2022-2023学年高二物理粤教版（2019）选择必修三 1.3气体分子运动的统计规律 课时作业 解析版

1.3气体分子运动的统计规律
一、单选题
1．关于物体内能，下列说法正确的有（　　）
A．0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大
B．物体运动的速度越大，则内能越大
C．水分子的内能比冰分子的内能大
D．100 g 70 ℃的水比100 g 70 ℃的水蒸气的内能小
2．温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，下列物理量一定相同的是
A．内能 B．分子平均动能 C．分子势能 D．分子平均速率
3．下列说法正确的是（　　）
A．一个物体的机械能可能为零、但内能不可能为零
B．质量相同、温度也相同的物体具有相同的内能
C．温度越高、运动速度越大的物体，其内能一定越大
D．0℃的冰比等质量的0℃的水的内能大
4．下列说法中正确的是（　　）
A．物体吸收热量，其内能一定增加
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．当温度为0℃时，物体的分子平均动能为零
D．物体分子间同时存在着相互作用的引力和斥力
5．在环绕地球运动的空间实验室内，下列实验能进行的是（　　）
A．用天平测物体质量
B．用弹簧测力计测作用于秤钩上的拉力
C．观察液体内热传递的对流现象
D．用单摆测该处的重力加速度
6．有关分子的热运动和内能，下列说法中正确的是（ ）
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
C．分子的动能与分子的势能之和叫做这个分子的内能
D．物体做加速运动时，其内能一定增加
7．关于物体内能的以下说法正确的是（ ）
A．物体内能的多少可以用物体吸热或放热的多少来量度
B．内能大的物体热量多
C．两物体发生热传递，达到平衡后，它们的内能必定相等
D．做功和热传递对于改变物体内能是等效的
8．高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这个过程的实质是（　　）
A．甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等
B．甲把内能传给乙，最后甲、乙两者内能相等
C．甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等
D．甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等
二、多选题
9．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．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
10．以下关于分子动理论的说法正确的是______。
A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的
B．内能不同的物体，分子热运动的平均动能可能相同
C．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
D．分子势能总是随分子间距离的增大而减小
E．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
11．下列说法正确的是（　　）
A．用气筒给自行车车胎打气，说明气体比较容易被压缩
B．温度越高，分子的平均动能越大
C．分子间有引力作用时就没有斥力作用
D．花粉颗粒在水中做无规则运动，是水分子无规则热运动造成的
12．关于热现象，下列说法中正确的是( )
A．气体的温度升高时，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
B．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
C．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变
D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
E．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
三、解答题
13．如果系统与外界没有能量交换，该系统就达到平衡态了吗？
14．教室里有许多不同种类的物质——铁、铜、塑料、木材、水、空气等，它们同处一室。这些物质分子的平均动能是否相同？这些物质分子的平均速率是否相同？为什么？
15．观察表1和图，思考并回答下列问题。
表1氧气分子的速率分布
速率区间 不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比
0 100
1.4% 0.7%
8.1% 5.4%
17.0% 11.9%
21.4% 17.4%
20.4% 18.6%
15.1% 16.7%
9.2% 12.9%
4.5% 7.9%
2.0% 4.6%
0.9% 3.9%
（1）由图可以发现，氧气分子的速率分布具有什么特点？
（2）由表可得如图所示的0℃氧气分子的速率分布直方图，实验时速率区间取得越窄，图中整个直方图锯齿形边界就越接近一条光滑曲线．该曲线有何意义？曲线与横坐标所围的面积代表什么意义？能否求得该面积的值？
参考答案：
1．D
【详解】A．内能与分子个数有关，因不知道0 ℃的水与0 ℃的冰哪一个质量大，所以无法比较其内能。故A错误；
B．物体运动的速度影响的是机械能，与物体的内能无关。故B错误；
C．内能是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，不是分子具有的，所以这种说法是不科学的。故C错误；
D．一定质量的水变成同温度的水蒸气，分子个数与分子平均动能不变，而分子平均间距由r0增大为约10r0，则分子势能增大，故内能增加。故D正确。
故选D。
2．B
【详解】内能从微观的角度来看，是分子无规运动能量总和的统计平均值．在没有外场的情形下分子无规运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量．温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，温度一定相同，分子平均动能一定相同，由于体积不一定相同，构成的分子或原子不一定相同，所以其他不一定相同．B正确
