2018-2019学年人教版高中物理选修3-3第八章+气体+第4节+Word版含解析

第4节　气体热现象的微观解释

1．如图8－4－3，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麦克斯韦速率分布规律的是
图8－4－3
A．曲线①　　　　　　　 B．曲线②
C．曲线③ D．曲线④
解析　分子速率从0→∞分布中，速率很大和很小的分子所占的分子数很少，大部分分子具有中等速率，故选项D正确。
答案　D
2．决定气体压强大小的因素，下列说法中正确的是
A．气体的体积和气体的密度
B．气体的质量和气体的种类
C．气体分子密集程度和气体的温度
D．气体分子质量和气体分子的速度
解析　决定气体压强大小的微观因素是分子密集程度和分子平均动能，宏观上体现在体积和温度上。故A、B、D错，C正确。
答案　C
3．(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小
解析　气体分子间有较大空隙，气体分子的体积之和远小于气体的体积，所以选项A错误；气体温度越高，分子平均动能越大，分子热运动越剧烈，则选项B正确；由压强的定义可知：单位面积上的压力叫压强，器壁内侧受到的压力就是气体分子对器壁不断碰撞而产生的，所以选项C正确；当气体膨胀时，气体的温度如何变化无法确定，故内能如何变化也无法确定，所以选项D错误。
答案　BC
[限时30分钟，满分50分]
一、选择题(每小题6分，共30分)
1．(多选)下列对气体分子运动的描述正确的是
A．气体分子的运动是杂乱无章的没有一定的规律
B．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用
C．大量气体分子的运动符合统计规律
D．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动
解析　气体分子间距离很大，相互作用的引力和斥力很弱，能自由运动；气体分子的运动是杂乱无章的，但大量气体分子的运动符合统计规律，故A错；B、C、D正确。
答案　BCD
2．(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是
A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小
C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小
D．温度升高，压强和体积都可能不变
解析　根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小，压强不变，温度降低时，体积减小，气体密度增大，温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，综上所述，正确答案为A、B。
答案　AB
3．如图8－4－4所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加 图8－4－4
C．气体的分子平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变
解析　从p - V图像中的AB图线看，气体由状态A到B为等容升压过程，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，压强增大，温度升高，内能增加，A错误，B正确；气体温度升高，分子平均速率增加，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，D错误。
答案　B
4．一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则
A．p增大，n一定增大
B．T减小，n一定增大
C.增大时，n一定增大
D.增大时，n一定减小
解析　只有p或T增大，不能得出体积的变化情况，A、B两项错误；由＝C，得＝，可知增大，V一定减小，单位体积内的分子数一定增加，C项正确、D项错误。
答案　C
5．如图8－4－5所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积。现拔去销钉(不漏气)，当a、b各 图8－4－5
自达到新的平衡时
A．a的体积小于b的体积
B．a的体积等于b的体积
C．在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同
D．a的温度比b的温度高
解析　由于两部分气体是相同质量、相同温度的同种气体，所以两部分气体的值是相等的，由于a的体积大一些，压强就小一些，拔去销钉后，a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，a的体积还是大一些，A、B错，D正确；由于压强相等，a的温度高，分子平均动能大，相同时间内碰撞的次数要少，C错。
答案　D
二、非选择题(共20分)
6．(10分)一定质量的某种理想气体，当它的压强变为原来的3倍，体积减小为原来的一半时，其热力学温度变为原来的多少？试从压强和温度的微观意义进行说明。
解析　设原来气体的压强为p0，体积为V0，热力学温度为T0。
则末状态时的压强变为3p0，体积变为V0，根据理想气体状态方程可得：＝
解得T＝T0＝T0。
下面从气体的压强和温度的微观意义对上述结果进行说明。
从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：
一个是气体分子的平均动能，一个是气体分子的密集程度。当体积减小为原来的一半时，气体分子的密集程度变为原来的两倍，这时气体的压强相应地变为原来的两倍，但还不能满足题意(题目要求压强变为原来的3倍)，这时，只能要求从另外一个因素考虑，即增加气体分子的平均动能。而气体分子的平均动能是由温度来决定的，即应增加温度，根据计算，气体的热力学温度应变为原来的1.5倍，这时压强便在两个因素(体积减小——分子密集程度增大，温度升高——分子的平均动能增大)共同作用下变为原来的3倍。
答案　见解析
7．(10分)一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K。
(1)求气体在状态B时的体积。
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因。
解析　(1)A→B由气体定律＝知
VB＝VA＝×0.3 m3＝0.4 m3。
(2)B→C过程气体的体积不变，分子密集程度不变，温度降低，分子的平均动能减小，压强减小。
答案　(1)0.4 m3　(2)见解析