第03讲:分子运动速率分布规律【四大考点+四大题型】-2025-2026学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列(人教版选择性必修第三册)
2026-03-13
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2份
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35页
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3. 分子运动速率分布规律 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 分子运动速率分布规律 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.72 MB |
| 发布时间 | 2026-03-13 |
| 更新时间 | 2026-03-16 |
| 作者 | 启明数学物理探究室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56800347.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦“分子运动速率分布规律”核心知识点,系统梳理气体分子运动特点(距离、运动状态、方向),分子运动速率分布图像(温度与平均速率关系、“中间多两头少”规律),气压的微观解释(产生原因、微观与宏观决定因素、与大气压的区别联系),构建递进式知识支架。
该资料通过“知识点+题型归纳+高分演练”设计,融入科学思维(模型建构、科学推理),如结合速率分布图像分析温度对分子运动的影响,关联气压微观与宏观因素。课中助力教师高效授课,课后通过例题及变式练习帮助学生巩固,提升物理观念与科学探究能力。
内容正文:
第03讲:分子运动速率分布规律
【考点归纳】
【知识归纳】
知识点1、气体分子运动的特点
1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍左右,通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,做匀速直线运动.
2.在某一时刻,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.
知识点2、分子运动速率分布图像
1.温度越高,分子热运动越剧烈.
2.气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布.当温度升高时,某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示).
知识点3:气压
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,气体的压强等于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与气体分子的数密度有关: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与气体分子的平均速率有关:气体的温度越高,气体分子的平均速率就越大,每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大;从另一方面讲,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:体积一定时,温度越高,气体的压强越大.
②与体积有关:温度一定时,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数密度一般很小,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大小由气体分子的数密度和温度决定,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大气压强最终也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
【题型归纳】
题型一:气体分子热运动的特点
【例1】.(24-25高三下·北京西城·月考)白天由于气温升高,汽车轮胎内的气体压强变大。而夜间轮胎内的气体( )
A.内能更小
B.分子的平均动能更大
C.单位体积内分子的个数更少
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【答案】A
【详解】A.一定质量的理想气体的内能只和温度有关,夜间气温降低,内能减小,故A正确;
B.温度是分子平均动能的标志,温度越低,分子平均动能越小,故B错误;
C.轮胎体积 近似不变,气体物质的量 不变,单位体积内分子的个数不变,故C错误;
D.轮胎体积 近似不变,气体物质的量 不变,夜间气温降低,由查理定律可知,轮胎内气体压强变小,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,故D错误。
故选A。
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体分子的速率,下列说法正确的是( )
A.气体温度升高时,每个气体分子的运动速率一定都增大
B.气体温度降低时,每个气体分子的运动速率一定都减小
C.气体温度升高时,气体分子运动的平均速率必定增大
D.气体温度降低时,气体分子运动的平均速率可能增大
【答案】C
【详解】AC.温度是所有分子热运动的平均动能的标志,气体温度升高,分子的平均动能增大,故气体分子运动的平均速率必定增大,但每个气体分子的速率不一定都增大,故A错误,C正确;
BD.温度是所有分子热运动的平均动能的标志,气体温度降低时,分子的平均动能减小,则气体分子运动的平均速率必定减小,但每个气体分子的速率不一定都减小,故BD错误。
故选C。
2.(24-25高二下·河北邢台·阶段练习)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,下列说法正确的是( )
A.气体分子的密度增大
B.每个气体分子的速率都增大
C.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数不变
D.气体分子在单位时间内作用于单位面积器壁的作用力增大
【答案】D
【详解】A.因气体质量不变,体积不变,所以气体分子的密度不变,选项A错误;
B.气体的温度升高时,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,每个气体分子的速率不一定都增大,选项B错误;
CD.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,因为分子的平均动能增加,所以分子在单位时间内对单位面积器壁的作用力也增大,选项C错误、D正确。
故选D。
3.(24-25高三上·山西吕梁·开学考试)进入7月份,全国有多地的温度较常年有明显提升,有个别城市的温度超过40℃。若一个汽车轮胎在太阳下暴晒,胎内封闭气体的质量和体积均不变,随着温度升高,下列说法正确的是( )
A.气体分子密度增大
B.气体分子速率均增大
C.气体分子速率峰值向速度小的方向移动
D.气体分子单位时间内撞击轮胎单位面积内壁的平均作用力增大
【答案】D
【详解】A.胎内封闭气体的质量和体积均不变,则气体分子密度不变,故A错误;
BC.胎内封闭气体的温度升高,气体分子的平均速率增大,气体分子速率峰值向速度大的方向移动,但不是每个气体分子速率均增大,故BC错误;
D.在体积不变的情况下,温度越高,气体的压强越大,气体分子单位时间内撞击轮胎单位面积内壁的平均作用力越大,故D正确。
故选D。
题型二:分子运动速率分布图像
【例2】.(24-25高二下·甘肃甘南·期末)如图所示为和氧气分子的速率分布图,下列说法正确的是( )
A.分子速率分布图像中的实线代表0℃氧气分子的速率分布规律
B.分子速率分布图像表明,同一温度下速率越大的分子所占比例越大
C.100℃氧气分子的速率分布图中的速率区间分子所占比例小于的速率区间分子所占比例
D.0℃和100℃氧气分子的速率分布图线跟速率轴所围成图像的“面积”相等
【答案】D
【详解】A.温度越高,分子速率较大的分子数占总分子数的百分比越大;则题图分子速率分布图像中的实线代表100℃氧气分子的速率分布规律,故A错误;
BC.任一温度下分子速率分布呈现“中间多,两头少”的分布特点,100℃氧气分子的速率分布图中的速率区间分子所占比例大于600~700m/s的速率区间分子所占比例,故BC错误;
D.分子的速率分布图线跟速率轴所围成图像的“面积”代表总的分子数所占的比例,即100%,故D正确
故选D。
【举一反三】
1.(24-25高二下·甘肃平凉·期中)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。下列说法正确的是( )
A.
