高中物理3 分子运动速率分布规律测试题

第一章  分子动理论

3  分子运动速率分布规律

【基础巩固】

1.下列说法正确的是 (　　)

A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量

C.气体分子热运动的平均速率减小,气体的压强一定减小

D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大

解析:气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力,不是平均冲量,故选项A正确,选项B错误.气体分子热运动的平均速率减小,说明气体的温度降低,但气体的压强不一定减小,气体压强还受其体积的影响,选项C错误.单位体积的气体分子数增加,如果分子的平均速率减小,那么气体的压强不一定增大,选项D错误.

答案:A

2.教室内的温度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              (　　)

A.空气分子的数密度增大

B.空气分子的平均速率增大

C.空气分子的速率都增大

D.空气质量增大

解析:温度升高,气体分子的平均速率增大,分子对器壁的平均作用力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,故选项A、D错误,选项

B正确.温度升高,并不是所有空气分子的速率都增大,选项C错误.

答案:B

3.(多选)在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于 (　　)

A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少

B.气体分子的数密度变小,分子对器壁的吸引力变小

C.每个分子对器壁的平均撞击力都变小

D.气体分子的数密度变小,单位体积内分子数减少

解析:温度不变,一定量气体分子的平均速率不变,每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变,但体积增大后,单位体积内的分子数减少,因此单位时间内碰撞次数减少,气体压强减小,选项A、D正确,选项B、C错误.

答案:AD

4.(多选)封闭的汽缸内有一定质量的气体,如果保持气体体积不变,那么当温度升高时,下列说法正确的是              (　　)

A.气体的密度增大

B.气体的压强增大

C.气体分子的平均速率减小

D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多

解析:气体体积不变,气体的密度不变,而温度升高,分子的平均速率增大,所以单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数增多,气体分子对器壁的平均作用力增大,选项B、D正确,选项A、C错误.

答案:BD

5.(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,已知容器中气体的压强不相同,下列判断正确的是              (　　)

A.压强小的容器中气体的温度比较高

B.压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少

C.压强小的容器中气体分子的平均速率比较小

D.压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大

解析:相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,说明它们所含的分子总数相同,即分子的数密度相同,B错误.压强不同,一定是由两容器气体分子平均速率不同造成的,压强小的容器中分子的平均速率一定较小,温度较低,故A错误,C正确.压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大,故D正确.

答案:CD

6.对一定质量的气体,下列论述正确的是  (　　)

A.当分子热运动变得剧烈时,压强必变大

B.当分子热运动变得剧烈时,压强可以不变

C.当分子间的平均距离变大时,压强必变大

D.当分子间的平均距离变大时,压强必变小

解析:分子热运动变得剧烈说明温度升高,但不知体积变化情况,所以压强变化情况不明,选项A错误,选项B正确.分子间的平均距离变大说明体积变大,但温度的变化情况未知,故不能确定压强的变化情况,选项C、D错误.

答案:B

7.(多选)关于某一容器中气体分子的运动情况,下列说法正确的是 (　　)

A.某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的

B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的

C.某一时刻向任意一个方向运动的分子数目几乎相等

D.某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化

解析:具有某一速率的分子数目并不是相等的,呈“中间多、两头少”的统计分布规律,选项A错误.由于分子之间频繁地碰撞,分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向,在某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的,选项B正确.虽然每个分子的速度瞬息万变,但是大量分子的整体存在着统计规律,由于分子数目巨大,某一时刻向任意一个方向运动的分子数目几乎是相等的,选项C正确.某一温度下,每个分子的速率仍然是瞬息万变的,只是分子运动的平均速率相同,选项D错误.

答案:BC

【拓展提高】

8.(2022·广东广州)(多选)氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知 (　　)

A.两种温度下相比较,在①状态下,氧气分子中速率大的分子占总分子的比例相对较大

B.两种状态氧气分子的平均速率不相等

C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大

D.①状态的温度比②状态的温度低

解析:由图可知,②中速率大的分子占据的比例较大,选项A错误;由气体分子运动速率分布规律可知②对应的温度较高,②状态氧气分子的平均速率较大,选项B、D正确;由图可知,随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例减小,选项C错误.

