烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：4.2气体的实验定律的微观解释 课时作业（含解析）

4.2气体的实验定律的微观解释
课时作业（含解析)
1．下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动越显著，说明悬浮在液体中的微粒质量越小
B．将红墨水滴入一杯清水中，水的温度越高整杯清水都变成红色的时间越短
C．将体积相同的水和酒精混在一起，发现总体积小于混合前水和酒精的体积之和，说明分子间存在引力
D．向气球内吹气，气球的体积变大，这是气体分子间有斥力的缘故
2．如图所示为大量氮气分子在甲、乙两种状态下的速率分布统计规律图，则下列说法正确的是(　　)
A．氮气在甲状态下的温度较高
B．甲状态做无规则运动平均速率较大，氮气分子较多
C．乙状态下氮气分子做无规则运动更剧烈
D．某时刻速率为1000m/s的分子在下一时刻的速率一定还是1000m/s
3．如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊放在地上，汽缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，则（　　）
A．汽缸内空气的压强等于
B．内、外空气对缸套的作用力为(M＋m)g
C．内、外空气对活塞的作用力为mg
D．弹簧对活塞的作用力为(M＋m)g
4．如图所示，蹦蹦球是儿童喜爱的一种健身玩具。晓倩和同学们在室外玩了一段时间的蹦蹦球之后，发现球内气压不足，已知当时室外温度为－3℃，此时球内气体的体积为2L、压强为2atm。于是她将球拿到室内放置了足够长的一段时间，再用充气筒给蹦蹦球充气。室内温度为27℃，充气筒每次充入体积为0.4L、压强为1atm的室内空气（可视为理想气体），不考虑整个过程中蹦蹦球体积的变化和充气过程中气体温度的变化，球内气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．球在室内充气前与在室外相比，球内壁单位面积上受到气体分子的撞击力不变
B．充气前球内气体的压强为atm
C．在室内，蹦蹦球充气过程温度不变，则球内气体内能不变
D．晓倩把球内气体的压强充到4atm以上，至少需要充气9次
5．氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占分子总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．图中虚线对应于氧分子平均动能较小的情形
B．图中实线对应于氧分子在0℃时的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧分子数目
D．与0℃时相比，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
6．下列关于热学问题的说法正确的是（
）
A．草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中水分子间的引力、斥力都会增大
B．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
C．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
D．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力一定增大
7．对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（　　）
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
B．若压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定减少
C．若体积不变而温度升高，则气体分子热运动的平均动能增大，气体压强也变大
D．若体积不变而温度升高，则每个气体分子对器壁的冲击力都增大
E.若温度不变而体积增大，则气体的压强一定减小
8．下列叙述中，正确的是（　　）
A．物体温度越高，每个分子的动能也越大
B．布朗运动就是液体分子的运动
C．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
D．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的
9．关于气体压强的产生，下列说法正确的是（　　）
A．气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的
B．气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
C．气体的温度越高，每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大
D．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
10．标准状况下相同质量的氧气和氢气相比较（
）
A．氢气的内能比较大
B．氢气分子碰撞器壁机会更大一些
C．氢气分子的平均速率更大一些
D．氢气分子碰撞器壁的平均作用力更大一些
11．当一定量的气体温度保持不变而体积减小时，单位体积内的分子数将_______，单位时间内撞到单位面积上的分子数会___________，导致压强__________．
12．气体的压强就是________________________________________，它是由于________________________而引起的．
13．如图所示，两端开口的倒U形管，B管插在水银槽中，A管内有一段h=5cm的水银柱，则B管水银面比槽中水银面________（需填“高5cm”、“低5cm”或“相齐”）。保持A中水银柱长度不变，如把B管缓慢上提2cm（使管口仍在水银槽中），则B管内水银面的高度________（填“上升”、“降低”或“不变”）。
14．下图为密闭的理想气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，则T1______
T2（选填“大于”或“小于”）；气体温度升高时压强增大，从微观角度分析，这是由于分子热运动的_______增大了．
参考答案
1．B
【解析】
A．布朗运动越显著，可能是悬浮在液体中的微粒质量越小，或者是液体的温度越高，选项A错误；
B．将红墨水滴入一杯清水中，水的温度越高，则分子扩散的速度越快，整杯清水都变成红色的时间越短，选项B正确；
C．将体积相同的水和酒精混在一起，发现总体积小于混合前水和酒精的体积之和，说明分子间存在间隙，选项C错误；
