2020-2021學年人教版物理選修3-3同步導練課時作業(yè)：9氣體熱現象的微觀意義(含答案)

1、課時作業(yè) 9 氣體熱現象的微觀意義 基礎鞏固 1 1氣體的壓強是由于氣體分子的下列哪種原因造成的 ( )( ) A A .氣體分子間的作用力 B B .對器壁的碰撞力 C C.對器壁的排斥力 D 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 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 B 2.2. 對于一定質量的理想氣體，下列四個敘述正確的是 ( ( ) ) A A .當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大 B B .當分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變 C.C. 當分子間的平均距離變大時，壓強必變小 D.D. 當分子間的平均距離變大時，壓強必變大

2、 解析： 根據氣體壓強產生的原因可知：一定質量的理想氣體的壓 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，單位時間內分子撞擊器壁的次數越多，氣體壓強越大， A A、C C、D 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 B 正確. 答案： B B 3.3. ( (多選) )關于理想氣體的溫度、分子平均速率、內能的關系，下 列說法中正確的是 ( ( ) ) A A .溫度升高，氣體分子的平均速率增大 B B .溫度相同時，各種氣體分子的平均速率都相同 C.C. 溫度相同時，各種氣體分子的平均動能相同 D

3、.D. 溫度相同時，各種氣體的內能相同 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，溫度是物體分子熱運動的平均動能大小的標志.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 A 正確.溫度相同時，一定質量的各種理想氣體平均動能相同，但 由于是不同氣體， 分子質量不同， 所以各種氣體分子的平均速率不同， 所以選項 C C 正確， 選項 B 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，氣體的內能大小還和氣體的質量有關，即便是 相同質量的氣體，由于是不同氣體，所含分子數不同，其內能也不相 同，所以選項 D D 錯誤.選項 A

4、 A、C C 正確. 答案： ACAC 4.4. 一定質量的理想氣體，由狀態(tài) A A 變化到狀態(tài) B B 的過程如圖 1 1 所示，圖 1 1 由圖中 AB AB 線段可知，氣體分子的平均速率在狀態(tài)變化過程中的 變化情況是 ( )( ) A A .不斷增大 B B .不斷減小 C C.先增大，后減小 D D.先減小，后增大 解析： 因為溫度是分子平均動能的標志，所以分子平均速率變化 情況應與溫度變化情況相同，由圖線可知， AB AB 線段中有一點對應 pV pV 值最大，即溫度最高， 因而氣體分子平均速率經歷先增大后減小的過 程， 故選項 C C 正確. 答案：C C 5.5. (2019 (

5、2019 年湖北八校聯(lián)考 ) )關于氣體的壓強， 下列說法中正確的是 ()() A A .氣體的壓強是由氣體分子間的排斥作用產生的 B 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 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 D.當某一密閉容器自由下落時，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生的，且壓強大小 p p=S S， 則 A A錯，C 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（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)等因素無關，則 B B、D D 錯. 答案

6、：C C 圖 2 2 6.6. 用一導熱的可自由滑動的輕隔板把一圓柱形容器分隔成 A A、B B 兩部分，如圖 2 2 所示，A A 和 B B 中分別封閉有質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 A .內能相等 B B .分子的平均動能相等 C C.分子的平均速率相等 D D.分子數相等 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 氣體種類不同，其分子質量不同，所以分子的平均速率不同，故 B B 正 確，C C 錯誤.兩種氣體的質量相同，而摩爾質量不同，所以分子數不 同，故D D 錯誤.兩種氣體的分子平均動能相同，但分子個數不同，內

7、能也不相同，故 A A 錯誤. 答案：B B 圖 3 3 7 7. （20192019 年高考課標全國卷 H ）如 p p V V 圖所示，1 1、2 2、3 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)，對應的溫度分別是 、T T2、T T3. .用 N Ni、N N2、NS分別表示 這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內撞擊容器壁上單位面積的平均次 數，貝 S N Ni 2, T Ti _ TS , N N2 _ 3. .（填“大于”“小 于”或“等于”） 解析：1 1、2 2 等體積，2 2、3 3 等壓強 由 pV pV = n nRTRT 得：獸=懵，V Vi = V V2，故=T

8、 T2,可得：T Ti = 2T2T2, 即 T TlTT2，由于分子密度相同，溫度高，碰撞次數多，故 N NlNN2； 由于 p piV Vi = P P3V V3；故 T Ti = T T3； 則 T T3TT2，又 P P2= P P3, 2 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 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 3 狀態(tài)碰撞容器壁分子較少，即 N N2NN3. . 答案： 大于 等于 大于 綜合應用 8 8對一定質量的氣體，若用 N N 表示單位時間內與單位面積器壁 碰撞的分子數，則 ( ( ) ) A A 當體積減小時，

9、N N 必增加 B B .當溫度升高時，N N 必增加 C C .當壓強不變而體積和溫度變化時， N N 必定變化 D D.當壓強不變而體積和溫度變化時， N 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 N 是必定增加的， A 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 N 的變化， B B 錯誤；當壓強不變 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 N 減小；二是體 積減小時，溫

