1.3 分子运动速率分布规律 同步培优讲义 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

1.3　分子运动速率分布规律　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第一章 分子动理论 1.3　分子运动速率分布规律 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第一章　分子动理论 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：解析版 ▎学习目标 1．初步了解什么是统计规律。 2．了解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。 3．能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 ▎课标与考情 【课标要求】初步了解什么是统计规律，了解气体分子运动的特点（分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布），能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 【考情分析】“分子运动速率分布规律”是选择性必修第三册第一章的重要内容，高考常以速率分布图像（“中间多、两头少”、温度升高峰值右移、曲线下面积恒为1）、气体压强的微观解释（单位时间单位面积碰撞次数与分子数密度、分子平均速率的关系）等角度考查，多以选择题形式出现，常与气体实验定律、内能等知识综合命题。 ▎思维导图 1.3 分子运动速率分布规律 气体分子运动的 特点 分子间距离约为分子直径的10倍，除相互碰撞或与器壁碰撞外，分子不受力，做匀速直线运动 在某一时刻，向各个方向运动的分子数目几乎相等 大量分子的运动服从统计规律（伽尔顿板实验：个别事件偶然，大量事件呈现确定规律） 分子运动速率 分布图像 气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布 温度升高：某一分子的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增大 温度升高时“中间多”的分子速率值增大（峰值右移），曲线整体变平缓 曲线与横轴所围面积恒为1（各速率区间分子数占比之和为100%） 气体压强的 产生 大量分子频繁碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力 气体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 气体压强与气体所受重力无关（完全失重状态下压强不变） 决定气体压强 大小的因素 微观因素：气体分子的数密度、气体分子的平均速率 宏观因素：气体的温度（体积一定时）、气体的体积（温度一定时） 判断压强变化：先判断温度（平均速率）与体积（数密度）的变化，再分析碰撞情况 气体压强与 大气压强 区别：气体压强由分子碰撞器壁产生、与重力无关；大气压强由空气受重力作用产生 联系：两种压强本质上都是气体分子碰撞器壁（或放入其中的物体）而产生的 考向一　气体分子运动的特点与统计规律 本考向围绕气体分子运动的特点与统计规律展开，重点是理解“大量分子的无规则运动服从统计规律”这一核心思想，会判断温度变化对分子平均动能、分子平均速率的影响，能区分“单个分子”与“大量分子”的表述，是本章辨析类试题的主要命题方向。 考点一　气体分子运动的特点 ▎知识梳理 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。 （3）气体分子运动的速率按一定规律分布：温度越高，分子热运动越剧烈。 2．统计规律（伽尔顿板实验的启示） 从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的；投入大量小球时，落入各狭槽的小球数目呈现稳定的分布规律。这说明大量偶然事件的整体遵从统计规律。 图1　伽尔顿板实验装置：单个小球落入哪个狭槽是偶然的，大量小球的分布遵从统计规律 ▎重难诠释 对“统计规律”的三层理解 （1）个别事件的偶然性：单个分子的运动方向、速率大小完全是偶然的，无法预言。 （2）大量事件的规律性：大量分子的整体行为（如速率分布、各方向运动的分子数目）呈现确定的统计规律。 （3）应用辨析：“温度升高，分子的平均速率增大”是统计规律，只能说大多数分子的速率变大，不能说每个分子的速率都增大。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．人们前往高原地区旅行或是进山露营时，总会随手带上各类密封袋装零食。高原地区地势起伏较大，环境气压也随之发生明显变化，将密封包装的食品带入高原山区时，随着海拔升高，气温降低，发现密封袋明显鼓胀。则（　　） A．密封袋鼓起是由于气体分子间存在斥力的原因 B．密封袋内每个气体分子的动能都减小 C．密封袋内气体分子的平均动能变大 D．单位时间内密封袋内气体分子对密封袋内壁单位面积的撞击次数减少 【答案】D 【解答】解：A、密封袋鼓起是因为外界气压减小，袋内外存在压强差，不是分子间斥力；常温常压下气体分子间距很大，分子间斥力几乎不体现，故A错误； B、温度是分子平均动能的标志，温度降低仅说明气体分子平均动能减小，不代表每个分子的动能都减小，部分分子动能可能增大，故B错误； C、温度是分子平均动能的标志，海拔升高气温降低，袋内气体温度随之降低，故分子平均动能减小，故C错误； D、单位时间内气体分子对器壁单位面积的撞击次数与分子数密度和分子平均速率有关。根据题意，密封袋体积V增大、温度T减小，因此分子数密度减小、分子平均速率减小，这两个因素均导致单位时间内气体分子对袋内壁单位面积的撞击次数减少，故D正确。 故选：D。 2．下列关于分子动理论的说法正确的是（　　） A．固体和固体间不可能出现扩散现象 B．用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，说明此时分子间只有引力没有斥力 C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒的运动，布朗运动间接反映了液体或气体分子的无规则热运动 D．由于分子热运动是无规则的，所以任何一个分子的运动都具有偶然性，大量分子的运动也具有偶然性 【答案】C 【解答】解：A．固体之间也能够发生扩散现象，长期紧压在一起的铅块与金块彼此渗入就是实例，故A错误； B．分子间始终同时存在引力和斥力，拉伸物体时分子间距大于平衡距离r0，引力大于斥力，宏观表现为反抗拉伸的弹力，并非只有引力无斥力，故B错误； C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒的运动，由液体/气体分子对微粒的撞击不平衡导致，间接反映了液体或气体分子的无规则热运动，故C正确； D．单个分子的无规则运动具有偶然性，但大量分子的运动服从统计规律（如速率分布满足麦克斯韦统计规律），不具有偶然性，故D错误。 故选：C。 3．运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（　　） A．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动 B．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常量可表示为V/V0 C．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 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 【解答】解：A.布朗运动是悬浮微粒受分子撞击产生的无规则运动，而教室中尘埃的运动是空气对流引起的宏观机械运动，并非布朗运动，故A错误； B.气体分子间距离远大于分子本身大小，气体摩尔体积是分子平均占据的空间体积，而非分子体积之和，不能用该式表示阿伏加德罗常数，故B错误； C.