高中物理人教版课上随堂练习选修3-3 8.4　气体热现象的微观意义 Word版含解析

4　气体热现象的微观意义
记一记
气体热现象的微观意义知识体系
一个特点——气体分子运动的特点
一个比较——气体压强，与大气压强产生原因的比较
三个理解——的微观理解
辨一辨
1.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．(√)
2．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用．(√)
3．一定量的稀薄气体，保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈．(√)
4．一定质量的理想气体，体积保持不变，压强增大，气体分子热运动的平均速率不一定增大．(×)
5．一定质量的理想气体，压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子热运动的平均速率一定减小．(√)
想一想
1.下大雨的时候人们打着的伞为什么会感到明显的加重？
提示：大量密集的雨滴对伞形成一个持续的压力，就像大量持续撒向托盘秤上的豆子一样，给秤一个持续的压力．
2．试从微观的角度分析一定质量的理想气体的压强、体积和温度，有没有可能只有一个状态参量发生变化？
提示：没有可能．决定气体压强的两个因素是气体分子的密集程度和分子的平均动能．体积和温度不变则分子的密集程度和分子的平均动能不变，压强不变．体积或者温度只有一个变了，则压强一定变．故体积、压强、温度不可能只有一个状态参量变化．
思考感悟：　
　
　
　
练一练
1.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．
答案：C
2．(多选)对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是(　　)
A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变
B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小
C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变
D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大
解析：质量一定的气体，分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减小；体积减小，单位体积内的分子数增多，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均动能这两个因素有关，可判知A、D两项正确，B、C两项错误．
答案：AD
3．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的(　　)
A．空气分子密集程度增大
B．空气分子的平均动能增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量增大
解析：温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小．故A、D两项错误．B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误．
答案：B
4．(多选)根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的．
按速率大小划分
区间(m/s)
各速率区间的分子数占
总分子数的百分率%
0 ℃
100 ℃
100以下
1.4
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11. 9
300～400
21.4
17.4
400～500
15.1
16.7
500～600
9.2
12.9
600～700
4.5
7.9
800～ 900
2.0
4.6
900以上
0.9
3.9
根据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是(　　)
A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数
B．温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律要改变
C．某一温度下，速率在某一数值附近的分子数多，离开这个数值越远，分子数越少
D．温度升高时，速率小的分子数减少了
解析：温度变化，表现出的“中间多两头少”的分布规律是不会改变的，B项错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知，A、C、D三项描述正确．
答案：ACD
要点一 对气体分子运动特点的理解
1.下面说法正确的是(　　)
A．大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律
B．当物体温度升高时，每个分子运动都加快
C．气体的体积等于气体分子体积的总和
D．温度高的物体是指各个分子的平均温度高
解析：大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律，A项正确；当物体温度升高时，分子的平均动能增大，并不是每个分子运动都加快，B项错误；气体分子间距很大，气体的体积大于气体分子体积的总和，C项错误；温度是对大量分子的平均效果，对少数分子没有意义，D项错误．
答案：A
2．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．平均动能变大
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
解析：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小，分子平均动能减小，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项正确．
答案：D
3.
如图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布，是分子数所占的比例．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．温度升高使得每一个氧气分子的速率都增大
C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例越小
D．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
解析：同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例大，A项错误；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，B项错误；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，C项错误；温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，D项正确．
答案：D
要点二 对气体压强的产生原因的理解
4.一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是(　　)
A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变
B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变
C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变
D．以上说法都不对
解析：压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的撞击力增大，单位时间内碰撞的分子数要减小，压强才可能保持不变．
答案：D
5．下列说法中正确的是(　　)
A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关
B．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关
C．温度相同的氢气和氧气，氧气分子的平均动能比较大
D．当气体分子热运动变得剧烈时，压强必变大
解析：气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，在微观上它与气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关，在宏观上与气体的体积及温度有关，A项正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数单位体积内分子数和气体的温度都有关，B项错误；温度是分子平均动能的标志，故温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相同，C项错误；当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不知道体积的变化，故压强不一定变大，D项错误．
答案：A
6.
如图所示，有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平．现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，此时筒中气体长度减为原来的.若测得A点压强为1.2×105 Pa，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏．
(1)求液体中B点的压强．
(2)从微观上解释气体压强变化的原因．
解析：(1)由题意知气体做等温变化
有pAV＝pB·V
则pB＝pA＝1.8×105 Pa
(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变；但单位体积内的气体分子数增多，单位时间内气体分子碰撞器壁的次数增多，气体的压强变大．
答案：(1)1.8×105 Pa　(2)见解析
要点三 对气体实验定律的微观解释
7.对一定量的理想气体，用p、V、T分别表示气体压强、体积和温度，则有(　　)
A．若T不变，p增大，则分子热运动的平均动能增大
B．若p不变，V增大，则分子热运动的平均动能减小
C．若p不变，T增大，则单位体积中的分子数减少
D．若V不变，p减小，则单位体积中的分子数减少
解析：分子平均动能只与温度有关，A项错；若p不变，V增大，则T升高，B项错；若p不变，T增大，则V增大，C项正确；若V不变，单位体积内的分子数不变，故D项错．
答案：C
8．一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增大时，n一定增大　　　B．T减小时，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：由＝C知，只有p或T增大，不能得出体积的变化情况，A、B两项错误；增大时，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
9．[2019·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次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(均选填“大于”“小于”或“等于”)
解析：气体在1、2状态，＝，由于V1＝V2，气体的分子数密度相等，p1>p2，故T1>T2，气体分子在状态1的平均动能大于在状态2的平均动能，N1大于N2；气体在状态1、3，由理想气体状态方程得＝，解得T1＝T3；气体在状态2、3，压强相等，则＝，因V2N3.
