1.3气体分子速率分布的统计规律 同步练习（Word版含答案）

1.3气体分子速率分布的统计规律同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．一定质量的气体在温度不变的情况下，当气体的体积变化时，下列各量中发生变化的是（　　）
A．分子的平均速率
B．单位体积内的分子数
C．所有分子的速率
D．分子总数
2．堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力．设此过程中气体的温度保持不变．对这一现象的解释正确的是
A．气体的密度增大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多
B．气体分子间没有可压缩的间隙
C．气体分子的平均动能增大
D．气体分子间相互作用力表现为斥力
3．下列说法中正确的是（　　）
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．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （ ）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换
C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
D．扩散现象说明分子间存在斥力
5．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
6．对密闭在钢瓶中一定质量的气体，下列说法中正确的是（ ）
A．温度很低、压强很大时，瓶中气体才可看做理想气体
B．在瓶子自由下落时，由于失重气体对瓶底的压强减小
C．温度升高时，平均单个分子对器壁的撞击力增大了
D．瓶中气体分子的运动速率分布呈现中间小两头大的分布规律
7．下列说法正确的是（　　）
A．相同温度的10克冰和10克水比较，内能不相等
B．氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同
C．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加
D．一定质量的某种理想气体，体积减小时，分子的密集程度也将减小
8．下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
C．物体的温度越高，其分子的平均动能越大
D．气体压强的大小只与气体分子的密集程度有关
9．由热学知识可知下列说法中正确的是（ ）.
A．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动
B．随着科技的发展，永动机是有可能被制造出来的
C．气体密封在坚固的容器中且温度升高，则分子对器壁单位面积的平均作用力增大
D．热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
10．关于下列实验现象的说法，正确的是（　　）
A．图甲说明薄板一定是晶体
B．图乙说明气体速率分布随温度变化，且
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
11．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
12．一定质量理想气体的温度为某一确定值，则该气体（　　）
A．各速率区间的分子数占总分子数的比例稳定
B．各速率区间的分子数占总分子数的比例相等
C．所有分子的速率都相等
D．每个分子的速率不变化
13．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
14．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
15．如图所示为一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法中正确的是（ ）
A．温度升高，所有分子的运动速率均变大
B．温度越高，分子的平均速率越小
C．0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点
D．100℃的氧气与0℃的氧气相比，速率大的分子所占比例较小
二、填空题（共4题）
16．有三个材料完全相同物体A、B和C，其中A和B的物理性质完全相同，而C的物理性质与A和B则不完全相同．若把A和C放在一起时，经过充分的热量交换，A和C组成的系统最终温度比C原来的温度高了5℃．再把B放入AC的系统中，经过热量交换，ABC系统温度比AC系统的温度又升高了3℃．可以推知：A和C原来的温度差为TA﹣TC＝_____，A和C的质量比为＝_____．（不考虑系统与外界的热量交换）
17．某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示，表示分子速率v附近单位速率区间内的分子数百分率。曲线Ⅰ和Ⅱ所对应的温度分别为和，所对应的气体分子平均动能分别为和，则它们的大小关系是_______，________（填“<”、“>”或“=”）。
18．高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气，锅盖中间有一排气孔，上面套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住．当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，蒸汽即从排气孔排出锅外．已知某高压锅的限压阀的质量为，排气孔直径为，则锅内气体的压强最大可达_______．设压强每增加，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达______℃．（设大气压为）
19．有人用一根一端开口、一端封闭的长直玻璃管和温度计来测量山顶处的大气压强，其实验步骤如下：
（a）在山脚下，用一段水柱在玻璃管内封住一段空气，管囗向上竖直放置，量出此时的空气柱长度和水柱高度，如图所示．
（b）记录山脚下的大气压强，并测出山脚下的温度．
（c）将玻璃管移到山顶处，仍将管口向上竖直放置，调节水柱的高度（用吸管），使空气柱的长度仍为不变，测出此时水柱高．
（1）说明上述测量中漏掉的步骤，并列出山顶处大气压强的计算表达式（水的密度为）；
（2）已知在地面附近每上升1000m，大气压强减小量为，请由上述测量结果，列出估算山顶与山脚的竖直高度差的公式；
（3）请你分析一下上述实验可能会出现的问题．（只需一个）
三、综合题（共4题）
20．(1)如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板质量为m，不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则封闭在容器内的气体的压强为多少？
(2)如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？图乙应选什么为研究对象进行受力分析？
(3)如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）
21．我们知道，大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。例如，某一区域各辆共享单车的行驶方向是随机事件，但大量随机事件的统计结果就能显示出一定的规律。
某人想利用共享单车的大数据为本市规划的几条公交线路提供设计思路。图显示了共享单车停放位置的分布图，共享单车的数据系统中也能记录用户每次使用共享单车的时间、路程等信息（图）。据此可以统计“在某区域、某时段沿不同道路骑行的人数”“在某区域、某时段沿某道路骑行超过、、的人数”等。你认为还可以统计哪些对规划公交线路有价值的统计数据？请说出利用这些统计数据的思路。
22．如图所示，粗细均匀的长直玻璃管被轻绳倒挂于倾角为θ的斜面上，管内有一段长为h的水银柱(其密度为ρ)封闭着一段空气柱．求玻璃管静止不动时，被封闭气体的压强为多少(式中各物理量单位均为国际单位制单位,大气压强为P0)
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．B
2．A
3．D
4．A
5．C
6．C
7．A
8．C
9．C
10．C
11．C
12．A
13．C
14．C
15．C
16． 20 1：3
17． < <
18． 139
19．（1）测出山顶上的温度T， （2） （3）水柱可能会溢出
20．(1) ；(2)，，汽缸；(3)
21．
每一辆共享单车的运动类似与一个气体中无规则运动的分子，要想知道共享单车运动的大数据，从而为公交线路提供设计思路，除了统计“在某区域、某时段沿不同道路骑行的人数”“在某区域、某时段沿某道路骑行超过、、的人数”等外，还可以统计向不同方向运动的共享单车的快慢分布以及轨迹的分布等，从而为政府合理规划车道提供重要的决策参考。
22．p0－ρhgsinθ
23．
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