高温下分子热运动剧烈，扩散速度快，可利用分子扩散现象在半导体材料中掺入杂质元素，故C正确； D.水流流速是宏观机械运动，与分子热运动无关，分子热运动的剧烈程度仅由温度决定，故D错误。 故选：C。 4．茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法正确的是（　　） A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈 B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C．冷水泡茶比热水泡茶水的颜色更快变深 D．打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力 【答案】A 【解答】解：A.温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散现象越快，因此开水能更快泡出茶香，故A正确； B.水的颜色由浅变深是茶叶中的色素分子扩散到水中的扩散现象，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，并非分子扩散，故B错误； C.温度越高分子热运动越剧烈，扩散越快，因此热水中色素分子扩散更快，茶水颜色变深更快，故C错误； D.打碎的茶杯无法拼接复原，是因为分子间作用力的作用距离很小，拼接时分子间距远大于分子力的作用范围，分子间作用力几乎为零，并非不存在作用力，故D错误。 故选：A。 5．下列说法中正确的是（　　） A．气体分子的平均速率增大，气体的压强也一定增大 B．空气中PM2.5的无规则运动属于分子热运动 C．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力 D．在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 【答案】D 【解答】解：A．气体分子的平均速率增大，由于不知道气体体积的变化，即不知道分子数密度变化，所以气体的压强不一定增大，故A错误； B．空气中PM2.5的无规则运动属于布朗运动，不是分子热运动，布朗运动间接反应了气体分子无规则运动，故B错误； C．给车胎打气，越压越吃力，是因为胎内气体压强增大，并不是由于分子间存在斥力的原因，故C错误； D．在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。 故选：D。 考向二　分子运动速率分布图像 本考向围绕分子速率分布图像展开，重点是理解“中间多、两头少”的分布规律，会从图像判断温度的高低（峰值位置与高低）、曲线下面积的物理意义，并掌握温度升高时曲线峰值右移、整体变平缓的变化规律，是本章图像类试题的主要命题方向。 考点二　分子运动速率分布图像 ▎知识梳理 1．气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。 2．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，即速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动，曲线整体变得平缓（如图所示）。 图2　氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图像：温度越高，峰值右移且降低 3．图像要点：纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，曲线与横轴所围面积恒为1；峰值对应的速率是分子数占比最多的速率，称为最概然速率。 ▎重难诠释 速率分布图像解读的三个要点 （1）面积恒为1：曲线与横轴所围面积表示所有速率区间分子数占比之和，恒为100%，与温度无关。 （2）峰值含义：峰值对应的横坐标是分子数占比最多的速率（最概然速率），不是分子速率的最大值。 （3）温度判断：温度越高，峰值向右移且峰值降低、曲线变宽变平缓；温度越低，峰值向左移且峰值升高、曲线变尖。 （4）易错警示：“温度升高，每个分子的速率都增大”的说法是错误的，温度反映的是大量分子的统计平均效果。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A．①状态的温度比②状态的温度低 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线下与坐标轴围成面积大于②线下与坐标轴围成面积 【答案】A 【解答】解：A．温度升高，分子的平均动能增大，速率大的分子所占的比例增大，图线的峰值向速率大的一方移动，由图可知①状态对应的峰值速率较小，则①状态的温度比②状态的温度低，故A正确； B．温度升高，分子的平均动能增大，由于分子热运动的无规则性，并不是每一个氧气分子的速率都增大，故B错误； C．随着温度的升高，分子的平均速率增大，速率大的分子所占比例增大，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，故C错误； D．图线与横坐标轴围成的面积表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比之和，其总和严格等于1，所以①线与坐标轴围成面积等于②线与坐标轴围成面积，故D错误。 故选：A。 7．下列图像能正确表示氧气分子在0℃和100℃时的速率分布情况的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：根据分子热运动速率随温度变化的规律，可知温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均速率越大，速率较大的分子占总分子数的比例更高，因此速率分布曲线的峰值会向速率更大一侧移动，因此温度更高的100℃的峰值位置比0℃更靠右；由于所有速率区间的分子数占总分子数的比例总和为100%，即曲线下总面积为1，温度升高后曲线右移、整体更平缓，因此温度更低的0℃的峰值高度更高，故A正确，BCD错误。 故选：A。 8．氧气分子在0℃和100℃时的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的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A．同一温度时，氧气分子的速率呈现出“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．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 【答案】A 【解答】解：A.分子速率分布遵循统计规律，同一温度下，中等速率的分子数占比最高，速率极小和极大的分子数占比较低，呈现“中间多，两头少”的分布特点，故A正确； B.温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子的平均速率增大，但这是统计意义上的平均效果，并非每一个分子的速率都增大，个别分子的速率可能减小，故B错误； C.温度升高时，分子速率分布曲线向速率增大的方向移动，且峰值降低、曲线变宽，速率较小的分子所占的比例会减小，故C错误； D.温度升高时，分子速率分布曲线向高速率方向延伸，速率较大的分子所占的比例会增大，故D错误。 故选：A。 9．一刚性密闭的导热容器中储有氧气，如图是容器中氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图，下列说法正确的是（　　） A．氧气分子的速率分布呈现分子数“两头多、中间少”的规律 B．0℃时，所有氧气分子的速率都在300～400m/s的区间内 C．100℃时，在各速率区间氧气分子数占总分子数的百分比都比0℃时大 D．100℃时，速率在400～500m/s的氧气分子数占总分子数的百分比最大 【答案】D 【解答】解：A.