第一單元 分子動理論與氣體實驗定律（能力提升）-高二物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊單元鞏固檢測

第一單元分子動理論與氣體實驗定律（能力提升）—高二物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊單元鞏固檢測（試卷滿分：100分；考試時間：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選項中，第1~8題只有一項符合題目要求，每小題5分；第9~12題有多項符合題目要求，全部選對得5分，選對但不全得2分，選錯得0分。1.鉆石是首飾、高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設鉆石的密度為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.每個鉆石分子直徑的表達式為（單位為m）D.每個鉆石分子直徑的表達式為（單位為m）2.如圖甲所示，將兩個完全相同、質(zhì)量均為m的分子同時從x軸上的坐標原點和處由靜止釋放，圖乙為這兩個分子的分子勢能隨分子間距變化的圖像，當分子間距分別為、和時，兩分子之間的勢能為、0和。取分子間距無窮遠處勢能為零，整個運動只考慮分子間的作用力，下列說法正確的是()A.分子的最大動能均為B.當分子間距為時，兩分子之間的分子力最大C.當兩分子間距無窮遠時，分子B的速度大小為D.兩分子從靜止釋放到相距無窮遠的過程中，它們之間的分子勢能先減小后增大再減小3.如圖所示，長的粗細均勻的長直玻璃管豎直放置，上端開口，用長的水銀將一定質(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口處緩慢加入水銀，則加入水銀的最大長度為()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)過一段時間后，要拔出瓶塞會變得很吃力。假設開始時瓶內(nèi)水溫為，經(jīng)過一段時間，溫度降到，熱水瓶口的截面積為，手指與瓶塞的動摩擦因數(shù)為0.15。已知瓶內(nèi)氣體可視為理想氣體，大氣壓強，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。一導熱性良好且足夠長的汽缸，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。活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S。當?shù)卮髿鈮簭姙閜且不變，重力加速度為g，忽略一切摩擦。當環(huán)境溫度緩慢升高時，下列說法正確的是()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大小不變，且始終為 D.外界對氣體做功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分子勢能，則曲線對應的物理量分別是()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形細管，U形管的左端封閉、右端開口，管內(nèi)裝有水銀，小車靜止時，U形管左右兩端的水銀面等高，左端封閉氣柱的長度為L，當小車以加速度水平向右做勻加速直線運動時，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，大氣壓強為，封閉氣體溫度保持不變，則U形管水平部分的長度為()A. B. C. D.8.如圖所示，桶裝水的容積為，為取水方便，在上面安裝一個取水器。某次取水前桶內(nèi)氣體壓強為，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，大氣壓強為，重力加速度為，取水過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.下列四幅圖分別對應四種說法，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動位置的連線C分子間的作用力與分子距離的關系D模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理實驗A.分子并不是球形，但可以當做球形處理，這是一種估算方法B.微粒的運動就是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運動，即布朗運動C.當兩個相鄰的分子間距離為時，它們間相互作用的引力和斥力大小相等D.實驗中要盡可能保證每顆玻璃球與電子秤碰撞時的速率相等10.有人設計了一種測溫裝置，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。在標準大氣壓下，當溫度為27°C時，，將此高度處標記為27°C的刻度線。該溫度計在標準大氣壓下標記好溫度后，將其帶到海拔很高的高山上測量當?shù)販囟?。設B管的體積與玻璃泡A的體積相比可忽略。下列說法正確的是()A.在標準大氣壓下，當溫度為27°C時，玻璃泡A內(nèi)氣體的壓強B.在標準大氣壓下，為-3°C的刻度線標記在處C.由于高山上的真實壓強比標準大氣壓小，則溫度的測量值比實際溫度高D.由于高山上的真實壓強比標準大氣壓小，則溫度的測量值比實際溫度低11.如圖所示，粗細均勻的內(nèi)壁光滑細長直玻璃管一端開口，另一端連接球形玻璃容器、一段長為的水銀柱將容器中的理想氣體封閉.