高中物理人教版3第八章氣體單元測試 配套word文檔氣體熱現(xiàn)象的微觀意義

[目標定位]1.初步了解統(tǒng)計規(guī)律.2.知道氣體分子運動的特點.3.理解氣體壓強的微觀意義.4.能對氣體實驗定律進行微觀解釋，并能用微觀觀點解釋氣體狀態(tài)變化．一、氣體分子運動的特點1．隨機性與統(tǒng)計規(guī)律(1)隨機事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件．(2)統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機事件整體表現(xiàn)出的規(guī)律．2．氣體分子運動的特點(1)由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱．通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間．(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等．3．氣體溫度的微觀意義(1)溫度越高，分子的熱運動越激烈．(2)氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．當溫度升高時，對某一分子在某一時刻它的速率不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但大量分子的平均速率一定(填“一定”或“不一定”)增加，而且“中間多”的分子速率值在增加(如圖1所示)．圖1(3)理想氣體的熱力學溫度T與分子的平均動能eq\x\to(E)k成正比，即：T＝aeq\x\to(E)k(式中a是比例常數(shù))，這表明，溫度是分子平均動能的標志．深度思考為什么說分子的運動是雜亂無章的，但大量分子的運動會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性？答案氣體分子的密度很大，分子之間頻繁地碰撞，每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，所以分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著各個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等，所以說大量分子的運動會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性．例1(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A．一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B．一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C．一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．一定溫度下某理想氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小答案BD解析一定溫度下某理想氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率大和速率小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目相等，A、C錯，B對；溫度升高時，大量分子平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D對．例2如圖2，橫坐標v表示分子速率，縱坐標f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)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__________．(填選項前的字母)圖2A．曲線① B．曲線②C．曲線③ D．曲線④答案D解析據(jù)分子運動特點和速率分布可知A、B、C錯誤，D正確．二、氣體壓強的微觀意義1．氣體壓強的產(chǎn)生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素①氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強就越大；②氣體分子的平均動能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能就越大，每個氣體分子與器壁的碰撞給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大．(2)宏觀因素①與溫度有關：溫度越高，氣體的壓強越大；②與體積有關：體積越小，氣體的壓強越大．3．大氣壓強的理解大氣壓強可以從宏觀和微觀兩個方面理解：宏觀上，可以看做由大氣的重力引起的；微觀上，可以認為是大氣分子對地面或對某一平面無規(guī)則的碰撞引起的．例3下列說法正確的是()A．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作用力C．氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強一定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大答案A解析氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的撞擊力，故A正確；平均作用力不是壓強，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均動能和氣體分子密集程度有關，故C、D錯．