Тест по физике 10 класс: основное уравнение МКТ

Что нужно знать

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) устанавливает связь между давлением идеального газа, массой его молекул, концентрацией и средней квадратичной скоростью движения молекул. Оно записывается в виде p = (1/3) · m₀ · n · v², где p — давление газа (Па), m₀ — масса одной молекулы (кг), n — концентрация молекул (м⁻³), v² — средний квадрат скорости молекул (м²/с²). Концентрация молекул определяется как отношение числа молекул к объёму: n = N / V, где N — число молекул, V — объём газа (м³). Давление газа возникает из-за многочисленных ударов молекул о стенки сосуда. Чем больше концентрация молекул или средний квадрат их скорости, тем больше давление газа при неизменности остальных величин. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы определяется формулой E = (m₀ · v²) / 2 и измеряется в джоулях (Дж). Основное уравнение МКТ также можно записать через среднюю кинетическую энергию: p = (2/3) · n · E. Например, при накачивании велосипедной шины число молекул воздуха внутри увеличивается, поэтому при неизменном объёме давление возрастает. Типичная ошибка учеников — путать среднюю квадратичную скорость со средним квадратом скорости: в уравнении МКТ используется именно средний квадрат скорости v².

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Какое утверждение наиболее точно описывает основное уравнение МКТ?

    • Устанавливает связь давления газа с концентрацией молекул и их средней кинетической энергией
    • Описывает зависимость силы тяжести от массы молекул
    • Устанавливает связь объёма газа с его массой и температурой
    • Определяет зависимость плотности газа только от его объёма
    Основное уравнение МКТ связывает макроскопическое давление газа с микроскопическими характеристиками движения молекул: p = (2/3) · n · E.

  2. 2. В каких единицах СИ измеряется концентрация молекул газа?

    • кг/м³
    • м⁻³
    • Па
    • м/с
    Концентрация определяется как n = N / V, поэтому измеряется числом молекул в одном кубическом метре.

  3. 3. Почему газ оказывает давление на стенки закрытого сосуда?

    • Из-за постоянного увеличения массы каждой молекулы
    • Из-за неподвижности молекул внутри сосуда
    • Из-за ударов движущихся молекул о стенки сосуда
    • Из-за действия только силы тяжести молекул
    При столкновениях молекулы передают стенкам сосуда импульс, в результате чего возникает давление газа.

  4. 4. Как изменится давление газа, если концентрацию молекул увеличить в 2 раза, а средний квадрат скорости оставить неизменным?

    • Уменьшится в 2 раза
    • Увеличится в 4 раза
    • Не изменится
    • Увеличится в 2 раза
    По формуле p = (1/3) · m₀ · n · v² давление прямо пропорционально концентрации молекул.

  5. 5. В сосуде объёмом 2 м³ находится 6 · 10²⁴ молекул газа. Чему равна концентрация молекул?

    • 3 · 10²⁴ м⁻³
    • 1,2 · 10²⁴ м⁻³
    • 3 · 10²⁵ м⁻³
    • 12 · 10²⁴ м⁻³
    Используем формулу n = N / V. Подставляем: n = (6 · 10²⁴) / 2 = 3 · 10²⁴ м⁻³.

  6. 6. Как изменится давление газа, если при неизменной концентрации средний квадрат скорости молекул увеличится в 3 раза?

    • Не изменится
    • Увеличится в 3 раза
    • Уменьшится в 3 раза
    • Увеличится в 9 раз
    Согласно основному уравнению МКТ, давление прямо пропорционально среднему квадрату скорости молекул: p ~ v².

  7. 7. Масса одной молекулы газа равна 2 · 10⁻²⁶ кг, концентрация составляет 3 · 10²⁵ м⁻³, а средний квадрат скорости равен 4 · 10⁴ м²/с². Найдите давление газа.

    • 24 000 Па
    • 2400 Па
    • 8000 Па
    • 800 Па
    Используем p = (1/3) · m₀ · n · v². p = (1/3) · 2 · 10⁻²⁶ · 3 · 10²⁵ · 4 · 10⁴ = 8000 Па.

  8. 8. Что произойдёт с давлением воздуха в велосипедной шине, если при неизменном объёме в неё накачать дополнительное количество воздуха, а температура останется постоянной?

    • Давление останется неизменным
    • Давление уменьшится
    • Давление станет равным нулю
    • Давление увеличится
    При неизменном объёме увеличение числа молекул приводит к увеличению их концентрации, а значит, и давления газа.

  9. 9. Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы газа равна 6 · 10⁻²¹ Дж, а концентрация молекул составляет 2 · 10²⁵ м⁻³. Определите давление газа.

    • 8 · 10⁴ Па
    • 2 · 10⁴ Па
    • 12 · 10⁴ Па
    • 4 · 10⁴ Па
    Используем формулу p = (2/3) · n · E. p = (2/3) · 2 · 10²⁵ · 6 · 10⁻²¹ = 8 · 10⁴ Па.

  10. 10. Как изменится давление газа, если при неизменной массе молекул и концентрации средний квадрат скорости уменьшится в 4 раза?

    • Уменьшится в 2 раза
    • Уменьшится в 4 раза
    • Увеличится в 4 раза
    • Не изменится
    Давление прямо пропорционально среднему квадрату скорости молекул, поэтому его уменьшение в 4 раза приводит к уменьшению давления в 4 раза.

  11. 11. Масса одной молекулы газа равна 5 · 10⁻²⁶ кг, а средний квадрат скорости молекул составляет 6 · 10⁴ м²/с². Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы?

    • 1,8 · 10⁻²⁰ Дж
    • 6 · 10⁻²¹ Дж
    • 1,5 · 10⁻²¹ Дж
    • 3 · 10⁻²¹ Дж
    Используем E = (m₀ · v²) / 2. E = (5 · 10⁻²⁶ · 6 · 10⁴) / 2 = 1,5 · 10⁻²¹ Дж.

  12. 12. Концентрация молекул газа равна 4 · 10²⁵ м⁻³, а средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы составляет 3 · 10⁻²¹ Дж. Определите давление газа.

    • 4 · 10⁴ Па
    • 12 · 10⁴ Па
    • 2 · 10⁴ Па
    • 8 · 10⁴ Па
    По формуле p = (2/3) · n · E получаем p = (2/3) · 4 · 10²⁵ · 3 · 10⁻²¹ = 8 · 10⁴ Па.
Тесты по физике 10 класс