1.3气体分子运动的统计规律（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 1.3 气体分子运动的统计规律
一、单选题
1．强子对撞机加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，这时该温度用热力学温标来表示为（　　）
A．2K B．271K C．4K D．0.1K
2．质量相同、温度相同的氢气和氧气，在不计分子势能的情况下，它们的（　　）
A．分子平均动能相同，内能相同 B．分子平均动能相同，内能不同
C．分子平均动能不同，内能相同 D．分子平均动能不同，内能不同
3．关于温度，下列说法中正确的是（　　）
A．0 K即
B．温度是分子热运动剧烈程度的反映
C．分子运动越剧烈，分子的温度越高
D．物体的温度越高，它的分子的热运动的动能越大
4．两支内径不同、下面玻璃泡内水银量相等的合格的温度计，同时插入一杯热水中，过一会儿则会看到（　　）
A．两支温度计水银柱上升的高度相同，示数相同
B．内径细的温度计水银柱升得较高，示数较大
C．内径粗的温度计水银柱升得较高，示数较大
D．内径粗的温度计水银柱升得较低，两支温度计示数相同
5．如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的（　　）
A．温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B．温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C．温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D．温度、压强稳定，但体积仍可变化
6．关于物体的内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．热水的内能比冷水的内能多
B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等
D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递
7．从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法，下列关于热现象的微观本质分析正确的是（　　）
A．分子间距离增大时，分子间作用力先增大再减小
B．温度升高，物体内所有分子的动能都增大
C．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒内的分子在做无规则运动
D．温度升高，物体内分子的平均动能增大
8．对内能的理解，下列说法正确的是（　　）
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．温度高的系统比温度低的系统的内能大
C．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
D．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
9．下列改变物体内能的物理过程中，属于对物体传热来改变物体内能的有（　　）
A．用锯子锯木料，锯条温度升高 B．擦火柴时，火柴头燃烧起来
C．搓搓手就感觉手暖和些 D．阳光照射地面，地面温度升高
10．下列关于温度及内能的说法中，正确的是（　　）
A．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的
B．理想气体的温度升高，每个气体分子的动能增大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，它们的内能相同
11．一定质量的的冰熔化成的水时，其分子的动能之和和分子的势能之和的变化情况为（　　）
A．变大，变大 B．变小，变小
C．不变，变大 D．变大，变小刷易错
12．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．温度是物体分子热运动平均动能的标志
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．改变物体内能的方式有做功和热传递，它们的本质是相同的
13．下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子势能不变
B．分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高
C．温度相同的氧气和氢气，氢气的内能一定大
D．一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和
14．关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　）
A．两个分子间的距离小于（为平衡位置）时，它们之间只有引力作用
B．分子距离越大，分子势能越大，分子距离越小，分子势能越小
C．布朗运动是液体分子的无规则运动
D．、两物体的温度相同时, 、两物体的内能可能不同，分子热运动的平均速率也可能不同
15．关于温度与温标，下列说法正确的是（　　）
A．温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度
B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C．摄氏温度升高3 °C，在热力学温标中温度升高276.15 K
D．热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等
二、填空题
16．已知某物理量与热力学温度成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏温度来表示温度，这个关系式又该怎么写_____？分别画出图像_____和图像的草图____。
