2025高考物理步步高同步练习选修3第一章　分子动理论实验：用油膜法估测油酸分子的大小含答案

2025高考物理步步高同步练习选修3第一章分子动理论2实验：用油膜法估测油酸分子的大小[学习目标]1.知道用油膜法估测分子大小的思路.2.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用.3.了解一般分子大小的数量级．一、实验思路把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成．把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示．二、实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸．三、物理量的测量1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液．(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数．(3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积．(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V.2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.(1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上．(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜．(3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状．(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S.四、数据分析1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝eq\f(V,S).2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10m.五、注意事项1．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差．2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉应均匀撒在水面上．3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．4．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．5．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个.例1在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误：_________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.答案(1)②在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积，再测出一滴的体积；③在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定(2)1.2×10－9解析(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N滴该溶液体积，再求出一滴的体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒上爽身粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出有清晰轮廓的油膜．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝4.8×10－3×0.10%×10－6m3＝4.8×10－12m3，故油酸分子直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4.8×10－12,40×10－4)m＝1.2×10－9m.例2(2022·江苏吴江中学高二期中)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，测得1mL的油酸酒精溶液有75滴．现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为1cm.则：(1)油膜的面积是________cm2；(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____m3；(结果保留一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为________m；(结果保留一位有效数字)(4)某同学在实验中最终得到的计算结果偏小，出现这种结果可能的原因是________．A．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油膜面积时，将不完整的方格都作为完整方格处理C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开答案(1)115(2)8×10－12(3)7×10－10(4)B解析(1)大于半格的算作一格，小于半格的舍去，根据油膜形状得知，油膜的面积为：115×1cm2＝1.15×102cm2.(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V＝eq\f(1,75)×eq\f(6,1×104)mL＝8×10－6mL＝8×10－12m3.(3)油酸分子的直径约为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6mL,1.15×102cm2)≈7×10－8cm＝7×10－10m.(4)将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积，导致油酸体积V偏大，根据d＝eq\f(V,S)可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，故A错误；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，会导致油膜面积S偏大，根据d＝eq\f(V,S)可知，会导致计算的油酸分子直径偏小，故B正确；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，会导致油膜面积S偏小，根据d＝eq\f(V,S)可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，故C错误；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，会导致油膜面积S偏小，根据d＝eq\f(V,S)可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，故D错误．1．(2022·江苏泗阳县实验高级中学高二月考)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列说法正确的是()A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．本实验不考虑油酸分子间的间隙C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液答案B解析实验中使用到酒精溶液，其中酒精的作用是对油酸溶液起稀释作用，尽可能地减少滴入水面的油酸的含量，故A错误；油膜是呈单分子分布的，实验中把油酸分子看成球形，分子间没有空隙，故B正确；溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜，稳定后再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸计算油膜的面积，故C错误；多滴几滴油酸酒精溶液，不便于形成单分子油膜，故D错误．2．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是()A．油酸酒精溶液滴入水中后，应立即用刻度尺去测量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去测量油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积答案D解析油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸计算油膜的面积，由于油膜不规则，无法用刻度尺去量油膜的面积，故A、B、C错误，D正确．3．为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是()A．用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液，共N滴，则每滴中含有油酸eq\f(1,N)mLB．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C．先在浅盘中撒些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中，再把爽身粉撒在水面上答案B解析eq\f(1,N)mL是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A错误；多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C错误；为了使油酸分子紧密排列，实验时先将爽身粉均匀撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，D错误．4．(2021·南京市第十三中学高二期末)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中：(1)用amL纯油酸配制成bmL的油酸酒精溶液，现已测得n滴溶液的体积为cmL，将一滴溶液滴入水中，油膜充分展开后面积为Scm2，每滴该溶液中油酸的体积为________mL，估算油酸分子的直径为________cm.(2)用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油酸的________．A．摩尔质量 B．摩尔体积C．质量 D．