8.4气体热现象的微观意义
1.关于气体压强的说法,下列选项正确的是( )
A.气体对容器的压强源于气体分子的热运动
B.气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用
C.气体分子密集程度增大,气体压强一定增大
D.气体分子平均动能增大,气体压强一定增大
2.中午时车胎内气体(视为理想气体)的温度高于清晨时的温度,若不考虑车胎体积的变化,则与清晨相比,下列说法正确的是( )
A.中午时车胎内气体分子的平均动能增大
B.中午时车胎内气体分子的平均动能减小
C.中午时车胎内气体分子在单位时间内对车胎内壁单位面积的碰撞次数不变
D.中午时车胎内气体分子在单位时间内对车胎内壁单位面积的碰撞次数减小
3.下列说法错误的是( )
A.由图甲可知,状态①的温度比状态②的温度高
B.由图乙可知,气体由状态A变化到B的过程中,气体分子平均动能一直增大
C.由图丁可知,在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
D.由图丙可知,当分子间的距离r>r0时,分子间的作用力先增大后减小
4.一定质量的理想气体置于体积一定的容器中,在温度为T1和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分别如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中实线对应于气体的内能较大
B.图中两条曲线下面积不相等
C.图中曲线给出了任意速率区间的气体分子数目
D.理想气体温度为T1时,单位时间单位面积上气体分子对器壁撞击的次数多
5.在做托里拆利实验时,玻璃管内有些残存的空气(可视为理想气体),此时玻璃管竖直放置。假如环境温度增加,而大气压强不变,则( )
A.空气柱的长度将减小 B.空气柱的内能将减小
C.空气柱的压强将减小 D.试管中水银柱的长度将减小
6.氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知( )
A.在①状态下,分子速率大小的分布范围相对较大
B.两种状态氧气分子的平均动能相等
C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D.①状态的温度比②状态的温度低
7.有关分子动理论的描述,下列说法正确的是( )
A.若不计分子势能,则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
B.随着分子间距离增大,分子间作用力减小,分子势能可能增大
C.用打气筒给自行车车胎充气时要用力才能压缩空气,这说明空气分子间存在斥力
D.单位时间内,气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少,气体的压强一定减小
8.相同容积的两个容器装着质量相等、温度不同的氢气,下列说法中正确的是( )
A.温度高的容器中氢分子的平均动能更大
B.两个容器中氢分子的速率都呈“中间多,两头少”的分布规律
C.温度高的容器中任一分子的速率一定大于温度低的容器中任一分子的速率
D.单位时间内,温度高的氢气对器壁单位面积上的平均作用力更大
9.关于分子动理论,下列说法中正确的是( )
A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,测得油酸分子大小的数量级为10-10m
B.图乙为布朗运动实验的观测记录,图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图,分子间距从r0开始增大时,分子势能变小
D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线②对应的分子平均动能较大
E.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,其中曲线②对应状态下的每一个分子的动能都比曲线①对应状态下每一个分子的动能大
10.正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力大小为f,则( )
A.一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小为false
B.false时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为false
C.器壁单位面积所受粒子压力大小为false
D.器壁所受的压强大小为false
E.气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的
11.如图所示,在false图中,1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是false、false、false.用false、false、false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,用false、false、false分别表示这三个状态下单位体积内的气体分子数,则false______false,false______false,false______false。(填“false”、“false”或“false”)
12.尽管分子在永不停息的做无规则的热运动,但是大量分子的速率分布却具有一定的规律。一定质量的氧气,在温度分别为false和false时各速率区间的分子数占总分子数的百分比(简称为分子数占比)分布图如图所示。温度为false时,分子数占比大于15%的速率位于________区间和________区间之间,对比两个温度对应的分子数占比分布图,可以知道false_________false(填“>”或者“<”)
8.4气体热现象的微观意义
1.关于气体压强的说法,下列选项正确的是( )
A.气体对容器的压强源于气体分子的热运动
B.气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用
C.气体分子密集程度增大,气体压强一定增大
