中,故C正确。洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中,温度不变,分子平均动能不变,但是分子之间的距离变大,分子势能变化,所以内能也要变化,故D错误。
3.D 两地温度相同,则分子平均动能不变;气体分子的数密度减少,气体分子的平均速率不变,因此压强减小,故选D。
4.C 1 g、100 ℃ 的水需要吸收热量才能变为1 g、100 ℃的水蒸气,故1 g、100 ℃ 的水的内能小于1 g、100 ℃的水蒸气的内能,故A错误;物体的内能与物质的量、温度、体积有关,质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等,内能不一定相等,故B错误;内能不同的物体,其温度可能相同,它们分子热运动的平均动能可能相同,故C正确;一个木块被举高,木块的重力势能增大,但木块的分子间距不变,组成该木块的所有分子的分子势能不变,故D错误。
5.C 因为题图中线段AQ=QB,所以Q是平衡位置,则乙分子在P处所受到的合力表现为斥力,A错误;乙分子从较远处靠近甲分子,则在靠近Q的过程中,分子力表现为引力,引力做正功,乙分子速度增大,分子势能减小,在Q点合力为零,加速度为零,越过Q点靠近甲分子过程,分子力表现为斥力,斥力做负功,分子速度减小,分子势能增大,加速度增大,所以有vQ>vP、aQ
6.D 细颗粒物在大气中的移动是由于空气分子的热运动与气流的作用,A错误;由图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例越大,对应的气体分子温度较高,所以图乙中实线表示14:00时的空气分子速率分布曲线,B错误;温度越高,细颗粒物的无规则运动越剧烈,所以细颗粒物的无规则运动14:00时比11:00时更剧烈,C错误;14:00时的气温高于12:00时的气温,空气分子的平均动能较大,单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多,D正确。
7.C 由题图可知,在x=x1处N分子的动能最大,则分子力做功最多,分子势能最小,则x=x1处为平衡位置,此时分子力为零,当x
8.ACD 布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,所以飞沫微粒的运动是布朗运动,故A正确;飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为它受空气分子的不平衡碰撞,在空气中做布朗运动,故B错误;飞沫微粒越小,在某一瞬间跟它相撞的液体分子越少,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因而其运动越明显,故C正确;环境温度越高,飞沫微粒的运动越明显,故D正确。
9.BC 本题考查分子力和分子势能。由分子力与距离的关系图像可知,两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中,F表现为引力,先增大后减小,选项A错误,B正确;由分子势能与距离的关系图像可知,两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中,Ep不断减小,选项C正确,D错误。
10.BD 根据压强的微观意义可知,密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关,故A错误;根据压强的微观意义可知,当气体的压强不变时,单位时间内作用在单位面积上的力不变,温度降低时,分子的平均动能减小,分子对器壁的平均撞击力减小,所以在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加,故B正确;气体分子间距较大,气体的分子体积不等于,故C错误;温度是分子平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能一定大,但物体的内能与物体的物质的量、温度、体积等都有关,所以温度高的物体的内能不一定大,故D正确。
11.答案 大于 先减小再增大
解析 两分子之间的相互作用力表现为引力,所以两分子之间的距离大于r0;若两个分子的间距从无限远逐渐变小,直到等于r0的过程中,分子力做正功,分子势能减小,当分子间距等于r0后再继续减小时,分子力做负功,分子势能增大,故分子势能变化的趋势是先减小再增大。
12.答案 (1)2×10-10 (2)B (3)C
解析 (1)一滴油酸酒精溶液含油酸的体积为V= mL=10-11 m3,超过半格的有105格,故油膜面积为S=105×4×10-4 m2=4.2×10-2 m2,油酸分子直径为d==2×10-10 m。
(2)1 kg油酸所含有的分子数为N=NA=,故A错误;1 m3油酸所含有的分子数为N=NA=NA=,故B正确;1个油酸分子的质量为m0=,故C错误;设油酸分子为球形且直径为d,则一个油酸分子的体积为V0=,油酸的摩尔体积为V=,则阿伏加德罗常数可表示为NA=,联立可解得d=,故D错误。
(3)在求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了2滴,导致测量体积偏小,直径测量偏小,故A错误;计算油酸面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理,使格数偏多,面积偏大,故直径测量值偏小,故B错误;水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,使面积测量值偏小,直径测量值偏大,故C正确;做实验之前油酸溶液搁置时间过长,酒精挥发使得油酸浓度变大,仍按原来的浓度计算,则计算值偏小,因此测量值就偏小,故D错误。
13.答案 5×10-23 J
解析 在乙分子靠近甲分子的过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减小,后增大。分子动能和分子势能之和不变。当速度为0时,分子势能最大。
Epm=ΔEk减=mv2=×1×10-26×1002 J=5×10-23 J。
14.答案 (1) (2)
解析 (1)地球的表面积为S=4πR2
