2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第一章　分子動理論實驗：用油膜法估測油酸分子的大小含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第一章分子動理論2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道用油膜法估測分子大小的思路.2.通過實驗估測分子的大小，體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應(yīng)用.3.了解一般分子大小的數(shù)量級．一、實驗思路把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上會形成一層油膜，油膜是由單層油酸分子中的烴基C17H33-組成．把分子簡化為球形處理，并認(rèn)為它們緊密排布，測出油膜的厚度d，它就相當(dāng)于分子的直徑，即油酸分子的直徑等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V與它在水面上攤開的面積S之比，如圖所示．二、實驗器材配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、爽身粉、注射器、燒杯、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙．三、物理量的測量1．測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V.(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液．(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)．(3)用它們的總體積除以總滴數(shù)，得到1滴油酸酒精溶液的體積．(4)根據(jù)溶液濃度計算其所含純油酸的體積V.2．測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S.(1)在淺盤里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，將爽身粉均勻地撒在水面上．(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一塊有輪廓的油膜．(3)待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀．(4)根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標(biāo)方格，計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個．(5)把正方形的個數(shù)乘單個正方形的面積就得到油膜的面積S.四、數(shù)據(jù)分析1．用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V和該油膜面積S計算出油膜厚度，即油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S).2．除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級為10－10m.五、注意事項1．油酸酒精溶液配制好后不要長時間放置，以免濃度改變，造成較大的實驗誤差．2．實驗前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈，爽身粉應(yīng)均勻撒在水面上．3．向水面滴油酸酒精溶液時，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成．4．待測油酸薄膜擴(kuò)散后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓．5．計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個.例1在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，(1)某同學(xué)操作步驟如下：①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；③在淺盤內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；④在淺盤上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積．改正其中的錯誤：_________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8×10－3mL，其形成的油膜面積為40cm2，則估測出油酸分子的直徑為________m.答案(1)②在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積，再測出一滴的體積；③在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定(2)1.2×10－9解析(1)②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應(yīng)先用累積法測出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先撒上爽身粉，再滴油酸酒精溶液，穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出有清晰輪廓的油膜．(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V＝4.8×10－3×0.10%×10－6m3＝4.8×10－12m3，故油酸分子直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4.8×10－12,40×10－4)m＝1.2×10－9m.例2(2022·江蘇吳江中學(xué)高二期中)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，測得1mL的油酸酒精溶液有75滴．現(xiàn)取1滴該油酸酒精溶液滴在水面上，待水面穩(wěn)定后，將帶有網(wǎng)格線的透明塑料蓋板放在淺盤上，用彩筆在塑料蓋板上描出油膜的輪廓，其形狀和尺寸如圖所示，塑料蓋板上的小方格邊長為1cm.則：(1)油膜的面積是________cm2；(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是____m3；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑約為________m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)某同學(xué)在實驗中最終得到的計算結(jié)果偏小，出現(xiàn)這種結(jié)果可能的原因是________．A．將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計算B．計算油膜面積時，將不完整的方格都作為完整方格處理C．計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)D．水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開答案(1)115(2)8×10－12(3)7×10－10(4)B解析(1)大于半格的算作一格，小于半格的舍去，根據(jù)油膜形狀得知，油膜的面積為：115×1cm2＝1.15×102cm2.(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V＝eq\f(1,75)×eq\f(6,1×104)mL＝8×10－6mL＝8×10－12m3.(3)油酸分子的直徑約為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6mL,1.15×102cm2)≈7×10－8cm＝7×10－10m.