17．质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，它们的分子平均动能分别为和，内能分别为和，则_________，_______（均选填“>”、“=”或“<”）。
18．若对物体做1500J的功，可使物体温度升高5℃；若改用传热的方式，使物体温度同样升高5℃，那么物体应吸收_______J的热量。如果先在绝热过程中对该物体做3000J的功，物体的温度升高10℃，再经过单纯的传热过程物体放出600J的热量，则物体的温度又降低_______℃。
三、解答题
19．物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？
20．当把它立即放入40℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
21．横截面积为的圆筒，内装有的水，太阳光垂直照射，水温升高了，设大气层顶的太阳光只有45%到达地面，试估算太阳的全部辐射功率。太阳到地球的距离，保留两位有效数字，水的比热容。
22．能量转化和守恒是自然界中一条普遍规律．请结合相关知识完成下列问题：
（1）机械运动中的能量转化和守恒．
如图所示，以光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为θ，长度为L．一质量为m的小物块由静止开始，由斜面顶端滑到底端，求此过程中重力做的功，并说明能量转化情况．
（2）电磁感应中的能量转化和守恒．
如图所示，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道，MN、PQ固定在竖直平面内，相距为L，电阻不计，中间连接阻值为R的电阻．电阻为r的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在导轨上，且与轨道接触良好，以速度v竖直向下做匀速运动．探究此过程中，在时间 t内重力做的功与感应电流的电功之间的关系，并说明能量转化情况．
（3）机械能与内能转化和守恒．
理想气体的分子可视为质点，分子间除相互碰撞外，无相互作用力．如图所示，正方体容器密封着一定质量的某种理想气体．每个气体分子的质量为m，已知该理想气体分子平均动能与温度的关系为Ek=kT（k为常数，T为热力学温度）．如果该正方体容器以水平速度u匀速运动，某时刻突然停下来，求该容器中气体温度的变化量 T．（容器与外界不发生热传递）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
由热力学温标与摄氏温标的关系式
和
得
故选A。
2．B
【详解】
由于不计分子势能的情况下，氢气和氧气只有分子动能，温度相同，它们的平均动能相同，而氢气分子摩尔质量小，质量相等，氢气分子数多，所以氢气内能多，即内能不同，ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【详解】
A．0K是绝对零度，是一切低温的极限，为 ，A错误；
B．温度是分子热运动剧烈程度的反映，是分子平均动能的标志，B正确；
C．气体分子的热运动的剧烈程度是由气体温度来决定的。他们存在因果关系，不能说气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高，先发生温度的改变，再发生热运动程度的改变，C错误；
D．温度是分子平均动能的表示，对于同一种物体，温度越高，分子平均动能越大，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
BC．同一杯热水，用两只不同的温度计测量，温度计示数应该相同，故BC错误；
AD．玻璃泡中水银量相等，说明水银受热后膨胀程度相同，即增大的体积是相同的，内径的不同影响的是水银柱升高的高度；内径粗的温度计水银柱升得较低；内径细的温度计水银柱升得较高，温度计示数应该相同，故A错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
AB．物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，故AB错误；
CD．在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，也可以在内能相等的两物体之间进行热传递，故C错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．由于不知道起始时分子间的距离，所以分子间距离增大时无法确定分子间作用力大小的变化情况，故A错误；
BD． 温度是分子热运动的平均动能的标志，温度升高，物体内分子的平均动能增大，而不是所有分子的动能都增大，故B错误，D正确；
C．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，故C错误。
故选D。
8．A
【详解】
A．系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，故A正确；
B．系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，故B错误；
C．质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，故C错误；
D．做功和热传递都可以改变系统的内能，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．用锯子锯木料，锯条温度升高，属于做功使物体内能增加，选项A错误；
B．擦火柴时，火柴头燃烧起来，属于做功使物体内能增加，选项B错误；
C．搓搓手就感觉手暖和些，属于做功使物体内能增加，选项C错误；
D．阳光照射地面，地面温度升高，属于热传递使物体内能增加，选项D正确；
故选D。
10．C
【详解】
A．冰融化成水的过程温度不变，但要吸收热量，故质量和温度相同的冰和水，水的内能较大，A错误；
