2020高中物理 第8章 气体 第4节 气体热现象的微观意义课堂作业 新人教版选修3-3

2020

第八章 第4节 气体热现象的微观意义

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)

1．1859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。下面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( D )

解析：各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值，A、B错；气体分子速率的分布规律呈现“中间多，两头少”的趋势，速率为0的分子几乎不存在，故C错、D对。

2．(山东省菏泽市2017～2018学年高二下学期期中)关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是( B ) A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等 B．大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多，两头少”的规律分布 C．气体压强的大小跟气体的质量和气体的种类有关 D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零

解析：虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，不能说一定相同，故A错误；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，故C错误；当某一容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，故压强不为零，故D错误。

3．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，房间内的( B )

A．空气分子密集程度增大 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

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冲力将变大，但气压并未改变 ，可见单位体积内的分子数一定减小， 故A项、D项错误、B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误。

4．根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。

按速率大小划分区间(m/s)

各速率区间的分子数占分子总 2020 数的百分率 0℃ 100以下 100～200 200～300 300～400 400～500 500～600 600～700 700～800 800～900 900以上 1.4 8.1 17.0 21.4 20.4 15.1 9.2 4.5 2.0 0.9 100℃ 0.7 5.4 11.9 17.4 18.6 16.7 12.9 7.9 7.6 3.9 根据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是( ACD ) A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数 B．温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律要改变

C．某一温度下，速率在某一数值附近的分子数多，离开这个数值越远，分子数越少 D．温度增加时，速率小的分子数减少了

解析：温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律是不会改变的，B错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知，A、C、D描述正确。

二、非选择题

5.节假日释放氢气球，在氢气球上升过程中，气球会膨胀，达到极爆炸。假设在氢气球上升过程中，环境温度保持不变，则球内的气体压大”、“减小”或“不变”)，气体分子热运动的剧烈程度不变(填“变“不变”)，气体分子的速率分布情况最接近图中的C线(填“A”、图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率。

6．中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，随着社会的不断进步，虽然汽车已经进入家庭，但自行车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为人们目前重要的交通工具之一，轮胎“跑气”是自行车的常见故障之一，现用活塞气筒向一个容积为V的自行车轮胎内打气，每次能把体积为V0，压强为p0的空气打入自行车轮胎内。若胎内原有空气的压强为p，设打入气体的温度不变，则打了n次后自行车轮胎内气体的压强为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？

答案：p＋n限体积时甚至会强减小(填“增强”、“变弱”或“B”、“C”)。

p0V0

；打入气的次数越多，轮胎内气体压强越大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲。 V解析：取胎内原有气体和n次打入的气体为研究对象 由玻意耳定律知pV＋np0V0＝pnV 所以pn＝p＋n(

p0V0

) V 2020

p0、V0、V、p各量不变，pn越大即打入气的次数越多，需要克服胎内气体对气筒(活塞)的压力越大，感觉越

费劲。

能力提升

一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)

1．下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0℃和100℃两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是( A )

解析：气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所以A正确。

2.如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状变化过程是( B )

A．气体的温度不变 B．气体的内能增加 C．气体的分子平均速率减少

D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变

解析：从p－V图象中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大温度升高，故答案A错误。一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，故答案B对。气体的温度升高，分子平均速率增大，故答案C错。气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故答案D错误。

3.如图所示，是描述一定质量的某种气体状态变化的V－T图线，对状态，下列说法不正确的是( B )

A．从a到b的状态变化过程是等压变化过程 B．a状态的压强、体积、温度均比b状态小 C．a状态比b状态分子平均动能小

D．a状态时在相同时间内撞到器壁单位面积上的分子数比b状态多

解析：由V－T图线过原点可知，a→b是等压变化过程，A对、B错。由Ta

态B，则它的状态

图线上的a、b两个

2020

的分子数多，D对。

4．如图所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积。现拔去销钉(不漏气)，当a、

b各自达到新的平衡时( BD )

A．a的体积等于b的体积 B．a的体积大于b的体积

C．在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同 D．a的温度比b的温度高

解析：由于两部分气体是相同质量、相同温度的同种气体，所以两部分气体的值是相等的，由于a的体积大一些，压强就小一些，拔去销钉后，a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，a的体积还是大一些，A错误 ，B、D正确；由于压强相等，a的温度高，分子平均动能大，相同时间内碰撞的次数要少，C错误。

二、非选择题

5．在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试。测试时，对包装袋缓慢地施加压力。将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大(选填“增大”、“减小”或“不变”)，包装袋内氮气的内能不变(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

解析：加压测试过程中，包装袋体积减小，气体分子对内壁单位面积的撞击力增大；理想气体内能仅与温度有关，该过程温度不变，内能不变。

6．(昌乐及弟中学2016年高二下学期质检)有一空的薄金属筒开口透明液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面25

时筒中气体长度减为原来的。若测得A点压强为1.2×10Pa，不计气

3用，且筒内气体无泄漏。

(1)求液体中B点的压强。

(2)从微观上解释气体压强变化的原因。 答案：(1) 1.8×10Pa (2)见解析 解析：(1)由题意知气体做等温变化 2

则有pAV＝pBV

3

代入数据得pB＝1.8×10Pa

(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，但单位体积内的气体分子数增多，单位时间

5

5

pVT向下静止于恒温与B点齐平，此体分子间相互作