分子運(yùn)動速率分布規(guī)律【含答案解析】人教版【知識架構(gòu)+對點(diǎn)訓(xùn)練】 高二物理備課精研提升

1.3分子運(yùn)動速率分布規(guī)律基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)（1）氣體分子間的距離較大，使得分子間的相互作用力十分微弱，可認(rèn)為分子間除碰撞外不存在相互作用力，分子在兩次碰撞之間做勻速直線運(yùn)動。（2）分子間的碰撞十分頻繁，使每個分子的速度大小和方向頻繁地發(fā)生改變，造成氣體分子的運(yùn)動雜亂無章。（3）大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動。要點(diǎn)二、分子運(yùn)動速率分布圖像1．溫度越高，分子熱運(yùn)動越劇烈．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，某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖所示)．要點(diǎn)三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果．2．氣體的壓強(qiáng)：器壁單位面積上受到的壓力．3．微觀解釋：(1)某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力越大．(2)容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大．要點(diǎn)突破突破一：分子運(yùn)動的性質(zhì)自由性氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可以認(rèn)為分子不受力而做勻速直線運(yùn)動，因而氣體會充滿它能到達(dá)的整個空間無序性分子之間頻繁地發(fā)生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，分子的運(yùn)動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運(yùn)動的分子都有，而且向著各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目幾乎相等規(guī)律性氣體分子的速率分布呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率減小。突破二：決定氣體壓強(qiáng)大小的因素(1)微觀因素①與氣體分子的數(shù)密度有關(guān)：氣體分子數(shù)密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大．②與氣體分子的平均速率有關(guān)：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，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)：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大．②與體積有關(guān)：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大．突破三：氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強(qiáng)②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)③氣體對上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強(qiáng)最終也是通過分子碰撞實(shí)現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的典例精析題型一：氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)例一．以下說法正確的是（）A．當(dāng)兩個分子間的距離為r0（平衡位置）時，分子勢能最小且為零B．布朗運(yùn)動反映了花粉小顆粒內(nèi)部分子的無規(guī)則運(yùn)動C．一定量的氣體，在體積不變時，單位時間分子平均碰撞器壁的次數(shù)隨著溫度降低而減小D．液晶的光學(xué)性質(zhì)不隨溫度、電磁作用變化而改變【答案】C【解析】A．當(dāng)兩個分子間的距離為r0

(平衡位置)時,分子力為零,分子勢能最小但不為0，所以A錯誤；B．布朗運(yùn)動反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動,而不是花粉小顆粒內(nèi)部分子運(yùn)動,故B錯誤；C．一定量的氣體,溫度降低,分子的運(yùn)動的激烈程度減小，所以在體積不變時,單位時間分子平均碰撞器壁的次數(shù)隨著溫度降低而減小，所以C正確；D．溫度、壓力、電磁作用等可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，故D錯誤。故選C。變式遷移1：（多選）下列關(guān)于氣體分子運(yùn)動的說法，正確的是（）A．某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時刻一個分子速度的大小和方向是隨機(jī)的C．某一時刻向任意一個方向運(yùn)動的分子數(shù)目基本相等D．某一溫度下每個氣體分子的速率不會發(fā)生變化【答案】BC【解析】A．根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布，故A錯誤；B．分子的運(yùn)動是雜亂無章的，某一時刻一個分子速度的大小和方向是隨機(jī)的，故B正確；C．根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，分子的運(yùn)動雖然是雜亂無章的，但某一時刻向任意一個方向運(yùn)動的分子數(shù)目可以認(rèn)為是相等的，故C正確；D．溫度是分子的平均動能的標(biāo)志，某一溫度下分子的平均速率不變，不表示所有氣體分子的速率都不會發(fā)生變化，故D錯誤。故選BC。題型二：分子運(yùn)動速率的分布圖像例二．氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示，下列說法正確的是（）A．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均速率較大的情形B．圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形C．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目D．與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【答案】B【解析】AB．由題圖可以知道，具有最大比例的速率區(qū)間，100℃時對應(yīng)的速率大，說明實(shí)線為氧氣分子在100℃的分布圖像，對應(yīng)的平均速率較大，故A錯誤，B正確；C．題圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子占據(jù)的比例，但無法確定分子具體數(shù)目，故C錯誤；D．