裝置被固定，細長直玻璃管豎直開口向上，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，水銀柱長度變?yōu)樵瓉淼?倍（水銀未進入球形容器），已知大氣壓強為，重力加速度為g，下列說法正確的是()A.水銀柱長度變?yōu)樵瓉淼?倍，理想氣體的壓強也變?yōu)樵瓉淼?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動（細長直玻璃管豎直開口向上），并保持氣體的體積，溫度不變，則氣體的壓強為D.加入水銀后，讓容器豎直向下做勻加速直線運動（細長直玻璃管豎直開口向上），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.同時升高相同的溫度 B.玻璃管豎直減速下落C.同時降低相同的溫度 D.玻璃管豎直加速下落二、實驗探究題，共16分。13.（8分）（1）在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列器材需要用到的有___（多選）。A. B. C. D.（2）在上述實驗時，每油酸酒精溶液中有純油酸，用注射器測得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，測得油膜面積約為，可估算油酸分子的直徑大小約為______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”的實驗裝置，實驗時某同學緩慢推動活塞，在使注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小的過程中，由注射器壁上的刻度讀出氣體的體積V，由壓強傳感器測得的壓強值p在計算機屏幕上實時顯示，實驗過程中該同學發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度逐漸升高，則實驗得到的圖像可能是______。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氣體壓強與體積的關系，某興趣小組同學借助如圖所示DIS實驗軟件系統(tǒng)進行實驗，主要步驟如下：①將壓強傳感器接入數(shù)據(jù)采集器；②將注射器體積調(diào)整為18L，并接入壓強傳感器；③打開電腦上“專用軟件”，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后開始記錄氣體體積為18mL時的壓強值；④減小注射器內(nèi)氣體體積，重復②③操作，每隔1L記錄一次數(shù)據(jù)，得到如下表實驗數(shù)據(jù)。次序12345壓強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回答下列問題：（1）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，以p為縱坐標進行擬合，發(fā)現(xiàn)是一條不過原點的直線，應該選擇表中______為橫坐標；（2）將體積V一欄每次的體積加上再重新擬合，發(fā)現(xiàn)擬合后的直線過了原點，則每次加上的主要為______的體積（漏氣的體積遠小于）；（3）實驗小組同學發(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，可能原因為__________________。三、計算題，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口且粗細均勻、導熱性良好的細玻璃管，玻璃管的橫截面積為S，管中有一段長為d的水銀柱，左側(cè)封閉著一段長為的空氣（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)境的熱力學溫度為，不計任何阻力。（1）現(xiàn)使玻璃管以大小為a的加速度水平向右加速運動，穩(wěn)定后管內(nèi)空氣柱長為，求大氣壓強；（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)空氣柱的長度仍為，求玻璃管內(nèi)空氣柱的熱力學溫度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。活塞與汽缸間密封性良好，可在汽缸中無摩擦滑動。a、b處有卡環(huán)，活塞A、B間用一輕桿相連，初始時、B分別位于大、小汽缸的a、C處，，外界大氣壓強為，被封閉氣體的初始溫度均為27℃，大汽缸內(nèi)的壓強為?，F(xiàn)保持小汽缸溫度不變，對大汽缸緩慢加熱，活塞橫截面積為S。（1）當A活塞緩慢移至卡環(huán)b處時，求大汽缸的溫度（結(jié)果保留整數(shù)）；（2）在（1）問中，將大汽缸溫度再升高，求卡環(huán)b對A活塞的作用力大?。ńY(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錯誤；每個鉆石分子的體積為，由于鉆石分子模型為球體，則，解得每個鉆石分子直徑（單位為m），C正確，D錯誤.2.答案：A解析：A.當它們之間距離為，兩分子之間勢能為，此時動能最大，減少的勢能為,根據(jù)能量守恒，減小的勢能轉(zhuǎn)化為兩分子的動能，故分子的最大動能均為,故A正確；B.當兩分子之間距離為時，對應的分子勢能最小，分子間作用力為零，故B錯誤；C.當分子間距無窮遠時，減少的勢能全部轉(zhuǎn)化為兩分子的動能，則，解得分子B的速度大小為，故C錯誤；D.