(4)將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積，導(dǎo)致油酸體積V偏大，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故A錯誤；計算油膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，會導(dǎo)致油膜面積S偏大，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏小，故B正確；計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)，會導(dǎo)致油膜面積S偏小，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故C錯誤；水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，會導(dǎo)致油膜面積S偏小，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故D錯誤．1．(2022·江蘇泗陽縣實驗高級中學(xué)高二月考)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列說法正確的是()A．實驗中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓B．本實驗不考慮油酸分子間的間隙C．將油酸酒精溶液滴入水中后應(yīng)立即迅速描繪油膜輪廓D．為減小實驗誤差，應(yīng)往均勻撒好痱子粉的水盤中多滴幾滴油酸酒精溶液答案B解析實驗中使用到酒精溶液，其中酒精的作用是對油酸溶液起稀釋作用，盡可能地減少滴入水面的油酸的含量，故A錯誤；油膜是呈單分子分布的，實驗中把油酸分子看成球形，分子間沒有空隙，故B正確；溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能散開，形成單分子油膜，穩(wěn)定后再把油膜的輪廓畫在玻璃板上，然后用坐標(biāo)紙計算油膜的面積，故C錯誤；多滴幾滴油酸酒精溶液，不便于形成單分子油膜，故D錯誤．2．在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，關(guān)于油膜面積的測量方法，下列做法正確的是()A．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)立即用刻度尺去測量油膜的面積B．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能地散開，再用刻度尺去測量油膜的面積C．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)立即將油膜的輪廓畫在玻璃板上，再利用坐標(biāo)紙去計算油膜的面積D．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能散開，再把油膜的輪廓畫在玻璃板上，然后用坐標(biāo)紙去計算油膜的面積答案D解析油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能散開，形成單分子油膜，再把油膜的輪廓畫在玻璃板上，然后用坐標(biāo)紙計算油膜的面積，由于油膜不規(guī)則，無法用刻度尺去量油膜的面積，故A、B、C錯誤，D正確．3．為了減小“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗誤差，下列方法可行的是()A．用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液，共N滴，則每滴中含有油酸eq\f(1,N)mLB．把淺盤水平放置，在淺盤里倒入一些水，使水面離盤口距離小一些C．先在淺盤中撒些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D．實驗時先將一滴油酸酒精溶液滴入水中，再把爽身粉撒在水面上答案B解析eq\f(1,N)mL是一滴油酸酒精溶液的體積，乘以其中油酸的濃度才是油酸的體積，A錯誤；多滴以后會使油膜面積增大，可能使油膜這個不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸，這樣油膜就不是單分子油膜了，故C錯誤；為了使油酸分子緊密排列，實驗時先將爽身粉均勻撒在水面上，再將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，D錯誤．4．(2021·南京市第十三中學(xué)高二期末)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中：(1)用amL純油酸配制成bmL的油酸酒精溶液，現(xiàn)已測得n滴溶液的體積為cmL，將一滴溶液滴入水中，油膜充分展開后面積為Scm2，每滴該溶液中油酸的體積為________mL，估算油酸分子的直徑為________cm.(2)用油膜法測出油酸分子直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需知道油酸的________．A．摩爾質(zhì)量 B．摩爾體積C．質(zhì)量 D．體積答案(1)eq\f(ac,nb)eq\f(ac,nbS)(2)B解析(1)油酸酒精溶液的濃度為eq\f(a,b)，1滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積V＝eq\f(c,n)·eq\f(a,b)＝eq\f(ac,nb)，則油酸分子直徑D＝eq\f(V,S)＝eq\f(ac,nbS)(2)因阿伏加德羅常數(shù)等于摩爾體積除以一個分子的體積，則用油膜法測出油酸分子直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)還需知道油酸的摩爾體積，故選B.5．在“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出油膜輪廓，數(shù)出油膜共占140個小方格，每格邊長是0.5cm，由此估算出油酸分子直徑為()A．7×10－8m B．1×10－8mC．7×10－10m D．1×10－10m答案C解析1滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V＝eq\f(1,80)×eq\f(1,5000)cm3＝2.5×10－6cm3，油膜的面積為S＝140×0.25cm2＝35cm2，油酸分子直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2.5×10－6,35)cm≈7×10－10m，故選C.6.某貨船在運送貨物過程中，不慎將200升純油酸泄漏到某湖泊中，幾天后，水面上有漂浮的油酸，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門為了評估本次泄漏事故對環(huán)境的影響，對油酸在湖面上的擴(kuò)散情況進(jìn)行拍照并將圖片完整地繪制到坐標(biāo)紙上，得到如圖所示的輪廓圖，已知坐標(biāo)紙上每個小方格的邊長為1cm，輪廓圖的比例尺為1∶10000(比例尺等于圖上距離與實際距離之比)，據(jù)測算，在湖面上形成的油膜僅由全部泄露油酸的eq\f(1,1000)形成，假設(shè)形成的油膜為單分子油膜，根據(jù)以上信息，可以算出：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)該湖面上油膜的實際面積約為________m2；(2)油酸分子的直徑約為________m.答案(1)2.8×105(2)7.1×10－10解析(1)由于每格邊長為1cm，則每一格面積就是1cm2，估算油膜的面積時超過半格算一格，小于半格就舍去，共計28格，而輪廓圖的比例尺為1∶10000，那么該湖面上油膜的實際面積約為S＝28×100×100m2＝2.8×105m2.