2019-2020学年高中物理沪科版选修3-3：1.5用统计思想解释分子运动的宏观表现 课时作业2（含解析)

1.5用统计思想解释分子运动的宏观表现
课时作业（含解析)
1．一定质量的0℃的冰熔解成0℃的水时，其分子的动能之和Ek和分子的势能之和Ep的变化情况为（
）
A．Ek变大，Ep变大
B．Ek变小，Ep变小
C．Ek不变，Ep变大
D．Ek变大，Ep变小
2．各种卡通形状的氦气球，受到孩子们的喜欢，小孩一不小心松手，氦气球就会飞向天空，上升到一定高度会胀破，这是因为（　　）
A．球内氦气温度升高
B．球内氦气压强增大
C．球外空气压强减小
D．以上说法均不正确
3．某同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉微粒的运动。他把小微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，如图所示。则该图反映了（　　）
A．液体分子的运动轨迹
B．花粉微粒的运动轨迹
C．每隔一定时间花粉微粒的位置
D．每隔一定时间液体分子的位置
4．关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象只能在气体中或液体中发生，布朗运动只能在液体中发生
B．扩散现象只能说明分子无规则的运动，布朗运动只能说明分子永不停息的运动
C．布朗运动就是水分子的无规则运动，与水分子的大小有关系
D．温度越高，布朗运动越显著
5．有关理想气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强可能增大
B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能减小，则气体的压强一定减小
D．气体分子的内能减小，则气体的压强一定减小
6．某密闭钢瓶中有一定质量的理想气体，在温度T1、T2时，各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化图像分别如图中两条曲线所示。则下列说法正确的是（　　）
A．温度T1大于温度T2
B．图中两条曲线下面积不相等
C．同一温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布
D．钢瓶中的理想气体的温度从T1变化到T2过程中，气体压强变小
7．关于气体压强的理解，哪一种理解是错误的（　　）
A．将原先敞口的开口瓶密闭后，由于瓶内气体重力太小，它的压强将远小于外界大气压强
B．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
C．气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均动能
D．单位面积器壁受到气体分子碰撞产生的平均压力在数值上等于气体压强的大小
8．下面关于气体压强的说法正确的是(
)
①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
③从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关
④从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关
A．只有①③对
B．只有②④对
C．只有①②③对
D．①②③④都对
9．在观察布朗运动时，下面说法正确的是
A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的运动
B．布朗运动是指液体分子的运动
C．布朗运动是液体分子运动的反映
D．布朗运动是固体分子无规则运动的反映
10．关于物体的内能，下列说法正确的是　　
A．热水的内能一定比冷水的大
B．当温度等于时，分子动能为零
C．分子间距离为时，分子势能不一定为零
D．温度相等的氢气和氧气，它们的分子平均动能相等
11．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中两条曲线所示．下列说法正确的是________。
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
12．下列关于热力学温度的说法中正确的是（　　）
A．-33℃=240K
B．温度变化1℃，也就是温度变化1K
C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t+273K
13．用显微镜观察悬浮在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示。则：
①从图中可看出花粉颗粒的运动是_____（填“规则的”或“不规则的”）
②关于花粉颗粒所做的布朗运动，说法正确的是_____
A．图中的折线就是花粉颗粒的运动轨迹
B．布朗运动反映液体分子的无规则运动
C．液体温度越低，花粉颗粒越大，布朗运动越明显
D．布朗运动是由于液体分子从各个方向对花粉颗粒撞击作用的不平衡引起的
14．在高倍显微镜下观察布朗运动实验如图甲所示。每隔30s记录一次悬浮微粒的位置。按时间顺序作出位置连线如图乙所示，连线
____（选填“是”或“不是”）微粒的轨迹。它直接呈现微粒运动是无规则的。间接反映
____作永不停息的无规则运动。
15．表示物体冷热程度的物理量是______，物体内大量分子平均动能的标志是____
16．两个容器中盛有质量比为的氢气和氧气，已知它们温度相同，并可忽略分子间的势能，则两种气体的平均动能之比为_______，分子总动能之比为________，气体的内能之比为_________。
参考答案
1．C
【解析】
由于温度不变，分子平均动能相同；由于冰熔化成水从外界吸收了热量，使得分子势能不同．0℃的冰熔化成0℃的水需要吸收热量，所以质量相同的0℃的水比0℃冰的内能大，即E变大；因为内能包括分子动能和分子势能，由于温度不变，分子平均动能相同，因此水的分子势能应该大于冰的分子势能；即：Ek不变，Ep变大．
A．Ek变大，Ep变大，与结论不相符，选项A错误；
B．Ek变小，Ep变小，与结论不相符，选项B错误；
C．Ek不变，Ep变大，与结论相符，选项C正确；
D．Ek变大，Ep变小，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
点睛：解决此类问题要结合物态变化过程中的吸热和放热现象及内能进行分析解答，知道温度是分子平均动能的标志．
2．C
【解析】
气球上升，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破
故选C。
3．C
【解析】
AD．显微镜能看见的、悬浮的花粉微粒不是分子，AD错误；
BC．如图所示是小微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，表现出无规律性，期间微粒不一定是沿直线运动，B错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
A．
扩散现象是指分子间彼此进入对方的现象，可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间，故A错误；
