2019-2020学年高中物理新人教版选修3-3：8.4气体热现象的微观意义 课后作业（解析版）
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年高中物理新人教版选修3-3：8.4气体热现象的微观意义 课后作业（解析版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 46.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-21 16:44:38 | ||
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文档简介
第4节 气体热现象的微观意义
1．(气体分子速率的分布规律)1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( )
答案 D
解析 分子的速率分布遵循“中间多两头少”的统计规律，即分子平均速率附近的分子最多，与平均速率差距越大的分子越少，故D正确。
2．(气体分子速率的分布规律)对一定质量的气体，通过一定的方法得到了某一速率的分子数目N与速率v的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是( )
A．曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2
B．曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2
C．曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2
D．无法判断两曲线对应的温度关系
答案 C
解析 温度越高，分子的平均速率越大，从题图中可以看出Ⅱ的平均速率大，故Ⅱ的温度高，C正确。
3．(气体压强的微观意义)密闭容器中气体的压强是( )
A．由于气体的重力产生的
B．由于分子间的相互作用力产生的
C．大量气体分子频繁碰撞器壁产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
答案 C
解析 密闭容器中的气体由于自身重力产生的压强很小，可忽略不计。其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的，大小由气体的温度和分子数密度决定，A、B错误，C正确；失重时，气体分子仍具有分子动能，对密闭容器的器壁仍然有压强的作用，D错误。
4．(综合)(多选)x、y两容器中装有相同质量的氦气，已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度，但压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知( )
A．x中氦气分子的平均动能一定大于y中氦气分子的平均动能
B．x中每个氦气分子的动能一定都大于y中每个氦气分子的动能
C．x中动能大的氦气分子数一定多于y中动能大的氦气分子数
D．x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈
答案 ACD
解析 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，但对于任一个氦气分子来说并不一定成立，故A正确，B错误；分子的动能也应遵从统计规律，即“中间多、两头少”，温度较高时，动能大的分子数一定多于温度较低时动能大的分子数，C正确；温度越高，分子的无规则热运动越激烈，D正确。
5．(气体压强的微观意义)(多选)下列说法中正确的是( )
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变，压强增大时，其体积必减小
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．一定质量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
答案 ABD
解析 一定质量的气体压强由温度和体积共同决定，体积减小，温度变化不明确，故气体压强变化不明确，A正确；温度不变，压强增大，则体积必减小，B正确；气体的压强是由气体分子频繁地撞击器壁而产生的，C错误；温度降低，分子的平均动能减小，但气体体积变化不明确，所以压强变化不明确，故D正确。
6．(气体压强的微观意义)如图所示，一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是( )
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D．单位体积的分子数两状态一样多
答案 B
解析 由题图可知一定质量的气体a、b两个状态，压强相等，而a状态温度低，分子的平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A、C错误，B正确；一定质量的气体，分子总数不变，Vb>Va，单位体积的分子数a状态多，故D错误。
7．(对气体实验定律的微观解释)(多选)汽缸内封闭着一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时( )
A．气体的分子数密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
答案 BD
解析 一定质量的理想气体，体积不变，分子数密度一定，当温度升高时分子的平均动能变大，平均速率变大，每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，冲力增大，因而气体压强一定增大，故A、C错误，B、D正确。
8．(综合)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大
B．在任一温度下，气体分子的速率分布呈现“中间多，两头少”的分布规律
C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度
D．温度不变时，气体的体积减小，压强一定增大
E．气体的压强由分子数密度、分子平均动能、重力共同来决定
答案 BCD
解析 温度升高时，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，A错误；气体分子的速率分布规律是“中间多，两头少”，B正确；气体的压强由分子数密度和分子平均动能决定，与重力无关，C正确、E错误；温度不变，体积减小时，由玻意耳定律可知，压强一定增大，D正确。
9．(综合)用一导热的可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B两部分，如图所示。A和B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气，均可视为理想气体，则可知两部分气体处于热平衡时( )
A．内能相等
B．分子的平均动能相等
C．分子的平均速率相等
D．分子数相等
答案 B
解析 两种理想气体的温度相同，所以分子的平均动能相同，而气体种类不同，其分子质量不同，所以分子的平均速率不同，故B正确，C错误。两种气体的质量相同，而摩尔质量不同，所以分子数不同，故D错误。两种气体的分子平均动能相同，但分子个数不同，故内能也不相同，故A错误。