D.气体分子平均动能增大,气体压强一定增大
【答案】A
【解析】AB.气体对容器的压强就是分子的热运动对容器壁的碰撞产生的,所以A正确,B错误;
CD.气体的压强在微观上与两个因素有关:一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度,密集程度和平均动能增大,都只强调问题的一方面,故不能确定压强一定增大,所以CD错误,故选A。
2.中午时车胎内气体(视为理想气体)的温度高于清晨时的温度,若不考虑车胎体积的变化,则与清晨相比,下列说法正确的是( )
A.中午时车胎内气体分子的平均动能增大
B.中午时车胎内气体分子的平均动能减小
C.中午时车胎内气体分子在单位时间内对车胎内壁单位面积的碰撞次数不变
D.中午时车胎内气体分子在单位时间内对车胎内壁单位面积的碰撞次数减小
【答案】A
【解析】AB.当车胎内气体的温度升高时,分子运动越剧烈,车胎内气体分子的平均动能增大,故A正确,B错误;
CD.气体单位体积内分子数不变,但是温度升高,分子平均速率增大,所以气体分子在单位时间内单位面积上与车胎碰撞的次数增多,故C、D错误。
故选A。
3.下列说法错误的是( )
A.由图甲可知,状态①的温度比状态②的温度高
B.由图乙可知,气体由状态A变化到B的过程中,气体分子平均动能一直增大
C.由图丁可知,在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
D.由图丙可知,当分子间的距离r>r0时,分子间的作用力先增大后减小
【答案】B
【解析】A.由图可知,①中速率大的分子占据的比例较大,说明①对应的平均动能较大,故①对应的温度较高,故A正确;
B.由图可知,直线AB的方程为
false
则
false
由数学知识可知在false处温度最高,在A和B状态时,pV乘积相等,说明在AB处的温度相等,所以从A到B的过程中,温度先升高,后又减小到初始温度,温度是分子平均动能的标志,所以在这个过程中,气体分子的平均动能先增大后减小,故B错误;
C.当在r由r1变到r2的过程中,分子势能减小,分子间的作用力做正功,故C正确。
D.由图丙可知,当分子间的距离r>r0时,分子间的作用力先增大后减小,故D正确。
本题选择错误的,故选B。
4.一定质量的理想气体置于体积一定的容器中,在温度为T1和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分别如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中实线对应于气体的内能较大
B.图中两条曲线下面积不相等
C.图中曲线给出了任意速率区间的气体分子数目
D.理想气体温度为T1时,单位时间单位面积上气体分子对器壁撞击的次数多
【答案】A
【解析】A.图中实线对应速率大的分子比例较多,说明气体温度较高,即气体的内能较大,故A正确;
B.图中两条曲线下面积表示容器内分子总数,所以图中两条曲线下面积相等,故B错误;
C.图中曲线给出了任意速率区间的气体分子数目占总分子数的比例,由于总分子数未知,所以任意速率区间的气体分子数未知,故C错误;
D.设理想气体温度在T1、T2时的压强分别为p1、p2,则根据查理定律可得
false
由此可知
p2>p1
所以理想气体温度为T2时,单位时间单位面积上气体分子对器壁撞击的次数多,故D错误,故选A。
5.在做托里拆利实验时,玻璃管内有些残存的空气(可视为理想气体),此时玻璃管竖直放置。假如环境温度增加,而大气压强不变,则( )
A.空气柱的长度将减小 B.空气柱的内能将减小
C.空气柱的压强将减小 D.试管中水银柱的长度将减小
【答案】D
【解析】ACD.环境温度增加,空气柱的温度升高,分子热运动加剧,空气柱的压强增大,体积增大,空气柱的长度将增大,试管中水银柱的长度将减小,AC错误,D正确;
B.环境温度增加,空气柱的温度升高,内能增大,B错误。
故选D。
6.氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知( )
A.在①状态下,分子速率大小的分布范围相对较大
B.两种状态氧气分子的平均动能相等
C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D.①状态的温度比②状态的温度低
【答案】D
【解析】AD.由图可知,②中速率大分子占据的比例较大,则说明②对应的平均动能较大,故②对应的温度较高,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,即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大。故A错误D正确;
B.②对应的温度较高,②状态氧气分子的平均动能大,故B错误;
C.由图可知,随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例减小,故C错误;
故选D。
7.有关分子动理论的描述,下列说法正确的是( )
A.若不计分子势能,则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
B.随着分子间距离增大,分子间作用力减小,分子势能可能增大
C.用打气筒给自行车车胎充气时要用力才能压缩空气,这说明空气分子间存在斥力
D.单位时间内,气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少,气体的压强一定减小
【答案】B
【解析】A.质量相等的氢气和氧气,温度相同,分子的平均动能相同,而氢气的分子数较多,则氢气的内能较大,故A错误;
B.当分子间作用力表现为引力,随着分子间距离增大,分子间作用力减小时,引力做负功,分子势能增大,故B正确;
C.用打气筒给自行车车胎充气时要用力才能压缩空气,这是气体压强作用的缘故,气体分子间一般不考虑相互作用力,故C错误;
D.气体的压强与单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数以及分子对器壁的平均撞击力有关,若温度升高,分子对器壁的平均撞击力增大,单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少,气体的压强不一定减小,故D错误。
