2023春新教材高中物理第2章氣體液體和固體第3節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋課后提升訓(xùn)練粵教版選擇性

第二章第三節(jié)A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過(guò)程時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，從分子運(yùn)動(dòng)理論觀點(diǎn)來(lái)分析，這是因?yàn)?)A．氣體分子的平均速率增大B．單位時(shí)間內(nèi)，器壁單位面積上分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子數(shù)增加D．氣體的分子數(shù)密度變小【答案】B【解析】等溫壓縮，溫度不變，平均速率不變，A錯(cuò)誤；由查理定律知，溫度不變，體積減小，故壓強(qiáng)增大，故B正確；由于氣體質(zhì)量不變，體積減小，故分子數(shù)不變，密度變大，故C、D錯(cuò)誤．2．下列說(shuō)法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，壓強(qiáng)隨體積減小而增大的微觀原因是：每個(gè)分子撞擊器壁的作用力增大B．一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，壓強(qiáng)隨體積增大而減小的微觀原因是：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的分子數(shù)減少C．一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大的微觀原因是：每個(gè)分子動(dòng)能都增大D．一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大的微觀原因是：分子的密度增大【答案】B【解析】決定氣體壓強(qiáng)大小的微觀因素是分子密集程度和分子平均動(dòng)能，宏觀上體現(xiàn)在體積和溫度上．若溫度不變，壓強(qiáng)隨分子密度的變化而變化，A錯(cuò)誤，B正確，若體積不變，壓強(qiáng)隨分子平均動(dòng)能的變化而變化，C、D錯(cuò)誤．3．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述中正確的是()A．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)一定變大B．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不一定增加D．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變【答案】A【解析】若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，就是一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度變大，它對(duì)器壁的撞擊力就會(huì)變大，故壓強(qiáng)一定變大，A正確，B錯(cuò)誤；若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，即分子對(duì)器壁的撞擊力小，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定會(huì)增加，C、D錯(cuò)誤．4．如圖是一定質(zhì)量的某種氣體的等壓線，等壓線上的a、b兩個(gè)狀態(tài)比較，下列說(shuō)法正確的是()A．b狀態(tài)在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)較多B．在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)a狀態(tài)較多C．在相同時(shí)間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù)兩個(gè)狀態(tài)一樣多D．單位體積的分子數(shù)兩個(gè)狀態(tài)一樣多【答案】B【解析】b狀態(tài)比a狀態(tài)體積大，故單位體積分子數(shù)b比a少，b狀態(tài)比a狀態(tài)溫度高，其分子平均動(dòng)能大，而a、b壓強(qiáng)相等，故相同時(shí)間內(nèi)a狀態(tài)撞到單位面積上的分子數(shù)較多，B正確．5．(多選)小剛同學(xué)為了表演“輕功”，用打氣筒給4個(gè)相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣，然后將它們放置在水平木板上，再在氣球的上方平放一塊輕質(zhì)塑料板，如圖所示．小剛同學(xué)在慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過(guò)程中，氣球一直沒(méi)有破裂．球內(nèi)氣體溫度可視為不變．下列說(shuō)法正確的是()A．氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的B．氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的C．球內(nèi)氣體分子間的分子力約為零D．