地球表面大气的重力与大气压力大小相等,即有mg=p0S
所以大气的总质量m=。
(2)地球表面大气层的分子数为n=NA=。
15.答案 (1)1.3×1022 (2)2.0×10-10 m
解析 (1)金刚石的质量m=ρV=4 560×5.7×10-8 kg=2.6×10-4 kg
碳的物质的量n==2.2×10-2 mol
N=nNA=2.2×10-2×6.02×1023=1.3×1022。
(2)一个碳原子的体积V0= m3=4.4×10-30 m3
把金刚石中的碳原子看成球体,则由公式V0=d3
可得碳原子直径为d==2.0×10-10 m。第一章分层作业1 分子动理论的基本内容
A级 必备知识基础练
1.(2023福建漳州高二期末)关于布朗运动,下列说法正确的是( )
A.悬浮在液体中的小颗粒越小,布朗运动越明显
B.布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动
C.阳光照进室内看到的尘埃不停地运动是布朗运动
D.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关,所以布朗运动也可以叫作热运动
2.(多选)下列现象可以说明分子间存在引力的是( )
A.打湿了的两张纸很难分开
B.磁铁吸引附近的小铁钉
C.用斧子劈柴,要用很大的力才能把柴劈开
D.用电焊把两块铁焊接在一起
3.如图所示,把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起,五年后发现金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是( )
A.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的相互吸引
B.属于扩散现象,原因是金分子和铅分子的运动
C.属于布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中
D.属于布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
4.(2023黑龙江哈尔滨高二期末)已知水银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,若把水银分子看成球体,则水银分子的直径是( )
A. B.
C. D.
5.(多选)图中实线为分子力随两分子间距离的变化图像,虚线Ⅰ为分子间的斥力随两分子间距离的变化图像,虚线Ⅱ为分子间的引力随两分子间距离的变化图像,据此可知( )
A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力
B.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
C.当两分子间的距离为r0时,分子间的引力和斥力都为0
D.当两分子间的距离大于r0时,分子力随分子间距离的增大不发生改变
6.一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的示意图如图所示,该微粒正在做布朗运动。以下关于布朗运动的说法正确的是( )
A.悬浮微粒越大,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
B.液体温度越低,微粒的布朗运动越剧烈
C.悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
D.将几滴红墨水滴入一杯清水中,红墨水在清水中散开的运动是布朗运动
7.某瓶子的容积为2 L,空气的摩尔质量M=29 g/mol。按标准状况计算,空气的摩尔体积Vm=22.4 L/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。试估算(结果保留两位有效数字):
(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)一瓶纯净空气中约有多少个气体分子
B级 关键能力提升练
8.(2023北京海淀高二期末)悬浮在液体中的3颗小炭粒每隔5 s在坐标纸上标记位置的连线如图所示。下列说法正确的是( )
A.这些折线表示小炭粒的运动轨迹
B.小炭粒沿折线上相邻标记位置的连线做匀速直线运动
C.可以准确预测在下一个5 s后这3颗小炭粒的位置
D.小炭粒的运动反映了液体分子运动的无规则性
9.如果用M表示某物质的摩尔质量,m表示分子质量,ρ表示物质的密度,V表示摩尔体积,V'表示分子体积,NA为阿伏加德罗常数,则下列说法正确的是( )
A.分子间距离d=
B.单位体积内分子的个数为
C.分子的体积一定是
D.物质的密度一定是ρ=
10.(多选)甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离的变化关系图像如图所示。现把乙分子从r3处由静止释放,则( )
A.乙分子从r3到r1过程中一直做加速运动
B.乙分子从r3到r2过程中,两分子间的作用力呈现为引力,从r2到r1过程中两分子间的作用力呈现为斥力
C.乙分子从r3到r1过程中,两分子间的作用力先增大后减小
D.乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的作用力先减小后增大
11.(多选)下列叙述正确的是( )
A.物体的温度越高,分子热运动越剧烈
B.当分子间的距离r
D.分子间的距离r存在某一值r0,当r
12.(2023山东济宁高二期末)轿车中的安全气囊可以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,气囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算:(结果均保留一位有效数字)
(1)气囊中氮气分子的总个数N;
(2)气囊中氮气分子间的平均距离。
分层作业1 分子动理论的基本内容
1.A 布朗运动的明显程度受小颗粒体积的影响,小颗粒体积越小,受力越不均匀,布朗运动越明显,故A正确;布朗运动是液体或气体中固体小颗粒的运动,故B错误;室内尘埃的运动不是布朗运动,而是尘埃在空气气流作用下的宏观运动,故C错误;热运动是指分子的无规则运动,而布朗运动不是分子的运动,故D错误。
