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 原卷版

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（可看成理想气体）在0℃和100℃时统计出的速率分布图，由图像分析以下说法正确的（）

A．其中某个分子，100℃时的速率一定比0℃时要大B．100℃时图线下对应的面积比0℃时要小C．如果两种情况气体的压强相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比0℃时少D．如果两种情况气体的体积相同，则100℃时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数与0°C时相同5．（2023下·江苏徐州·高二统考期中）如图，绝热密闭容器中有一个气球，气球内、外为温度相同的同种理想气体。已知膨胀的气球内部压强总是大于外部压强，且随气球体积的增大而减小。现气球因某种原因缓慢漏气，与漏气前相比，（）

A．气球外部气体的压强保持不变B．气球外部气体分子平均动能增大C．气球内部所有气体分子的动能都增大D．气球内部气体的分子速率分布图峰值将向左移6．（2023下·陕西西安·高二统考期末）图甲是一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线；图乙是两分子系统的势能与两分子间距离的关系曲线。下列说法正确的是（）

A．甲：同一温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布B．甲：气体在①状态下的内能小于②状态下的内能C．乙：当大于时，分子间的作用力表现为引力D．乙：在由变到的过程中分子力做负功题型三：气体压强的微观意义7．（2023下·广东·高二校联考期末）氧气分子在不同温度下的分子速率分布规律如图所示，实线1、2对应的温度分别为、，则下列说法正确的是（）

A．曲线2与曲线1对应的氧气分子平均速率相等B．、温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D．将、温度下的氧气混合后，对应的曲线可能是图中的虚线8．（2023下·山东聊城·高二统考期末）关于分子动理论，下列说法中正确的是（）

A．图甲中，油酸分子直径等于一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积与它形成油膜面积的比值B．图乙为分子力F随分子间距r变化的关系图像，r从0.9r0增大到5r0过程中，分子势能先变大后变小C．图丙为同一气体不同温度下分子的速率分布图，则温度T2<T1D．图丁为布朗运动的示意图，温度越高，微粒越大，布朗运动越明显9．（2023下·上海浦东新·高二华师大二附中校考期末）如图，曲线Ⅰ和Ⅱ为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则下列说法正确的是（）

A．曲线Ⅰ对应状态的气体分子平均动能更小B．曲线Ⅰ与横轴所围面积更大C．曲线Ⅱ与横轴所围面积更大D．说明单个分子做无规则运动具有一定的规律性【课堂过关精练】一、单选题10．（2023下·广西钦州·高二统考期末）一定质量的某种理想气体，在0°C和100°C温度下气体分子的运动速率分布曲线如图所示。结合图像，下列说法正确的是（）

A．0°C温度下的图像与横轴围成的面积更大B．100°C温度下，低速率分子占比更小，气体分子的总动能更大C．相同体积下，0°C的气体对应的气体压强更大D．相同体积下，100°C的气体在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少11．（2023下·北京朝阳·高二统考期末）从分子动理论的观点来看，气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，气体对容器的压强源于气体分子的热运动。当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），对器壁产生作用力从而产生压强，如图所示。设气体分子的质量为m，气体分子热运动的平均速率为v。下列说法正确的是（

）

A．气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可视为匀速直线运动B．在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目差距很大C．每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中，施加给器壁的冲量大小为2mvD．若增大气体体积，则气体压强一定减小12．（2023下·广东·高二广东梅县东山中学校联考阶段练习）如图，曲线I和II为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（）

A．曲线I对应状态的温度更高 B．曲线II与横轴所围面积更大C．曲线I与横轴所围面积更大 D．曲线I对应状态的气体分子平均速率更小13．（2023下·北京海淀·高二101中学校考期中）关于气体的压强，下列说法正确的是（）A．单位体积内的分子数越多，气体的压强就越大B．分子的平均动能越小，气体的压强就越小C．气体的压强是由于分子间的斥力引起的D．气体压强是由于分子频繁撞击器壁引起的14．（2023下·湖南衡阳·高二校考期末）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，则下列说法正确的是（）

A．气体分子的速率都呈“中间多，两头少”的分布B．高温状态下分子速率的分布范围相对较小C．图线a对应气体分子平均动能较大的情形D．某个气体分子在高温状态时的速率一定大于在低温状态时的速率15．（2023下·贵州黔东南·高二校考阶段练习）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【高分突破精练】一、单选题16．（2023下·甘肃张掖·高二高台县第一中学校考阶段练习）下列说法正确的（）