(2)在湖面上形成的油膜對應(yīng)的油酸體積是：V＝eq\f(1,1000)×200L＝0.2L分子直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(0.2×10－3,2.8×105)m≈7.1×10－10m.7．(2021·上海市嘉定區(qū)期末)在做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中(1)實驗簡要步驟如下：A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積SB．將一滴油酸酒精溶液滴在水面，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上C．用淺盤裝入約2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上D．取一定體積的油酸和確定體積的酒精混合均勻配制成一定濃度的油酸酒精溶液E．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積VF．用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)G．由eq\f(V,S)得到油酸分子的直徑d上述實驗步驟的合理順序是________________．(填寫字母編號)(2)在本實驗中“將油膜分子看成緊密排列的球形，在水面形成單分子油膜”，體現(xiàn)的物理思想方法是________________________________________________________________________.(3)在做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗時，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.2mL，用量筒和注射器測得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油酸薄膜的輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm，由此可估測出油酸分子的直徑是_______m．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)DFECBAG(2)理想模型法(3)6.3×10－10解析(1)實驗步驟為：將配制好的油酸酒精溶液，通過量筒測出1滴此溶液的體積．然后將1滴此溶液滴在有爽身粉的淺盤里的水面上，等待形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆描繪出油酸薄膜的形狀，將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，按不足半個舍去，多于半個的算一個，計算出油酸薄膜的面積．則用1滴此溶液中純油酸的體積除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面積，恰好就是油酸分子的直徑．故實驗步驟的合理順序為DFECBAG；(2)在本實驗中“將油膜分子看成緊密排列的球形，在水面形成單分子油膜”，體現(xiàn)的物理思想方法是理想模型法；(3)由于每個小方格邊長為1cm，則每一個小方格的面積就是1cm2，數(shù)出在油膜輪廓范圍內(nèi)的格子數(shù)(超過半格的按一格計算，小于半格的舍去)為40個，則油酸薄膜的面積S＝40cm2＝4.0×10－3m2.由題意知，80滴油酸酒精溶液的體積為1mL，且油酸酒精溶液的體積分?jǐn)?shù)為0.02%，故每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V0＝eq\f(V,N)×0.02%＝eq\f(1,80)×0.02%×10－6m3＝2.5×10－12m3.油酸分子直徑d＝eq\f(V0,S)＝eq\f(2.5×10－12,4.0×10－3)m≈6.3×10－10m.8．(2022·南京市第一中學(xué)高二階段練習(xí))(1)在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示．坐標(biāo)格的每個小正方形大小為2cm×2cm.由圖可以估算出油膜的面積是________________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________________m(保留1位有效數(shù)字)．(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片．這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4×10－8m的圓周而組成的，由此可以估算出鐵原子的直徑約為________________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)．(3)做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗時，四個同學(xué)都發(fā)生了一個操作錯誤，導(dǎo)致最后所測分子直徑偏大的是________．A．甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了一點，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實際濃度比計算值小了B．乙同學(xué)用注射器測得58滴油酸酒精的溶液為1mL，不小心錯記錄為59滴C．丙同學(xué)在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器取一滴溶液滴在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的粗D．丁同學(xué)計算油膜面積時，把凡是半格左右的油膜都算成了一格答案(1)2568×10－10(2)9×10－10(3)A解析(1)通過數(shù)格就能計算油膜的面積，多于半個格的算一個，少于半個格的舍去，由題圖所示油膜可知，油膜的面積為S＝256cm2＝0.0256m2兩滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為V＝2×eq\f(1mL,100)×eq\f(0.25mL,250mL)＝2×10－5mL＝2×10－5cm3油酸分子的直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2×10－11,0.0256)m≈8×10－10m.(2)圓周周長為2πR＝π×1.4×10－8m，為48個鐵原子的直徑之和，所以鐵原子的直徑為d＝eq\f(1.4×10－8×3.14,48)m≈9×10－10m.(3)甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了一點，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實際濃度比計算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積比實際值大，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏大，A正確；乙同學(xué)用注射器測得58滴油酸酒精的溶液為1mL，不小心錯記錄為59滴，算出的一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積偏小，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，B錯誤；丙同學(xué)在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器取一滴溶液滴在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的粗，一滴油酸酒精溶液的實際體積變大，一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積變大，對應(yīng)的油膜面積S變大，但體積V還是按原來的算的，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，C錯誤；丁同學(xué)計算油膜面積時，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，計算出的油膜的面積S偏大，由d＝eq\f(V,S)可得，d偏小，D錯誤．