B．理想气体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个气体分子的动能都增大，B错误；
C．结合A的解析可知，一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，C正确；
D．理想气体的内能是所有分子的动能的总和，质量相同，温度相同，可看成理想气体的氢气和氧气，由于摩尔质量的不同，物质的量不同，分子数不同，故它们的内能不相同，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
ABD．一定质量的的冰熔化成的水时，温度不变，分子的平均动能不变，故ABD错误。
C．的冰熔化成的水时，需要吸收热量，所以其内能一定增加，而其分子总动能不变，所以分子的势能增大，故C正确。
故选C。
12．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒受到液体分子无规则的撞击而产生的无规则运动，反映了液体分子无规则运动，A错误；
B．温度是物体分子热运动平均动能的标志，B正确；
C．改变内能的方式有做功和热传递，所以从外界吸收能量，没有说明是否还对外做功，内能不一定增加，C错误；
D．两种方式在改变内能的效果上是相同的，但本质不同，做功是通过能量间的转化来实现内能的变化，热传递是通过能量的转移实现内能变化，D错误。
故选B。
13．D
【详解】
A．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，吸收热量内能增加，由于温度不变分子平均动能不变，则分子势能增加，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，由于不确定分子质量关系，所以分子平均速率大的物体的分子平均动能不一定大，温度不一定高，故B错误；
C．温度相同的氧气和氢气，分子平均动能相同，但不知道分子总数，不能判断氢气的内能一定大，故C错误；
D．一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，故D正确。
故选D。
14．D
【详解】
A．当分子间距小于r0，分子力有引力和斥力，表现为斥力，随着分子间距的减小而增大，故A错误；
B．，分子力表现为引力，，分子力表现为斥力，当r从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，当r减小到继续减小，分子力做负功，分子势能增加，所以在处有最小势能。分子间距离从增大或减小时势能都变大，故B错误；
C．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，不是分子的运动，但布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，故C错误；
D．A、B 两物体的温度相同时，分子热运动的平均动能相同，但是由于分子量不一定相同，则分子平均速率不一定相同；物体的内能与温度、体积及物质的量都有关系，则内能不一定相同，选项D正确。
故选D。
15．D
【详解】
A．温标，温度的“标尺”--依据温标就是测量一定的标准划分的温度标志，就象测量物体的长度要用长度标尺—“长标”一样，是一种人为的规定，或者叫做一种单位制。分华氏温标、绝对温标、摄氏温标。而温度表示的是物体的冷热程度，所以温度与温标不是一回事，A错误；
B．热力学温度不可以取负值，B错误；
C．根据
所以温度升高 ，在热力学温标升高3 K，C错误；
D．热力学温标的分度与摄氏温标的分度是相等的，即热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等，D正确。
故选D。
16．
【详解】
[1]X与热力学温度T成正比，故
[2]因此图像为
[3]因为
则图像草图为
17． = >
【详解】
[1][2] 温度是分子的平均动能的标志，氢气和氧气的温度相同，则它们的分子平均动能是相等的；
=
质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大，则
E1＞E2
18． 1500 2
【详解】
[1]做功和传热在改变物体内能方面是等效的，因此如用传热的方式，也使物体温度升高5℃，物体应吸收1500J的热量。
[2]如在绝热过程中对物体做功3000J，温度升高10℃，则物体温度升高1℃需要外界做功或吸收热量300J，因此物体在单纯的传热过程中放出600J的热量，物体的温度降低2℃。
【点睛】
本题综合考查了功与内能的改变、热与内能的改变。在绝热过程中，功是内能变化的量度；在单纯传热的过程中，热量是内能改变的量度。同一物体，升高相同的温度所需要的能量是相同的。
19．温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变
【详解】
略
20．体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡
【详解】
略
21．4.4×1026W
【详解】
质量为m的水升高1℃时需要的热量
Q=mc △t=0.6×4.18×103×1=2.508×103J
阳光在地球表面单位面积的辐射功率
太阳的辐射功率
P′=P 4πr2=1.55×103×4×3.14×（1.5×1011）2≈4.4×1026W
22．见解析
【详解】
（1）物块下滑过程中重力做功
重力势能转化为物块的动能，总的机械能不变．
（2）导体棒下落过程产生的电动势
感应电流
因导体棒匀速下落，有
这段时间内感应电流的电功是
；
所以
在此过程中，重力克服安培力做功，重力做功数值等于电流做的功，减少的重力势能等于电路中产生的电能，电能通过电流做功转化为内能．
（3）设气体初始温度为，末温度为，容器中气体分子总数为N；
初始时分子平均动能
末态时分子平均动能
由能量守恒，气体的动能转化为气体的内能
解得
答案第1页，共2页
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