2.3气体实验定律的微观解释 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．有关气体压强，下列说法正确的是（ ）
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小
C．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
2．以下说法正确的是（　　）
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
C．给汽车轮胎充气时很费力，说明分子间存在斥力
D．阳光射入屋内，可以看见尘埃乱舞，这属于布朗运动
3．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是
A．一定量的水变成的水蒸汽，其内能不变
B．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
C．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
D．一定质量的气体温度升高，单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数一定增多
4．下列说法错误的是（　　）
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的过程中分子力做正功
D．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小
5．一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力一定增大
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
D．如果分子密集程度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增大
6．对于下列实验．说法不正确的有（　　）
A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图．认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径
B．乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高．则扩散的速度加快
C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞引起的
D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验．说明云母晶体的导热性能各向同性
7．三种气体在相同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位速率区间内的分子数百分率，下列说法正确的是（　　）
A．I气体的分子平均动能最小 B．Ⅱ气体的分子平均速率最大
C．Ⅲ气体分子的质量最小 D．Ⅰ气体的曲线与轴围成的面积最大
8．下列说法正确的是（ ）
A．给汽车轮胎充气时费力，说明分子间有斥力
B．温度是物体分子热运动的平均速率的标志
C．当分子间引力和斥力相等时，分子势能最小
D．高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油分子的斥力
9．2019年12月1日，粤东农批·2019球王故里五华马拉松赛在五华粤东农批广场激情开跑。此次活动能圆满举行离不开一群可爱的志愿者，他们到了午餐时间也只是吃点自热米饭，对于自热米饭很多人还不是很了解，自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，盖上盒盖便能在10～15分钟内迅速加热食品。自内热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是（ ）
A．自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加
C．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低
D．自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了
10．下列说法中正确的是（　　）
A．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
B．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力作用
C．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力
D．分子a从远处趋近固定不动的分子b，只受分子之间作用力，当a加速度为零时，a的分子势能也为零
11．关于分子动理论，下列说法正确的是
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
B．相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大
C．给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的
D．当分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最大
12．学习了“流体压强与流速的关系”后，为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题，同学们设计了如下几种方案.如图所示，黑色部分为墙面凸出部分，“M”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是（　　）
A． B．C．D．
13．对于一定质量的理想气体，从微观的角度解释，下列说法中正确的是（ ）
A．在体积不变时，气体的温度升高，每个气体分子对器壁产生的平均冲量减小，压强增大
B．密闭容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，单位时间内撞击容器壁的分子数增加
C．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍
D．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变
E.在体积不变时，分子间每秒平均碰撞次数随着温度的降低而减小
14．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是(　　)
A．第二类永动机违反能量守恒定律
B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C．气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的
15．如图所示，A、B两点表示一定质量的理想气体的两个状态，当气体自状态A变化到状态B时
A．气体分子的速率分布曲线发生变化
B．单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数目增多
C．有可能经过体积减小的过程
D．外界必然对气体做正功
E.气体必然从外界吸热
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．
参考答案
1．B
【详解】
AB．气体分子的平均速率增大，分子数密度可能减小，故气体的压强不一定增大，故B正确，A错误；
C．气体分子的密集程度增大，分子热运动的平均动能可能减小，故气体的压强不一定增大，故C错误；
D．气体分子的平均动能增大，分子数密度可能减小，故气体的压强不一定增大，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．水分子的热运动与温度有关，温度越高运动越剧烈，与水流的宏观速度无关，故A错误；
B．水分子不同于气体分子，间隙可以忽略，水的体积很难被压缩，是分子间存在斥力的宏观表现，故B正确；
C．由于气体分子间的距离很大，分子间的作用力可以忽略不计，给汽车轮胎充气时很费力，这是压强导致的结果，故C错误；
D．阳光射入屋内，可以看见尘埃乱舞，是空气的流动造成的，不是布朗运动，布朗运动是分子碰撞的不平衡性造成的，要通过显微镜才能看到，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A、一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽时，吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，因此分子势能增加，故A错误；
B、根据理想气体的状态方程可知对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，温度一定升高，气体内能由温度决定，因此内能一定增加，那么它一定从外界吸热，故B正确；
C、气体分子之间的距离很大分子力近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子杂乱无章运动的结果，故C错误；
D、根据理想气体的状态方程可知对于一定量的气体，气体温度升高，若体积增大则压强可能增大、可能减小，也可能不变，所以，单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数不一定增多，故D错误．
故选B．
【点睛】
一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽时，吸收热量；结合气态方程与热力学第一定律判断气体内能变化；气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子做杂乱无章热运动．
4．B
【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，故A正确；
B．由图可知，直线AB的方程为
则
由数学知识可知在处温度最高，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，故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，故C正确。
D．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
5．B
【解析】
【详解】
根据气体压强的微观意义，如果体积减小，气体分子的密集度增大，但分子平均动能以及气体压强不确定，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数不一定增多，故AD错误；温度升高分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数不一定增大，故C错误；气体的压强的等于气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力，则 如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力一定增大，故B正确。
故选B.