10．(综合)下列关于气体的说法中，正确的是( )
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量的气体体积不变，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大
答案 C
解析 气体分子一直做无规则运动，但是由于在同一时刻，向各个方向运动的概率相同，故对器壁在各个方向上的压强相等，A错误；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是所有的气体分子速率都增大，B错误；体积不变，分子的平均动能越大说明温度越高，压强越大，C正确；气体压强由气体分子数密度和平均动能共同决定，D错误。
11．(综合)(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
答案 AB
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，气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大，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，故B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体密度增大，故C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个会发生改变，故D错误。
12．(综合)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是( )
A．温度不变时，压强增大n倍，单位体积内的分子数一定也增大n倍
B．体积不变时，压强增大，气体分子热运动的平均速率也一定增大
C．压强不变时，若单位体积内的分子数增多，则气体分子热运动的平均速率一定减小
D．气体体积增大时，气体的内能可能增大
答案 ABCD
解析 对于一定质量的理想气体，其压强与单位体积内的分子数成正比，与气体分子热运动的平均速率(由温度决定)成正相关。因此，根据气体实验定律，可知A、B、C正确。另外，一定质量的理想气体的内能由温度决定，气体的体积增大时，由＝恒量，知温度有可能增大，因此D正确。
13．(综合)(多选)如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦。a态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是汽缸从容器中移出后，在室温(27 ℃)中达到的平衡状态。气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是( )
A．与b态相比，a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B．与a态相比，b态的气体对活塞的冲击力较大
C．a，b两态的气体对活塞的冲击力相等
D．从a态到b态，气体的内能增加，气体密度增加
答案 AC
解析 由分析活塞受力可知两状态的压强相等，由于Tb>Ta，故a状态分子碰撞的力较小，则单位时间内撞击的个数一定多，A正确；由于压强不变，故气体对活塞的力是相同的，B错误，C正确；从a态到b态温度升高，内能增加，体积增大，气体密度减小，D错误。
14．(综合)根据天文学家测量月球的半径为1738千米，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的。月球在阳光照射下的温度可以达到127 ℃，而此时水蒸气分子的平均速率达2000 m/s，试分析月球表面没有水的原因。
答案 见解析
解析 月球表面的第一宇宙速度
v0＝ ≈1685 m/s<2000 m/s。
所以水蒸气分子在月球表面做离心运动，因此月球表面无水。
1．(气体分子速率的分布规律)1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( )
答案 D
解析 分子的速率分布遵循“中间多两头少”的统计规律，即分子平均速率附近的分子最多，与平均速率差距越大的分子越少，故D正确。
2．(气体分子速率的分布规律)对一定质量的气体，通过一定的方法得到了某一速率的分子数目N与速率v的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是( )
A．曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2
B．曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2
C．曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2
D．无法判断两曲线对应的温度关系
答案 C
解析 温度越高，分子的平均速率越大，从题图中可以看出Ⅱ的平均速率大，故Ⅱ的温度高，C正确。
3．(气体压强的微观意义)密闭容器中气体的压强是( )
A．由于气体的重力产生的
B．由于分子间的相互作用力产生的
C．大量气体分子频繁碰撞器壁产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
答案 C
解析 密闭容器中的气体由于自身重力产生的压强很小，可忽略不计。其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的，大小由气体的温度和分子数密度决定，A、B错误，C正确；失重时，气体分子仍具有分子动能，对密闭容器的器壁仍然有压强的作用，D错误。
4．(综合)(多选)x、y两容器中装有相同质量的氦气，已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度，但压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知( )
A．x中氦气分子的平均动能一定大于y中氦气分子的平均动能
B．x中每个氦气分子的动能一定都大于y中每个氦气分子的动能
C．x中动能大的氦气分子数一定多于y中动能大的氦气分子数
D．x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈
答案 ACD
解析 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，但对于任一个氦气分子来说并不一定成立，故A正确，B错误；分子的动能也应遵从统计规律，即“中间多、两头少”，温度较高时，动能大的分子数一定多于温度较低时动能大的分子数，C正确；温度越高，分子的无规则热运动越激烈，D正确。
5．(气体压强的微观意义)(多选)下列说法中正确的是( )
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变，压强增大时，其体积必减小
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．一定质量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