2.ACD 分子间的引力必须在分子间的距离小到一定程度时才能发挥作用。纸被打湿后,水分子填充了两张纸之间的凹凸部分,使水分子与两张纸的分子接近分子引力作用范围而发生作用。电焊是两块铁熔化后使铁分子达到引力作用范围而发生作用。这都说明分子间存在引力。木柴是固体,其分子间距离很近,要使木柴分开就必须用很大的力来克服大量木柴分子的引力,这也说明分子间存在引力。磁铁对小铁钉的吸引力在较大距离内都可发生,这是磁场力的作用。故A、C、D正确。
3.B 属于扩散现象,是两种不同物质分子热运动引起的,不是分子间的相互吸引,B正确,A、C、D错误。
4.A 1 mol水银的体积V=,1个水银分子的体积V0=,又V0=πd3,所以d=,故选A。
5.AB 由图像可知,分子间同时存在相互作用的引力和斥力,且引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,故A、B正确;由图像可知,当两分子间的距离为r0时,分子间的引力和斥力都存在,不为0,故C错误;由图像可知,当两分子间的距离大于r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,故D错误。
6.C 悬浮微粒越小,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显,A错误;液体温度越高,微粒的布朗运动越剧烈,B错误;悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的,C正确;将几滴红墨水滴入一杯清水中,红墨水在清水中散开的运动是扩散现象,D错误。
7.答案 (1)4.8×10-26 kg (2)2.6×10-3 kg (3)5.4×1022
解析 (1)空气分子的平均质量
m= kg=4.8×10-26 kg。
(2)一瓶纯净空气的质量
m空=ρV瓶=V瓶=×2×10-3 kg=2.6×10-3 kg。
(3)一瓶纯净空气中的气体分子数
N=nNA=NA=×6.0×1023=5.4×1022。
8.D 这些折线表示小炭粒每隔5 s在坐标纸上标记位置的连线,不是运动的轨迹,故A错误;小炭粒在做无规则的运动,所以沿折线上相邻标记位置的连线不是匀速直线运动,故B错误;只按时间间隔依次记录位置的连线,在下一个5 s后这3颗小炭粒的位置可能在任一点,故C错误;小炭粒在做无规则的运动是液体分子撞击不平衡引起的,所以小炭粒的运动间接地反映了液体分子运动的不规则性,故D正确。
9.B 固体、液体分子是紧密排列的,气体分子间的距离远大于分子直径,故分子的直径不一定等于分子间距离,A错误;分子的摩尔体积V=,分子所占有的空间是,而占有的空间不一定是分子的体积,单位体积内分子的个数为,B正确,C错误;物质的密度ρ=,而不是ρ=,D错误。
10.AC 乙分子从r3到r1过程中,一直受甲分子的引力作用,且分子间作用力先增大后减小,故乙分子做加速运动,A、C正确,B错误;乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的作用力先增大后减小再增大,D错误。
11.AD 物体的温度越高,分子热运动越剧烈,故A正确;分子间的距离r
12.答案 (1)3×1024 (2)3×10-9 m
解析 (1)设气囊中氮气的物质的量为n,则n=
气囊中氮气的分子总数N=nNA
代入数据得N=3×1024。
(2)每个氮气分子所占的空间为V0=
设氮气分子间平均距离为a,则有V0=a3
即a=
代入数据得a=3×10-9 m。第一章分层作业2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
A级 必备知识基础练
1.在用油膜法测量油酸分子大小的实验中,下列说法正确的是( )
A.用油膜法可以精确测量分子的大小
B.油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜的面积
C.计算油膜面积时,应舍去所有不足一格的方格
D.实验时应先将1滴油酸酒精溶液滴入水面,再把爽身粉撒在水面上
2.(2023山东菏泽高二期末)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中:
(1)取0.1 mL纯油酸配制成250 mL油酸酒精溶液,用注射器针头把该溶液逐滴滴入量筒,直到量筒达到1.0 mL为止,恰好共滴了100滴。则1滴该溶液中含有的纯油酸体积为 m3。
(2)甲、乙、丙、丁四位同学分别在四个实验小组做实验,但都存在操作错误或不规范现象。
A.甲在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些。则这样测得的分子直径 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针头比原来的粗,每滴油酸酒精溶液的体积比原来的大。则这样测得的分子直径 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
C.丙在计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格,导致计算的面积比实际面积大一些。则这样测得的分子直径 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
D.丁在实验过程中选用较小的浅盘,导致油酸分子不能充分扩散。则这样测得的分子直径 (选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
3.在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,有油酸和酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。
(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出油酸酒精溶液的体积V。
