高中第三节 气体实验定律的微观解释课时练习

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册

2.3气体实验定律的微观解释 课时练（解析版）

1．下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．两个分子间距离减小时，其分子势能一定增大

C．气体压强与气体分子的平均动能、单位体积内的分子数有关

D．压强较大的气体不易被压缩是因为气体分子间存在斥力

2．下列说法正确的是（　　）

A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力

B．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈

C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动

D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

3．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位。速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为、、，则（　　）

A． B．

C．， D．

4．三种气体在相同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位速率区间内的分子数百分率，下列说法正确的是（　　）

A．I气体的分子平均动能最小 B．Ⅱ气体的分子平均速率最大

C．Ⅲ气体分子的质量最小 D．Ⅰ气体的曲线与轴围成的面积最大

5．下列说法正确的是（　　）

A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高

B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直增大

C．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做负功

D．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先减小后增大

6．下列关于气体压强的说法，正确的是（　　）

A．大气压强是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的

B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等

C．一定质量的理想气体，只要温度升高，气体分子的平均速率就增大，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力就增大

D．一定质量的理想气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大

7．下列说法中错误的是（　　）

A．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少

B．热量可以从高温物体向低温物体传递，也可以从低温物体向高温物体传递

C．在理想气体的等压压缩过程中，外界对气体做功使气体的内能增加

D．悬浮在液体中的微小颗粒，在某一瞬间与它相碰撞的液体分子数越少，布朗运动越明显

8．下列关于热学现象和热学规律说法正确的是（　　）

A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常数之比

B．相同容器中，分别盛有质量相等温度相同的氧气和氢气，它们的平均动能相等，各自对容器壁压强不等

C．分子间相互作用力一定随分子间距离的增大而减小

D．液体中悬浮微粒越大，某一瞬间撞击它们的液体分子数越多，布朗运动越明显

9．以下说法正确的是（　　）

A．当两个分子间的距离为r0（平衡位置）时，分子势能最小且为零

B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动

C．一定量的气体，在体积不变时，单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小

D．液晶的光学性质不随温度、电磁作用变化而改变

10．如图为气体速率分布图，纵坐标表示该速率的分子占总分子数的百分比，图线下的面积为，图线下的面积为，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

11．甲、乙两个密闭的容器中分别装有等质量的同种气体，两容器的容积分别为V甲、V乙，两容器中气体的压强分别为p甲、p乙，已知V甲>V乙。p甲=p乙，则下列说法正确的是（　　）

A．两容器中气体温度相同

B．甲容器中气体分子的平均速率较大

C．乙容器中气体分子与器壁的平均撞击力较小

D．甲容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多

E.乙容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多

12．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看做理想气体，则上升过程中，以下说法正确的是（　　）

A．气泡内气体对外界做功

B．气泡内每个气体分子的动能都变大

C．气泡内气体从外界吸收热量

D．气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小

13．表中数据是某地区1～6月份气温与气压的对照表：

6月份与1月份相比较，下列说法正确的是（　　）

A．空气中每个气体分子无规则热运动速度加快了

B．空气中气体分子的平均动能增加了

C．单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数增加了

D．单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数减少了

14．对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是（　　）

A．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定

B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变

C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加

D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变

15．如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。a态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是气缸从容器中移出后，在室温（27℃）下达到的平衡状态。若大气压强始终保持不变，下列说法中正确的是（　　）

A．与a态相比，b态的气体对活塞的压力较大

B．a、b两态的气体对活塞的压力相等

C．从a态到b态，气体的内能增加，速率大的分子数所占的比例升高

D．与a态相比，b态的气体单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较少

16．自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”。怎样从微观角度来解释这种现象？（假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化）

17．把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm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。

18．容器里有一定质量的理想气体，在保持体积不变时使其升温，气体的内能怎样改变？在保持温度不变时，把气体压缩，气体的内能改变吗？为什么？

19．一定质量的理想气体由状态经状态变为状态，其中过程为等压变化，过程为等容变化。已知状态的体积为，状态的温度与状态的温度相同，都为，状态的温度为。

(1)求气体在状态时的体积；

(2)说明过程压强变化的微观原因。

20．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积相等的水，乙中充满空气，试问：

(1)两容器各侧壁压强的大小情况及压强的大小取决于哪些因素（容器容积恒定）？

(2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受的压强将怎样变化？

 参考答案

1．C

【详解】

A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项A错误；

B．当分子力表现为引力时，两个分子间距离减小时，分子力做正功，则其分子势能减小，选项B错误；

C．气体压强与气体分子的平均动能、单位体积内的分子数有关，选项C正确；

D．压强较大的气体不易被压缩，这是气体压强作用的结果，与气体分子间的斥力无关，选项D错误。

故选C。

2．D

【详解】

A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，是因为气体的压强大，故A错误；

BC．布朗运动是悬浮的固体小颗粒的运动，肉眼看不到，故热水中胡椒粉的运动和空气中尘埃的运动都不是布朗运动，故BC错误；

D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。

故选D。

3．B

【详解】

温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低。

故选B。

4．C

【详解】

A．相同温度下的气体，其分子平均动能相等，故A错误；

BC．由图可知，Ⅲ气体的分子平均速率最大，由于分子平均动能相等，所以Ⅲ气体分子的质量最小，故B错误、C正确；

D．曲线与轴围成的面积表示各个速率区间内的分子数百分率之和，其和等于100%，所以三条曲线与轴围成的面积相等，故D错误。

故选C。

5．A

【详解】

A．由图可知，①中速率大的分子占据的比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，A正确；

B．直线AB的斜率

则直线AB的方程为

有

所以在 处温度最高，在A和B状态时，PV乘积相等，说明在AB处的温度相等，所以从A到B的过程中，温度先升高，后又减小到初始温度，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中，气体分子的平均动能先增大后减小，B错误；