A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高，且两条曲线与横坐标轴包围的面积相同B．由图乙可知，气体由状态A到状态B的过程中，气体分子平均动能一直增大C．由图丙可知，当分子间的距离r＞r0时，分子间作用力随分子间距离的增大先减小后增大D．由图丁可知，在分子间距离由r=r1到r=r2的过程中分子间作用力做负功17．（2023下·云南曲靖·高二宣威市第六中学校考阶段练习）如图所示，自嗨锅是一种自热火锅，加热时既不用火也不插电，主要利用发热包内的物质与水接触，释放出热量。自嗨锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成爆炸，非常危险，下列说法中正确的是（）

A．自嗨锅爆炸的瞬间，盒内气体的内能增大B．自嗨锅爆炸的短时间内，单位时间单位面积上分子撞击容器壁的次数增多C．爆炸短时间内，温度迅速降低，分子平均速率减小D．能够闻到自嗨锅内食物的香味是布朗运动18．（2023下·内蒙古赤峰·高二赤峰二中校考阶段练习）如图是氧气分子在不同温度和下的速率分布，是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是（）A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小C．在任何速率区间内，温度越高，处于该速率区间内的氧气分子所占比例都越小D．时图像与横轴围成的面积大于时的面积二、多选题19．（2023下·山西阳泉·高二阳泉市第一中学校校考期中）根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在和温度下分子运动速率分布图像如图，下列说法正确的是（）

A．不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是多数分子B．温度升高时，速率大的分子数增多C．温度升高时，每一个分子的速率都会增大D．温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变20．（2023下·黑龙江哈尔滨·高二哈九中校考阶段练习）研究表明，大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规津。图示为氧气分子在0°C和100°C两种温度下速率分布情况，下列说法正确的是（）

A．在0°C和100°C下，氧气分子平均动能一样大B．图中实线对应于氧气分子在100°C时的情形C．0°C和100°C对应的曲线与横轴围成的面积不相等D．各温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，且温度升高使得速率较小的氧气分子数所占的比例变小21．（2023下·河北保定·高二统考期中）氧气分子在温度为0℃和100℃下的速率分布如图所示，是分子数所占的比例。由图中信息可得到的正确结论是（）A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大B．100℃时图像的面积等于0℃时的面积C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子数所占的比例越小D．温度升高使得速率较小的氧气分子数所占的比例变小22．（2023下·高二单元测试）关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是（）A．压强是由气体受到的重力产生的B．压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的C．压强的大小取决于气体分子数密度的多少和气体温度的高低D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大23．（2023下·云南昆明·高二昆明一中校考期中）下列关于容器内一定质量的气体说法中正确的是（）A．气体压强是由于气体分子无规则运动撞击器壁而产生的B．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大C．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大D．气体的温度越高，气体的体积越小时，气体的压强越大24．（2021下·内蒙古赤峰·高二校考期中）关于容器内理想气体的压强，下列说法正确的是（）A．等于分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小B．等于单位时间内，分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小C．若温度不变，单位时间内、单位面积上与器壁碰撞的分子数越多，压强越大D．分子的平均动能增大时，压强一定增大25．（2024·全国·高二专题练习）如图所示的“空气弹簧”是由多个充气橡胶圈叠加制成，其“劲度系数”与圈内充气的多少有关。橡胶圈内充气越多，则（）

A．橡皮圈越容易被压缩 B．橡皮圈越不容易被压缩C．空气弹簧的“劲度系数”越大 D．空气弹簧的“劲度系数”越小26．（2023下·陕西西安·高二长安一中校考阶段练习）某种气体在两种温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标u表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，下列说法正确的是（）A．图中两条曲线与横坐标轴所围面积相等 B．温度升高，曲线峰值向左移动C．图中虚线对应的温度高于实线对应的温度 D．图中实线对应于气体分子平均动能较大的情形27．（2023下·全国·高二期末）麦克斯韦速率分布律是分子动理论的重要结论之一，它是研究气体分子碰撞、大量分子热运动服从统计规律性等问题的重要理论依据，正确理解它对学习热学非常有用。速率分布曲线表明速率很小和很大的分子数占总分子数的百分率都较小，而具有中等速率的分子数占总分子数的百分率较高，当时，f（v）取极大值，vp称为最概然速率，也称最可几速率，其物理意义是，如果把整个速率范围分成许多相等的小区间，则分布在vp所在小区间的分子数占总分子数的百分比最大。下列说法正确的是（）