B.温度下,所有速率区间的分子数占比都不可能相同
C.图中实线1、2与横轴围成的面积相等且值为1
D.将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
【答案】C
【详解】A.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,A错误;
B.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错误;
C.气体分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积均为1, C正确;
D.将、温度下的氧气混合后,混合气体的温度介于和之间,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。
故选C。
2.(24-25高二下·四川绵阳·期中)烟尘盒中有一定质量的气体,该气体不同温度下各速率区间分子数占分子总数比例f(v)随速率v分布图像如图所示,现向烟尘盒内注入少许蚊香烟雾,显微镜下观察到烟雾颗粒不停地做无规则运动,则下列说法正确的是( )
A.显微镜观察到的是气体分子的布朗运动
B.烟雾颗粒的运动就是气体分子的运动
C.同一温度下气体分子速率分布在图像峰值对应的速率区间的概率小
D.T2温度下的烟雾颗粒无规则运动比T1温度下更剧烈
【答案】D
【详解】AB.显微镜无法观察到气体分子,观察到的是烟雾颗粒受到气体分子无规则撞击而做的布朗运动,故AB错误;
C.由图可知,峰值处对应速率的分子数占分子总数比例大,即概率大,故C错误;
D.由图可知,T2温度下速率大的分子占据的比例较大,则说明T2温度高,分子热运动更剧烈,可知烟雾颗粒无规则运动更剧烈,故D正确;
故选D。
3.(24-25高二下·山西·阶段练习)氧气分子在0℃和100℃温度下单位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中两条曲线所示。下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线和横轴围成的区域的面积不相等
B.图中虚线对应氧气分子的平均速率较小的情形
C.图中实线对应氧气分子在0℃时的情形
D.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0-400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比大
【答案】B
【详解】A.由题图可知,在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,即相等,故A错误;
BC.气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子的平均速率越大,大速率的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形,故B正确,C错误;
D.由图中0~400m/s区间图线下的面积可知,0℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,故D错误。
故选B。
题型三:气体压强的微观意义
【例3】.(25-26高二下·全国·课后作业)下列说法正确的是( )
A.气体对器壁的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间内作用在器壁上的平均作用力
C.气体分子热运动的平均速率减小,气体的压强一定减小
D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大
【答案】A
【详解】AB.气体压强的定义是大量气体分子对器壁单位面积的平均作用力,故A正确,B错误;
C.气体压强取决于分子平均动能(与速率平方相关)和单位体积分子数,平均速率减小但若分子数密度增大或体积变化,压强可能不变或增大,故C错误;
D.单位体积分子数增加,若温度降低则分子平均动能减小,可知压强可能不变或减小,故D错误。
故选A。
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·课后作业)对于一定质量的气体,下列论述中正确的是( )
A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
B.如果压强增大且温度不变,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
D.如果分子密度增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
【答案】B
【详解】A.气体体积减小,分子数密度增大,但温度变化未知,碰撞次数取决于分子数密度和温度,因此不一定增大,故A错误;
B.压强增大且温度不变,体积减小,由可知分子数密度增大,碰撞次数增大,故B正确;
C.温度升高,但体积变化未知,分子数密度可能减小(如等压过程),碰撞次数不一定增大,故C错误;
D.分子密度增大,则分子数密度也增大,但温度变化未知,碰撞次数不一定增大,故D错误。
故选B。
2.(24-25高二下·全国·课后作业)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
【答案】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。
3.(24-25高二下·全国·课后作业)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
【答案】D
【详解】A.温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,分子的平均速率增大,但这不是压强保持不变得原因,故A错误;
B.温度升高,分子的平均动能增大,每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力增大,但这不是压强保持不变得原因,故B错误;
C.压强与单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数以及分子碰撞器壁的平均冲击力有关。温度升高,分子平均冲击力增大,要使压强不变,单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数需减少,故C错误;
D.温度升高,分子的平均速率增大,分子碰撞器壁的平均冲击力增大;而气体体积增大,分子的密集程度减小,单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数减少,这样才能保持压强不变,故D正确。
故选D。
题型四:分子运动速率分布规律综合问题
【例4】.(25-26高二下·全国·课后作业)物质的宏观性质往往是大量微观粒子运动的集体表现。下面对气体温度和压强的微观解释,正确的是( )
A.气体的温度升高,气体的每一个分子运动速率都会增大
B.气体的温度升高,运动速率大的分子所占比例会增大
C.温度升高时,分子平均速率变大,压强一定增大
D.温度升高时,每个分子的速率都增大,所以压强增大
【答案】B
【详解】A.气体的温度升高,分子的平均速率增大,但分子速率遵循统计分布,并非每一个分子的速率都增大,个别分子速率可能减小或不变,故A错误;
B.气体的温度升高,分子速率分布向高速方向偏移,运动速率大的分子所占比例增大,故B正确;
C.温度升高时,分子平均速率变大,但压强由分子数密度和平均动能共同决定();若体积增大(减小),压强可能不变或减小,故压强不一定增大,故C错误;
D.温度升高时,并非每个分子的速率都增大,且压强是否增大还与分子数密度有关,故D错误。
故选B。
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体分子的运动,下列说法正确的是( )
A.一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.某时刻某一气体分子向左运动,则下一时刻它一定向右运动