氣球內(nèi)氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的分布規(guī)律不變【答案】BCD【解析】氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，與分子的重力無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤，B正確；在常溫常壓下，氣體分子之間的距離約為10－9m，分子之間的分子力認(rèn)為是零，故C正確；溫度不變，因此氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的分布規(guī)律不變，故D正確．6．(多選)對(duì)一定量的氣體，若用N表示單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)，則()A．當(dāng)體積減小時(shí)，N必定增加B．當(dāng)體積減小時(shí)，N可能減小C．當(dāng)溫度升高時(shí)，N不一定增加D．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，N必定變化【答案】BCD【解析】單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積相碰的分子數(shù)N既與分子密度有關(guān)，還與分子的平均速率有關(guān)．當(dāng)氣體體積減小時(shí)，分子密度增加，但若溫度降低，分子平均速率變小，N也不一定增加，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的平均速率增大，但若體積增大，分子密度減小，N也不一定增加，C正確；當(dāng)氣體壓強(qiáng)不變，則器壁單位面積受到的壓力不變，由于溫度變化，平均每個(gè)分子對(duì)器壁的沖力變化，N只有變化才能保持壓強(qiáng)不變，故D正確．7．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述中正確的是()A．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大B．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小D．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大【答案】B【解析】分子的熱運(yùn)動(dòng)變劇烈，表明氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但如果分子的密集程度減小，則壓強(qiáng)有可能不變，也可能減小，故A錯(cuò)誤，B正確；分子間的平均距離變大，說(shuō)明體積變大，分子的密集程度減小，但如果溫度也變化，則壓強(qiáng)有可能減小，有可能增大，也有可能不變，故C、D錯(cuò)誤．8．(多選)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的p－V圖線，若其狀態(tài)為A→B→C→A，且A→B等容，B→C等壓，C→A等溫，則氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)時(shí)()A．單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)nA＝nB＝nCB．氣體分子的平均速率vA>vB>vCC．氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁的平均作用力FA>FB，F(xiàn)B＝FCD．氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)，對(duì)器壁單位面積碰撞的次數(shù)是NA>NB，NA>NC【答案】CD【解析】由題圖可知B→C，氣體的體積增大，密度減小，A錯(cuò)誤；C→A為等溫變化，分子平均速率vA＝vC，B錯(cuò)誤；氣體分子對(duì)器壁產(chǎn)生作用力，B→C為等壓過(guò)程，pB＝pC，F(xiàn)B＝FC，由題圖知，pA>pB，則FA>FB，C正確；A→B為等容降壓過(guò)程，密度不變，溫度降低，NA>NB，C→A為等溫壓縮過(guò)程，溫度不變，密度增大，應(yīng)有NA>NC，D正確．B組·能力提升9．(多選)一定質(zhì)量的氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強(qiáng)增大，用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)分析，這是因?yàn)?)A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時(shí)間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子的總數(shù)增加D．氣體分子數(shù)的密度增大【答案】BD【解析】氣體經(jīng)等溫壓縮，壓強(qiáng)增大，體積減小，氣體分子的總數(shù)不變，氣體分子數(shù)的密度增大，則單位時(shí)間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，但氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力不變．A、C錯(cuò)誤，B、D正確．10．(多選)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體在不同體積時(shí)的兩條等容線，a、b、c、d表示四個(gè)不同狀態(tài)，則()A．氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c，其內(nèi)能減少B．氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)d，其內(nèi)能增加C．