2.3气体实验定律的微观解释 同步练习（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 同步练习（解析版）
1．下列说法中正确的是（ ）
A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关
B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中分子力先减小后增大，分子势能先减小后增大
C．温度相同的氢气和氧气，氧气分子的平均动能比较大
D．当气体分子热运动变得剧烈时，压强必变大
2．封闭在气缸内的一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度从300K升高到600K时，以下说法正确的是(　　)
A．气体的密度增大一倍
B．气体的压强增大一倍
C．气体分子的平均动能减小一半
D．每秒撞击单位面积的器壁的分子数不变
3．下列说法正确的是（　　）
A．相同温度的10克冰和10克水比较，内能不相等
B．氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同
C．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加
D．一定质量的某种理想气体，体积减小时，分子的密集程度也将减小
4．对于下列实验，说法不正确的是（　　）
A．甲图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快
B．乙图是模拟气体压强产生的机理，说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞产生的
C．丙图是蜂蜡涂在单层云母片上受热融化的实验，说明云母的导热性能具有各向异性
D．丁图是把毛细管插入水银中的实验现象，说明水银对玻璃是浸润液体
5．堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力。设此过程中气体的温度保持不变。对这一现象的解释正确的是（　　）
A．气体的密度增大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多
B．气体分子间没有可压缩的间隙
C．气体分子的平均动能增大，使得气体分子撞击活塞的力度增强
D．气体分子间距离太小，分子间相互作用力表现为斥力
6．如图所示，有一圆筒形绝热容器，用绝热且具有一定质量的活塞密封一定量的理想气体，不计活塞与容器之间的摩擦．开始时容器直立在水平桌面上，容器内气体处于状态a，然后将容器缓慢平放在桌面上，稳定后气体处于状态b．下列说法正确的是（　　）
A．与a态相比，b态气体分子间作用力较小
B．与a态相比，b态气体的温度较低
C．a、b两态的气体分子对活塞的压力相等
D．a、b两态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数相等
7．各种卡通形状的氦气球，受到孩子们的喜欢，小孩一不小心松手，氦气球就会飞向天空，上升到一定高度会胀破，这是因为（　　）
A．球内氦气温度升高 B．球内氦气压强增大
C．球外空气压强减小 D．以上说法均不正确
8．如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在T1、T2两个不同温度下的速率分布情况的柱形图。由图可知（ ）
A．T2时，气体每个分子的速率都比T1时的大
B．T1对应于气体分子平均动能较大的情形
C．分别将T1、T2柱形图顶端用平滑的曲线连接起来，则两条曲线下的面积相等。
D．与T1时相比，T2时气体分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
9．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
C．物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击
10．下列说法正确的是（　　）
A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高
B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直增大
C．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做负功
D．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先减小后增大
11．某同学为了表演“轻功”，他站上了一块由气球垫放的轻质硬板，如图所示。气球内充有空气（视为理想气体），气体的压强（　　）
A．是由气体受到的重力产生的
B．是由大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的
C．大小只取决于气体分子数量的多少
D．大小只取决于气体温度高低
12．下列说法正确的是（　　）
A．封闭气体被压缩到一定程度时，将更难压缩，主要是因为气体分子间斥力很大
B．在一锅水中撒一些胡椒粉，加热一段时间后发现水中的胡椒粉在不停翻滚，说明温度越高，布朗运动越剧烈
C．用NA表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，那么铜块中一个铜原子所占空间的体积可表示为
D．非晶体在熔化过程中吸收的热量，将用于增加分子势能，但分子的平均动能保持不变
13．根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。
按速率大小划分的区间(m/s) 各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)
0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100～200 8.1 5.4
200～300 17.0 11.9
300～400 21.4 17.4
400～500 20.4 18.6
500～600 15.1 16.7
600～700 9.2 12.9
700～800 4.5 7.9
800～900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