答案 ABD
解析 一定质量的气体压强由温度和体积共同决定，体积减小，温度变化不明确，故气体压强变化不明确，A正确；温度不变，压强增大，则体积必减小，B正确；气体的压强是由气体分子频繁地撞击器壁而产生的，C错误；温度降低，分子的平均动能减小，但气体体积变化不明确，所以压强变化不明确，故D正确。
6．(气体压强的微观意义)如图所示，一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是( )
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D．单位体积的分子数两状态一样多
答案 B
解析 由题图可知一定质量的气体a、b两个状态，压强相等，而a状态温度低，分子的平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A、C错误，B正确；一定质量的气体，分子总数不变，Vb>Va，单位体积的分子数a状态多，故D错误。
7．(对气体实验定律的微观解释)(多选)汽缸内封闭着一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时( )
A．气体的分子数密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
答案 BD
解析 一定质量的理想气体，体积不变，分子数密度一定，当温度升高时分子的平均动能变大，平均速率变大，每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，冲力增大，因而气体压强一定增大，故A、C错误，B、D正确。
8．(综合)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大
B．在任一温度下，气体分子的速率分布呈现“中间多，两头少”的分布规律
C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度
D．温度不变时，气体的体积减小，压强一定增大
E．气体的压强由分子数密度、分子平均动能、重力共同来决定
答案 BCD
解析 温度升高时，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，A错误；气体分子的速率分布规律是“中间多，两头少”，B正确；气体的压强由分子数密度和分子平均动能决定，与重力无关，C正确、E错误；温度不变，体积减小时，由玻意耳定律可知，压强一定增大，D正确。
9．(综合)用一导热的可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B两部分，如图所示。A和B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气，均可视为理想气体，则可知两部分气体处于热平衡时( )
A．内能相等
B．分子的平均动能相等
C．分子的平均速率相等
D．分子数相等
答案 B
解析 两种理想气体的温度相同，所以分子的平均动能相同，而气体种类不同，其分子质量不同，所以分子的平均速率不同，故B正确，C错误。两种气体的质量相同，而摩尔质量不同，所以分子数不同，故D错误。两种气体的分子平均动能相同，但分子个数不同，故内能也不相同，故A错误。
10．(综合)下列关于气体的说法中，正确的是( )
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量的气体体积不变，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大
答案 C
解析 气体分子一直做无规则运动，但是由于在同一时刻，向各个方向运动的概率相同，故对器壁在各个方向上的压强相等，A错误；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是所有的气体分子速率都增大，B错误；体积不变，分子的平均动能越大说明温度越高，压强越大，C正确；气体压强由气体分子数密度和平均动能共同决定，D错误。
11．(综合)(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
答案 AB
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，气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大，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，故B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体密度增大，故C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个会发生改变，故D错误。
12．(综合)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是( )
A．温度不变时，压强增大n倍，单位体积内的分子数一定也增大n倍
B．体积不变时，压强增大，气体分子热运动的平均速率也一定增大
C．压强不变时，若单位体积内的分子数增多，则气体分子热运动的平均速率一定减小
D．气体体积增大时，气体的内能可能增大
答案 ABCD
解析 对于一定质量的理想气体，其压强与单位体积内的分子数成正比，与气体分子热运动的平均速率(由温度决定)成正相关。因此，根据气体实验定律，可知A、B、C正确。另外，一定质量的理想气体的内能由温度决定，气体的体积增大时，由＝恒量，知温度有可能增大，因此D正确。
13．(综合)(多选)如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦。a态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是汽缸从容器中移出后，在室温(27 ℃)中达到的平衡状态。气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是( )
A．与b态相比，a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B．与a态相比，b态的气体对活塞的冲击力较大
C．a，b两态的气体对活塞的冲击力相等
D．从a态到b态，气体的内能增加，气体密度增加
答案 AC
解析 由分析活塞受力可知两状态的压强相等，由于Tb>Ta，故a状态分子碰撞的力较小，则单位时间内撞击的个数一定多，A正确；由于压强不变，故气体对活塞的力是相同的，B错误，C正确；从a态到b态温度升高，内能增加，体积增大，气体密度减小，D错误。
14．(综合)根据天文学家测量月球的半径为1738千米，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的。月球在阳光照射下的温度可以达到127 ℃，而此时水蒸气分子的平均速率达2000 m/s，试分析月球表面没有水的原因。
答案 见解析
解析 月球表面的第一宇宙速度
v0＝ ≈1685 m/s<2000 m/s。
所以水蒸气分子在月球表面做离心运动，因此月球表面无水。