2019-2020學(xué)年高中物理 課時作業(yè)9 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 新人教版選修3-3

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1、課時作業(yè)9　氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 7 基礎(chǔ)鞏固 1．氣體的壓強是由于氣體分子的下列哪種原因造成的(　　) A．氣體分子間的作用力　　B．對器壁的碰撞力 C．對器壁的排斥力 D．對器壁的萬有引力 解析：氣體的壓強是由于大量分子對器壁頻繁碰撞造成的，在數(shù)值上就等于在單位面積上氣體分子的平均碰撞作用力． 答案：B 2．對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列四個敘述正確的是(　　) A．當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強必變大 B．當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變 C．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變小 D．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變大 解析：根據(jù)氣體壓強產(chǎn)生的原因可知：

2、一定質(zhì)量的理想氣體的壓強，由氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度共同決定．分子平均動能越大，單位時間內(nèi)分子撞擊器壁的次數(shù)越多，氣體壓強越大，A、C、D三個選項均只給定了其中一個因素，而另一個因素不確定．不能判斷壓強是變大還是變小，所以只有選項B正確． 答案：B 3．(多選)關(guān)于理想氣體的溫度、分子平均速率、內(nèi)能的關(guān)系，下列說法中正確的是(　　) A．溫度升高，氣體分子的平均速率增大 B．溫度相同時，各種氣體分子的平均速率都相同 C．溫度相同時，各種氣體分子的平均動能相同 D．溫度相同時，各種氣體的內(nèi)能相同 解析：溫度是物體所處熱運動狀態(tài)的一個重要參量，從分子動理論的角度看，溫度

3、是物體分子熱運動的平均動能大小的標(biāo)志．溫度升高，氣體分子的平均動能增大，氣體分子的平均速率增大，因此，選項A正確．溫度相同時，一定質(zhì)量的各種理想氣體平均動能相同，但由于是不同氣體，分子質(zhì)量不同，所以各種氣體分子的平均速率不同，所以選項C正確， 選項B錯誤．各種理想氣體的溫度相同，只說明它們的平均動能相同，氣體的內(nèi)能大小還和氣體的質(zhì)量有關(guān)，即便是相同質(zhì)量的氣體，由于是不同氣體，所含分子數(shù)不同，其內(nèi)能也不相同，所以選項D錯誤．選項A、C正確． 答案：AC 4．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程如圖1所示， 圖1 由圖中AB線段可知，氣體分子的平均速率在狀態(tài)變化過程中的變化情

4、況是(　　) A．不斷增大 B．不斷減小 C．先增大，后減小 D．先減小，后增大 解析：因為溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以分子平均速率變化情況應(yīng)與溫度變化情況相同，由圖線可知，AB線段中有一點對應(yīng)pV值最大，即溫度最高，因而氣體分子平均速率經(jīng)歷先增大后減小的過程，故選項C正確． 答案：C 5．(2019年湖北八校聯(lián)考)關(guān)于氣體的壓強，下列說法中正確的是(　　) A．氣體的壓強是由氣體分子間的排斥作用產(chǎn)生的 B．溫度升高，氣體分子的平均速率增大，氣體的壓強一定增大 C．氣體的壓強就是大量的氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力 D．當(dāng)某一密閉容器自由下落時

5、，容器中氣體的壓強將變?yōu)榱? 解析：氣體的壓強是氣體分子熱運動產(chǎn)生的，且壓強大小p＝，則A錯，C對；壓強大小微觀上與分子熱運動劇烈程度和分子密集程度有關(guān)(分子熱運動平均速率越大，單位體積分子的密集程度越大，壓強越大)，與外界的狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)，則B、D錯． 答案：C 圖2 6．用一導(dǎo)熱的可自由滑動的輕隔板把一圓柱形容器分隔成A、B兩部分，如圖2所示，A和B中分別封閉有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣，均可視為理想氣體，則可知兩部分氣體處于熱平衡時(　　) A．內(nèi)能相等 B．分子的平均動能相等 C．分子的平均速率相等 D．分子數(shù)相等 解析：兩種理想氣體的溫度相同，所以分子的平均動能相同，而

6、氣體種類不同，其分子質(zhì)量不同，所以分子的平均速率不同，故B正確，C錯誤．兩種氣體的質(zhì)量相同，而摩爾質(zhì)量不同，所以分子數(shù)不同，故D錯誤．兩種氣體的分子平均動能相同，但分子個數(shù)不同，內(nèi)能也不相同，故A錯誤． 答案：B 圖3 7．(2019年高考·課標(biāo)全國卷Ⅱ)如 p－V圖所示，1、2、3三個點代表某容器中一定量理想氣體的三個不同狀態(tài)，對應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)，則N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”) 解析：1、2等體

7、積，2、3等壓強 由pV＝nRT得：＝，V1＝V2，故＝，可得：T1＝2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，溫度高，碰撞次數(shù)多，故N1>N2； 由于p1V1＝p3V3；故T1＝T3； 則T3>T2，又p2＝p3，2狀態(tài)分子密度大，分子運動緩慢，單個分子平均作用力小，3狀態(tài)分子密度小，分子運動劇烈，單個分子平均作用力大．故3狀態(tài)碰撞容器壁分子較少，即N2>N3. 答案：大于　等于　大于 綜合應(yīng)用 8．對一定質(zhì)量的氣體，若用N表示單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)，則(　　) A．當(dāng)體積減小時，N必增加 B．當(dāng)溫度升高時，N必增加 C．當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，N必定變化