氧气分子的速率分布遵循的规律是“中间多、两头少”，即中等速率的分子数占比最大，速率很大和很小的分子数占比都很小，故A错误； B.从图中可以看到，0℃时，分子速率分布在多个区间内，并非所有分子的速率都在300～400m/s的区间内，只是这个区间的分子数占比最大，故B错误； C.对比两条曲线，在速率较低的区间（如100～200m/s、200～300m/s），0℃时的分子数占比要大于100℃时的占比，故C错误； D.从图中100℃对应的虚线曲线可以看出，其峰值出现在400～500m/s的区间，说明该区间内氧气分子数占总分子数的百分比最大，故D正确。 故选：D。 10．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0℃与100℃，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100℃，乙容器内的温度为0℃ 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 【解答】解：A、根据温度的微观规律，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，可知甲容器中氧气分子的平均速率比乙容器的小，故B正确； C、两容器容积相同，则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、两容器容积相同，两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于甲容器中的气体压强，故D错误。 故选：B。 考向三　气体压强的微观解释 本考向围绕气体压强的产生与影响因素展开，重点是从分子动理论角度解释气体压强：压强由大量分子频繁碰撞器壁产生，其大小由气体分子的数密度和分子的平均速率共同决定，能分析温度、体积变化时压强的变化，并区分气体压强与大气压强，是本章综合应用类试题的主要命题方向。 考点三　气体压强的产生与决定因素 ▎知识梳理 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气体分子的数密度越大，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，压强越大；②气体分子的平均速率越大，每个分子与器壁碰撞时给器壁的冲力越大，且单位时间内器壁受撞击的次数越多，压强越大。 （2）宏观因素：①体积一定时，温度越高，气体的压强越大；②温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 比较项 气体压强 大气压强 产生原因 密闭容器内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，气体压强由气体分子碰撞器壁产生 空气受到重力作用紧紧包围地球，对浸在它里面的物体产生压强；若没有地球引力，就没有大气压强 决定因素 大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 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 压强特点 气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 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 ▎重难诠释 压强的微观解释要点 （1）气体压强与重力无关：在完全失重状态下，密闭气体的压强不变；而液体压强由重力产生，完全失重时液体压强为零。 （2）压强由两个微观因素共同决定：气体分子的数密度（单位体积内分子数）与分子的平均速率（温度）。只增大其中一个因素，压强不一定增大。 （3）判断压强变化的步骤：先判断温度（决定分子平均速率）和体积（决定分子数密度）如何变化，再分析单位时间单位面积上碰撞的分子数与每次碰撞冲力的变化，从而判断压强变化。 （4）模拟实验类比：沙粒（豆粒）连续落在秤盘上模拟大量分子对器壁的持续碰撞——增加下落高度模拟温度升高（平均速率增大），增加单位时间倒沙量模拟数密度增大。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．某课外探究小组利用完全相同的实心小钢珠倾倒在水平放置的压力传感器上，来形象地模拟气体压强产生的机理。下列有关本实验的说法正确的是（　　） A．传感器的示数即为小钢珠对传感器表面的压强 B．通过降低小钢珠下落的高度，可模拟气体温度升高对压强的影响 C．通过增加单位时间内倾倒小钢珠的数量，可模拟气体体积增大对压强的影响 D．将小钢珠更换为体积相同的塑料球，可模拟气体分子质量对压强的影响 【答案】D 【解答】解：A、压力传感器测量的是小钢珠对传感器的压力，压强等于压力除以受力面积，示数不等于压强，故A错误； B、降低下落高度，钢珠撞击速度变小，对应分子平均动能减小，模拟温度降低，升高下落高度才模拟温度升高，故B错误； C、单位时间内倾倒钢珠数量增多，代表单位时间撞击接触面的分子数变多，模拟气体体积减小、分子数密度变大；气体体积增大时单位时间撞击次数会减少，故C错误； D、体积相同的塑料球和钢珠质量不同，撞击时冲量不同，可模拟不同质量的气体分子对压强的影响，故D正确。 故选：D。 12．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 【解答】解：A、由于大量气体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。根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即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A正确，B错误； C、气体压强与温度和体积有关。气体分子热运动的平均动能减少，即温度减小，但是如果气体体积也在减小，分子越密集，气体的压强不一定减小，故C错误； D、单位体积的气体分子数增加，分子越密集，但是如果温度降低，分子热运动的平均动能减少，气体的压强不一定增大，故D错误。 故选：A。 13．如图所示为模拟气体压强产生机理的实验，在一定时间内将大量沙粒从秤盘上方某一高度处均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动情况。关于该实验下列说法正确的是（　　） A．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟温度降低对气体压强的影响 B．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟体积增大对气体压强的影响 C．仅将倒沙的位置升高，可模拟温度升高对气体压强的影响 D．仅将倒沙的位置升高，指针示数不变 【答案】C 【解答】解：AB、因气体体积减小时，气体的数密度增加，则单位时间内撞击器壁的分子数增加，则仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟体积减小时对气体压强的影响，故AB错误； C、因气体温度升高时，分子平均速率增加，气体分子对器壁的碰撞力变大，则仅将倒沙的位置升高，可模拟温度升高对气体压强的影响，故C正确； D、仅将释放位置升高，则豆粒到达秤盘上的速度变大，即豆粒到达秤盘后的动量变化量变大，由动量定理有Ft＝Δp所以其作用力变大，即指针示数变大，故D错误。 故选：C。 14．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．若体积不变、温度升高，则每个气体分子热运动的速率都增大 B．若体积减小、温度不变，则器壁单位面积受气体分子的碰撞力不变 C．若体积不变、温度降低，则气体分子密集程度不变，压强可能不变 D．若体积减小、温度不变，则气体分子密集程度增大，压强一定增大 【答案】D 【解答】解：A、温度升高，气体分子的平均动能增大，分子平均速率增大，但并非每个气体分子热运动的速率都增大，故A错误。 