C.气体分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的热运动,且沿各方向运动的机会均等
D.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得
【答案】C
【详解】A.一定温度下气体分子速率服从麦克斯韦分布,各分子速率不同,故A错误;
B.分子碰撞后运动方向随机,无法确定下一时刻方向,故B错误;
C.分子频繁碰撞导致无规则热运动,统计上各方向运动概率均等,故C正确;
D.分子运动需用统计规律描述,无法通过牛顿定律直接求解速率,故D错误。
故选C。
2.(24-25高二下·辽宁·阶段练习)研究表明,大量气体分子的速率分布遵循一定的统计规律。如图所示为氧气分子在0℃和100℃两种温度下的速率分布曲线。根据图像,下列说法正确的是( )
A.图中实线对应氧气分子在0℃时的情形
B.随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例减少
C.对于相同质量的氧气,处于300~500m/s速率区间的分子数在0℃时大于100℃时的
D.两条曲线与横轴围成的面积不相等,因为高温下分子总动能更大
【答案】C
【详解】A.由图可知,实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均速率较大,则图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形,故A错误;
B.随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例增加,故B错误;
C.由图可知,对于相同质量的氧气,处于300~500m/s速率区间的分子数在0℃时大于100℃时的,故C正确;
D.由图可知,在0°C和100°C两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,即相等,故D错误。
故选C。
3.(24-25高二下·全国·课后作业)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。下列说法正确的是( )
A.
B.温度下,某一速率区间的分子数占比可能相同
C.将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
【答案】B
【详解】A.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,故A错误;
B.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,故B正确;
C.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,故C错误;
D.将温度下的氧气混合后,混合气体的温度介于和之间,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,故D错误。
故选B。
【高分演练】
一、单选题
1.(25-26高二下·全国·课后作业)关于分子动能,正确的说法是( )
A.某种物体的温度是0℃,说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大
C.物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多
D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
【答案】C
【详解】A.温度是分子平均动能的标志,但0℃(273 K)并非绝对零度(0 K),此时分子平均动能不为零(分子热运动不会停止),故A错误;
B.温度升高时,分子的平均动能增大,但这是统计平均概念,并非每个分子的动能都增大(个别分子动能可能减小),故B错误;
C.温度升高时,分子速率分布遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布,平均速率增大,导致速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,故C正确;
D.物体的运动速度是宏观机械运动,与分子热运动无关,温度反映分子热运动的剧烈程度,与宏观速度无直接联系,故D错误。
故选C。
2.(25-26高二下·全国·课后作业)对一定质量的气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则( )
A.当体积减小时,N必定增加 B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
【答案】C
【详解】AB. 单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数取决于单位体积内的分子数与分子的平均动能。当体积减小时,单位体积内的分子数增大,但分子的平均动能不一定增大,故N不一定增加;当温度升高时,分子的平均动能增大,但单位体积内的分子数不一定增大,故N不一定增加,故AB错误;
CD.压强取决于单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数及分子的平均动能,压强不变,温度和体积变化,分子平均动能变化,则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数必定变化,故C正确,D错误。
故选 C。
3.(25-26高二下·全国·课后作业)下列有关气体的压强的说法,正确的是( )
A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大
B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大
C.气体的温度升高,则气体的压强一定增大
D.气体的温度升高,气体的压强可能减小
【答案】D
【详解】A.气体压强由分子数密度(密集程度)和温度(决定分子平均速率)共同决定,满足理想气体状态方程。气体分子的平均速率增大(对应温度升高),但压强不一定增大,因为分子数密度可能减小(如体积增大时),故A错误;
B.气体分子的密集程度增大(即增大),但压强不一定增大,因为温度可能减小(如冷却过程),故B错误;
C.气体的温度升高,但压强不一定增大,因为分子数密度可能减小(如等压膨胀过程),故C错误;
D.气体的温度升高时,若分子数密度减小(如体积增大),则压强可能减小(例如,当 减小的幅度大于增大的幅度时),故D正确。
故选 D。
4.(24-25高二上·河北石家庄·期末)关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.给自行车打气越打越困难,主要是因为车胎内气体分子之间的相互排斥作用
B.随着温度的升高,所有气体分子热运动的速率都增大
C.某种物质的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,则该物质每个分子的质量为
D.向一锅水中撒点胡椒粉,加热时发现水中胡椒粉在翻滚,说明温度越高布朗运动越剧烈
【答案】C
【详解】A.给自行车打气越打越困难,主要是因为随着气体充入,车胎内气体压强增大,导致需要更大的力推动活塞。而非分子间相互排斥作用,因气体分子间距离较大,斥力可以忽略,故A错误;
B.温度升高时,气体分子的平均动能增大,平均速率增大,但只是运动速率较大的分子增多,并非所有分子的速率都增大,故B错误;
C.根据定义,摩尔质量是1摩尔物质的质量,1摩尔包含 个分子,因此每个分子的质量为 ,故C正确;
D.加热水时胡椒粉在水中翻滚,是水的对流引起的,并不是布朗运动,布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒因液体分子无规则碰撞而产生的无规则运动,需借助显微镜才能观察到,故D错误。
故选C。
