高中物理 第1章13分子热运动知能优化训练 沪科版选修33.docx

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高中物理第1章13分子热运动知能优化训练沪科版选修33

2019-2020年高中物理第1章1.3分子热运动知能优化训练沪科版选修3-3

1．下列关于布朗运动的叙述，正确的是（　　）

A．固体小颗粒做布朗运动是由于固体小颗粒内部的分子运动引起的

B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止

C．被冻结在冰块中的小炭粒，不能做布朗运动是因为冰中的水分子不运动

D．固体小颗粒做布朗运动是由于液体分子对小颗粒的碰撞引起的

解析：

选D.固体小颗粒的布朗运动是由于液体分子的无规则运动引起的，故A错误，D正确；温度越低，小颗粒的运动由于液体分子的运动减慢而减慢，但即使降到零摄氏度，液体分子还是在运动的，布朗运动是不会停止的，故B项错误；被冻结在冰块中的小炭粒不能做布朗运动是因为受力平衡，而不是由于水分子不运动（水分子不可能停止运动，因为热运动是永不停息的），故C项错误．

2．（xx年高考四川理综卷）气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外（　　）

A．气体分子可以做布朗运动

B．气体分子的动能都一样大

C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动

D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大

解析：

选C.布朗运动是指悬浮颗粒因受分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒的无规则运动，选项A错误；气体分子因不断相互碰撞其动能瞬息万变，因此才引入了分子的平均动能，选项B错误；气体分子不停地做无规则热运动，其分子间的距离大于10r0，因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外，相互作用力十分微弱，分子的运动是相对自由的，可以充满所能达到的整个空间，故选项C正确；气体分子在不停地做无规则运动，分子间距离不断变化，故选项D错误．

3．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1－3－3.图中记录的是（　　）

图1－3－3

A．分子无规则运动的情况

B．某个微粒做布朗运动的轨迹

C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线

D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线

解析：

选D.图中的折线记录的是某个做布朗运动的微粒按相等时间间隔依次记录的位置连线，不是分子无规则运动的情况，也不是微粒做布朗运动的轨迹，更不是微粒运动的vt图线，故D对，A、B、C错．

4．我们知道分子热运动的速率是比较大的，常温下能达几百米/秒．将香水瓶盖打开后，离瓶较远的人，为什么不能立刻闻到香味呢？

解析：

分子热运动的速率虽然比较大，但分子之间的碰撞是很频繁的，由于频繁的碰撞使得分子的运动不再是匀速直线运动，香水分子从瓶子到鼻孔走过了一段曲折的路程，况且引起人的嗅觉需要一定量的分子，故将香水瓶盖打开后，离得较远的人不能立刻闻到香味．

答案：

见解析

一、选择题

1．下列关于布朗运动的说法中正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．布朗运动是扩散现象的一种特殊情形

C．悬浮的颗粒越大，布朗运动越剧烈

D．布朗运动是永不停息且无规则的

解析：

选D.布朗运动并不是分子的运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，故A错；布朗运动和扩散现象是两种不同的现象，故B错；悬浮的颗粒越大，布朗运动越不显著，故C错；布朗运动是由分子的无规则运动造成的，由于分子的无规则运动是永不停息的，所以布朗运动也是永不停息无规则的，故D对．

2．（xx年陕西延安高二检测）下面所列举的现象，哪些能说明分子是不断运动着的（　　）

A．将香水瓶盖打开后能闻到香味

B．汽车开过后，公路上尘土飞扬

C．洒在地上的水，过一段时间就干了

D．悬浮在水中的花粉做无规则的运动

解析：

选ACD.扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规则运动．香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的，故A、C、D均正确；而尘土不是单个分子，是颗粒，所以尘土飞扬不是分子的运动．

3．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察如图1－3－4所示，下列说法中正确的是（　　）

图1－3－4

A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒

B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动

C．越小的炭粒，运动越明显

D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的

解析：

选BC.在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错；在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动，这就是布朗运动，且看到的炭粒越小，运动越明显，故B、C正确，D显然是错误的．

