第一章　分子动理论　3　分子运动速率分布规律 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

3　分子运动速率分布规律
考点一　气体分子运动的特点　分子运动速率分布图像
1．下列关于气体分子速率分布的说法不正确的是(　　)
A．分子的速率与温度有关，温度越高，所有分子的速率都越大
B．分子的速率与温度有关，同一种气体温度越高，分子的平均速率越大
C．气体分子的速率分布总体呈现出“中间多、两头少”的分布特征
D．气体分子的速率分布遵循统计规律，适用于大量分子
2．下列有关气体分子运动的说法正确的是(　　)
A．某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动
B．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不相同
C．当温度升高时，速率大的气体分子数目增多，气体分子的平均速率增大
D．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得
3.(2022·宿迁市高二期末)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则(　　)
A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ
B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠ
C．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ
D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
4．(2022·宿迁市高二期中)如图是氧气分子在0 ℃和100 ℃下的速率分布，×100%是保速率区间的分子数所占总分子数的百分比。由图线信息可得到的正确结论是(　　)
A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
B．100 ℃时图像的面积大于0 ℃时的面积
C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例一定越小
D．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
5．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
考点二　气体压强的微观解释
6．关于气体的压强，下列说法正确的是(　　)
A．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的
B．气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大
C．气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零
7．(2022·连云港市高二期末)用玻璃瓶密封一定质量的气体，然后将玻璃瓶放入热水中，过一段时间瓶塞弹出，关于瓶塞弹出的原因，下列说法正确的是(　　)
A．瓶内气体分子数增加
B．瓶内气体分子间作用力急剧增大
C．瓶内所有气体分子的运动都更加剧烈
D．瓶内气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均作用力增大
8．对于一定质量的某种气体，若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则(　　)
A．当体积减小时，N必定增加
B．当温度升高时，N必定增加
C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变
9．下面的表格是某年某地区1～6月份的气温与大气压对照表：
月份 1 2 3 4 5 6
平均气温/℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2
平均大气压/105 Pa 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4
根据表数据可知：该年该地区从1月份到6月份(　　)
A．空气分子热运动的剧烈程度呈减弱的趋势
B．速率大的空气分子所占比例逐渐增加
C．单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈增加的趋势
D．单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量呈增加的趋势
10．(2023·南通市高二月考)如图甲所示为测量分子速率分布的装置示意图。圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上，展开的薄膜上银原子的分布最接近乙图中的(　　)
11．在分子动理论中，将气体分子抽象为无引力的弹性质点。现有一束气体分子射向一个静止的光滑平壁，假定与平壁碰撞前分子束中的分子速度大小方向均相同，且速度方向与平壁垂直，碰后均原速率反弹。已知每个分子质量为m，分子速率为v，分子数密度为n。则平壁受到的压强为(　　)
A．2nmv2 B．nmv2
C.nmv2 D.nmv2
3　分子运动速率分布规律
1．A　[分子的速率大小与温度有关，温度越高，分子运动的平均速率越大，并非所有分子的速率都增大，选项A错误。]
2．C　[分子的运动杂乱无章，某时刻某一气体分子向左运动，下一时刻它的运动方向并不能确定，故A错误；正方形容器各个侧面的气体压强相等，所以任一时刻与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，故B错误；当温度升高时，速率大的气体分子数目增多，气体分子的平均速率增大，故C正确；分子运动无规则，而且牛顿运动定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率，故D错误。]
3．B　[温度越高分子热运动越剧烈，分子运动剧烈是指速率大的分子所占的比例大，Ⅲ 速率大的分子比例最大，温度最高；Ⅰ 虽有大速率分子，但所占比例最小，温度最低，故B正确。]
4．D　[由题图可知，同一温度下，中等速率氧气分子数所占的比例大，故A错误；100 ℃时图像的面积等于0 ℃时的面积，故B错误；由图可知，温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例有高有低，故C错误；由题图可知，从0 ℃升高到100 ℃时，速率较小的氧气分子所占的比例变小，故D正确。]
5．D　[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，D正确。]
6．C　[气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，A错误，C正确；气体分子的平均速率增大，若气体体积增大，气体的压强不一定增大，B错误；当某一容器自由下落时，容器中气体分子的运动不受影响，气体的压强不为零，D错误。]
7．D　[密封容器，瓶内气体分子数不变，A错误；分子间作用力由分子间距决定，分子数不变、体积不变的情况下，分子间距不变，瓶内气体分子间作用力不会急剧增大，B错误；玻璃瓶放入热水中，气体温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增加，即不是瓶内所有气体分子的运动都更加剧烈，C错误；气体体积不变，温度升高，瓶内气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均作用力增大，D正确。]
8．C　[由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，其值与分子数密度及分子平均速率有关；对于一定质量的气体，压强与温度和体积有关。若压强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度发生变化)，N一定变化，故C正确，D错误；若体积减小且温度降低，N不一定增加，A错误；当温度升高，同时体积增大时，N也不一定增加，故B错误。]
9．B　[该年该地区从1月份到6月份平均气温逐渐升高，所以空气分子热运动的剧烈程度呈增强的趋势，A错误；平均气温逐渐升高，速率大的空气分子所占比例逐渐增加，B正确；平均大气压逐渐减小，单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减小的趋势，C错误；平均大气压逐渐减小，单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量呈减小的趋势，D错误。]
10．C　[根据气体分子速率分布规律可知速率很大和速率很小的分子比例较小，而速率中等的分子比例较大。根据圆筒转动的情况可知，速率越大的银原子所到达的位置越靠近M，速率越小的银原子所到达的位置越靠近N，速率中等的银原子所到达的位置分布在Q点附近。所以M和N附近银原子分布较少，Q点附近银原子分布较多。故选C。]
11．A　[根据分子数密度为n，可知单位体积内撞向光滑平壁单位面积气体分子的个数为n；设所有气体分子与光滑平壁相互作用力大小为F，单位体积气体撞向光滑平壁的时间为t＝，对所有气体分子用动量定理有Ft＝nmv－(－nmv)，联立解得F＝2nmv2，所以光滑平壁单位面积受到的压强为p＝＝2nmv2，故选A。]