2.3气体实验定律的微观解释 达标作业（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
2.3气体实验定律的微观解释 达标作业（解析版）
1．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大
B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大
C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大
D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
2．关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．气体压强是由于气体分子相互作用产生的
B．气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的
C．气体压强只跟气体分子分子的密集程度有关
D．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
3．一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是　　
A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变
B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变
C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变
D．以上说法都不对
4．下列说法中错误的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．理想气体的温度越高，分子的平均动能越大，所以内能越大
C．当分子间距离增大时，分子的引力和斥力都减小
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁持续频繁的撞击作用
5．关于气体压强和温度的理解，下列说法错误的是（　　）
A．气体对容器的压强是大量气体分子做不规则热运动不断撞击器壁的结果
B．等温压缩过程中，气体压强增大是因为单个气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
C．同一温度下，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，速率分布至现“中间多、两头少”的特征
D．温度升高时，气体中某些分子的速率可能反而减小
6．关于气体压强的说法，下列选项正确的是（　　）
A．气体对容器的压强源于气体分子的热运动
B．气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用
C．气体分子密集程度增大，气体压强一定增大
D．气体分子平均动能增大，气体压强一定增大
7．下列说法正确的是（　　）
A．气体对容器壁的压强就是大量气体分子作用在容器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对容器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在容器壁上的平均作用力
C．气体分子热运动的平均速率减小，气体的压强一定减小
D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
8．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．增大压强，气体内能增大
B．压强减小，降低温度，气体分子间的平均距离一定减小
C．保持体积不变，降低温度，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大
D．降低温度，减小体积，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大
9．从冰箱中拿出的空瓶，一段时间后瓶塞弹出，其原因是（　　）
A．瓶内气体分子数增加 B．瓶内所有气体分子的运动都更剧烈
C．瓶塞所受合外力变小 D．瓶塞受瓶内气体分子的作用力变大
10．水银气压计中混入了一些气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空，气压计的读数跟实际大气压存在一定的误差。下列情况（或操作）可减小这一误差（　　）
A．大气压强相同，环境温度较高
B．环境温度相同，大气压强较大
C．环境相同，玻璃管稍稍向上提一些
D．环境相同，玻璃管稍稍向一侧倾斜一些
11．关于气体的状态参量，下列说法中错误的是（ ）
A．气体的压强是大量分子频繁撞击容器壁形成的
B．气体的温度反映了大量分子无规则运动的剧烈程度
C．气体的体积是所有气体分子的体积之和
D．气体的状态改变了，它的状态参量也发生变化
12．下列说法中正确的是（ ）
A．温度相同的氢气和氮气，氢气分子比氮气分子的平均速率大
B．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体分子间的平均距离
C．当理想气体的体积增加时，气体的内能一定增大
D．将碳素墨水滴入清水中，观察到布朗运动是碳分子的无规则运动
E.容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加
13．下列说法正确的是( )
A．相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近,分子势能先增加后减小
B．气体的温度不变,某个分子的动能可能改变
C．对于一定量的理想气体,如果体积不变,压强减小,那么它的内能一定减小
D．理想气体,分子之间的引力、斥力依然同时存在,且分子力表现为斥力
14．如图所示，汽缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，到汽缸底部距离为L，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，汽缸导热性能良好，现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂，活塞下移达到稳定，环境温度保持不变，大气压强为p0，重力加速度为g，则（ ）
A．细砂质量为
B．汽缸内分子平均动能增大
C．汽缸内气体分子密度不变
D．单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多
15．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积相等的水，乙中充满空气，试问：
(1)两容器各侧壁压强的大小情况及压强的大小取决于哪些因素（容器容积恒定）？
(2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受的压强将怎样变化？
16．两个完全相同的圆柱形密闭容器温度相同，如图所示，一个内有2 g的H2气体，另一个内有2 g的O2气体，试判断两个容器壁所受压强的大小关系。
参考答案
1．C
【解析】
对于一定质量的理想气体温度升高，但如果气体体积增大，压强不一定增大，A错；体积减小，单位体积内的分子数增多，但如果对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错．只有C对．
2．B
【详解】
气体压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生的，与气体的重力和分子间作用力无关，故B正确，ACD错误．
3．D
【详解】
AB．温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，分子热运动平均动能不变，所以气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故AB错误；