5.(24-25高二下·黑龙江大庆·阶段练习)关于下图,说法正确的是( )
A.由图甲可知,状态②的温度比状态①的温度高
B.由图乙可知,气体在状态A和状态B的分子平均动能相同
C.由图丙可知,当分子间的距离时,分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大
D.由图丁可知,在r由变到的过程中分子势能增加
【答案】B
【详解】A.由分子热运动的速率的分布特点可知,分子热运动的速率分布呈现“中间多,两头少”的规律,且随温度升高,大部分分子热运动的速率增大,所以由图可知状态①的温度高,故A错误;
B.由理想气体状态方程,可知T与pV成正比。结合图乙可知,气体在状态A和B态时,pV值相同,气体的温度相同,所以气体在状态A和状态B的气体分子平均动能相同,故B正确;
C.由分子力随分子间距的变化关系图象可知,当分子间的距离时,随分子间距离的增大,分子间的作用力先增大后减小,故C错误;
D.由图丁可知,在分子间距为r2时,分子势能最小,分子间距离为平衡位置的距离。在r由r1变到r2的过程中,分子力为斥力,随分子间距的增大分子力做正功,分子势能减小,故D错误。
故选B。
6.(24-25高二下·山西太原·期末)如图所示,一个密闭绝热容器用固定挡板隔开分成A、B两部分,容器中的气体为同种气体,它们的压强、温度。打开挡板上的开关K,使两部分互通,经过足够长的时间,再闭合开关。此时关于A、B两部分容器,下列说法正确的是( )
A.A、B两部分容器内分子的数密度不相同
B.A、B两部分容器内分子的平均动能不相等
C.A、B两部分容器壁单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等
D.A、B两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小不相等
【答案】C
【详解】ABC.两部分气体达到平衡状态时,压强、温度、密度都相同,因此A、B两部分容器内分子的数密度相同、平均动能相等、单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等,故AB错误,C正确;
D.由于最终两部分气体压强相等,则A、B两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小相等,故D错误。
故选C。
7.(24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期中)如图为氧气分子在不同温度下的速率分布图像,图中实线1、2对应的温度分别为、。下列说法正确的是( )
A.
B.在两个不同温度下,某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同
C.将、温度下的氧气混合后,对应的分子速率分布图像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、温度下的氧气混合后,对应的分子速率分布图像的“波峰”将在2曲线“波峰”的右侧
【答案】B
【详解】A.温度越高,分子热运动越激烈,速率大的分子所占的比例大,由图可知曲线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,故温度高于温度,故A错误;
B.由题图两图线交点可知,在两个不同温度下,某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同,故B正确;
C.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,故C错误;
D.将温度下的氧气混合后,混合气体的温度介于和之间,曲线波峰应介于曲线1和曲线2之间,故D错误。
故选B。
8.(24-25高二下·陕西西安·期中)某地某天的气温变化趋势如图甲所示,细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度,出现了大范围的雾霜。在11:00和14:00的空气分子速率分布曲线如图乙所示,横坐标v表示分子速率,纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是( )
A.细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动
B.9:00时的空气分子平均速率比10:00时的小
C.图乙中实线表示14:00时的空气分子速率分布曲线
D.单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数,12:00时比14:00时多
【答案】C
【详解】A.细颗粒物在大气中的漂移是气流的作用,不是布朗运动, 布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动,故A错误;
B.温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大,平均速率越大;由图甲可知9:00时的温度比10:00时的温度高,所以9:00时的空气分子平均速率比10:00时的大,故B错误;
C.温度越高,分子热运动越剧烈,平均动能越大,平均速率越大,速率大的分子所占比例越大;14:00时的温度比11:00时的温度高,则图乙中实线表示14:00时的空气分子速率分布曲线 ,故C正确;
D.温度越高,分子平均速率越大,单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数越多;12:00时的温度比14:00时的温度低,所以单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数,12:00时比14:00时少,故D错误。
故选C。
9.(24-25高二下·广东清远·期中)茶道文化起源于中国,是一种以茶修身的生活方式。泡茶时向茶杯中倒入热水,过一段时间后水温降低,关于泡茶中的物理现象,下列说法中正确的是( )
A.水中放入茶叶后,水的颜色由浅变深,是布朗运动现象
B.泡茶时,热水比冷水能快速泡出茶香,是因为温度越高水分子的平均动能越大
C.茶水的温度降低时,速率小的水分子数目减少,速率大的水分子数目增多
D.水蒸气凝结成小水珠的过程中,水分子间的引力增大,斥力减小
【答案】B
【详解】A.水中放入茶叶后,水的颜色由浅变深,是因为茶叶中的色素分子在水中扩散,扩散现象是分子的无规则运动,而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,所以这不是布朗运动现象,A错误;
B.温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,B正确;
C.茶水温度降低时,水分子的平均动能减小,分子的平均速率减小,速率小的分子数目增多,速率大的分子数目减少,C错误;
D.水蒸气凝结成小水珠的过程中,分子距离减小,水分子间的引力和斥力均增大,D错误。
故选B。
10.(24-25高二下·广西南宁·期中)关于下列几幅图的说法正确的是( )
A.图甲为扩散现象,表明分子在做永不停息的无规则运动
B.图乙为布朗运动产生原因的示意图,微粒越大,布朗运动越明显
C.图丙为同一气体分子在不同温度时的速率分布情况图,曲线②对应的温度较高
D.图丁中分子间距离大于时,增大分子间距离,分子力做正功
【答案】A
【详解】A.图甲为扩散现象,表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动,故A正确;
B.图乙是布朗运动产生原因的示意图。微粒越小,受到液体分子撞击的不平衡性越明显,布朗运动越显著;微粒越大,液体分子对微粒的撞击作用越容易平衡,布朗运动越不明显,故B错误;
C.图丙是同一气体分子在不同温度时的速率分布情况图。温度越高,分子的平均速率越大,速率大的分子所占比例越大。曲线②中速率大的分子所占百分比更小,所以曲线②对应的温度较低,故C错误;
D.图丁中分子间距离大于时,分子力表现为引力。增大分子间距离,分子力方向与分子运动方向相反,分子力做负功,故D错误.
