专题07 从粒子到宇宙（解析版）

专题07从粒子到宇宙（解析版）一．实验探究题（共10小题）1．如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验：图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了；图b：玻璃板的下表面接触水面，发现拉力示数大于玻璃板的重力；图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来；图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。（1）图a和图d两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在永不停息地做无规则运动。（2）图b和图e两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在引力。（3）图c实验表明，分子之间存在间隙。【分析】（1）分子在永不停息地做无规则运动，所以几天后，硫酸铜和水之间扩散现象变得越来越明显，分界线越来越模糊，几天之后，两种液体混合均匀了，这种现象叫做扩散现象；（2）当玻璃接触水面时，由于水分子和玻璃分子距离较近，故两种分子之间会产生相互作用的引力，说明玻璃和水的接触面之间存在相互作用的分子引力；（3）酒精与水充分混合后，得到溶液的体积小于小于混合前水和酒精的总体积，是因为分子之间有间隙；（4）将一滴红墨水滴入水中，可以看到红墨水在水中扩散开来，这是由于墨水分子和水分子不停地做无规则运动；（5）两个表面光滑的铅块压紧后撤去压力也不易分开，是因为压紧过程使得两铅块有较多分子被挤压靠近产生了分子间引力，说明分子之间总存在相互作用的引力。【解答】解：图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了，说明分子在永不停息地做无规则运动；图b：玻璃板的下表面接触水面，发现拉力大于玻璃板的重力，说明分子之间总存在相互作用的引力；图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积，说明分子之间有间隙；图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来，说明分子在永不停息地做无规则运动；图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开，说明分子之间总存在相互作用的引力。故答案为：（1）d；永不停息地做无规则运动；（2）e；引力；（3）间隙。【点评】本题难度不大，掌握分子的基本性质及利用分子的基本性质分析和解决问题的方法是解答此类题的关键。2．（1）甲、乙两个相同的透明玻璃水杯，盛有质量相等、温度不同的纯净水，其中一杯是80℃的热水，另一杯是50℃的冷水，它们都静静地放置在水平桌面上。同时向两个水杯中滴入一滴碳素墨水，过几分钟后观察到如图（a）所示的现象。①甲、乙两个水杯中，盛有热水的是乙；②该实验说明分子热运动的剧烈程度与温度有关。（2）如图（b）所示，将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，即使在下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开，这一现象表明分子间存在引力。（3）将一半酒精和一半水充分混合后，总体积变小（变大/变小/不变）这一现象说明分子间有间隙。【分析】（1）一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈；（2）构成物体的分子之间存在相互作用的引力和斥力，当分子间的距离大于平衡距离时，表现为斥力；（3）分子间有间隙。【解答】解：（1）乙杯是80℃的热水，杯中水会很快的变黑，因为温度越高，分子的热运动就越剧烈；（2）将两个底面平整、干净的铅柱紧压后，两个铅柱的底面分子之间的距离比较大，表现为引力，使两个铅柱结合在一起，即使下面吊一个重物也不会将它们拉开；（3）酒精分子和水分子都在不停地无规则运动着，因为分子间存在着空隙，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，所以酒精和水混合后的总体积小于酒精和水的体积之和。故答案为：（1）①乙；②温度；（2）分子间存在引力；（3）变小；分子间有间隙。【点评】本题需掌握：分子在永不停息地做无规则运动，分子力存在引力和斥力，分子间有间隙，分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。3．用如图的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是B（选填“A”或“B”）瓶。抽掉玻璃板根据两瓶气体颜色均匀混合可知气体发生了扩散现象。该现象说明分子在永不停息地做无规则的运动。若实验温度分别为①0℃，②4℃，③20℃，④30℃．则在④温度下（填序号）气体扩散最快。【分析】①扩散现象，是指分子在永不停息地做无规则运动，通过两只瓶内的气体颜色变化，来反映二氧化氮气体分子在做无规则运动；由于空气的密度小于二氧化氮气体，所以一般情况下空气处于二氧化氮气体的上方。②分子在永不停息地做无规则运动，运动速度和温度有关，温度越高速度越快。【解答】解：二氧化氮的密度大于空气的密度，如果把二氧化氮气体放到上方的话，由于自身密度大的缘故，二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去，就不能说明分子在不停地做无规则运动，因此要把密度小的空气瓶子放到上方，把二氧化氮放在下方；抽掉玻璃板根据两瓶气体颜色均匀混合可知气体发生了扩散现象。