2026年江苏省北师大版高中物理选修3-3第7章课后习题解析

2026年江苏省北师大版高中物理选修3-3第7章课后习题解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在理想气体等温压缩过程中，下列说法正确的是（）A.气体分子平均动能增加，内能增大B.气体分子平均动能不变，但分子数密度增大C.气体压强减小，温度保持不变D.气体对外做功，内能减少解析：理想气体等温过程温度不变，分子平均动能不变，排除A；分子数密度随体积减小而增大，B正确；等温压缩压强增大，排除C；外界对气体做功，内能不变，排除D。2.一定质量的理想气体从状态A（压强P₁，体积V₁）等压膨胀到状态B（压强P₁，体积V₂），在此过程中（）A.气体分子平均速率减小B.气体分子数密度减小C.气体吸收热量，内能增加D.气体对外做功，温度升高解析：等压膨胀温度升高，分子平均速率增大，排除A；体积增大，分子数密度减小，B正确；温度升高，内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律吸收热量，C、D均正确。3.在验证气体状态方程的实验中，下列操作正确的是（）A.使用温度计测量气体的温度时，应将温度计紧贴容器壁B.实验过程中应保持气体质量不变，但允许温度和压强变化C.使用注射器测量气体体积时，应确保活塞与注射器内壁无摩擦D.实验结束后，应立即读取数据，避免温度变化影响解析：温度计应置于气体内部，A错误；验证状态方程需保持质量不变，B错误；活塞摩擦会影响体积测量，C正确；应等待温度稳定后读取数据，D错误。4.一定质量的理想气体经历等温压缩和绝热压缩两个过程，最终体积相同，则（）A.等温压缩过程中气体放热B.绝热压缩过程中气体对外做功C.两个过程中气体压强变化量相同D.绝热压缩过程中气体温度升高更多解析：等温压缩温度不变，不吸不放，A错误；绝热压缩无热量交换，气体对外做功，B错误；绝热压缩压强变化大于等温压缩，C错误；绝热压缩温度升高更多，D正确。5.气体分子的速率分布曲线呈“钟形”，下列说法正确的是（）A.曲线峰值对应的速率是气体分子的平均速率B.曲线下的面积表示气体分子总数C.温度升高，曲线峰值向右移动，曲线变宽D.不同温度下，气体分子最概然速率相同解析：峰值对应最概然速率，A错误；曲线下面积表示分子总数，B正确；温度升高，最概然速率右移，曲线变宽，C正确；最概然速率随温度升高而增大，D错误。6.在气体分子碰撞中，下列说法正确的是（）A.分子间作用力总是表现为斥力B.分子碰撞是瞬时完成的，无能量损失C.气体压强是大量分子碰撞器壁的结果D.分子平均自由程与分子直径成正比解析：分子间作用力有引有斥，A错误；弹性碰撞无能量损失，但非瞬时，B错误；压强是分子碰撞的平均效果，C正确；平均自由程与分子直径成反比，D错误。7.理想气体的内能仅与（）A.气体体积有关B.气体压强有关C.气体温度有关D.气体分子数有关解析：理想气体内能仅与分子平均动能有关，即温度决定，C正确。8.在等温过程中，气体吸收热量，则（）A.气体分子平均动能增加B.气体对外做功C.气体内能增加D.气体压强减小解析：等温过程温度不变，分子平均动能不变，A错误；根据热力学第一定律，气体对外做功，C错误；体积增大，压强减小，B、D正确。9.在验证气体状态方程的实验中，若测得的数据不符合理论值，可能的原因是（）A.容器内混入空气B.温度计未校准C.气体质量发生变化D.注射器活塞漏气解析：混入其他气体或质量变化会影响结果，A、C正确；温度计未校准会导致读数偏差，B正确；活塞漏气会导致体积测量不准，D正确。10.气体分子的平均自由程与（）A.分子数密度成正比B.分子数密度成反比C.分子直径成正比D.分子直径成反比解析：平均自由程λ=1/√2πd²n，与分子数密度n成反比，B正确，C错误。二、填空题（每空2分，共20分）1.一定质量的理想气体从状态A（P₁=1.0×10⁵Pa，V₁=10L）等温膨胀到状态B（V₂=20L），气体对外做功200J，则气体的温度为_______K。解析：等温过程W=Q=ΔE=0，但W=-ΔE=-200J，内能减少，需补充热量，但题目未涉及温度，无法计算。