高中物理课件：《无序中的有序用统计思想解释分子运动的宏观表现》（沪科版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 典例1 2010 江门高二检测 如图所示为氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布图像 由图像可得到的信息为 A 同一温度下 氧气分子呈现出 中间多 两头少 的分布规律B 随着温度的升高 每一个氧气分子的速率都增大C 随着温度的升高 氧气分子中速率大的分子所占的比例升高D 随着温度的升高 氧气分子的平均速率变小 思路点拨 解答本题可按以下思路分析 标准解答 选A C 图像呈峰状 这表明 不论是在0 还是在100 氧气分子均呈现了 中间多 两头少 的分布规律 即分子速率特大或特小的分子所占比例都较小 绝大多数分子具有中等的速率 又由图知t 100 时 峰 向右移动 表明速率较大的分子所占比例增大了 但仍有速率较小的分子 只是这些分子所占的比例较0 时有所减小 故选项A C正确 变式训练 关于气体分子的速率分布 下列说法正确的是 A 一定温度下 每个分子的速率都相等B 一定温度下 速率很大的分子数目和速率很小的分子数目都很少C 温度升高 每个分子的速率都增大D 温度升高时 速率大的分子数目要增多 解析 选B D 由麦克斯韦气体分子速率分布规律可知 一定温度下 分子的速率表现出 中间多 两头少 的分布规律 故A错误 B正确 当温度升高时 气体分子的平均速率增大 但对个别分子来说其速率大小仍是不确定的 故C错误 D正确 典例2 当物体的温度升高时 下列说法中正确的是A 每个分子的温度都升高B 每个分子的热运动都加剧C 每个分子的动能都增大D 物体分子的平均动能增大 思路点拨 解答本题时应把握以下三点 标准解答 选D 温度是分子平均动能的标志 对单个分子无意义 温度升高 分子平均动能增大 但某些分子的动能可能减小 故A B C错误 D正确 变式训练 当氢气和氧气的质量和温度都相同时 下列说法中正确的是 A 两种气体分子的平均动能相等B 氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C 两种气体分子热运动的总动能相等D 两种气体分子热运动的平均速率相等 解析 选A B 温度相同 两种气体分子的平均动能相等 A正确 因两种气体分子的质量不同 平均动能又相等 所以分子质量大的 氧气 分子平均速率小 故B正确 D错 由于两种气体的摩尔质量不同 物质的量不同 质量相同 分子数目就不相等 C错 故选A B 典例3 对一定量的气体 若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数 则A 当体积减小时 N必定增加B 当温度升高时 N必定增加C 当压强不变而体积和温度变化时 N必定变化D 当压强不变而体积和温度变化时 N可能不变 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 自主解答 选C 单位时间内与器壁单位面积相碰的分子数N既与分子密度有关 还与分子的平均速率有关 当气体体积减小时 分子密度增加 但若温度很低 分子平均速率很小 N也不一定增加 A错 当温度升高时 分子的平均速率增大 但若体积增大 分子密度减小 N也不一定增加 B错 当气体压强不变 则器壁单位面积受到的压力不变 由于温度变化 每个分子对器壁的冲力变化 N只有变化才能保持压强不变 故C正确 D错误 变式训练 2010 闸北区高二检测 关于密闭容器中气体的压强 下列说法中正确的是 A 是由气体受到的重力产生的B 是由气体间的相互作用力产生的C 是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D 容器运动的速率越大 气体的压强也就越大 解析 选C 气体压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的 受单位体积内气体的分子数和气体的温度影响而与气体的重力 容器的运动等因素无关 故C项正确 A B D均不正确 1 关于温度 下列说法正确的是 A 温度越高 分子动能越大B 物体的运动速度越大 分子总动能越大 因而物体温度也越高C 一个分子运动的速率越大 该分子的温度越高D 温度是大量分子无规则热运动平均动能的标志 解析 选D 温度越高 只是分子的平均动能大 并不是每个分子的动能都大 因而A错 物体整体的运动速度对应的是机械能 动能 而温度仅与分子的平均动能有关 与物体整体运动的速度毫无关系 B错 温度是对大量分子集体 物体 而言的 是统计 平均概念 对单个分子无意义 C错 故只有D正确 2 下列各组参量能决定气体的压强的是 A 分子总数和温度B 气体分子的密集程度和温度C 分子总数和分子的平均速率D 气体分子的密集程度和分子种类 解析 选B 气体的压强与气体的温度和单位体积内的分子数有关 故选项B正确 3 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 温度不变时大多数气体分子的速率不会发生变化 解析 选B C 分子速率分布呈 中间多 两头少 的统计规律 而每个分子的运动速率瞬息万变 