氣體由狀態(tài)d變到狀態(tài)c，其內(nèi)能增加D．氣體由狀態(tài)b變到狀態(tài)a，其內(nèi)能減少【答案】ABD【解析】氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c，溫度降低，平均動(dòng)能減少，內(nèi)能減少，A正確；氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)d，溫度升高，平均動(dòng)能增大，內(nèi)能增加，B正確；氣體由狀態(tài)d變到狀態(tài)c，溫度降低，平均動(dòng)能減少，內(nèi)能減少，C錯(cuò)誤；氣體由狀態(tài)b變到狀態(tài)a，溫度降低，平均動(dòng)能減少，內(nèi)能減少，D正確．11．如圖所示，絕熱隔板K把絕熱汽缸分隔成兩部分，K與汽缸的接觸是光滑的，隔板K用銷釘固定，兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種理想氣體a、b，a的體積大于b的體積．現(xiàn)拔去銷釘(不漏氣)，當(dāng)a、b各自達(dá)到新的平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)的體積小于b的體積B．a(chǎn)的體積等于b的體積C．在相同時(shí)間內(nèi)兩邊與隔板碰撞的分子數(shù)相同D．在相同時(shí)間內(nèi)a與隔板碰撞的分子次數(shù)比b的少【答案】D【解析】由于兩部分氣體是相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體，所以兩部分氣體的eq\f(pV,T)值是相等的，由于a的體積大一些，壓強(qiáng)就小一些，拔去銷釘后，a的體積會(huì)減小，溫度升高，壓強(qiáng)增大，再次平衡后壓強(qiáng)相等，但由于a的溫度高一些，a的體積還是大一些，A、B錯(cuò)誤；由于壓強(qiáng)相等，a的溫度高，分子平均速率大，相同時(shí)間內(nèi)碰撞的次數(shù)要少，C錯(cuò)誤，D正確．12．如圖所示，兩個(gè)完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝有與容器容積等體積的水，乙中充滿空氣，試問(wèn)：(1)兩容器各側(cè)壁壓強(qiáng)的大小關(guān)系及壓強(qiáng)的大小決定于哪些因素？(容器容積恒定)(2)若讓兩容器同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，容器側(cè)壁上所受壓強(qiáng)將怎么變？解：(1)對(duì)甲容器，上壁的壓強(qiáng)為零，底面的壓強(qiáng)最大，其數(shù)值為p＝ρgh(h為上下底面間的距離)．側(cè)壁的壓強(qiáng)自上而下，由小變大，其數(shù)值大小與側(cè)壁上各點(diǎn)距上底面的豎直距離x的關(guān)系是p＝ρgx；對(duì)乙容器，各處器壁上的壓強(qiáng)大小都相等，其大小決定于氣體的分子密集程度和溫度．(2)甲容器做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)器壁各處的壓強(qiáng)均為零．乙容器做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，器壁各處的壓強(qiáng)不發(fā)生變化．13．有一空的薄金屬筒開(kāi)口向下靜止于恒溫透明液體中，筒中液面與A點(diǎn)齊平．現(xiàn)緩慢將其壓到更深處，筒中液面與B點(diǎn)齊平，此時(shí)筒中氣體長(zhǎng)度減為原來(lái)的eq\f(2,3)．若測(cè)得A點(diǎn)壓強(qiáng)為1.2×105Pa，不計(jì)氣體分子間相互作用，且筒內(nèi)氣體無(wú)泄漏．(1)求液體中B點(diǎn)的壓強(qiáng)．(2)從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因．解：(1)由題意知?dú)怏w做等溫變化，則有pAV＝pBeq\f(2,3)V，代入數(shù)據(jù)得pB＝1.8×105Pa．(2)在緩慢下壓過(guò)程中，溫度不變，氣體分子的平均速率不變；但單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子碰撞器壁的次數(shù)增多，氣體的壓強(qiáng)變大．14．如圖所示，U形玻璃細(xì)管豎直放置，水平玻璃細(xì)管A與U形細(xì)管底部相連通，各部分細(xì)管內(nèi)徑相同．此時(shí)U形管B、C兩側(cè)水銀面高度差為25cm，C管水銀面距U形管底部距離為5cm，A管左端封有長(zhǎng)度為45cm的理想氣體，B管上端用活塞封有長(zhǎng)30cm的理想氣體，C管上端開(kāi)口與大氣相通．現(xiàn)將活塞緩慢向下壓，使A管內(nèi)氣體長(zhǎng)度縮短了5cm．已知外界大氣壓強(qiáng)為75cmHg，玻璃管導(dǎo)熱良好，忽略環(huán)境溫度的變化．求：(1)此時(shí)A管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)活塞向下移動(dòng)的距離．解：(1)氣體A做等溫變化．初態(tài)：pA1＝p0＋ρghC＝(75＋5)cmHg＝80cmHg，LA1＝45cm．末態(tài)：LA2＝45cm－5cm＝40cm．根據(jù)玻意耳定律可得pA1LA1S＝pA2LA2S，解得pA2＝90cmHg．(2)活塞向下移動(dòng)后，由于pA2＝p0＋ρg(h＋hC)，則h＝eq\f(pA2－p0,ρg)－h(huán)C＝(90－75－5)cm＝10cm，故C中水銀面上升的高