6．D
【详解】
A．在测量油膜分子的直径时，将油分子看成球形分子，并且把油膜看成单分子油膜，此时油酸薄膜厚度等于油酸分子直径，故A不符合题意；
B．在研究溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则分子的运动越激烈，所以扩散的速度加快，故B不符合题意；
C．丙图模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的，与重力无关，故C不符合题意；
D．图丁的形状，由于是椭圆，则说明云母晶体具有各向异性，故D符合题意。
故选D.
7．C
【详解】
A．相同温度下的气体，其分子平均动能相等，故A错误；
BC．由图可知，Ⅲ气体的分子平均速率最大，由于分子平均动能相等，所以Ⅲ气体分子的质量最小，故B错误、C正确；
D．曲线与轴围成的面积表示各个速率区间内的分子数百分率之和，其和等于100%，所以三条曲线与轴围成的面积相等，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．给汽车轮胎充气时费力是因为轮胎内气体分子频繁撞击轮胎内侧产生较大压强导致，气体分子间距较大，分子力几乎可以忽略，故与之无关，A错误；
B．温度是物体分子热运动平均动能的标志，B错误；
C．根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于时，引力和斥力相等，不管分子间距离从增大还是减小，分子力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于时分子势能最小，C正确；
D．油沿筒壁溢出说明钢分子间有空隙，这是高压作用的结果，而不是钢分子对油分子的斥力，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A. 自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，由分子动理论知，体积不变，气体分子间分子力(引力)可忽略不计，分子间相互作用力不变，选项A错误；
BC. 根据热力学第一定律，爆裂前气体温度升高，内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，温度也会有所下降，选项B错误，C正确；
D. 自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增加，但并不是每一个气体分子速率都增大，故D选项错误；
故选：C。
10．C
【详解】
A．由得，若温度T升高，若同时体积V增大，则压强p不一定增大，故A错误；
B．当分子间距离r>10r0（r0的数量级为10-10m）时，分子引力和斥力几乎都减为零，破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间的距离不能达到引力范围之内，故B错误；
C．把两块纯净的铅压紧，使分子间距离减小到引力的作用效果，它们就会“粘”在一起，故C正确；
D．a从远处运动到与b的作用力为零处时加速度为零，此过程中，分子力表现为引力，对a做正功，分子势能减小，取无穷远处分子势能为零，则此处的分子势能为负数，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．当分子力表现为引力时，随着分子间距离增大，分子力做负功，故分子势能增大，故A正确；
B．分子之间同时存在引力和斥力，当相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力也减小，故B错误；
C．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由活塞上下的压强差造成的，故C错误；
D．分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最小，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．要想让风经过过道，过道左右两端的气压应该不同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同，A图中，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，A错误；
B．B图中，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，B错误；
C．C图中，过道右端的通风道有凸起，所以相同时间风经过过道右端的通风道时路程长，则风速较快，所以过道右端的气压小于左端的气压，所以空气会从过道的左端流向右端，过道中有风通过，此方案不需要消耗其他能量，既有效又节能，此方案合理，C正确；
D．图D中，过道中有电动机，电动机工作时过道中空气流动速度加快，气压减小，空气会从过道口流进来而通风，但需要消耗电能，故此方案虽有效但不节能，不合理，D错误。
故选C。
13．BCE
【解析】
【详解】
A．在体积不变时，气体的温度升高，分子的平均动能增加，分子数密度不变，故单个分子每次与器壁碰撞时平均冲量增加，碰撞次数增多，压强增大，故A错误；
B．容器内一定质量的理想气体体积不变，单位体积内的分子数不变，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B正确；
C．由理想气体的状态方程可知，当温度不变，体积减半，则气体压强p加倍，即单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，故C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，与分子势能无关，故D错误；
E．由压强的微观解释，温度降低，分子平均动能减小，单个分子撞击容器壁产生的撞击力减小，所以一定量的气体，在体积不变时，分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度的降低而减小，故E正确．
14．CD
【解析】第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，A错误；改变内能的方式有做功和热传递，物体从外界吸收了热量，物体的内能不一定增加，B错误；保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，压强增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，C正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能时转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的，D正确；故选CD。
【点睛】第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，改变内能的方式有做功和热传递，保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，压强增大．
15．ACE
【详解】
A．因为气体温度升高，分子的平均动能增加，气体分子的速率分布曲线发生变化，故A正确；
B．温度升高会导致压强增大，而B状态的压强小于A状态的压强，故单位体积内的气体分子数目应减小，故B错误；
C．由于没有限制自状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故C正确；
D．因为气体体积增大，所以是气体对外做功，故D错误；
E．因为气体对外界做功，而气体的温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热，故E正确；
故选ACE．
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