高中物理鲁科版选修3-3 1.2气体分子运动与压强 达标作业（解析版)

1.2气体分子运动与压强
达标作业（解析版)
1．图描绘了一颗悬浮在液体中的固体微粒受到周围液体分子撞击的情景，下列关于布朗运动的说法中正确的是
A．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的
B．布朗运动是固体分子的无规则运动
C．液体温度越低，布朗运动越剧烈
D．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
2．两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为100℃和200℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高100℃，则水银将( )
A．向左移动 B．向右移动
C．不动 D．无法确定
3．关于分子运动和热现象，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒分子无规则运动的反映
B．物体温度不变而体积减小时，物体中所有分子的动能不变，势能减少
C．气体失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在着斥力的缘故
D．坚固容器内气体温度升高，气体分子平均动能增大使器壁单位面积平均受的压力增大
4．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、状态C变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，则下列表述正确的是
A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
5．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(　　)
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C．气体分子的总数增加
D．单位体积内的分子数目增加
6．【物理—选修3-3】
(1)下列说法正确的是（____）
A．一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒与器壁平均碰撞次数随着温度降低而减小
B．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
C．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递
D．外界对气体做功时，其内能一定会增大
E.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
(2)如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度为g.
①加热过程中，若A气体内能增加了ΔE1，求B气体内能增加量ΔE2；
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2.求此时添加砂粒的总质量Δm.
7．【物理——选修3-3】
(1)下列说法正确的是_________。
A．玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
B．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
C．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
D．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部
E．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
(2)如图所示，U形管右管内径为左管内径的2倍，管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱，左右两管水银面高度差36cm，大气压为76cmHg。
①向右管缓慢补充水银，并保持左管内气体的温度不变，当左管空气柱长度变为16cm时，左管内气体的压强为多大？
②在①的目的达到后，停止补充水银，并给左管的气体加热，使管内气柱长度恢复到26cm，则左管内气体的温度为多少？
8．如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，可知，一定温度下气体分子的速率呈现______（选A或B）（A“两头多中间少”或B“两头少中间多”）的分布规律；T1温度下气体分子的平均动能______（填“大于”“等于”或“小于”）T2温度下气体分子的平均动能。
9．如图所示，A、B、C三个点代表某容器一定质量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是TA、TB、TC；用NA、NB、NC分别表示这三种状态下气体分子在单位时间撞击容器壁上单位面积的次数，则
_______，_______，_______（填大于、小于或等于）
10．如图，T型气缸内有一T形活塞，将气缸分为A、B两部分，且两部分中都封闭有气体，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动，其左端面积为右端面积的3倍，气缸C孔与大气相通．当大气压强为1atm、A中气体压强为0.9atm时，活塞保持静止不动，则此时B中气体压强为______atm
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
AB.布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的，它既不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动。故A正确，B错误；
C.颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈。故C错误；
D.悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越不明显。故D错误。
2．B
【解析】
假定两个容器的体积不变，即不变，A、B中所装气体温度分别为283k和293k，当温度升高时，容器A的压强由增至，，容器B的压强由增至，，由查理定律得：，因为，所以，即水银柱应向右移动。故选B。
3．D
【解析】
【详解】
布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则撞击悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大；这是对大量分子的统计规律，并不是所以分子的动能大，也有的分子的动能小，故B错误；气体失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间作用力小的缘故，不能使分子束缚在一起，并不是斥力的原因，故C错误；气体压强的微观解释取决于分子的密集程度即气体的体积，分子的平均动能即温度；所以坚固密闭容器内气体温度升高，气体分子平均动能增大；由于体积不变，所以器壁单位面积受到的压力增大，故D正确。
4．AD
【解析】
【详解】
A. 气体从状态A到状态B体积不变，发生的是等容变化，气体不做功W=0，温度升高，内能增加△U＞0，根据热力学第一定律△U=W+Q，知Q＞0，气体吸收热量，故A正确。
B. 由状态B变到状态C的过程中，温度不变，内能不变△U=0，体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定律△U=W+Q，知Q＞0，气体吸收热量，故B错误。
C. 气体从C到D发生等容变化，根据查理定律知p∝T，所以C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错误。
D. A点和D点在过原点的连线上，说明气体由A到D压强不变，体积增大，分子的密集程度减小，状态D温度高，分子的平均动能大，状态A和状态D压强相等，根据压强的微观解释可知，D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故D正确。
5．BD
【解析】
【详解】
A．温度不变，气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变，故A错误；
BD．理想气体经等温压缩，体积减小，单位体积内的分子数目增加，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，故BD正确；
C．一定质量的理想气体，质量不变，气体分子的总数不变，故C错误。
6．(1)ACE (2) ①ΔE2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔE ②
【解析】
(1)气体的压强是由大量分子对器壁的碰撞而产生的，它包含两方面的原因：分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数和每一次的平均撞击力.气体的温度降低时，分子的平均动能减小，故在体积不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减小，故A正确；晶体有固定的熔点，故晶体熔化时温度不变，故分子平均动能一定不变，故B错误；根据热力学第二定律知热量只能够自发地从高温物体传到低温物体，但也可以通过热机做功实现从低温物体传到高温物体，空调的工作过程表明热量可以从低温物体向高温物体传递，故C正确；根据热力学第一定律可知，当外界对气体做功的同时对外放热，其内能可能增大、减小或不变，故D错误；生产半导体器件掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故E正确.故选ACE.
