第1章 3.分子运动速率分布规律(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

3.分子运动速率分布规律 学习目标 1.了解分子运动速率分布的统计规律。 2.知道分子运动速率分布图像的物理意义。 3.能用分子动理论和统计观点解释气体压强 [对应学生用书第10页] 一、气体分子运动的特点 1.统计规律 （1）在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。 （2）若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。 （3）若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。 （4）大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律。 2.气体分子运动的特点 （1）热现象与大量分子热运动的统计规律有关。 （2）气体分子的特点。 ①由于分子的大小相对分子间的空隙来说很小，所以，可以把气体分子视为质点。 ②气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。 ③在某一时刻，气体分子的运动杂乱无章，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 二、分子运动速率分布图像 1.大量分子整体的速率分布遵从一定的统计规律；在一定的温度下，各种不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比率是确定的。 2.气体分子中，速率很大的和速率很小的分子数占总分子数的比率是很小的，气体中大多数分子的速率都接近某个数值，与这个数值相差越多，分子数越少，表现出“中间多、两头少”的分布规律。 3.温度升高时，分子数最多的速率区间移向速率大的一方，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大。 三、气体压强的微观解释 1.气体压强产生的原因：从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是由于气体分子跟器壁发生碰撞而产生的。 2.决定气体压强大小的因素 （1）容器中气体分子运动的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大； （2）容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大。 （×） （2）温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同。 （×） （3）密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的。 （×） （4）气体分子的平均动能越大，分子越密集，气体压强越大。 （√） 2.密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大。从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的　　　　增大了。该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图所示，则T1　　　　（选填“大于”或“小于”）T2。  答案　平均动能　小于 [对应学生用书第11页] 要点一　气体分子运动的规律 （1）抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ （2）气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ （3）温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？ 提示：（1）抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。 （2）无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章。 （3）分子在做无规则运动，造成其速率有大有小。温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小。 1.大量分子运动的统计规律 （1）个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物的出现，却遵从一定的统计规律。 （2）从微观角度看，由于物体是由大量的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。 2.气体分子运动的特点 （1）气体分子之间有很大空隙。 （2）气体分子之间的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由地运动，可以充满它所能达到的空间。 （3）气体分子运动时频繁地发生碰撞，气体分子向各个方向运动的机会相等。 3.分子运动速率分布图像 （1）气体分子速率分布规律：在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个值附近，离这个值越远具有这种速率的分子数就越少，即气体分子速率总体上呈“中间多、两头少”的分布特征。 （2）速率分布规律如图所示，横坐标表示分子的速率v，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。 从速率分布规律图可以看出，当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 [例1]　（多选）如图为一定质量的某种气体在某两个确定的温度下，其分子速率的分布情况。由图分析，下列说法正确的是 （　　） A.两种温度下的分子速率都呈“中间多、两头少”的分布 B.分子速率最大的分子数占的比例最大 C.图中的T1＜T2 D.温度越高，分子热运动越剧烈 [解析]　由图可知两种温度下的分子速率都呈“中间多、两头少”的分布，故A正确；由图可知，随着分子速率的增加，分子数占比先增大后减小，故B错误；由图可知，T1分子速率大的占比比T2小，因此T1＜T2，故C正确；温度升高，分子速率大的占比增加，从而使分子平均动能增加，分子热运动也就越剧烈，故D正确。 [答案]　ACD 1.（多选）容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体，当温度升高时 （　　） A.每个气体分子的速率都增大 B.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多 C.气体分子密度增大 D.气体分子在单位时间内，作用于器壁的作用力增大 解析　气体温度升高时，气体分子的热运动加剧，这是大量分子热运动的集中体现，但对单个分子而言，讨论它的温度与速率之间的联系是没有意义的，故选项A错误；理想气体的温度升高，分子的热运动加剧，使分子每秒钟内与单位面积的器壁碰撞的次数增多，因分子平均动能增加，所以分子在单位时间内对器壁的作用力也增大，故选项B、D正确；因气体质量不变，体积不变，所以气体分子的密度不变，故选项C错误。 答案　BD 要点二　气体压强的微观意义 （1）如图所示，密闭容器内封闭一定质量的气体，气体的压强是由气体分子间的斥力产生的吗？ （2）把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动情况。如图所示，再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上，观察指针的摆动情况，使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上，观察指针的摆动情况。用豆粒做气体分子的模型，试说明气体压强产生的原理。 提示：（1）不是，是分子撞击器壁而产生的。 （2）说明气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度。 1.气体压强的产生 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，就会对器壁产生持续、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.决定气体压强大小的因素 （1）微观因素 ①气体分子的数密度：气体分子数密度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。 ②气体分子的平均速率：分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 （2）宏观因素 ①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。 ②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。 3.气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 [例2]　（多选）下列对气体压强的理解中，正确的是 （　　） A.在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强 B.气体压强取决于单位体积内的分子数和气体的温度 C.单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力大小就是气体对器壁的压强大小 D.气体的压强是由于气体分子间的斥力产生的 [解析]　气体产生压强的原因是大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，在完全失重时，不影响分子的热运动，不影响大量分子对器壁的撞击，A错误；气体压强取决于分子的密集程度与分子的平均动能，即单位体积内分子数和气体的温度，B正确；气体对器壁的压强的大小在数值上等于单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力的大小，C正确，D错误。 [答案]　BC 气体压强问题的解题思路 （1）明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞。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）明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能。 （3）只有明确了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。 2.一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是 （　　） A.此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变 B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变 C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变 D.此过程中，温度升高，分子的平均速率增大；只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。 解析　当温度升高时，分子的平均速率增大，在密闭容器中，每个分子对器壁的平均冲击力增大，同时，单位时间内器壁受气体分子撞击次数增加，则大量气体分子作用在容器壁单位面积上的平均作用力增大，压强增大。所以一定质量的气体，在压强不变的条件下温度升高时，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保证单位面积器壁受到的平均作用力不变，压强不变。综上所述，A、B、C错误，D正确。 答案　D [对应学生用书第13页] 1.（气体分子运动的规律）以下关于热运动的说法正确的是 （　　） A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 解析　水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A错误；分子永不停息地做无规则运动，B错误；温度越高，分子的热运动越剧烈，C正确；水的温度升高，水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D错误。 答案　C 2.（气体压强的微观意义）（多选）一定质量的气体，在等温变化过程中，可能发生变化的是 （　　） A.分子的平均速率 B.单位体积内的分子数 C.气体的压强 D.分子总数 解析　气体温度不变，气体分子的平均动能不变，故分子的平均速率不变；质量不变，分子总数不变，而单位体积内的分子数和气体压强可能发生变化，故B、C正确。 答案　BC 3.（气体分子运动的规律）我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。如图所示为氧气分子在不同温度下的气体分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为T1、T2。下列说法正确的是（　　） A.T1>T2 B.T1、T2温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C.将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D.将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 解析　温度越高，分子热运动越剧烈，速率大的分子所占的比例越大。由题图可知，曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故T2>T1，A错误；曲线1和曲线2有一个交点，交点对应的速率区间的分子数占比相同，B正确；气体分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积均为1，即曲线1、曲线2以及将T1、T2温度下的氧气混合后对应的曲线与横轴围成的面积都为1，C错误；将T1、T2温度下的氧气混合后，混合气体的温度介于T1和T2之间，曲线波峰应介于曲线1和曲线2之间，不可能为题图中的虚线，D错误。 答案　B 4.（气体压强的微观意义）（多选）汽缸内封入一定质量的气体，若使其减小体积，降低温度，关于压强变化的判断，下列说法正确的是 （　　） A.一定增大 B.一定减小 C.可能增大，也可能减小 D.可能不变 解析　由于气体压强的大小与温度和气体的分子密度有关，体积减小，使分子密度增大，但温度降低，又使分子的平均速率减小，对气体压强的影响程度无法确定，故A、B错误，C、D正确。 答案　CD 学科网（北京）股份有限公司 $$