B．
扩散现象直接反映了组成物质的分子永不停息地做无规则运动；布朗运动间接证明了分子永不停息地做无规则运动，故B错误；
C．
布朗运动是悬浮在水中微粒的运动，不是水分子的运动，故C错误；
D．
温度越高，颗粒越小，布朗运动越显著，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
A．从微观角度讲，决定气体压强大小的因素：气体分子的数密度、平均动能；气体分子的平均速率增大，分子数密度可能减小，故气体的压强可能增大，故A正确；
B．气体分子的密集程度增大，分子热运动的平均动能可能减小，故气体的压强不一定增大，故B错误；
C．气体分子的平均动能增大，分子数密度可能减小，故气体的压强不一定减小，故C错误；
D．如果该气体分子经过等压冷却过程，此时气体分子的内能减小，气体压强却保持不变，故D错误。
故选A。
6．C
【解析】
A．由图可知，T2中速率大的分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，所以T2对应的温度较高，即T1
<
T2，故A错误；
B．根据定义，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下的面积为1，所以两条曲线下面积相等，故B错误；
C．同一温度下，气体分子的速率呈现“中间多、两头少”的分布规律，故C正确；
D．密闭在钢瓶中的理想气体体积不变，温度从T1变化到T2过程中，即温度升高，则分子平均动能增大，气体压强增大，故D错误。
故选C。
7．A
【解析】
A．将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，瓶内气体压强等于外界大气压强，故A错误符合题意；
B．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的，故B正确不符合题意；
C．根据气体压强的微观解释可知，气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均动能，故C正确不符合题意；
D．根据可知，单位面积器壁受到气体分子碰撞产生的平均压力在数值上等于气体压强的大小，故D正确不符合题意。
故选A。
8．D
【解析】
气体压强的产生机理是：由于大量的气体分子频繁的持续的碰撞器壁而对器壁产生了持续的压力，单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小在数值上等于气体压强。由此可知，从微观的角度看，气体分子的平均速率越大，单位体积内的气体分子数越多，气体对器壁的压强就越大，即气体压强的大小与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关；从宏观的角度看，温度越高，分子的平均速率越大，分子的平均动能越大，体积越小，单位时间内的气体分子数越多，分子对器壁的碰撞越频繁，气体对器壁的压强就越大，否则压强就越小，故①②③④都正确。故选D。
9．C
【解析】
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的运动，不是固体分子，固体微粒是实物粒子，所以A项错误；
B．布朗运动不是液体分子的运动，但布朗运动是大量液体分子对固体微粒撞击的集体行为的结果，所以B项错误；
CD．布朗运动反映了周围液体分子是在永不停息地做无规则运动的，所以C项正确，D项错误。
故选C。
10．CD
【解析】
物体的内能与物质的量、物体的体积和温度均有关分子永不停息地做无规则运动，分子势能是相对的．温度是分子平均动能的标志结合这些知识分析；解决本题的关键要掌握物体内能的决定因素，知道分子势能的相对性，明确温度是分子平均动能的标志．
【详解】
热水的内能不一定比冷水的大，还与它们的质量有关，故A错误．分子永不停息地做无规则运动，则当温度等于时，分子动能也不为零，故B错误．分子势能是相对的，与零势能点的选择有关，所以分子间距离为时，分子势能不一定为零，故C正确．温度是分子平均动能的标志，则温度相等的氢气和氧气，它们的分子平均动能相等，故D正确．故选CD．
11．ABC
【解析】
A.
由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等；故A项符合题意.
B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，虚线为氧气分子在0
℃时的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.
C.
实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C项符合题意.
D.
图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D项不合题意
E.由图可知，0～400
m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项不合题意．
12．AB
【解析】
A．由于
可知，?33°C相当于240K，A正确；
B．由
可知
即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1℃，也就是温度变化1K，B正确；
C．因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，C错误；
D．初态温度为，末态温度为，热力学温度也升高了t，D错误。
故选AB。
13．不规则
BD
【解析】
布朗运动图象的杂乱无章反映了固体小颗粒运动的杂乱无章，进一步反映了液体分子热运动的杂乱无章。
【详解】
第一空．由图线的杂乱无章得到固体小颗粒运动的杂乱无章，它说明花粉颗粒做不规则运动；
第二空．A．根据题意，有：每隔10s把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线；故此图像是每隔10s固体微粒的位置，而不是小炭粒的运动轨迹，故A错误。
B．布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故B正确；
C．液体温度越高，花粉颗粒越小，布朗运动越明显，故C错误；
D．布朗运动是由于液体分子从各个方向对花粉颗粒撞击作用的不平衡引起的，故D正确。
【点睛】
本题主要考查了对布朗运动的理解，属于简单题型。
14．不是
液体分子
【解析】
[1]布朗运动图象是固体微粒的无规则运动在每隔一定时间的位置，而不是微粒的运动轨迹，只是按时间间隔依次记录位置的连线；
[2]由图可以看出微粒在不停地做无规则运动，间接反映液体分子作永不停息的无规则运动。
15．温度
温度
【解析】
[1]表示物体冷热程度的物理量是温度；
[2]物体内大量分子平均动能的标志是温度。
16．
【解析】
[1]温度是分子的平均动能的标志，氢气和氧气的温度相同，则它们的分子平均动能是相等的，则两种气体的平均动能之比为；
[2]设氢气的质量为，氧气的质量为，则氢气分子数为：
氧气分子数为：
所以有：
而分子总动能与分子数成正比，即氢气和氧气的分子总动能之比为；
[3]由于可忽略分子间的势能，所以气体的内能之比等于分子总动能之比，即氢气和氧气的内能之比为