故选A。
11.(24-25高二下·湖南常德·阶段练习)运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是( )
A.气体分子单位时间内和器壁单位面积碰撞的次数仅与温度有关
B.“一叶小舟烟雾里”是因为烟雾在空中弥漫,烟雾是分子的无规则运动
C.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子在做无规则的热运动
D.水流流速越快,说明水分子的热运动越剧烈,但并非每个水分子运动都剧烈
【答案】C
【详解】A.气体分子单位时间与器壁单位面积碰撞的次数不仅与温度有关,还与单位体积内的分子数有关,故A错误;
B.分子的无规则运动都是肉眼不可直接见到的,烟雾可见,所以不是分子无规则运动,故B错误;
C.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子在做无规则的热运动,故C正确;
D.水流速度是机械速度,不能反映水分子的热运动情况,故D错误。
故选C。
二、多选题
12.(25-26高二下·全国·随堂练习)对于气体分子的运动,下列说法正确的是( )
A.一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.一定温度下某种气体的分子速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C.一定温度下某种气体的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.一定温度下某种气体,当温度升高时,其中某10个分子的平均动能可能减小
【答案】BD
【详解】A.一定温度下气体分子速率服从麦克斯韦分布,各分子速率不同,故A错误;
B.麦克斯韦速率分布表明,大多数分子速率接近平均值,极大和极小速率的分子数目较少,故B正确;
C.分子运动杂乱无章且各方向概率均等,所有分子瞬间同向运动的概率趋近于零,故C错误;
D.温度升高时,大量分子平均动能增大,但少量分子(如10个)可能因碰撞导致平均动能减小,故D正确。
故选BD。
13.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体压强的产生,下列说法正确的是( )
A.气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的
B.气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
C.气体的温度越高,每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大
D.气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子密集程度有关
【答案】ABD
【详解】A.气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的,故A正确;
B.气体对器壁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B正确;
C.气体的温度越高,分子平均动能越大,但不是每个气体分子的动能越大,所以气体的温度越高,并不是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大,故C错误;
D.气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的,压强的大小跟气体分子的平均速率和分子的密集程度有关,故D正确。
故选ABD。
14.(25-26高二下·全国·随堂练习)如图所示为0 ℃和100 ℃温度下氧气分子的速率分布图像,下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线为氧气分子在0 ℃时的速率分布图像
C.温度升高后,各单位速率区间的分子数占总分子数的百分比都增加
D.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小
【答案】ABD
【详解】A.由题图可知,在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,即相等,故A正确;
B.温度越高,速率较大的分子数量所占比例越大,由图像知,在速率较大的区间,虚线在实线上方,故虚线为0℃时情形,实线对应于分子在100℃的速率分布情形,故B正确;
C.同一温度下,气体分子速率分布总呈“中间多,两头少”的分布特点,即速率处中等的分子所占比例最大,速率特大或特小的分子所占比例均比较小,所以温度升高使得速率较小的分子所占的比例变小,故C错误;
D.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,故D正确。
故选ABD。
15.(24-25高二下·山东菏泽·阶段练习)一定质量的某种理想气体,在0℃和100℃温度下气体分子的运动速率分布曲线如图所示,则下列说法正确的是( )
A.0℃温度下的图像与横轴围成的面积更大
B.100℃温度下,低速率分子占比更小,气体分子的总动能更大
C.相同体积下,0℃的气体对应的气体压强更小
D.相同体积下,100℃的气体在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少
【答案】BC
【详解】A.任何温度下的图像与横轴围成的面积都相等,A错误;
B.100℃温度下,低速率分子占比更小,分子平均动能较大,故气体分子的总动能更大,B正确;
C.相同体积下,0℃的气体分子平均速率较小,气体对器壁的平均撞击力较小,则对应的气体压强较小,C正确;
D.相同体积下,100℃的气体分子平均速率较大,则在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更多,D错误。
故选BC。
16.(24-25高二下·河北沧州·期中)下列生活现象的解释,正确的是( )
A.“破镜难重圆”是因为两片碎玻璃之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,分子引力和斥力都可忽略,总的分子引力为零
B.在显微镜下观察溶液中花粉颗粒的无规则运动,说明了花粉颗粒的分子在永不停息地做无规则运动
C.一根铁丝,很难被拉断,说明分子之间存在引力作用
D.密闭在容器内的气体对器壁产生较大压强,是因为气体分子之间存在较大斥力作用
【答案】AC
【详解】A.“破镜难重圆”是因为两片碎玻璃之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,超过了分子力作用的范围,分子引力和斥力都可忽略,总的分子引力为零,故A正确;
B.在显微镜下观察溶液中花粉颗粒的无规则运动,说明了溶液中液体分子在永不停息地做无规则运动,故B错误;
C.一根铁丝,很难被拉断,说明分子之间存在引力作用,故C正确;
D.密闭在容器内的气体对器壁产生较大压强,是因为气体分子单位时间内对单位面积器壁的撞击力较大,故D错误。
故选AC。
17.(24-25高二下·山东枣庄·期中)如图所示,实线1为氧气分子在T1温度下的分子速率分布规律图像,实线2为氧气分子在T2温度下的分子速率分布规律图像。下列说法正确的是( )
A.由图像可以知道温度T1小于温度T2
B.在T1、T2两个温度下,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下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和
