2.3气体实验定律的微观解释 同步训练(Word版含答案)

2.3气体实验定律的微观解释
一、选择题（共15题）
1．下列关于分子运动和热现象的说法中正确的是（ ）
A．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增大
B．颗粒越大，在某一瞬间与颗粒碰撞的液体分子数越多，布朗运动越明显
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．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定增大
2．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．图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形
B．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与0℃时相比，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大
3．关于下列实验及现象的说法，正确的是
A．图甲说明薄板是非晶体
B．图乙说明气体速率分布随温度变化而变化，且
试卷第1页，共3页
C．图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关
D．图丁说明水黾受到了浮力作用
4．以下几种对现象的分析，其中说法正确的是（　　）
A．因为空气分子间存在斥力，所以用气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气
B．用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有间隙的缘故
C．悬浮在水中的花粉颗粒，永不停息地做无规则运动，若花粉颗粒越小，温度越高，这种运动越激烈
D．用碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动，是碳分子的无规则运动的反映
5．下列说法正确的是 .
A．一定质量的气体，，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁 的作用力增大
B．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减小
C．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：每个分子动能都增大
D．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的数密度增大
6．某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（　　）
A．温度升高，曲线峰值向左移动 B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大 D．图中两条曲线下面积不相等
7．右图是氧气分子在不同温度(0℃和100℃)下的速率分布，由图可得信息(　　)
A．同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例变高
D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小
8．一定质量的理想气体，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
9．如图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布， 是分子数所占的比例．由图线信息可得到的正确结论是（ ）
A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
B．温度升高使得每一个氧气分子的速率都增大
C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例越小
D．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
10．研究气体的性质时，可以设想有一种气体可以不计分子大小和分子间相互作用力，我们把它叫做理想气体。对于一定质量的某种理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体温度升高，每一个分子的动能都增大 B．气体温度升高，气体分子的平均动能增大
C．气体压强是气体分子间的斥力产生的 D．气体对外界做功，气体内能一定减小
11．下列说法中不正确的是
A．布朗运动不是分子的热运动
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大
C．当分子间距离增大时，分子的引力和斥力都增大
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
12．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为等压过程，D→A为等容过程．该循环过程中，下列说法正确的是(　　)
A．A→B过程中，气体吸收热量
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
13．对于气体分子的运动，下列说法正确的是（　　）
A．一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等
B．一定温度下某种气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C．一定温度下某种气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D．一定温度下某种气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减小
14．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．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与0℃时相比，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大
15．下列说法中正确的是___________
A．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
B．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在永停息地做无规则的热运动
C．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
D．一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E．一定量的理想气体，如果体积不变，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减少
二、填空题
16．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能______的事件。
17．气体的压强就是________________________________________，它是由于________________________而引起的．
18．10 g 100 ℃的水在1个大气压的恒压密闭容器中慢慢加热至全部汽化的过程中，水分子的平均动能____；水的总内能____；该过程中，水分子对容器壁单位面积上的撞击次数____．(均选填“增大”、“不变”或“减小”)
19．如图所示，一个质量为M、上端开口的圆柱形导热气缸内有两个质量均为m的活塞A、B，两活塞面积均为S，与气缸围成的空间I、II 内分别封闭有一定质量的同种理想气体。现在活塞A的中间系一根细线，将气缸悬挂在天花板上，气缸呈竖直状态，I、II两部分体积相等，气体温度相同。已知两活塞与气缸间光滑且不漏气，大气压强为p0。重力加速度为g，则I内理想气体的压强为___； I内理想气体的质量_______（填“大于”“等于”或“小于”） II内理想气体的质量。
三、综合题
20．气体实验定律中温度、体积、压强在微观上分别与什么相关？
21．如图所示，一名同学将一个用水柱封闭的玻璃瓶放入热水中，发现水柱向右移动。试用分子动理论解释这个现象。
22．堵住打气筒的出气口，缓慢推压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力。请解释出现这种现象的原因。
23．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量．为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；分子速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；分子与器壁碰撞前后瞬间，速度方向都与器壁垂直，且速率不变．
（1）求一个气体分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量I的大小；
（2）每个分子与器壁各面碰撞的机会均等，则正方体的每个面有六分之一的几率．请计算在Δt时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子个数N；
（3）大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强．对在Δt时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子进行分析，结合第（1）（2）两问的结论，推导出气体分子对器壁的压强p与m、n和v的关系式．
参考答案：
1．D
【详解】
A．气体温度升高，气体分子的平均速率增大，并非所有分子的速率都增大，故A错误；
B．颗粒越大，与颗粒碰撞的液体分子数越多，使颗粒平衡的机会就越大，布朗运动越不明显，故B错误；
C．气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为气体分子的无规则运动，故C错误；
D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，说明温度升高，分子平均动能增大，而理想气体的内能只有分子平均动能，则它的内能一定增大，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
AB．由题图可以知道，具有最大比例的速率区间，100℃时对应的速率大，说明实线为氧气分子在100℃的分布图像，对应的平均速率较大，故A错误，B正确；
C．题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C错误；
D．与0℃时相比，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，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．图甲说明薄板具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，故A错误；
B．图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，可知
T2＞T1
故B错误；
C．如图丙可以说明，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故C正确；
D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．空气中分子距离较大，分子几乎为零，用气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气，那是气体压强作用的效果，故A错误；
B．面包之间的空隙，属于物体之间的空隙不是分子间的间隙，故B错误；
C．悬浮在水中的花粉颗粒，永不停息地做无规则运动，属于布朗运动，若花粉颗粒越小，温度越高，布朗运动越激烈，故C正确；
D．布朗运动是碳粒做的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
A. 一定质量的气体，保持温度不变，体积减小，单位体积内的分子数增多，分子密度增大，使压强增大，故A错误；
B. 一定质量的气体，保持温度不变，体积增大时，单位体积内的分子数减少而使分子撞击次数减少，从而使压强减小，故B正确；
CD. 一定质量的气体，保持体积不变，分子数密度不变，温度升高时，分子平均动能增大而使压强升高，但并不是每个分子动能都增大，故C错误，D错误；
故选B.
