1、分子运动速率分布规律 (15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.对于一定温度下的某种气体分子的运动,下列说法不正确的是()A.一定温度下某气体分子的碰撞十分频繁,同一时刻,气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等B.一定温度下某气体分子的速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C.一定温度下某气体分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况D.一定温度下某气体,当温度升高时,其中某10个分子的平均速率可能减小【解析】选C。一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁,单个分子运动杂乱无章,速率不等,但大量分子的运动遵从统计规律,速率大和速
2、率小的分子数目相对较少,向各个方向运动的分子数目相等,C错,A、B对;温度升高时,大量分子平均速率增大,但个别或少量(如10个)分子的平均速率有可能减小,D对。2.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()【解析】选D。分子的速率分布遵循“中间多、两头少”的统计规律,即分子平均速率附近的分子最多,与平均速率差距越大的分子越少,且曲线起始于坐标原点,故D正确。3.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,表格反映了氧气分子速率分布规律。按速率大小划分区间/(ms-1)各速率区间的分子数
3、占总分子数的百分率(%)温度为0 时温度为100 时100以下1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9根据表格有四位同学总结出了以下规律,其中正确的是()A.温度越高,速率很小的分子就不存在了B.温度变化时,“中间多、两头少”的分子分布规律发生改变C.某一温度下,速率都在某一数值附近,离开这个数值越远,分子越少D.温度升高时,速率小的分子数增加【解题指南】解答表格类问题时要注意以下三点:(1)
4、要结合题干认真审题,弄清行标题、列标题和表格中数据的含义。(2)有的还要分析各行各列的数据变化趋势及引起变化的原因。(3)结合题目中的问答选项,思考与表格中内容的联系,用已掌握的物理知识求解答案。【解析】选C。从表格数据可看出,温度升高时,速率大的分子数增多了,D错误;根据分子运动的特点,不论温度有多高,速率很大和很小的分子总是少数分子,C正确,A错误;温度变化时,“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变,B错误。4.下列说法中不正确的是()A.一定质量的气体被压缩时,气体压强不一定增大B.一定质量的气体温度不变,压强增大时,分子的数密度增大C.气体压强是由气体分子间的斥力产生的D.一定质
5、量的气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁平均碰撞次数随着温度降低而增加【解析】选C。一定质量的气体压强由温度和体积共同决定,体积减小,温度变化不明确,故气体压强变化不明确,A正确;温度不变,压强增大,则分子数密度一定增大,B正确;气体的压强是由气体分子频繁地撞击器壁而产生的,C错误;温度降低,分子的平均速率减小,想要保持压强不变,必须增加撞击次数,即分子的数密度要增加,宏观上体积减小,故D正确。【补偿训练】密闭容器中气体的压强是()A.由于气体的重力产生的B.由于分子间的相互作用力产生的C.大量气体分子频繁碰撞器壁产生的D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强【解析】选C。密闭
6、容器中的气体由于自身重力产生的压强很小,可忽略不计。其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的,大小由气体的温度和分子数密度决定,A、B错误,C正确;失重时,气体分子仍具有分子动能,对密闭容器的器壁仍然有压强的作用,D错误。二、非选择题(10分)5.如图所示,在注射器中封有一定质量的气体,缓慢推动活塞使气体的体积减小,并保持气体温度不变,则管内气体的压强怎样变化?运用气体分子运动理论怎样进行解释?【解析】管内气体的压强增加。因为当缓慢推动注射器中的活塞时,气体温度不变,则分子的平均速率保持不变,气体的体积减小,分子的密集程度增大,所以分子数密度增大,则气体的压强增大。答案:见解析 (10分钟20分)
7、6.(10分)(多选)如图所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器,甲中恰好装满水,乙中充满空气,则下列说法中正确的是()A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B.两容器中器壁的压强产生的原因不同C.甲容器中pApB、乙容器中pC=pDD.当温度升高时,pA、pB变大,pC、pD也要变大【解析】选B、C。甲容器压强产生的原因是水受到重力的作用,而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁,A错,B对;水的压强p=gh,hAhB,可知pApB,而密闭容器中气体压强各处均相等,与位置无关,故pC=pD,C对;液体所产生的压强与温度无关,温度升高时,pA、pB不变,气体的压强与温度有关,温度升高,pC
8、、pD变大,D错。【补偿训练】(多选)A、B两容器中装有相同质量的氢气,已知A容器中氢气的温度高于B容器中氢气的温度,但压强却低于B容器中氢气的压强。由此可知()A.A中氢气分子的平均速率一定大于B中氢气分子的平均速率B.A中氢气的分子的数密度大于B中氢气分子的数密度C.A中速率大的氢气分子数一定多于B中速率大的氢气分子数D.A中氢气分子的热运动一定比B中氢气分子的热运动剧烈【解析】选A、C、D。分子的平均速率取决于温度,温度越高,分子的平均速率越大,但对于任意一个氢气分子来说并不一定成立,故A项正确;A中氢气平均速率较大,平均动能大,与器壁撞击作用力就越大,只有分子的数密度小,撞击次数少,A
9、中压强才能小于B中压强,B项错误;分子的速率也应遵从统计规律,即“中间多、两头少”,质量相同的气体,温度较高时,速率大的分子数一定多于温度较低时速率大的分子数,C项正确;温度越高,分子的无规则热运动越剧烈,D项正确。7.(10分)(多选)图甲为测量分子速率分布的装置示意图,圆筒绕其中心匀速转动,侧面开有狭缝N,内侧贴有记录薄膜,M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N,在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上。展开的薄膜如图乙所示,NP,PQ间距相等,则()A.到达M附近的银原子速率较大B.到达Q附近的银原子速率较大C.到达Q附近的银原子速率为“中等”速率D.位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率【解析】选A、C、D。从原子炉R中射出的银原子穿过S缝后向右做匀速直线运动,同时圆筒匀速转动,银原子进入狭缝N后,在圆筒转动半圈的过程中,银原子依次全部到达最右端并打到记录薄膜上,打在薄膜上M点附近的银原子先到达最右端,所用时间最短,所以速率较大,同理到达Q附近的银原子速率为“中等”速率,所以A、C正确,B错误;由图像可知,位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率,故D正确。