10、度降低.同理可推知， N N 增大， C C 正確， D D 不正確. 答案：C C 9.9. 圖 4 4 如圖 4 4 所示為一定質量的某種氣體的等壓線，等壓線上的 a a、b b 兩個狀態(tài)比較，下列說法正確的是 （ ） A A .在相同時間內撞在單位面積上的分子數 b b 狀態(tài)較多 B B .在相同時間內撞在單位面積上的分子數 a a 狀態(tài)較多 C.C. 在相同時間內撞在相同面積上的分子數兩狀態(tài)一樣多 D.D. 單位體積的分子數兩狀態(tài)一樣多 解析： 由圖可知一定質量的氣體 a a、b b 兩個狀態(tài)壓強相等，而 a 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

11、，則相同時間內撞在單位面積上的分子數 a a 狀態(tài)一定較多， 故 A A、C C錯，B B 對；一定質量的氣體、分子總數不變， V VbVVa，單位體 積的分子數 a a狀態(tài)較多，故 D D 錯. 答案：B B 10.10.（20172017 年高考 課標全國卷 I ）（）（多選）氧氣分子在 0 0 C和 100 100 C 溫度下單位速率間隔的分子數占總分子數的百分比隨氣體分子速率的 變化分別如圖 5 5 中兩條曲線所示下列說法正確的是 ( )( ) 圖 5 5 A A.圖中兩條曲線下面積相等 B B .圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形 C.C. 圖中實線對應于氧氣分子在 100 1

12、00 C時的情形 D.D. 圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數目 E.E. 與 0 0 C時相比，100 100 C時氧氣分子速率出現在 0 0400 400 m/sm/s 區(qū) 間內的分子數占總分子數的百分比較大 解析： 根據氣體分子單位速率間隔的分子數占總分子數的百分比 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 A 正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對應于 氧氣分子平均動能較小的情形，選項 B B 正確；題圖中實線占百分比較 大的分子速率較大，分子平均動能較大，根據溫度是分子平均動能的 標志，可知實線對應于氧氣分子在 100 100 C時的

13、情形，選項 C C 正確；根 據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 數目占總分子數的百分比，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數目， 選項 D D 錯誤；由分子速率分布圖可知，與 0 0 C時相比，100 100 C時氧氣 分子速率出現在 0 0400 400 m/sm/s 區(qū)間內的分子數占總分子數的百分比較 小，選項 E E 錯誤 答案： ABCABC 11.11. 如圖 6 6,橫坐標v表示分子速率， 縱坐標 f(v)f(v)表示各等間隔速 率區(qū)間的分子數占總分子數的百分比 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 6 6 A

14、A .曲線 B B .曲線 C C.曲線 D D.曲線 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越少. 答案：D D 12.12. 定質量的理想氣體由狀態(tài) A A 經狀態(tài) B B 變?yōu)闋顟B(tài) C,C,其中 A A-B B 過程為等壓變化，B B-C C 過程為等容變化.已知 VA = 0.3 m0.3 m3, TA = TC =300 K300 K、TB= 400 K.400 K. (1)(1) 求氣體在狀態(tài) B B 時的體積. (2)(2) 說明 B B-C C 過程壓強變化的微觀原因. 解：(1)(1)設氣體在 B B 狀態(tài)時的體積

15、為VB, 由蓋一呂薩克定律得，TrTrA=， 代入數據得VB = 0.4 m0.4 m3. . (2)(2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變小氣體 分子平均動能減小，導致氣體壓強減小. 13 13 .如圖 7 7 所示，水平放置的汽缸內壁光滑，活塞厚度不計，在 A A、B B 兩處設有限制裝置，使活塞只能在 A A、B B 之間運動，B B 左面汽缸 的容積為VO.A、B B 之間的容積為 0.1 0.1 VO,開始時活塞在 B B 處，缸內氣 體的壓強為O.9pO.9p(p(po為大氣壓強) )，溫度為 297 297 K K，現緩慢加熱汽缸內 氣體，直至 399.3 399

16、.3 K K.求： (1)(1)活塞剛離開 B B 處時的溫度TB； (2)(2)缸內氣體最后的壓強 p p; (3)(3) 在圖中畫出整個過程的 p p V V 圖線. 解：(1)(1)活塞剛離開 B B 處時，體積不變，封閉氣體的壓強為 P P2= p po, 由查理定律得：O2929po=T TB， 解得 TB= 330 330 K.K. 以封閉氣體為研究對象，活塞開始在 B B 處時，p pi = O.9pO.9po, V Vi = V Vo, T Ti = 297 K297 K;活塞最后在 A A 處時： V = 1.1V1.1Vo, T T3= 399.3 K399.3 K, pMTpMT3 O.9pO.9poV Vo x 399.3399.3 故 p3= V V3T T1 = 1.1V1.1VO x 297 297 = 1.1po. . 圖 8 8 (3)(3)如圖 8 8 所示，封閉氣體由狀態(tài) 1 1 保持體積不變，溫度升高，壓 強增大到 P P2 = p po達到狀態(tài) 2 2,再由狀態(tài) 2 2 先做等壓變化，溫度升高， 體積增大，當體積增大到 1.1V1.1Vo后再等容升溫，使壓強達到 1.1p1.1po. . 由理想氣體狀態(tài)方程得 pMpM