B、根据压强的定义，器壁单位面积受气体分子的碰撞力为气体压强，根据理想气体状态方程PV＝nRT，若体积减小、温度不变，则压强增大，即器壁单位面积受气体分子的碰撞力增大，故B错误。 C、若体积不变，则气体分子密集程度不变，根据理想气体状态方程PV＝nRT，在体积不变、温度降低的条件下，压强减小，故C错误。 D、若体积减小，气体分子密集程度增大，根据理想气体状态方程PV＝nRT，在体积减小、温度不变的条件下，压强一定增大，故D正确。 故选：D。 15．一定质量的理想气体，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．以上说法都不对 【答案】D 【解答】解：A、气体压强与分子数密度和平均动能有关，温度升高，说明分子热运动的平均动能增加，故平均速率增加，故A错误； B、温度升高，说明分子热运动的平均动能增加，故气体分子碰撞器壁的平均冲击力增加，故B错误； C、气体分子碰撞器壁的平均冲击力增加，而压强不变，故单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数减小，故C错误，D正确； 故选：D。 ★ 综合培优检测 ★ 本部分综合考查气体分子运动的特点与统计规律、分子速率分布图像、气体压强的微观解释等内容，涵盖速率分布图像的解读、温度与平均动能的关系、压强微观因素的定性分析与模拟实验辨析等，限时独立完成，检验本节学习效果。 16．容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的2倍，压强变为初态的1/2。与气体的初态相比，末态（　　） A．气体的温度是初态的4倍 B．气体分子的平均动能更小 C．每个气体分子的速率都不变 D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 【答案】D 【解答】解：AB、设初态参量p1、V1、T1，末态，V2＝2V1，由p1V1＝p2V2（温度不变），代入数据，解得T2＝T1，气体温度不变，温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变，故AB错误； C、温度不变，分子平均速率不变，但单个分子速率时刻无规则变化，并非每个分子速率都不变，故C错误； D、温度不变，分子平均速率不变，体积增大，分子数密度减小，单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少，故D正确。 故选：D。 17．容积一定的容器中封闭了一定质量的理想气体，其分子在两种不同温度下的速率分布情况如图中两条曲线1、2所示，则曲线2对应的物理量与曲线1相比（　　） A．气体分子的数密度大 B．气体分子的平均动能大 C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力小 D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数小 【答案】B 【解答】解：A、因为气体质量一定，则气体分子总数一定，容器的容积一定，所以曲线2对应的物理量与曲线1相比气体分子的数密度相等，故A错误； B、根据图像可知曲线2对应的物理量与曲线1相比曲线2对应的温度较高，所以曲线2对应的物理量与曲线1相比气体分子的平均动能大，故B正确； C、曲线2对应的物理量与曲线1相比曲线2对应的温度较高，气体质量一定，容器的容积一定，则曲线2对应的压强较高，所以曲线2对应的物理量与曲线1相比单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力大，故C错误； D、因为曲线2对应的物理量与曲线1相比曲线2对应的温度较高，分子的平均速率大，则曲线2对应的物理量与曲线1相比单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数多，故D错误。 故选：B。 18．一定质量的理想气体，甲、乙两个状态的体积相同。两状态下气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　） A．压强小 B．压强大 C．分子的数密度小 D．分子的数密度大 【答案】B 【解答】解：根据理想气体等容变化知识可知，有p/T＝常量，由图可知，曲线乙对应的温度高于甲，可知p乙＞p甲，气体体积V不变，则分子数密度不变，故B正确，ACD错误。 故选：B。 19．一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。则（　　） A．甲状态温度高 B．乙状态温度高 C．甲状态分子数密度大 D．乙状态分子数密度大 【答案】B 【解答】解：A.温度越高，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动且峰值降低；甲的峰值在小速率处且峰值较高，说明甲状态温度低，故A错误； B.乙的峰值向大速率方向移动且峰值较低，说明乙状态分子平均速率更大，温度更高，故B正确； C.一定质量的理想气体体积保持不变时，单位体积内的分子数即分子数密度保持不变，甲、乙状态分子数密度相同，故C错误； D.一定质量的理想气体体积保持不变时，分子数密度保持不变，甲、乙状态分子数密度相同，故D错误。 故选：B。 20．如图甲所示，M、N两筒组成一密闭气缸，N固定在地面上，M可以沿N筒滑动，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙的曲线b为筒内气体初始状态分子速率分布曲线。若用力将M迅速向上提，并且气体没有漏出，设此过程筒内气体不与外界发生热交换，则（　　） A．密闭气体压强增大，分子平均动能增大 B．容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加 C．图乙中曲线a、b、c下方围成的面积不相等 D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会由b曲线变成a曲线 【答案】D 【解答】解：A.绝热膨胀气体对外做功，内能、温度降低，压强减小，分子平均动能减小，故A错误； B.体积变大分子数密度减小、温度降低分子平均速率变小，器壁单位面积单位时间撞击次数变少，故B错误； C.速率曲线下总面积都为1，代表分子总数占比总和，三条曲线面积相等，故C错误； D.降温后分子高速占比变少、最概然速率变小，分布曲线由b变为a，故D正确。 故选：D。 21．如图所示为汽车的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体（　　） A．单位体积内分子的个数更少 B．单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变 C．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 D．速率大的分子占比变少，分子平均速率变小 【答案】D 【解答】解：A、轮胎内气体质量、体积均不变且不漏气，气体总分子数与总体积都没有变化，因此单位体积内的分子个数保持不变，故A错误； B、胎内气体体积不变，单位体积分子数不变，温度降低，分子平均速度降低，单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少，故B错误； C、胎内压强变低，体积不变，单位体积分子数不变，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，故C错误； D、温度降低，则分子内能减小，分子平均速率变小，速率大的分子占比变少，故D正确。 故选：D。 22．下列说法正确的是（　　） A．液晶是液体和晶体的混合物 B．扩散现象和布朗运动都是分子热运动 C．在完全失重的状态下，气体的压强不为零 D．