2.在验证气体状态方程的实验中，若测得P₁V₁/T₁≠P₂V₂/T₂，可能的原因是_______或_______。解析：混入其他气体或气体质量变化会导致结果偏差。3.气体分子的平均速率为v，分子直径为d，则分子平均自由程为_______。解析：λ=1/√2πd²n，n为分子数密度。4.在等压过程中，气体体积增大，气体分子平均速率_______，内能_______。解析：温度升高，平均速率增大，内能增加。5.气体分子的速率分布曲线下的面积表示_______，曲线峰值对应的速率是_______。解析：分子总数，最概然速率。三、判断题（每题2分，共20分）1.理想气体的内能仅与温度有关。（√）2.在等温过程中，气体吸收热量，对外做功。（√）3.气体分子的平均速率等于最概然速率。（×）4.气体压强是大量分子碰撞器壁的结果。（√）5.在绝热过程中，气体对外做功，温度一定升高。（√）6.气体分子的平均自由程与分子数密度成正比。（×）7.在等压过程中，气体体积增大，温度一定升高。（√）8.气体分子的速率分布曲线随温度升高而变宽。（√）9.气体分子的碰撞是弹性碰撞，无能量损失。（√）10.在验证气体状态方程的实验中，需保持气体质量不变。（√）四、简答题（每题4分，共16分）1.简述理想气体状态方程的物理意义。答：理想气体状态方程PV=nRT描述了气体压强、体积、温度与分子数的关系，其中n为摩尔数，R为气体常数。2.解释气体分子的平均速率与最概然速率的区别。答：平均速率是所有分子速率的统计平均值，最概然速率是速率分布曲线峰值对应的速率，即最可能出现的速率。3.为什么气体分子的平均自由程与分子数密度成反比？答：分子数密度越大，分子间碰撞越频繁，平均自由程越短。4.简述验证气体状态方程的实验原理。答：通过测量不同状态下的压强、体积、温度，验证PV/T为常数，从而验证状态方程。五、应用题（每题6分，共24分）1.一定质量的理想气体从状态A（P₁=1.0×10⁵Pa，V₁=10L，T₁=300K）等压膨胀到状态B（V₂=20L），气体吸收热量1200J，求气体的温度变化。解：等压过程W=ΔE+Q，ΔE=Q-W=1200J-ΔW，ΔW=P₁(V₂-V₁)=1.0×10⁵Pa×(20-10)×10⁻³m³=1000J，ΔE=1200J-1000J=200J，ΔE=nCvΔT，Cv=20.8J/(mol•K)，n=PV/RT=1.0×10⁵Pa×10×10⁻³m³/8.31J/(mol•K)≈1.2mol，ΔT=ΔE/(nCv)=200J/(1.2mol×20.8J/(mol•K))≈7.8K。2.在验证气体状态方程的实验中，测得P₁=1.0×10⁵Pa，V₁=10L，T₁=300K，P₂=0.8×10⁵Pa，V₂=15L，T₂=250K，验证是否满足状态方程。解：计算P₁V₁/T₁=1.0×10⁵Pa×10×10⁻³m³/300K≈3.33Pa•m³/K，P₂V₂/T₂=0.8×10⁵Pa×15×10⁻³m³/250K≈4.8Pa•m³/K，不满足状态方程，可能原因包括混入其他气体或质量变化。3.气体分子的平均速率为v，分子直径为d，求气体分子的平均自由程。解：λ=1/√2πd²n，n=N/V，其中N为分子数，V为体积，代入公式得λ=N/(√2πd²V)。4.在等温过程中，气体体积增大，气体对外做功，求气体内能变化。解：等温过程ΔE=0，气体对外做功W=Q，内能不变。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.D3.C4.D5.C6.C7.C8.B、D9.A、B、C、D10.B二、填空题1.无法计算（需补充热量信息）2.混入其他气体，气体质量变化3.λ=1/√2πd²n4.增大，增加5.分子总数，最概然速率三、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.×7.√8.√9.√10.√四、简答题1.理想气体状态方程PV=nRT描述了气体压强、体积、温度与分子数的关系，其中n为摩尔数，R为气体常数。2.平均速率是所有分子速率的统计平