D.将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后,对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
【答案】AB
【详解】A.温度升高,大速率分子所占总分子数的百分比增大,小速率分子所占总分子数的百分比减小,根据图示可知,温度T1小于温度T2,故A正确;
B.图示两图像有交点,表明在T1、T2两个温度下,某一速率区间的分子数占比可能相同,故B正确;
C.利用微元法,可知,图像与横轴所围结合图形的面积表示百分比,即对应的分子速率分布规律曲线下方的面积等于1,可知,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下方的面积与曲线1和曲线2下方的面积均等于1,故C错误;
D.结合上述可知,温度T1小于温度T2,将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后,达到热平衡后,气体的温度大于T1,小于T2,则将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后,对应的分子速率分布规律曲线介入实线1、2之间,不可能是图中虚线位置,故D错误。
故选AB。
18.(24-25高二下·浙江·期中)关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.图甲为研究布朗运动时记录的三颗微粒的运动图,图中的直线表示了微粒的运动轨迹
B.图乙为氧气分子的速率分布图,由图可知状态①的温度比状态②的温度高
C.图丙中酱油分子进入鸡蛋中,这是扩散现象
D.图丁为分子势能随分子间距变化的图像,由图可知处分子势能最小且分子间作用力为零
【答案】CD
【详解】A.由于图甲中的位置是每隔一定时间记录的,所以位置的连线不能表示该微粒做布朗运动的轨迹,只能说明微粒运动的无规则性,故A错误;
B.由图乙可知,状态②速率大的氧气分子比例较大,所以状态②的温度比状态①的温度高,故B错误;
C.酱油分子进入鸡蛋中是由分子的扩散现象引起的;故C正确;
D.由丁图可知处分子势能最小,说明处分子间作用力为零,故D正确。
故选CD。
19.(24-25高二下·广东广州·期中)如图,甲图是氧气分子在不同温度下的速率分布曲线,乙图是分子间作用力与分子间距离关系的示意图,有关它们的说法正确的是( )
A.图甲中曲线2对应状态的氧气温度较低,分子平均动能更小
B.图甲中曲线2对应状态中速率大的分子数占总分子数的百分比曲线1大
C.由图乙可看出,分子间的距离从增大的过程中,分子力先增大后减小
D.当分子间距离小于时,随着距离增加,引力和斥力都减小,且引力减小更快
【答案】BC
【详解】A.图甲中曲线2对应状态的氧气温度较高,分子平均动能更大,故A错误;
B.图甲中曲线2对应状态中速率大的分子数占总分子数的百分比曲线1大,故B正确;
C.由图乙可看出,分子间的距离从增大的过程中,分子力先增大后减小,故C正确;
D.当分子间距离小于时,随着距离增加,引力和斥力都减小,且斥力减小更快,故D错误。
故选BC。
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第03讲:分子运动速率分布规律
【考点归纳】
【知识归纳】
知识点1、气体分子运动的特点
1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍左右,通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,做匀速直线运动.
2.在某一时刻,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.
知识点2、分子运动速率分布图像
1.温度越高,分子热运动越剧烈.
2.气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布.当温度升高时,某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示).
知识点3:气压
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,气体的压强等于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与气体分子的数密度有关: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与气体分子的平均速率有关:气体的温度越高,气体分子的平均速率就越大,每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大;从另一方面讲,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:体积一定时,温度越高,气体的压强越大.
②与体积有关:温度一定时,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数密度一般很小,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大小由气体分子的数密度和温度决定,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大气压强最终也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
【题型归纳】
题型一:气体分子热运动的特点
【例1】.(24-25高三下·北京西城·月考)白天由于气温升高,汽车轮胎内的气体压强变大。而夜间轮胎内的气体( )
A.内能更小
B.分子的平均动能更大
C.单位体积内分子的个数更少
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体分子的速率,下列说法正确的是( )
A.气体温度升高时,每个气体分子的运动速率一定都增大
B.气体温度降低时,每个气体分子的运动速率一定都减小
C.气体温度升高时,气体分子运动的平均速率必定增大
D.气体温度降低时,气体分子运动的平均速率可能增大
2.(24-25高二下·河北邢台·阶段练习)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,下列说法正确的是( )
A.气体分子的密度增大
B.每个气体分子的速率都增大
C.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数不变
D.气体分子在单位时间内作用于单位面积器壁的作用力增大
3.(24-25高三上·山西吕梁·开学考试)进入7月份,全国有多地的温度较常年有明显提升,有个别城市的温度超过40℃。若一个汽车轮胎在太阳下暴晒,胎内封闭气体的质量和体积均不变,随着温度升高,下列说法正确的是( )
A.气体分子密度增大
B.气体分子速率均增大
C.气体分子速率峰值向速度小的方向移动
D.气体分子单位时间内撞击轮胎单位面积内壁的平均作用力增大
题型二:分子运动速率分布图像
【例2】.(24-25高二下·甘肃甘南·期末)如图所示为和氧气分子的速率分布图,下列说法正确的是( )
A.分子速率分布图像中的实线代表0℃氧气分子的速率分布规律
B.分子速率分布图像表明,同一温度下速率越大的分子所占比例越大
C.100℃氧气分子的速率分布图中的速率区间分子所占比例小于的速率区间分子所占比例
D.0℃和100℃氧气分子的速率分布图线跟速率轴所围成图像的“面积”相等
【举一反三】
1.(24-25高二下·甘肃平凉·期中)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。下列说法正确的是( )
A.