A．如图所示因这些是概率分布，所以麦克斯韦速率分布曲线与v轴围成的面积为1B．在有限速率区间v1～v2内曲线下的阴影面积为其物理意义是，速率分布在v1～v2的分子数占总分子数的百分比，或一个分子的速率在v1～v2内的概率C．任何温度下气体分子速率分布图像都一样D．温度降低时，每个气体分子速率都增大E．曲线反映某温度时氧气分子速率呈“中间多，两头少”的分布28．（2023下·河南新乡·高二校联考阶段练习）一定质量的某种理想气体，在0℃和100℃温度下气体分子的运动速率分布曲线如图所示。结合图像，下列说法正确的是（）

A．0℃温度下的图像与横轴围成的面积更大B．100℃温度下，低速率分子占比更小，气体分子的总动能更大C．相同体积下，100℃的气体对应的气体压强更大D．相同体积下，100℃的气体在单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数更少29．（2023下·山东聊城·高二山东聊城一中校考阶段练习）概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是一定质量的氧气（可看成理想气体）分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比。由图可知（）

A．①状态的温度比②状态的温度低B．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例会减小C．两种温度下相比较，在①状态下，氧气分子中速率大的分子占总分子的比例相对较大D．如果两种情况气体的压强相同，则单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数②状态时比①状态时少30．（2023下·河南洛阳·高二校联考阶段练习）某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，则下列说法正确的是（）

A．气体分子的速率都呈“中间多，两头少”的分布B．高温状态下分子速率的分布范围相对较大C．图线a对应气体分子平均动能较大的情形D．某个气体分子在高温状态时的速率一定大于在低温状态时的速率31．（2023下·云南昆明·高二校考期中）关于下面热学中的五张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（）A．甲是分子间的作用力跟距离的关系图，当时，分子间的作用力表现为引力B．要达到乙图的实验效果，应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上C．丙图中对同一气体而言，实线对应的气体分子温度高于虚线对应的气体分子温度D．丁图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越明显32．（2023下·湖北宜昌·高二校联考期中）氧气分子在和温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（）A．图中两条曲线下面积不相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较大的情形C．图中实线对应于氧气分子在时的情形D．与时相比，时氧气分子速率出现在0~500m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小33．（2022下·高二单元测试）如图所示，氧气在和两种情况下，单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系。由图可知（）A．虚线是氧气在时的速率分布图B．两条曲线与坐标轴围成的图形的面积相等C．所有氧气分子时的速率小于时的速率D．同一温度下，气体分子速率分布总呈现“中间多、两头少”的特点34．（2023·高二课时练习）如图1所示，一个内壁光滑的绝热气缸，气缸内用轻质绝热活塞封闭一定质量理想气体。现向活塞上表面缓慢倒入细砂，如图2为倒入过程中气体先后出现的分子速率分布图像，则（）A．曲线②先出现，此时气体内能比曲线①时大B．曲线①先出现，此时气体内能比曲线②时小C．曲线②和曲线①下方的面积相等D．曲线②出现时气体分子单位时间对缸壁单位面积撞击次数比曲线①时少35．（2022下·广东深圳·高二校考期中）麦克斯韦得出的气体分子速率分布规律并不神秘，它跟你的学习和生活十分接近。下面左图是氧气分子在和两种不同情况下的速率分布情况。下面右图所示是一条古老的石阶，它记录着千千万万人次的脚印。关于正态分布，下列表述正确的是（）A．人们在这条石阶上走上走下时，脚踏在中间的多，踏在两边的少，因此每一个台阶的中间都比两边磨损得多，显出正态分布的特征B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占比例变小，温度为的氧气分子平均速率较大C．高二年级在级长、班主任和物理老师的精心管理和教学下，本次期中考试的物理平均分较上次有较大提升，每个学生的物理成绩比上次都有提高D．本次期中考试，如果试卷难度适宜，大多数同学分数在平均分左右，高分和低分学生占比都不大36．（2022下·山东济宁·高二统考期末）一容积不变的容器内封闭一定质量的氮气（视为理想气体），在不同温度下分子速率分布如图所示，纵坐标表示各速率区间的氮气分子数所占总分子数的百分比，横坐标表示