氣體壓強問題的解題思路1明確氣體壓強產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞.壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力；2明確氣體壓強的決定因素——氣體分子的密集程度與平均動能；3只有知道了這兩個因素的變化，才能確定壓強的變化，任何單個因素的變化都不能決定壓強是否變化.針對訓練1(多選)一定質量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子的總數(shù)增加D．氣體分子的密度增大答案BD解析理想氣體經(jīng)等溫壓縮，壓強增大，體積減小，分子密度增大，則單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，但氣體分子每次碰撞器壁的沖力不變，故B、D正確，A、C錯誤．三、對氣體實驗定律的解釋1．玻意耳定律：一定質量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的．在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大．2．查理定律：一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強就增大．3．蓋—呂薩克定律：一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大．只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變．深度思考如圖3所示，自行車的輪胎沒氣后會變癟，用打氣筒向里打氣，打進去的氣越多，輪胎會越“硬”．你怎樣用分子動理論的觀點來解釋這種現(xiàn)象？(假設輪胎的容積和氣體的溫度不發(fā)生變化)圖3答案輪胎的容積不發(fā)生變化，隨著氣體不斷地打入，輪胎內氣體分子的密集程度不斷增大，溫度不變意味著氣體分子的平均動能沒有發(fā)生變化，故氣體壓強不斷增大，輪胎會越來越“硬”．例4(多選)對一定質量的理想氣體，下列說法正確的是()A．體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大B．溫度不變，壓強減小時，氣體的密度一定減小C．壓強不變，溫度降低時，氣體的密度一定減小D．溫度升高，壓強和體積都可能不變答案AB解析根據(jù)氣體壓強、體積、溫度的關系可知，體積不變，壓強增大時，溫度升高，氣體分子的平均動能一定增大，選項A正確；溫度不變，壓強減小時，氣體體積增大，氣體的密度減小．選項B正確；壓強不變，溫度降低時，體積減小，氣體密度增大．選項C錯誤；溫度升高，壓強、體積中至少有一個發(fā)生改變．選項D錯誤．綜上所述，正確答案為A、B.針對訓練2(多選)對于一定質量的氣體，當它的壓強和體積發(fā)生變化時，以下說法正確的是()A．壓強和體積都增大時，其分子平均動能不可能不變B．壓強和體積都增大時，其分子平均動能有可能減小C．壓強增大，體積減小時，其分子平均動能一定不變D．壓強減小，體積增大時，其分子平均動能可能增大答案AD1．(氣體分子運動的特點)1859年麥克斯韋從理論上推導出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律．若以橫坐標v表示分子速率，縱坐標f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．如圖所示的四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是()答案D2．(氣體壓強的微觀解釋)(多選)封閉在汽缸內一定質量的理想氣體，如果保持體積不變，當溫度升高時，以下說法正確的是()A．氣體的密度增大B．氣體的壓強增大C．氣體分子的平均動能減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多答案BD解析由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，當體積不變時，eq\f(p,T)＝常量，T升高時，壓強增大，B正確；由于質量不變，體積不變，分子密度不變，而溫度升高，分子的平均動能增加，所以單位時間內氣體分子對容器壁碰撞次數(shù)增多，D正確，A、C錯誤．3．(氣體實驗定律的微觀解釋)對于一定質量的某種理想氣體，若用N表示單位時間內與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)，則()A．當體積減小時，N必定增加B．當溫度升高時，N必定增加C．當壓強不變而體積和溫度變化時，N必定變化D．當壓強不變而體積和溫度變化時，N可能不變答案C解析由于氣體壓強是由大量氣體分子對器壁的碰撞作用產(chǎn)生的，其值與分子密度及分子平均速率有關；對于一定質量的氣體，壓強與溫度和體積有關．若壓強不變而溫度和體積發(fā)生變化(即分子密度發(fā)生變化時)，N一定變化，故C正確，D錯誤；若體積減小且溫度也減小，N不一定增加，A錯誤；當溫度升高，同時體積增大時，N也不一定增加，故B錯誤．4．(氣體實驗定律的微觀解釋)(多選)如圖4所示，c、d表示一定質量的某種氣體的兩個狀態(tài)，則關于c、d兩狀態(tài)的下列說法中正確的是()圖4A．壓強pd>pcB．溫度Td<TcC．體積Vd>VcD．d狀態(tài)時分子運動劇烈，分子密度大答案AB解析由題中圖象可直觀看出pd>pc，Td<Tc，A、B對；c→d，溫度降低，分子平均動能減小，分子運動劇烈程度減小，體積減小Vc>Vd，分子密度增大，C、D錯.題組一氣體分子運動的特點1．(多選)關于氣體分子，下列說法中正確的是()A．由于氣體分子間的距離很大，氣體分子可以視為質點B．氣體分子除了碰撞以外，可以自由地運動C．氣體分子之間存在相互斥力，所以氣體對容器壁有壓強D．