CD．理想气体体积变大，气体的分子数密度减小，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数减少，故C错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项A错误，符合题意；
B．理想气体的内能只与温度有关，温度越高，分子的平均动能越大，所以内能越大，选项B正确，不符合题意；
C．当分子间距离增大时，分子的引力和斥力都减小，选项C正确，不符合题意；
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁持续频繁的撞击作用，选项D正确，不符合题意；
故选A。
5．B
【详解】
A．气体对容器的压强是大量气体分子做不规则热运动不断撞击器壁的结果，A正确，不符合题意；
B．等温压缩过程中，气体压强增大是因为体积减小，密度增大，同一时间有更多气体分子撞击器壁的结果，B错误，符合题意；
C．同一温度下，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，速率分布至现“中间多、两头少”的特征，C正确，不符合题意；
D．温度升高时，大量气体分子的平均速率增加，但气体中某些分子的速率可能反而减小，D正确，不符合题意。
故选B。
6．A
【详解】
AB．气体对容器的压强就是分子的热运动对容器壁的碰撞产生的，所以A正确，B错误；
CD．气体的压强在微观上与两个因素有关：一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，密集程度和平均动能增大，都只强调问题的一方面，故不能确定压强一定增大，所以CD错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．气体压强为气体分子对容器壁单位面积的撞击力，故A正确；
B．单位时间内的平均作用力不是压强，故B错误；
CD．气体压强的大小与气体分子的平均速率、气体分子密集程度有关，故CD错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．理想气体的内能只由温度决定，根据理想气体状态方程可知，增大压强时，若温度不变，则内能不变， A错误；
B．根据可知，当压强减小，降低温度时，气体的体积有可能增大，也有可能减小，此时气体分子间的平均距离可能增大，也可能减小，B错误；
C．保持体积不变，单位体积内的分子数不变，降低温度，根据可知，压强减小，气体分子的平均动能减小，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数减小，C错误；
D．降低温度,分子的平均动能减小,减小体积,单位体积内的分子数增多, 根据可知,压强有可能增大, 气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大，D正确。
故选Ｄ。
9．D
【详解】
A．瓶子是密封的，所以瓶内气体分子数不能增加，A错误；
B．温度是分子的平均动能的标志，当瓶子拿出冰箱一段时间后瓶内气体的温度升高，瓶内气体分子的平均动能增大，但不是每一个分子的平均动能都增大，即不是瓶内所有气体分子的运动更剧烈，B错误；
C．瓶子外是大气，大气压没有变化，所以瓶塞所受外力不变，而瓶内气体的温度增大而体积不变，由理想气体得状态方程可知，瓶内气体的压强将增大，瓶塞被弹出，瓶塞合外力变大，C错误；
D．瓶内气体的温度增大而体积不变，由理想气体得状态方程可知，瓶内气体的压强将增大，所以瓶塞所受气体分子的平均作用力变大，瓶塞被弹出，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
设大气压强为，水银柱上端气体压强为，水银柱压强为，平衡时有
所以当上端气体压强越小时，气压计的读数误差越小。
A．大气压强相同，环境温度较高，上端气体压强会越大，误差越大，A错误；
B．环境温度相同，大气压强较大，水银柱会压缩上端气体，导致气体压强变大，误差越大，B错误；
C．环境相同，玻璃管稍稍向上提一些，水银柱会下降，上端气体体积增大，压强减小，误差越小，C正确；
D．环境相同，玻璃管稍稍向一侧倾斜一些，水银柱上升，上端气体被压缩，压强变大，误差越大，D错误。
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
A．封闭在容器的一定质量气体的压强是由组成这些气体对容器壁的碰撞作用而产生的；故A正确；A项不合题意.
B．分子热运动与温度有关，气体温度的高低反映了大量分子无规则运动的剧烈程度；B项正确，B项不合题意.
C．气体的体积等于这些气体分子所能到达的空间的体积；故C项错误，C项符合题意.
D．描述气体的热力学状态参量有气体的温度、体积和压强；若状态改变，则至少有两个参量发生变化；故D项正确，D项不合题意.
12．ABE
【解析】
【详解】
A．温度相同的氢气和氮气，分子平均动能相同，但氢气分子质量比氮气分子质量小，则氢气分子比氮气分子的平均速率大，故A正确。
B．由气体的摩尔质量和气体的密度可求出气体的摩尔体积；气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比等于每个气体分子占据的空间大小，由气体分子占据的空间大小可以估算出理想气体分子间的平均距离，故B正确。
C．理想气体的体积增加时，理想气体的温度可能降低，则理想气体的内能可能减小，故C错误。
D．将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是固体碳粒的运动，并不是碳分子的无规则运动，故D错误。
E.容器内一定质量的理想气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加，故E正确。
故选ABE。
13．BC
【详解】
A、两分子相距无穷远时分子势能为零，由静止开始相互接近，在r＞r0阶段，分子力做正功，分子势能势能减小，在r＜r0阶段，分子力做负功，分子势能势能增加，所以，当r=r0时，分子势能最小．故A错误；B、温度是分子无规则热运动激烈程度的反映，温度不变说明分子的平均动能不变，但这是一个统计规律，由于分子运动是杂乱无章的，不是每个分子的动能都不变，某个分子的动能可能减小或增大，故B正确．C、根据理想气体的状态方程可知，对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的温度一定降低，内能一定减小，故C错误；D、理想气体分子之间的距离较大，分子引力和斥力很小可以忽略不计，而分子力为零，D错误．故选BC．
【点睛】
该题考查多个3-3的知识点的内容，要注意分子间的势能及分子力虽然属于微观世界的关系，但是可运用我们所学过的力学中功能关系进行分析．
14．AD
【详解】
A．由题意可知，气体发生等温变化，初状态有
末状态对细砂和活塞受力分析且由平衡可得
由等温变化有
联立解得
故A正确；
B．由于汽缸导热性能良好且环境温度保持不变即气体温度不变，则分子平均动能不变，故B错误；
C．气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大，故C错误；
D．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故D正确。
故选AD。
15．(1)见解析；(2)见解析
【详解】
(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为
p=ρgh
其中h为上、下底面间的距离。侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是
p=ρgx
对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小取决于气体的分子数密度和温度。
(2)甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做自由落体运动时，器壁各处的压强不发生变化。
16．p甲＞p乙
【详解】
由于H2的摩尔质量小于O2的摩尔质量，质量相同的H2比O2的分子数多；温度相同，分子的平均动能相同，H2比O2的平均速率大；由于气体的压强由分子的平均速率与单位体积内的分子数决定，可见甲容器中器壁所受压强大，即。