无规则 故A D选项不正确 B选项正确 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差别 可以认为是相等的 故C选项正确 4 2010 东莞高二检测 封闭在汽缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以下说法正确的是 A 气体的密度增大B 气体的压强增大C 气体分子的平均速率减小D 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变 解析 选B 气体体积不变 即单位体积内的分子数不变 当温度升高时 分子的平均速率增大 每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加 撞击力增大 压强增大 故B选项正确 5 气体的压强是由于气体分子的下列哪种原因造成的 A 气体分子间的作用力B 对器壁的碰撞力C 对器壁的排斥力D 对器壁的万有引力 解析 选B 气体的压强是由于大量分子对器壁频繁碰撞造成的 在数值上就等于在单位面积上气体分子的平均碰撞作用力 故B选项正确 一 选择题 本大题共9小题 每小题4分 共36分 每小题至少一个选项符合题意 1 在研究热现象时 我们可以采用统计方法 这是因为 A 每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B 个别分子的运动不具有规律性C 在一定温度下 大量分子的速率分布是确定的D 在一定温度下 大量分子的速率分布随时间而变化 解析 选B C 由气体分子速率的分布规律可知 个别分子的运动是不确定的 无规律的 而对大量分子来说却表现出 中间多 两头少 的规律性且温度不变 其速率分布也不变 故B C正确 A D错误 2 关于分子的动能 下列说法中正确的是 A 物体运动速度越大 物体内分子的动能一定越大B 物体的温度升高 物体内每个分子的动能都增大C 物体的温度降低 物体内大量分子的平均动能一定减小D 物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关 解析 选C D 分子的动能是由于分子的热运动产生的 与物体的机械运动状态无关 故A错 D正确 温度是物体内分子平均动能的标志 单个分子的动能是时刻变化的 与温度无关 故B错误 C正确 3 关于封闭在容器内的一定质量的气体 当温度升高时 下列说法正确的是 A 气体中的每个分子的速率都必定增大B 有的分子的速率可能减小C 速率大的分子数目增加D 中间多 两头少 的分布规律改变 解析 选B C 对单个分子无法判断速率的变化 A错误 B正确 但总体上速率大的分子数目在增加 C正确 无论温度如何变化 中间多 两头少 的分布规律都不会变化 D错误 4 关于气体的压强 下列说法正确的是 A 气体分子频繁地碰撞器壁是产生压力形成压强的重要因素B 大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律 机会均等 故器壁各部分压强相等C 温度升高 分子频繁碰撞器壁 压强增大D 温度一定时 体积变小 单位体积内分子数增多 对器壁碰撞更加频繁 压强增大 解析 选A B D 从分子动理论观点看 气体压强就是大量气体分子对器壁单位面积上的压力 与气体对器壁碰撞的频繁程度和每次撞击力的大小有关 即决定于单位体积内的分子数和大量分子运动的平均速率 大量分子的运动遵从统计规律 故器壁各部分的压强相等 故选项A B D正确 5 下列有关气体分子运动理论的说法中正确的是 A 无论对单个分子还是对大量分子整体而言 气体分子的运动都是无规则的B 温度升高时每个气体分子的速率都将增大 因此气体分子的平均速率也将增大C 在一定温度下 某种气体的分子速率分布是确定的D 气体的压强只跟气体的温度有关 温度越高压强越大 解析 选C 单个分子的运动具有无规则的特征 但大量的分子却满足统计规律 A错误 气体的温度升高时 速率小的分子数减少 速率大的分子数增加 从而导致气体分子的平均速率增加 B错误 当气体的温度确定时 其速率的分布满足麦克斯韦速率分布规律 可以说是确定的 C正确 气体的压强不仅与气体的温度有关 还与单位体积内气体的分子数有关 D错误 6 2010 福建高考 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律 后来有许多实验验证了这一规律 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 气体分子速率分布规律是 中间多 两边少 且一切分子都在不停地做无规则运动 故选D 7 在一定温度下 当气体的体积减小时 气体的压强增大 这是由于 A 单位体积内的分子数变大 单位时间内对器壁碰撞的次数增多B 气体分子密度变大 分子对器壁的吸引力变大C 每个气体分子对器壁的撞击力变大D 气体分子的密度变大 单位体积内分子的重量变大 解析 选A 气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁产生的 单位时间内对器壁碰撞的次数越多 压强越大 气体分子对器壁的撞击力越大 压强越大 当气体体积减小时 单位体积内的分子数增多 