2019-2020学年高中物理 第八章 气体 第4节 气体热现象的微观意义随堂演练巩固提升课件 新人

[随堂检测]1．(多选)关于气体分子运动的特点，下列说法中正确的是()A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用解析：选ABD．气体分子间距离较大，相互作用的引力和斥力很微弱，所以气体很容易被压缩，气体分子能自由运动，故A、B均正确；但气体间有相互作用，故C错误，D正确．2．下列说法正确的是()A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：选A．气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故A正确，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故C、D错误．3．(多选)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解析：选AD．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少；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的关系，可判知A、D选项正确，B、C选项错误．4．(多选)(2018·高考全国卷Ⅱ)对于实际的气体，下列说法正确的是()A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体的体积变化时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能解析：选BDE.实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以B、D、E正确，A、C错误．5．(2019·高考全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．解析：由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度．答案：低于大于[课时作业]一、单项选择题1．在一定温度下，某种理想气体分子的速率分布应该是()A．每个分子速率都相等B．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少C．每个分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的D．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多解析：选B．气体分子速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律．每个分子的速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少，故只有选项B正确，A、C、D三项都错误．2．下面关于气体压强的说法正确的是()A．气体压强是由于气体受到重力而产生的B．失重情况下气体对器壁不会产生压强C．气体对容器底的压强比侧壁压强大D．气体的压强是由于气体分子不断地碰撞容器壁而产生的解析：选D．气体的压强是由于气体分子不断对容器壁碰撞而产生的，而不是由于气体本身的重力而产生的，所以A错误，D正确；在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对器壁的压强不会变化，B错误；气体的密度很小，重力的影响可以忽略不计，所以气体对器壁的压强各处都是相等的，C错误．3．有关气体压强，下列说法正确的是()A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小解析：选D．气体压强由气体分子的密度和平均动能共同决定，密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小．同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能可能增大，也可能减小，压强的变化不能确定．综上所述，正确选项为D．4．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体的压强增大，从分子微观角度来分析，这是因为()A．气体分子的平均动能增大B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多C．气体分子数增加D．气体分子对器壁的碰撞力变大解析：选B．温度不发生变化，分子的平均动能不变，分子对器壁的碰撞力不变，故A、D错误；质量不变，分子总数不变，C项错误；体积减小，气体分子密集程度增大，单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多，故B正确．5.一定质量的理想气体由状态A沿平行于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．气体分子的平均速率减小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解析：选B．从p－V图象中的AB图线可知，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，压强增大，温度升高，气体的温度升高，内能增加，选项A错，B对；气体的温度升高，分子平均速率增大，故选项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，故选项D错．6.用一导热、可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B两部分，如图所示，A、B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气，且均可看成理想气体，则当两气体处于平衡状态时()A．内能相等B．分子的平均动能相等C．分子的平均速率相等D．分子数相等解析：选B．两种理想气体的温度相同，所以分子的平均动能相同，由于气体种类不同，分子质量不同，故分子的平均速率不同，故B正确，C错误；气体质量相同，但摩尔质量不同，所以分子数不同，其分子平均动能的总和不同，因而内能也就不同，故A、D也错误．二、多项选择题7．关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是()A．某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化解析：选BC．具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计分布规律，选项A错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项B正确；虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律．由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项C正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D是错误的．8．封闭在体积一定的容器内的理想气体，当温度升高时，下列说法正确的是()A．气体分子的密度增大B．气体分子的平均动能增大C．气体分子的平均速率增大D．气体分子的势能增大解析：选BC．理想气体做等容变化时，由查理定律得，pT＝C，当温度升高时，其压强增大．故当T增大时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，而分子的密度和分子势能都不变，故只有B、C正确．9.如图所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态为A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时()A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nCB．气体分子的平均速率vA＞vB＞vCC．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA＞FB，FB＝FCD．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NA＞NB，NA＞NC解析：选CD．由题图可知B→C，气体的体积增大，密度减小，A错误；C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC，B错误；而气体分子对器壁产生作用力，B→C为等压过程，pB＝pC，FB＝FC，由题图知，pA＞pB，则FA＞FB，C正确；A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA＞NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA＞NC，D正确．10．气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小，下表是氧气分别在0℃和100℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，选项结论中正确的是()按速率大小划分的区间(m·s－1)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0℃100℃100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9按速率大小划分的区间(m·s－1)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0℃100℃300～40021.417.4400～50020.418.6500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9A．气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同B．大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小C．随着温度升高，气体分子的平均速率增大D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化解析：选BC．由表格可能看出0℃和100℃两种温度下，分子速率在200～700m/s的分子数的比例较大，由此可得出B正确．再比较0℃和100℃两种温度下分子速率较大的区间，100℃的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，100℃的分子数所占比例较小，故100℃的气体分子平均速率高于0℃的气体分子平均速率，故C正确．三、非选择题11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K、TB＝400K.(1)求气体在状态B时的体积；(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．解析：(1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得VATA＝VBTB，代入数据得VB＝0.4m3.(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．答案：(1)0.4m3(2)见解析12．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．求：此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因．解析：对航天服内气体，开始时压强为p1＝1atm，体积为V1＝2L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4L．由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2解得：p2＝0.5atm.微观角度解释：航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到航天服单位面积上的分子数减少，故压强减小．答案：见解析按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束