浙江专版2023-2024学年新教材高中物理第1章分子动理论3分子运动速率分布规律训练提升新人教版选择性必修第三册

3分子运动速率分布规律课后·训练提升基础巩固一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.气体对器壁有压强的原因是()A.单个分子对器壁碰撞产生压力B.几个分子对器壁碰撞产生压力C.大量分子对器壁碰撞产生压力D.以上说法都不对答案:C解析:由于大量的气体分子对容器器壁频繁的碰撞作用,从而产生了对器壁的压力,进而产生了气体的压强,故选项C正确。2.下列说法正确的是()A.气体对器壁的压强在数值上等于气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B.气体压强是由气体分子间的相互排斥而产生的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解析: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。气体对器壁的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力,选项A正确,B错误;气体压强与温度和体积有关,气体分子热运动的平均速率减小,即温度减小,但是如果气体体积也在减小,分子变密集,气体的压强不一定减小,选项C错误;单位体积的气体分子数增加,分子变密集,但是如果温度降低,分子热运动的平均速率减小,气体的压强不一定增大,选项D错误。3.关于气体的压强,下列说法正确的是()A.单位体积内的分子数越多,分子的平均速率越大,气体的压强就越大B.单位体积内的分子数越多,分子的平均速率越小,气体的压强就越大C.一定质量的气体,体积越大,温度越高,气体的压强就越大D.一定质量的气体,体积越大,温度越低,气体的压强就越大答案:A解析:根据气体压强的微观意义,单位体积内的分子数越多,分子的密集程度越大,分子的平均速率越大,气体的压强越大,选项A正确,B错误;分析可知体积越小,温度越高,气体的压强越大,选项C错误;分析可知体积越大,温度越低,压强就越小,选项D错误。4.关于气体的压强,下列说法正确的是()A.气体压强是由于气体分子相互作用产生的B.气体压强是由于气体分子碰撞容器壁产生的C.气体压强是由于气体的重力产生的D.气体温度越高,压强就一定越大答案:B解析:气体压强是大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的,与气体的重力和分子间作用力无关,选项A、C错误,B正确;影响气体压强的因素有气体分子的数密度和分子的平均速率,气体温度越高,体积不一定小,故气体压强不一定大,选项D错误。5.下列关于气体压强的理解错误的是()A.将原先敞口的开口瓶密闭后,由于瓶内气体重力太小,它的压强将远小于外界大气压强B.气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的C.气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均速率D.单位面积器壁受到气体分子碰撞产生的平均压力在数值上等于气体压强的大小答案:A解析:将开口瓶密闭后,瓶内气体脱离大气,瓶内气体压强等于外界大气压强,选项A错误;气体压强是由气体分子不断撞击器壁而产生的,选项B正确;根据气体压强的微观解释可知,气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均速率,选项C正确;根据p=FS二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)6.某种气体分子在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的两条曲线所示。下列说法正确的是()A.图中虚线对应气体分子平均速率较大的情形B.气体温度越高,图线的峰值越高C.图线反映了温度越高,分子的热运动越剧烈D.气体分子在0℃和100℃温度下,分子速率都满足“中间多,两头少”的分布规律答案:ACD解析:由题图可知,具有最大比例的速率区间,温度越高,分子热运动越剧烈,100℃时对应的速率为400~500m/s,0℃时对应的速率为300~400m/s,说明虚线为100℃分布图像,对应的分子平均速率较大,实线对应于气体分子平均速率较小的,选项A正确;由题图可知,实线为0℃的分布图像,虚线为100℃的分布图像,气体温度越高,图线的峰值越低,选项B错误;由题图可知,0℃时,速率为300~400m/s的分布最多,100℃时,速率为400~500m/s的分布最多,所以图线反映了温度越高,分子的热运动越剧烈,选项C正确;由题图可知,气体分子在0℃和100℃温度下,分子速率都满足“中间多,两头少”的分布规律,选项D正确。7.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,下列说法正确的是()A.房间内的空气分子密集程度增大B.房间内的空气分子的平均速率增大C.房间内的空气分子的速率都增大D.房间内的空气分子密度减小答案:BD解析:温度升高,气体分子的平均速率增大,分子对器壁的平均撞击力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,故选项A错误,B、D正确;温度升高,并不是所有空气分子的速率都增大,选项C错误。8.A、B两容器中装有相同质量的氦气,已知A容器中氦气的温度高于B容器中氦气的温度,但压强却低于B容器中氦气的压强。由此可知()A.A中氦气分子的平均速率一定大于B中氦气分子的平均速率B.A中每个氦气分子的速率一定都大于B中每个氦气分子的速率C.A中速率大的氦气分子数一定多于B中速率大的氦气分子数D.A中氦气分子的平均速率不一定大于B中氦气分子的平均速率答案:AC解析:温度越高,分子的平均速率越大,但对于任一个氦气分子来说并不一定成立,故选项A正确,B错误;分子的速率遵从统计规律,即“中间多、两头少”,温度较高时,速率大的分子数一定多于温度较低时速率大的分子数,选项C正确;温度越高,分子的无规则热运动越剧烈,分子平均速率越大,选项D错误。三、非选择题9.如图所示,在“小钢珠连续撞击磅秤模拟气体压强的产生”的演示实验中,当将一杯钢珠均匀地倒向磅秤,可观察到磅秤有一个(选填“稳定”或“不稳定”)示数。这个实验模拟了气体压强的产生是的结果。

