第一节 气体的状态（分层作业）物理沪科版选择性必修第三册

第一节 气体的状态 1．下列物理量是矢量，且其单位在国际单位制中表示正确的是（　　） A．电流，A B．温度， C．冲量， D．电场强度， 【答案】D 【详解】A．电流虽有方向，但运算遵循代数加减法则，属于标量，不符合矢量要求，故A错误； B．温度无方向，属于标量，不符合矢量要求，故B错误； C．冲量是矢量，根据冲量定义式，其国际单位为，故C错误； D．电场强度是矢量，根据匀强电场电场强度与电势差的关系，可得其单位可表示为，符合要求，故D正确。 故选D。 2．一定质量的理想气体，在相同体积、不同温度时分子速率分布如图中①、②所示。下列说法正确的是（    ） A．状态①的温度高于状态②的温度 B．状态①的压强小于状态②的压强 C．状态①的分子数密度大于状态②的分子数密度 D．图线①与横轴所围的面积大于图线②与横轴所围的面积 【答案】B 【详解】A．随着温度的升高，图像峰值对应的平均速率变大，所以状态①的温度低于状态②的温度，故A错误； B．两状态下，气体体积相同，状态①的温度低于状态②的温度，所以状态①的压强小于状态②的压强，故B正确； C．两状态下，气体分子数目相同，体积也相同，所以状态①的分子数密度等于状态②的分子数密度，故C错误； D．某一段图线与横轴围成图形的面积代表该速率区间段分子个数占总分子个数的百分比，则整条图线与横轴围成的总面积必为100%等于1，即图线①与横轴所围的面积等于图线②与横轴所围的面积，故D错误。 故选B。 3．已知某地空气的密度为，假设此地空气为理想气体，气体分子平均动能为Ek，单个气体分子的质量为m，建立适当的模型，估计当地大气压强p0的大小最接近于（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据理想气体压强公式 其中 为分子数密度 已知空气密度 故 因此 故选C。 4．容积相同的甲、乙两个容器中，装有质量相等的氧气，两容器内的温度分别为与，氧气分子的速率分布情况如图所示。下列说法正确的是（   ） A．甲容器内的温度为，乙容器内的温度为 B．甲容器中氧气分子的平均速率比乙容器的小 C．单位时间内，甲容器中氧气分子与单位面积器壁碰撞的次数比乙容器多 D．甲容器中气体的压强比乙容器大 【答案】B 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均速率越大，速率分布曲线的峰值会向速率更大的方向移动，且曲线更 “矮胖”。从图中可以看出，乙的峰值位置更靠右，所以乙容器内的温度为100℃，甲容器内的温度为0℃。故A错误。 B．甲容器温度低，氧气分子的平均动能小，平均速率也小，所以甲容器中氧气分子的平均速率比乙容器的小，B正确。 C．甲容器中氧气的密度等于乙容器中氧气的密度，由于乙容器中氧气分子平均速率大，可知甲容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数小于乙容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，故C错误。 D．甲、乙容器分子数密度相同，乙容器温度高，分子平均动能大，且乙容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数大于甲容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，所以乙容器中气体的压强大。故D错误。 故选B。 5．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。 6．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。 7．如图所示，元宵佳节，室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛。若忽略空气分子间的作用力，大气压强不变，当灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空气（　　） A．分子密集程度增大 B．分子的平均速率不变 C．压强不变，体积增大 D．单位时间与单位面积内与器壁碰撞的分子数减少 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧后，灯笼内温度升高，部分气体分子将从灯笼内部跑到外部，所以灯笼内分子总数减少，故分子密集程度减小，故A错误； B．灯笼内温度升高，分子的平均速率增大，故B错误； C．灯笼始终与大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误； D．温度升高，气体分子的平均速率增大，单位时间内、单位面积上分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而气体压强不变，所以单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数减少，故D正确。 故选D。 8．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。 9．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。 10．为研究气体压强，可建立如下理想模型：内部为正方体的汽缸内，每个气体分子质量均为m，其平均动能为，忽略气体分子大小。根据统计规律作简化分析，分子与器壁各面碰撞的机会均等，即有的气体分子以动能向右撞击器壁。若碰撞前、后瞬间分子速率不变，速度方向均与器壁垂直，分子数密度（单位体积内分子数）为n。下列说法正确的是（　　） A．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为 B．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为 C．汽缸内气体压强大小为 D．汽缸内气体压强大小为 【答案】B 【详解】AB．碰撞前、后瞬间气体分子速度大小不变、方向相反，根据动量定理有 又 解得一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为 故A错误，B正确； CD．在时间内能达到面积为S容器壁上的粒子所占据的体积为 由于粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为 根据动量定理得 则得面积为S的器壁受到的粒子的压力为 气体分子对器壁的压强为 所以汽缸内气体压强大小为 故CD错误。 