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径 【答案】C 【解答】解：A、液晶是一种特殊的物质状态，既不是液体也不是晶体，更不是两者的混合物，它兼具液体的流动性和晶体的各向异性，故A错误； B、扩散现象是分子热运动的直接体现，但布朗运动是悬浮颗粒的运动，是分子热运动的间接反映，不是分子本身的运动，故B错误； C、气体压强由分子频繁碰撞器壁产生，与重力无关，因此完全失重状态下气体压强不为零，故C正确； D、气体分子间距远大于分子直径，摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到的是分子平均占据的体积，不是分子本身的体积，因此无法估算分子直径，故D错误。 故选：C。 23．把一个装满氧气的钢瓶瓶口密封后置于桌面上，钢瓶中的氧气视为理想气体。当周围环境温度升高时，下列说法正确的是（　　） A．瓶内每个氧气分子的动能都增大 B．瓶内氧气分子的平均动能增大 C．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数不变 D．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数减少 【答案】B 【解答】解：A．温度是分子平均动能的统计规律，反映大量分子的集体特征，温度升高时，单个分子的动能可能增大也可能减小，故A错误； B．温度是理想气体分子平均动能的唯一标志，环境温度升高时瓶内氧气温度也升高，分子平均动能增大，故B正确； CD．钢瓶密封体积不变，瓶内单位体积的分子数不变，环境温度升高时瓶内氧气温度也升高，温度升高后分子平均速率增大，单位时间内单位面积上碰撞器壁的分子数会增多，故CD错误。 故选：B。 24．如图各图为教材中图像的简化示意图，则（　　） A．由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高 B．图乙水中小炭粒每隔30s时间位置的连线表示了小炭粒做布朗运动的轨迹 C．由图丙可知，当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力F＞0，即表现为引力 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 【答案】D 【解答】解：A、由图甲可知，状态①的分子平均速率较大，可知温度较高，则状态②的温度比状态①的温度低，故A错误； B、图乙水中小炭粒在做永不停息的无规则运动，每个时刻的位置都是不确定的，则图乙每隔30s时间位置的连线并不能表示小炭粒做布朗运动的轨迹，故B错误； C、由图丙可知，当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力F＞0，即表现为斥力，故C错误； D、由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子势能减小，根据分子力做功与分子势能关系可知，分子力做正功，故D正确。 故选：D。 25．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分别如图中两条曲线所示。下列说法不正确的是（　　） A．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较大 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．在任一温度下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律 【答案】A 【解答】解：A．由图可知，在0～400m/s段内，100℃对应的占据比例小于与0℃时所占据的比值，因此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较小，故A错误； B．由图可知，虚线占百分比较大的分子速率较小，则分子平均速率较小，说明虚线为0℃的分布图象，对应的平均动能较小，故B正确； C．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C正确； D．在任意温度下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，故D正确。 本题选错误的，故选：A。 26．密闭容器内有一定质量理想气体，如图所示，图线a、b分别代表不同状态下容器内气体分子运动速率分布。下列说法正确的是（　　） A．a状态气体温度较高 B．a状态气体分子对器壁单位面积的压力较大 C．b状态曲线中峰值对应的横坐标数值为分子速率的最大值 D．b状态单位时间内气体分子对器壁单位面积碰撞的次数较多 【答案】D 【解答】解：A.麦克斯韦分子速率分布中，温度越高，曲线峰值对应的速率越大，曲线越宽、越低矮。图中a状态的峰值位置比b靠左，说明a的最概然速率更小，温度更低，故A错误； B.密闭容器中气体体积不变，物质的量不变，根据理想气体状态方程pV＝nRT，温度越低，压强越小。a状态温度低，因此压强更小，故B错误； C.速率分布曲线的峰值对应的横坐标是最概然速率，即分子数占比最多的速率，而非分子速率的最大值，故C错误； D.单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数与分子数密度、分子平均速率成正比。容器内分子数密度不变，b状态温度更高，分子平均速率更大，因此单位时间内碰撞次数更多，故D正确。 故选：D。 27．如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（　　） A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C．步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D．步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 【答案】D 【解答】解：把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，豆粒与秤盘碰撞的瞬间指针有摆动，然后又回到原来的位置；把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，豆粒持续落到秤盘上，指针示数会相对稳定在某一个值；将相同数量的豆粒从更高的位置倒在秤盘上，秤的示数变大； AD、通过以上的分析可知，步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性，故A错误，D正确； BC、步骤②和③比较，豆粒下落的密集程度是相同的，但到达秤盘时的速度不同，下落得位置高时，豆粒落到秤盘上的速度大，秤的示数大，所以步骤②和③模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系，故BC错误。 故选：D。 28．对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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 【解答】解：A．当体积减小时，分子的密集程度大了，但分子的平均动能不一定大，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数不一定增加。故A错误。 B．当温度升高时，分子的平均动能变大，但分子的密集程度不一定大，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数不一定增加。故B错误。 C．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。 29．（多选）关于气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积等于气体分子的体积之和 B．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体 C．