第一章　分子动理论 单元检测（含解析）2026-2027学年高中物理人教版选择性必修第三册

第一章分子动理论全卷满分100分考试用时75分钟一、单项选择题(本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)1.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情境,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.布朗运动就是液体分子的无规则运动C.悬浮微粒的无规则运动,是悬浮微粒分子的无规则运动的结果D.液体温度越高,悬浮微粒运动越剧烈2.若忽略气体分子间的作用力,则一定质量的气体的内能大小取决于气体的()A.温度B.体积C.压强D.密度3.在一个密闭容器内有一滴15℃的水,过一段时间后,水滴蒸发变成了水蒸气,温度还是15℃。对于上述过程,下列说法正确的是()A.分子热运动加剧B.分子的平均动能变大C.分子势能变大D.内能不变4.小明在显微镜下观察水中悬浮的小炭粒的运动。从A点开始,他把小炭粒每隔30s的位置记录在坐标纸上,依次得到B、C、D、…、J点,把这些点按照时间顺序连线形成如图所示的折线图,则关于该小炭粒的运动,下列说法正确的是()A.该折线图是小炭粒的运动轨迹B.小炭粒的无规则运动是分子运动C.小炭粒的无规则运动是热运动D.经过H点10s后,小炭粒可能在HG的中点处5.双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等,双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比,夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体(不计玻璃的形变)()A.分子平均动能变小B.单位体积内分子的个数变少C.分子间距离都变小D.所有分子的运动速率都变小6.绿氢是指利用可再生能源分解水得到的氢气,其燃烧时只产生水,从源头上实现了二氧化碳零排放,是纯正的绿色新能源,在全球能源转型中扮演着重要角色。已知气体的摩尔体积为22.4L/mol,氢气摩尔质量为2g/mol,阿伏加德罗常数为6×1023mol-1,由以上数据不能估算出氢气()A.每个分子的质量B.每个分子占据的空间体积C.每个分子的体积D.1kg所含的分子个数7.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子从x3处由静止释放后仅在分子间的作用力作用下沿x轴运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示,图中分子势能最小值为-E0,若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是()A.乙分子在x2处,加速度最大B.乙分子在x1处,其动能最大C.乙分子在x2处,动能大于E0D.甲、乙分子的最小距离一定等于x1二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)8.南宋爱国诗人陆游的《村居书喜》中有名句“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”,描写了鸟语花香的山村美景,流露出诗人欢欣喜悦之情。对于花香扑鼻,下列说法正确的是()A.由于花粉颗粒在空中运动,使人们闻到了花香B.温度越高,分子运动越剧烈,空气中的花香扩散得越快C.空气中的花香向外扩散是由于分子之间存在斥力D.空气中的花香向外扩散,说明分子永不停息地做无规则运动9.一定质量的某种气体在0℃和100℃温度下气体分子的运动速率分布曲线如图所示,则下列说法正确的是()A.0℃温度下的图线与横轴围成的面积较大B.100℃温度下,低速率分子占比较小,气体分子的总动能较大C.相同体积下,0℃的气体对应的气体压强较小D.相同体积下,100℃的气体在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数较少10.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线(取无穷远处分子势能Ep=0)。下列说法正确的是()A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线B.当r=r0时,分子势能最小C.随着分子间距离的增大,分子间的作用力先减小后一直增大D.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得更慢三、非选择题(本大题共5小题,共54分)11.(7分)(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上爽身粉,将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为x。用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为,油酸分子直径约为。

(2)已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,水的摩尔质量为M,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V,相同体积的水和水蒸气(标准状况下)中所含的分子数之比为。

12.(9分)某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。(1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:DC(用字母符号表示)。

(2)某次实验时,滴下油酸酒精溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图样的可能原因是。

A.浅盘中装的水量太多B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀C.浅盘太小,导致油酸无法形成单分子层(3)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,但都出现了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是。

A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,滴一滴油酸酒精溶液在水面上时不小心拿错了注射器,这个拿错的注射器的针管比原来的细,滴出的一滴油酸酒精溶液的体积比原来的小C.丙在计算油膜面积时,把凡是不足一格的都不计,导致计算的面积比实际面积小一些13.(10分)可将铁原子视为球体,且它们紧密排列。已知铁的密度ρ=7.8×103kg/m3,摩尔质量M=5.6×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试估算:(计算结果均保留一位有效数字)(1)铁原子的质量和原子直径大小;(2)1g铁含有的原子个数。14.(12分)大气层是地球最外部包围着海洋和陆地的气体圈层,可分为对流层、平流层和高层大气,厚度在1000km以上,与液体中的压强类似,地球表面的大气压可认为是对流层空气受到地球的引力而产生的。地球可看作半径R=6400km的均质球体,测得地球表面的大气压p0=1.0×105Pa,空气的平均相对分子质量为29,对流层空气的平均密度ρ=0.9kg/m3,已知阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,求:(1)对流层的厚度h(保留两位有效数字);(2)对流层空气分子间的平均距离d(保留一位有效数字)。15.(16分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子,每个分子质量均为m,单位体积内分子数量n恒定。为简化问题,我们假定:分子大小可以忽略;分子速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;分子与器壁碰撞前后瞬间,速度方向都与器壁垂直,且速率不变。(1)求一个气体分子与器壁碰撞一次,器壁给分子的冲量的大小。(2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等,则正方体的每个面有六分之一的概率。如图,若正方体棱长为a,忽略分子间相互碰撞,请计算正方体内能与某个器壁发生一次碰撞的总分子个数N。(3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。若已知一定质量的气体,其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT,式中n为单位体积内气体的分子数,k为常数。分析说明:温度是分子平均动能(即12mv2)