依据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是(　　)
A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数
B．温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律要改变
C．某一温度下，速率都在某一数值附近，离开这个数值越远，分子越少
D．温度增加时，速率小的分子数减少了
14．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，气体对外界做功
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
E.该循环过程中，气体吸热
15．下列说法中正确的是（ ）
A．饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关
B．气体在等压变化过程中，若其温度升高，则容器内每秒钟单位面积上气体分子碰撞的平均次数将减少
C．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
D．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能不一定减小
E.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大．
16．如图所示，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，B的容积是A的4倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体，U形管内左边水银柱比右边的低50mm．打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等．设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．
（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）；
（2）将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差变为100mm，求加热后右侧水槽的水温．
17．容器里有一定质量的理想气体，在保持体积不变时使其升温，气体的内能怎样改变？在保持温度不变时，把气体压缩，气体的内能改变吗？为什么？
参考答案
1．A
【详解】
A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，在微观上它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关，在宏观上与气体的压强及温度有关，选项A 正确；
B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中分子力先增大再减小，再增大，分子势能先减小后增大，选项B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，故温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相同，选项C错误；
D．当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不知道体积的变化，故压强不一定变大，选项D 错误．
故选A。
2．B
【解析】
气体的质量和体积均不变，故密度不变，故A错误；根据PV/T＝C，气体体积不变，温度变为2倍，故气压变为2倍，故B正确；温度是分子热运动的平均动能的标志，分子热运动的平均动能与温度成正比，温度变为2倍，故分子的平均动能变为2倍，故C错误；气体的质量和体积均不变，故分子数密度不变，但平均动能增加，故每秒撞击单位面积的器壁的分子数增加，故D错误；故选B．
3．A
【详解】
A．相同温度的10克冰和10克水，温度相同，平均动能相同，但冰吸热融化为水，故内能不相同，故A正确；
B．温度相同时，分子的平均动能相同，但由于它们的质量不同，故平均速率不同，故B错误；
C．如果气体温度升高，分子的平均动能增大，并不是每一个分子热运动的速率都增加，故C错误；
D．一定质量的某种理想气体，体积减小时，分子的密集程度将增大，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．溴蒸气的扩散实验中，若温度升高，分子运动加剧，因此扩散的速度加快，A正确；
B．模拟气体压强产生的机理实验中，说明气体压强是由气体分子对器壁持续的碰撞产生的，B正确；
C．蜂蜡涂在单层云母片上受热融化的实验，从实验中可以看出，沿不同方向，传热快慢不同，说明云母的导热性能具有各向异性，C正确；
D．把毛细管插入水银中的实验现象，说明水银对玻璃是不浸润液体，D错误。
故不正确的选D。
5．A
【详解】
A．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，故A正确；
B．根据气体的特点可知，气体分子间有较大的间隙，故B错误。
C．此过程中气体的温度保持不变，则分子的平均动能不变，故C错误；
D．气体分子间距较大，分子力表现为很小的引力，故D错误。
故选A。
6．B
【解析】
气体分子间的距离较大，分子间的斥力可以忽略，故A错误；设活塞的质量为m，由图可知，a气体的压强：，b气体的压强等于大气压强P0；根据理想气体的状态方程：，可知气体的压强减小时，气体的体积增大；根据热力学第一定律知，气体对外界做功，由于容器绝热，没有吸放热，可知内能减小，气体的温度降低，故B正确；气体的压强减小时，气体分子对活塞的压力减小，所以a态时气体分子对活塞的压力大，故C错误；b态下气体的压强减小，则单位时间内撞击活塞的分子个数较少，故D错误．所以B正确，ACD错误．
7．C
【详解】
气球上升，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破
故选C。
8．C
【详解】
A．由分子热运动的无规则性可知T2时，气体每个分子的速率不是比T1时的大，故A错误。