D．向气球内吹气，气球的体积变大，这是气体压强作用的缘故，选项D错误。
故选B。
2．C
【解析】
ABC．由不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子数百分率呈现“中间多，两头少”统计规律，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，所以乙状态下温度较高，分子无规则运动的平均速率较大，分子运动更剧烈，故AB错误，C正确；
D．由于分子运动无规则，故在下一时刻的速率无法确定，故D错误。
故选C。
3．D
【解析】
A．以缸套为研究对象，根据平衡条件可知
汽缸内气体压强为
A错误；
BC．缸套受力平衡，所以内、外空气对缸套的作用力与缸套的重力等大反向，大小为，则内、外空气对活塞的作用力为，BC错误；
D．将活塞和缸套作为系统整体受力分析可知，弹簧的弹力与系统的重力相等，即弹簧对活塞的作用力大小为，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
B．蹦蹦球从室外拿到室内足够长后，气体体积不变，由查理定律得
解得
故B错误；
A．球在室内充气前与在室外相比，压强发生变化，气体体积不变，球内壁单位面积上受到气体分子的撞击力发生变化，故A错误；
C．在室内，蹦蹦球充气过程温度不变，但气体质量发生变化，所以球内气体内能发生变化故C错误；
D．设至少充气n次可使球内气体压强达到4atm以上，以蹦蹦球内部气体和所充气体的整体为研究对象
解得
则n取9次，即小倩在室内把球内气体的压强充到4atm以上，她至少需充气9次,故D正确；
故选D。
5．AD
【解析】
AB．由图可以知道，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，对应的平均动能大；虚线对应的最大比例的速率区间内分子动能小，说明实验对应的温度小，故为0℃时的情形，对应的平均动能小；故A正确，B错误；
C．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C错误；
D．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，故D正确。
故选AD。
6．ACD
【解析】
A．草叶上的露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠．这一物理过程中水分子间的引力、斥力在气态下忽略不计，液化后同时存在，故都增大，故A正确；
B．晶体熔化时吸收热量，温度不变，分子平均动能不变，B错误；
C．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，C正确；
D．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力一定增大，D正确．
故选ACD．
点睛：此题考查物态变化吸放热现象、表面张力、气体压强和晶体的有关知识，比较全面深入，关键是知道这些物理现象中包含的物理概念，能用相关的知识来解释．
7．CE
【解析】
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，分子撞击器壁的作用力增大，压强增大，A错误；
B．若压强不变而温度降低，根据理想气体状态方程可知气体的体积减小，所以单位体积内分子个数一定增大，B错误；
C．若体积不变而温度升高，则气体分子热运动的平均动能增大，根据可知压强增大，C正确；
D．温度升高，分子热运动的剧烈程度增大，但不是每个分子的热运动的剧烈程度都增加，所以不是每个气体分子对器壁的冲击力都增大，D错误；
E．若温度不变而体积增大，根据可知压强一定减小，E正确。
故选CE。
8．CD
【解析】
A.物体温度越高，是分子的平均动能越大，并不是每个分子的动能都大，故A错误；
B.布朗运动并不是液体分子的运动，液体分子很小，在布朗运动中看到的并不是分子，而是微小的颗粒，由于液体分子对颗粒的不同方向的撞击是不平衡的，故颗粒会做无规则的运动，所以B错误；
C.
分子的热运动跟物体的温度有关，气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈，故C正确；
D.根据气体压强的微观解释，气体对容器的压强是由大量气体分子对容器壁不断碰撞而产生的，故D正确。
故选CD。
9．ABD
【解析】
A．气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，A正确；
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，B正确；
C．气体的温度越高，分子平均动能越大，但不是每个气体分子的动能越大，所以气体的温度越高，并不是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大，C错误；
D．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的，压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关，D正确。
故选ABD。
10．ABC
【解析】
A．气体的内能应该是所有分子动能之和，因为分子势能为零，温度是分子平均动能的标志，标准状况下气体的温度相同，也就是分子的平均动能相同，而质量相同的氧气和氢气中，氢气的分子数多，因此氢气的内能比较大，A正确；
BC．由于温度相同分子的平均动能相同，而氢气分子质量小，因此平均速率大一些，而单位体积内，氧气和氢气分子数相同，氢气分子碰撞器壁机会更大一些，由于压强相同，分析可知，氢气分子碰撞器壁的平均作用力小一些，BC正确；
D．由动量定理可得平均作用力
而动量和动能的关系为
因此可知氢气和氧气的平均动能相同时，质量大的受力更大，D错误。
故选ABC。
11．增加
增加
增加
【解析】
[1]气体体积变小，故单位体积内分子数增加；
[2]单位体积分子数增加，故单位时间内撞到单位面积的分子数增加；
[3]温度不变，而单位时间内撞到单位面积的分子数增加，故压强增加。
12．容器壁单位面积所受的压力
大量气体分子对容器壁的频繁撞击
【解析】
[1]
[2]从微观角度看，气体压强的是大量气体分子不停的对容器壁碰撞产生的，故压强就是容器壁单位面积所受的压力；它是由于大量气体分子对容器壁的频繁撞击产生的。
13．高
不变
【解析】
[1]
U形管内的气体的压强：
p=p0-ρgh
气体的压强处处相等，所以管内水银面比槽中水银高5cm；
[2]
保持A中水银柱长度不变，则封闭气体压强不变，即封闭气体的压强与外部大气压强差不变，则B管内水银的高度不变；
14．小于
平均动能
【解析】
由图可看出T1图线最高点所对的v值比T2图线最高点所对的v值要小，则T1小于
T2．气体温度升高压强增大，是由于分子热运动的平均动能增大引起的．