8、 D．當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，N可能不變 解析：氣體的體積減小時，壓強和溫度是怎樣變化的并不清楚，不能判斷N是必定增加的，A錯誤；同理，溫度升高時，氣體的體積和壓強怎樣變化也不清楚，無法判斷N的變化，B錯誤；當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，存在兩種變化的可能性：一是體積增大時，溫度升高，分子的平均動能變大，即分子對器壁碰撞的平均作用力增大，因壓強不變，因此對器壁碰撞的頻繁程度減小，就是N減?。欢求w積減小時，溫度降低．同理可推知，N增大，C正確，D不正確． 答案：C 9. 圖4 如圖4所示為一定質(zhì)量的某種氣體的等壓線，等壓線上的a、b兩個狀態(tài)比較，下列說法正確的是(　　)

9、 A．在相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)b狀態(tài)較多 B．在相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)a狀態(tài)較多 C．在相同時間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多 D．單位體積的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多 解析：由圖可知一定質(zhì)量的氣體a、b兩個狀態(tài)壓強相等，而a狀態(tài)溫度低，分子的平均動能小，平均每個分子對器壁的撞擊力小，而壓強不變，則相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)a狀態(tài)一定較多，故A、C錯，B對；一定質(zhì)量的氣體、分子總數(shù)不變，Vb>Va，單位體積的分子數(shù)a狀態(tài)較多，故D錯． 答案：B 10．(2017年高考·課標(biāo)全國卷Ⅰ)(多選)氧氣分子在0 ℃和100 ℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百

10、分比隨氣體分子速率的變化分別如圖5中兩條曲線所示．下列說法正確的是(　　) 圖5 A．圖中兩條曲線下面積相等 B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形 C．圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100 ℃時的情形 D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目 E．與0 ℃時相比，100 ℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大 解析：根據(jù)氣體分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化曲線的意義可知，題圖中兩條曲線下面積相等，選項A正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形，選項B正確；題圖中實

11、線占百分比較大的分子速率較大，分子平均動能較大，根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知實線對應(yīng)于氧氣分子在100 ℃時的情形，選項C正確；根據(jù)分子速率分布圖可知，題圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項D錯誤；由分子速率分布圖可知，與0 ℃時相比，100 ℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，選項E錯誤． 答案：ABC 11．如圖6，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是(　　) 圖

12、6 A．曲線① B．曲線② C．曲線③ D．曲線④ 解析：大量氣體在某溫度下分子速率的分布規(guī)律是：大部分氣體速率在平均值附近，速率越大或越小的分子數(shù)越少． 答案：D 12．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K、TB＝400 K. (1)求氣體在狀態(tài)B時的體積． (2)說明B→C過程壓強變化的微觀原因． 解：(1)設(shè)氣體在B狀態(tài)時的體積為VB， 由蓋—呂薩克定律得，＝， 代入數(shù)據(jù)得VB＝0.4 m3. (2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變

13、，溫度變小氣體分子平均動能減小，導(dǎo)致氣體壓強減小． 13．如圖7所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B左面汽缸的容積為V0.A、B之間的容積為0.1 V0，開始時活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0(p0為大氣壓強)，溫度為297 K，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至399.3 K．求： 圖7 (1)活塞剛離開B處時的溫度TB； (2)缸內(nèi)氣體最后的壓強p； (3)在圖中畫出整個過程的p－V圖線． 解：(1)活塞剛離開B處時，體積不變，封閉氣體的壓強為p2＝p0，由查理定律得：＝， 解得TB＝330 K. (2)以封

14、閉氣體為研究對象，活塞開始在B處時，p1＝0.9p0，V1＝V0，T1＝297 K；活塞最后在A處時：V3＝1.1V0，T3＝399.3 K， 由理想氣體狀態(tài)方程得＝， 故p3＝＝＝1.1p0. 圖8 (3)如圖8所示，封閉氣體由狀態(tài)1保持體積不變，溫度升高，壓強增大到p2＝p0達(dá)到狀態(tài)2，再由狀態(tài)2先做等壓變化，溫度升高，體積增大，當(dāng)體積增大到1.1V0后再等容升溫，使壓強達(dá)到1.1p0. 14．如圖9所示．兩個完全相同的圓柱形密閉容器，放在水平面上，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣，試問： 圖9 兩容器各側(cè)壁壓強的大小關(guān)系及壓強的大小決定于哪些因素？(容器容積恒定)． 解：對甲容器，上壁的壓強為零，底面的壓強最大，其數(shù)值為p＝ρgh(h為上下底面間的距離)．側(cè)壁的壓強自上而下，由小變大，其數(shù)值大小與側(cè)壁上各點距水面的豎直距離x的關(guān)系是p＝ρgx.對乙容器，各處器壁上的壓強大小都相等，其大小決定于氣體的密度和溫度． 8