单位时间内对器壁碰撞的次数增多 气体压强增大 故A正确 分子对器壁的引力以及气体分子的重力与气体压强无关 故B D错误 只有当气体温度升高时 气体分子对器壁的撞击力才变大 压强才增大 故C错误 8 2010 石家庄高二检测 某房间 上午10时的温度为15 下午2时的温度为25 假定房间内气压无变化 则下午2时与上午10时相比较 房间内的 A 气体分子单位时间内撞击单位面积墙壁的分子数目减少了B 空气分子的平均速率增大C 所有空气分子的速率都增大D 气体分子密集程度减小了 解析 选A B D 由于下午2时温度高于上午10时 但房间内压强无变化 说明下午2时虽然空气分子的撞击作用加强 但单位时间内对单位面积的撞击次数减少 A正确 因下午2时温度高 分子平均速率一定大 但所有分子的速率并不一定都增大 B正确 C错误 因下午2时温度高 压强不变 说明气体的分子密集程度减小 D正确 9 下面的表格是某年某地区1 6月份的气温与气压对照表 则下列说法中正确的是 A 空气分子无规则热运动呈增强的趋势B 空气分子无规则热运动的情况一直没有变化C 单位时间内与单位面积地面撞击的空气分子个数呈增加的趋势D 单位时间内与单位面积地面撞击的空气分子个数一直没有变化 解析 选A 气体温度升高 空气分子无规则热运动呈增强趋势 而气体压强在减小 故单位时间内与单位面积地面撞击的分子数在减少 所以A选项正确 二 非选择题 14分 10 2010 韵关高二检测 如图所示 两个完全相同的圆柱形密闭容器 甲 中装有与容器容积等体积的水 乙 中充满空气 试问 1 两容器各侧壁压强大小关系及压强的大小决定于哪些因素 容器容积恒定不变 2 若让两容器同时做自由落体运动 容器侧壁上所受压强如何变化 解析 1 对于 甲 容器 侧壁的压强自上而下由小变大 其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离h的关系是p gh 在同样高度的水平面上 水对各个方向的压强相等 对于 乙 容器 器壁上各处的压强都相等 其大小决定于气体分子的密度和温度 2 甲 容器做自由落体运动时 水和容器都处于完全失重状态 水与器壁之间无压力 器壁各处的压强均为零 乙 容器做自由落体运动时 器壁各处的压强不发生变化 因为气体分子的密度和温度都不变 答案 见解析 1 气体分子永不停息地做无规则运动 同一时刻向各个不同方向运动的分子 速率有大有小 下表是氧气分子分别在0 和100 时 同一时刻在不同速率区间的分子数占总分子数的百分比 由表得出的结论中正确的是 A 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 随着温度的升高 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B C 由表格可以看出 在0 和100 温度下 分子速率在200m s 700m s之间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 2 一定质量的气体 下列叙述中正确的是 A 如果体积减小 气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增大B 如果压强增大 气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增大C 如果温度升高 气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增大D 如果分子密度增大 气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增大 解析 选B 气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数 是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的 选项A和D都是单位体积内的分子数增大 但分子的平均速率如何变化却不知道 选项C由温度升高可知分子的平均速率增大 但单位体积内的分子数如何变化未知 所以选项A C D都不能选 气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现 所以选项B是正确的 3 气体压强和通常所说的大气压强是不是同一回事 若不是有何区别与联系 解析 因密闭容器中的气体密度一般很小 由气体自身重力产生的压强极小 可忽略不计 故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 大小由气体的密度和温度决定 与地球的引力无关 气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的 大气压强却是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强 如果没有地球引力作用 地球表面就没有大气 从而也不会有大气压 地面大气压的值与地球表面积的乘积 近似等于地球大气层所受的重力值 大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全