2.3 气体实验定律的微观解释 同步练-2024-2025学年高二下学期物理粤教版(2019)·选择性必修第三册

2.3气体实验定律的微观解释 一、单选题 1．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（　　） A．分子的无规则运动停息下来 B．每个分子的速度大小均相等 C．每个分子的动能保持不变 D．分子的密集程度保持不变 2．下列关于气体分子热运动特点的说法中正确的是（　　） A．气体分子的间距比较大，所以不会频繁碰撞 B．气体分子的平均速率随温度升高而增大 C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得 D．当温度升高时，气体分子的速率将偏离正态分布 3．在一定温度下，当一定量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于（ ） A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少 B．气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小 C．每个分子对器壁的平均撞击力变小 D．气体分子的密集程度变小，单位体积内分子的重量变小 4．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（　　） A．分子的无规则运动停息下来 B．分子的速度保持不变 C．分子的平均动能保持不变 D．每个分子的速度大小均相等 5．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（　　） A．空气分子数密度增大 B．空气分子的平均速率增大 C．空气分子的速率都增大 D．空气质量增大 6．对于封闭在大型气罐内的氧气对器壁的压强，下列说法正确的是（　　） A．由于分子向上运动的数目多，因此上部器壁的压强大 B．气体分子向水平方向运动的数目少，则侧壁的压强小 C．由于氧气的重力会对下部器壁产生一个向下的压力，因此下部器壁的压强大 D．气体分子向各个方向运动的可能性相同，撞击情况相同，器壁各处的压强相等 7．下列说法正确的是（　　） A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积 B．一定温度时，悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显 C．密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上碰撞的平均作用力增大 D．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力 8．关于气体热现象的微观解释，下列说法正确的是（    ） A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目差别很大 B．大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多、两头少”的规律分布 C．气体压强的大小跟气体的质量和气体的种类有关 D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为0 9．下列说法中正确的是 A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关 B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中分子力先减小后增大，分子势能先减小后增大 C．温度相同的氢气和氧气，氧气分子的平均动能比较大 D．当气体分子热运动变得剧烈时，压强必变大 10．一定量气体在0℃和100℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标表示分子速率区间，纵坐标表示各速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对该图像的解读正确的是（    ） A．100℃时气体分子的最高速率约为400m/s B．任意分子在0℃时的速率一定小于100℃时的速率 C．温度升高时，最大处对应的速率增大 D．温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大 11．对于一定质量的某种理想气体，下列叙述中正确的是（　　） A．如果气体体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数一定增多 B．如果气体压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数可能增多 C．如果气体温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数一定增多 D．如果分子数密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数一定增多 12．关于下列四幅图的说法，正确的是 A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大 B．图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率不一定相同 C．图丙是两种光现象图案，上方为光的衍射条纹、下方为光的干涉条纹 D．图丁说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关 13．如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百比由图可知（　　） A．同一温度下氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律 B．随着温度的升高每一个氧气分子的速率都增大 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状态的温度高 14．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．从图A中可以看出任意一个分子在100°C时的速率一定比0°C时要大 B．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动 C．当两个相邻的分子间距离为时，它们之间相互作用的引力和斥力的合力为零 D．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等 15．