第一章 3 分子运动速率分布规律（习题）—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册word版含答案

第一章
分子动理论
3　分子运动速率分布规律
同步练习
一、单选题
1．布朗运动是1826年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉时发现的。不只是花粉和小炭粒，对于液体中各种不同的悬浮微粒，例如胶体，都可以观察到布朗运动。对于布朗运动，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动就是分子的运动
B．布朗运动说明分子间只存在斥力
C．温度越高，布朗运动越明显
D．悬浮在液体中的微粒越大，同一瞬间，撞击微粒的液体分子数越多，布朗运动越明显
2．对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（　　）
A．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小
B．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大
C．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大
D．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大
3．密封在容器中的气体的压强（
）
A．是由气体受到重力所产生的
B．是由气体分子间的斥力产生的
C．是气体分子频繁地碰撞器壁所产生的
D．当容器自由下落时将气体的压强减小为零
4．关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是(　　)
A．是由气体受到的重力产生的
B．是由大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的
C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少
D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大
5．一个密闭容器中装有气体，当气体压强减少了（不考虑容器热胀冷缩），下列描述气体的物理量：①气体的密度②单位体积的分子数③气体分子的平均动能④作用中器壁上单位面积的作用力，保持不变的是（　　）
A．①②
B．①②③
C．②④
D．③④
6．从分子动理论的观点看，下列表述中正确的是（　　）
A．物体的内能就是分子的平均动能和势能的总和
B．一定质量100℃的水转变成100℃的水蒸气，其分子的平均动能增加
C．一定质量的理想气体，如果压强不变而体积增大，其分子的平均动能增加
D．如果气体温度升高，物体中所有分子的速率都一定增大
7．一定质量的气体作等容变化，温度升高时，气体压强增大是由于（　　）
A．分子对器壁平均撞击力变大
B．气体分子密度变大，分子对器壁排斥力变大
C．气体分子密度变大，单位体积内分子的质量变大
D．单位体积内分子数变大，单位时间对器壁的碰撞次数变多
8．物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确．根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度（单位m/s）与飞机发动机燃烧室内气体的压强（单位N/m2）、气体密度（单位kg/m3）及外界大气压强（单位N/m2）有关．试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数的表达式正确的是
A．
B．
C．
D．
9．1859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υ表示分子速率，纵坐标f(υ)表示单位速率区间的分子数占总分子数的百分比．则下面各幅图中能正确表示温度下相同质量的氧气分子速率分布规律的是
A．
B．
C．
D．
二、多选题
10．下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
B．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动
C．气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
D．某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该物质的分子体积为
11．某同学记录2021年3月10日教室内温度如下：
时刻
6：00
9：00
12：00
15：00
18：00
温度
12℃
15℃
18℃
23℃
17℃
教室内气压可认为不变，则当天15：00与9：00相比，下列说法正确的是（　　）
A．教室内所有空气分子动能均增加
B．教室内空气密度减少
C．教室内单位体积内的分子个数一定增加
D．单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数一定减少
12．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是（
）
A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩
B．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
C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用
D．大量气体分子的运动符合统计规律
三、填空题
13．容积一定的密闭容器内有一定质量的理想气体，在、两种温度下气体分子的速率分布如图所示，其中温度为__________（选填“”或“”）时对应气体的内能较大；该气体温度由变化到的过程必须_______（选填“吸热”或“放热”）。
四、实验题
14．如图所示，在“小钢珠连续撞击磅秤模拟气体压强的产生”的演示实验中，当将一杯钢珠均匀地倒向磅秤，可观察到磅秤有一个_________（选填“稳定”或“不稳定”示数。这个实验模拟了气体压强的产生是_______的结果。
五、解答题
15．有甲、乙、丙、丁四瓶氢气。甲的体积为，质量为，温度为，压强为。乙、丙、丁的体积、质量、温度如下所述。
(1)乙的体积大于，质量、温度和甲相同。
(2)丙的温度高于，体积、质量和甲相同。
(3)丁的质量大于、温度高于，体积和甲相同。
试问：乙、丙、丁的压强是大于还是小于？或等于？请用气体压强的微观解释来说明。
试卷第1页，总3页
参考答案
1．C
【详解】
A．布朗运动是指悬浮于液体中的颗粒所做的无规则运动的运动，不是分子本身运动，只是反映分子无规则运动，A错误；
B．布朗运动现象是悬浮颗粒的无规则运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动，B错误；
