2020高考物理單元卷 分子動(dòng)理論與統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)

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1、第五模塊 第11章 第1單元 一、選擇題 1．(2020年北京卷)做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測(cè)記錄如圖5.圖中記錄的是 圖5 (　　) A．分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況 B．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡 C．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖線 D．按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線 解析：微粒在周圍液體分子無規(guī)則碰撞作用下，做布朗運(yùn)動(dòng)，軌跡是無規(guī)則的，實(shí)際操作中不易描繪出微粒的實(shí)際軌跡；而按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線的無規(guī)則，也能充分反映微粒布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則，本實(shí)驗(yàn)記錄描繪的正是某一粒子位置的連線，故選D. 答案：D 圖6 2．如

2、圖6所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子沿x軸運(yùn)動(dòng)，兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖6中曲線所示．圖中分子勢(shì)能的最小值為－E0.若兩分子所具有的總能量為0，則下列說法中正確的是 (　　) A．乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，加速度最大 B．乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，其動(dòng)能為E0 C．乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，處于平衡狀態(tài) D．乙分子的運(yùn)動(dòng)范圍為x≥x1 解析：當(dāng)兩分子由無窮遠(yuǎn)處相互靠近的過程中，分子力先表現(xiàn)為引力，后表現(xiàn)為斥力．所以整個(gè)過程中，分子力先做正功后做負(fù)功．由分子力做功與分子勢(shì)能的關(guān)系可知，分子勢(shì)能先減小后增大．結(jié)合圖線可知：乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)分

3、子力為零，加速度為零，A錯(cuò)；乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)的動(dòng)能與分子勢(shì)能之和為零，即動(dòng)能為E0，B正確；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，分子勢(shì)能為零，動(dòng)能也為零，D正確；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)受斥力不為零．C錯(cuò)． 答案：BD 3．氣體分子運(yùn)動(dòng)具有下列特點(diǎn) (　　) A．氣體分子間的碰撞頻繁 B．同種氣體中所有的分子運(yùn)動(dòng)速率基本相等 C．氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能性是相同的 D．氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率分布具有“中間多，兩頭少”的特點(diǎn) 解析：由分子動(dòng)理論，氣體分子間距較大，分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，碰撞頻繁，但其分子的速率大小不一，其速率分布具有“中間多，兩頭少”的特點(diǎn)；由于其在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

4、，向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能性是相同的． 答案：ACD 4．分子動(dòng)理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)．據(jù)此可判斷下列說法中錯(cuò)誤的是 (　　) A．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性 B．分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大 C．分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大 D．在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料中摻入其它元素 解析：分子間作用力隨距離的變化而變化，若rr0時(shí)，隨分子間距離r的增大，分子力可能先增大后減小，故B項(xiàng)說法是錯(cuò)誤的． 答案：B

5、 5．下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說法中，正確的是 (　　) A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而增大 B．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而減小 C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而減小 解析：當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，即r>r0時(shí)，分子間距離繼續(xù)增大，由圖7甲知，分子力表現(xiàn)為引力，總的分子力先增大后減小，表現(xiàn)為斥力時(shí)，亦可根據(jù)此圖分析．分析分子勢(shì)能隨分子間距離的變化如圖7乙所示． 圖7 當(dāng)分子間距為r0時(shí)為平衡位

6、置，當(dāng)r>r0時(shí)分子間表現(xiàn)為引力，總的分子力隨r的增大而先增大后減小，而分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故A、B錯(cuò)． 當(dāng)r0為斥力，F(xiàn)<0為引力．A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，選項(xiàng)中四個(gè)圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢(shì)能、動(dòng)能與兩分子間距離的關(guān)系，其中大致正確的是 (　　) 解析：乙分子的運(yùn)動(dòng)方向

7、始終不變，A錯(cuò)誤；加速度與力的大小成正比，方向與力相同，故B正確；乙分子從A處由靜止釋放，分子勢(shì)能不可能增大到正值，故C錯(cuò)誤；分子動(dòng)能不可能為負(fù)值，故D錯(cuò)誤． 答案：B 7．若以μ表示水的摩爾質(zhì)量，v表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，m、Δ分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面四個(gè)關(guān)系式，其中正確的是 (　　) ①NA＝?、讦眩健、踡＝?、堞ぃ? A．①和②　　　　　　　B．①和③ C．③和④ D．①和④ 解析：NA＝＝，NA＝，所以m＝，B選項(xiàng)正確． 答案：B 8．下列說法正確的是 (　　) A．如果取水平地面為

8、零勢(shì)能的參考面，則靜止在水平地面上的物體的機(jī)械能和內(nèi)能都為零 B．如果取水平地面為零勢(shì)能的參考面，則靜止在水平地面上的物體的機(jī)械能為零，內(nèi)能不為零 C．一個(gè)裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運(yùn)動(dòng)，如果使容器突然停止運(yùn)動(dòng)，則氣體的溫度要升高 D．一個(gè)裝有氣體的絕熱密封容器做勻速運(yùn)動(dòng)，如果使容器突然停止運(yùn)動(dòng)，則氣體的溫度保持不變 解析：取水平地面為零勢(shì)能面，靜止在水平面上的物體動(dòng)能和重力勢(shì)能都為零，故機(jī)械能為零；而物體的內(nèi)能與零勢(shì)能面的選取無關(guān)，內(nèi)能不為零．絕熱容器突然停止勻速運(yùn)動(dòng)，分子與器壁碰撞，機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體分子的動(dòng)能增加，分子勢(shì)能不變，故選項(xiàng)B、C正確． 答案：BC 二、填空