與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，故D錯誤。故選B。變式遷移2：（多選）分子都在做無規(guī)則的運(yùn)動，但大量分子的速率分布卻有一定的規(guī)律性，如圖所示為某一氣體在不同溫度下的速率分布圖像，下列說法正確的是（）A．兩圖線所對應(yīng)的溫度B．兩圖線所對應(yīng)的溫度C．高溫狀態(tài)下每個分子的速率大于低溫狀態(tài)下所有分子的速率D．高溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對應(yīng)的速率大于低溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對應(yīng)的速率【答案】AD【解析】AB.因?yàn)殡S著溫度的升高，峰值向速率大的方向移動，所以兩圖線所對應(yīng)的溫度，A正確B錯誤；C.高溫狀態(tài)下不是每個分子的速率都大，也有速率小的，高溫狀態(tài)下不是每個分子的速率都大于低溫狀態(tài)下所有分子的速率，C錯誤；D.高溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對應(yīng)的速率大于低溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對應(yīng)的速率，D正確。故選AD。題型三：氣體壓強(qiáng)的微觀解釋例三．下列說法正確的是（）A．氣體對容器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在容器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對容器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時間作用在容器壁上的平均作用力C．氣體分子熱運(yùn)動的平均速率減小，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】A．氣體壓強(qiáng)為氣體分子對容器壁單位面積的撞擊力，故A正確；B．單位時間內(nèi)的平均作用力不是壓強(qiáng)，故B錯誤；CD．氣體壓強(qiáng)的大小與氣體分子的平均速率、氣體分子密集程度有關(guān)，故CD錯誤。故選A。變式遷移3：（多選）下面對氣體壓強(qiáng)的理解，正確的是()A.在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強(qiáng)B.氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度C.單位面積器壁受到大量氣體分子碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)D.氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子間的斥力產(chǎn)生的答案：B;C解析：氣體產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因是由于大量分子都在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個均勻、持續(xù)的沖力，致使氣體對器壁產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)。在完全失重時，不影響分子的熱運(yùn)動，不影響大量分子對器壁的撞擊，A項(xiàng)錯誤；氣體壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度與分子的平均速率，即單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度，B項(xiàng)正確；單位面積器壁受到的大量氣體分子的碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，下列說法正確的是（）A．氣體內(nèi)能增大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．氣體分子的平均動能增大D．若該氣體壓縮后的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為【答案】B【解析】A．氣體經(jīng)等溫壓縮，則溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)A錯誤；B．根據(jù)可知，等溫壓縮，壓強(qiáng)變大，則氣體分子平均速率不變，氣體數(shù)密度變大，則單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多，選項(xiàng)B正確；C．溫度不變，則氣體分子的平均動能不變，選項(xiàng)C錯誤；D．因氣體分子間距較大，不能用摩爾體積除以分子體積得到阿伏加德羅常數(shù)，如果要用表示阿伏加德羅常數(shù)，則V0應(yīng)該為氣體分子所占的空間的平均體積，選項(xiàng)D錯誤。故選B。2、某種氣體在兩種不同溫度下的氣體分子速率分布曲線分別如圖中實(shí)線和虛線所示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)表示單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，從圖中可得（）A．溫度升高，曲線峰值向左移動 B．實(shí)線對應(yīng)的氣體分子溫度較高C．虛線對應(yīng)的氣體分子平均動能較大 D．圖中兩條曲線下面積不相等【答案】B【解析】AB．溫度越高，速率大的所占百分比較大，故溫度升高，曲線峰值向右移動，實(shí)線對應(yīng)的氣體分子溫度較高，A錯誤，B正確；C．虛線對應(yīng)的氣體分子溫度較低，分子平均動能較小，C錯誤；D．圖中兩條曲線下的面積表示總的分子數(shù)，由題意可知為同一種氣體，故面積相等，D錯誤。故選B。3．氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子的下列哪種原因造成的(

)A．氣體分子間的作用力 B．對器壁的碰撞力C．對器壁的排斥力 D．對器壁的萬有引力【答案】B【解析】氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子對容器壁的頻繁碰撞造成的，與分子力無關(guān)，故B正確，ACD錯誤．4．關(guān)于氣體壓強(qiáng)的理解，哪一種理解是錯誤的A．大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，因此將開口瓶密閉后，瓶內(nèi)氣體脫離大氣，它自身重力太小，會使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓強(qiáng)B．氣體壓強(qiáng)是由于氣體分子不斷掩擊器壁而產(chǎn)生的C．氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均動能D．