答案:稳定大量气体分子撞击器壁解析:当将一杯钢珠均匀地倒向磅秤,相同时间内有相同个数的钢珠与磅秤相碰且相碰时钢珠的速度相同,则钢珠对磅秤的作用力相同,所以可观察到磅秤有一个稳定的示数。根据气体压强产生原理可知,这个实验模拟了气体压强的产生是大量气体分子撞击器壁的结果。能力提升一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.对气体压强的描述,下列说法正确的是()A.若气体分子的密集程度变大,则气体压强一定变大B.若气体分子的平均速率变大,则气体压强一定变大C.在完全失重状态下,气体压强一定为0D.气体压强是由大量气体分子对器壁频繁地碰撞而产生的答案:D解析:气体压强大小由气体分子的密集程度和气体分子的平均速率两个因素共同决定,如果密集程度大而平均速率小,气体压强不一定大;平均速率大而密集程度小,气体压强也不一定大,选项A、B错误。气体产生压强的原因是大量分子频繁碰撞容器壁而产生的,与重力无关,因此在完全失重状态下,气体压强可能不为0,选项C错误,D正确。2.关于气体压强产生的原因,下列说法正确的是()A.由于分子间有斥力,所以气体要给器壁一个持续的压力B.大量气体分子无规则运动时给器壁一个持续的压力C.气体分子与器壁分子之间的引力是产生气体压强的原因D.由于分子间有引力,所以气体要给器壁一个持续的压力答案:B解析:气体压强产生的原因是分子热运动不断撞击容器壁产生压力。压力与分子热运动速度以及撞击频率有关。并且气体分子间的距离大于10r0,分子间的作用力可忽略。故选项B正确。3.下表是某地区某年1~6月份的气温与气压的对照表。月份123平均气温/℃1.43.910.7平均大气压/105Pa1.0211.0191.014月份456平均气温/℃19.626.730.2平均大气压/105Pa1.0081.0030.998根据表中数据可知,该年该地区从1月份到6月份()A.空气分子的平均速率呈减小的趋势B.空气分子热运动剧烈程度呈减小的趋势C.单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减小的趋势D.6月份任何一个空气分子的无规则热运动速率都比1月份的大答案:C解析:温度越高,分子的平均速率呈增大的趋势,分子无规则热运动越剧烈,从1月到6月,温度逐渐升高,空气分子无规则热运动剧烈程度呈增大的趋势,选项A、B错误;温度升高,分子的平均速率变大,但是压强减小,知气体分子的密集程度减小,则单位时间内空气分子对单位面积的地面撞击次数呈减小的趋势,选项C正确;6月温度最高,分子平均速率最大,但分子平均速率是对大量分子的一种统计规律,对于具体的某一个分子并不适用,所以不能说明6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在1月时速率大,选项D错误。4.1859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)表示单位速率区间的分子数占总分子数的百分比。则下面各幅图中能正确表示温度T1、T2(T1<T2)下相同质量的氧气分子速率分布规律的是()答案:C解析:根据气体分子的运动规律可以知道,在某一温度下,大多数分子的速率是比较接近的,少数分子的速率大或速率小,所以形成的图像应该是中间多,两边少的情况,温度高则分子速率大的占多数。故选项C正确。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)5.气体能够充满密闭容器,说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()A.气体分子可以做布朗运动B.气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等C.气体分子可以自由运动D.气体分子间的相互作用力十分微弱答案:BCD解析:布朗运动是指悬浮颗粒因受分子撞击作用不平衡而做无规则的运动,选项A错误;气体分子不停地做无规则热运动,其分子间的距离大于10r0,因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外,相互作用力十分微弱,分子的运动是相对自由的,可以充满所能达到的整个空间,故选项B、C、D正确。6.一切物体的分子都在做永不停息的无规则热运动,但大量分子的运动却有一定的统计规律。氧气分子在0℃或100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比(以下简称占比)随气体分子速率的变化如图中两条曲线所示。对于图线的分析,下列说法正确的是()A.温度升高,所有分子的速率都增大B.虚线代表氧气分子在100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比C.100℃温度下,速率在200~300m/s的那一部分分子占比较0℃的占比少D.100℃温度下氧气分子平均速率比0℃温度下氧气分子平均速率大答案:CD解析:温度升高,分子的平均速率变大,并非所有分子的速率都增大,选项A错误;由题图可知,实线对应的最大比例的速率区间内分子速率大,说明实线对应的温度高,为100℃时的情形,由题图可知,速率在200~300m/s的那一部分分子占比较0℃的占比少,选项B错误,C正确;由题图可知,实线所对应的图线“腰粗”,对应的分子平均速率较大,选项D正确。三、非选择题7.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为六分之一。请计算在Δt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。对在Δt时间内,与面积为S的器壁发生碰撞的分子进行分析,结合第(1)(2)两问的结论,推导出气体分子对器壁的压强p与m、n和v的关系式。答案:(1)2mv(2)16nSvΔ(3)p=13nmv解析:(1)以气体分子