体积答案(1)eq\f(ac,nb)eq\f(ac,nbS)(2)B解析(1)油酸酒精溶液的浓度为eq\f(a,b)，1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝eq\f(c,n)·eq\f(a,b)＝eq\f(ac,nb)，则油酸分子直径D＝eq\f(V,S)＝eq\f(ac,nbS)(2)因阿伏加德罗常数等于摩尔体积除以一个分子的体积，则用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数还需知道油酸的摩尔体积，故选B.5．在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出油膜轮廓，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为()A．7×10－8m B．1×10－8mC．7×10－10m D．1×10－10m答案C解析1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝eq\f(1,80)×eq\f(1,5000)cm3＝2.5×10－6cm3，油膜的面积为S＝140×0.25cm2＝35cm2，油酸分子直径为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2.5×10－6,35)cm≈7×10－10m，故选C.6.某货船在运送货物过程中，不慎将200升纯油酸泄漏到某湖泊中，几天后，水面上有漂浮的油酸，当地环保部门为了评估本次泄漏事故对环境的影响，对油酸在湖面上的扩散情况进行拍照并将图片完整地绘制到坐标纸上，得到如图所示的轮廓图，已知坐标纸上每个小方格的边长为1cm，轮廓图的比例尺为1∶10000(比例尺等于图上距离与实际距离之比)，据测算，在湖面上形成的油膜仅由全部泄露油酸的eq\f(1,1000)形成，假设形成的油膜为单分子油膜，根据以上信息，可以算出：(结果均保留两位有效数字)(1)该湖面上油膜的实际面积约为________m2；(2)油酸分子的直径约为________m.答案(1)2.8×105(2)7.1×10－10解析(1)由于每格边长为1cm，则每一格面积就是1cm2，估算油膜的面积时超过半格算一格，小于半格就舍去，共计28格，而轮廓图的比例尺为1∶10000，那么该湖面上油膜的实际面积约为S＝28×100×100m2＝2.8×105m2.(2)在湖面上形成的油膜对应的油酸体积是：V＝eq\f(1,1000)×200L＝0.2L分子直径为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(0.2×10－3,2.8×105)m≈7.1×10－10m.7．(2021·上海市嘉定区期末)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中(1)实验简要步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积SB．将一滴油酸酒精溶液滴在水面，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C．用浅盘装入约2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上D．取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积VF．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数G．由eq\f(V,S)得到油酸分子的直径d上述实验步骤的合理顺序是________________．(填写字母编号)(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是________________________________________________________________________.(3)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.2mL，用量筒和注射器测得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，由此可估测出油酸分子的直径是_______m．(结果保留两位有效数字)答案(1)DFECBAG(2)理想模型法(3)6.3×10－10解析(1)实验步骤为：将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．然后将1滴此溶液滴在有爽身粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸薄膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，计算出油酸薄膜的面积．则用1滴此溶液中纯油酸的体积除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面积，恰好就是油酸分子的直径．故实验步骤的合理顺序为DFECBAG；(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是理想模型法；(3)由于每个小方格边长为1cm，则每一个小方格的面积就是1cm2，数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的按一格计算，小于半格的舍去)为40个，则油酸薄膜的面积S＝40cm2＝4.0×10－3m2.由题意知，80滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%，故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝eq\f(V,N)×0.02%＝eq\f(1,80)×0.02%×10－6m3＝2.5×10－12m3.油酸分子直径d＝eq\f(V0,S)＝eq\f(2.5×10－12,4.0×10－3)m≈6.3×10－10m.8．(2022·南京市第一中学高二阶段练习)(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示．坐标格的每个小正方形大小为2cm×2cm.由图可以估算出油膜的面积是________________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________________m(保留1位有效数字)．(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10－8m的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为________________m(结果保留1位有效数字)．(3)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是________．A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为59滴C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格答案(1)2568×10－10(2)9×10－10(3)A解析(1)通过数格就能计算油膜的面积，多于半个格的算一个，少于半个格的舍去，由题图所示油膜可知，油膜的面积为S＝256cm2＝0.0256m2两滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V＝2×eq\f(1mL,100)×eq\f(0.25mL,250mL)＝2×10－5mL＝2×10－5cm3油酸分子的直径为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2×10－11,0.0256)m≈8×10－10m.(2)圆周周长为2πR＝π×1.4×10－8m，为48个铁原子的直径之和，所以铁原子的直径为d＝eq\f(1.4×10－8×3.14,48)m≈9×10－10m.(3)甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏大，A正确；乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为59滴，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏小，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，B错误；丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来的算的，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，C错误；丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，D错误．3分子运动速率分布规律[学习目标]1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义．一、统计规律1．必然事件：在一定条件下必然出现的事件．2．不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件．3．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件．4．统计规律：大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律．二、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，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．三、分子运动速率分布图像温度越高，分子的热运动越剧烈．大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布．当温度升高时，速率大的分子比例较多，平均速率较大．四、气体压强的微观解释1．气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果．2．气体的压强：器壁单位面积上受到的压力．3．微观解释：(1)某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大．(2)容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大．1．判断下列说法的正误．(1)气体的体积等于气体分子体积的总和．(×)(2)当物体温度升高时，每个分子运动都加快．(×)(3)密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的．(×)(4)一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度降低，则压强减小．(√)2．密闭在钢瓶中的气体，温度升高时压强增大．从分子动理论的角度分析，这是由于气体分子的________增大了．