故选B。
8.相同容积的两个容器装着质量相等、温度不同的氢气,下列说法中正确的是( )
A.温度高的容器中氢分子的平均动能更大
B.两个容器中氢分子的速率都呈“中间多,两头少”的分布规律
C.温度高的容器中任一分子的速率一定大于温度低的容器中任一分子的速率
D.单位时间内,温度高的氢气对器壁单位面积上的平均作用力更大
【答案】ABD
【解析】A.温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大,A正确;
B.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,B正确;
C.温度是分子平均动能的标志,与分子平均速率无关,C错误;
D.温度升高则分子运动的激烈程度增大,则单位时间内撞击容器壁的分子数增加,故对容器壁单位面积的平均作用力更大,D正确。
故选ABD。
9.关于分子动理论,下列说法中正确的是( )
A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,测得油酸分子大小的数量级为10-10m
B.图乙为布朗运动实验的观测记录,图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图,分子间距从r0开始增大时,分子势能变小
D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线②对应的分子平均动能较大
E.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,其中曲线②对应状态下的每一个分子的动能都比曲线①对应状态下每一个分子的动能大
【答案】AD
【解析】A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,测得油酸分子大小的数量级为10-10m,A正确;
B.图乙为布朗运动实验的观测记录,图中记录的是某个微粒做布朗运动每隔一定时间所到的位置,然后连起来,可发现该微粒做的是无规则的运动,B错误;
C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图,分子间距从r0开始增大时,分子力做负功,分子势能变大,C错误;
DE.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线②中分子速率较大的占比较大,故对应的分子平均动能较大,但并不是每个分子的动能都较大,D正确,E错误。
故选AD。
10.正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力大小为f,则( )
A.一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小为false
B.false时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为false
C.器壁单位面积所受粒子压力大小为false
D.器壁所受的压强大小为false
E.气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的
【答案】CDE
【解析】A.由题意,根据动量定理可知一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量是
false
故A错误;
B.在Δt时间内面积为S的容器壁上的粒子所占据的体积为
false
因为粒子与器壁各面碰撞的机会均等,即可能撞击到某一个器壁面的粒子数为
false
根据动量定理得Δt时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为
false
故B错误;
CD.根据动量定理可得面积为S的器壁所受粒子的压力大小为
false
所以器壁单位面积所受粒子压力大小为
false
根据压强的定义可知器壁所受的压强大小即为器壁单位面积所受的压力大小,故CD正确;
E. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的,故E正确。
故选CDE。
11.如图所示,在false图中,1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是false、false、false.用false、false、false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,用false、false、false分别表示这三个状态下单位体积内的气体分子数,则false______false,false______false,false______false。(填“false”、“false”或“false”)
【答案】false false false
【解析】在1、3两个状态时,因为pV乘积相同,可知
false
因V2false
因p1=2p2,1、2状态下的体积相等,1状态下的温度高,分子平均动能大,分子对器壁的碰撞力较大,则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数
false
12.尽管分子在永不停息的做无规则的热运动,但是大量分子的速率分布却具有一定的规律。一定质量的氧气,在温度分别为false和false时各速率区间的分子数占总分子数的百分比(简称为分子数占比)分布图如图所示。温度为false时,分子数占比大于15%的速率位于________区间和________区间之间,对比两个温度对应的分子数占比分布图,可以知道false_________false(填“>”或者“<”)
【答案】200false300 500false600 <
【解析】如图所示
分子数占比大于15%的速率位于200false300区间和500false600区间。
温度为false时,速率较大的分子占据的比例较大,则说明温度为false时对应的分子平均动能较大,故温度false较高,即
false