2017-2018學(xué)年套餐之物理教科版選修3-3復(fù)習(xí)講義第二章氣體1

1初識(shí)分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.初步了解什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律.2.理解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.3.理解分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度有關(guān)．一、統(tǒng)計(jì)規(guī)律[導(dǎo)學(xué)探究]如圖1所示的裝置稱為伽爾頓板，其頂面中央有一只漏斗，上部沿垂直于紙面方向釘有許多排列整齊的鐵釘，下部用等長(zhǎng)的木條豎直地隔成許多等寬的狹槽．圖1(1)分別將幾個(gè)小球逐個(gè)放入漏斗，這些小球落入哪些狹槽有規(guī)律嗎？(2)若逐個(gè)投入大量的小球，小球落在狹槽內(nèi)的分布有什么規(guī)律？(3)若重復(fù)投入大量的小球，小球在狹槽內(nèi)的分布情況相同嗎？答案(1)每個(gè)小球落入哪一個(gè)狹槽是隨機(jī)的，不確定的．(2)中間狹槽的小球較多，兩邊狹槽的小球較少．(3)相同，都是“中間多，兩頭少”．[知識(shí)梳理]1．隨機(jī)事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件．2．統(tǒng)計(jì)方法：研究大量分子整體所表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律的方法．3．統(tǒng)計(jì)規(guī)律：大量對(duì)象組成的整體所遵循的規(guī)律．二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布[導(dǎo)學(xué)探究]我們知道組成物質(zhì)的分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此氣體分子的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，也是十分混亂的．對(duì)比伽爾頓板實(shí)驗(yàn)，你猜測(cè)氣體中以不同速率運(yùn)動(dòng)的分子的數(shù)量分布情況可能遵循什么規(guī)律？答案遵循的規(guī)律：大多數(shù)分子的速率在某個(gè)數(shù)值附近；離開(kāi)這個(gè)數(shù)值越遠(yuǎn)，分子數(shù)越少．[知識(shí)梳理]氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1．氣體分子之間的距離很大，大約是分子直徑的10倍左右，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動(dòng)．2．分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都相等．3．每個(gè)氣體分子都在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．4．大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的規(guī)律．5．當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動(dòng)，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目減少，分子的平均速率增大，分子的熱運(yùn)動(dòng)加?。甗即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)氣體內(nèi)部所有分子的動(dòng)能都隨溫度的升高而增大．(×)(2)當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，氣體分子的速率不再是“中間多，兩頭少”．(×)(3)某一時(shí)刻一個(gè)分子的速度大小和方向是偶然的．(√)(4)溫度相同時(shí)，各種氣體分子的平均速度都相同．(×)一、統(tǒng)計(jì)規(guī)律例1伽爾頓板可以演示統(tǒng)計(jì)規(guī)律．如圖2所示，讓大量小球從上方漏斗形入口落下，則下列選項(xiàng)中能正確反映最終落在槽內(nèi)小球的分布情況的是()圖2答案C解析根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，能正確反映最終落在槽內(nèi)小球的分布情況的是圖C.例2某醫(yī)院治療一種疾病的治愈率為10%，那么，前9個(gè)病人都沒(méi)有治愈，第10個(gè)人就一定能治愈嗎？答案如果把治療一個(gè)病人作為一次試驗(yàn)，這個(gè)病人的治愈率是10%.隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，即治療的病人數(shù)的增加，大約有10%的人能夠治愈．對(duì)于某一次試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，其結(jié)果是隨機(jī)的，因此，前9個(gè)病人沒(méi)有治愈是可能的，對(duì)第10個(gè)人來(lái)說(shuō)，其結(jié)果仍然是隨機(jī)的，既有可能治愈，也可能沒(méi)有治愈，治愈率仍為10%.二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布例3在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布應(yīng)該是()A．每個(gè)氣體分子速率都相等B．每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目很少C．每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)目的分布是均勻的D．