3．A
【详解】A．物体的机械能由动能和势能组成，动能和势能都可能为0，机械能可能为0，内能由分子动能和分子势能组成，分子动能不可能为零，所以内能不可能为零，A正确；
B．质量相同、温度也相同的物体，分子平均动能相同，但内能与物质的量，物体状态等因素有关，B错误；
C．温度越高、运动速度越大的物体，其内能不一定大，因为内能与分子动能和势能有关，C错误；
D．0℃的冰熔化成等质量的0℃的水需要吸收热量，因此此时水的内能大于冰的内能，D错误。
故选A。
4．D
【详解】A．做功和热传递都可以改变物体的内能，若只要物体吸收热量的同时对外做功，物体的内能不一定增加，选项A错误；
B．布朗运动是固体颗粒的运动，反映了液体分子的无规则运动，选项B错误；
C．分子永不停息地做无规则运动，当温度为0℃时，物体的分子平均动能也不为零，选项C错误；
D．物体分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，选项D正确。
故选D。
5．B
【详解】在环绕地球运动的空间实验室内，物体都处于完全失重状态，所有工作原理与重力有关的仪器都无法正常使用，所以不能用天平测物体质量，不能观察液体内热传递的对流现象，不能用单摆测该处的重力加速度，但照样可以用弹簧测力计测作用于秤钩上的拉力，故B正确，ACD错误。
故选B。
6．B
【详解】A．物体中分子总是在永不停息的做无规则运动，故分子的平均动能永远不为零，选项A错误；
B．物体温度升高时，分子平均速率变大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，选项B正确；
C．内能是对大量分子来讲的，对单个分子无意义，故C错误；
D．物体的速度与内能之间没有关系，故物体的速度增大时，物体的内能可能减小，故D错误；
故选B。
7．D
【详解】A．物体的内能的变化可以用物体吸热或放热的多少来量度，故A错误；
B．热量是热传递的能量多少的量度，不是内能的量度，故B错误。
C．物体发生热传递，达到平衡后，温度相等，而不是内能相等，故C错误。
D．做功和热传递对于改变物体内能是等效的，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】宏观上甲的温度降低，乙的温度升高，因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度，而实质上是甲将内能传递给了乙；热传递完成后，最后甲、乙两物体达到热平衡，即两者温度相同，并不是内能相等，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．ABC
【详解】A．温度高的物体分子平均动能一定大，内能不一定大，A正确。
B．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动，B正确。
C．温度越高，布朗运动越显著，C正确。
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，D错误．
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，E错误。
故选ABC。
10．BCE
【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的撞击作用不平衡而产生的，选项A错误；
B．内能包括分子动能和分子势能，内能不同，分子的平均动能可能相同，选项B正确；
C．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，选项C正确；
D．由于两分子间的距离为时分子势能最小，所以从相距很近到无穷远随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，选项D错误；
E．一定质量的理想气体在等压膨胀时，由可知，气体的温度升高，故内能一定增加，选项E正确；
故选BCE。
11．ABD
【详解】A．用气筒给自行车打气，车胎内的气体质量逐渐增加，但体积基本不变，说明气体容易被压缩，故A正确；
B．温度越高，分子的平均动能越大，故B正确；
C．分子间的引力和斥力同时存在，故C错误；
D．花粉颗粒在水中做无规则运动，是水分子无规则热运动造成的，故D正确。
故选ABD。
12．BCE
【详解】A．根据理想气体的状态方程：
可知气体的温度升高，若同时体积增大，则压强不一定增大；故A错误；
B．根据熵原理，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故B正确；
C．气体的压强是大量的气体分子频繁地对器壁碰撞而产生的，则在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变，故C正确；
D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，故D错误；
E．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气要吸收热量，但因分子动能不变，则其分子之间的势能增加，故E正确；
故选BCE．
13．不是
【详解】略
14．温度是分子平均动能的标志，因为它们同处一室，温度都相同，则这些物质分子的平均动能相同；但是由于这些物质的分子质量不同，则物质分子的平均速率不相同。
【详解】温度是分子平均动能的标志，因为它们同处一室，温度都相同，则这些物质分子的平均动能相同；但是由于这些物质的分子质量不同，则物质分子的平均速率不相同。
15．（1）见解析；（2）见解析
【详解】（1）由图可以看到，0℃和100℃氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，但这两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的，0℃时的分子最多，100℃时的分子最多。100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0℃的大；
（2）该曲线体现的是0℃氧气分子在不同速率分子数目的分布情况，即氧气分子速率分布情况．曲线与横坐标所围面积为所有速率区间的分子数占气体总分子数的比例，故该面积的值为1。