1.3 分子运动速率分布规律——高二物理人教版（2019）选择性必修三同步课时作业
一、选择题（12、14、15题为多选题）
1.下列说法正确的是( )
A.液体具有表面张力，是因为液体表面层分子间距大于液体内部分子间距
B.压缩封闭在注射器中的气体，其压强增大，是因为气体分子间斥力增大
C.当分子间作用力为零时，分子势能也一定为零
D.在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动
2.用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为1atm的空气0.1L，自行车内胎的容积为2.0L，假设胎内原来没有空气，且打气过程温度不变，那么打了40次后胎内空气压强为( )
A.5atm B.25atm C.2atm D.40atm
3.如图，纵轴表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，曲线I和II为一定质量某种理想气体在两种温度下的与分子速率v的关系图像。比较曲线I和II，下列说法正确的是( )
A.曲线I对应的气体温度更高
B.曲线I和II对应的气体内能相等
C.曲线I与横轴所围的面积更大
D.曲线I对应的气体分子平均速率更小
4.19世纪中叶，英国物理学家麦克斯韦创造性地运用统计方法找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率分布的统计规律。该分子速率分布函数的图像如图所示，为在速率v附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。以下说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高
B.说明单个分子做无规则运动具有一定的规律性
C.说明大多数分子的速率都在某个峰值附近
D.图中曲线与横轴围成图形的面积表示分子速率所有区间内分子数之和
5.如图所示为氧气分子在和下的速率分布曲线，由图可知下列说法中正确的是( )
A.实线对应氧气温度为的情形
B.虚线对应氧气分子平均动能较小的情形
C.时速率在300～400m/s之间的氧气分子最多
D.的氧气中速率大的分子所占的比例比的氧气多
6.夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体( )
A.分子的平均动能更小 B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小 D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
7.进入7月份，全国有多地的温度较常年有明显提升，有个别城市的温度超过40℃。若一个汽车轮胎在太阳下暴晒，胎内封闭气体的质量和体积均不变，随着温度升高，下列说法正确的是( )
A.气体分子密度增大
B.气体分子速率均增大
C.气体分子速率峰值向速度小的方向移动
D.气体分子单位时间内撞击轮胎单位面积内壁的平均作用力增大
8.根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在0℃和100℃温度下分子运动速率分布图像如图，下列说法正确的是( )
A.低温状态下所有分子的速率均小于高温状态下每个分子的速率
B.不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是多数分子
C.温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变
D.曲线给出的是任意速率区间的氧气分子数目
9.如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为20cm，则管内气体的压强为( )
A.56cmHg B.76cmHg C.86cmHg D.96cmHg
10.气闸舱是空间站中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示，座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空.航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中( )
A.气体膨胀做功，内能减小
B.气体从外界吸收热量
C.气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少
D.一段时间后，A内气体的密度可以自发地恢复到原来的密度
11.图为某兴趣小组发射的自制水火箭。发射前瓶内空气的体积为1.2L，水的体积为0.8L，瓶内空气压强为3atm。打开喷嘴后水火箭发射升空，忽略瓶内空气温度的空气变化，外界大气压强为1atm。在瓶内的水刚喷完瞬间，瓶内空气的压强为( )
A.1.8atm B.2.1atm C.2.5atm D.2.8atm
12.关于气体分子,下列说法中正确的是( )
A.由于气体分子间的距离较大,气体分子在任何情况下都可以视为质点
B.通常认为,气体分子除了碰撞以外,可以自由地运动
C.因为气体分子之间存在相互作用的斥力,所以气体对容器壁有压强
D.气体分子的相互作用力可以忽略,分子之间频繁地碰撞使分子的运动杂乱无章
13.自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是( )
A.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
14.一定质量的理想气体，如果保持气体的压强不变，气体的温度升高，下列说法中正确的是( )
A.气体分子的平均速率增大
B.单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力变大
C.气体分子对器壁的平均作用力变大
D.该气体的密度减小
15.根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在0℃和100℃温度下分子运动速率分布图像如图，下列说法正确的是( )
A.温度升高时，所有分子的速率都增大
B.不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数分子
C.图中两条曲线与横坐标轴所围面积相等
D.温度升高时，分子的平均动能增加