(2)将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴1滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓。
(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状如图所示,则油膜面积为 (已知每个小方格面积为S)。
(4)估算油酸分子的直径的表达式d= (用题目中字母表示)。
B级 关键能力提升练
4.(多选)在做用油膜法估测分子大小的实验中,所用的油酸酒精溶液为1 000 mL溶液中有纯油酸2 mL,用量筒测得1 mL上述溶液为100滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开并稳定后,油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,下列说法正确的是( )
A.此实验把分子看成球体
B.可以估算出油膜的面积约为0.06 m2
C.每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为2×10-11 m3
D.估算出油酸分子的直径约为6.7×10-4 m
5.(2023广东广州高二期末)某实验小组在做用油膜法估测油酸分子的大小实验时,测算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后,完成相关实验操作。试问:
(1)该小组进行下列实验操作,请将它们按操作先后排序: (用字母符号表示)。
(2)(多选)某同学在做该实验时,计算结果明显偏大,其原因可能是 。
A.计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数
B.用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了(N-1)滴
C.爽身粉太薄使油酸边界不清,导致油膜面积测量值偏大
D.未等爽身粉完全散开,就在玻璃片上描绘了油膜轮廓
(3)(多选)在本实验中,做了一些理想化假设,下列说法正确的是 。
A.把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜
B.把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子
C.将油膜视为单分子油膜,但需要考虑分子间隙
D.在浅盘水面内均匀撒痱子粉的厚度刚好等于分子直径
6.小明同学在做用油膜法估测油酸分子的大小的实验。
(1)与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是 。
A.引入“质点”的概念
B.“瞬时速度”的定义
C.探究力的平行四边形定则的实验
D.探究加速度与力、质量的关系的实验
(2)小明进行了以下操作:
①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;
②用注射器将1滴配好的油酸酒精溶液滴入量筒中,记下量筒内1滴油酸酒精溶液的体积;
③往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上;
④在水面上滴入1滴油酸酒精溶液,待其散开稳定,将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上;
⑤将玻璃板放在坐标纸上,通过数玻璃板上薄膜包围的方格个数,不足半格的舍去,多于半格的算1个,坐标纸上有面积为1 cm2的方格,算出油酸薄膜的面积S。
上述操作步骤需改正1处错误:(写出有问题步骤的序号并纠正错误) 。
(3)若溶液中油酸体积浓度为0.06%,1滴溶液的体积为1.25×10-2 mL,其形成的油膜面积为100 cm2,则估测出油酸分子的直径为 m。(结果保留两位有效数字)
(4)(多选)小明最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大,对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是 。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整的方格处理
C.水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开
D.计算油膜面积时,只读了完整的方格数
分层作业2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
1.B 用油膜法只能粗略测量油酸分子的大小,故A错误;认为油膜是单分子紧密排列的,因此单分子油膜层的厚度就是油酸分子的直径,所以油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜的面积,故B正确;在计算面积时,超过半格的按一个格,不足半格的舍去,故C错误;实验时要先撒爽身粉,再滴油酸酒精溶液,故D错误。
2.答案 (1)4×10-12 (2)大于 小于 小于 大于
解析 (1)依题意,可得1滴该溶液中含有的纯油酸体积为V0=×10-6 m3=4×10-12 m3。
(2)甲同学因不小心把酒精倒多了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些,这样算出的油酸体积比实际偏大,根据d=可知油酸分子直径的计算结果大于实际值;乙同学由于拿错的针管比原来的粗,实际滴入的纯油酸变多,则在水面上形成的油膜面积变大,而一滴油酸酒精溶液的体积还是按照之前注射器计算的话,根据d=可知测得的分子直径小于实际值;丙同学把凡是半格左右的油膜都算成了一格,则计算的面积比实际面积大,根据d=可知油酸分子直径的计算结果小于实际值;丁同学在实验过程中选用较小的浅盘,导致油酸分子不能充分扩散,不能形成单分子油膜,使得测定的油膜面积偏小,根据d=可知油酸分子直径的计算结果大于实际值。
3.答案 (3)112S (4)
解析 (3)计算油膜面积时,将大于半个的方格算一个,不足半个的舍去,可得112个方格,所以油膜面积为112S。
