2.3气体实验定律的微观解释 同步练习（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．如图，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA：SB＝1：2。两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。某状态下系统平衡时，A中气体压强为pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强，则此时B中气体压强为（　　）
A．0.75p0 B．0.25p0 C．0.5p0 D．p0
2．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（　　）
A．空气分子数密度增大
B．空气分子的平均速率增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量增大
3．当气体温度升高时，下面说法中正确的是（　　）
A．每个分子的速率都增大 B．每个分子的热运动都加剧
C．每个分子的动能都增大 D．物体分子的平均动能增大
4．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．若体积不变、温度升高，则每个气体分子热运动的速率都增大
B．若体积减小、温度不变，则器壁单位面积受气体分子的碰撞力不变
C．若体积不变、温度降低，则气体分子密集程度不变，压强可能不变
D．若体积减小、温度不变，则气体分子密集程度增大，压强一定增大
5．运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关
B．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA
C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是布朗运动
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，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
6．下列说法中正确的是
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
7．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
8．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
9．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，这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体和外界无热交换
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
10．氧气分子在和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大的情形
C．图中虚线对应于氧气分子在时的情形
D．与时相比，时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较大
11．环绕地球作匀速圆周运动的航天飞机舱内密封着一定质量的空气，则（ ）
A．由于气体处于完全失重状态，故气体对舱壁无压力
B．当对舱内气体加热时，气体的压强和内能均增大
C．若舱内有少量气体漏出，但气体的温度不变，则舱内气体的内能也不变
D．若向舱内再充入空气，并保持舱内温度不变，则舱内气体的内能一定不变
12．下列说法正确的是（　　）
A．同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
13．一定质量的气体在等温变化过程中（可视作理想气体），下列物理量中将发生变化的是（　　）
A．分子的平均动能
B．单位体积内的分子数
C．气体的压强
D．分子总数
14．一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是 ( )
A．温度升高后，气体分子的平均速率变大
B．温度升高后，气体分子的平均动能变大
C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大
D．温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了
15．如图所示，密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则（　　）
A．氢分子的平均动能增大
B．氢分子的势能增大
C．容器内氢气的内能增大
D．容器内氢气的内能可能不变
E．容器内氢气的压强增大
二、填空题
16．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子的速率的两条关系图线，如图所示，则___________（选填“大于”或“小于”）。
17．节日放飞的氢气球，升到高空后会破裂，氢气球在破裂之前的上升过程中，下列说法正确的是___ ．
A．气球内氢气的内能减小
B．气球内氢气分子的速率都在减小
C．气球内的氢气对外做功
D．气球内的氢气分子的速率总是呈“中间多，两头少”的分布规律
E. 气球内的氢气分子的运动也叫布朗运动
18．下列说法正确的是____
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．在一定温度下，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少
D．一定温度下，水的饱和汽的压强是一定的
E. 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势
