2.3气体实验定律的微观解释 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 2.3 气体实验定律的微观解释
一、单选题
1．下列选项中，能正确描述某种气体分子速率分布规律的是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列关于气体压强的说法，正确的是（　　）
A．大气压强是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的
B．一定质量的理想气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大
C．一定质量的理想气体，只要温度升高，气体分子的平均速率就增大，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力就增大
D．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等
3．下列说法正确的是（　　）
A．气体温度升高，则每个气体分子的动能都将变大
B．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功
C．分子间同时存在着引力和斥力，其中引力比斥力大
D．密闭容器内的气体压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的
4．在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法正确的是（　　）
A．氢气的密度较大 B．氧气的密度较大
C．氢气的压强较大 D．两气体的压强相等
5．下列说法中错误的是（　　）
A．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少
B．热量可以从高温物体向低温物体传递，也可以从低温物体向高温物体传递
C．在理想气体的等压压缩过程中，外界对气体做功使气体的内能增加
D．悬浮在液体中的微小颗粒，在某一瞬间与它相碰撞的液体分子数越少，布朗运动越明显
6．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
7．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不相等
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
8．对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（　　）
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，温度必定升高
9．夏天开空调，冷气从空调中吹进室内，则室内气体分子的（　　）
A．热运动剧烈程度加剧 B．平均速率变大
C．每个分子速率都会相应地减小 D．速率小的分子数所占的比例升高
10．大量气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。当气体温度由某一较低温度升高到某一较高温度时，关于分子速率的说法正确的是（　　）
A．温度升高时，每一个气体分子的速率均增加
B．在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的
C．气体分子的速率分布不再呈“中间多、两头少”的分布规律
D．气体分子的速率分布仍然呈“中间多、两头少”的分布规律
11．用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　　）
A．杯内气体的压强变大
B．杯内单位体积的分子数减少
C．杯内气体分子运动的平均速率不变
D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小
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．玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，经过一段时间后发现瓶盖很难拧开。原因是（　　）
A．瓶内气体分子热运动的平均动能增加
B．瓶内每个气体分子速率都比原来减小
C．瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数减小
D．瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数增加
14．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
15．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
二、填空题
16．对于一定质量的气体，保持温度不变，体积增大后，气体的压强减小，这是因为气体分子每次碰撞器壁的平均作用力___________（填“增大”“不变”或“减小”），单位时间内单位面积器壁上受到的气体分子碰撞的次数___________（填“增多”“不变”或“减少”）。
17．如图（a）所示为一种减震垫，上面布满了圆柱形薄膜气泡，每个气泡内充满体积为、压强为的气体。当平板状物品平放在气泡上时，如图（b）所示，气泡被压缩。若气泡内气体温度保持不变．
（1）下列关于圆柱形薄膜气泡内气体压强的说法，正确的是( )
A．气泡内压强大于大气压强 B．该压强是由气体的重力产生的
C．该压强是由分子的斥力产生的 D．该压强是由大量分子对薄膜频繁碰撞产生的
（2）当体积压缩到V时，气泡与物品接触面的面积为S，求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力______；
（3）当物品放在气泡上后，气泡内气体的压强增加了，求放上物品前后此气泡内气体体积的变化量______。
18．图示的保温瓶里用软木塞密封了半瓶开水，经一夜后软木塞很难取出．与刚把软木塞盖上相比，在单位时间内，保温瓶内壁单位面积上被气体分子撞击的次数___（选填“增大”、“不变”或“减小”），瓶内气体的相对湿度___（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
19．液体在较高气压下沸点会提升，压力锅利用了这一物理现象，对水施加压力，使水可以达到较高温度而不沸腾，以加快炖煮食物的效率．用它可以将被蒸煮的食物加热到以上，在高海拔地区，利用压力锅可避免水沸点降低而不易煮熟食物的问题．某压力锅内温度逐渐升高的过程中，气体分子的平均动能__________（填“一定增大”或“一定减小”或“可能增大可能减小”），某个气体分子热运动的速度__________（填“一定增大”或“一定减小”或“可能增大可能减小”），压力锅内气体分子对压力锅器壁单位面积单位时间内的冲量________（填“一定增大”或“一定减小”或“可能增大可能减小”）．