该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图所示，则T1________(选填“大于”或“小于”)T2.答案平均速率小于一、气体分子运动的特点导学探究(1)抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？(2)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？(3)温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？答案(1)抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的．(2)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章．(3)分子在做无规则运动，造成其速率有大有小．温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小．知识深化1．对统计规律的理解(1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会却遵从一定的统计规律．(2)从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律．2．气体分子运动的特点(1)气体分子间的距离很大，大约是分子直径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动．所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于容器的容积．(2)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，气体分子沿各个方向运动的机会(机率)相等．(3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率．例1(2021·常州市第三中学高二期中)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．气体分子的速率都一样大C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大答案C解析布朗运动是固体小颗粒的运动，故A错误；气体分子的运动是杂乱无章的，表示气体分子的速度大小和方向具有不确定性，与温度的关系是统计规律，故B错误；气体分子的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动造成气体没有固定形状，故C正确；气体分子的相互作用力十分微弱，但是由于频繁撞击使得气体分子间的距离不是一样大，故D错误．气体分子的运动是杂乱无章、无规则的，研究单个的分子无实际意义，我们研究的是大量分子的统计规律.二、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的速率不一定增大，但大量分子的平均速率一定增大，而且“中间多”的分子速率值增大(如图所示)．例2(2021·江苏盐城高二期末)如图是氧气分子在不同温度(0℃和100℃)下的速率分布，由图可得信息()A．同一温度下，氧气分子速率呈现出“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变大D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小答案A解析由题图可知，同一温度下，氧气分子速率呈现“中间多，两头少”的分布特点，A正确．温度越高，平均速率越大，但不是所有分子运动速率都变大，B错误；由图知，随着温度升高，速率较大的分子数增多，所以氧气分子的平均速率变大，氧气分子中速率小的分子所占比例变低，故C、D错误．三、气体压强的微观解释导学探究(1)如图甲所示，密闭容器内封闭一定质量的气体，气体的压强是由气体分子间的斥力产生的吗？(2)把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动情况．如图乙所示，再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上，观察指针的摆动情况．使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上，观察指针的摆动情况．用豆粒做气体分子的模型，试说明气体压强产生的原理．答案(1)不是，是分子撞击器壁而产生的．(2)气体压强等于大量气体分子在器壁单位面积上的平均作用力，气体压强大小与气体分子的数密度和气体分子的平均速率有关．知识深化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平均速率决定，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例3关于密封容器中气体的压强，下列说法中正确的是()A．是由于气体受到重力作用而产生的B．是由于气体分子间的分子斥力产生的C．是由容器器壁对气体分子的排斥而产生的D．是由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的答案D解析气体对容器器壁的压强，是由于大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的．故选D.例4一定质量的气体体积始终不变，温度升高时，气体压强增大是由于()A．分子对器壁平均撞击力变大B．气体分子密度变大，分子对器壁排斥力变大C．气体分子密度变大，单位体积内分子的质量变大D．单位体积内分子数变大，单位时间内对器壁的碰撞次数变多答案A解析气体体积不变，气体分子数密度不变，单位体积内分子数不变，气体温度升高，气体分子平均速率变大，根据动量定理，分子对器壁平均撞击力变大．故选A.考点一气体分子运动的特点分子运动速率分布图像1．下列关于气体分子速率分布的说法不正确的是()A．分子的速率与温度有关，温度越高，所有分子的速率都越大B．分子的速率与温度有关，同一种气体温度越高，分子的平均速率越大C．气体分子的速率分布总体呈现出“中间多、两头少”的分布特征D．气体分子的速率分布遵循统计规律，适用于大量分子答案A解析分子的速率大小与温度有关，温度越高，分子运动的平均速率越大，并非所有分子的速率都增大，选项A错误．2．对于气体分子的运动，下列说法不正确的是()A．一定温度下气体分子的碰撞十分频繁，同一时刻，气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等B．一定温度下气体分子的速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C．一定温度下气体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．当温度升高时，其中某10个分子的平均速率可能减小答案C解析一定温度下气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，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，气体分子向各个方向运动的机会相等，C错误，A、B正确；温度升高时，大量分子的平均速率增大，但少量(如10个)分子的平均速率有可能减小，D正确．3．(2021·北京高二期末)我们知道，气体分子的运动是无规则的，每个分子运动的速率一般是不同的，但大量分子的速率分布却有一定的统计规律．如图所示描绘了某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则二条曲线分别对应的温度T1和T2的大小关系是()A．T1<T2 B．T1>T2C．T1＝T2 D．无法确定答案A解析由不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子速率呈现“中间多，两头少”的统计规律，温度高则分子速率大的占多数，所以有T1<T2，选项A正确．4．(2021·南京市中华中学高二期末)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．下列说法错误的是()A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子的平均速率较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100℃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较大答案D解析由题图可知，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，不符合题意；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，平均速率较小，故B、C正确，不符合题意；由题图中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，符合题意．5．夏天开空调，冷气从空调中吹进室内，则室内气体分子的()A．热运动剧烈程度加剧B．平均速率变大C．每个分子速率都会相应地减小D．速率小的分子数所占的比例升高答案D解析冷气从空调中吹进室内，室内温度降低，分子热运动剧烈程度减弱，分子平均速率减小，即速率小的分子数所占的比例升高，但不是每个分子的速率都减小，D正确．考点二气体压强的微观解释6．关于气体的压强，下列说法正确的是()A．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B．气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大C．气体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D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零答案C解析气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，A错误，C正确；气体分子的平均速率增大，若气体分子的数密度减小，气体的压强不一定增大，B错误；当某一容器自由下落时，容器中气体分子的运动不受影响，气体的压强不为零，D错误．7.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)()A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pDD．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也变大答案C解析甲容器中器壁的压强产生的原因是水受到重力的作用，而乙容器中器壁的压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错误；水的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密