56 câu Trắc nghiệm Vật lý 12 Cánh diều Chủ đề 2: Khí lý tưởng

B. D. Thể hiện sự khuếch tán.

C. Chuyển động Brown của các hạt phấn hoa là một hiện tượng giúp ta hình dung được về chuyển động phân tử.

A. Thể hiện sự đối lưu của dòng khí, không thể hiện rõ thuyết động học phân tử.

Đáp án: A.

Giữa hai va chạm liên tiếp, phân tử đi quãng đường là 2d. Quãng đường đi được trong 1 giây (sau 4000 va chạm) chính là tốc độ trung bình của phân tử.

Vậy tốc độ trung bình là $\bar v = 4,{0.10^2}\;{\rm{m}}/{\rm{s}}.$

Đáp án: 400 m/s.

Số phân tử hydrogen là

$N = n{N_{\rm{A}}} = (24\;{\rm{mol}})\left( {6{,}02 \cdot {{10}^{23}}\;{\rm{mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}}} \right) = 1{,}4 \cdot {10^{25}}$ phân tử.

Đáp án: $1,{4.10^{25}}$ phân tử.

Do nhiệt độ không đổi nên áp dụng định luật Boyles, thay các thông số đã biết, tính được

${V_2} = 3{,}8l$

Đáp án: A.

Áp dụng công thức $\frac{{{P_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}{V_2}}}{{{T_2}}}.$

Thay số, với: ${P_1} = 80{\rm{kPa}};{P_2} = 160{\rm{kPa}};{V_1} = 21{\rm{d}}{{\rm{m}}^3};{V_2} = 14{\rm{d}}{{\rm{m}}^3};{T_2} = 300\;{\rm{K}}$, ta được ${T_1} = 225\;{\rm{K}}.$

Đáp án: $225\;{\rm{K}}.$

Áp dụng công thức ${W_{\rm{d}}} = \frac{3}{2}kT.$

Thay các giá trị $k = 1{,}38 \cdot {10^{ - 23}}\;{\rm{J}}/{\rm{K}},T = 298\;{\rm{K}}$,

ta được: ${W_{\rm{d}}} = 6{,}2 \cdot {10^{ - 21}}\;{\rm{J}}.$

Đáp án: B.

a) Sai vì động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng hai lần tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó.

b) Đúng, do bỏ qua lực tương tác nên giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều.

c) Sai vì theo định luật thứ 2 của Newton, lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do thành bình tác dụng lên phân tử khí.

d) Đúng, các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau.

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

a) Khối lượng khí hydrogen trong bình là $\left( {\frac{{9,{{00.10}^{ - 2}}\;{\rm{kg}}}}{{1{,}00\;{{\rm{m}}^3}}}} \right)\left( {22{,}4 \cdot {{10}^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}} \right).$

Khối lượng khí helium trong bình là $\left( {\frac{{18{,}00 \cdot {{10}^{ - 2}}\;{\rm{kg}}}}{{1{,}00\;{{\rm{m}}^3}}}} \right)\left( {22,{{4.10}^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}} \right).$

Tổng khối lượng khí hydrogen và khí helium trong bình là $\left( {\frac{{27,{{00.10}^{ - 2}}\;{\rm{kg}}}}{{1{,}00\;{{\rm{m}}^3}}}} \right)\left( {22{,}4 \cdot {{10}^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}} \right)$

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí trong bình là $\rho = \left( {\frac{{27,{{00.10}^{ - 2}}\;{\rm{kg}}}}{{1{,}00\;{{\rm{m}}^3}}}} \right) = 0{,}27\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}.$

b) Áp suất khí là tổng áp suất do các phân tử tác dụng lên thành bình nên áp suất hỗn hợp khí tác dụng lên thành bình bằng tổng áp suất do khí hydrogen và do khí helium tác dụng lên thành bình.

$p = 2\;{\rm{atm}}$

c) Giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử khí trong bình là

$\overline {{v^2}} = \frac{{3p}}{\rho } = \frac{{6 \cdot 1{,}01 \cdot {{10}^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}}}{{0{,}27\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}}} = 2{,}24 \cdot {10^6}\;{{\rm{m}}^2}/{{\rm{s}}^2}$

Đáp án: a) $0{,}27\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}$; b) $2\;{\rm{atm}}$; c) $2{,}24 \cdot {10^6}\;{{\rm{m}}^2}/{{\rm{s}}^2}.$

Từ công thức: $pV = NkT$ tính được

$N = \frac{{pV}}{{kT}} = \frac{{\left( {6,{{0.10}^5}\;{\rm{Pa}}} \right)\left( {0{,}10\;{{\rm{m}}^3}} \right)}}{{\left( {1,{{38.10}^{ - 23}}} \right)(273 + 25)}} = 1,{4.10^{25}}$

Áp dụng công thức $p = \frac{1}{3}\frac{{Nm\overline {{v^2}} }}{V}$, ta xác định được giá trị trung bình bình phương tốc độ của các phân tử khí hydrogen trong bình là

$\overline {{v^2}} = \frac{{3pV}}{{Nm}} = \frac{{3\left( {6,{{0.10}^5}\;{\rm{Pa}}} \right)\left( {0{,}10\;{{\rm{m}}^3}} \right)}}{{1,{{4.10}^{25}}\left( {0,{{33.10}^{ - 26}}\;{\rm{kg}}} \right)}} = 3,{9.10^7}\;{{\rm{m}}^2}/{{\rm{s}}^2}$

Căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử là

$\sqrt {\overline {{v^2}} } = 6{,}2 \cdot {10^3}\;{\rm{m}}/{\rm{s}}.$

Đáp án: X=6,2.

a) $6,{20.10^{ - 21}}\;{\rm{J}};\quad$ b) $299\;{\rm{K}}.$

a) Từ công thức $p = \frac{1}{3}\frac{{Nm}}{V}\overline {{v^2}} = \frac{2}{3}\frac{N}{V}\overline {{W_{\rm{d}}}}$ tính được $\overline {{W_{\rm{d}}}} = \frac{{3pV}}{{2\;{\rm{N}}}} = 6,{20.10^{ - 21}}\;{\rm{J}}.$

b) Từ công thức $\overline {{W_d}} = \frac{1}{2}m\overline {{v^2}} = \frac{3}{2}kT$ tính được $T = \frac{{\overline {2{W_d}} }}{{3k}} = 299\;{\rm{K}}.$

4,6.10$^{11}$ phân tử.

Từ công thức $p = \frac{1}{3}\frac{{Nm}}{V}\overline {{v^2}} = \frac{2}{3}\frac{N}{V} \cdot \overline {{W_d}}$ với $\overline {{W_d}} = \frac{3}{2}kT$, ta có $\frac{N}{V} = \frac{p}{{kT}}$

Từ đó tính được ${\rm{N}} = 4{,}6 \cdot {10^{11}}$ phân tử.

$482\;{\rm{m}}/{\rm{s}}.$

Áp dụng công thức $p = \frac{1}{3}\frac{{Nm}}{V}\overline {{v^2}} = \frac{1}{3}\rho \overline {{v^2}} \Rightarrow \sqrt {\overline {{v^2}} } = \sqrt {\frac{{3p}}{\rho }} = 482\;{\rm{m}}/{\rm{s}}.$