4．较大的悬浮颗粒不做布朗运动，其可能的原因是（　　）

A．液体分子不一定与颗粒相撞

B．各个方向的液体分子对颗粒的撞击力相互平衡

C．颗粒的质量大，运动状态难改变

D．颗粒分子与液体分子相互作用力达到平衡

解析：

选BC.较大的悬浮颗粒不做布朗运动是因为液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的，碰撞力相互平衡．另外颗粒的质量大，相同冲击力下产生的加速度较小，因此质量越大，布朗运动越不明显．

5．如图1－3－5所示是关于布朗运动的实验，下列说法中正确的是（　　）

图1－3－5

A．图中记录的是分子无规则运动的情况

B．图中记录的是粒子做布朗运动的轨迹

C．实验中可以看到，粒子越大，布朗运动越明显

D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈

答案：

D

6．关于热运动的说法中，下列正确的是（　　）

A．热运动是物体受热后所做的运动

B．温度高的物体中的分子的无规则运动

C．单个分子的永不停息的无规则运动

D．大量分子的永不停息的无规则运动

解析：

选D.物体的温度高低与其内部分子无规则运动的剧烈程度直接相关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，因此，物理学中把物体内部大量分子的无规则运动称为热运动．

7．下列哪些现象属于热运动（　　）

A．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间把它们再分开，会看到它们相接触的面都是灰蒙蒙的

B．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，而我们喝汤时尝到了胡椒的味道

C．含有泥沙的水经一定时间会澄清

D．用砂轮打磨而使零件的温度升高

解析：

选ABD.本题考查扩散现象、布朗运动、热运动之间的关系及应用．热运动在微观上是指分子的运动，如扩散现象；在宏观上表现为温度的变化，如“摩擦生热”、物体的热传递等．而水的澄清过程是由于泥沙在重力作用下的沉淀，不是热运动，C错误．故正确答案为ABD.

二、非选择题

8．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．”这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗，描写春晴天暖、鸟语花香的山村美景．对于前一句，从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子速度加快，说明当时周边的气温突然________，属于________现象．

解析：

从诗句中可知，“花气袭人”说明发生了扩散现象，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”，即气温突然升高造成的．从物理学的角度看就是当周围气温升高时，花香扩散加剧．

答案：

升高　扩散

9．

（1）往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色．这一现象在物理学中称为________现象，是由于分子的________而产生的．

（2）若向一杯清水中滴入一滴墨汁，待混合均匀后，用显微镜观察炭粒的运动，发现炭粒也做无规则运动，这种运动是________，它说明液体分子在做永不停息的无规则运动．

答案：

（1）扩散　无规则运动（热运动）

（2）布朗运动

10．要使布朗运动越显著，颗粒是越大越好还是越小越好？

温度是越高越好还是越低越好？

解析：

布朗运动是大量液体或气体分子对固体小颗粒撞击的集体行为的结果．个别分子对固体小颗粒的碰撞不会产生布朗运动．影响布朗运动的因素有两个：

即固体颗粒的大小和液体或气体温度的高低．具体解释如下：

（1）在相同温度下，悬浮颗粒越小，它的线度越小，表面积越小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡；另外，颗粒线度越小，它的质量越小，由冲击力引起的加速度越大．因此，在相同温度下，悬浮颗粒越小，布朗运动就越显著．如图所示．

（2）相同的颗粒悬浮在同种液体或气体中，液体或气体的温度升高，分子运动的平均速率越大，对悬浮颗粒的撞击作用也越大，颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡，由冲击力引起的加速度越大，所以温度越高，布朗运动就越显著．

