高中物理人教版 (新课标)选修34 气体热现象的微观意义备课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修34 气体热现象的微观意义备课ppt课件，共60页。
【例1】（2010·福建高考）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.下面各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_____.(填选项字母)
【思路点拨】根据气体分子速率分布规律.【自主解答】选D.气体分子速率分布规律是中间多两头少,且分子不停地做无规则运动,速度为零的分子是没有,故选D.
【变式训练】下列关于气体分子运动的说法正确的是 （ ）A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由移动B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C.分子沿各个方向运动的机会相等D.分子的速率分布毫无规律
【解析】选A、B、C.分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动，A、B对.大量分子运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多，两头少”的规律，C对，D错.
【例2】如图8-4-1所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是（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也要变大
【标准解答】选C.对甲容器压强产生的原因是由于液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁产生的，A、B错，液体的压强p=ρgh，hA＞hB，可知pA＞pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC=pD，C对；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错.
【互动探究】本题中若让两容器同时竖直上抛（不计空气阻力），容器侧壁上的压强将怎样变化？同时斜抛、竖直下抛压强又将怎样变化？【解析】甲容器竖直上抛后完全失重，液体对容器壁不产生压力，压强为零，乙容器中的气体由于分子数密度及温度未变，器壁各处的压强不发生变化.另外斜抛、竖直下抛后也都是处于完全失重状态，故情况相同.答案：均为甲容器侧壁上的压强变为零，乙容器侧壁上的压强不变化.
【例3】对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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.当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变
【标准解答】选C.一定质量的气体，在单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数，取决于分子的密集程度和分子运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故A、B错；压强不变，说明气体分子对器壁单位面积上的撞击力不变，若温度改变，则气体分子平均动能必改变，要保持撞击力不变，则碰撞次数必改变；若体积改变，同理可判断，N也必定变化，故C对D错.
【变式训练】封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是( )A.气体的密度变大B.气体的压强增大C.分子的平均动能减小D.气体在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多
【解析】选B、D.气体的质量和体积都不发生变化故密度不变，A项错.温度是分子平均动能的标志,温度升高分子平均动能增大，C项错.分子数不变,体积不变,但分子运动的剧烈程度加剧了，故单位时间内撞击器壁的分子数增多，气体压强增大，故B、D正确.
1.（2010·东莞高二检测）关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是（ ）A.是由于气体分子相互作用产生的B.是由于气体分子碰撞容器壁产生的C.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【解析】选B.气体的压强是由容器内的大量分子撞击器壁产生的，A、C错，B对.气体的压强受温度、体积影响，温度升高，若体积变大，压强不一定增大，D错.
2.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
【解析】选B、D.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.
3.对一定量的理想气体，用p、V、T分别表示气体压强、体积和温度，则有（ ）A.若T不变，p增大，则分子热运动的平均动能增大B.若p不变，V增大，则分子热运动的平均动能减小C.若p不变，T增大，则单位体积中的分子数减少D.若V不变，p减小，则单位体积中的分子数减少【解析】选C.分子平均动能只与温度有关，A错；若p不变，V增大，则T升高，B错；若p不变，T增大，则V增大，C正确；若V不变，单位体积内的分子数不变，故D错.
4.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少
【解析】选B、D.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守统计规律,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，但对个别或少量（如10个）分子的动能有可能减少，D对.
5.一定质量的某种理想气体，当体积减小为原来的一半，其热力学温度变为原来的2倍时，它的压强变为原来的多少?试从压强和温度的微观意义进行解释.【解析】由理想气体状态方程 =恒量得，压强变为原来的4倍.从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是气体分子的密集程度，当体积减小为原来的一半时，气体分子的密集程度变为原来的两倍，这时气体的压强相应地变为原来
的两倍，这时还要从另外一个因素考虑，即增加气体分子的平均动能，而气体分子的平均动能是由温度来决定的，气体的热力学温度变为原来的2倍，这时压强便在两个因素(体积减小——分子密集程度增大，温度升高——分子的平均动能增大)共同作用下变为原来的4倍.答案：4倍 解释见解析
一、选择题（本大题共7小题，每小题5分，共35分，每小题至少一个选项符合题意）1.（2010·盐城高二检测）一定质量的气体，在等温状态变化过程中，发生变化的是（ ）A.分子的平均速率 B.单位体积内的分子数C.分子的平均动能 D.分子总数【解析】选B.气体的质量不变则分子总数不变，故D项错.温度不变则分子的平均动能不变,平均速率不变，故A、C均错，而等温变化中体积变化而分子总数不变，故单位体积内的分子数变化，B项正确.