3分子運動速率分布規(guī)律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律.2.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義．一、統(tǒng)計規(guī)律1．必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件．2．不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件．3．隨機(jī)事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件．4．統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機(jī)事件的整體往往會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計規(guī)律．二、氣體分子運動的特點1．氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍，通常認(rèn)為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，做勻速直線運動．2．在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等．三、分子運動速率分布圖像溫度越高，分子的熱運動越劇烈．大量氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．當(dāng)溫度升高時，速率大的分子比例較多，平均速率較大．四、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．1．判斷下列說法的正誤．(1)氣體的體積等于氣體分子體積的總和．(×)(2)當(dāng)物體溫度升高時，每個分子運動都加快．(×)(3)密閉容器中氣體的壓強(qiáng)是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的．(×)(4)一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度降低，則壓強(qiáng)減小．(√)2．密閉在鋼瓶中的氣體，溫度升高時壓強(qiáng)增大．從分子動理論的角度分析，這是由于氣體分子的________增大了．該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖像如圖所示，則T1________(選填“大于”或“小于”)T2.答案平均速率小于一、氣體分子運動的特點導(dǎo)學(xué)探究(1)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什么規(guī)律？(2)氣體分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的自由狀態(tài)？(3)溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？答案(1)拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的．(2)無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但由于分子之間的頻繁碰撞，使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章．(3)分子在做無規(guī)則運動，造成其速率有大有?。疁囟壬邥r，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減?。R深化1．對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事件出現(xiàn)的機(jī)會卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律．(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律．2．氣體分子運動的特點(1)氣體分子間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動．所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積．(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機(jī)會(機(jī)率)相等．(3)每個氣體分子都在做永不停息的無規(guī)則運動，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率．例1(2021·常州市第三中學(xué)高二期中)氣體能夠充滿密閉容器，說明氣體分子除相互碰撞的短暫時間外()A．氣體分子可以做布朗運動B．氣體分子的速率都一樣大C．相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動D．相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大答案C解析布朗運動是固體小顆粒的運動，故A錯誤；氣體分子的運動是雜亂無章的，表示氣體分子的速度大小和方向具有不確定性，與溫度的關(guān)系是統(tǒng)計規(guī)律，故B錯誤；氣體分子的相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動造成氣體沒有固定形狀，故C正確；氣體分子的相互作用力十分微弱，但是由于頻繁撞擊使得氣體分子間的距離不是一樣大，故D錯誤．氣體分子的運動是雜亂無章、無規(guī)則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統(tǒng)計規(guī)律.二、分子運動速率分布圖像1．溫度越高，分子熱運動越劇烈．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的速率不一定增大，但大量分子的平均速率一定增大，而且“中間多”的分子速率值增大(如圖所示)．例2(2021·江蘇鹽城高二期末)如圖是氧氣分子在不同溫度(0℃和100℃)下的速率分布，由圖可得信息()A．同一溫度下，氧氣分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B．隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例變大D．隨著溫度的升高，氧氣分子的平均速率變小答案A解析由題圖可知，同一溫度下，氧氣分子速率呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點，A正確．溫度越高，平均速率越大，但不是所有分子運動速率都變大，B錯誤；由圖知，隨著溫度升高，速率較大的分子數(shù)增多，所以氧氣分子的平均速率變大，氧氣分子中速率小的分子所占比例變低，故C、D錯誤．三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖甲所示，密閉容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的嗎？(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動情況．如圖乙所示，再從相同高度把100粒或更多的豆粒連續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針的擺動情況．使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上，觀察指針的擺動情況．