故选B。 11．2024西太平洋国际航次科考队8月18日在西太平洋海域顺利完成“蛟龙号”航次首潜，这也是“蛟龙号”的第300次下潜。随着“蛟龙号”下潜，人在舱内的最强烈感受就是温度变化。下潜处太平洋表面温度约30℃，载人舱内没有空调，非常闷热。随着下潜深度加深，温度会随之降低，从酷热到凉快到寒冷，关于下潜过程中舱内一密闭导热容器内的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．分子热运动的剧烈程度不发生变化 B．每个气体分子的运动速率都减小 C．单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少 D．气体中悬浮微粒越大，布朗运动越明显 【答案】C 【详解】A．温度降低，分子的平均动能减小，热运动剧烈程度降低，故A错误； B．温度降低，分子的平均速率减小，但不是每个分子的运动速率都减小，故B错误； C．温度降低，分子的平均动能减小，由于气体体积不变，单位体积内分子数量保持不变，根据压强微观意义可知，单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少，故C正确； D．气体中悬浮微粒越大，布朗运动越不明显，故D错误。 故选C。 12．如图所示，一个圆筒形容器竖直放置，金属圆板形活塞的下表面是水平的，倾斜的上表面面积为S，上表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据平衡条件得 解得 故选D。 二、多选题 13．下面是某地区月份气温与气压的对照表： 月份 1 2 3 4 5 6 7 平均最高气温 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8 平均大气压 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.9984 0.996 由对照表可知，7月份与1月份相比较（　　） A．空气分子无规则热运动加剧 B．空气分子无规则热运动减弱 C．单位时间内空气分子对地面的撞击次数增加了 D．单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了 【答案】AD 【详解】A．根据表格数据，7月份平均最高气温为30.8°C，1月份为1.4°C，7月份气温更高；7月份平均大气压为，1月份为，7月份气压更低。7月份与1月份相比较，温度升高，分子平均动能增大，无规则热运动加剧，故A正确； B．7月份与1月份相比较温度升高，分子无规则热运动应加剧而非减弱，故B错误； CD．单位时间内撞击次数取决于分子数密度和分子平均速率。气压（ 为分子数密度，为绝对温度），分子平均速率。7月份增大（，），但p减小，故减小。撞击次数 计算得， 故撞击次数比例约0.926 < 1 即单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了，故C错误，D正确。 故选AD。 14．如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　） A．B管内水银面比管外水银面高h B．B管内水银面比管外水银面高 C．B管内水银面比管外水银面低 D．管内封闭气体的压强比大气压强小高度的汞柱 【答案】BD 【详解】D．以A管中的水银为研究对象，则有 可得 可得 可知B管内封闭气体的压强比大气压强小高汞柱，故D正确； ABC．B管内气体压强 显然，B管内水银面要比槽内水银面高出，故AC错误，B正确。 故选BD。 15．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现“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 【详解】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，故A项正确； 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”的统计规律，故B项正确； C．温度高，分子平均速率大，与任一分子的速率无关，故C项错误； 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，故D项正确。 故选ABD。 三、实验题 16．从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均速率，一个是分子的密集程度。如图所示，可以用豆粒作为气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。为了模拟演示气体压强与气体分子的平均速率的关系，应该如何操作：________________________。为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应该如何操作：________________。 【答案】 在相同时间内将相同数量的豆粒先后从不同高度连续释放，使它们落在台秤上 在相同时间内将不同数量的豆粒先后从相同高度连续释放，使它们落在台秤上 【详解】[1]在相同时间内将相同数量的豆粒先后从不同高度连续释放，使它们落在台秤上。 [2]在相同时间内将不同数量的豆粒先后从相同高度连续释放，使它们落在台秤上。 四、解答题 17．一个边长为的立方体中有个理想气体的气体分子，每个气体分子质量为，已知气体分子的平均动能（为玻尔兹曼常量），在温度为时，回答下列问题： (1)假设气体分子与立方体容器发生的碰撞均为弹性碰撞，求单个分子对容器器壁发生碰撞时，对容器的作用力大小以及求出气体压强； (2)若此容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停止下来，求该容器中气体温度变化。（不与外界发生热交换） 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）假设气体分子在x、y、z三个方向上的速度为vx、vy、vz，根据题意有 取平均值，有 考虑一个分子在x方向上与容器碰撞的情况，分子从处出发，到达处后反弹，再回到处。一个完整周期的时间为 由动量定理有 解得 对于全部分子来说，因为其在三个方向上的运动概率相等，所以每个分子对x方向上的贡献都是三分之一，则单位面积的压强为，， 解得 （2）容器突然停止，其动能转化为气体的内能，有 解得 18．