B．由图可知，两种温度下气体分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，由于T1时速率较低的气体分子占比例较大，则说明T1温度下气体分子的平均动能小于T2温度下气体分子的平均动能，故B错误；
C．由题图可以知道，在T1、T2两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故C正确；
D．由图可知与T1时相比，T2时气体分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
Ａ．液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因为布朗运动不是液体分子运动的直接反映，而是液体分子对花粉颗粒的无规则碰撞所反映出来的现象，故选项A错误；
Ｂ．物体从外界吸收热量，如果它再对外做功，则其内能不一定增加，选项B错误；
Ｃ．物体温度升高，分子的平均动能增大，而不是其中每个分子热运动的动能均增大，选项C错误；
Ｄ．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，选项D正确．
故选Ｄ。
10．A
【详解】
A．由图可知，①中速率大的分子占据的比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，A正确；
B．直线AB的斜率
则直线AB的方程为
有
所以在 处温度最高，在A和B状态时，PV乘积相等，说明在AB处的温度相等，所以从A到B的过程中，温度先升高，后又减小到初始温度，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中，气体分子的平均动能先增大后减小，B错误；
C．当在r由r1变到r2的过程中，分子势能减小，分子间的作用力做正功，C错误；
D．由图丙可知，当分子间的距离 时，分子间的作用力先增大后减小，D错误。
故选A。
11．B
【详解】
AB．由于大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，A错误B正确；
CD．根据压强的微观意义可知，压强的大小取决于气体分子数量的多少以及气体温度的高低， CD错误。
故选B。
12．C
【详解】
A．封闭气体被压缩到一定程度时，将更难压缩，主要是因为气体压强变大了，气体分子间距离较大，不般不考虑分子间的作用力，所以A错误；
B．在一锅水中撒一些胡椒粉，加热一段时间后发现水中的胡椒粉在不停翻滚，布朗运动是小颗粒的运动，但是小颗粒是肉眼看不到的，所以胡椒粉在不停翻滚不是布朗运动，则B错误；
C．用NA表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，那么铜块中一个铜原子所占空间的体积可表示为，所以C正确；
D．因为非晶体没有固定熔点，所以非晶体在熔化过程中吸收的热量，温度逐渐升高，则分子的平均动能逐渐增大，所以D错误；
故选C。
13．ACD
【详解】
ABC．温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律是不会改变的，故AC正确，B错误；
D．由气体分子运动的特点和统计规律可知温度升高，分子运动剧烈，速度小的分子数减少了，故D正确。
故选ACD。
14．ACE
【分析】
A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，温度降低，C→D过程中，等温压缩，D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，温度升高.
【详解】
A、A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A正确；
B、B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C、C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D、D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D错误；
E、该循环中，气体对外做功大于外界对气体做功，即W＜0；一个循环，内能不变，△U=0，根据热力学第一定律，Q＞0，即气体吸热，故E正确；
故选ACE.
【点睛】
本题考查了理想气体状态方程的应用，根据图象判断出气体体积如何变化，从而判断出外界对气体做功情况，再应用热力学第一定律与题目所给条件即可正确解题；要知道：温度是分子平均动能的标志，理想气体内能由问题温度决定.
15．ABD
【详解】
饱和汽压只与温度有关，与饱和汽的体积无关，故A正确； 气体在等压变化过程中，若其温度升高，分子平均作用力变大，由于压强不变，所以容器内每秒钟单位面积上气体分子碰撞的平均次数将减小，故B正确；水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故C错误；分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，但是分子势能不一定减小，关键要看分子力做正功还是负功，故D正确；气体的温度升高时，根据理想气体的状态方程：由于体积不知如何变化，所以气体的压强不一定增大；故E错误；故选ABD
16．(1) 200mmHg (2) 477.75K
【详解】
(1) 在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K．设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有：
p1=pC+△p
式中△p=50mmHg．打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB
pB=pC
玻璃泡A和B中气体的体积为：
V2=VA+VB
根据玻意耳定律得：
p1VB=pBV2
代入数据解得
pC=200mmHg
(2) 当右侧水槽的水温加热至T′时，U形管左右水银柱高度差为100mm，即
△p=100mmHg
玻璃泡C中气体的压强为
pc′=pB+△p
玻璃泡C的气体体积不变，发生等容变化，根据查理定理得：
解得：
T′=477.75K
17．增大，不变，理想气体的内能只与温度有关
【详解】
理想气体的内能只与温度有关，体积不变时升温，温度升高，气体的内能增大；
在温度保持不变时，气体的内能不变。