下列说法中正确的是（　　） A．阳光下的灰尘所做的运动，是布朗运动 B．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加 C．气体分子的平均动能增大，气体的压强一定增大 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 二、多选题 16．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 17．对于气体分子的运动,下列说法正确的是（　　） A．一定温度下气体分子的碰撞十分频繁,同一时刻,气体分子沿各个方向运动的机会（概率）相等 B．一定温度下气体分子的速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C．一定温度下气体分子做杂乱无章的运动,可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况 D．当温度升高时,其中某10个分子的平均速率可能减小 18．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 D．温度越高，分子热运动越剧烈 三、解答题 19．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？ 20．如图所示，内部横截面积为S的圆筒形绝热容器，封有一定质量的理想气体，开口向上放在硬板上．设活塞质量为，现有一质量为的橡皮泥从距活塞上表面高为处的A点由静止开始下落，碰到活塞后，随活塞—起下降的最大距离为，若不计活塞与容器壁的摩擦，求容器内气体内能的最大变化量是多少？ 21．某种喷雾器贮液筒的总容积为6 L，若装入5 L的药液后将加水口密封盖盖好，如图所示。拉压一次与贮液筒相连的活塞式打气筒，可以把0.2 L压强为1 atm的空气打进贮液筒．设打气过程气体温度不变，求： （1）关闭阀门，用打气筒向贮液筒内再打气两次，当液面上方气体温度与外界温度相等时，气体压强为多大？并从微观上解释气体压强变化的原因。 （2）要使贮液筒中液面上方的空气压强达到4 atm，打气筒要拉压多少次？ （3）在贮气筒内气体压强达4 atm时停止打气，打开喷雾阀门使其喷雾，直至内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？ （4）为了保证打气后，即使打开喷雾阀门不再打气也能把药液喷光，那么至少要拉压多少次打气筒？ 《2.3气体实验定律的微观解释》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B A C B D C B A C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 B D A C B CD ABD ACD 1．D 【详解】A．物体中分子永不停息地做无规则运动，与放置时间长短无关，故A错误； BC．物体中分子热运动的速率大小不一，各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变，故BC错误。 D．由于容器密闭，所以气体体积不变，则分子的密集程度保持不变，故D正确。 故选D。 2．B 【详解】A．因为永不停息地做无规则运动，所以分子之间避免不了相互碰撞。故A错误； B．温度是分子的平均动能的标志，气体分子运动的平均速率与温度有关，气体分子的平均速率随温度升高而增大，故B正确； C．牛顿运动定律是宏观定律，不能用它求得微观分子的运动速率。故C错误； D．气体分子的速率分布是“中间多、两头少”与温度是否升高无关。故D错误。 故选B。 3．A 【详解】一定量气体，在一定温度下，分子的平均动能不变，分子撞击器壁的平均作用力不变；气体的体积增大时，单位体积内的分子数变少，单位时间内对器壁的碰撞次数减少，单位时间内器壁单位面积上受到的压力变小，气体产生的压强减小，故A正确； 故选A． 4．C 【详解】A．由分子动理论可知，分子总是在永不停息的无规则运动，故A错误； B．因为分子总是在无规则运动，所以分子的速度总是在变化，故B错误； C．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，理想气体将会达到平衡态，即理想气体的温度、体积和压强等状态参量均不会发生变化，因温度不变，所以分子的平均动能保持不变，故C正确； D．在相同温度下各个分子的动能并不相同，故速度大小也不相等，故D错误。 故选C。 5．B 【详解】ABD．温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小，故A、D错误，B正确； C．温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误。 故选B。 6．D 【详解】由于气体对器壁的压强是大量分子对器壁撞击的宏观表现，而气体分子向各个方向运动的可能性相等。因此，器壁各处的压强相等。 故选D。 7．C 【详解】A．气体分子间隙不能忽略不计，知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，只可以算出平均单个气体分子占据空间的体积，故A错误； B．一定温度时，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，故B错误； C．一定质量气体等容变化中温度升高，其压强一定变大，单位时间内分子对器壁单位面积上撞击次数增多，平均作用力增大，故C正确； D．气体分子间距离大于分子直径10倍，分子间相互作用力忽略不计，用打气筒的活塞压缩气体很费力是因为活塞两侧的气体压强差增大的缘故，故D错误。 故选C。 8．B 【详解】A．虽然分子的运动杂乱无章，但在某一时刻，与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相等，故选项A错误； B．大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多、两头少”的规律分布，故选项B正确； C．气体压强跟气体分子的平均速率、分子的数密度有关，故选项C错误； D．当某一容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，压强不为0，故选项D错误。 故选B。 9．A 【详解】A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，在微观上它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关，在宏观上与气体的压强及温度有关，选项A 正确； B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中分子力先增大再减小，再增大，分子势能先减小后增大，选项B错误； C．