三、解答题
20．在一个正方体容器里，任一时刻与容器各侧面碰撞的气体分子数目是否相同？是完全相同吗？这是为什么？
21．气缸放在水平地面上，开口向上，可视为质点的物体放在气缸的底部，质量为m、横截面积为的活塞与质量也为的物体（可视为质点）用长为的轻绳连接，活塞在气缸内封闭了一定质量的理想气体，如图所示，当封闭气体的温度为时，活塞与气缸底部的距离为。已知外界大气压强，为重力加速度大小。
(1)缓慢地将封闭气体的温度升高，当轻绳刚好绷紧时，封闭气体的温度为多少？
(2)当物体与气缸间的作用力刚好为零时，轻绳断裂，求断裂瞬间活塞的加速度大小以及此时气体的温度。
22．如图是“嫦娥三号”卫星顺利升空的情景。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查找资料知道：月球半径R，月球表面重力加速度g为开发月球的需要，设想在月球表面覆盖一层大气，使月球表面附近的大气压达到，已知大气层厚度h，比月球半径小得多，假设月球表面开始没有空气。空气的平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数，试求：
（1）应在月球表面覆盖的大气层的总质量m；
（2）月球表面大气层的分子数；
（3）气体分子间的距离。
23．举几个自然现象或社会现象的实例，说明大量偶然事件从整体上看遵循一定的统计规律。
24．如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的液柱，液柱下密封了一定质量的理想气体，液柱上表面到管口的距离为4.0cm，此时环境温度为23℃。现对细管的气体缓慢加热，当温度达到97℃时，液柱的上表面恰好位于管口处。忽略温度变化对液柱的体积影响。
（1）求细管的长度；
（2）从微观角度解释这个过程中压强的变化情况。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
根据麦克斯韦关于气体分子速率的分布规律知，在同一温度下，分子的速率都呈“中间多，两头少”的分布规律；高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率，不是所有，有个别分子的速率会更大或更小，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，综上所述，故选A。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．地球的周围被厚厚的空气包围着，这些空气被称为大气层，空气可以像水那样自由的流动，同时它也受重力作用，因此空气的内部向各个方向都有压强，这个压强被称为大气压，可近似看成是空气的重力产生的，A错误；
B．一定质量的理想气体，从宏观上看，压强与气体的体积及温度均有关系，从微观上看，压强与单位体积内的分子数及分子的平均动能有关，故体积减小，压强不一定增大，B错误；
C．在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力即气体产生的压强，结合B的解析可知，C错误；
D．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等，D正确。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体温度升高，则气体分子的平均动能变大，但并不是每个气体分子的动能都变大，A错误；
B．载重汽车卸去货物的过程中，轮胎体积膨胀，汽车轮胎内的气体对外做正功，B错误；
C．分子间同时存在着引力和斥力，时引力比斥力大，时引力比斥力小，C错误；
D．密闭容器内的气体压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．质量相同，两种气体的体积相同，则两种气体的密度相同，故AB错误；
CD．分子数
由于氢分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更大，故C正确，D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据 ，一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，则气体的体积增大，分子的密度减小；又因为温度升高，分子的平均动能变大，分子的平均速率变大，所以单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少，A正确，不符合题意；
B．热量可以从高温物体向低温物体传递，也可以从低温物体向高温物体传递，例如电冰箱，B正确，不符合题意；
C．根据，在理想气体的等压压缩过程中，气体的温度降低，气体的内能减小，C错误，符合题意；
D．悬浮在液体中的微小颗粒，在某一瞬间与它相碰撞的液体分子数越少，不平衡越显著，布朗运动越明显，D正确，不符合题意。
故选C。
6．A
【解析】
【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。
7．C
【解析】
【分析】
【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错误；
B．由图可知，具有最大比例的速率区间，0℃时对应的速率小，说明虚线为0℃的分布图象，故对应的平均动能较小，故B错误；
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正确；
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错误。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．分子的热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均动能增大，但如果分子的密集程度减小，则压强有可能不变，也可能减小，故A错误，B正确；
C．分子间的平均距离变大，说明体积变大，分子的密集程度减小，但如果温度也变化，则压强有可能减小，有可能增大，也有可能不变，故C错误；
D．分子间的平均距离变大，说明体积变大，由理想气体状态方程可知，温度有可能减小，有可能增大，也有可能不变，故D错误。
故选B。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
