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2019-2020年高中物理 第1章1.5用統(tǒng)計思想解釋分子運動的宏觀表現(xiàn)知能優(yōu)化訓練 滬科版選修3-3 1．氣體分子運動的特點是(　　) A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空間里自由移動 B．分子的頻繁碰撞致使它做雜亂無章的熱運動 C．分子沿各方向運動的機會均等 D．分子的速率分布毫無規(guī)律 解析：選ABC.氣體分子除碰撞外，可認為是自由移動，頻繁碰撞使分子沿各個方向機會均等，分子的速率分布有“中間多，兩頭小”的規(guī)律． 2．關于溫度的概念，下列說法中正確的是(　　) A．溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則物體的分子平均動能大 B．物體溫度高，則物體每一個分子的動能都大 C．某物體內能增大時，其溫度一定升高 D．甲物體溫度比乙物體溫度高，則甲物體的分子平均速率比乙物體大 解析：選A.從分子運動論的觀點來看，物體溫度的高低反映了組成物體的大量分子無規(guī)則運動——分子熱運動的劇烈程度．因此，溫度是組成物體的大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，溫度高就表示大量分子的熱運動劇烈，盡管這時有少數(shù)分子的熱運動速率較小，但大量分子的平均動能大；相反，溫度低，盡管這時有少數(shù)分子的熱運動速率仍較大，但大量分子熱運動的平均動能?。?，對于單個分子來說，不論它運動的速率大小如何，溫度對它來說是沒有意義的． 3．(xx年開封高二檢測)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沖量 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 解析：選A.根據(jù)壓強的定義知A正確，B錯；氣體分子熱運動的平均動能減小，說明溫度降低，但不能說明壓強也一定減小，C錯；單位體積的氣體分子數(shù)增加，但溫度降低，氣體的壓強也有可能減小，故D錯． 4．一個班級有20個實驗小組，在基本相同的條件下，用同樣的方法共同測量某種未知溶液的密度，得到如下數(shù)據(jù)(單位103 kg/m3) 序號] 測量值 序號 測量值 序號 測量值 序號 測量值 1 1.69 6 1.71 11 1.74 16 1.75 2 1.72 7 1.73 12 1.71 17 1.73 3 1.70 8 1.75 13 1.74 18 1.72 4 1.76 9 1.79 14 1.73 19 1.73 5 1.78 10 1.84 15 1.73 20 1.72 解析：為便于繪圖，先以0.01的差值為依據(jù)．將上述測量數(shù)據(jù)按由小到大的順序排列，如下表所示： 測量值 1.69 1.70 1.71 1.72 1.73 1.74 1.75 1.76 次數(shù) 1 1 2 3 5 2 2 1 測量值 1.77 1.78 1.79 1.80 1.81 1.82 1.83 1.84 次數(shù) 0 1 1 0 0 0 0 1 取橫軸表示密度，每一等分大小為0.01，并把各次測量值標在區(qū)間的中部，縱軸表示出現(xiàn)次數(shù)，根據(jù)上述數(shù)據(jù)畫出直方圖，如圖所示． 由直方圖可知，該溶液的密度估計在1.73左右．右邊孤立出現(xiàn)的“小島”(1.84)，意味著該組實驗中可能存在較大的差錯，應該重新予以測定． 答案：見解析 一、選擇題 1．下列關于氣體分子的運動特點，正確的敘述有(　　) A．大量氣體分子在做雜亂無章的運動，它們向各個方向運動機會均等，故毫無規(guī)律可言 B．氣體分子都在各自的平衡位置附近移動，不存在相互碰撞，所以分子之間無相互作用力 C．分子的運動具有集體行為，一會兒大量分子向左，一會兒又向右 D．氣體分子的運動速率遵循統(tǒng)計規(guī)律 解析：選D.A項，大量分子的運動雖然雜亂無章，但遵循統(tǒng)計規(guī)律，如溫度升高，分子的平均運動速率要增加，故可以從掌握分子運動規(guī)律入手，研究分子的運動，故A錯；B項分子之間由于頻繁碰撞，隨時改變位置，故B錯；C項，個別分子的運動具有隨機性，故C錯；D正確． 2．對一定量的氣體，若用N表示單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數(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 解析：選C.由于氣體壓強是大量氣體分子對器壁的碰撞作用而產生的，其值與分子密度ρ及分子平均速度有關．對一定質量的氣體，壓強與溫度和體積有關．若壓強不變而溫度發(fā)生變化時，或體積發(fā)生變化時，即分子密度發(fā)生變化時，N一定變化，故C正確，D錯．而V減小溫度也減小時，N不一定增加，A錯．當溫度升高時，同時體積增大，則N不一定增加，故B項錯． 3．關于麥克斯韋速率分布律對氣體分子速率分布的解釋，正確的是(　　 A．分子的速率大小與溫度有關，溫度越高，所有分子的速率都增大 B．分子的速率大小與溫度有關，溫度越高，分子的平均速率增大 C．氣體分子的速率分布總體呈現(xiàn)出“中間多，兩邊少”的正態(tài)分布特征 解析：選BCD.麥克斯韋氣體速率分布律是利用統(tǒng)計的觀點研究得到的規(guī)律，規(guī)律表明所有氣體分子的速率分布都是“中間多，兩邊少”的正態(tài)分布特征，分子的平均速率與溫度有關，溫度越高，平均速率增大，但并不是每個分子的速率都增大，故正確答案為BCD. 4．實驗中測得某種氣體的溫度是0 ℃，一位同學據(jù)此提出了以下幾個說法，其中正確的是(　　) A．