(4)依题意,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V油酸=
油酸分子直径的表达式为d=。
4.AC 此实验把分子看成球体,A正确;小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,故油膜的面积约为S=(2×10-2)2×75 m2=0.03 m2,B错误;每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为V= mL=2×10-5 mL=2×10-11 m3,C正确;油酸分子的直径约为d= m=6.7×10-10 m,D错误。
5.答案 (1)CDBA (2)BD (3)AB
解析 (1)用油膜法估测油酸分子的大小实验中先把爽身粉均匀撒到水面上,再用注射器取一定的溶液,然后滴1滴到水中,待油膜形状稳定后,再盖上玻璃板,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,把坐标纸铺在玻璃板上,故顺序为CDBA。
(2)计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数,根据d=,计算出的结果偏小,故A错误;用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了(N-1)滴,每滴溶液的体积计算结果偏大,根据d=可知直径计算结果偏大,故B正确;油膜面积测量值偏大,根据d=可知直径的测量值偏小,故C错误;未等爽身粉完全散开,就在玻璃板上描绘了油膜轮廓,测得油膜的面积偏小,根据d=可知直径计算结果偏大,故D正确。
(3)该实验中的理想化假设是把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜,不需要考虑分子间隙,A正确,C、D错误;把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子,将油酸分子视为球体模型,B正确。
6.答案 (1)A
(2)②,用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积
(3)7.5×10-10
(4)ACD
解析 (1)实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法,引入“质点”的概念属于理想模型法,“瞬时速度”的定义是采用了极限思想,探究力的平行四边形定则的实验是采用了等效替代法,探究加速度与力、质量的关系的实验是采用了控制变量法。故选A。
(2)步骤②,1滴油酸酒精溶液体积太小,无法用量筒直接读出,应用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积。
(3)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=0.06%×1.25×10-2 cm3=7.5×10-6 cm3,油酸分子的直径为d= cm=7.5×10-10 m。
(4)错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,导致体积V偏大,则计算结果偏大,故A正确;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,导致油膜面积S偏大,则计算结果偏小,故B错误;水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故C正确;计算油膜面积时,只读了完整的方格数,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故D正确。第一章分层作业3 分子运动速率分布规律
A级 必备知识基础练
1.伽耳顿板可以演示统计规律。如图所示,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则选项图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是( )
2.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为( )
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化
3.夏天开空调,冷气从空调中吹进室内,则室内气体分子的( )
A.热运动剧烈程度加剧
B.平均速率变大
C.每个分子速率都会相应地减小
D.速率小的分子数所占的比例升高
4.如图所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器(容器容积恒定),甲中装满水,乙中充满空气,则下列说法正确的是( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB,乙容器中pC=pD
D.当温度升高时,pA、pB、pC、pD都要变大
5.(多选)(2023山东日照高二期末)潜水员在执行某次实验任务时,外部携带一装有一定质量气体的封闭容器,容器体积不变,导热性能良好,并与海水直接接触。已知海水温度随深度增加而降低,则潜水员下潜过程中,容器内气体( )
A.所有气体分子的速率均减小
B.气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减少
C.速率大的分子数占总分子数的比例减少
D.速率大的分子数占总分子数的比例增加
6.(多选)有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为V,质量为m,温度为t,压强为p。下列说法正确的是( )
A.若乙的质量、温度和甲相同,体积大于V,则乙的压强一定大于p
B.若丙的体积、质量和甲相同,温度高于t,则丙的压强一定大于p
C.若丁的质量和甲相同,体积大于V、温度高于t,则丁的压强一定大于p
D.若戊的体积和甲相同,质量大于m、温度高于t,则戊的压强一定大于p