19．如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的内能分别是E1、E2、E3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则E2_________E3，N2________N3。（填“>”，“<”或“=”）
综合题
20．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿上航天服，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1atm，气体体积为2L，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4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。
（1）求此时航天服内气体的压强，并从微观角度解释压强变化的原因。
（2）若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢恢复到0.9atm，则需补充1atm的等温气体多少升？
21．为做好新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情的常态化防控工作，学校组织工作人员每天对校园进行严格的消毒，如图是喷雾消毒桶的原理图。消毒桶高为H=60cm，
横截面积S=0.1m2，打气筒每次可以向消毒桶内充入压强为p0体积为0.015m3的空气。环境温度为7°C时，向桶内倒入消毒液，关闭加水口后，液面上方有压强为p0、高为h=22.5cm的空气:已知消毒液的密度为=1000kg/m3，大气压强p0恒为1.0×105Pa，喷雾管的喷雾口与喷雾消毒桶顶部等高，忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体，当地的重力加速度为g=10m/s2。
(1)当环境温度升高至T1时，恰好有消毒液从喷雾口溢出，求环境温度T1；
(2)环境温度为7°C时关闭K，用打气筒向喷雾消毒桶内连续充人空气，然后打开K，进行消毒。消毒完成时，喷雾口刚好不再喷出药液，此时桶内剩余消毒液深度h'=10cm；求打气筒的打气次数n(假设整个过程中气体温度保持不变)。
22．简述道尔顿分压定律及其原理。
23．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
试作出题中的分子运动速率分布图像。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
对A中气体，有
对B中气体，有
联立，可得
故选A。
2．B
【详解】
ABD．温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小，故A、D错误，B正确；
C．温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误。
故选B。
3．D
【详解】
温度是分子平均动能的标志，但只能反映大部分分子的性质，不能具体到每一个分子的运动，不是每个分子的速率都增大，不是每个分子的热运动都加剧；温度升高时，大部分分子的动能都增大，但也有少数分子动能可能减小；故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是气体中每个分子的速率都增大，也有个别速度减小的，故A错误；
BD．对于一定质量的理想气体，体积减小，分子密集程度增大。理想气体质量一定时，满足，若体积减小、温度不变，则压强增大，故器壁单位面积受气体分子的碰撞力会增大，故B错误，D正确；
C．同理可分析，体积不变、温度降低，气体的压强会变小，故C错误；
故选D。
5．D
【详解】
A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，故A错误；
B．由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，故B错误；
C．布朗运动的微粒非常小，肉眼是看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是机械运动，不是布朗运动，故C错误；
D．扩散可以在固体中进行，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，这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。
6．A
【详解】
根据理想气体状态方程 压缩后的压强，知压缩后的压强还与压缩后的温度有关，如果压缩后的温度降低足够大，则气体压强可以减小，故A正确；根据理想气体状态方程可知温度不变时，压强增大，则体积减小，故B错误；气体压强由于分子热运动时气体分子不断撞击容器壁形成持续压力而形成的，与气体分子间的斥力无关，故C错误；气体压强由于分子热运动时气体分子不断撞击容器壁形成持续压力而形成的，与气体的重力无关，故在失重的情况下，密闭容器中的气体对器壁仍然有压强，故D错误．故选A．
7．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。
8．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.
9．C
【详解】
A．A→B过程中，等温膨胀，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错误；
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，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。
故选C。
10．A
【详解】
A．由题图可知，在和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，即两条曲线下面积相等，A正确；