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；分子速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；分子与器壁碰撞前后瞬间，速度方向都与器壁垂直，且速率不变。 (1)求一个气体分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量Ⅰ的大小； (2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等，则正方体的每个面有六分之一的几率。请计算在时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子个数N； (3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。若已知一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。分析说明：温度是分子平均动能（即）的标志，即： 并求出k’的值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）分子与器壁碰撞时，速度方向垂直且速率不变。碰撞前动量为（方向垂直器壁），碰撞后动量为（方向相反）。 动量变化为 根据动量定理，冲量大小等于动量变化，故 （2）在时间内，能到达面积为器壁的分子需处于距离的范围内，对应体积为；单位体积分子数为，总分子数为。 因分子运动方向均等，每个面碰撞概率为，故碰撞分子数为 （3）时间内分子对器壁的总冲量为 压强 联立得 即 故 【点睛】 五、知识点填空题 19．气体实验定律的微观解释 (1)等温变化规律的微观解释 对一定质量的气体，温度不变时，意味着气体分子的平均动能是一定的。气体体积越小，分子的密集程度________，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数________，气体的压强就________。 (2)等容变化规律的微观解释 一定质量的气体，体积保持不变，则单位体积中的分子数也保持不变。当温度升高时，分子热运动的平均动能________，这使得单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数________，同时也使得分子撞击器壁时对器壁的撞击力________，从而使得气体的压强随之________。 (3)等压变化规律的微观解释 一定质量的气体，当温度升高时，气体分子热运动的平均动能________，这会使气体对器壁的压强________。要使压强保持不变，必须______气体分子的密集程度，使单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数______，这在宏观上就表现为气体体积的________。 【答案】(1) 越大 越多 越大 (2) 增大 增加 变大 变大 (3) 变大 变大 减小 减少 增大 【详解】（1）略 （2）略 （3）略 六、填空题 20．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为，则封闭气体的压强为___________；如右图所示，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为10cm，则管内气体的压强为___________。 【答案】 【详解】[1]对缸套进行受力分析：缸套受到重力、大气压力和封闭气体的压力，由于缸套静止，受力平衡，即 整理得封闭气体的压强 [2]以管内水银柱为研究对象：大气压强，管内外水银面高度差产生的压强，水银柱静止时，封闭气体压强等于水银柱重力产生的压强与大气压强之和，即 代入数据解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 气体的状态 1．下列物理量是矢量，且其单位在国际单位制中表示正确的是（　　） A．电流，A B．温度， C．冲量， D．电场强度， 2．一定质量的理想气体，在相同体积、不同温度时分子速率分布如图中①、②所示。下列说法正确的是（    ） A．状态①的温度高于状态②的温度 B．状态①的压强小于状态②的压强 C．状态①的分子数密度大于状态②的分子数密度 D．图线①与横轴所围的面积大于图线②与横轴所围的面积 3．已知某地空气的密度为，假设此地空气为理想气体，气体分子平均动能为Ek，单个气体分子的质量为m，建立适当的模型，估计当地大气压强p0的大小最接近于（　　） A． B． C． D． 4．容积相同的甲、乙两个容器中，装有质量相等的氧气，两容器内的温度分别为与，氧气分子的速率分布情况如图所示。下列说法正确的是（   ） A．甲容器内的温度为，乙容器内的温度为 B．甲容器中氧气分子的平均速率比乙容器的小 C．单位时间内，甲容器中氧气分子与单位面积器壁碰撞的次数比乙容器多 D．甲容器中气体的压强比乙容器大 5．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 6．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 7．如图所示，元宵佳节，室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛。若忽略空气分子间的作用力，大气压强不变，当灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空气（　　） A．分子密集程度增大 B．分子的平均速率不变 C．压强不变，体积增大 D．单位时间与单位面积内与器壁碰撞的分子数减少 8．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 9．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 10．为研究气体压强，可建立如下理想模型：内部为正方体的汽缸内，每个气体分子质量均为m，其平均动能为，忽略气体分子大小。根据统计规律作简化分析，分子与器壁各面碰撞的机会均等，即有的气体分子以动能向右撞击器壁。若碰撞前、后瞬间分子速率不变，速度方向均与器壁垂直，分子数密度（单位体积内分子数）为n。下列说法正确的是（　　） A．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为 B．