高中物理3 分子运动速率分布规律课后测评

1.3分子运动速率分布规律专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共12题）

1．把打气筒的出气口堵住，往下压活塞，越往下压越费力，主要原因是因为往下压活塞时(　　)

A．空气分子间的引力变小 B．空气分子间的斥力变大

C．空气与活塞分子间的斥力变大 D．单位时间内空气分子对活塞碰撞次数变多

2．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比f与速率v的两条关系图线，如图所示。下列说法正确的是 （　　）

A．曲线Ⅰ对应的气体温度较高

B．曲线Ⅱ对应的气体分子平均速率较大

C．曲线Ⅰ对应的图线与横坐标轴所围面积较大

D．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较大

3．关于分子动理论，下列说法中正确的是

A．布朗运动就是分子的运动

B．分子动理论中的“分子”是组成物质的分子、原子或离子的统称

C．气体向四周扩散的速度大小等于气体分子热运动的平均速度大小

D．容器内气体对器壁的压力大小等于容器内气体受到的重力的大小

4．一定质量的理想气体，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，无法判断

5．负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以大大减少医务人员被感染的机会，病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同，负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是（　　）

A．负压病房内气体分子的平均速率小于外界环境中气体分子的平均速率

B．负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率

C．负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数

D．相同面积下，负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力

6．从微观角度分析，下列不是决定气体压强大小因素的是（　　）

A．分子质量

B．分子速率

C．单位时间单位面积的分子数

D．温度

7．堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力．设此过程中气体的温度保持不变．对这一现象的解释正确的是

A．气体的密度增大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多

B．气体分子间没有可压缩的间隙

C．气体分子的平均动能增大

D．气体分子间相互作用力表现为斥力

8．一定质量的封闭气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强会增大，从微观角度分析，这是因为（　　）

A．气体分子的总数增加 B．气体分子间的斥力增大

C．所有气体分子的动能都增大 D．气体分子对器壁的平均作用力增大

9．下列说法正确的是（　　）

A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈分子撞击器壁的作用力增大，气体的压强一定增大

B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，气体的压强一定增大

C．等温压缩过程中，气体压强增大是因为单个气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大

D．等压膨胀过程中，在相同时间内，气体分子对容器壁单位面积的冲量大小相等

10．如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百比由图可知（　　）

A．同一温度下氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律

B．随着温度的升高每一个氧气分子的速率都增大

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状态的温度高

11．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几乎不变

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地面撞击次数减少了

12．对于一定质量的气体，下列说法不正确的是（　　）

A．温度升高，气体中每个分子的速率都增大

B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变

C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均速率和分子的数密度

D．温度不变时，气体的体积减小，压强一定增大

二、填空题（共4题）

13．夏季午后公路上地表温度可高达60℃，汽车在公路上高速行驶时，由于摩擦和高温的双重作用，汽车轮胎的温度会攀升得很快。如图所示为空气分子在和时各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率变化的图像。根据图中提供的信息，图中曲线___________是空气分子在温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比随分子速率的变化曲线：空气的分子的平均速率比空气的分子的平均速率____________（填“大”或“小”），导致空气分子与轮胎壁碰撞时作用力更大，很容易造成胎压过高，甚至导致爆胎，因此，夏季到来后需要及时对轮胎进行正确的检查。

14．在对于温度精度要求不高的工业测温中，经常使用压力表式温度计。该温度计是利用一定容积的容器内，气体压强随温度变化的性质制作的。当待测物体温度升高时，压力表式温度计中的气体分子的平均动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数___________（选填“增加”“减少”或“不变”）。

15．如图，导热气缸中封闭一定质量的理想气体，活塞可自由无摩擦沿气缸运动。已知海水的温度随水的深度增加而降低，2000米以下属于低温环境，温度几乎不变。2020年11月10日，我国“奋斗者号”载人潜水器下潜深度为10909米。若气缸在海水中随潜水器一起下潜，在气缸缓慢下潜过程中活塞对气体_________（填“做正功”、“做负功”或“不做功"）；气缸内单位时间内撞击容器壁分子次数_________（填“增加”、“不变”或“减小”）。

16．如图所示，在“小钢珠连续撞击磅秤模拟气体压强的产生”的演示实验中，当将一杯钢珠均匀地倒向磅秤，可观察到磅秤有一个_________（选填“稳定”或“不稳定”示数。这个实验模拟了气体压强的产生是_______的结果。

三、综合题（共4题）

17．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）

18．如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的液柱，液柱下密封了一定质量的理想气体，液柱上表面到管口的距离为4.0cm，此时环境温度为23℃。现对细管的气体缓慢加热，当温度达到97℃时，液柱的上表面恰好位于管口处。忽略温度变化对液柱的体积影响。

（1）求细管的长度；

（2）从微观角度解释这个过程中压强的变化情况。

19．同一个物理问题，常常可以宏观和微观两个不同角度流行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地汇理解其物理本质。

(1)如图所示，正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为V，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识。

a.求一个粒子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I；

b.导出器壁单位面积所受的大量粒子的撞击压力与m、n和v的关系。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

(2)热爱思考的小新同学阅读教科书《选修3-3》第八章，看到了“温度是分子平均动能的标志，即，（注：其中，a为物理常量，为分子热运动的平均平动动能）”的内容，他进行了一番探究，查阅资料得知：

第一，理想气体的分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，无相互作用力；

第二，一定质量的理想气体，其压碰P与热力学温度T的关系为，式中为单位体积内气体的分子数，k为常数。

请根据上述信息并结合第(1)问的信息帮助小新证明，，并求出a；

(3)物理学中有些运动可以在三维空间进行，容器边长为L；而在某些情况下，有些运动被限制在平面（二维空间）进行，有些运动被限制在直线（一维空间）进行。大量的粒子在二维空间和一维空间的运动，与大量的粒子在三维空间中的运动在力学性质上有很多相似性，但也有不同。物理学有时将高维度问题采用相应规划或方法转化为低纬度问题处理。有时也将低纬度问题的处理方法和结论推广到高维度。我们在曲线运动、力、动量等的学习中常见的利用注意分解解决平面力学问题的思维，本质上就是将二维问题变为一维问题处理的解题思路。

若大量的粒子被限制在一个正方形容器内，容器边长为L，每个粒子的质量为m，单位面积内的粒子的数量为恒量，为简化问题，我们简化粒子大小可以忽略，粒子之间出碰撞外没有作用力，气速率均为v，且与器壁各边碰撞的机会均等，与容器边缘碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与容器边垂直，且速率不变。

a.请写出这种情况下粒子对正方形容器边单位长度上的力（不必推导）；

b．这种情况下证还会有的关系吗？给出关系需要说明理由。

20．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。

试作出题中的分子运动速率分布图像。

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．A

5．C

6．D

7．A

8．D

9．D

10．A

11．D

12．A

13．     乙     大

14．     增大     增加

15．     做正功     增加

16．     稳定     大量气体分子撞击器壁

17．

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”．

18.（1）22cm；

（2）一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大；同时气体的体积增大，分子的密集程度减小，压强不变。

19．(1)a. 2mv ； b. ；(2)证明过程见解析；；(3)a. ；b.关系不再成立。

20．

分子运动速率分布图像如图所示：

横坐标：表示分子的速率

纵坐标：表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。