6．B
【详解】
AB．温度越高，速率大的所占百分比较大，故温度升高，曲线峰值向右移动，实线对应的气体分子温度较高，A错误，B正确；
C．虚线对应的气体分子温度较低，分子平均动能较小，C错误；
D．图中两条曲线下的面积表示总的分子数，由题意可知为同一种气体，故面积相等，D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．由图可知，同一温度下，氧气分子速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点，A正确．
B．温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均动能越大，平均速率越大，单不是所有分子运动速率变大，B错误；
CD．由图知，随着温度升高，速率较大的分子数增多，所以氧气分子的平均速率变大，氧气分子中速率小的分子所占比例变低，故CD错误。
故选A。
8．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。
9．D
【详解】
A．同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，A错误；
B．温度升高使得氧气分子的平均速率增大，但是每一个分子的速率不一定变大，B错误；
C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例有高有低，C错误；
D．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，D正确．
10．B
【详解】
AB．气体温度升高，气体分子的平均动能增大，但也有少数气体分子的动能减小，A错误，B正确；
C．气体压强是气体分子持续撞击产生的， C错误；
D．根据热力学第一定律
当气体对外界做功时，同时气体从外界吸收热量，内能不一定减小，D错误。
故选B。
11．C
【详解】
布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，不是分子的热运动，选项A正确； 物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，选项B正确； 当分子间距离增大时，分子的引力和斥力都减小，选项C错误； 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，选项D正确；此题选项不正确的选项，故选C.
12．B
【详解】
因为A→B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有△U=W+Q，温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，选项A错误；因为B→C为等压过程，由于体积增大，由理想气体状态方程pV/T=C可知，气体温度升高，内能增加，故气体分子的平均动能增大，B正确；C→D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，C错误；D→A为等容过程，体积不变，压强变小，由pV/T=C可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，D错误；故选B.
13．BD
【详解】
ABC．一定温度下某种气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，速率不等，但大量分子的运动遵从统计规律，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，故AC错误，B正确；
D．温度升高时，大量分子的平均动能增大，但个别或少量（如10个）分子的平均动能有可能减小，D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】
A．曲线下的面积表示分子速率从所有区间内分子数占总分子数的百分比之和，显然为1，故A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，具有最大比例的速率区间，速率越大说明温度越高，所以0℃对应的是虚线，实线对应的是100℃，故B正确；
C．图中给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，因分子总数未知，无法确定分子的具体数目，故C错误；
D．0~400m/s区间内100℃对应的占据比例均小于0℃时所占据的比值，所以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，故D错误。
故选AB。
15．CDE
【详解】
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，但斥力减小的快，故A错误；
B．布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则热运动，故B错误；
C．伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用，故C正确；
D．由理想气体状态方程可知，体积增大，温度升高，那么它一定从外界吸热，故D正确；
E．由理想气体状态方程可知，体积不变，当温度降低，压强减小，分子每秒平均碰撞次数减小，故E正确．
故选CDE。
16．不出现
17． 容器壁单位面积所受的压力 大量气体分子对容器壁的频繁撞击
【详解】
从微观角度看，气体压强的是大量气体分子不停的对容器壁碰撞产生的，故压强就是容器壁单位面积所受的压力；它是由于大量气体分子对容器壁的频繁撞击产生的。
18． 不变 增大 不变
【详解】
等质量物体的平均动能至于温度有关，因为加热过程中温度不变，故内能不变；
因为加热过程中水吸收热量，而体积不变，没有做功，故内能增加；
因体积不变，水分子的平均动能不变，故水分子对容器壁单位面积上的撞击次数不变．
19． 小于
【详解】
对气缸受力分析有
对气体间的隔板，受力分析有
解得
I、II 内同种气体温度、体积均相同，压强大的质量大。所以I内理想气体的质量小于II内理想气体的质量。
20．在微观上，气体的温度决定气体分子的平均动能，体积决定分子的数密度，而分子的平均动能和分子数密度决定气体的压强．
21．在实验过程中，封闭的气体压强保持不变。玻璃瓶放入热水中时，气体的温度升高，分子的平均动能增大，要保持气体的压强不变，只有使一定时间内撞击单位面积容器壁的分子数减少，也就是使气体分子密集程度减小，即气体的体积增大，所以水柱向右移动。
22．堵住打气筒的出气口，下压活塞使气体体积减小，气体的密度增大，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，需要的用的外力增大， 所以会感到越来越费力。
23．（1）（2） （3）
【详解】
（1）以气体分子为研究对象，以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向
根据动量定理
由牛顿第三定律可知，分子受到的冲量与分子给器壁的冲量大小相等方向相反
所以，一个分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量为 ；
（2）如图所示，以器壁的面积S为底，以vΔt为高构成柱体，由题设条件可知，柱体内的分子在Δt时间内有1/6与器壁S发生碰撞，碰撞分子总数为
（3）在Δt时间内，设N个分子对面积为S的器壁产生的作用力为F
N个分子对器壁产生的冲量
根据压强的定义
解得气体分子对器壁的压强
答案第1页，共2页