7.虽然单个细微粒子撞击一个巨大物体的力是局部而短暂的脉冲,但大量粒子频繁撞击在物体上产生的平均效果是个均匀而持续的压力。为简化问题,我们设粒子流中每个粒子的速度都与物体的壁面垂直,并且速率也一样,皆为v,如图所示。此外,设每个粒子的质量为m,数密度(即单位体积内的粒子数)为n。求粒子完全射入壁面时,壁面受到的压强。
B级 关键能力提升练
8.如果教室内上午10时的温度为15 ℃,下午2时的温度为25 ℃,假设大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,教室内的( )
A.空气分子密集程度增大
B.空气分子的平均速率增大
C.空气分子的速率都增大
D.空气质量增大
9.(2023辽宁沈阳高二模拟)一定质量的某气体在不同的温度下分子的速率分布图像如图中的1、2、3所示,图中横轴表示分子运动的速率v,纵轴表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比f(v),其中f(v)取最大值时的速率称为最概然速率。下列说法错误的是( )
A.3条图线与横轴围成的面积相同
B.3条图线温度不同,且T1>T2>T3
C.图线3对应的分子平均动能最大
D.最概然速率是气体中任何分子最有可能具有的速率
10.(多选)(2023黑龙江哈尔滨高二期中)正方体密闭容器中有大量的运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量为n。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,导出器壁单位面积所受粒子压力大小为F,则( )
A.一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小为2mv
B.Δt时间内粒子给面积为S的器壁的冲量大小为
C.器壁单位面积所受粒子压力大小为
D.器壁所受的压强大小为2nmv2
11.密闭钢瓶中的气体分子在两种不同温度下的速率分布情况如图所示,可知,一定温度下气体分子的速率呈现 (选填“两头多、中间少”或“中间多、两头少”)的分布规律;T1温度下气体分子的平均速率 (选填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率。
12.两个完全相同的圆柱形密闭容器温度相同,如图所示,甲内有2 g的H2气体,乙内有2 g的O2气体,试判断两个容器壁所受压强的大小关系。
分层作业3 分子运动速率分布规律
1.C 根据统计规律,能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是C。
2.BC 在研究热现象时,单个分子的运动具有无规则的特征,但大量的分子运动却满足统计规律,故选项B、C正确。
3.D 冷气从空调中吹进室内,室内温度降低,分子热运动剧烈程度减小,分子平均速率减小,即速率小的分子数所占的比例升高,但不是每个分子的速率都减小,D正确。
4.C 甲容器压强产生的原因是水受到重力的作用,而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁,A、B错误;水的压强p=ρgh,hA>hB,可知pA>pB,而密闭容器中气体压强各处均相等,与位置无关,pC=pD,C正确;温度升高时,pA、pB不变,而pC、pD变大,D错误。
5.BC 海水温度随深度增加而降低,容器导热良好,则潜水员下潜过程中,容器内的气体温度降低,内能减少,气体分子的平均速率减小,但不是每个气体分子的速率均减小,故A错误;气体体积不变,气体温度降低,气体分子运动的平均速率减小,根据气体压强微观意义可知,气体分子单位时间撞击容器壁单位面积的次数减小,故B正确;因温度降低,故速率大的分子数占总分子数的比例减少,故C正确,D错误。
6.BD 若乙的质量、温度和甲相同,则分子平均速率相同,气体分子对器壁的平均作用力相同,而乙的体积大于V,则乙的分子数密度较小,单位时间撞击器壁的分子数较少,气体压强较小,即乙的压强小于p,选项A错误;丙的体积、质量和甲相同,则丙的分子数密度与甲相同,由于丙的温度高于t,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,则丙气体的压强较大,即丙的压强大于p,选项B正确;若丁的质量和甲相同,体积大于V,则丁的分子数密度小于甲,单位时间内撞击器壁的分子数小于甲,但丁的温度高于t,分子平均速率较大,分子对器壁的平均撞击力较大,因此无法比较丁的压强与p的大小,选项C错误;戊的质量大于m、温度高于t,体积和甲相同,则戊的分子数密度大于甲,分子的平均速率大于甲,单位时间内撞击器壁的分子数大于甲,分子对器壁的平均撞击力大于甲,则压强大于甲,即戊的压强大于p,选项D正确。
7.答案 nmv2
解析 设物体的面积为S,粒子撞击到壁面上所用的时间为t,则在t时间内能撞击到壁面上的粒子的个数N=nvtS,因此粒子的总质量为m总=mN=mnvtS。取向右为正方向
粒子完全射入壁面,由动量定理有0-m总v=-Ft=-pSt,解得p=nmv2,由牛顿第三定律得,壁面受到的压强p1'=p=nmv2。
8.B 温度升高,气体分子的平均速率增大,平均每个分子对教室墙壁的撞击力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,故A、D错误,B正确;温度升高,并不是所有空气分子的速率都增大,C错误。
9.B 因为图线与横轴围成的面积表示分子总数,又因为该气体质量一定,所以分子总数一定,故3条图线与横轴围成的面积相同,故A正确;因为温度越高,速率大的分子占的比例越多,所以3条图线温度关系为T1
11.答案 中间多、两头少 小于
解析 由题图可知,一定温度下气体分子的速率呈现中间多、两头少的分布规律。温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度升高时,速率小的分子所占的百分比减小,速率大的分子所占百分比增大,分子的平均速率增大,则T1温度下气体分子的平均速率小于T2温度下气体分子的平均速率。
12.答案 p甲>p乙
解析 由于H2的摩尔质量小于O2的摩尔质量,质量相同的H2比O2的分子数多,温度相同,分子的平均速率相同,由于气体的压强由分子的平均速率与分子数密度决定,可见甲容器中器壁所受压强大。第一章分层作业4 分子动能和分子势能