高温下自行车发生爆胎是由于轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大 D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强不变 【答案】BD 【解答】解：A.气体的体积等于气体分子所能达到的空间体积，要大于气体分子的体积之和，故A错误； B.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体，故B正确； C.高温下自行车发生爆胎是由于轮胎内气体温度升高，气体压强增大所致，与气体分子间的斥力无关，故C错误； D.气体压强是由大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的，当容器自由下落时，气体分子与容器壁的碰撞不会受到影响，容器中气体的压强不变，故D正确。 故选：BD。 30．如图所示是一种海上充气救生船，充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比（　　） A．内能更大 B．分子数密度更小 C．压强更大 D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小 【答案】D 【解答】解：A.夜间充气船浮筒内的气体温度较低，分子的平均动能更小，分子势能不变，内能更小，故A错误； B.气体的质量不变，气体分子总数不变，体积不变，则分子数密度不变，故B错误； C.充气船内气体体积不变，夜间温度低，由查理定律可知，压强更小，故C错误； D.夜间温度低，分子的平均动能更小，则分子的平均速率更小，而分子数密度不变，所以单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小，故D正确。 故选：D。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/10/1 15:50:36；用户：李陆敏；邮箱：orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com；学号：50207874 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 1.3 分子运动速率分布规律 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $1.3　分子运动速率分布规律　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第一章 分子动理论 1.3　分子运动速率分布规律 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第一章　分子动理论 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：原卷版 ▎学习目标 1．初步了解什么是统计规律。 2．了解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。 3．能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 ▎课标与考情 【课标要求】初步了解什么是统计规律，了解气体分子运动的特点（分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布），能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 【考情分析】“分子运动速率分布规律”是选择性必修第三册第一章的重要内容，高考常以速率分布图像（“中间多、两头少”、温度升高峰值右移、曲线下面积恒为1）、气体压强的微观解释（单位时间单位面积碰撞次数与分子数密度、分子平均速率的关系）等角度考查，多以选择题形式出现，常与气体实验定律、内能等知识综合命题。 ▎思维导图 1.3 分子运动速率分布规律 气体分子运动的 特点 分子间距离约为分子直径的10倍，除相互碰撞或与器壁碰撞外，分子不受力，做匀速直线运动 在某一时刻，向各个方向运动的分子数目几乎相等 大量分子的运动服从统计规律（伽尔顿板实验：个别事件偶然，大量事件呈现确定规律） 分子运动速率 分布图像 气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布 温度升高：某一分子的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增大 温度升高时“中间多”的分子速率值增大（峰值右移），曲线整体变平缓 曲线与横轴所围面积恒为1（各速率区间分子数占比之和为100%） 气体压强的 产生 大量分子频繁碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力 气体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 气体压强与气体所受重力无关（完全失重状态下压强不变） 决定气体压强 大小的因素 微观因素：气体分子的数密度、气体分子的平均速率 宏观因素：气体的温度（体积一定时）、气体的体积（温度一定时） 判断压强变化：先判断温度（平均速率）与体积（数密度）的变化，再分析碰撞情况 气体压强与 大气压强 区别：气体压强由分子碰撞器壁产生、与重力无关；大气压强由空气受重力作用产生 联系：两种压强本质上都是气体分子碰撞器壁（或放入其中的物体）而产生的 考向一　气体分子运动的特点与统计规律 本考向围绕气体分子运动的特点与统计规律展开，重点是理解“大量分子的无规则运动服从统计规律”这一核心思想，会判断温度变化对分子平均动能、分子平均速率的影响，能区分“单个分子”与“大量分子”的表述，是本章辨析类试题的主要命题方向。 考点一　气体分子运动的特点 ▎知识梳理 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。 （3）气体分子运动的速率按一定规律分布：温度越高，分子热运动越剧烈。 2．统计规律（伽尔顿板实验的启示） 从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的；投入大量小球时，落入各狭槽的小球数目呈现稳定的分布规律。这说明大量偶然事件的整体遵从统计规律。 图1　伽尔顿板实验装置：单个小球落入哪个狭槽是偶然的，大量小球的分布遵从统计规律 ▎重难诠释 对“统计规律”的三层理解 （1）个别事件的偶然性：单个分子的运动方向、速率大小完全是偶然的，无法预言。 （2）大量事件的规律性：大量分子的整体行为（如速率分布、各方向运动的分子数目）呈现确定的统计规律。 （3）应用辨析：“温度升高，分子的平均速率增大”是统计规律，只能说大多数分子的速率变大，不能说每个分子的速率都增大。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．人们前往高原地区旅行或是进山露营时，总会随手带上各类密封袋装零食。高原地区地势起伏较大，环境气压也随之发生明显变化，将密封包装的食品带入高原山区时，随着海拔升高，气温降低，发现密封袋明显鼓胀。则（　　） A．密封袋鼓起是由于气体分子间存在斥力的原因 B．密封袋内每个气体分子的动能都减小 C．密封袋内气体分子的平均动能变大 D．单位时间内密封袋内气体分子对密封袋内壁单位面积的撞击次数减少 2．下列关于分子动理论的说法正确的是（　　） A．固体和固体间不可能出现扩散现象 B．用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，说明此时分子间只有引力没有斥力 C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒的运动，布朗运动间接反映了液体或气体分子的无规则热运动 D．由于分子热运动是无规则的，所以任何一个分子的运动都具有偶然性，大量分子的运动也具有偶然性 3．运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（　　） A．