第1章 第2节 气体分子运动与压强-2020-2021学年高中物理选修3-3【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第2节　气体分子运动与压强 知识点一　统计规律及气体分子速率分布规律 [自学教材] 1．统计规律 (1)现象：某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。 (2)定义：大量偶然事件表现出来的整体规律。 2．气体分子速率分布规律 (1)气体分子运动的特点：气体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的。 (2)气体分子速率的分布规律： ①图像：如图1－2－1所示。 图1－2－1 ②规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 [重点诠释] 1．气体的微观结构特点 (1)气体分子间的距离较大，大于10r0(10－9 m)，气体分子可看成无大小的质点。 (2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用。 2．气体分子运动的特点 (1)气体分子间的相互作用很小，分子快速运动，而且毫无秩序，这种混乱导致气体分子之间频繁地碰撞，从而使每个分子的速度大小和方向频繁地改变。 (2)气体分子整体上呈现杂乱无章的运动，使得分子在各个方向运动的机会均等。 (3)在一定温度下，单个气体分子的运动无规律可言，但从整体上而言，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，当温度升高时这个数值也会变大。 (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的(分子种类不同，这个平均值一般不同)。温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 [典题强化] 1．(2017·全国卷Ⅰ)(多选)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如图1－2－2中两条曲线所示。下列说法正确的是 图1－2－2 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区间的分子数占总分子数的百分比较大 解析　本题考查气体分子速率及分布率。每条曲线下面积的意义是各种速率的分子数总和占总分子数的百分比，故面积为1，A正确、D错误。气体温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子平均动能就越大，大速率的分子数所占总分子数的百分比越大，故虚线对应的温度较低，B、C皆正确。由图中0～400 m/s区间图线下的面积可知0 ℃时出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大，E错误。 答案　ABC 知识点二　气体的压强 [自学教材] 1．产生原因 大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强。 2．压强特点 气体内部压强处处相等。 3．影响因素 (1)气体的温度。 (2)单位体积内的分子数。 [重点诠释] 1．气体压强的产生 大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞，虽然单个分子撞击器壁产生的力是短暂的、不连续的，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。 2．气体压强的决定因素 (1)微观因素： ①气体分子的密度：气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多； ②气体分子的平均速率：气体的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的撞击力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计撞击力就大。 (2)宏观因素： ①与温度有关：在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大； ②与体积有关：在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大。 [典题强化] 2．关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是 A．是由气体受到的重力所产生的 B．容器离地面越高，容器中气体的压强越大 C．是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的 D．容器运动的速度越大，容器中气体的压强越大 解析　容器中气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的，它受单位体积内气体的分子数和气体温度的影响，而与其他因素无关，因此选项C正确。 答案　C 考向一　气体分子的速率分布规律 [例1]　气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小。下表是氧气分别在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表得出的下列结论中正确的是