C．当在r由r1变到r2的过程中，分子势能减小，分子间的作用力做正功，C错误；

D．由图丙可知，当分子间的距离 时，分子间的作用力先增大后减小，D错误。

故选A。

6．B

【详解】

A．气体的压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起，不是由于大气分子永不停息地做无规则热运动而产生的，A错误；

B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等，B正确；

C．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，由于气体体积的变化情况不确定，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力不一定增大，C错误；

D．对于一定质量的理想气体，当温度不变时，分子的平均动能不变，如果气体体积减小，分子密集程度增大，单位体积内分子的个数增加，在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多，作用力增大，压强增大，D错误 。

故选B。

7．C

【详解】

A．根据 ，一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，则气体的体积增大，分子的密度减小；又因为温度升高，分子的平均动能变大，分子的平均速率变大，所以单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少，A正确，不符合题意；

B．热量可以从高温物体向低温物体传递，也可以从低温物体向高温物体传递，例如电冰箱，B正确，不符合题意；

C．根据，在理想气体的等压压缩过程中，气体的温度降低，气体的内能减小，C错误，符合题意；

D．悬浮在液体中的微小颗粒，在某一瞬间与它相碰撞的液体分子数越少，不平衡越显著，布朗运动越明显，D正确，不符合题意。

故选C。

8．B

【详解】

A．由于气体分子间距较大，根据气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数能计算出每个气体分子占据的空间大小，但不能计算每个分子的体积，故A错误；

B．质量相等，温度相等，体积相等得两种气体，他们的平均动能相等，但氢气分子的质量小，所以氢气分子的数多，分子密度大，所以氢气的压强大，故B正确；

C．分子间相互作用力有引力和斥力，他们都随距离的增大而减小，但是合力不是一直减小，故C错误；

D．悬浮在液体中的微粒越小，碰撞的不平衡性越明显，布朗运动就越明显，故D错误。

故选B。

9．C

【详解】

A．当两个分子间的距离为r0 (平衡位置)时,分子力为零,分子势能最小但不为0，所以A错误；

B．布朗运动反映了液体分子的无规则运动,而不是花粉小颗粒内部分子运动,故B错误；

C．一定量的气体,温度降低,分子的运动的激烈程度减小，所以在体积不变时,单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小，所以C正确；

D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，故D错误。

故选C。

10．B

【详解】

AB．由图可知，T2中速率大分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，，故A错误，B正确。

CD．曲线下的面积表示分子速率从0-∞所有区间内分子数的比率之和，均为1，相等，即，故CD错误；

故选B。

11．BCE

【详解】

AB．因为V甲>V乙，p甲=p乙根据

可知

T甲>T乙

则甲容器中气体分子的平均速率较大，选项A错误，B正确；

CDE．乙容器中气体温度较低，分子平均速率较小，则分子与器壁的平均撞击力较小，但是由于乙容器中气体分子数密度较大，则乙容器中气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较多，选项CE正确，D错误；

故选BCE.

12．ACD

【详解】

A．气泡上升过程中，温度升高，压强减小，则根据

=C

可知，体积变大，气体对外做功，A正确；

B．气泡的温度升高，则气体分子的平均动能变大，并非气泡内每个气体分子的动能都变大，B错误；

C．气体温度升高，内能变大，气体对外做功，根据

可知，气泡内气体从外界吸收热量，C正确；

D．因大气压强不变，则随水深度的减小，气泡的压强减小，根据气体压强的微观意义可知，气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小，D正确。

故选ACD。

13．BD

【详解】

AB．6月份与1月份相比较，平均气温升高，空气中气体分子的平均动能增加了，但并非每个气体分子无规则热运动速度都加快了，A错误，B正确；

CD．温度升高，则空气分子对地面的碰撞力增加，但是由于压强减小，则单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数减少了，C错误，D正确。

故选BD。

14．AC

【详解】

A．从微观角度来看，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，一个是分子的密集程度，换言之，气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；

B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定增大，故B错误；

CD．若气体的压强不变而温度降低，根据盖—吕萨克定律可知气体的体积一定减小，所以单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误。

故选AC。

15．BCD

【详解】

AB．大气压强始终保持不变，两种状态下由活塞平衡可得，a、b两态的气体对活塞的压力相等，故A错误，B正确；

C．状态a到状态b，气体的温度升高，气体内能增加，则分子平均动能增大，所以速率大的分子数所占的比例升高，故C正确；

D．气体压强不变，由a态到b态过程气体温度升高，由盖吕萨克定律可知，气体体积变大，故单位体积内的分子个数减少，即b态的气体单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数较少，故D正确。

故选BCD。

16．见解析

【详解】

轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的数密度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”．

17．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

【详解】

略

18．增大，不变，理想气体的内能只与温度有关

【详解】

理想气体的内能只与温度有关，体积不变时升温，温度升高，气体的内能增大；

在温度保持不变时，气体的内能不变。

19．(1)0.4m3；(2)见解析

【详解】

(1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律，有

代入数据，解得

(2) 过程压强变化的微观原因是：气体体积不变，分子数密度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。

20．(1)见解析；(2)见解析

【详解】

(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为

p=ρgh

其中h为上、下底面间的距离。侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是

p=ρgx

对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小取决于气体的分子数密度和温度。

(2)甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做自由落体运动时，器壁各处的压强不发生变化。