该现象说明分子在不停地做无规则运动；分子的无规则运动速度与温度有关，而且温度越高，分子运动越剧烈，所以实验温度在30℃时气体扩散最快。故答案为：B；扩散；在永不停息地做无规则的运动；④。【点评】本题主要考查学生对扩散定义的理解和掌握，在做实验的过程中，为了能够更好的说明问题，要尽可能的排除对实验结果有影响的干扰因素。4．如图所示的实验中，抽去中间的玻璃板，过一会儿下方玻璃瓶中的气体颜色变浅，上方玻璃瓶中的气体颜色变深，这种现象叫做扩散，此现象主要说明分子永不停息地做无规则运动。实验前二氧化氮和空气的上下位置能否替换不能。【分析】（1）两种不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象是扩散，扩散表明分子不停地进行无规则的运动；（2）密度大的气体易向下运动，密较小的气体易向上运动，如果把较大密度的气体放在上面，不能充分说明气体分子的不停运动。【解答】解：（1）密度小的空气和密度大的二氧化氮过一段时间，形成比较均匀的气体，这是扩散现象，扩散现象说明分子不停地进行无规则运动；（2）如果把装着红棕色二氧化氮气体的瓶子放在上面，空瓶子放在下面，由于二氧化氮的密度大于空气，在重力作用下也会出现相同的现象，不能说明分子在不停地做无规则运动。故答案为：扩散；不能。【点评】掌握扩散现象的定义，扩散表明分子不停地进行无规则运动，温度越高，扩散越快，分子无规则运动越快。5．如图是一组实验，观察实验完成填空；（1）如图甲，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满。封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分混合，观察液面的位置。发现混合后与混合前相比总体积变小，说明分子间存在间隙。固体和液体很难被压缩说明分子间存在斥力；（2）图乙是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；（3）图丙是把墨水滴入冷水和热水的情况，此实验说明温度越高，分子无规则运动越剧烈；（4）如图丁，把一块玻璃板用弹簧测力计拉出水面，观察到弹簧测力计示数在离开水面时比离开水面后大，说明分子间存在引力。【分析】解答本题需掌握：一切物质的分子间都存在间隙，分子是在永不停息地做无规则运动；分子的无规则运动与温度有关，温度越高运动越剧烈；分子间存在相互作用的引力和斥力。【解答】解：（1）因为分子间存在着空隙，水和酒精充分混合后，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和酒精混合后的总体积变小了，说明分子间有间隙；固体和液体很难被压缩说明分子间存在相互作用的斥力；（2）图乙中，能闻到气味，是发生了扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动；（3）图丙中，由于热水的温度高，分子运动剧烈，在冷水杯和热水杯中滴入两滴墨水，会看到热水中的墨水扩散的快，这表明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈；（4）因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大。故答案为：（1）小；间隙；斥力；（2）扩散；（3）温度越高；（4）大；引力。【点评】本题考查物理规律在生产生活中的应用，要求学生能准确的用所学理论解释相关现象。6．学习分子的有关知识后，小明等同学提出了这样一个问题：分子的运动快慢和哪些因素有关？在观察研究的基础上，他们提出了这样几种猜想：①分子运动快慢与物质的温度有关。②分子运动快慢与物质的种类有关。…为了研究猜想①是否正确，小明等同学进行了如下实验：如图取来相同的两只烧杯，在其中放质量相同的冷水和热水，各滴入一滴红墨水，观察两杯水颜色变化的快慢。小明他们通过分析归纳，总结得出了分子运动快慢与物质的温度之间的关系。问题：（1）实验中观察到的现象是热水杯中的颜色变化得快，得到的结论是：温度越高分子的无规则运动越剧烈。（2）实验过程中，用相同的烧杯，放相同质量的冷水和热水，各滴入一滴红墨水。所运用的一种研究方法是控制变量法。（3）做这个实验时，不能（选填“能”或“不能”）搅动杯中的水，其原因是即使分子不运动，搅拌也能使它们混合起来。（4）请你将上面的实验改成研究“分子运动快慢与物质的种类有关”的实验（写出实验的方法和注意点）。【分析】（1）扩散现象是指不同物质的分子在相互接触时彼此进入对方的现象；（2）一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快；（3）当所研究的问题受多个因素的影响时，需控制变量逐个研究。【解答】解：（1）在质量相同的冷水和热水中，各滴入一滴红墨水，温度高的那杯水中的颜色变化得快一些，说明温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快；（2）水中颜色变化快慢受水温、水的多少等多个因素影响，这里控制水温不同而其它因素相同，影响水的颜色变化的因素就是水的温度，采用了控制变量法；（3）如用玻璃棒搅动，即使分子不运动，也可使水的颜色发生变化，则无法说明水颜色变化是由于水分子无规则运动所引起；（4）要研究“分子运动快慢与物质的种类有关”的实验，要使液体的温度相同，但液体的种类不同；即：将热水杯中的热水换成酒精等液体，在水中滴入一滴染红的水，在酒精中滴入一滴染红的酒精。观察两杯液体中的颜色变化的快慢；注意点：①两杯液体中的温度相同；②在水中滴入一滴染红的水，在酒精中滴入一滴染红的酒精。