該氣體中分子的溫度是0 ℃ B．該氣體中，運動速率大的分子的溫度一定高于0 ℃，運動速率小的分子的溫度一定低于0 ℃ C．溫度不變時，該氣體中分子的平均速率不變 D．溫度升高時，速率大的分子所占的比例會增大 解析：選CD.溫度是物體內分子平均動能的標志，它具有統(tǒng)計的意義，是針對大量分子而言的．對單個分子沒有實際意義，A、B都把溫度看成單個分子所具有的量，都不正確． 根據(jù)溫度的微觀意義，溫度不變時，物體內所有分子的平均動能也不變．對于確定的氣體，分子質量一定，因此分子的平均速率也不變． 溫度升高時，分子的平均動能增大，這是由于動能大的分子所占的比例增大造成的，對于確定的氣體，意味著速率大的分子所占的比例增大． 5．一定質量的氣體，下列敘述中正確的是(　　) A．如果體積減小，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大 B．如果壓強增大，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大 C．如果溫度升高，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大 D．如果分子密度增大，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大 解析：選B.氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由單位體積內的分子數(shù)和分子的平均速率共同決定的．選項A和D都是單位體積內的分子數(shù)增大，但分子的平均速率如何變化卻不知道；選項C由溫度升高可知分子的平均速率增大，但單位體積內的分子數(shù)如何變化未知，所以選項A、C、D都不能選．氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)正是氣體壓強的微觀表現(xiàn)，所以選項B是正確的． 6．封閉在汽缸內一定質量的氣體，如果保持氣體體積不變，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．氣體分子的平均速率減小 D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)不變 解析：選B.由于氣體體積不變，氣體的分子密度不變，但溫度升高，則壓強必定增大，氣體分子的平均速率增大；因速率增大，每秒內撞擊在器壁單位面積上的分子數(shù)一定增加，由此可知A、C、D錯誤，B正確． 7．xx年廣州成功舉辦了亞運會，為確保亞運會的成功，氣象人員分析了前7個月份的平均氣溫和平均大氣壓．下面的表格是廣州地區(qū)1～7月份氣溫與氣壓的對照表 月份 1 2 3 4 5 6 7 單位 平均氣溫 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8 ℃ 平均大氣壓 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.9984 0.9960 105 Pa 7月份與1月份相比較(　　) A．空氣分子無規(guī)則熱運動的情況幾乎不變 B．空氣分子無規(guī)則熱運動增強了 C．單位時間內空氣分子對地面的撞擊次數(shù)增多了 D．單位時間內空氣分子對地面的撞擊次數(shù)減少了 解析：選BD.氣體分子無規(guī)則熱運動情況只與溫度有關，由表可知，7月份溫度高于1月份，故空氣分子無規(guī)則熱運動增強了，選項B正確；因為氣體壓強是由于氣體分子對器壁的頻繁撞擊而產生的，由表可知，7月份單位時間內氣體分子對地面撞擊次數(shù)減少，D項正確． 二、非選擇題 8.如圖1－4－2所示為兩種不同溫度氣體分子的麥克斯韋速率分布曲線．其橫坐標為速率，縱坐標為對應這一速率的分子個數(shù)．可以看出，在任一溫度下，既有速率很小的分子，也有速率很大的分子．溫度升高，只是分子的平均速率增大，并不能說明溫度高的物體所有分子速率都比溫度低的物體分子速率大．由圖所示圖像中，你能判斷T1、T2的大小嗎？ 圖1－4－2 解析：根據(jù)麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律知，溫度升高，氣體分子速率大的占的比率要增大，速率小的所占的比率要減小，這也就是我們前邊學過的“溫度越高分子運動越劇烈”，所以T2要大于T1. 答案：T2大于T1 9．根據(jù)熱力學理論可以計算出氨氣分子在0 ℃時的平均速率約為490 m/s，該溫度下一個標準大氣壓時氨氣分子對單位面積、單位時間的碰撞次數(shù)為31023.分子間平均距離約10－9 m．根據(jù)以上數(shù)據(jù)說明：為什么研究單個分子的運動規(guī)律是不現(xiàn)實的？ 答案：分子運動的速率非常大，分子間碰撞極為頻繁，分子速度方向極易變化，單個分子的運動規(guī)律根本無法研究，因此是不現(xiàn)實的． 10.如圖1－4－3所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝有與容器容積相等的水，乙中充滿空氣，試問： 圖1－4－3 (1)兩容器各側壁壓強的大小關系及壓強的大小決定于哪些因素？(容器容積恒定) (2)若讓兩容器同時做自由落體運動，容器側壁上所受壓強將怎樣變化？ 解析：(1)對甲容器，上壁的壓強為零，底面的壓強最大，其數(shù)值為p＝ρgh(h為上、下底面間的距離)．側壁的壓強自上而下，由小變大，其數(shù)值大小與側壁上各點距水面的豎直距離x的關系是p＝ρgx.對乙容器，各處器壁上的壓強大小都相等，其大小決定于氣體的分子密度和溫度． (2)甲容器做自由落體運動時器壁各處的壓強均為零．乙容器做自由落體運動時，器壁各處的壓強不發(fā)生變化． 答案：見解析