每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目很多答案B解析物體內(nèi)的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布規(guī)律．氣體的大多數(shù)分子速率在某個(gè)數(shù)值附近，離這個(gè)數(shù)值越近，分子數(shù)目越多，離這個(gè)數(shù)值越遠(yuǎn)，分子數(shù)目越少，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律．例4如圖3是氧氣分子在不同溫度(0℃和100℃)下的速率分布圖，由圖可得信息()圖3A．同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B．隨著溫度的升高，每一個(gè)氧氣分子的速率都增大C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增加D．隨著溫度的升高，氧氣分子的平均速率變小答案A解析溫度升高后，并不是每一個(gè)氧氣分子的速率都增大，而是氧氣分子的平均速率變大，并且速率小的分子所占的比例減小，則B、C、D錯(cuò)誤；同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，A正確．(1)在一定溫度下，氣體分子的速度都呈“中間多，兩頭少”的分布．(2)溫度越高，速率大的分子所占比例越多，這個(gè)規(guī)律對(duì)任何氣體都是適用的.1．在天氣預(yù)報(bào)中，有“降水概率預(yù)報(bào)”，例如預(yù)報(bào)“明天降水概率為85%”，這是指()A．明天該地區(qū)有85%的地區(qū)降水，其他15%的地區(qū)不降水B．明天該地區(qū)約有85%的時(shí)間降水，其他時(shí)間不降水C．氣象臺(tái)的專家中，有85%的人認(rèn)為會(huì)降水，另外15%的專家認(rèn)為不降水D．明天該地區(qū)降水的可能性為85%答案D2．(多選)關(guān)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法中正確的是()A．某一時(shí)刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時(shí)刻一個(gè)分子速度的大小和方向是偶然的C．某一時(shí)刻向任意一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目基本相等D．某一溫度下每個(gè)氣體分子的速率不會(huì)發(fā)生變化答案BC解析具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時(shí)都會(huì)改變自己運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向，因此在某一時(shí)刻一個(gè)分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項(xiàng)B正確．雖然每個(gè)分子的速度瞬息萬(wàn)變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計(jì)規(guī)律．由于分子數(shù)目巨大，某一時(shí)刻向任意一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認(rèn)為是相等的，選項(xiàng)C正確．某一溫度下，每個(gè)分子的速率仍然是瞬息萬(wàn)變的，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的．該題的正確答案為B、C.3．如圖4所示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是()圖4A．曲線① B．曲線②C．曲線③ D．曲線④答案D解析根據(jù)麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律可知，某一速率范圍內(nèi)分子數(shù)量最大，速率過(guò)大或過(guò)小的數(shù)量較小，曲線向兩側(cè)逐漸減小，曲線④符合題意．選項(xiàng)D正確．一、選擇題1．(多選)下列對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)的描述正確的是()A．氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，沒(méi)有一定的規(guī)律B．氣體分子間除相互碰撞外，幾乎無(wú)相互作用C．大量氣體分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律D．氣體之所以能充滿整個(gè)空間，是因?yàn)闅怏w分子間相互作用的引力和斥力十分微弱，氣體分子可以在空間自由運(yùn)動(dòng)答案BCD解析氣體分子間距離很大，分子間相互作用的引力和斥力很弱，分子能自由運(yùn)動(dòng)；氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，但大量氣體分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確．2．(多選)分子都在做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，但大量分子的速率分布卻有一定的規(guī)律性，如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是()圖1A．在一定溫度下，大多數(shù)分子的速率都接近某個(gè)數(shù)值，其余少數(shù)分子的速率都小于該數(shù)值B．高溫狀態(tài)下每個(gè)分子的速率大于低溫狀態(tài)下所有分子的速率C．高溫狀態(tài)下分子速率大小的分布范圍相對(duì)較大D．高溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對(duì)應(yīng)的速率大于低溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對(duì)應(yīng)的速率答案CD解析由圖像可知，在一定溫度下，大多數(shù)分子的速率接近某個(gè)數(shù)值．其余少數(shù)分子的速率有的大于、有的小于該值，故A、B錯(cuò)誤；由圖像可看出，高溫狀態(tài)下分子速率大小的分布范圍相對(duì)較大，高溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對(duì)應(yīng)的速率大于低溫狀態(tài)下大多數(shù)分子對(duì)應(yīng)的速率，C、D正確．3．下列關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，正確的說(shuō)法是()A．氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率與溫度有關(guān)B．當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體分子的速率分布不再是“中間多，兩頭少”C．氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率可由牛頓運(yùn)動(dòng)定律求得D．氣體分子的平均速度隨溫度升高而增大答案A解析氣體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率變大，但仍遵循“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，A對(duì)，B錯(cuò)．分子運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則，而且牛頓運(yùn)動(dòng)定律是宏觀定律，不能用它來(lái)求微觀分子的運(yùn)動(dòng)速率，C錯(cuò)．大量分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相等，所以穩(wěn)定時(shí)，平均速度幾乎為零，與溫度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)．4．(多選)容積不變的容器內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)()A．每個(gè)氣體分子的速率都增大B．氣體分子的平均速率增大C．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子撞擊器壁的次數(shù)增多D．每個(gè)氣體分子撞擊器壁的作用力增大答案BC解析氣體溫度升高時(shí)，表示的是從平均效果來(lái)說(shuō)，物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，即平均速率增大．而對(duì)單個(gè)的分子而言，說(shuō)它的溫度與它的速率之間有聯(lián)系是沒(méi)有意義的，故選項(xiàng)A、D不正確，B正確．氣體的溫度升高，分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，使分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁的碰撞次數(shù)增多，故選項(xiàng)C正確．5．(多選)如圖2所示為一定質(zhì)量的氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況，由圖可以判斷以下說(shuō)法中正確的是()圖2A．溫度升高，所有分子的運(yùn)動(dòng)速率均變大B．溫度越高，分子的平均速率越小C．0℃和100℃時(shí)氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點(diǎn)D．100℃的氧氣與0℃的氧氣相比，速率大的分子所占的比例大答案CD解析溫度升高，氣體分子平均運(yùn)動(dòng)速率增大，但有些分子的運(yùn)動(dòng)速率可能減小，從圖中可以看出溫度高時(shí)，速率大的分子所占比例大，A、B錯(cuò)誤，C、D正確．二、非選擇題6．“體育彩票中獎(jiǎng)概率為eq\f(1,1000)，說(shuō)明每買1000張?bào)w育彩票一定有一張中獎(jiǎng)”，這種說(shuō)法對(duì)嗎？答案不對(duì)解析體育彩票中獎(jiǎng)的概率為eq\f(1,1000)，說(shuō)明當(dāng)購(gòu)買次數(shù)無(wú)限多時(shí)，中獎(jiǎng)的可能性為eq\f(1,1000)，并不意味著買1000張彩票就一定有一張中獎(jiǎng)．7．在投擲硬幣的實(shí)驗(yàn)中，硬幣的每一次投擲，都是一個(gè)獨(dú)立事件，即某一次的投擲結(jié)果同其他各次的投擲結(jié)果都沒(méi)有關(guān)系，投擲次數(shù)較少時(shí)，結(jié)果是正面朝上還是反面朝上，都是偶然的．但如果投擲的次數(shù)很多，就可以發(fā)現(xiàn)，正面朝上和反面朝上的概率都在50%左右，此事例說(shuō)明統(tǒng)計(jì)規(guī)律的適用條件是怎樣呢？答案見(jiàn)解析解析統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于大量對(duì)象的規(guī)律，對(duì)于少量對(duì)象不適用，反映的是物體整體所呈現(xiàn)的一種可能情況．8．(1)分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都．(2)氣體分子速率分布表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律．溫度升高時(shí)，速率大的分子數(shù)目，速率小的分子數(shù)目，分子的平均速率．答案(1)任何一個(gè)方向相等(2)增加減少增加解析分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，由于分子的數(shù)量巨大，因此可以認(rèn)為向任何