答案:BD

9.关于一定质量的气体,下列说法正确的是 (　　)

A.在温度不变时,气体的体积增大,分子每次与器壁碰撞时的平均冲量减小,气体压强减小

B.在压强不变时,气体温度升高,气体分子对器壁产生的平均冲量减小,单位面积器壁上碰撞次数减少,体积增大

C.在体积不变时,气体的温度升高,气体分子对器壁产生的平均冲量增大,单位面积器壁受到的碰撞次数增多,压强增大

D.在体积不变时,气体的温度升高,气体分子对器壁产生的平均冲量减小,压强减小

解析:温度不变时,气体分子每次碰撞器壁时的平均冲量不变,体积增大时,单位体积气体分子数目减少,单位时间、单位面积上器壁受到碰撞的次数减少,导致压强减小,故选项A错误.在压强不变时,气体温度升高,气体分子对器壁产生的平均冲量增大,同时在单位时间内器壁受到的碰撞次数有增多的趋势,要保持压强不变,应使气体体积增大,使单位时间内、单位面积上器壁受到的碰撞次数减少,以维持压强不变,故选项B错误.体积不变时,温度升高,气体分子对器壁产生的平均冲量增大,同时在单位时间内、单位面积器壁受到的碰撞次数增多,压强增大,故选项C正确,选项D错误.

答案:C

10.(多选)下面是某地区1-7月份平均最高气温与平均大气压的对照表,由此可知,7月份与1月份相比较              (　　)

A.空气分子无规则运动加剧

B.空气分子无规则运动减弱

C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增加了

D.单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了

解析:由题表可知,7月份比1月份平均最高气温高,空气分子无规则运动加剧,故选项A正确,选项B错误.7月份比1月份平均大气压强小,而分子热运动的平均速率大了,分子对地面的平均作用力大了,所以单位时间内空气分子对地面的撞击次数必然减少,故选项C错误,选项D正确.

答案:AD

11.(多选)对于一定质量的气体,下列论述正确的是 (　　)

A.若单位体积内分子数不变,则当分子热运动加剧时,压强一定变大

B.若单位体积内分子数不变,则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,则单位体积内分子数可能不变

解析:若单位体积内分子数不变,当分子热运动加剧时,分子对器壁的平均撞击力就会变大,则压强一定变大,选项A正确,选项B错误.若气体的压强不变而温度降低,分子对器壁的平均撞击力小,则单位体积内分子数一定会增加,选项C正确,选项D错误.

答案:AC

12.1859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              (　　)

A              B            C              D

解析:气体分子速率分布规律是“中间多、两头少”,选项D正确.

答案:D

13.下列关于气体压强的说法正确的是 (　　)

①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的

②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力

③从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子的数密度有关

④从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关

A.只有①③正确

B.只有②④正确

C.只有①②③正确

D.①②③④都正确

解析:大量气体分子对容器壁撞击频繁产生了压强,①正确.器壁单位面积上受到的压力,就是气体的压强,②正确.气体压强与单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数有关,即跟分子的数密度有关;气体压强与分子撞击容器壁的压力有关,即与气体分子的平均速率有关,也就是与气体的温度有关,③④正确.

答案:D

【挑战创新】

14.(多选)一切物体的分子都在做永不停息的无规则运动,但大量分子的运动却有一定的统计规律.氧气分子在 0 ℃和100 ℃两种情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比(以下简称占比)随气体分子速率的变化如图所示.下列说法正确的是              (　　)

A.温度升高,所有分子的速率都增大

B.100 ℃下,速率在 200~300 m/s的那一部分分子占比较 0 ℃的占比少

C.由于分子之间的频繁碰撞,经过足够长时间,各种温度下的氧气分子都将比现在速率更趋于一样

D.如果同样质量的氧气所占据体积不变,100 ℃下,氧气分子在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较 0 ℃时更多

解析:温度升高,分子的平均速率变大,并非所有分子的速率都增大,选项A错误.由图可知速率在200~300 m/s的那一部分分子占比较0 ℃的占比少,选项B正确.即使分子之间频繁碰撞,经过足够长时间,各种速率的分子的占比不会发生变化,选项C错误.如果同样质量的氧气所占据体积不变,100 ℃下,氧气分子运动的平均速率较大,气体分子在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较0 ℃时更多,选项D正确.

答案:BD