高中物理人教版3第八章气体单元测试 配套word文档气体热现象的微观意义

[目标定位]1.初步了解统计规律.2.知道气体分子运动的特点.3.理解气体压强的微观意义.4.能对气体实验定律进行微观解释，并能用微观观点解释气体状态变化．一、气体分子运动的特点1．随机性与统计规律(1)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件．(2)统计规律：大量随机事件整体表现出的规律．2．气体分子运动的特点(1)由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱．通常认为，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，因而气体会充满它能达到的整个空间．(2)分子的运动杂乱无章，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都相等．3．气体温度的微观意义(1)温度越高，分子的热运动越激烈．(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，对某一分子在某一时刻它的速率不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但大量分子的平均速率一定(填“一定”或“不一定”)增加，而且“中间多”的分子速率值在增加(如图1所示)．图1(3)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能eq\x\to(E)k成正比，即：T＝aeq\x\to(E)k(式中a是比例常数)，这表明，温度是分子平均动能的标志．深度思考为什么说分子的运动是杂乱无章的，但大量分子的运动会表现出一定的规律性？答案气体分子的密度很大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，所以分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各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都相等，所以说大量分子的运动会表现出一定的规律性．例1(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是()A．一定温度下某理想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．一定温度下某理想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．一定温度下某理想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．一定温度下某理想气体，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解析一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，速率不等，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，A、C错，B对；温度升高时，大量分子平均动能增大，但个别或少量(如10个)分子的平均动能有可能减小，D对．例2如图2，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是__________．(填选项前的字母)图2A．曲线① B．曲线②C．曲线③ D．曲线④答案D解析据分子运动特点和速率分布可知A、B、C错误，D正确．二、气体压强的微观意义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气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大；②气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能就越大，每个气体分子与器壁的碰撞给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率大，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．大气压强的理解大气压强可以从宏观和微观两个方面理解：宏观上，可以看做由大气的重力引起的；微观上，可以认为是大气分子对地面或对某一平面无规则的碰撞引起的．例3下列说法正确的是()A．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B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，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解析气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故A正确；平均作用力不是压强，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故C、D错．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只有知道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.针对训练1(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．气体分子的密度增大答案BD解析理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故B、D正确，A、C错误．三、对气体实验定律的解释1．玻意耳定律：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大．2．查理定律：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大．3．盖—吕萨克定律：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．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．深度思考如图3所示，自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”．你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)图3答案轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”．例4(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变答案AB解析根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小．选项B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体密度增大．选项C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变．选项D错误．综上所述，正确答案为A、B.针对训练2(多选)对于一定质量的气体，当它的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是()A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大答案AD1．(气体分子运动的特点)1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比．如图所示的四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是()答案D2．(气体压强的微观解释)(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多答案BD解析由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，当体积不变时，eq\f(p,T)＝常量，T升高时，压强增大，B正确；由于质量不变，体积不变，分子密度不变，而温度升高，分子的平均动能增加，所以单位时间内气体分子对容器壁碰撞次数增多，D正确，A、C错误．3．(气体实验定律的微观解释)对于一定质量的某种理想气体，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解析由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，其值与分子密度及分子平均速率有关；对于一定质量的气体，压强与温度和体积有关．若压强不变而温度和体积发生变化(即分子密度发生变化时)，N一定变化，故C正确，D错误；若体积减小且温度也减小，N不一定增加，A错误；当温度升高，同时体积增大时，N也不一定增加，故B错误．4．(气体实验定律的微观解释)(多选)如图4所示，c、d表示一定质量的某种气体的两个状态，则关于c、d两状态的下列说法中正确的是()图4A．压强pd>pcB．温度Td<TcC．体积Vd>VcD．d状态时分子运动剧烈，分子密度大答案AB解析由题中图象可直观看出pd>pc，Td<Tc，A、B对；c→d，温度降低，分子平均动能减小，分子运动剧烈程度减小，体积减小Vc>Vd，分子密度增大，C、D错.题组一气体分子运动的特点1．(多选)关于气体分子，下列说法中正确的是()A．由于气体分子间的距离很大，气体分子可以视为质点B．气体分子除了碰撞以外，可以自由地运动C．气体分子之间存在相互斥力，所以气体对容器壁有压强D．在常温常压下，气体分子的相互作用力可以忽略答案BD解析通常情况下，分子间距离较大，相互作用力可以忽略，气体分子能否视为质点应视具体问题而定，A错，D对；气体分子间除相互碰撞及与器壁的碰撞外，不受任何力的作用，可自由移动，B对；气体对器壁的压强是由大量分子碰撞器壁产生，C错．2．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图1所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()图1A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ答案B解析曲线下的面积表示分子速率从0→∞所有区间内分子数的比率之和，显然其值应等于1，当温度升高时，分子的速率普遍增大，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平坦．所以，TⅢ＞TⅡ＞TⅠ.3．下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是()A．气体分子运动的平均速率与温度有关B．当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少”C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D．气体分子的平均速度随温度升高而增大答案A解析气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多、两头少”的统计规律，A对，B错；分子运动无规则，而且牛顿运动定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率，C错；大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D错．4．(多选)如图2所示为一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法中正确的是()图2A．温度升高，所有分子的运动速率均变大B．温度越高，分子的平均速率越小C．0℃和100℃时氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点D．100℃的氧气与0℃的氧气相比，速率大的分子所占的比例较大答案CD解析温度升高，气体分子的平均动能增大，平均运动速率增大，但有些分子的运动速率可能减小，从图中可以看出温度高时，速率大的分子所占比例较大，A、B错误，C、D正确．题组二压强的微观解释5．在一定温度下，当一定质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都变小D．气体分子的密集程度变小，单位体积内分子的重量变小答案A6．下面关于气体压强的说法正确的是()①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力③从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关④从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关A．只有①③对 B．只有②④对C．只有①②③对 D．①②③④都对答案D解析大量气体分子对容器壁撞击产生了压强，①正确；气体分子的速率不尽相同，因此气体分子对容器壁的作用力不尽相同，应取平均值，②正确；气体压强与单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数有关，即跟体积有关；气体压强也与分子撞击容器壁的压力有关，即与气体分子的平均动能有关，也就是与气体的温度有关，③④正确．故选D项．题组三对气体实验定律的解释7．一房间内，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，房间内的()A．空气密度增大B．空气分子的平均动能增大C．空气分子的速率都增大D．空气质量增大答案B解析温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的作用力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，所以有ρ空减小，m空＝ρ空·V随之减小．8．(多选)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则()A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能减小C．气体分子的平均动能不变D．分子密度减小，平均速率增大答案AD解析一定质量的理想气体，在压强不变时，由盖—吕萨克定律eq\f(V,T)＝C可知，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大，平均速率增大，分子密度减小，A、D对，B、C错．9．(多选)根据分子动理论，下列关于气体的说法中正确的是()A．气体的温度越高，气体分子无规则运动越剧烈B．气体的压强越大，气体分子的平均动能越大C．气体分子的平均动能越大，气体的温度越高D．气体的体积越大，气体分子之间的相互作用力越大答案AC解析由分子动理论知：气体的温度越高，气体分子无规则的热运动就越剧烈，所以选项A正确；而气体压强越大，只能反映出单位面积的器壁上受到的撞击力越大，可能是分子平均动能大的原因，也可能是单位时间内撞击的分子数目多的原因，所以选项B错误；温度是分子平均动能的标志，所以平均动能越大，则表明温度越高，所以选项C正确；气体分子间的距离基本上已超出了分子作用力的作用范围，所以选项D错误．题组四综合应用10．(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大B．在任一温度下，气体分子的速率分布呈现“中间多