答案：大于　等于　大于
基础达标
1.以下关于热运动的说法正确的是(　　)
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
解析：一切物质分子都在不停地做无规则的热运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体的宏观速度无关，A项错误，C项正确；温度升高时，分子的平均速率增大，但不是每一个分子的运动速率都增大，D项错误．
答案：C
2．(多选)甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲A．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
解析：甲乙两种气体分子密集程度相同，但压强p甲答案：BC
3．(多选)关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法正确的是(　　)
A．温度升高时，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，各种气体的内能都相同
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，A项正确．温度相同时，一定质量的各种理想气体分子平均动能相同．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C项正确，B项错误．各种理想气体的温度相同，只说明它们的分子平均动能相同，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D项错误．
答案：AC
4．[2019·江苏高考](多选)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体(　　)
A．分子的无规则运动停息下来
B．每个分子的速度大小均相等
C．分子的平均动能保持不变
D．分子的密集程度保持不变
解析：在没有外界影响的情况下，分子的无规则运动永不停息，分子的速率分布呈中间多两头少，不可能每个分子的速度大小均相等，A、B两项错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，只要温度不变，分子的平均动能就保持不变，由于体积不变，所以分子的密集程度保持不变，C、D两项正确．
答案：CD
5．把打气筒的出气口堵住，往下压活塞，越往下压越费力，主要原因是往下压活塞时(　　)
A．空气分子间的引力变小
B．空气分子间的斥力变大
C．空气与活塞分子间的斥力变大
D．单位时间内空气分子对活塞碰撞次数变多
解析：气体分子间距离大于10r0，分子间的相互作用力可忽略不计，故A、B、C三项错；越往下压活塞越费力，是因为一定质量的空气，体积减小，压强增大，分子密集程度增大，空气分子在单位时间内对活塞的碰撞次数增多，D项正确．
答案：D
6．(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是(　　)
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
解析：由理想气体状态方程＝C(常量)可知，当体积不变时，＝常量，温度升高时，压强增大，B项正确；由于质量不变，体积不变，分子数密度不变，而温度升高，分子的平均动能增加，所以单位时间内气体分子对容器壁碰撞次数增多，D项正确，A、C两项错误．
答案：BD
7．如图所示是一定质量的某种气体的等压线，对等压线上的a、b两个状态进行比较，下列说法中正确的是(　　)
A．b状态时，在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多
B．a状态时，在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多
C．两种状态下，在相同时间内撞在相同面积上的分子数一样多
D．两种状态下，单位体积的分子数一样多
解析：气体处于b状态时，比处于a状态时的体积大，故b状态时单位体积内的分子数比a状态时的少，D项错误；气体在b状态时的温度比在a状态时的温度高，其分子平均动能大，而a、b两种状态时的压强相等，故相同时间内撞击到单位面积上的分子数在a状态时较多，B项正确，A、C两项错误．
答案：B
8．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
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，C正确；失重时，气体分子仍具有分子动能，密闭容器内的分子对器壁仍然有碰撞，D错．
答案：C
9．(多选)一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度降低，压强减小的原因是(　　)
A．温度降低后，气体分子的平均速率变小
B．温度降低后，气体分子的平均动能变小
C．温度降低后，分子撞击器壁的平均作用力减小
D．温度降低后，单位体积内的分子数变少，撞击到单位面积器壁上的分子数减少了
解析：体积不变，分子密度不变，温度降低，分子平均速率变小，单位时间内单位器壁面积上所受的分子平均撞击次数减少，撞击力减小，气体压强减小，因此，A、B、C三项正确，D项错误．
答案：ABC
10．1859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(　　)
解析：气体分子速率分布规律是中间多、两头少，且分子不停地做无规则运动，没有速率为零的分子，故选D项．
答案：D
11．对于一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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
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，不能说N是必定增加的，A项错．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的变化情况，B项错．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力度增大，压强不变，因此对器壁碰撞的频繁程度降低，即N减小；二是体积减小时，温度降低，同理可推知N增大．C项正确，D项错．
答案：C
12．在一定温度下，某种理想气体的分子速率分布应该是(　　)
A．每个分子速率都相等
B．每个分子速率一般不相等，速率分布遵循“两头多，中间少”的规律
C．每个分子速率一般不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的
D．每个分子速率一般不相等，速率很大和速率很小的分子所占的比例都比较少
解析：从气体分子速率分布图象可以看出，每个气体分子的运动速率一般不相等，大量气体分子速率按“中间多，两头少”的规律分布，所以A、B、C三项错误，D项正确．
答案：D
能力达标
13．[2019·大连高二检测]如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)(　　)
A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD
D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
解析：甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B两项错；液体的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，故pC＝pD，C项正确；当温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D项错．
答案：C
14．在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm，温度为27 ℃，爆胎时胎内气体的温度为87 ℃，轮胎中的空气可看做理想气体．
(1)求爆胎时胎内气体的压强．
(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因．
解析：(1)气体做等容变化，由查理定律得
＝①
T1＝t1＋273 K②
T2＝t2＋273 K③
其中p1＝2.5 atm　t1＝27 ℃　t2＝87 ℃
由①②③式得p2＝3 atm
(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大．
答案：(1)3 atm　(2)见解析