9、題 9．如圖9所示為測(cè)定氣體分子速率的實(shí)驗(yàn)裝置，整個(gè)裝置放在真空中，其中O是產(chǎn)生金屬蒸氣的氣源，W1、W2為相距為L(zhǎng)的兩同軸圓盤，S1、S2為W1、W2圓盤上的狹縫，兩縫夾角為α，P是接受分子的顯示屏．金屬在蒸氣源中被加熱后，從狹縫S逸出經(jīng)S′后形成一窄束分子流．當(dāng)圓盤W1、W2靜止時(shí)，由于其上的狹縫S1與S2有一夾角α，所以穿過S1的分子流不能穿過S2；但是，當(dāng)W1、W2繞公共軸以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過狹縫S1的部分分子通過S2射到屏上，可以確定這部分分子的速度為________．(分子通過L的時(shí)間小于圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期) 圖9 解析：由題意知：分子通過S1運(yùn)動(dòng)L距離達(dá)到W2，如

10、果此時(shí)S2正好轉(zhuǎn)到此位置，分子可以射到屏上，分子運(yùn)動(dòng)L距離的時(shí)間與圓盤轉(zhuǎn)過α角的時(shí)間相等，即t＝，v＝，所以v＝. 答案： 三、計(jì)算題 圖10 10．實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)，如圖10乙所示．已知其中雙金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則： (1)說明該溫度計(jì)的測(cè)溫原理． (2)結(jié)合圖甲判斷雙金屬溫度計(jì)的內(nèi)、外層分別為何種金屬． (3)這種溫度計(jì)與水銀溫度計(jì)相比，有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 解析：(1)雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片，是運(yùn)用其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的． (2)題圖甲中，加熱時(shí)，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步

11、向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大．圖乙中，溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬溫度計(jì)的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅． (3)優(yōu)點(diǎn)是：無危害、讀數(shù)清晰、堅(jiān)固耐用等． 缺點(diǎn)是：不能測(cè)量0℃以下的溫度等． 答案：(1)雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化 (2)內(nèi)層是鐵外層是銅 (3)優(yōu)點(diǎn)是：無危害、讀數(shù)清晰、堅(jiān)固耐用等． 缺點(diǎn)是：不能測(cè)量0℃以下的溫度等． 11．銅的摩爾質(zhì)量為6.35×10－2 kg、密度為8.9×103 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol－1.求：

12、 (1)銅原子的質(zhì)量和體積． (2)1 m3銅所含原子的數(shù)目． (3)估算銅原子的直徑． 解析：(1)1 mol銅含有銅原子數(shù)目等于阿伏加德羅常數(shù)，故銅原子的質(zhì)量 m＝＝ kg＝1.05×10－25 kg① 銅原子的體積 V0＝＝ ＝ m3＝1.19×10－29 m3② (2)1 m3銅的物質(zhì)的量為 n′＝＝ mol＝1.4×105 mol③ 1 m3銅所含原子數(shù)目 n＝n′×NA＝1.4×105×6.0×1023個(gè)＝8.4×1028個(gè)④ (3)把銅原子看成球體，設(shè)銅原子的直徑為D，則 V0＝π()3＝πD3＝⑤ D＝＝ m ＝2.8×10－10 m⑥ 答案：

13、(1)1.05×10－25 kg　1.19×10－29 m3 (2)8.4×1028個(gè)　(3)2.8×10－10 m 12．新華社北京2020年11月12日電：在中國(guó)探月工程一期即“嫦娥一號(hào)”圓滿成功的同時(shí)，中國(guó)探月工程二期也已啟動(dòng)．其中，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星將于2020年底前完成發(fā)射．已知大氣壓強(qiáng)是由于大氣的重力而產(chǎn)生的，某學(xué)校興趣小組的同學(xué)，通過查資料知道：月球半徑R＝1.7×106 m，月球表面重力加速度g＝1.6 m/s2.為開發(fā)月球的需要，設(shè)想在月球表面覆蓋一層厚度為h的大氣，使月球表面附近的大氣壓達(dá)到p0＝1.0×105 Pa，已知大氣層厚度h＝1.3×103 m比月球半徑小得多，假設(shè)

14、月球表面初始沒有空氣．試估算 (1)應(yīng)在月球表面添加的大氣層的總質(zhì)量m； (2)月球大氣層的分子數(shù)為多少； (3)分子間的距離為多少？(空氣的平均摩爾質(zhì)量M＝2.9×10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1) 解析：(1)月球的表面積S＝4πR2 月球大氣的重力與大氣壓力大小相等mg＝p0S 所以大氣的總質(zhì)量m＝ 代入數(shù)據(jù)可得 m＝×1.0×105 kg≈2.27×1018 kg. (2)月球大氣層的分子數(shù)為N＝NA＝×6.0×1023個(gè)≈4.7×1043個(gè)． (3)可以認(rèn)為每一個(gè)氣體分子占據(jù)空間為一個(gè)立方體，小立方體緊密排列，其邊長(zhǎng)即為分子間的距離．設(shè)分子間距離為a，大氣層中氣體的體積為V，則有 V＝4πR2h，a＝ a＝＝ ≈1.0×10－9 m. 答案：(1)2.27×1018 kg　(2)4.7×1043個(gè)　(3)1.0×10－9 m