BC．由图可知，具有最大比例的速率区间，时对应的速率大，说明实线为的分布图像，对应的平均动能较大，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，BC错误；
D．由图可知，0～400m/s段内，对应的占据的比例均小于与时所占据的比值，因此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，D错误。
故选A。
11．B
【详解】
A、气体压强的产生是由于气体分子作无规则热运动时，频繁的撞击容器壁产生，所以此时气体对舱壁有压力，故A错误；
B、当对舱内气体加热时，气体温度升高，内能增加；由于气体体积不变，根据理想气体状态方程可知压强增加；故B正确；
C、若舱内有少量气体漏出，但气体的温度不变，分子热运动的平均动能不变，故内能减小，故C错误；
D、若向舱内再充入空气，并保持舱内温度不变，分子热运动的平均动能不变，故内能增加，故D错误；
故选B．
12．A
【详解】
A．分子的运动情况与物体的温度有关，温度越高，分子平均动能越大，分子热运动越剧烈，故A正确；
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能总和，故B错误；
C．气体压强由温度、体积决定，即与气体分子的平均动能和分子密集程度有关，故C错误；
D．气体膨胀对外做功且温度降低，温度是分子平均动能的标志，温度降低，则分子的平均动能变小，故D错误。
故选A。
13．BC
【详解】
A．气体在等温变化过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，故A错误；
BD．等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积变化而变化，一定质量的气体，其分子总数一定，单位体积内的分子数改变，故B正确，D错误；
C．等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积变化而变化，故C正确。
故选BC。
14．ABC
【详解】
温度升高,分子的平均动能增大,根据动量定理，知分子撞击器壁的平均作用力增大，体积不变,知分子的密集程度不变，即单位体积内的分子数不变，故ABC正确，D错误。
综上所述本题答案是ABC。
15．ACE
【详解】
A．温度是分子的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大；故A正确；
B．气体分子之间的距离比较大，气体分子势能忽略不计；故B错误；
CD．气体的内能有分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大；故C正确，D错误；
E．根据理想气体的状态方程： 可知，氢气的体积不变，温度升高则压强增大；故E正确。
故选ACE。
16．小于
【详解】
由图可知，气体在时分子平均速率较小，则知气体在时温度较低，故小于。
17．ACD
【详解】
AC.在气球上升过程中，随着高度的增加，温度降低，空气的密度减小，大气压强逐渐减小，由于大气压强在逐渐减小，而球内氢气的压强大于外界大气压，会使得氢气球向外膨胀，气球的体积变大，气体对外做功，其体内能减小，故AC正确；
BD.氢气温度降低，分子平均动能减小，平均速率减小，速率总是呈“中间多，两头少”的分布规律，不一定所有分子速率都减小，故D正确,B错误；
E.布朗运动是液体中的固体小颗粒的无规则运动，故E错误。
故选ACD。
18．BCD
【详解】
知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，则摩尔体积除以阿伏伽德罗常数就是气体分子的所占空间体积的大小，不是气体分子的大小；故A错误；在一定温度下，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，选项B正确；一定质量的理想气体压强不变时，温度升高，则体积一定增大，气体的密度减小；故气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少，故C正确；水的饱和汽压和温度有关，一定温度下，水的饱和汽的压强是一定的；故D正确；分子间同时存在引力和斥力，液体分子存在表面张力的原因是引力大于斥力；对外表现为引力；从而使且面收缩；故E错误；
故选BCD．
19． < >
【详解】
由图像可知，状态2到状态3为等压变化，根据盖—吕萨克定律可知
故
所以状态2时内能小于状态3
状态2和3的压强相等，但状态3的温度更高，平均分子动能更大，所以碰撞次数更少
20．（1）0.5atm，见解析；（2）1.6L
【详解】
（1）气体的状态参量：p1=1atm，V1=2L，V2=4L
气体发生等温变化，由玻意耳定律得
解得
p2=0.5atm
由于气体的压强与分子密度和分子平均动能有关，在气体体积变大的过程中，该气体的分子密度变小，而温度不变，即分子的平均动能不变，故该气体的压强减小。
（2）设需要1atm的等温气体V升，以该气体和航天服原有气体为研究对象， p3=0.9atm，V3=4L
由玻意耳定律得
解得
V=1.6L
21．(1)286.3K；(2)20
【详解】
(1)根据与喷雾管内液面关系可知消毒桶内气体做等容变化，初态压强p0，温度
T0=280K
体积为
V0=hS
末态压强
根据查理定律
解得
T1=286.3K
(2)设打气次数为n，消毒完成后，消毒桶内气体体积
压强为
可知
解得
n=20次
22．见解析
【解析】
道尔顿分压定律的内容：理想气体混合物总压力等于各组元气体的分压力之和；
在容器内的气体混合物中，若各组分气体间不发生化学反应，则每一组气体都均匀分布在容器中，每组气体产生的压强都等于在相同温度下单独充满容器时产生的压强，而混合气体的总压强等于各分气体的分压之和。其原因是每种气体分子在一定温度下容器的器壁都会产生碰撞力，则气体的压强应该等于所有气体对器壁单位面积上的碰撞力之和。
23．见解析
【解析】
分子运动速率分布图像如图所示：
横坐标：表示分子的速率
纵坐标：表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。
答案第1页，共2页