物理：选修3-3人教版同步练习及解析：1.物体是由大量分子组成的

高中物理选修3-3同步训练试题解析

一、选择题

1．油膜法粗略测定分子直径的实验基础是( )

A．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度

B．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜

C．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸体积除以油膜的面积

D．油酸分子直径的数量级是10－15 m

解析： 油酸分子可视为球形，油膜的厚度可看成分子直径，油酸分子可看成一个挨一个排列，油滴扩展为油膜时体积不变，即V＝Sd.

答案： ABC

2．某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为( )

A．NA＝VV0 B．NA＝ρVm

C．NA＝Mm D．NA＝MρV0

解析： 气体的体积是指气体所充满的容器的容积，它不等于气体分子个数与每个气体分子体积的乘积，所以A、D错．由质量、体积、密度关系可推知B、C正确．

答案： BC

3．从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是( )

A．氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数

B．氢气分子的体积和氢气分子的质量

C．氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积

D．氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数

解析： 因密度ρ＝MV，由氢气的摩尔质量和摩尔体积可求出氢气的密度ρ＝MAVA，C项可以，由氢气分子的质量m及阿伏加德罗常数NA可求出氢气的摩尔质量MA＝mNA即ρ＝MAVA＝NAmVA，D项也可以，但由于A项提供的数据不知摩尔体积，便求不出氢气的密度．由于氢气分子间有很大空隙，B项提供的数据不能求出氢气的密度而能求得液态氢的密度．

答案： CD

4．由阿伏加德罗常数和一个水分子的质量、一个水分子的体积，不能确定的物理量有( )

A．1 mol水的质量 B．1 mol水蒸气的质量 C．1 mol水的体积 D．1 mol水蒸气的体积

解析： 该题考查阿伏加德罗常数的基础知识，题目已知条件是一个水分子的质量和一个水分子的体积及阿伏加德罗常数，那么A中：由一个水分子的质量乘以阿伏加德罗常数可得一摩尔水的质量，故A能确定；又因为一摩尔水蒸气的分子数应和一摩尔水的分子数相同，所以一摩尔水蒸气的质量和一摩尔水的质量相同，B也能确定；又由于已知一个水分子的体积，乘以阿伏加德罗常数即可得到一摩尔水的体积，C能确定；但是，水和水蒸气的分子距离不同，所以D不能确定，那么正确答案是D.

答案： D

5．已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol，摩尔质量为18 g/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，由以上数据可以估算出这种气体( )

A．每个分子的质量 B．每个分子的体积

C．每个分子占据的空间 D．分子之间的平均距离

解析： 由m0＝MANA可估算出每个气体分子的质量，由于气体分子间距较大，由V0＝VANA求得的是一个分子占据的空间而不是一个分子的体积，由a＝3V0求出分子之间的平均距离，故A、C、D、正确．

答案： ACD

6．最近发现纳米材料具有很多优越性能，有着广阔的应用前景，1 nm(纳米)＝10－9 m，边长为1 nm的立方体内可容纳液态氢分子的个数最接近下面的哪一个数值( )

A．100 B．103

C．105 D．107

解析： 氢分子大小的数量级为10－10 m，可认为液态氢分子是一个挨一个排列的，将一个氢分子占据的空间视为一个小立方体，则1 nm立方体的每个边长线度的分子数为10个，小立体由可容纳分子个数为103个．

答案： B

7．阿伏加德罗常数为NA，铝的摩尔质量为M，铝的密度为ρ，则下列说法中正确的是( )

A．1 m3铝所含的原子数目是ρNAM B．1个铝原子的质量是MNA

C．1个铝原子占有的体积是MρNA D．1 kg铝所含有原子的数目是ρNA

解析： 1 m3铝含有的原子数为：ρVMNA＝ρ×1MNA＝ρNAM.选项A正确.1个铝原子的质量为：m＝MNA，故选项B也正确.1个铝原子占有的体积为：VNA＝MρNA＝MρNA，所以选项C正确.1

kg铝所含有原子的数目是NAM≠ρNA，所以D不正确．

答案： ABC

8．NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )

A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同

B．2 g氢气所含原子数目为NA

C．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为NA

D．17 g氨气所含电子数目为10NA

解析： 由于构成单质分子的原子数目不同，所以同温同压下同体积单质气体所含原子数目不一定相同，A错误；2 g H2所含原子数目为2NA，B错误；在常温常压下，11.2 L氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C错误，17 g氨气即1 mol氨气，其所含质子数为(7＋3) mol即10NA，所以所含电子数目也为10NA，D正确．

答案： D

9．若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、ΔV分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：

①NA＝ρVM；②ρ＝μNAΔV；③m＝μNA；④ΔV＝VNA.

其中正确的是( )

A．①② B．①③

C．③④ D．①④

解析：

选项 个性分析

①正确 对于气体，宏观量μ、V、ρ之间的关系式仍适用，有μ＝ρV，宏观量与微观量之间的关系式也适用，有NA＝μm＝ρVm

③正确 NA＝μm→m＝μNA

④错误 气体的分子间有较大的距离，VNA求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间

②错误 ②式是将④式代入①式，并将③式代入得出的

答案： B 二、非选择题

10．“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤如下：

A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算1个)，再根据格数及方格的边长，求油膜面积S

B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上

C．向浅盘中装入约2 cm深的水

D．用公式d＝VS求出薄膜厚度，即油酸分子的直径

E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全的，请指出：

(1)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

上述实验步骤的合理顺序是___________________________________________．

答案： (1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉

(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时溶液的滴数

CFBAED

11．某种油滴的摩尔质量M＝0.1 kg/mol，密度ρ＝0.8×103 kg/m3，取体积V＝3.7×10－4 cm3的该种油滴滴在水面上，展开成一面积S＝0.5 m2的单分子油膜．

(1)求出分子的直径．

(2)估算出阿伏加德罗常数．

解析： (1)油膜的厚度即为油酸分子的直径，

d＝VS＝3.7×10－4×10－60.5 m＝7.4×10－10 m

(2)油酸的摩尔体积VA＝Mρ＝1.25×10－4 m3/mol

每个分子的体积为V0＝16πd3＝2.12×10－28 m3

故阿伏加德罗常数NA＝VAV0＝5.9×1023 mol－1.

答案： (1)7.4×10－10 m

(2)5.9×1023 mol－1

12．已知铜的摩尔质量为6.4×10－2 kg/mol，密度为8.9×103 kg/m3，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1.若每个铜原子可提供1个自由电子，试估算铜导体中自由电子的数密度． 解析： 1 m3铜的摩尔数为n摩＝ρVM摩＝8.9×103×16.4×10－2 mol≈1.4×105 mol

1 m3铜中的铜原子数为n＝n摩NA＝1.4×105×6.0×1023＝8.4×1028

由每个铜原子能提供1个自由电子可知，1 m3铜中含有的自由电子数n电＝n

故铜导体中自由电子的数密度为ρ＝n电V＝8.4×10281个/m3＝8.4×1028个/m3.

答案： 8.4×1028个/m3