B.温度下,所有速率区间的分子数占比都不可能相同
C.图中实线1、2与横轴围成的面积相等且值为1
D.将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
2.(24-25高二下·四川绵阳·期中)烟尘盒中有一定质量的气体,该气体不同温度下各速率区间分子数占分子总数比例f(v)随速率v分布图像如图所示,现向烟尘盒内注入少许蚊香烟雾,显微镜下观察到烟雾颗粒不停地做无规则运动,则下列说法正确的是( )
A.显微镜观察到的是气体分子的布朗运动
B.烟雾颗粒的运动就是气体分子的运动
C.同一温度下气体分子速率分布在图像峰值对应的速率区间的概率小
D.T2温度下的烟雾颗粒无规则运动比T1温度下更剧烈
3.(24-25高二下·山西·阶段练习)氧气分子在0℃和100℃温度下单位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中两条曲线所示。下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线和横轴围成的区域的面积不相等
B.图中虚线对应氧气分子的平均速率较小的情形
C.图中实线对应氧气分子在0℃时的情形
D.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0-400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比大
题型三:气体压强的微观意义
【例3】.(25-26高二下·全国·课后作业)下列说法正确的是( )
A.气体对器壁的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间内作用在器壁上的平均作用力
C.气体分子热运动的平均速率减小,气体的压强一定减小
D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·课后作业)对于一定质量的气体,下列论述中正确的是( )
A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
B.如果压强增大且温度不变,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
D.如果分子密度增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
2.(24-25高二下·全国·课后作业)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
3.(24-25高二下·全国·课后作业)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
题型四:分子运动速率分布规律综合问题
【例4】.(25-26高二下·全国·课后作业)物质的宏观性质往往是大量微观粒子运动的集体表现。下面对气体温度和压强的微观解释,正确的是( )
A.气体的温度升高,气体的每一个分子运动速率都会增大
B.气体的温度升高,运动速率大的分子所占比例会增大
C.温度升高时,分子平均速率变大,压强一定增大
D.温度升高时,每个分子的速率都增大,所以压强增大
【举一反三】
1.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体分子的运动,下列说法正确的是( )
A.一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.某时刻某一气体分子向左运动,则下一时刻它一定向右运动
C.气体分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的热运动,且沿各方向运动的机会均等
D.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得
2.(24-25高二下·辽宁·阶段练习)研究表明,大量气体分子的速率分布遵循一定的统计规律。如图所示为氧气分子在0℃和100℃两种温度下的速率分布曲线。根据图像,下列说法正确的是( )
A.图中实线对应氧气分子在0℃时的情形
B.随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例减少
C.对于相同质量的氧气,处于300~500m/s速率区间的分子数在0℃时大于100℃时的
D.两条曲线与横轴围成的面积不相等,因为高温下分子总动能更大
3.(24-25高二下·全国·课后作业)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。下列说法正确的是( )
A.
B.温度下,某一速率区间的分子数占比可能相同
C.将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
【高分演练】
一、单选题
1.(25-26高二下·全国·课后作业)关于分子动能,正确的说法是( )
A.某种物体的温度是0℃,说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大
C.物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多
D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
2.(25-26高二下·全国·课后作业)对一定质量的气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则( )
A.当体积减小时,N必定增加 B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
3.(25-26高二下·全国·课后作业)下列有关气体的压强的说法,正确的是( )
A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大
B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大
C.气体的温度升高,则气体的压强一定增大
D.气体的温度升高,气体的压强可能减小
4.(24-25高二上·河北石家庄·期末)关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.给自行车打气越打越困难,主要是因为车胎内气体分子之间的相互排斥作用
B.随着温度的升高,所有气体分子热运动的速率都增大
C.某种物质的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,则该物质每个分子的质量为
D.向一锅水中撒点胡椒粉,加热时发现水中胡椒粉在翻滚,说明温度越高布朗运动越剧烈
5.(24-25高二下·黑龙江大庆·阶段练习)关于下图,说法正确的是( )
A.由图甲可知,状态②的温度比状态①的温度高
B.由图乙可知,气体在状态A和状态B的分子平均动能相同
C.由图丙可知,当分子间的距离时,分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大
D.由图丁可知,在r由变到的过程中分子势能增加
6.(24-25高二下·山西太原·期末)如图所示,一个密闭绝热容器用固定挡板隔开分成A、B两部分,容器中的气体为同种气体,它们的压强、温度。打开挡板上的开关K,使两部分互通,经过足够长的时间,再闭合开关。此时关于A、B两部分容器,下列说法正确的是( )
A.A、B两部分容器内分子的数密度不相同
B.A、B两部分容器内分子的平均动能不相等
C.A、B两部分容器壁单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等
D.A、B两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小不相等
7.(24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期中)如图为氧气分子在不同温度下的速率分布图像,图中实线1、2对应的温度分别为、。下列说法正确的是( )
A.
