高中物理选修3-3课时作业5：8.4 气体热现象的微观意义

4 气体热现象的微观意义
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．1859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()
2．(上海理工大学附中2014～2015学年高二下学期期中)关于气体的压强，下列说法中正确的是()
A．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的
B．气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大
C．气体的压强是由于气体分子的频繁撞击产生的
D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零
3．教室内的气温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．空气分子密集程度增大
B．空气分子的平均动能增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量增大
4．对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是() A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变
B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小
C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变
D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大
5．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。

A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数
B．温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律要改变
C．某一温度下，速率在某一数值附近的分子数多，离开这个数值越远，分子数越少D．温度增加时，速率小的分子数减少了
二、非选择题
6．(江苏盐城市2013～2014学年高二下学期期末)密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大。

从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________________增大了。

该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图所示，则T1________________(选填“大于”或“小于”)T2。

7．(日照市2014～2015学年部分重点高中高二联考)中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，随着社会的不断进步，虽然汽车已经进入家庭，但自行车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为人们目前重要的交通工具之一，轮胎“跑气”是自行车的常见故障之一，现用活塞气筒向一个容积为V的自行车轮胎内打气，每次能把体积为V0，压强为p0的空气打入自行车轮胎内。

若胎内原有空气的压强为p，设打入气体的温度不变，则打了n次后自行车轮胎内气体的压强为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．(上海理工大学附中2014～2015学年高二下学期期中)某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示，f(v)表示分子速率v附近单位速率区间内的分子数百分率。

曲线Ⅰ和Ⅱ所对应的温度分别为TⅠ和TⅡ，所对应的气体分子平均动能分别为E k1和E k2，则()
A．TⅠ>TⅡ，E k1>E k2B．TⅠ>TⅡ，E k1<E k2
C．TⅠ<TⅡ，E k1>E k2D．TⅠ<TⅡ，E k1<E k2
2.如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是()
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体的分子平均速率减少
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
3．下列说法正确的是()
A．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大
B．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减少
C．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：每个分子动能都增大
D．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大
4．(泰安一中2014～2015学年高二下学期质检)如图所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积。

现拔去销钉(不漏气)，当a、b各自达到新的平衡时()
A．a的体积等于b的体积
B．a的体积大于b的体积
C．在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同
D ．a 的温度比b 的温度高
5．关于理想气体的温度、分子平均速率、内能的关系，下列说法正确的是( ) A ．温度升高时，气体分子的平均速率增大 B ．温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同 C ．温度相同时，各种气体分子的平均动能相同 D ．温度相同时，各种气体的内能都相同 二、非选择题
6．(扬州市2013～2014学年高二下学期期末)节假日释放氢气球，在氢气球上升过程中，气球会膨胀，达到极限体积时甚至会爆炸。

假设在氢气球上升过程中，环境温度保持不变，则球内的气体压强________________(填“增大”、“减小”或“不变”)，气体分子热运动的剧烈程度______________(填“变强”、“变弱”或“不变”)，气体分子的速率分布情况最接近图中的________________线(填“A ”、“B ”、“C ”)。

图中f (v )表示速率v 处单位速率区间内的分子数百分率。

7．(临朐一中2014～2015高二下学期期末)有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A 点齐平。

现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B 点齐平，此时筒中气体长度减为原来的2
3。

若测得A 点压强为1.2×105 Pa ，不计气体分子间相互作用，且筒内
气体无泄漏。

(1)求液体中B 点的压强。

(2)从微观上解释气体压强变化的原因。

答案
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．答案：D
解析：各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值，A 、B 错；气体分子速率的分布规律呈现“中间多，两头少”的趋势，速率为0的分子几乎不存在，故C 错、D 对。

2．答案：C
解析：气体的压强是由于气体分子的频繁撞击产生的，A 错误，C 正确；气体分子的平均速率增大，若气体体积增大，气体的压强不一定增大，B 错误；当某一容器自由下落时，分子的运动不受影响，容器中气体的压强不为零，D 错误。

3．答案：B
解析：温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，故A 项、D 项错误、B 项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C 项错误。

4．答案：AD
解析：质量一定的气体，分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减小；体积减小，单位体积内的分子数增大，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均动能这两个因素有关，可判知A 、D 选项正确，B 、C 选项错误。

5．答案：ACD
解析：温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律是不会改变的，B 错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知，A 、C 、D 描述正确。

二、非选择题
6．答案：平均动能 小于
解析：本题考查气体分子动理论和气体分子速率的分布。

密闭在钢瓶中的理想气体，体积不变，气体密度不变，分子密集程度不变，温度升高时，分子的平均动能增大，所以气体压强增大。

气体的温度越高，速率大的分子占总分子的百分率越大，由图象可知T 1小于T 2。

7．答案：p ＋n
p 0V 0
V
；打入气的次数越多，轮胎内气体压强越大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲。

解析：取胎内原有气体和n 次打入的气体为研究对象 由玻意耳定律知pV ＋np 0V 0＝p n V 所以p n ＝p ＋n (p 0V 0
V
)
p 0、V 0、V 、p 各量不变，p n 越大即打入气的次数越多，需要克服胎内气体对气筒(活塞)的压力越大，感觉越费劲。

能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．答案：D
解析：根据麦克斯韦分布规律知，气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，所以Ⅰ的温度低，Ⅱ的温度高，即TⅠ<TⅡ，而温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，则E k1<E k2，故D正确。

2．答案：B
解析：从p－V图象中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大温度升高，故答案A错误。

一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，故答案B对。

气体的温度升高，分子平均速率增大，故答案C错。

气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故答案D错误。

3．答案：B
解析：决定气体压强大小的微观因素是分子密集程度和分子平均动能，宏观上体现在体积和温度上。

若温度不变，压强随分子密度的变化而变化，A错，B对，若体积不变，压强随分子平均动能的变化而变化，C、D错误。

4．答案：BD
解析：由于两部分气体是相同质量、相同温度的同种气体，所以两部分气体的pV
T值是
相等的，由于a的体积大一些，压强就小一些，拔去销钉后，a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，a的体积还是大一些，A错误，B、D正确；由于压强相等，a的温度高，分子平均动能大，相同时间内碰撞的次数要少，C错误。

5．答案：AC
解析：温度是物体所处热运动状态的一个重要参量。

从分子动理论的角度看，温度是物体分子热运动的平均动能大小的标志。

温度升高，气体分子的平均动能增大，气体分子的平均速率增大，因此，选项A正确。

温度相同时，一定质量的各种理想气体平均动能相同，但由于是不同气体，分子质量不同，所以各种气体分子的平均速率不同，所以选项C正确，选项B错误。

各种理想气体的温度相同，只说明它们的平均动能相同，气体的内能大小还和气体的质量有关，即便是相同质量的气体，由于是不同气体，所含分子数不同，其内能也不相同，所以选项D错误。

6．答案：减小不变C
7．答案：(1) 1.8×105 Pa(2)见解析
解析：(1)由题意知气体做等温变化
则有p A V ＝p B 2
3
V
代入数据得p B ＝1.8×105 Pa
(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，但单位体积内的气体分子数增多，单位时间内气体分子碰撞器壁的次数增多，气体的压强变大。