8.4 气体热现象的微观意义 课堂限时训练（Word版含解析）

气体热现象的微观意义
基础巩固
1.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为(　　)　　　
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化
2.气体的温度是0 ℃,可以说(　　)
A.气体中分子的温度是0 ℃
B.气体中分子运动速度快的温度一定高于0 ℃,运动慢的温度一定低于0 ℃,所以气体平均温度是0 ℃
C.气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加
D.气体分子平均速率是确定的
3.下列说法正确的是(　　)
A.气体压强是由气体分子间的斥力产生的
B.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
C.气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
D.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
4.对于一定质量的某种理想气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则(　　)
A.当体积减小时,N必定增加
B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化
D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
5.(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是(　　)
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就会降低
C.气体对容器壁的压强不一定处处相等
D.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
6.如图所示,一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B,则它的状态变化过程是(　　)
A.气体的温度不变
B.气体的内能增加
C.气体分子的平均速率减小
D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变
7.(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　　)
A.如果保持温度不变,则体积越小,压强越大
B.如果保持体积不变,则温度越高,压强越大
C.如果保持压强不变,则体积越小,温度越高
D.如果保持温度不变,则体积越小,内能越大
8.一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化。已知VA=0.3 m3,TA=TC=300 K,TB=400 K。
(1)求气体在状态B时的体积;
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因。
能力提升
1.下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况,符合统计规律的是(　　)
2.
(多选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气,已知甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度,但压强却低于乙容器中氦气的压强。由此可知(　　)
A.甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能
B.甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能
C.甲中动能大的氦气分子所占比例一定多于乙中动能大的氦气分子所占比例
D.甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈
3.下面的表格是某地区1~7月份气温与气压的对照表:
月份/月 1 2 3 4 5 6 7
平均最高 气温/℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8
平均大气 压/105 Pa 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0
7月份与1月份相比较,正确的是(　　)
A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变
B.空气分子无规则热运动减弱了
C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了
D.单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了
4.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是(　　)
A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈
B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈
C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小
D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小
5.为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1×105 Pa,气体体积为2 L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4 L,使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。求:此时航天服内的气体压强,并从微观角度解释压强变化的原因。
参考答案：
基础巩固
1.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为(　　)　　　
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化
解析在研究热现象时,单个分子的运动具有无规则的特征,但大量的分子却满足统计规律,故正确选项为B、C。
答案BC
2.气体的温度是0 ℃,可以说(　　)
A.气体中分子的温度是0 ℃
B.气体中分子运动速度快的温度一定高于0 ℃,运动慢的温度一定低于0 ℃,所以气体平均温度是0 ℃
C.气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加
D.气体分子平均速率是确定的
解析温度是物体分子运动平均动能的标志,是大量分子热运动的集体表现,对于个别分子来说,温度没有意义,故A、B错误。气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,故C正确,D错误。
答案C
3.下列说法正确的是(　　)
A.气体压强是由气体分子间的斥力产生的
B.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
C.气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
D.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
解析气体的压强是由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁产生的,选项A错误;失重并不影响分子的无规则热运动,选项B错误;气体的压强微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度,由这两个因素共同决定,故选项C错误;选项D即为气体压强的微观意义,故选项D正确。
答案D
4.对于一定质量的某种理想气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则(　　)
A.当体积减小时,N必定增加
B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化
D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