A级 必备知识基础练
1.(多选)(2023陕西西安高二期末)对于实际的气体,下列说法正确的是( )
A.气体的内能包括气体分子的重力势能
B.气体的内能包括分子之间相互作用的势能
C.气体的内能包括气体整体运动的动能
D.气体的内能包括气体分子热运动的动能
2.关于分子运动,下列叙述正确的是( )
A.如果氢气的温度低于氧气的温度,则氢分子的平均速率一定小于氧分子的平均速率
B.同质量同温度的氦气和氩气的分子的总动能相等
C.同物质的量的氮气和氧气,当温度相同时,它们的分子的总动能相等
D.二氧化碳气体在60 ℃时所有分子的运动速率都比它在50 ℃时所有分子的运动速率大
3.对静止在桌面上的木块,下列说法正确的是( )
A.木块无动能,但有分子平均动能
B.木块无动能,也无分子平均动能
C.木块有动能,但无分子平均动能
D.木块有动能,也有分子平均动能
4.(多选)把一个物体竖直下抛,下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)( )
A.物体的动能增加,分子的平均动能不变
B.物体的重力势能减少,分子势能却增加
C.物体的机械能保持不变
D.物体的内能保持不变
5.当某物质处于状态1,分子间距离为r0时,分子间的作用力为零;当它处于状态2,分子间距离为r,r>10r0时,分子间的作用力也为零。则( )
A.状态1和状态2分子间相互作用情况完全一样
B.两个状态分子势能相同,且都为零
C.从状态1变化到状态2,分子的平均动能一定增大
D.从状态1变化到状态2,分子的势能一定增大
6.下列关于温度与内能的说法正确的是( )
A.每个分子的内能等于它的势能和动能的总和
B.一个分子的运动速度越大,它的温度就越高
C.物体内能变化时,它的温度可以不变
D.同种物质,温度较高时的内能一定比温度较低时的内能大
7.(2023河北保定高二模拟)两分子间的作用力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。相距很远的两分子仅在分子间的作用力作用下,由静止开始相互靠近直到无法靠近为止,若规定两分子相距无穷远时分子势能为零,关于该运动过程,下列说法正确的是( )
A.当r=r0时,分子势能最大
B.若r>r0,则两分子动能随着r的减小而增大
C.若r>r0,则分子势能随着r的减小而增大
D.该过程中,分子间的作用力先做负功后做正功
8.(2023江苏苏州高二期末)如图所示,有一分子位于坐标原点O处不动,另一分子位于x轴上,纵坐标表示这两个分子的分子势能Ep,分子间距离为无穷远时,分子势能Ep为0,另一分子( )
A.在x0处所受分子间的作用力为0
B.从x1处向左移动,分子间的作用力一直增大
C.从x1处向右移动,分子间的作用力一直增大
D.在x2处由静止释放可运动到x0处
9.在体积、温度、质量、阿伏加德罗常数四个量中,与分子平均动能有关的量是 ;与分子势能直接有关的量是 ;与物体内能有关的量是 ;联系微观量和宏观量的桥梁是 。
B级 关键能力提升练
10.关于物体的机械能和内能,下列说法正确的是( )
A.机械能大的物体,其内能一定很大
B.物体的机械能损失时,内能却可以增加
C.物体的内能损失时,机械能必然减小
D.物体的内能可以为零,机械能不可以为零
11.一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中( )
A.分子引力增大,分子斥力减小
B.分子势能增加
C.乙醚的内能不变
D.分子平均动能增加
12.由于分子间存在着作用力,而分子间的作用力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示,取r趋近于无穷大时Ep为0。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间的作用力的信息,则下列说法正确的是( )
A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离
B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近
C.假设将两个分子从r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小
D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大
13.如图所示的图像,既可以表示分子力随距离变化的图像,又可以表示分子间势能随距离变化的图像,则下列说法错误的是( )
A.若y表示分子间的作用力,则c点对应为平衡距离
B.若y表示分子间的作用力,则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子间的作用力一直减小
C.若y表示分子之间的势能(以无穷远处为零势能点),则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子系统的势能一直减小
D.若一个分子固定在坐标原点,另一个分子由a点释放,则这个分子由a到b的过程中,动能一直增加
14.(多选)设有甲、乙两分子,甲固定在O点,r0为其平衡位置间的距离,使乙分子由静止开始只在分子间的作用力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动,则( )
A.乙分子的加速度先减小,后增大
B.乙分子到达r0处时速度最大
C.分子间的作用力对乙一直做正功,分子势能减小
D.乙分子在r0处时,分子势能最小
15.(多选)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ab与cd的交点为e,则( )
A.x>x0的情况下,x越大,分子间的作用力越小
B.x
分层作业4 分子动能和分子势能
1.BD 气体的内能是指组成气体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和,即气体的内能包括分子之间相互作用的势能,也包括气体分子热运动的动能,与气体分子的重力势能及气体整体运动的动能无关,故选项B、D正确。