冷气从空调中吹进室内，室内温度降低，分子热运动剧烈程度减弱，分子平均速率减小，即速率小的分子数所占的比例升高，但不是每个分子的速率都减小。
故选D。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．温度升高时，分子的平均速率变大，但是并非每一个气体分子的速率均增加，选项A错误；
B．在不同速率范围内，分子数的分布是不均匀的，温度越高，速率较大的分子占的比例越大，选项B错误；
CD．气体分子的速率分布仍然呈“中间多、两头少”的分布规律，选项C错误，D正确。
故选D。
11．D
【解析】
【详解】
A．杯盖盖好后杯内封闭了一定质量的气体，体积不变，冷却后气体温度降低，根据理想气体状态方程可知，杯内的气体压强减小， A错误；
B．杯内气体的分子数不变，B错误；
C．冷却后温度降低，气体分子的平均动能减小、平均速率减小， C错误；
D．根据理想气体压强产生的微观机制可知，杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小， D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【分析】
【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．C
【解析】
【详解】
装入热水时，杯内上方气体温度升高，将一些气体排出，拧紧瓶盖，过一段时间后与外界发生热传递，气体放出热量后，内能减小温度降低。由于气体等容规律，瓶内的也压强减小，外界大气压将瓶盖压紧，故打开杯盖需要克服更大的摩擦力。
AB．温度降低后，气体分子的平均动能减小，并不是每个气体分子的速率都减小，有的分子的速率增加，故AB错误；
CD．温度降低后，气体的平均动能减小，平均速度也减小，单位时间内气体分子撞击容器的次数减小，故C正确，D错误。
故选C。
14．A
【解析】
【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。
15．A
【解析】
【分析】
【详解】
对A中气体，有
对B中气体，有
联立，可得
故选A。
16． 不变 减少
【解析】
【详解】
[1][2]温度是分子平均动能的标志，气体温度不变，则分子平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的平均作用力不变；气体的体积增大，分子数密度减少，故单位时间内单位面积器壁上受到的气体分子碰撞的次数减少。
17． AD
【解析】
【详解】
（1）根据题意知，鼓起来的薄膜气泡，压强一定大于大气压强；当有平板状物品时，薄膜气泡体积要减小，根据玻意尔定律，压强要增大，压强更大于大气压强，故A正确；密闭气体压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，故D正确。
故选AD。
（2）根据玻意尔定律得
每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力
联立得
（3）根据玻意尔定律得
由于压强增大，体积减小，V18． 减小 增大
【解析】
【详解】
[1]保温瓶里的半瓶开水，经一夜后由于温度降低，则瓶内气体的压强减小，则在单位时间内，保温瓶内壁单位面积上被气体分子撞击的次数减小；
[2]因为饱和汽压随温度的降低而变小，故瓶内空气的绝对湿度不变而饱和蒸汽压减小，所以相对湿度会变大。
19． 一定增大 可能增大可能减小 一定增大
【解析】
【详解】
[1]温度是分子平均动能的标志，所以温度逐渐升高的过程中，气体分子的平均动能一定增大；
[2]某个气体分子热运动的动能不能代表气体分子的平均动能，所以单个气体分子热运动的速度可能增大可能减小；
[3]温度升高，气体的平均动能增加，由公式
易知压力锅内气体分子对压力锅器壁单位面积单位时间内的冲量一定增大。
20．见解析
【解析】
【详解】
虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子数基本相同，则在一个正方形容器里，任一时刻与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，而不是完全相同。
21．(1)；(2)g，
【解析】
【详解】
(1)封闭气体的温度为时，体积为
轻绳绷紧前封闭气体做等压变化，当轻绳刚好绷紧时，封闭气体的体积
根据盖-吕萨克定律可得
代入数据得
(2)轻绳刚好绷紧时以活塞为研究对象，设此时封闭气体的压强为，根据平衡条件可得
当物体对气缸的压力刚好为零时，对活塞和物体整体进行受力分析，设此时气体压强为，温度为，根据平衡条件可得
又
由于轻绳从绷紧瞬间到断裂过程封闭气体发生等容变化，根据查理定律可得
解得
此时轻绳断裂，对活塞根据牛顿第二定律得
解得轻绳断裂瞬间活塞的加速度大小为
22．（1） ；（2） ；（3）
【解析】
【详解】
（1）月球的表面积为
S＝4πR2
月球表面大气的重力与大气压力大小相等，即有
mg＝p0S
所以大气的总质量
（2）月球表面大气层的分子数为
（3）可以认为每一个气体分子占据的空间为一个立方体，小立方体紧密排列，其边长即为分子间的距离，设分子间距离为a，大气层中气体的体积为V，则有
V＝4πR2h
可得
23．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
比如说抛硬币，或者掷骰子；先来说抛硬币，硬币是两面抛一次两次正面和反面出现是个偶然事件，但是抛一千次，一万次或者更多，那正面和反面出现的几率基本是50%左右。
掷骰子也是一样，随着掷骰子的次数增多，每一面出现的概率基本是1/6左右。
青少年犯罪现象对个别家庭来说是偶然的，但是研究多个青少年犯罪的原因可看出它们都有共同的特点，家庭教育、环境等。
所以大量的偶然事件从整体上遵从一定的统计规律。
24．（1）22cm；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h=2cm；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为l=4cm
初始被密封气体的体积为：V1=(L-h-l)S
温度为T1=（23+273）K=296K
当液柱的上表面恰好位于管口处时，被密封气体的体积为：V2=(L-h)S
温度为：T2=（97+273）K=370K
整个过程中压强不变，由盖—吕萨克定律有
即
解得
L=22cm
（2）一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大；同时气体的体积增大，分子的密集程度减小，压强不变。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页