故答案为：（1）热水杯中的颜色变化得快；温度越高分子的无规则运动越剧烈；（2）控制变量法；（3）不能；即使分子不运动，搅拌也能使它们混合起来；（4）方法：将热水杯中的热水换成酒精等液体，在水中滴入一滴染红的水，在酒精中滴入一滴染红的酒精。观察两杯液体中的颜色变化的快慢；注意点：①两杯液体中的温度相同；②在水中滴入一滴染红的水，在酒精中滴入一滴染红的酒精。【点评】本题主要考查学生对：扩散现象与温度关系的了解和掌握，以及对运用控制变量研究物理问题的考查，是一道基础题，难度不大。7．根据“从粒子到宇宙”的学习，完成下列填空：（1）用图（a）装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气密度大的二氧化氮气体，另一瓶装有空气，为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应为瓶B（填“A”或“B”）。（2）如图（b）所示，两表面磨平的铅块紧密接触后可吊起台灯，这说明分子间存在引力。（3）卢瑟福核式结构模型是利用α粒子轰击金箔实验的基础上提出的。图（c）中能正确反映他的实验结果的示意图是乙（选填序号）。（4）天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，这一现象说明星系在远离我们而去。【分析】（1）扩散现象，是指分子在永不停息地做无规则运动，通过两只瓶内的气体颜色变化，来反映二氧化氮气体分子在做无规则运动；由于空气的密度小于二氧化氮气体，所以一般情况下空气处于二氧化氮气体的上方；（2）分子动理论的初步知识：物质是由大量分子组成的；分子都在不停地做无规则运动；分子间存在相互作用的引力和斥力；分子间存在间隙；（3）根据原子不是一个实心球体，大多数α粒子能穿透过去，少数发生偏向，极少数反弹了回来；（4）红移现象说明星系正在远离我们，宇宙正在膨胀。【解答】解：（1）二氧化氮气体的颜色是红棕色的，而且比空气的密度大，空气要处于二氧化氮气体的上方，所以装二氧化氮气体的应是B；（2）两表面磨平的铅块紧密接触后，由于铅块分子之间存在引力，使两个铅块连成了一个整体，所以可以让台灯悬挂在下边；（3）原子不是一个实心球体，原子核体积很小，原子核外的电子质量很小，可以忽略不计，所以大多数α粒子能穿透过去，由于α粒子带正电荷，原子核也带正电荷，同性相斥，所以少数α粒子遇到原子核，就会发生偏向，由于原子的质量主要集中在原子核上，所以极少数α粒子被反弹了回来，或发生了很明显的偏向，故选乙；（4）天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线“红移”，这一现象说明星系正在远离们，宇宙正在膨胀。故答案为：（1）B；（2）引；（3）乙；（4）远离。【点评】本题考查了分子动理论、原子核的特点、红移现象的应用，属于综合性题目。8．如图是一组实验，观察实验完成填空（1）如图1，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满。封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分混合，观察液面的位置，混合后与混合前相比，总体积变小。（2）图2是扩散现象，说明说明分子在永不停息地做无规则运动。图3是把墨水滴入冷水和热水的情况，此实验还说明温度越高，分子无规则运动越剧烈。（3）如图4，把一块玻璃板用弹簧测力计拉出水面，在离开水面时，观察到弹簧测力计示数变大离开水面后变小，说明了分子间存在引力。固体和液体很难被压缩说明分子间存在斥力。【分析】解答本题需掌握：一切物质的分子间都存在间隙，分子是在永不停息地做无规则运动；分子的无规则运动与温度有关，温度越高运动越剧烈；分子间存在相互作用的引力和斥力。【解答】解：（1）因为分子间存在着空隙，水和酒精充分混合后，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和酒精混合后的总体积变小了；（2）图2中，能闻到气味，是发生了扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动；图3中，由于热水的温度高，分子运动剧烈，在冷水杯和热水杯中滴入两滴墨水，会看到热水中的墨水扩散的快，这表明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈；（3）因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大；固体和液体很难被压缩，是因为组成物质的分子间存在斥力。故答案为：（1）混合；小；（2）说明分子在永不停息地做无规则运动；高；（3）大；小；分子间存在引力；分子间存在斥力。【点评】本题考查物理规律在生产生活中的应用，要求学生能准确的用所学理论解释相关现象。9．如图所示，取来两只相同的烧杯，在其中分别装入质量相等的冷水和热水，并各滴入一滴相同的红墨水，这种研究方法是控制变量法。（1）实验过程中，不能（选填“能”或“不能”）用玻璃棒搅动杯中的水。（2）我们发现装热水的那只烧杯中水的颜色变化得快一些。【分析】①当所研究的问题受多个因素的影响时，需控制变量逐个研究；②一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快。【解答】解：取来两只相同的烧杯，在其中分别装入质量相等的冷水和热水，并各滴入一滴相同的红墨水，水中颜色变化快慢受水温、水的多少等多个因素影响，这里控制水温不同而其它因素，采用了控制变量法；（1）如用玻璃棒搅动，则无法说明水颜色变化是由于水分子无规则运动所引起；（2）气温升高，导致水分子无规则运动加剧，扩散加剧。故答案为：控制变量法；（1）不能；（2）热水。【点评】本题主要考查学生对：扩散现象与温度关系的了解和掌握，以及对运用控制变量研究物理问题的考查，是一道基础题，难度不大10