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_第1頁
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文檔簡介

[目標(biāo)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(qiáng)的微觀意義.4.能對氣體實驗定律進(jìn)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(jī)性與統(tǒng)計規(guī)律(1)隨機(jī)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(jī)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(rèn)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(dá)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(dāng)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(xué)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(biāo)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(dāng)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(biāo)v表示分子速率,縱坐標(biāo)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(qiáng)的微觀意義1.氣體壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(nèi)氣體分子的數(shù)目)大,在單位時間內(nèi),與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多,氣體壓強(qiáng)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(nèi)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(qiáng)就越大.(2)宏觀因素①與溫度有關(guān):溫度越高,氣體的壓強(qiáng)越大;②與體積有關(guān):體積越小,氣體的壓強(qiáng)越大.3.大氣壓強(qiáng)的理解大氣壓強(qiáng)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(rèn)為是大氣分子對地面或?qū)δ骋黄矫鏌o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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加,氣體的壓強(qiáng)一定增大答案A解析氣體壓強(qiáng)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(qiáng),B錯誤;氣體壓強(qiáng)的大小與氣體分子的平均動能和氣體分子密集程度有關(guān),故C、D錯.氣體壓強(qiáng)問題的解題思路1明確氣體壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的變化,任何單個因素的變化都不能決定壓強(qiáng)是否變化.針對訓(xùn)練1(多選)一定質(zhì)量的理想氣體,經(jīng)等溫壓縮,氣體的壓強(qiáng)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(nèi)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(qiáng)增大,體積減小,分子密度增大,則單位時間內(nèi)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(zhì)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(qiáng)就增大.2.查理定律:一定質(zhì)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(qiáng)就增大.3.蓋—呂薩克定律:一定質(zhì)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(qiáng)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(jìn)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(shè)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(nèi)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(qiáng)不斷增大,輪胎會越來越“硬”.例4(多選)對一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是()A.體積不變,壓強(qiáng)增大時,氣體分子的平均動能一定增大B.溫度不變,壓強(qiáng)減小時,氣體的密度一定減小C.壓強(qiáng)不變,溫度降低時,氣體的密度一定減小D.溫度升高,壓強(qiáng)和體積都可能不變答案AB解析根據(jù)氣體壓強(qiáng)、體積、溫度的關(guān)系可知,體積不變,壓強(qiáng)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(qiáng)減小時,氣體體積增大,氣體的密度減小.選項B正確;壓強(qiáng)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(qiáng)、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(xùn)練2(多選)對于一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)它的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時,以下說法正確的是()A.壓強(qiáng)和體積都增大時,其分子平均動能不可能不變B.壓強(qiáng)和體積都增大時,其分子平均動能有可能減小C.壓強(qiáng)增大,體積減小時,其分子平均動能一定不變D.壓強(qiáng)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(dǎo)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(biāo)v表示分子速率,縱坐標(biāo)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(qiáng)的微觀解釋)(多選)封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體,如果保持體積不變,當(dāng)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(qiáng)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(dāng)體積不變時,eq\f(p,T)=常量,T升高時,壓強(qiáng)增大,B正確;由于質(zhì)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(nèi)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(zhì)量的某種理想氣體,若用N表示單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù),則()A.當(dāng)體積減小時,N必定增加B.當(dāng)溫度升高時,N必定增加C.當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時,N必定變化D.當(dāng)壓強(qiáng)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(qiáng)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(guān);對于一定質(zhì)量的氣體,壓強(qiáng)與溫度和體積有關(guān).若壓強(qiáng)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(dāng)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(zhì)量的某種氣體的兩個狀態(tài),則關(guān)于c、d兩狀態(tài)的下列說法中正確的是()圖4A.壓強(qiáng)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(guān)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(zhì)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(qiáng)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(zhì)點應(yīng)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(qiáng)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(nèi)的分子數(shù)百分率,所對應(yīng)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(nèi)分子數(shù)的比率之和,顯然其值應(yīng)等于1,當(dāng)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(yīng)降低,曲線變得平坦.所以,TⅢ>TⅡ>TⅠ.3.下列關(guān)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(guān)B.當(dāng)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(guān),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(guān),D錯.4.(多選)如圖2所示為一定質(zhì)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(qiáng)的微觀解釋5.在一定溫度下,當(dāng)一定質(zhì)量氣體的體積增大時,氣體的壓強(qiáng)減小,這是由于()A.單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少,單位時間內(nèi)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(nèi)分子的重量變小答案A6.下面關(guān)于氣體壓強(qiáng)的說法正確的是()①氣體對器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動能和分子密集程度有關(guān)④從宏觀角度看,氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體的溫度和體積有關(guān)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(qiáng),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(yīng)取平均值,②正確;氣體壓強(qiáng)與單位時間內(nèi)撞擊容器壁單位面積上的分子數(shù)有關(guān),即跟體積有關(guān);氣體壓強(qiáng)也與分子撞擊容器壁的壓力有關(guān),即與氣體分子的平均動能有關(guān),也就是與氣體的溫度有關(guān),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(nèi),上午10時的溫度為15℃,下午2時的溫度為25℃,假設(shè)大氣壓強(qiáng)無變化,則下午2時與上午10時相比較,房間內(nèi)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(zhì)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(nèi)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(zhì)量的理想氣體,在壓強(qiáng)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(zhì)量的理想氣體,在壓強(qiáng)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(guān)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(qiáng)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(qiáng)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(nèi)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(biāo)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(yīng)用10.(多選)對于一定質(zhì)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

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