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动 B．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常量可表示为V/V0 C．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 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 4．茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。东坡有诗云“一勺励清心，酌水谁含出世想。”下列关于泡茶中的物理现象的说法正确的是（　　） A．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高分子热运动越剧烈 B．放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C．冷水泡茶比热水泡茶水的颜色更快变深 D．打碎的茶杯不能拼接复原，说明分子间不存在作用力 5．下列说法中正确的是（　　） A．气体分子的平均速率增大，气体的压强也一定增大 B．空气中PM2.5的无规则运动属于分子热运动 C．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力 D．在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 考向二　分子运动速率分布图像 考点二　分子运动速率分布图像 ▎知识梳理 1．气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。 2．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，即速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动，曲线整体变得平缓（如图所示）。 图2　氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图像：温度越高，峰值右移且降低 3．图像要点：纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，曲线与横轴所围面积恒为1；峰值对应的速率是分子数占比最多的速率，称为最概然速率。 ▎重难诠释 速率分布图像解读的三个要点 （1）面积恒为1：曲线与横轴所围面积表示所有速率区间分子数占比之和，恒为100%，与温度无关。 （2）峰值含义：峰值对应的横坐标是分子数占比最多的速率（最概然速率），不是分子速率的最大值。 （3）温度判断：温度越高，峰值向右移且峰值降低、曲线变宽变平缓；温度越低，峰值向左移且峰值升高、曲线变尖。 （4）易错警示：“温度升高，每个分子的速率都增大”的说法是错误的，温度反映的是大量分子的统计平均效果。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A．①状态的温度比②状态的温度低 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线下与坐标轴围成面积大于②线下与坐标轴围成面积 7．下列图像能正确表示氧气分子在0℃和100℃时的速率分布情况的是（　　） A． B． C． D． 8．氧气分子在0℃和100℃时的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的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A．同一温度时，氧气分子的速率呈现出“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．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 9．一刚性密闭的导热容器中储有氧气，如图是容器中氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图，下列说法正确的是（　　） A．氧气分子的速率分布呈现分子数“两头多、中间少”的规律 B．0℃时，所有氧气分子的速率都在300～400m/s的区间内 C．100℃时，在各速率区间氧气分子数占总分子数的百分比都比0℃时大 D．100℃时，速率在400～500m/s的氧气分子数占总分子数的百分比最大 10．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0℃与100℃，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100℃，乙容器内的温度为0℃ 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 考向三　气体压强的微观解释 考点三　气体压强的产生与决定因素 ▎知识梳理 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气体分子的数密度越大，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，压强越大；②气体分子的平均速率越大，每个分子与器壁碰撞时给器壁的冲力越大，且单位时间内器壁受撞击的次数越多，压强越大。 （2）宏观因素：①体积一定时，温度越高，气体的压强越大；②温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 比较项 气体压强 大气压强 产生原因 密闭容器内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，气体压强由气体分子碰撞器壁产生 空气受到重力作用紧紧包围地球，对浸在它里面的物体产生压强；若没有地球引力，就没有大气压强 决定因素 大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 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 压强特点 气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 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 ▎重难诠释 压强的微观解释要点 （1）气体压强与重力无关：在完全失重状态下，密闭气体的压强不变；而液体压强由重力产生，完全失重时液体压强为零。 （2）压强由两个微观因素共同决定：气体分子的数密度（单位体积内分子数）与分子的平均速率（温度）。只增大其中一个因素，压强不一定增大。 （3）判断压强变化的步骤：先判断温度（决定分子平均速率）和体积（决定分子数密度）如何变化，再分析单位时间单位面积上碰撞的分子数与每次碰撞冲力的变化，从而判断压强变化。 （4）模拟实验类比：沙粒（豆粒）连续落在秤盘上模拟大量分子对器壁的持续碰撞——增加下落高度模拟温度升高（平均速率增大），增加单位时间倒沙量模拟数密度增大。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．某课外探究小组利用完全相同的实心小钢珠倾倒在水平放置的压力传感器上，来形象地模拟气体压强产生的机理。下列有关本实验的说法正确的是（　　） A．传感器的示数即为小钢珠对传感器表面的压强 B．通过降低小钢珠下落的高度，可模拟气体温度升高对压强的影响 C．通过增加单位时间内倾倒小钢珠的数量，可模拟气体体积增大对压强的影响 D．将小钢珠更换为体积相同的塑料球，可模拟气体分子质量对压强的影响 12．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 13．如图所示为模拟气体压强产生机理的实验，在一定时间内将大量沙粒从秤盘上方某一高度处均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动情况。