用豆粒做氣體分子的模型，試說明氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原理．答案(1)不是，是分子撞擊器壁而產(chǎn)生的．(2)氣體壓強(qiáng)等于大量氣體分子在器壁單位面積上的平均作用力，氣體壓強(qiáng)大小與氣體分子的數(shù)密度和氣體分子的平均速率有關(guān)．知識深化1．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．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．3．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②大小由氣體分子的數(shù)密度和平均速率決定，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)生的例3關(guān)于密封容器中氣體的壓強(qiáng)，下列說法中正確的是()A．是由于氣體受到重力作用而產(chǎn)生的B．是由于氣體分子間的分子斥力產(chǎn)生的C．是由容器器壁對氣體分子的排斥而產(chǎn)生的D．是由大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的答案D解析氣體對容器器壁的壓強(qiáng)，是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的．故選D.例4一定質(zhì)量的氣體體積始終不變，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，單位時間內(nèi)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，氣體分子平均速率變大，根據(jù)動量定理，分子對器壁平均撞擊力變大．故選A.考點一氣體分子運動的特點分子運動速率分布圖像1．下列關(guān)于氣體分子速率分布的說法不正確的是()A．分子的速率與溫度有關(guān)，溫度越高，所有分子的速率都越大B．分子的速率與溫度有關(guān)，同一種氣體溫度越高，分子的平均速率越大C．氣體分子的速率分布總體呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布特征D．氣體分子的速率分布遵循統(tǒng)計規(guī)律，適用于大量分子答案A解析分子的速率大小與溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動的平均速率越大，并非所有分子的速率都增大，選項A錯誤．2．對于氣體分子的運動，下列說法不正確的是()A．一定溫度下氣體分子的碰撞十分頻繁，同一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機(jī)會(概率)相等B．一定溫度下氣體分子的速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C．一定溫度下氣體分子做雜亂無章的運動，可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．當(dāng)溫度升高時，其中某10個分子的平均速率可能減小答案C解析一定溫度下氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率大和速率小的分子數(shù)目相對較少，氣體分子向各個方向運動的機(jī)會相等，C錯誤，A、B正確；溫度升高時，大量分子的平均速率增大，但少量(如10個)分子的平均速率有可能減小，D正確．3．(2021·北京高二期末)我們知道，氣體分子的運動是無規(guī)則的，每個分子運動的速率一般是不同的，但大量分子的速率分布卻有一定的統(tǒng)計規(guī)律．如圖所示描繪了某種氣體在不同溫度下的分子速率分布曲線，則二條曲線分別對應(yīng)的溫度T1和T2的大小關(guān)系是()A．T1<T2 B．T1>T2C．T1＝T2 D．無法確定答案A解析由不同溫度下的分子速率分布曲線可知，分子速率呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律，溫度高則分子速率大的占多數(shù)，所以有T1<T2，選項A正確．4．(2021·南京市中華中學(xué)高二期末)氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率區(qū)間的分子數(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．下列說法錯誤的是()A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子的平均速率較小的情形C．圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形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D解析由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等，故A正確，不符合題意；氣體溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈，分子的平均速率越大，大速率的分子所占的百分比越大，故虛線對應(yīng)的溫度較低，平均速率較小，故B、C正確，不符合題意；由題圖中0～400m/s區(qū)間圖線下的面積可知，0℃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，故D錯誤，符合題意．5．夏天開空調(diào)，冷氣從空調(diào)中吹進(jìn)室內(nèi)，則室內(nèi)氣體分子的()A．熱運動劇烈程度加劇B．平均速率變大C．每個分子速率都會相應(yīng)地減小D．速率小的分子數(shù)所占的比例升高答案D解析冷氣從空調(diào)中吹進(jìn)室內(nèi)，室內(nèi)溫度降低，分子熱運動劇烈程度減弱，分子平均速率減小，即速率小的分子數(shù)所占的比例升高，但不是每個分子的速率都減小，D正確．考點二氣體壓強(qiáng)的微觀解釋6．關(guān)于氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A．氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子間的吸引和排斥產(chǎn)生的B．氣體分子的平均速率增大，氣體的壓強(qiáng)一定增大C．氣體的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力D．當(dāng)某一容器自由下落時，容器中氣體的壓強(qiáng)將變?yōu)榱愦鸢窩解析氣體的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，A錯誤，C正確；氣體分子的平均速率增大，若氣體分子的數(shù)密度減小，氣體的壓強(qiáng)不一定增大，B錯誤；當(dāng)某一容器自由下落時，容器中氣體分子的運動不受影響，氣體的壓強(qiáng)不為零，D錯誤．7.如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝滿水，乙中充滿空氣，則下列說法正確的是(容器容積恒定)()A．兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B．兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pDD．當(dāng)溫度升高時，pA、pB變大，pC、pD也變大答案C解析甲容器中器壁的壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是水受到重力的作用，而乙容器中器壁的壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，A、B錯誤；水的壓強(qiáng)p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密