B.在两个不同温度下,某一速率区间的分子数占总分子数的比可能相同
C.将、温度下的氧气混合后,对应的分子速率分布图像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、温度下的氧气混合后,对应的分子速率分布图像的“波峰”将在2曲线“波峰”的右侧
8.(24-25高二下·陕西西安·期中)某地某天的气温变化趋势如图甲所示,细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度,出现了大范围的雾霜。在11:00和14:00的空气分子速率分布曲线如图乙所示,横坐标v表示分子速率,纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是( )
A.细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动
B.9:00时的空气分子平均速率比10:00时的小
C.图乙中实线表示14:00时的空气分子速率分布曲线
D.单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数,12:00时比14:00时多
9.(24-25高二下·广东清远·期中)茶道文化起源于中国,是一种以茶修身的生活方式。泡茶时向茶杯中倒入热水,过一段时间后水温降低,关于泡茶中的物理现象,下列说法中正确的是( )
A.水中放入茶叶后,水的颜色由浅变深,是布朗运动现象
B.泡茶时,热水比冷水能快速泡出茶香,是因为温度越高水分子的平均动能越大
C.茶水的温度降低时,速率小的水分子数目减少,速率大的水分子数目增多
D.水蒸气凝结成小水珠的过程中,水分子间的引力增大,斥力减小
10.(24-25高二下·广西南宁·期中)关于下列几幅图的说法正确的是( )
A.图甲为扩散现象,表明分子在做永不停息的无规则运动
B.图乙为布朗运动产生原因的示意图,微粒越大,布朗运动越明显
C.图丙为同一气体分子在不同温度时的速率分布情况图,曲线②对应的温度较高
D.图丁中分子间距离大于时,增大分子间距离,分子力做正功
11.(24-25高二下·湖南常德·阶段练习)运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是( )
A.气体分子单位时间内和器壁单位面积碰撞的次数仅与温度有关
B.“一叶小舟烟雾里”是因为烟雾在空中弥漫,烟雾是分子的无规则运动
C.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子在做无规则的热运动
D.水流流速越快,说明水分子的热运动越剧烈,但并非每个水分子运动都剧烈
二、多选题
12.(25-26高二下·全国·随堂练习)对于气体分子的运动,下列说法正确的是( )
A.一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.一定温度下某种气体的分子速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C.一定温度下某种气体的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.一定温度下某种气体,当温度升高时,其中某10个分子的平均动能可能减小
13.(25-26高二下·全国·随堂练习)关于气体压强的产生,下列说法正确的是( )
A.气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的
B.气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
C.气体的温度越高,每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大
D.气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子密集程度有关
14.(25-26高二下·全国·随堂练习)如图所示为0 ℃和100 ℃温度下氧气分子的速率分布图像,下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线为氧气分子在0 ℃时的速率分布图像
C.温度升高后,各单位速率区间的分子数占总分子数的百分比都增加
D.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小
15.(24-25高二下·山东菏泽·阶段练习)一定质量的某种理想气体,在0℃和100℃温度下气体分子的运动速率分布曲线如图所示,则下列说法正确的是( )
A.0℃温度下的图像与横轴围成的面积更大
B.100℃温度下,低速率分子占比更小,气体分子的总动能更大
C.相同体积下,0℃的气体对应的气体压强更小
D.相同体积下,100℃的气体在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少
16.(24-25高二下·河北沧州·期中)下列生活现象的解释,正确的是( )
A.“破镜难重圆”是因为两片碎玻璃之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,分子引力和斥力都可忽略,总的分子引力为零
B.在显微镜下观察溶液中花粉颗粒的无规则运动,说明了花粉颗粒的分子在永不停息地做无规则运动
C.一根铁丝,很难被拉断,说明分子之间存在引力作用
D.密闭在容器内的气体对器壁产生较大压强,是因为气体分子之间存在较大斥力作用
17.(24-25高二下·山东枣庄·期中)如图所示,实线1为氧气分子在T1温度下的分子速率分布规律图像,实线2为氧气分子在T2温度下的分子速率分布规律图像。下列说法正确的是( )
A.由图像可以知道温度T1小于温度T2
B.在T1、T2两个温度下,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下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和
D.将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后,对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
18.(24-25高二下·浙江·期中)关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.图甲为研究布朗运动时记录的三颗微粒的运动图,图中的直线表示了微粒的运动轨迹
B.图乙为氧气分子的速率分布图,由图可知状态①的温度比状态②的温度高
C.图丙中酱油分子进入鸡蛋中,这是扩散现象
D.图丁为分子势能随分子间距变化的图像,由图可知处分子势能最小且分子间作用力为零
19.(24-25高二下·广东广州·期中)如图,甲图是氧气分子在不同温度下的速率分布曲线,乙图是分子间作用力与分子间距离关系的示意图,有关它们的说法正确的是( )
A.图甲中曲线2对应状态的氧气温度较低,分子平均动能更小
B.图甲中曲线2对应状态中速率大的分子数占总分子数的百分比曲线1大
C.由图乙可看出,分子间的距离从增大的过程中,分子力先增大后减小
D.当分子间距离小于时,随着距离增加,引力和斥力都减小,且引力减小更快
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