解析由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用而产生的,其值与分子数密度及分子平均速率有关;对于一定质量的气体,压强与温度和体积有关。若压强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度及平均动能发生变化)时,N一定变化,故C正确,D错误;若体积减小且温度降低时,N不一定增加,A错误;当温度升高,同时体积增大时,N也不一定增加,故B错误。
答案C
5.(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是(　　)
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就会降低
C.气体对容器壁的压强不一定处处相等
D.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,故A正确;温度是分子平均动能的标志,减弱气体分子热运动的剧烈程度,则气体的温度会降低,故B正确;气体对容器壁的压强处处相等,故C错误;气体在等压膨胀过程中压强不变,但分子数密度减小,因此,分子的平均撞击力变大,则温度一定升高,故D正确。
答案ABD
6.如图所示,一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B,则它的状态变化过程是(　　)
A.气体的温度不变
B.气体的内能增加
C.气体分子的平均速率减小
D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变
解析从p-V图象中的AB图线看,气体状态由A变到B为等容升压,根据查理定律,一定质量的气体,当体积不变时,压强跟绝对温度成正比。选项A中温度不变是不正确的,应该是压强增大,温度升高。气体的温度升高,内能增加,选项B正确。气体的温度升高,分子平均速率增加,故选项C错误。气体压强增大,则气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加,故选项D是错误的。
答案B
7.(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　　)
A.如果保持温度不变,则体积越小,压强越大
B.如果保持体积不变,则温度越高,压强越大
C.如果保持压强不变,则体积越小,温度越高
D.如果保持温度不变,则体积越小,内能越大
解析若保持气体温度不变,根据=C知,压强和体积成反比,故A正确;若保持体积不变,根据=C知,压强和热力学温度成正比,故温度越高,压强越大,故B正确;若保持压强不变,根据=C知,体积与热力学温度成正比,故体积越小,温度越低,故C错误;理想气体的内能只与温度有关,故气体温度保持不变,气体的内能保持不变,故D错误。
答案AB
8.一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化。已知VA=0.3 m3,TA=TC=300 K,TB=400 K。
(1)求气体在状态B时的体积;
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因。
解析(1)A→B过程,由盖—吕萨克定律得,
VB=VA=×0.3m3=0.4m3。
(2)B→C过程,气体体积不变,分子的密集程度不变,温度降低,分子平均动能减小,平均每个分子对器壁的撞击力减小,压强减小。
答案(1)0.4 m3　(2)见解析
能力提升
1.下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况,符合统计规律的是(　　)
解析气体温度越高,分子热运动越剧烈,分子热运动的平均速率增大,且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大,所以A正确。
答案A
2.
(多选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气,已知甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度,但压强却低于乙容器中氦气的压强。由此可知(　　)
A.甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能
B.甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能
C.甲中动能大的氦气分子所占比例一定多于乙中动能大的氦气分子所占比例
D.甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈
解析分子的平均动能取决于温度,温度越高,分子的平均动能越大,故选项A正确;对于任一个氦气分子来说分子动能无意义,故选项B错;分子的动能也应遵从统计规律,即“中间多、两头少”,两容器分子总数不相同,温度较高时容器中动能大的分子所占比例一定多于温度较低时容器中动能大的分子所占比例,选项C正确;温度越高,分子的无规则热运动越剧烈,选项D正确。
答案ACD
3.下面的表格是某地区1~7月份气温与气压的对照表:
月份/月 1 2 3 4 5 6 7
平均最高 气温/℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8
平均大气 压/105 Pa 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0
7月份与1月份相比较,正确的是(　　)
A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变
B.空气分子无规则热运动减弱了
C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了
D.单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了
解析由表中数据知,7月份与1月份相比,温度升高,压强减小,温度升高使气体分子热运动更加剧烈,空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大。而压强减小,单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小。所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了,因而只有D项正确。
答案D
4.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是(　　)
A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈
B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈
C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小
D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小
解析利用分子动理论分析解答。压强变大时,气体的温度不一定升高,分子的热运动不一定变得剧烈,故选项A错误;压强不变时,若气体的体积增大,则气体的温度会升高,分子热运动会变得剧烈,故选项B正确;压强变大时,由于气体温度不确定,则气体的体积可能不变,可能变大,也可能变小,其分子间的平均距离可能不变,也可能变大或变小,故选项C错误;压强变小时,气体的体积可能不变,可能变大也可能变小,所以分子间的平均距离可能不变,可能变大,可能变小,故选项D正确。
答案BD
5.为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1×105 Pa,气体体积为2 L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4 L,使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。求:此时航天服内的气体压强,并从微观角度解释压强变化的原因。
解析对航天服内气体,开始时压强为p1=1×105Pa,体积为V1=2L,到达太空后压强为p2,气体体积为V2=4L。由等温变化的玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p2=5×104Pa。航天服内,温度不变,气体分子平均动能不变,体积膨胀,单位体积内的分子数减少,单位时间撞击到单位面积上的分子数减少,故压强减小。
答案见解析