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为 C．汽缸内气体压强大小为 D．汽缸内气体压强大小为 11．2024西太平洋国际航次科考队8月18日在西太平洋海域顺利完成“蛟龙号”航次首潜，这也是“蛟龙号”的第300次下潜。随着“蛟龙号”下潜，人在舱内的最强烈感受就是温度变化。下潜处太平洋表面温度约30℃，载人舱内没有空调，非常闷热。随着下潜深度加深，温度会随之降低，从酷热到凉快到寒冷，关于下潜过程中舱内一密闭导热容器内的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．分子热运动的剧烈程度不发生变化 B．每个气体分子的运动速率都减小 C．单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少 D．气体中悬浮微粒越大，布朗运动越明显 12．如图所示，一个圆筒形容器竖直放置，金属圆板形活塞的下表面是水平的，倾斜的上表面面积为S，上表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（　　） A． B． C． D． 二、多选题 13．下面是某地区月份气温与气压的对照表： 月份 1 2 3 4 5 6 7 平均最高气温 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8 平均大气压 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.9984 0.996 由对照表可知，7月份与1月份相比较（　　） A．空气分子无规则热运动加剧 B．空气分子无规则热运动减弱 C．单位时间内空气分子对地面的撞击次数增加了 D．单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了 14．如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　） A．B管内水银面比管外水银面高h B．B管内水银面比管外水银面高 C．B管内水银面比管外水银面低 D．管内封闭气体的压强比大气压强小高度的汞柱 15．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现“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 三、实验题 16．从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均速率，一个是分子的密集程度。如图所示，可以用豆粒作为气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。为了模拟演示气体压强与气体分子的平均速率的关系，应该如何操作：________________________。为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应该如何操作：________________。 四、解答题 17．一个边长为的立方体中有个理想气体的气体分子，每个气体分子质量为，已知气体分子的平均动能（为玻尔兹曼常量），在温度为时，回答下列问题： (1)假设气体分子与立方体容器发生的碰撞均为弹性碰撞，求单个分子对容器器壁发生碰撞时，对容器的作用力大小以及求出气体压强； (2)若此容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停止下来，求该容器中气体温度变化。（不与外界发生热交换） 18．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；分子速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；分子与器壁碰撞前后瞬间，速度方向都与器壁垂直，且速率不变。 (1)求一个气体分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量Ⅰ的大小； (2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等，则正方体的每个面有六分之一的几率。请计算在时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子个数N； (3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。若已知一定质量的理想气体，其压强p与热力学温度T的关系式为p=nkT，式中n为单位体积内气体的分子数，k为常数。分析说明：温度是分子平均动能（即）的标志，即： 并求出k’的值。 五、知识点填空题 19．气体实验定律的微观解释 (1)等温变化规律的微观解释 对一定质量的气体，温度不变时，意味着气体分子的平均动能是一定的。气体体积越小，分子的密集程度________，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数________，气体的压强就________。 (2)等容变化规律的微观解释 一定质量的气体，体积保持不变，则单位体积中的分子数也保持不变。当温度升高时，分子热运动的平均动能________，这使得单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数________，同时也使得分子撞击器壁时对器壁的撞击力________，从而使得气体的压强随之________。 (3)等压变化规律的微观解释 一定质量的气体，当温度升高时，气体分子热运动的平均动能________，这会使气体对器壁的压强________。要使压强保持不变，必须______气体分子的密集程度，使单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数______，这在宏观上就表现为气体体积的________。 六、填空题 20．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为，则封闭气体的压强为___________；如右图所示，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为10cm，则管内气体的压强为___________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $