高中物理：选择性必修三 1.3气体分子运动的统计规律（含答案）

气体分子运动的统计规律
1．(多选)大量气体分子运动的特点是(　　)
A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动
B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动
C．分子沿各方向运动的机会相等
D．分子的速率分布毫无规律
2．下列关于热运动的说法正确的是(　　)
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
3.伽尔顿板可以演示某种统计规律。如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则下列图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(　　)
4.(多选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气，已知甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度。由此可知(　　)
A．甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能
B．甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能
C．甲中动能大的氦气分子所占比例一定大于乙中动能大的氦气分子所占比例
D．甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈
5.如图所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是(　　)
A．曲线① B．曲线② C．曲线③ D．曲线④
6．如图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图像，由图可得知信息(　　)
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
7．(多选)通过大量实验可以得出一定质量的气体在一定温度下，其分子速率的分布情况，下表为0 ℃时空气分子的速率分布，如图为速率分布图，由图可知(　　)
速率区间/(m·s－1) 分子数占总分子数的比例
100以下 0.01
100～200 0.08
200～300 0.15
300～400 0.20
400～500 0.21
500～600 0.17
600～700 0.10
700以上 0.08
A．速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少
B．在400～500 m/s这一速率区间中的分子数占的比例最大
C．若气体温度发生变化，将不再有如图所示的“中间多、两头少”的规律
D．当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子的平均速率增大
8．根据实验测得的结果，气体分子的平均速率是很大的。如在0 ℃，氢气为1 760 m/s，氧气为425 m/s。可是在一个房间里，打开香水瓶时，却无法立即闻到它的香味，这是什么缘故？
参考答案：
1．(多选)大量气体分子运动的特点是(　　)
A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动
B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动
C．分子沿各方向运动的机会相等
D．分子的速率分布毫无规律
解析：选ABC　气体分子除碰撞外可以认为是在空间内自由移动的，因气体分子沿各方向运动的机会相等，碰撞使之做无规则运动，但气体分子速率按正态分布，即按“中间多、两头少”的规律分布，所以A、B、C正确，D错误。
2．下列关于热运动的说法正确的是(　　)
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
解析：选C　水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子永不停息地做无规则运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，故C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误。
3.伽尔顿板可以演示某种统计规律。如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则下列图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(　　)
解析：选C　让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律性，按正态分布，落在槽内小球的分布形状如C所示，故C正确。
4.(多选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气，已知甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度。由此可知(　　)
A．甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能
B．甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能
C．甲中动能大的氦气分子所占比例一定大于乙中动能大的氦气分子所占比例
D．甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈
解析：选ACD　分子的平均动能取决于温度，温度越高，分子的平均动能越大，故选项A正确；根据气体速率分布规律知某气体的分子的平均动能比另一气体的大不意味着每一个分子的动能都比另一气体的大，故选项B错误；分子的动能也应遵从统计规律，即“中间多、两头少”，两容器中分子总数相同，温度较高的容器中分子动能大的分子所占比例一定大于温度较低的容器中分子动能大的分子所占比例，选项C正确；温度越高，分子的热运动越剧烈，选项D正确。
5.如图所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是(　　)
A．曲线① B．曲线② C．曲线③ D．曲线④
解析：选D　大量气体在某温度下分子速率的分布规律是：大部分气体速率在平均值附近，速率越大或越小的分子数越少，呈现“中间多，两头少”的分布规律，且没有速率为零的分子，故D正确。
6．如图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图像，由图可得知信息(　　)
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
解析：选A　同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例大，呈现“中间多、两头少”的分布规律，故A正确；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每个分子的速率都增大，故B、D错误；温度升高使得速率小的氧气分子所占的比例变小，故C错误。
7．(多选)通过大量实验可以得出一定质量的气体在一定温度下，其分子速率的分布情况，下表为0 ℃时空气分子的速率分布，如图为速率分布图，由图可知(　　)
速率区间/(m·s－1) 分子数占总分子数的比例
100以下 0.01
100～200 0.08
200～300 0.15
300～400 0.20
400～500 0.21
500～600 0.17
600～700 0.10
700以上 0.08
A．速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少
B．在400～500 m/s这一速率区间中的分子数占的比例最大
C．若气体温度发生变化，将不再有如图所示的“中间多、两头少”的规律
D．当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子的平均速率增大
解析：选ABD　由速率分布图可知速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少，选项A正确；在400～500 m/s这一速率区间中的分子数占的比例最大，选项B正确；若气体温度发生变化，将仍有如题图所示的“中间多、两头少”的规律，选项C错误；当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子的平均速率增大，选项D正确。
8．根据实验测得的结果，气体分子的平均速率是很大的。如在0 ℃，氢气为1 760 m/s，氧气为425 m/s。可是在一个房间里，打开香水瓶时，却无法立即闻到它的香味，这是什么缘故？
解析：分子的速率虽然很大，但由于单位体积内的气体分子数也非常巨大，所以一个分子要前进一段距离是“很不容易”的。分子在前进的过程中要与其他分子发生非常频繁地碰撞(标准状况下，1个分子在1 s内大约与其他分子发生65亿次碰撞)，每次碰撞后，分子速度的大小和方向都会发生变化，所以它所经历的路程是极其曲折的。不排除有个别香水分子迅速地运动到人的鼻子处，但要想使人闻到香味，必须有相当数量的分子扩散到人的鼻子处，还需要较长的时间。
答案：见解析
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