温度是分子平均动能的标志，故温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相同，选项C错误； D．当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不知道体积的变化，故压强不一定变大，选项D 错误． 故选A。 10．C 【详解】A．图线上对应点的纵坐标表示的是不同速率区间的分子数所占的百分比，温度为100℃时，从横坐标可知气体分子的最大速率在以上，故A错误； B．温度升高，分子热运动的平均速率增大，但统计规律仅适用于大量气体分子，并不表示每个分子热运动的速率都增大，即任意分子在0℃时的速率不一定小于100℃时的速率，故B错误； C．温度升高，速率大的区间分子所占的比例增加，最大处对应的速率增大，故C正确； D．温度升高，速率大的区间分子数的占比增大，速率小的区间分子数的占比减小，故D错误。 故选C。 11．B 【详解】AD．气体体积减小，单位体积内的分子数增多，分子数密度增大，但不明确温度的变化，即不知道分子的平均速率的变化，所以无法判断气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数变化情况，AD错误； B．气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞次数是决定气体压强的微观因素之一，B正确； C．气体温度升高，分子平均速率增大，但体积变化未知，即分子的数密度未知，所以无法判断单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数变化情况，C错误。 故选B。 12．D 【详解】A项：由单摆周期，故摆长越大，周期越大；又有C摆开始振动后，A、B、D三个摆做受迫振动，故A摆和C摆周期相等，发生共振，振幅最大，故A错误； B项：由两波发生稳定干涉现象可得：两波频率相等，故B错误； C项：上方条纹间距相等，故为干涉条纹；下方越往外，条纹越窄，越暗，故为衍射条纹，故C错误； D项：如图结合公式可知，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故D正确． 13．A 【详解】A．由图可知，同一温度下氧气分子都是呈现出“中间多，两头少”的分布规律，A正确； B．随着温度的升高，绝大多数的氧气分子的速率增加，它满足统计规律，但个别分子的速率也可能减小，B错误； C．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，C错误； D．①状态的温度比②状态的温度低，D错误。 故选A。 14．C 【详解】A．100°C时有的分子速率比0°C时要小，故A错误； B．图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故B错误； C．当两个相邻的分子间距离为时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故C正确； D．图中模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故D错误。 故选C。 15．B 【详解】A．阳光下的灰尘所做的运动是因空气的流动引起的，不是布朗运动，故A错误； B．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加，故B正确； CD．气体分子总数不变时，压强与温度和体积有关，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，压强不一定增大，故CD错误； 故选B。 16．CD 【详解】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。 故选CD。 17．ABD 【详解】ABC．一定温度下气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，但大量分子的运动遵从统计规律，速率大和速率小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，C错误AB正确； D．温度升高时，大量分子的平均速率增大，但少量（如10个）分子的平均速率有可能减小，D正确。 故选ABD。 18．ACD 【详解】A．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； B．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； C．由图可知，分子速率大的占比比小，因此，故C正确； D．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。 故选ACD。 19．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 20． 【详解】橡皮泥落到活塞上的速度为v，则有 与活塞相撞时动量守恒： 气体内能的增加主要是动能转化加外力对气体做功，所以 气体内能的最大变化量是 21．（1）1.4atm，原因见详解；（2）15次；（3）2L；（4）25次 【详解】为了理解上方便，变量设置有重复，每一小问中所设变量只适用于变量所在小问。 （1）以贮液筒内气体与打入的气体整体为研究对象 初状态：p1=1atm，V1=(1+2×0.2)L=1.4L 末状态：p2=?，V2=1L 根据玻意尔定律得 解得 一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变；打入气体后，由于气体体积不变，所以气体分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。 （2）设拉压n次 以贮液筒内气体与打入的气体整体为研究对象 初状态：p1=1atm,V1=(1+0.2n)L 末状态：p2=4atm，V2=1L 根据玻意尔定律得 解得 n=15次 （3）初状态：p1=4atm，V1=1L 末状态：p2=1atm，V2=? 根据玻意尔定律得 解得 V2=4L 筒内还剩液体体积为 （4）设拉压n次 以贮液筒内气体与打入的气体整体为研究对象 初状态：p1=1atm，V1=(1+0.2n)L 末状态：p2=1atm，V2=6L 由于初末状态压强相等，所以 即 解得 n=25次 学科网（北京）股份有限公司 $$