分子勢能是標量，且正負可以表示大小，故它們之間的分子勢能是先減小后增大，故D錯誤。3.答案：B解析：設水銀柱的最大長度為x，此時氣體的壓強；氣體的體積為；開始時：；氣體的體積：；由玻意耳定律可知：，解得；則加入水銀的最大長度為：；A.9cm，與結(jié)論不相符，選項A錯誤；B.10cm，與結(jié)論相符，選項B正確；C.14cm，與結(jié)論不相符，選項C錯誤；D15cm，與結(jié)論不相符，選項D錯誤；4.答案：A解析：瓶內(nèi)初始壓強為，溫度為末壓強為，溫度為根據(jù)查理定律有解得以瓶塞為對象，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，所以當環(huán)境溫度緩慢升高時，懸線的拉力不變，故A錯誤；B.由于汽缸導熱性良好，當環(huán)境溫度緩慢升高時，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錯誤；C.以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件可知，解得被封閉理想氣體的壓強大小，故C正確；D.當環(huán)境溫度緩慢升高時，被封閉理想氣體的壓強不變，根據(jù)蓋-呂薩克定律可得，被封閉理想氣體的體積增大，氣體對外界做功，故D錯誤。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對應的是分子間斥力;Ⅰ和Ⅱ都不是分子間引力圖像。當分子力為零時，分子勢能最小，且分子間引力和斥力的合力在大于平衡位置時先增大后減小，而分子勢能一直增大，所以Ⅱ表示分子間引力和斥力的合力，Ⅰ表示分子勢能，故D正確，ABC錯誤。故選:D。7.答案：B解析：設U形管的橫截面積為S，根據(jù)題意可知小車靜止時，左側(cè)封閉氣體的壓強，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動時，左側(cè)封閉氣體的壓強，設水平部分的長度為x，水平管內(nèi)長為x的水銀為研究對象，由牛頓第二定律得,聯(lián)立解得,故選B。8.答案：D解析：AB.設取水器下壓n次后，桶中的水才能從出水口流出。以原來桶中空氣和打入的空氣為研究對象，設開始時壓強為，體積為，則，設桶中空氣和打入的空氣后來的體積，壓強為，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錯誤；CD.水桶高度裝滿水時，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錯誤，D正確。9.答案：ACD解析：A.分子并不是球形，但可以當做球形處理，這是一種估算方法，A正確；B.微粒的運動叫布朗運動，它不是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運動，它的運動是因為受到液體分子的持續(xù)撞擊，它的運動反映了液體分子的無規(guī)則運動，B錯誤；C.當兩個相鄰的分子間距離為時，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.實驗中要盡可能保證每顆玻璃球與電子秤碰撞時的速率相等，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，模擬氣體壓強是氣體分子對器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的，D正確。故選ACD.10.答案：AC解析：A.溫度時，玻璃泡A內(nèi)的氣體壓強，A正確；B.由于B管的體積與A泡的體積相比可略去不計，因此可認為A泡內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，由題可知，為-3°C時，根據(jù)查理定律，得，氣體末狀態(tài)壓強，解得，即水銀面的高度為22cm。B錯誤；CD.當管內(nèi)水銀面的高度為x時，地面上標準大氣壓下溫度為T，設高山上壓強為，水銀密度為ρ，溫度為，由查理定律得，高山上壓強減小，故溫度的測量值比實際溫度高。C正確，D錯誤。故選AC。11.答案：BD解析：A.由題意可得，則有A錯誤：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動（細長直玻璃管豎直開口向上），當氣體的體積不變，溫度也保持不變，則氣體的壓強為原始狀態(tài)的壓強C錯誤；D.設長度為的水銀柱的質(zhì)量為m，細玻璃管的橫截面積為S，由牛頓第二定律可得設水銀柱的密度為ρ，由結(jié)合，綜合解得D正確。故選D。12.答案：BC解析：AC.假設兩部分氣體做等容變化，則根據(jù)可得壓強變化則而其中若同時升高相同的溫度，則左側(cè)氣體壓強增加的多，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??；同理若同時降低相同的溫度，則左側(cè)氣體壓強減少的多，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，則有假設左右水銀面高度差不變，則可知左側(cè)壓強減小，右側(cè)壓強增大，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，則有假設左右水銀面高度差不變，則可知左側(cè)壓強減小，右側(cè)壓強增大，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錯誤。故選BC。13.