2.C 氢气温度低于氧气温度,氢分子的平均动能小于氧分子的平均动能,由于氢分子质量小于氧分子的质量,故氢分子的平均速率不一定小于氧分子的平均速率,故A错误;同质量同温度的氦气、氩气比较,它们的分子的平均动能相等,但是物质的量不等,分子总数不等,它们的总动能不等,故B错误;同物质的量、同温度的氮气与氧气相比,它们分子的平均动能相等,分子总数也相等,故它们的分子总动能一定相等,故C正确;高温下的二氧化碳气体比低温下的二氧化碳气体的平均动能大,但不是所有分子的动能都大,因此不能说60 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率都比50 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率大,故D错误。
3.A 木块静止在桌面上时,木块没有速度,所以没有动能; 但由于木块内部分子在做无规则运动,故存在分子平均动能,A正确。
4.ACD 物体下落的过程,不考虑空气阻力,只有系统内的重力做功,机械能不变;物体下落过程中,物体的温度和体积也没有发生变化,所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变,因此,选项B错误,选项A、C、D正确。
5.D 分子间距离为r0时,分子间的作用力为零,是指引力和斥力的合力为0,处于状态2,即分子间距离r>10r0时分子间的作用力为零,是指分子间相互作用力很小,可以忽略,故二者不同,则A错误;分子间距离为r0时分子势能最小,所以从此位置到其他任意位置,分子势能都增大,故B错误,D正确;分子的平均动能由温度决定,由于状态1变化到状态2过程中温度变化未知,故分子的平均动能无法确定,则C错误。
6.C 组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能,对单个分子不能谈内能,故A错误;分子的平均动能越大,物体的温度越高,单个分子的运动速度大小与它的温度高低无关,故B错误;物体的内能与物质的量、温度和体积有关,物体内能变化时,它的温度可能不变,故C正确;物体的内能不光受温度的影响,还与物体的质量以及体积有关,所以温度高的物体内能不一定大,故D错误。
7.B 当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,则随分子间距离的减小,分子间的作用力做正功,分子势能减小,分子动能增大;当r
9.答案 温度 体积 体积、温度、质量 阿伏加德罗常数
解析 温度是分子热运动平均动能的标志,所以与分子平均动能有关的量是温度;分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能,宏观上与物体的体积有关,所以与分子势能直接有关的量是体积;内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,宏观上由物体的体积、温度、质量所决定,所以与物体内能有关的量是体积、温度、质量;联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏加德罗常数。
10.B 内能和机械能是两种不同形式的能量,两者并不存在必然的联系,只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时,机械能的损失才等于内能的增加,故A、C错误,B正确;因为物质分子总在永不停息地做无规则运动,故内能不可能为零,D错误。故选B。
11.B 乙醚液体变为同温度的乙醚气体后,气体分子间距离增大,分子引力和斥力都减小,但斥力减小得比引力快,分子力表现为引力,分子克服引力做功,所以分子势能增加,故A错误,B正确;由于乙醚的温度不变,所以分子平均动能不变,而乙醚的内能等于所有分子的动能和分子势能的总和,所以乙醚的内能增加,故C、D错误。
12.D 由题图可知,两个分子在r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子间的作用力恰好为0,所以假设将两个分子从r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,A、B错误。由于r1
14.BD 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。由图可知,乙分子受到的分子间的作用力先变小,位于平衡位置时,分子间的作用力为零,大于平衡位置时,分子间的作用力先变大再变小,故乙分子的加速度是先变小再反向变大,再变小,故A错误;当r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,F做正功,分子动能增加,分子势能减小,当r等于r0时,分子动能最大,分子势能最小,当r大于r0时,分子间的作用力表现为引力,分子间的作用力做负功,分子动能减小,分子势能增加,故B、D正确,C错误。
15.BD x>x0的情况下,分子间的作用力表现为引力,x从x0开始逐渐增大,分子间的作用力先增大后减小,故A错误;x
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
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
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=0.06×3 500×10-6 m3=2.1×10-4 m3,故A错误;含有的水分子物质的量为n==0.007 mol,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=1.26×10-1 g,故D错误。
9.BC 质量为10 g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,10 g的单层石墨烯占有的空间体积约为V=NSd=4.3×10-6 m3,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)1 mol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=。