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，故A正确；
B.压缩封闭在注射器中的气体，其压强增大，是因为气体体积减小，压强增大，故B错误；
C.设分子平衡距离为，分子距离为r，当时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当时，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，故C错误；
D.布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故D错误。
2.答案：C
解析：每打一次可打入压强为1atm的空气0.1L，打了40次，气压为1atm时总体积为
压入足球，体积减小为2L，根据波尔定律得
代入数据解得
故选C。
3.答案：D
解析：ABD.气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，最大峰值向速度较大的方向移动；故曲线I对应的气体温度更低；对应气体内能小，分子的平均速率也较小，故AB错误，D正确；
C.在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即两条曲线下面积相等，故C错误；
故选D。
4.答案：C
解析：A.温度越高，分子的热运动越剧烈，速率大的分子比例越大，则曲线I对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度低，故A错误；B.做无规则运动的大量分子的规律是用统计思想方法加以研究得出的，说明大量分子的运动具有一定的规律性，故B错误；C.气体分子的速率名不相同，但大多数分子的速率都在某个峰值附近，离这个数值越远，分子数越少，呈现出“中间多、两头少”的分布特征，故C正确；D.曲线与横轴围成图形的面积表示分子速率所有区间内分子数的占比，之和，故D错误。故选C。
5.答案：C
解析：AB.温度越高，分子平均动能越大，速率大的分子比例越高，所以实线对应的氧气温度为，虚线对应的氧气温度为，虚线对应氧气分子平均动能较大的情形，故AB错误；
C.时速率在300～400m/s之间的氧气分子最多，故C正确；
D.的氧气中速率大的分子所占的比例比的氧气小，故D错误。
故选C。
6.答案：A
解析：AC.夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误；
BD.由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。故选A。
7.答案：D
解析：A.胎内封闭气体的质量和体积均不变，则气体分子密度不变，故A错误；BC.胎内封闭气体的温度升高，气体分子的平均速率增大，气体分子速率峰值向速度大的方向移动，但不是每个气体分子速率均增大，故BC错误；D.在体积不变的情况下，温度越高，气体的压强越大，气体分子单位时间内撞击轮胎单位面积内壁的平均作用力越大，故D正确。故选D。
8.答案：C
解析：温度升高，分子的平均速率增大，分子速率大小的分布范围相对较大，高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率，选项A错误；根据分子运动的特点，不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数分子，选项B错误；温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变，选项C正确；曲线给出的是速率区间分子数占总分子数的百分比，选项D错误.
9.答案：D
解析：根据管内液面内外压强相等可知，，D正确。
10.答案：C
解析：AB.气闸舱B内为真空，打开阀门K，A中的气体进入B的过程中A内的气体自由扩散，对舱壁不做功，同时系统对外界没有热交换，根据热力学第一定律
可知气体内能不变，AB错误；
C.气体体积增大，温度不变，气体分子的密集程度减小，气体分子单位时间对A舱壁单位面积碰撞的次数减少，C正确；
D.根据熵增加原理可知，B中气体不能自发地全部退回到A中，即A内气体的密度不可能自发地恢复到原来的密度，D错误。
故选C。
11.答案：A
解析：由题意可知，发射前，瓶内空气的压强和体积分别为、，水完全喷完瞬间，瓶内空气的体积
设瓶内的水刚喷完瞬间，瓶内空气的压强为，瓶内气体经历等温变化，根据玻意耳定律有
解得
故选A。
12.答案：BD
解析：虽然气体分子间距离较大,但气体分子能否视为质点应视具体问题而定,故A错;通常认为,气体分子除相互碰撞及与器壁的碰撞外,不受任何力的作用,可自由移动,故B对;气体对器壁的压强是由于大量分子撞击器壁产生的,故C错;通常情况下,虽然分子间距离较大,但是分子的数密度十分巨大,分子之间频繁地碰撞,使分子的运动杂乱无章,故D对。
13.答案：D
解析：密闭容器中氢气在状态变化过程中质量不变、分子数目不变，故体积变大时分子密集程度减小，A错误。气体压强产生的原因是气体分子对器壁频繁碰撞，从微观角度来看其大小取决于单位时间内气体分子对单位面积的器壁产生的冲击力，一方面是单位时间内单位面积上碰撞的次数，另一方面是每次碰撞产生的平均冲击力大小即分子无规则运动的剧烈程度，与分子间是否存在相互作用力、作用力的大小无关，B错误。由理想气体的定义知C错误。温度升高时，分子无规则运动加剧，速率大的速率区间分子数占总分子数的百分比增大，导致分子平均速率增大，D正确。
14.答案：ACD
解析：A.由气体分子运动速率分布图像可知，气体的温度升高，气体分子的平均速率增大，故A正确；B.气体压强是器壁单位面积上受到大量气体分子频繁地碰撞而产生的平均作用力的结果，气体压强不变，单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力不变，故B错误；C.气体的温度升高，气体分子平均速率增大，气体分子对器壁的平均作用力变大，故C正确；D.根据理想气体状态方程，压强不变，温度升高，则体积增大，在质量一定的情况下，该气体的密度减小，故D正确。故选ACD。
15.答案：BCD
解析：AD.气体温度升高，分子的平均动能增加，但并不是所有分子的速率都增大的，故A错误，D正确;B.根据分子运动的特点，在任意温度下，气体速率分布均满足“中间多，两端少”的特点，因此速率很大和很小的分子总是少数分子，故B正确;C.由题图可知，两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故C正确;故选:BCD。
