1.3分子运动速率分布规律 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

1.3分子运动速率分布规律 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．氧气分子在0°C和100°C温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法错误的是（　　）
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中实线对应于氧气分子在100 °C时的情形
D．与0°C时相比，100°C时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
2．密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大，该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图所示，则T1（　　）T2。
A．大于 B．等于
C．小于 D．无法比较
3．关于分子动理论的知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B．图乙为水中炭粒运动位置连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子势能一直变大
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线①对应的温度较高
4．在一定温度下，当一定量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于（　　）
A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
B．气体分子的密集程度变小，分子的平均动能也变小
C．每个分子对器壁的平均撞击力变小
D．气体分子的密集程度变小，分子势能变小
5．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　）
A．在①状态下，分子速率大小的分布范围相对较大
B．两种状态氧气分子的平均动能相等
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．①状态的温度比②状态的温度低
6．关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是(　　)
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．压强的大小只取决于气体分子数量的多少
D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大
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．下列说法正确的是（　　）
A．扩散运动是由微粒和水分子发生化学反应引起的
B．某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动
C．0 ℃和100 ℃氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律
D．以上说法均错误
9．某种气体在不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，所对应的温度分别为、、，则（　　）
A． B．
C．， D．
10．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
11．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
12．下列说法正确的是（　　）
A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
B．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
13．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数占总分子数的百分比与速率的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．曲线Ⅱ对应的气体温度较高
B．曲线Ⅰ对应的气体分子平均速率较大
C．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较大
D．曲线Ⅱ对应的气体个别分子的速率有可能比曲线Ⅰ对应的气体有些分子速率大
14．如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。a态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是气缸从容器中移出后，在室温（27℃）下达到的平衡状态。若大气压强始终保持不变，下列说法中正确的是（　　）
A．与a态相比，b态的气体对活塞的压力较大
B．a、b两态的气体对活塞的压力相等
C．从a态到b态，气体的内能增加，速率大的分子数所占的比例升高
D．与a态相比，b态的气体单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较少
15．氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是（ ）
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
二、解答题
16．有甲、乙、丙、丁四瓶氢气。甲的体积为，质量为，温度为，压强为。乙、丙、丁的体积、质量、温度如下所述。
(1)乙的体积大于，质量、温度和甲相同。
(2)丙的温度高于，体积、质量和甲相同。
(3)丁的质量大于、温度高于，体积和甲相同。
试问：乙、丙、丁的压强是大于还是小于？或等于？请用气体压强的微观解释来说明。
17．虽然单个细微粒子撞击一个巨大物体上的力是局部而短暂的脉冲，但大量粒子频繁撞击在物体产生的平均效果是个均匀而持续的压力．为简化问题，我们设粒子流中每个粒子的速度都与物体的界面<壁)垂直，并且速率也一样，皆为．此外，设每个粒子的质量为m，数密度(即单位体积内的粒子数)为．求下列两种情况下壁面受到的压强．
(1)粒子完全射入壁面;
(2)粒子等速率弹回.
参考答案
1．D
【详解】
A．由题图可知，在0℃和100℃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A正确，不符合题意；
BC．气体温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子平均动能越大，大速率的分子所占的百分比越大，故虚线对应的温度较低，故BC正确，不符合题意；
D．由图中0～400m/s区间图线下的面积可知，0℃时出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大，故D错误，符合题意。
故选D。
2．C
【详解】
密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大，温度升高时，速率大的分子数占总分子数的百分比较大，所以T1小于T2，则C正确；ABD错误；
故选C。
3．C
【详解】
A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否则很难形成单分子油膜，故A错误；
B．图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是炭粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动，故B错误；
C．根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r0增大时，分子力表现为引力，分子力做负功，则分子势能增大，故C正确；
D．由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
ABC．气体温度不变，分子的平均动能不变，气体分子对器壁的平均撞击力不变，当气体的体积增大时，气体分子的密集程度减小，单位时间内对器壁的碰撞次数减少，从而导致单位时间内器壁单位面积上受到的压力变小，故气体产生的压强减小，A正确，B、C错误；
D．气体分子间距离远大于分子直径，分子之间为引力，且几乎为零，气体的体积增大，分子间距离增大，如果考虑气体分子间的相互作用，分子力做负功，分子势能增大，D错误。
故选A。
【名师点睛】
求解本题的关键是明确气体压强产生的机理，是由于无规则运动的气体分子频繁的碰撞器壁产生的，压强的大小与温度、体积有关，符合统计规律。
5．D
【详解】
AD．由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大。故A错误D正确；
B．②对应的温度较高，②状态氧气分子的平均动能大，故B错误；
C．由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，故C错误；
故选D。
6．B
【详解】
AB．气体的压强是大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的，故A错误，B正确；
CD．压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的数密度，与物体的宏观运动无关，故CD错误。
故选B。
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．C
【详解】
A．扩散运动是物理现象，没有发生化学反应，故A错误；
B．分子运动是杂乱无章的，无法判断分子下一时刻的运动方向，故B错误；
C．0 ℃和100 ℃氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律，故C正确；
D．因为C选项正确，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低。
故选B。
10．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。
11．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。
12．D
【详解】
A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，是因为气体的压强大，故A错误；
BC．布朗运动是悬浮的固体小颗粒的运动，肉眼看不到，故热水中胡椒粉的运动和空气中尘埃的运动都不是布朗运动，故BC错误；
D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。
故选D。
13．AD
【详解】
AB．由题图知气体在状态Ⅰ时分子平均速率较小，则知气体在状态Ⅰ时温度较低，故A正确，B错误；
C．在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错误；
D．温度升高时，速率大的分子数比例变大，气体分子速率分布总呈“中间多、两头少”的分布特点，故D 正确。
故选AD。
14．BCD
【详解】
AB．大气压强始终保持不变，两种状态下由活塞平衡可得，a、b两态的气体对活塞的压力相等，故A错误，B正确；
C．状态a到状态b，气体的温度升高，气体内能增加，则分子平均动能增大，所以速率大的分子数所占的比例升高，故C正确；
D．气体压强不变，由a态到b态过程气体温度升高，由盖吕萨克定律可知，气体体积变大，故单位体积内的分子个数减少，即b态的气体单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较少，故D正确。
故选BCD。
15．ABC
【详解】
A. 由题图可知，在0℃和100℃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A项符合题意.
B温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 ℃时的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.
C. 实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C项符合题意.
D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D项不合题意
E.由图可知，0～400 m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项不合题意．
16．(1)小于p；(2)大于p；(3) 大于p；
【详解】
(1)乙的体积大于，质量、温度和甲相同，则分子平均速率相同，气体分子对器壁的平均作用力相同，而由于乙的体积较大，则分子密度较小，则单位时间撞击器壁的分子数较少，则气体压强较小，即乙的压强小于p。
(2) 丙的温度高于，体积、质量和甲相同。则丙分子密度与甲相同，丙的温度高，则分子平均速率较大，分子对器壁的平均撞击力较大，则丙气体的压强较大，即丙的压强大于p。
(3)丁的质量大于、温度高于，体积和甲相同。则丁的分子数密度大于甲，分子的平均速率大于甲，则单位时间内撞击器壁的分子数大于甲，分子对器壁的平均撞击力大于甲，则压强大于甲，即丁的压强大于p。
17．(1)；(2)
【详解】
（1）设巨大的物体的面积为S，设粒子撞击到面板上所用的时间为，则在时间内能撞击到面板上的粒子的个数，因此粒子的总质量为，取向右为正方向，由动量定理有解得；
（2）若粒子等速率返回，由动量定理有解得