答案与分层梯度式解析1.D2.A3.C4.D5.A6.C7.D8.BD9.BC10.AB1.D悬浮微粒越大,同一时刻撞击微粒的液体分子数越多,液体分子对悬浮微粒的撞击作用的不平衡性表现得越不明显,故A错误;布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,是液体分子对悬浮微粒撞击力不平衡造成的,所以布朗运动说明了液体分子在不停地做无规则运动,布朗运动不是液体分子的无规则运动,也不是悬浮微粒的分子的无规则运动的结果,故B、C错误;液体温度越高,液体分子的无规则运动越剧烈,液体分子对悬浮微粒的撞击越剧烈,悬浮微粒运动越剧烈,故D正确。2.A忽略气体分子间的作用力,则不存在分子势能,内能仅为所有分子热运动动能的总和,一定质量的气体的分子总数固定,分子平均动能仅由温度决定,因此内能大小仅由温度决定,故选A。3.C温度是分子热运动剧烈程度的标志,温度不变,分子热运动剧烈程度不变,A错误;温度是分子平均动能的标志,水滴蒸发为同温度的水蒸气时,温度不变,分子的平均动能不变,B错误;水由液态变为气态时,分子间距增大,分子势能增大,C正确;内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,水滴蒸发过程,分子的平均动能不变,分子势能增大,内能增大,D错误。故选C。4.D该折线图不是小炭粒的实际运动轨迹,而是位置的连线,A错误;小炭粒的无规则运动不是分子运动,即小炭粒的无规则运动不是热运动,B、C错误;小炭粒受到水分子的碰撞,做无规则运动,所以小炭粒的无规则运动反映了水分子的无规则运动,由于运动的无规则性,所以经过H点10s后,无法确定小炭粒的位置,小炭粒可能在HG的中点处,D正确。5.A双层玻璃间密闭气体在夜晚的温度低于白天,温度是分子平均动能的标志,温度降低时,分子的平均动能减小,故A正确;气体密闭,体积不变,分子总数n不变,因此单位体积内分子数不变,分子间距不变,故B、C错误;温度降低,分子的平均速率变小,但并非所有分子的速率都变小,故D错误。6.C每个氢气分子的质量等于氢气的摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值,即可以估算每个分子的质量,故A不符合题意;气体分子的间距较大,摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值表示每个分子占据的空间体积,即可以估算每个氢气分子占据的空间体积,故B不符合题意;气体分子的体积很小,远远小于气体分子之间的平均距离,所以,由题中数据不能估算出每个氢气分子的体积,故C符合题意;氢气质量与摩尔质量的比值表示氢气的物质的量,氢气的物质的量与阿伏加德罗常数的乘积表示氢气中所含的分子个数,故可以估算1kg氢气中所含的分子个数,故D不符合题意。故选C。7.D乙分子在x2处分子势能最小,x2处为平衡位置,分子间的作用力为0,故加速度为0,加速度最小,A错误;乙分子从x3处由静止释放后仅在分子间的作用力作用下沿x轴运动,两分子所具有的总能量不变,且总能量为0,由图可知乙分子在x2处分子势能最小,分子势能为-E0,则乙分子在x2处动能最大,动能等于E0,B、C错误;乙分子在x1处分子势能为0,则分子动能也为0,此时两分子间的距离最小,之后乙分子向分子间距变大的方向运动,因此甲、乙分子的最小距离一定等于x1,D正确。故选D。8.BD由于分子不停地做无规则运动,使人们闻到了花香,温度越高,分子运动越剧烈,空气中的花香扩散得越快,花粉颗粒的运动不是分子运动,故A错误,B正确;空气中的花香向外扩散是由于分子不停地做无规则运动,故C错误,D正确。9.BC任何温度下,图像中图线与横轴围成的面积都相等,都等于1,A错误;100℃温度下,低速率分子占比更小,分子平均动能较大,气体分子的总动能更大,B正确;相同体积下,分子的数密度相同,0℃的气体分子平均速率较小,对应的气体压强较小,C正确;相同体积下,分子的数密度相同,100℃的气体分子平均速率较大,在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数较多,D错误。故选B、C。10.AB在r=r0时,分子势能最小,此时分子间的作用力为0,乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线,A、B正确;从r<r0开始,随着分子间距离的增大,分子间的作用力先减小后反向增大,最后又一直减小,C错误;分子间的引力和斥力大小都随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得更快,D错误。故选A、B。11.答案(1)VAN(2分)VANxa2(2分)(2)解析(1)一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为V0=VAN,油膜的面积为S=xa2,则油酸分子直径约为d=V0S(2)体积为V0的水中含有水分子数为n1=ρV0MNA,体积为V0的水蒸气中含有水分子数为n2=V0VNA,12.答案(1)BFE(3分)(2)B(3分)(3)A(3分)解析(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为: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体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;往浅盘里倒入适量水,水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上;用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。则实验操作顺序为DBFEC。(2)出现该图样的可能原因是爽身粉撒得太多,且厚度不均匀,导致油酸没有充分展开,故选B。(3)甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大了一些,算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小,由d=VS可知所测的油酸分子直径d偏小,故A符合题意;乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,滴一滴油酸酒精溶液在水面上时,不小心拿错了注射器,这个拿错的注射器的针管比原来的细,一滴油酸酒精溶液的实际体积变小,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小,对应的油膜面积S变小,但体积V还是按原来的计算,由d=VS可知所测的油酸分子直径d偏大,故B不符合题意;丙在计算油膜面积时,把凡是不足一格的都不计,导致计算的油膜面积比实际面积小一些,由d=VS可知所测的油酸分子直径d偏大,13.答案(1)9×10-26kg3×10-10m(2)1×1022个