單位面積器壁受到空氣分子的碰撞的平均壓力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)【答案】A【解析】大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，而被密封在某種容器中的氣體，其壓強(qiáng)是大量的做無規(guī)則運(yùn)動的氣體分子對容器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的，它的大小不是由被封閉氣體的重力所決定的，而壓強(qiáng)與溫度和體積均有關(guān)，若溫度與體積不變，則氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)，故A錯誤；密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生，容器處于完全失重狀態(tài)時，氣體分子依然頻繁撞擊器壁，壓強(qiáng)不可能為零，故B正確；氣體壓強(qiáng)取決于，分子的密集程度與分子的平均動能，即為單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均動能，故C正確；根據(jù)公式，可知單位面積器壁受到氣體分子碰撞的平均壓力在數(shù)值上就等于氣體壓強(qiáng)的大小，故D正確；本題選擇錯誤的，故選A．5．下列說法正確的是（）A．?dāng)U散運(yùn)動是由微粒和水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的B．某時刻某一氣體分子向左運(yùn)動，則下一時刻它一定向右運(yùn)動C．0℃和100℃氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律D．以上說法均錯誤【答案】C【解析】A．?dāng)U散運(yùn)動是物理現(xiàn)象，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故A錯誤；B．分子運(yùn)動是雜亂無章的，無法判斷分子下一時刻的運(yùn)動方向，故B錯誤；C．0℃和100℃氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律，故C正確；D．因?yàn)镃選項(xiàng)正確，故D錯誤。故選C。6．一定質(zhì)量理想氣體的溫度為某一確定值，則該氣體（）A．各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例穩(wěn)定B．各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例相等C．所有分子的速率都相等D．每個分子的速率不變化【答案】A【解析】A．溫度確定的理想氣體處于動態(tài)平衡，每個分子的速率都可能會發(fā)生變化，但大量分子的運(yùn)動在宏觀上的表現(xiàn)是占各速率區(qū)間的分子比例穩(wěn)定，A正確；BC．氣體處于熱平衡時符合麥克斯韋分布，即BC錯誤；D．對于單個分子來說，由于時刻會和別的分子發(fā)生碰撞，所以速率隨時發(fā)生變化，D錯誤。故選A。7.一定質(zhì)量的氣體作等容變化，溫度升高時，氣體壓強(qiáng)增大是由于（）A．分子對器壁平均撞擊力變大B．氣體分子密度變大，分子對器壁排斥力變大C．氣體分子密度變大，單位體積內(nèi)分子的質(zhì)量變大D．單位體積內(nèi)分子數(shù)變大，單位時間對器壁的碰撞次數(shù)變多【答案】A【解析】氣體體積不變，氣體分子數(shù)密度不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，氣體溫度升高，分子平均動能增加，氣體平均速率變大，根據(jù)動量定理，分子對器壁平均撞擊力變大。故選A。8．關(guān)于分子動理論的知識，下列說法正確的是（）A．圖甲“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉B．圖乙為水中炭粒運(yùn)動位置連線圖，連線表示炭粒做布朗運(yùn)動的軌跡C．圖丙為分子力與分子間距的關(guān)系圖，分子間距從增大時，分子勢能一直變大D．圖丁為大量氣體分子熱運(yùn)動的速率分布圖，曲線①對應(yīng)的溫度較高【答案】C【解析】A．“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否則很難形成單分子油膜，故A錯誤；B．圖中的折線是炭粒在不同時刻的位置的連線，并不是炭粒的運(yùn)動軌跡，也不是分子的運(yùn)動軌跡，由圖可以看出小炭粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，故B錯誤；C．根據(jù)分子力與分子間距的關(guān)系圖，可知分子間距從r0增大時，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做負(fù)功，則分子勢能增大，故C正確；D．由圖可知，②中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均動能較大，故②對應(yīng)的溫度較高，故D錯誤。故選C。9．在一定溫度下，當(dāng)一定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，分子的平均動能也變小C．每個分子對器壁的平均撞擊力變小D．氣體分子的密集程度變小，分子勢能變小【答案】A【解析】ABC．氣體溫度不變，分子的平均動能不變，氣體分子對器壁的平均撞擊力不變，當(dāng)氣體的體積增大時，氣體分子的密集程度減小，單位時間內(nèi)對器壁的碰撞次數(shù)減少，從而導(dǎo)致單位時間內(nèi)器壁單位面積上受到的壓力變小，故氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)減小，A正確，B、C錯誤；D．氣體分子間距離遠(yuǎn)大于分子直徑，分子之間為引力，且?guī)缀鯙榱?，氣體的體積增大，分子間距離增大，如果考慮氣體分子間的相互作用，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，D錯誤。故選A。10．負(fù)壓病房是收治傳染性極強(qiáng)的呼吸道疾病病人所用的醫(yī)療設(shè)施，可以大大減少醫(yī)務(wù)人員被感染的機(jī)會，病房中氣壓小于外界環(huán)境的大氣壓。若負(fù)壓病房的溫度和外界溫度相同，負(fù)壓病房內(nèi)氣體和外界環(huán)境中氣體都可以看成理想氣體，則以下說法正確的是（）A．負(fù)壓病房內(nèi)氣體分子的平均速率小于外界環(huán)境中氣體分子的平均速率B．負(fù)壓病房內(nèi)每個氣體分子的運(yùn)動速率都小于外界環(huán)境中每個氣體分子的運(yùn)動速率C．負(fù)壓病房內(nèi)單位體積氣體分子的個數(shù)小于外界環(huán)境中單位體積氣體分子的個數(shù)D．相同面積下，負(fù)壓病房內(nèi)壁受到的氣體壓力等于外壁受到的氣體壓力【答案】C【解析】A．負(fù)壓病房的溫度和外界溫度相同，故負(fù)壓病房內(nèi)氣體分子的平均速率等于外界環(huán)境中氣體分子的平均速率，故A錯誤；B．負(fù)壓病房內(nèi)氣體分子的平均運(yùn)動速率相等，故不可能負(fù)壓病房內(nèi)每個氣體分子的運(yùn)動速率都小于外界環(huán)境中每個氣體分子的運(yùn)動速率，故B錯誤；C．決定氣體壓