在常溫常壓下，氣體分子的相互作用力可以忽略答案BD解析通常情況下，分子間距離較大，相互作用力可以忽略，氣體分子能否視為質點應視具體問題而定，A錯，D對；氣體分子間除相互碰撞及與器壁的碰撞外，不受任何力的作用，可自由移動，B對；氣體對器壁的壓強是由大量分子碰撞器壁產(chǎn)生，C錯．2．某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖1所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內的分子數(shù)百分率，所對應的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，則()圖1A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ答案B解析曲線下的面積表示分子速率從0→∞所有區(qū)間內分子數(shù)的比率之和，顯然其值應等于1，當溫度升高時，分子的速率普遍增大，所以曲線的高峰向右移動，曲線變寬，但由于曲線下總面積恒等于1，所以曲線的高度相應降低，曲線變得平坦．所以，TⅢ＞TⅡ＞TⅠ.3．下列關于氣體分子運動的特點，正確的說法是()A．氣體分子運動的平均速率與溫度有關B．當溫度升高時，氣體分子的速率分布不再是“中間多，兩頭少”C．氣體分子的運動速率可由牛頓運動定律求得D．氣體分子的平均速度隨溫度升高而增大答案A解析氣體分子的運動與溫度有關，溫度升高時，平均速率變大，但仍遵循“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律，A對，B錯；分子運動無規(guī)則，而且牛頓運動定律是宏觀定律，不能用它來求微觀分子的運動速率，C錯；大量分子向各個方向運動的概率相等，所以穩(wěn)定時，平均速度幾乎為零，與溫度無關，D錯．4．(多選)如圖2所示為一定質量的氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況，由圖可以判斷以下說法中正確的是()圖2A．溫度升高，所有分子的運動速率均變大B．溫度越高，分子的平均速率越小C．0℃和100℃時氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點D．100℃的氧氣與0℃的氧氣相比，速率大的分子所占的比例較大答案CD解析溫度升高，氣體分子的平均動能增大，平均運動速率增大，但有些分子的運動速率可能減小，從圖中可以看出溫度高時，速率大的分子所占比例較大，A、B錯誤，C、D正確．題組二壓強的微觀解釋5．在一定溫度下，當一定質量氣體的體積增大時，氣體的壓強減小，這是由于()A．單位體積內的分子數(shù)變少，單位時間內對單位面積器壁碰撞的次數(shù)減少B．氣體分子的密集程度變小，分子對器壁的吸引力變小C．每個分子對器壁的平均撞擊力都變小D．氣體分子的密集程度變小，單位體積內分子的重量變小答案A6．下面關于氣體壓強的說法正確的是()①氣體對器壁產(chǎn)生的壓強是由于大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的②氣體對器壁產(chǎn)生的壓強等于作用在器壁單位面積上的平均作用力③從微觀角度看，氣體壓強的大小跟氣體分子的平均動能和分子密集程度有關④從宏觀角度看，氣體壓強的大小跟氣體的溫度和體積有關A．只有①③對 B．只有②④對C．只有①②③對 D．①②③④都對答案D解析大量氣體分子對容器壁撞擊產(chǎn)生了壓強，①正確；氣體分子的速率不盡相同，因此氣體分子對容器壁的作用力不盡相同，應取平均值，②正確；氣體壓強與單位時間內撞擊容器壁單位面積上的分子數(shù)有關，即跟體積有關；氣體壓強也與分子撞擊容器壁的壓力有關，即與氣體分子的平均動能有關，也就是與氣體的溫度有關，③④正確．故選D項．題組三對氣體實驗定律的解釋7．一房間內，上午10時的溫度為15℃，下午2時的溫度為25℃，假設大氣壓強無變化，則下午2時與上午10時相比較，房間內的()A．空氣密度增大B．空氣分子的平均動能增大C．空氣分子的速率都增大D．空氣質量增大答案B解析溫度升高，氣體分子的平均動能增大，平均每個分子對器壁的作用力將變大，但氣壓并未改變，可見單位體積內的分子數(shù)一定減小，所以有ρ空減小，m空＝ρ空·V隨之減?。?．(多選)一定質量的理想氣體，在壓強不變的條件下，體積增大，則()A．氣體分子的平均動能增大B．氣體分子的平均動能減小C．氣體分子的平均動能不變D．分子密度減小，平均速率增大答案AD解析一定質量的理想氣體，在壓強不變時，由蓋—呂薩克定律eq\f(V,T)＝C可知，體積增大，溫度升高，所以氣體分子的平均動能增大，平均速率增大，分子密度減小，A、D對，B、C錯．9．(多選)根據(jù)分子動理論，下列關于氣體的說法中正確的是()A．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動越劇烈B．氣體的壓強越大，氣體分子的平均動能越大C．氣體分子的平均動能越大，氣體的溫度越高D．氣體的體積越大，氣體分子之間的相互作用力越大答案AC解析由分子動理論知：氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則的熱運動就越劇烈，所以選項A正確；而氣體壓強越大，只能反映出單位面積的器壁上受到的撞擊力越大，可能是分子平均動能大的原因，也可能是單位時間內撞擊的分子數(shù)目多的原因，所以選項B錯誤；溫度是分子平均動能的標志，所以平均動能越大，則表明溫度越高，所以選項C正確；氣體分子間的距離基本上已超出了分子作用力的作用范圍，所以選項D錯誤．題組四綜合應用10．(多選)對于一定質量的理想氣體，下列說法正確的是()A．溫度升高，氣體中每個分子的動能都增大B．在任一溫度下，氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多