答案：

见解析

2019-2020年高中物理第1章1.5用统计思想解释分子运动的宏观表现知能优化训练沪科版选修3-3

1．气体分子运动的特点是（　　）

A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动

B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动

C．分子沿各方向运动的机会均等

D．分子的速率分布毫无规律

解析：

选ABC.气体分子除碰撞外，可认为是自由移动，频繁碰撞使分子沿各个方向机会均等，分子的速率分布有“中间多，两头小”的规律．

2．关于温度的概念，下列说法中正确的是（　　）

A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大

B．物体温度高，则物体每一个分子的动能都大

C．某物体内能增大时，其温度一定升高

D．甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体大

解析：

选A.从分子运动论的观点来看，物体温度的高低反映了组成物体的大量分子无规则运动——分子热运动的剧烈程度．因此，温度是组成物体的大量分子热运动的集体表现，温度高就表示大量分子的热运动剧烈，尽管这时有少数分子的热运动速率较小，但大量分子的平均动能大；相反，温度低，尽管这时有少数分子的热运动速率仍较大，但大量分子热运动的平均动能小．所以，对于单个分子来说，不论它运动的速率大小如何，温度对它来说是没有意义的．

3．（xx年开封高二检测）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冲量

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.根据压强的定义知A正确，B错；气体分子热运动的平均动能减小，说明温度降低，但不能说明压强也一定减小，C错；单位体积的气体分子数增加，但温度降低，气体的压强也有可能减小，故D错．

4．一个班级有20个实验小组，在基本相同的条件下，用同样的方法共同测量某种未知溶液的密度，得到如下数据（单位103kg/m3）

序号]

测量值

序号

测量值

序号

测量值

序号

测量值

1

1.69

6

1.71

11

1.74

16

1.75

2

1.72

7

1.73

12

1.71

17

1.73

3

1.70

8

1.75

13

1.74

18

1.72

4

1.76

9

1.79

14

1.73

19

1.73

5

1.78

10

1.84

15

1.73

20

1.72

解析：

为便于绘图，先以0.01的差值为依据．将上述测量数据按由小到大的顺序排列，如下表所示：

测量值

1.69

1.70

1.71

1.72

1.73

1.74

1.75

1.76

次数

1

1

2

3

5

2

2

1

测量值

1.77

1.78

1.79

1.80

1.81

1.82

1.83

1.84

次数

0

1

1

0

0

0

0

1

取横轴表示密度，每一等分大小为0.01，并把各次测量值标在区间的中部，纵轴表示出现次数，根据上述数据画出直方图，如图所示．

由直方图可知，该溶液的密度估计在1.73左右．右边孤立出现的“小岛”（1.84），意味着该组实验中可能存在较大的差错，应该重新予以测定．

答案：

见解析

一、选择题

1．下列关于气体分子的运动特点，正确的叙述有（　　）

A．大量气体分子在做杂乱无章的运动，它们向各个方向运动机会均等，故毫无规律可言

B．气体分子都在各自的平衡位置附近移动，不存在相互碰撞，所以分子之间无相互作用力

C．分子的运动具有集体行为，一会儿大量分子向左，一会儿又向右

D．气体分子的运动速率遵循统计规律

解析：

选D.A项，大量分子的运动虽然杂乱无章，但遵循统计规律，如温度升高，分子的平均运动速率要增加，故可以从掌握分子运动规律入手，研究分子的运动，故A错；B项分子之间由于频繁碰撞，随时改变位置，故B错；C项，个别分子的运动具有随机性，故C错；D正确．

2．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

解析：

选C.由于气体压强是大量气体分子对器壁的碰撞作用而产生的，其值与分子密度ρ及分子平均速度有关．对一定质量的气体，压强与温度和体积有关．若压强不变而温度发生变化时，或体积发生变化时，即分子密度发生变化时，N一定变化，故C正确，D错．而V减小温度也减小时，N不一定增加，A错．当温度升高时，同时体积增大，则N不一定增加，故B项错．

3．关于麦克斯韦速率分布律对气体分子速率分布的解释，正确的是（　　

A．分子的速率大小与温度有关，温度越高，所有分子的速率都增大

B．分子的速率大小与温度有关，温度越高，分子的平均速率增大

C．气体分子的速率分布总体呈现出“中间多，两边少”的正态分布特征

解析：

选BCD.麦克斯韦气体速率分布律是利用统计的观点研究得到的规律，规律表明所有气体分子的速率分布都是“中间多，两边少”的正态分布特征，分子的平均速率与温度有关，温度越高，平均速率增大，但并不是每个分子的速率都增大，故正确答案为BCD.

