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2019--2020人教版物理选修3-3同步练习8、4气体热现象的微观意义含解析
8、4气体热现象的微观意义
基础巩固
1．气体的压强是由于气体分子的下列哪种原因造成的( )
A．气体分子间的作用力 B．对器壁的碰撞力
C．对器壁的排斥力 D．对器壁的万有引力
解析：气体的压强是由于大量分子对器壁频繁碰撞造成的，在数值上就等于在单位面积上气体分子的平均碰撞作用力．
答案：B
2．对于一定质量的理想气体，下列四个叙述正确的是( )
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：根据气体压强产生的原因可知：一定质量的理想气体的压强，由气体分子的平均动能和气体分子的密集程度共同决定．分子平均动能越大，单位时间内分子撞击器壁的次数越多，气体压强越大，A、C、D三个选项均只给定了其中一个因素，而另一个因素不确定．不能判断压强是变大还是变小，所以只有选项B正确．
答案：B
3．(多选)关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法中正确的是( )
A．温度升高，气体分子的平均速率增大
B．温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同
C．温度相同时，各种气体分子的平均动能相同
D．温度相同时，各种气体的内能相同
解析：温度是物体所处热运动状态的一个重要参量，从分子动理论的角度看，温度是物体分子热运动的平均动能大小的标志．温度升高，气体分子的平均动能增大，气体分子的平均速率增大，因此，选项A正确．温度相同时，一定质量的各种理想气体平均动能相同，但由于是不同气体，分子质量不同，所以各种气体分子的平均速率不同，所以选项C正确， 选项B错误．各种理想气体的温度相同，只说明它们的平均动能相同，气体的内能大小还和气体的质量有关，即便是相同质量的气体，由于是不同气体，所含分子数不同，其内能也不相同，所以选项D错误．选项A、C正确．
答案：AC
4．一定质量的理想气体，由状态A变化到状态B的过程如图1所示，
图1
由图中AB线段可知，气体分子的平均速率在状态变化过程中的变化情况是( )
A．不断增大 B．不断减小
C．先增大，后减小 D．先减小，后增大
解析：因为温度是分子平均动能的标志，所以分子平均速率变化情况应与温度变化情况相同，由图线可知，AB线段中有一点对应pV值最大，即温度最高，因而气体分子平均速率经历先增大后减小的过程，故选项C正确．
答案：C
5．(2019年湖北八校联考)关于气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．气体的压强是由气体分子间的排斥作用产生的
B．温度升高，气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大
C．气体的压强就是大量的气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
D．当某一密闭容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零
解析：气体的压强是气体分子热运动产生的，且压强大小p＝，则A错，C对；压强大小微观上与分子热运动剧烈程度和分子密集程度有关(分子热运动平均速率越大，单位体积分子的密集程度越大，压强越大)，与外界的状态等因素无关，则B、D错．
答案：C
图2
6．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2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
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，内能也不相同，故A错误．
答案：B
图3
7．(2019年高考·课标全国卷Ⅱ)如
p－V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”)
解析：1、2等体积，2、3等压强
由pV＝nRT得：＝，V1＝V2，故＝，可得：T1＝2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2；
由于p1V1＝p3V3；故T1＝T3；
则T3>T2，又p2＝p3，2状态分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大．故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3.
答案：大于 等于 大于
综合应用
8．对一定质量的气体，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必增加
B．当温度升高时，N必增加
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
解析：气体的体积减小时，压强和温度是怎样变化的并不清楚，不能判断N是必定增加的，A错误；同理，温度升高时，气体的体积和压强怎样变化也不清楚，无法判断N的变化，B错误；当压强不变而体积和温度变化时，存在两种变化的可能性：一是体积增大时，温度升高，分子的平均动能变大，即分子对器壁碰撞的平均作用力增大，因压强不变，因此对器壁碰撞的频繁程度减小，就是N减小；二是体积减小时，温度降低．同理可推知，N增大，C正确，D不正确．
答案：C
9.
图4
如图4所示为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
解析：由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，B对；一定质量的气体、分子总数不变，Vb>Va，单位体积的分子数a状态较多，故D错．
答案：B
10．(2017年高考·课标全国卷Ⅰ)(多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图5中两条曲线所示．下列说法正确的是( )
图5
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
解析：根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误．
答案：ABC
11．如图6，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6
A．曲线① B．曲线②
C．曲线③ D．曲线④
解析：大量气体在某温度下分子速率的分布规律是：大部分气体速率在平均值附近，速率越大或越小的分子数越少．
答案：D
12．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态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：(1)设气体在B状态时的体积为VB，
由盖—吕萨克定律得，＝，
代入数据得VB＝0.4 m3.
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．
13．如图7所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0.A、B之间的容积为0.1 V0，开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K．求：
图7
(1)活塞刚离开B处时的温度TB；
(2)缸内气体最后的压强p；
(3)在图中画出整个过程的p－V图线．
解：(1)活塞刚离开B处时，体积不变，封闭气体的压强为p2＝p0，由查理定律得：＝，
解得TB＝330 K.
(2)以封闭气体为研究对象，活塞开始在B处时，p1＝0.9p0，V1＝V0，T1＝297 K；活塞最后在A处时：V3＝1.1V0，T3＝399.3 K，
由理想气体状态方程得＝，
故p3＝＝＝1.1p0.
图8
(3)如图8所示，封闭气体由状态1保持体积不变，温度升高，压强增大到p2＝p0达到状态2，再由状态2先做等压变化，温度升高，体积增大，当体积增大到1.1V0后再等容升温，使压强达到1.1p0.
14．如图9所示．两个完全相同的圆柱形密闭容器，放在水平面上，甲中恰好装满水，乙中充满空气，试问：
图9
两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？(容器容积恒定)．
解：对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p＝ρgh(h为上下底面间的距离)．侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是p＝ρgx.对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的密度和温度．
(共46张PPT)
同步导练/RJ·选修3-3
物理
经典品质/超越梦想
同步导练
第八章 气体
第四节 气体热现象的微观意义
目 标 导 向
自 主学习
要 点 导 析
方 法 导 学