(2)①B气体对外做功 W＝pSh＝(p0S＋mg)h
由热力学第一定律得ΔE1＋ΔE2＝Q－W
解得ΔE2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔE
②B气体的初状态p1＝p0＋，V1＝2hS，T1
B气体的末状态p2＝p0＋,V2＝hS　,T2
由气态方程
得
7．BDE
【解析】（1）石墨和金刚石都是晶体，玻璃、木炭是非晶体，故A错误；根据 可知，一定质量的理想气体经过等容过程，W=0，吸收热量Q>0，则 ，即其内能一定增加，选项B正确；足球充足气后很难压缩，是因为足球内大气压作用的结果，选项C错误；由于表面张力的作用当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是沿液体的表面，即表面形成张力，合力指向内部，故D正确．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，选项E正确；故选BDE.
（2）①以封闭气体为研究对象，设左管横截面积为S，由题意得：V1=L1S=26S，P1=P0-h1=76-36=40cmHg，V2=L2S=16S，由玻意耳定律可得：P1V1=P2V2，
即40×26S=P2×16S，
解得：P2=65cmHg；②P2=P0-h2=76-65=11cmHg，两侧水银面高度差是11cm；U形管右管内径为左管内径的2倍，则管右侧面积是左侧面积的4倍，为4S，空气柱L3=26cm，则左管水银面下降的高度为L3-L2=26-16cm=10cm，水银的体积不变，左侧水银面下降10cm，右侧管的横截面积是左侧横截面积的4倍，则右侧水银面上升2.5cm，左右两侧水银面高度差h3=10+2.5-11=1.5cm，气体压强P3=P0+h3=76+1.5=77.5cmHg，由查理定律得： ，
即： ，
解得T3=542.5K．
8．B 小于
【解析】
【详解】
（1）如图所示气体的速率分布图，一定温度下气体分子的速率呈现两头少中间多，所以此空选B。
（2）温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子速率小的所占的百分比减小，速率大的所占百分比变大，根据图象知，T1温度下气体分子的平均动能小于T2温度下气体分子的平均动能，所以此空填小于。
9．等于 大于 大于
【解析】
【详解】
第一空.因为 ，根据理想气体的状态方程得：=。故第一空应该填“等于”。
第二空.因为AB过程是一个体积不变过程，压强减小，温度降低，气体分子在单位时间撞击容器壁上单位面积的次数减小，所以>，故第二空应该填“大于”。
第三空.因为BC过程是一个压强不变过程，压强体积增大，温度升高，分子撞击器壁时产生的作用力越大，但压强不变，说明气体分子在单位时间撞击容器壁上单位面积的次数减小，所以>，故第三空应该填“大于”。
10．0.7atm
【解析】
【详解】
由题意知，pA=0.9atm，p0=1atm，SA=3SB，活塞静止，处于平衡状态，由平衡条件得：pASA=p0（SA-SB）+pBSB，代入数据解得：pB=0.7atm；