C．液体温度越高，液体分子运动越激烈，布朗运动是由于液体分子的撞击形成的，布朗运动就越显著，C正确；
D．悬浮在液体或气体中的颗粒越小，液体分子或气体分子对微粒的撞击造成的不平衡越明显，布朗运动越明显，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
气体压强在微观上与分子的平均动能和分子密集程度有关。当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强可能变大、可能不变、也可能变小；当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大。
故选C。
3．C
【详解】
ABC．气体压强的产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体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．故AB错误，C正确；
D．当容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，故压强不会减少为零．故D错误．
故选C．
点睛：本题应明确气体压强的产生原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强即可．
4．B
【详解】
AB．气体的压强是大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的，故A错误，B正确；
CD．压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的数密度，与物体的宏观运动无关，故CD错误。
故选B。
5．A
【详解】
由于是密闭容器，总的气体体积不变，气体的质量的也不变，所以气体分子数不变，分子数密度不变；根据理想气体的状态方程可知，当气体压强减少，则气体的温度一定减小，所以气体分子平均动能减小，分子撞击器壁的作用力也减小，综上所述①②不变。
故选A。
6．C
【详解】
A．物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能，故A错误；
B．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，温度不变，其分子平均动能不变，故B错误；
C．一定质量的理想气体，压强不变，体积增大，由气态方程
知温度升高，则分子平均动能增加，故C正确；
D．温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，当温度升髙时，分子的平均动能增大，并不是物体内每一个分子热运动的速率都增大，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
气体体积不变，气体分子数密度不变，单位体积内分子数不变，气体温度升高，分子平均动能增加，气体平均速率变大，根据动量定理，分子对器壁平均撞击力变大。
故选A。
8．A
9．C
【详解】
根据气体的分子的运动的规律可以知道，在某一温度下，大多数的分子的速率是比较接近的，但是不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多，所以形成的图象应该是中间多，两边少的情况，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，故C正确，ABD错误．
10．AC
【详解】
A．扩散现象表明分子在永不停息地做无规则运动，A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动，不能证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动，B错误；
C．气体体积不变时，温度越高，气体分子的平均动能越大，则单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，C正确；
D．对于固体和液体能用阿伏加德罗常数求出分子体积，但是气体不能用阿伏加德罗常数求解分子体积，只能求出其占据的空间，D错误。
故选AC。
11．BD
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度升高则分子的平均动能增大，不是所有空气分子动能均增加，故A错误；
B．压强不变，当温度升高时，气体体积增大，因此教室内的空气质量将减少，教室体积不变，则密度减小，故B正确；
C．由B可知密度减小，单位体积内分子数减小，故C错误；
D．与9点相比，15点时教室内的温度变大，空气分子的平均动能增大，教室内气体分子密度减小，又因为教室内气压不变，那么单位时间内碰撞墙壁单位面积的气体分子数一定减少，故D正确。
故选BD。
12．ABD
【详解】
A、无论是气体，液体还是固体，其分子间都存在间距，但气体的间距最大，由于分子间存在较大的间距，这样在一定的压强下，空气分子更容易被压缩．A对
B、无论是气体，液体还是固体，其分子间都存在间距，但气体的间距最大，由于分子间存在较大的间距，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，所以气体能充满整个空间．B对
C、无论是气体，液体还是固体，其分子间都存在间距，但气体的间距最大，由于分子间存在较大的间距，气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，但是不代表没有作用力．C错
D、气体分子数目很多，单纯研究某个分子没有意义，因此我们采取统计规律研究．D对
13．T2
吸热
【详解】
[1]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，所以有
气体的内能仅仅与气体的温度有关，所以T2所对应的气体内能较大；
[2]该气体温度由变化到的过程，温度升高，内能增大，则应吸热。
14．稳定
大量气体分子撞击器壁
【详解】
[1]当将一杯钢珠均匀地倒向磅秤，相同时间内有相同个数钢珠与磅秤相碰且相碰时的速度相同，则钢珠对磅秤的作用力相同，所以可观察到磅秤有一个稳定的示数；
[2]根据气体压强产生原理可知，这个实验模拟了气体压强的产生是大量气体分子撞击器壁的结果。
15．(1)小于p；(2)大于p；(3)
大于p；
【详解】
(1)乙的体积大于，质量、温度和甲相同，则分子平均速率相同，气体分子对器壁的平均作用力相同，而由于乙的体积较大，则分子密度较小，则单位时间撞击器壁的分子数较少，则气体压强较小，即乙的压强小于p。
(2)
丙的温度高于，体积、质量和甲相同。则丙分子密度与甲相同，丙的温度高，则分子平均速率较大，分子对器壁的平均撞击力较大，则丙气体的压强较大，即丙的压强大于p。
(3)丁的质量大于、温度高于，体积和甲相同。则丁的分子数密度大于甲，分子的平均速率大于甲，则单位时间内撞击器壁的分子数大于甲，分子对器壁的平均撞击力大于甲，则压强大于甲，即丁的压强大于p。