4．实验中测得某种气体的温度是0℃，一位同学据此提出了以下几个说法，其中正确的是（　　）

A．该气体中分子的温度是0℃

B．该气体中，运动速率大的分子的温度一定高于0℃，运动速率小的分子的温度一定低于0℃

C．温度不变时，该气体中分子的平均速率不变

D．温度升高时，速率大的分子所占的比例会增大

解析：

选CD.温度是物体内分子平均动能的标志，它具有统计的意义，是针对大量分子而言的．对单个分子没有实际意义，A、B都把温度看成单个分子所具有的量，都不正确．

根据温度的微观意义，温度不变时，物体内所有分子的平均动能也不变．对于确定的气体，分子质量一定，因此分子的平均速率也不变．

温度升高时，分子的平均动能增大，这是由于动能大的分子所占的比例增大造成的，对于确定的气体，意味着速率大的分子所占的比例增大．

5．一定质量的气体，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单位面积器壁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单位面积器壁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单位面积器壁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单位面积器壁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．

6．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.由于气体体积不变，气体的分子密度不变，但温度升高，则压强必定增大，气体分子的平均速率增大；因速率增大，每秒内撞击在器壁单位面积上的分子数一定增加，由此可知A、C、D错误，B正确．

7．xx年广州成功举办了亚运会，为确保亚运会的成功，气象人员分析了前7个月份的平均气温和平均大气压．下面的表格是广州地区1～7月份气温与气压的对照表

月份

1

2

3

4

5

6

7

单位

平均气温

1.4

3.9

10.7

19.6

26.7

30.2

30.8

℃

平均大气压

1.021

1.019

1.014

1.008

1.003

0.9984

0.9960

105Pa

7月份与1月份相比较（　　）

A．空气分子无规则热运动的情况几乎不变

B．空气分子无规则热运动增强了

C．单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了

D．单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了

解析：

选BD.气体分子无规则热运动情况只与温度有关，由表可知，7月份温度高于1月份，故空气分子无规则热运动增强了，选项B正确；因为气体压强是由于气体分子对器壁的频繁撞击而产生的，由表可知，7月份单位时间内气体分子对地面撞击次数减少，D项正确．

二、非选择题

8.如图1－4－2所示为两种不同温度气体分子的麦克斯韦速率分布曲线．其横坐标为速率，纵坐标为对应这一速率的分子个数．可以看出，在任一温度下，既有速率很小的分子，也有速率很大的分子．温度升高，只是分子的平均速率增大，并不能说明温度高的物体所有分子速率都比温度低的物体分子速率大．由图所示图像中，你能判断T1、T2的大小吗？

图1－4－2

解析：

根据麦克斯韦气体分子速率分布规律知，温度升高，气体分子速率大的占的比率要增大，速率小的所占的比率要减小，这也就是我们前边学过的“温度越高分子运动越剧烈”，所以T2要大于T1.

答案：

T2大于T1

9．根据热力学理论可以计算出氨气分子在0℃时的平均速率约为490m/s，该温度下一个标准大气压时氨气分子对单位面积、单位时间的碰撞次数为3×1023.分子间平均距离约10－9m．根据以上数据说明：

为什么研究单个分子的运动规律是不现实的？

答案：

分子运动的速率非常大，分子间碰撞极为频繁，分子速度方向极易变化，单个分子的运动规律根本无法研究，因此是不现实的．

10.如图1－4－3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相等的水，乙中充满空气，试问：

图1－4－3

（1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？

（容器容积恒定）

（2）若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎样变化？

解析：

（1）对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p＝ρgh（h为上、下底面间的距离）．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x的关系是p＝ρgx.对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的分子密度和温度．

（2）甲容器做自由落体运动时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．

答案：

见解析