2.一定质量的理想气体，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.条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况
【解析】选A.从微观角度来分析，体积增大，气体分子密度减小，要想压强不变，分子平均动能必须增大，即撞击器壁的作用力变大，A项正确.本题也可由盖-吕萨克定律 可知，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大.
3.在一定温度下，某种理想气体分子的速率分布应该是 （ ）A.每个分子速率都相等B.每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少C.每个分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的D.每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多
【解析】选B.从气体分子速率分布图象可以看出，分子速率呈“中间多、两头少”的分布规律，故应选B.
4.下面的表格是某地区1～7月份气温与气压的对照表：
7月份与1月份相比较，正确的是（ ）A.空气分子无规则热运动的情况不变B.空气分子无规则热运动减弱了C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了D.单位时间内空气分子对单位面积的地面撞击次数减少了【解析】选D.温度升高了分子的无规则运动加剧，故A、B项均错，而每次撞击更强烈了，但压强减小了，所以单位时间内气体分子对单位面积的撞击次数减少了，故D项正确.
5.（2010·聊城高二检测）一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，这是因为（ ）A.气体分子的平均动能增大B.单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多C.气体分子数增加D.气体分子对器壁的碰撞力变大
【解析】选B.温度不发生变化，分子平均动能不变，分子对器壁的碰撞力不变，故A、D错，质量不变，分子总数不变，C项错误，体积减小气体分子密集程度增大，单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多，故B项正确.
6.对一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（ ）A.压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大B.压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大C.压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大D.压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大
【解析】选A.由公式 恒量得压强和体积同时增大,温度一定升高，分子的平均动能一定增大，故A项正确.压强和体积同时减小，则温度一定降低，分子平均动能减小.压强和体积一个增大一个减小，则温度可能升高也可能降低，分子平均动能可能增大也可能减小，故B、C、D均错.
7.如图1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（ ）
A.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 ℃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，速率大的分子所占比例较大【解析】选C、D.从图上可以看出C项正确A项错误.温度越高分子平均速率越大，故B项错误，温度升高,速率大的分子所占比例较大，故D项正确.
二、非选择题（本大题共2小题，共15分）8.（5分）从宏观上看，一定质量的气体体积不变温度升高或温度不变体积减小都会使压强增大，从微观上看，这两种情况有没有什么区别？
【解析】因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体的温度决定的.气体温度升高，即气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大.气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击器壁的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况下在微观上是有区别的.
9.（2009·山东高考）（10分）一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化.已知VA=0.3 m3,TA=TC=300 K，TB=400 K.（1）求气体在状态B时的体积.（2）说明B→C过程压强变化的微观原因.
【解析】（1）A→B由气体定律， 知（2）B→C气体体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均动能减小，压强减小.答案：（1）0.4 m3（2）见解析
1.下列说法正确的是（ ）A.一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大B.一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大C.气体压强是由气体分子间的斥力产生的D.在失重的情况下，密闭容器内的气体对容器壁没有压强
【解析】选A.一定质量的气体压强由温度和体积共同决定，体积减小，温度也有可能降低，A选项正确；温度不变，压强增大，则体积必减小，B选项错误；气体的压强是由气体频繁地撞击器壁而产生的，C选项错误；失重时，气体分子数密度和气体分子的平均动能均不变，所以密闭容器内的气体对器壁的压强不变，D选项错误.
2.如图所示，是描述一定质量的某种气体的状态变化的V-T图线，对图线上的a、b两个状态比较，下列说法不正确的是 （ ）A.从a到b的状态变化过程是等压变化B.a状态的压强、体积、温度均比b状态要小C.a状态比b状态分子平均动能要小D.在相同时间内撞到器壁单位面积上的分子数a比b多
【解析】选B.由V-T过原点可知，a→b是等压变化过程，A对B错，Ta＜Tb可知，a状态平均动能较小，C对.a状态虽然平均动能小，但和b状态压强一样大，说明a状态单位时间内撞到器壁单位面积上分子数多，D对.
3.如图所示，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（ ）A.压强pd>pc B.温度TdVc D.d状态时分子运动剧烈，分子密度大
【解析】选A、B.由图象可直观看出pd>pc，TdVd，分子密度增大，C、D错.
4.某班学生50人，在高二第一学期期中考试中各科成绩平均分为81.5分，各分数段人数统计如图甲所示，该班到期末考试，各分数段统计如图乙所示，平均分为84分，从甲乙两表中能否了解某个学生的成绩变化情况，能否了解某学科成绩变化情况？能从表中反映什么问题？