人教版高中物理精讲精练-选择性必修31.3：分子运动速率分布规律 解析版.docxVIP

1.3：分子运动速率分布规律

【考点归纳】

考点一：气体分子热运动的特点

考点二：分子运动速率分布图像

考点三：气体压强的微观意义

【知识归纳】

知识点一、气体分子运动的特点

1．气体分子间距离大约是分子直径的10倍左右，通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，做匀速直线运动．

2．在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等．

知识点二、分子运动速率分布图像

1．温度越高，分子热运动越剧烈．

2．气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布．当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)．

知识点三：气压

1．气体压强的产生

单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．

2．决定气体压强大小的因素

(1)微观因素

①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大．

②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大．

(2)宏观因素

①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大．

②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大．

3．气体压强与大气压强的区别与联系

气体压强

大气压强

区别

①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，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

②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关

③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的

①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强

②地面大气压强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

③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强

联系

两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的

【题型归纳】

题型一：气体分子热运动的特点

1．（2023下·河南安阳·高二安阳一中）体积恒定时，一定量理想气体的温度升高，其分子的（）

A．平均碰撞次数将增大 B．平均碰撞次数将减小

C．平均自由程将增大 D．平均自由程将减小

【答案】A

【详解】CD．分子的平均自由程为

由题意知，体积恒定不变，一定量理想气体质量不变，分子数密度n不变，分子的平均自由程不变，CD错误；

AB．分子的平均碰撞次数与平均自由程的关系为

当温度升高，分子的平均速率增大，即分子的平均碰撞次数增大，A正确，B错误。

故选A。

2．（2023·高二课时练习）下列关于气体分子热运动特点的说法中正确的是（）

A．气体分子的间距比较大，所以不会频繁碰撞 B．气体分子的平均速率随温度升高而增大

C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得 D．当温度升高时，气体分子的速率将偏离正态分布

【答案】B

【详解】A．因为永不停息地做无规则运动，所以分子之间避免不了相互碰撞。故A错误；

B．温度是分子的平均动能的标志，气体分子运动的平均速率与温度有关，气体分子的平均速率随温度升高而增大，故B正确；

C．牛顿运动定律是宏观定律，不能用它求得微观分子的运动速率。故C错误；

D．气体分子的速率分布是“中间多、两头少”与温度是否升高无关。故D错误。

故选B。

3．（2023·高二课时练习）对于气体分子的运动,下列说法正确的是（）

A．一定温度下气体分子的碰撞十分频繁,同一时刻,气体分子沿各个方向运动的机会（概率）相等

B．一定温度下气体分子的速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少

C．一定温度下气体分子做杂乱无章的运动,可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况

D．当温度升高时,其中某10个分子的平均速率可能减小

【答案】ABD

【详解】ABC．一定温度下气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，但大量分子的运动遵从统计规律，速率大和速率小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，C错误AB正确；

D．温度升高时，大量分子的平均速率增大，但少量（如10个）分子的平均速率有可能减小，D正确。

故选ABD。

题型二：分子运动速率分布图像

4．（2023下·河南焦作·高二校考阶段练习）概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是某一定质量的氧气（可看成理想气