关于该实验下列说法正确的是（　　） A．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟温度降低对气体压强的影响 B．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟体积增大对气体压强的影响 C．仅将倒沙的位置升高，可模拟温度升高对气体压强的影响 D．仅将倒沙的位置升高，指针示数不变 14．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．若体积不变、温度升高，则每个气体分子热运动的速率都增大 B．若体积减小、温度不变，则器壁单位面积受气体分子的碰撞力不变 C．若体积不变、温度降低，则气体分子密集程度不变，压强可能不变 D．若体积减小、温度不变，则气体分子密集程度增大，压强一定增大 15．一定质量的理想气体，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．以上说法都不对 ★ 综合培优检测 ★ 16．容器中封闭一定质量的理想气体。缓慢改变气体状态，使其体积变为初态的2倍，压强变为初态的1/2。与气体的初态相比，末态（　　） A．气体的温度是初态的4倍 B．气体分子的平均动能更小 C．每个气体分子的速率都不变 D．单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少 17．容积一定的容器中封闭了一定质量的理想气体，其分子在两种不同温度下的速率分布情况如图中两条曲线1、2所示，则曲线2对应的物理量与曲线1相比（　　） A．气体分子的数密度大 B．气体分子的平均动能大 C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力小 D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数小 18．一定质量的理想气体，甲、乙两个状态的体积相同。两状态下气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（　　） A．压强小 B．压强大 C．分子的数密度小 D．分子的数密度大 19．一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。则（　　） A．甲状态温度高 B．乙状态温度高 C．甲状态分子数密度大 D．乙状态分子数密度大 20．如图甲所示，M、N两筒组成一密闭气缸，N固定在地面上，M可以沿N筒滑动，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙的曲线b为筒内气体初始状态分子速率分布曲线。若用力将M迅速向上提，并且气体没有漏出，设此过程筒内气体不与外界发生热交换，则（　　） A．密闭气体压强增大，分子平均动能增大 B．容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加 C．图乙中曲线a、b、c下方围成的面积不相等 D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会由b曲线变成a曲线 21．如图所示为汽车的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体（　　） A．单位体积内分子的个数更少 B．单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变 C．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 D．速率大的分子占比变少，分子平均速率变小 22．下列说法正确的是（　　） A．液晶是液体和晶体的混合物 B．扩散现象和布朗运动都是分子热运动 C．在完全失重的状态下，气体的压强不为零 D．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径 23．把一个装满氧气的钢瓶瓶口密封后置于桌面上，钢瓶中的氧气视为理想气体。当周围环境温度升高时，下列说法正确的是（　　） A．瓶内每个氧气分子的动能都增大 B．瓶内氧气分子的平均动能增大 C．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数不变 D．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数减少 24．如图各图为教材中图像的简化示意图，则（　　） A．由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高 B．图乙水中小炭粒每隔30s时间位置的连线表示了小炭粒做布朗运动的轨迹 C．由图丙可知，当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力F＞0，即表现为引力 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 25．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分别如图中两条曲线所示。下列说法不正确的是（　　） A．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较大 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．在任一温度下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律 26．密闭容器内有一定质量理想气体，如图所示，图线a、b分别代表不同状态下容器内气体分子运动速率分布。下列说法正确的是（　　） A．a状态气体温度较高 B．a状态气体分子对器壁单位面积的压力较大 C．b状态曲线中峰值对应的横坐标数值为分子速率的最大值 D．b状态单位时间内气体分子对器壁单位面积碰撞的次数较多 27．如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（　　） A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C．步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律 D．步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性 28．对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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 29．(多选)关于气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积等于气体分子的体积之和 B．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体 C．高温下自行车发生爆胎是由于轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大 D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强不变 30．如图所示是一种海上充气救生船，充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比（　　） A．内能更大 B．分子数密度更小 C．压强更大 D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 1.3 分子运动速率分布规律 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $