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第二章 固體 液體和氣體
【考綱知識(shí)梳理】
一、 固體的微觀結(jié)構(gòu)，晶體和非晶體
固體分為晶體和非晶體，晶體又可分為單晶體和多晶體
１. 晶體和非晶體的區(qū)別：
由以上表格內(nèi)容可知：
(1)同一種物質(zhì)在不同的條件下可能是晶體也可能是非晶體.
(2)晶體中的單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性.
2.液體
(1)液體的微觀結(jié)構(gòu)
(2)液體的表面張力
①作用:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢.
②方向:表面張力跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直.
③大小:液體的溫度越高,表面張力越小；液體中溶有雜質(zhì)時(shí),表面張力變小；液體的密度越大,表面張力越大.
(3)液晶
①液晶的產(chǎn)生:
具有液體的流動(dòng)性
具有晶體的光學(xué)各向異性
②物理性質(zhì) 在某個(gè)方向上看，其分子排列比較整
齊，但從另一方向看，分子的排列是雜
亂無章的
3.飽和汽 濕度
(1)飽和汽與未飽和汽
①飽和汽:與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽.
②未飽和汽:沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽.
(2)飽和汽壓
①定義:飽和汽所具有的壓強(qiáng).
②特點(diǎn):液體的飽和汽壓與溫度有關(guān),溫度越高,飽和汽壓越大,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān).
(3)濕度
①定義：空氣的干濕程度.
②描述濕度的物理量
a.絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng).
b.相對(duì)濕度：空氣的絕對(duì)濕度與同一溫度下水的飽和汽壓之比.
c.相對(duì)濕度公式
二、氣體和氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
1.三性
2.氣體的壓強(qiáng)
(1)產(chǎn)生的原因：由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng).
(2)決定因素
①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.
②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密度.
(3)常用單位：帕斯卡(Pa):1 Pa=1 N/m2
1 atm=760 mmHg=1.013×105 Pa
(4)計(jì)算方法
①系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)計(jì)算方法
a.液體封閉的氣體壓強(qiáng)的確定
平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強(qiáng).
取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等建立方程求出壓強(qiáng).
液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)為p=p0+ρgh.
b.固體(活塞或汽缸)封閉的氣體壓強(qiáng)的確定
由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對(duì)該固體進(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程來找出氣體壓強(qiáng)與其他各力的關(guān)系.
②加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法：一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.
三、 氣體的實(shí)驗(yàn)定律，理想氣體
1. 理想氣體的狀態(tài)參量：
理想氣體：始終遵循三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律（玻意耳定律、查理定律、蓋?呂薩克定律）的氣體。
描述一定質(zhì)量理想氣體在平衡態(tài)的狀態(tài)參量為：
溫度：氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。
體積：氣體分子所占據(jù)的空間。許多情況下等于容器的容積。
壓強(qiáng)：大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁所產(chǎn)生的。其大小等于單位時(shí)間內(nèi)、器壁單位積上所受氣體分子碰撞的總沖量。
內(nèi)能：氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能. 理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。
2. 玻－馬定律及其相關(guān)計(jì)算：
（1）玻－馬定律的內(nèi)容是：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)和體積的乘積是恒量。
（2）表達(dá)式： p1V1=p2V2=k
3. 等容過程??查理定律
（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低） 1℃，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1/273. 一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比。
（2）表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式是：
4. 等壓變化??蓋?呂薩克定律
（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比.
（2）
5. 氣體狀態(tài)方程：
pV/T=恒量
=
說明（1）一定質(zhì)量理想氣體的某個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于p?V（或p?T、V?T）圖上的一個(gè)點(diǎn)，從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于從圖上一個(gè)點(diǎn)過渡到另一個(gè)點(diǎn)，可以有許多種不同的方法。如從狀態(tài)A變化到B，可以經(jīng)過許多不同的過程。為推導(dǎo)狀態(tài)方程，可結(jié)合圖象選用任意兩個(gè)等值過程較為方便。
（2）當(dāng)氣體質(zhì)量發(fā)生變化或互有遷移（混合）時(shí)，可采用把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，利用密度公式、氣態(tài)方程分態(tài)式等方法求解。
【要點(diǎn)名師透析】
類型一 氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算
【例1】一位質(zhì)量為60 kg的同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上，在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示.
(1)關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是( )
A.大于大氣壓強(qiáng)
B.是由于氣體重力而產(chǎn)生的
C.是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的
D.是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的
(2)在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變.下列說法正確的是( )
A.球內(nèi)氣體體積變大 B.球內(nèi)氣體體積變小
C.球內(nèi)氣體內(nèi)能變大 D.球內(nèi)氣體內(nèi)能不變
(3)為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料，在輕質(zhì)塑料板面向氣球一側(cè)的表面貼上間距為2.0 cm的方格紙.表演結(jié)束后，留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”，如圖所示.若表演時(shí)大氣壓強(qiáng)為1.013×105 Pa，取g=10 m/s2，則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為 _______ Pa.(取4位有效數(shù)字)
【答案】(1)A、D (2)B、D (3)1.053×105
【詳解】 (1)選A、D.氣球充氣后膨脹，內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)應(yīng)等于大氣壓強(qiáng)加上氣球收縮產(chǎn)生的壓強(qiáng)，A對(duì)；氣球內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻繁的碰撞產(chǎn)生的，B、C錯(cuò)，D對(duì).
(2)選B、D.該同學(xué)站上塑料板后，因溫度視為不變，而壓強(qiáng)變大，故氣體體積變小，內(nèi)能不變，所以A、C錯(cuò)，B、D對(duì).
(3)每小方格的面積S0=4 cm2，每個(gè)印跡約占有93個(gè)方格.故4個(gè)氣球與方格紙總的接觸面積S=4×93×4×10-4 m2=0.148 8 m2
氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)主要是由大氣壓和該同學(xué)的重力產(chǎn)生的.故
類型一 氣體狀態(tài)變化的圖象問題
【例證2】一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強(qiáng)是2×104 Pa.
(1)求狀態(tài)A的壓強(qiáng).
(2)請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出該狀態(tài)變化過程的p-T圖象，并分別標(biāo)出A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)，不要求寫出計(jì)算過程.
【詳解】(1)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程： ,則
(2)p-T圖象及A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)如圖所示.
【感悟高考真題】
1.（2011?福建理綜?T28（1））如圖所示，曲線 、 分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間 ，縱軸表示溫度 。從圖中可以確定的是_______。（填選項(xiàng)前的字母）
A.晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)
B.曲線 的 段表示固液共存狀態(tài)
C.曲線 的 段、曲線 的 段均表示固態(tài)
D.曲線 的 段、曲線 的 段均表示液態(tài)
【答案】選B.
【詳解】由圖像可知曲線M表示晶體，bc段表示晶體熔化過程，處于固液共存狀態(tài)，B對(duì)；N表示非晶體，沒有固定熔點(diǎn)，A錯(cuò)；由于非晶體沒有一定熔點(diǎn)逐步熔化，因此C、D錯(cuò).
2.（2011?上海高考物理?T4）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強(qiáng)
(A)逐漸增大 (B)逐漸減小 (C)始終不變 (D)先增大后減小
【答案】選A.
【詳解】因?yàn)?，從圖像上看， ，所以 ，選項(xiàng)A正確.
3.（2011?新課標(biāo)全國卷?T33（1））對(duì)于一定量的理想氣體，下列說法正確的是______。（選對(duì)一個(gè)給3分，選對(duì)兩個(gè)給4分，選對(duì)3個(gè)給6分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）
A 若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變
B 若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變
C 若氣體的溫度隨時(shí)間不段升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大
D 氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)
E當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大
【答案】選A、D、E。
【詳解】對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，有pVT =常量，當(dāng)體積和壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度也不變，而其內(nèi)能僅由溫度決定，故其內(nèi)能不變，因此A正確。在等溫時(shí)，理想氣體內(nèi)能不變，但其狀態(tài)可以變化，并遵循玻意耳定律，故B錯(cuò)。由于pVT =常量，當(dāng)V與T成正比時(shí)，p不變，故C錯(cuò)。對(duì)氣體，在等壓和等容情況下，比熱容不同，因此D正確。由于理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，溫度升高，內(nèi)能增大，故E正確。
4.（2011?上海高考物理?T30）如圖，絕熱氣缸A與導(dǎo)熱氣缸B均固定于地面，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩氣缸間均無摩擦。兩氣缸內(nèi)裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時(shí)體積均為 、溫度均為 。緩慢加熱A中氣體，停止加熱達(dá)到穩(wěn)定后，A中氣體壓強(qiáng)為原來的1.2倍。設(shè)環(huán)境溫度始終保持不變，求氣缸A中氣體的體積 和溫度 。
【詳解】設(shè)初態(tài)壓強(qiáng)為 ，膨脹后A，B壓強(qiáng)相等
B中氣體始末狀態(tài)溫度相等
故
A部分氣體滿足
故
5.（2011?新課標(biāo)理綜全國卷?T33（2））如圖，一上端開口，下端封閉的細(xì)長玻璃管，下部有長l1=66cm的水銀柱，中間封有長l2=6.6cm的空氣柱，上部有長l3=44cm的水銀柱，此時(shí)水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強(qiáng)為Po=76cmHg。如果使玻璃管繞低端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一周，求在開口向下和轉(zhuǎn)回到原來位置時(shí)管中空氣柱的長度。封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沒有發(fā)生漏氣。
【答案】12cm 9.2 cm
【詳解】設(shè)玻璃管開中向上時(shí)，空氣柱的壓強(qiáng)為
p1=p0+ρgl3 ①
式中，ρ和g分別表示水銀的密度和重力加速度。
玻璃管開口向下時(shí)，原來上部的水銀有一部分會(huì)流出，封閉端會(huì)有部分真空。設(shè)此時(shí)開口端剩下的水銀柱長度為x，則
p2=ρgl1，p0= P2+ρgx ②
式中，p 2為管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)。由玻意耳定律有
p1l2S= p2hS ③
式中，h是此時(shí)空氣柱的長度，S為玻璃管的橫截面積，由①②③式和題給條件得
h=12cm
從開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，設(shè)空氣柱的壓強(qiáng)為p3，則
p3=p0+ρgx ④
由一玻意耳定律得
p1l2S=p3h′S ⑤
式中，h′是此時(shí)空氣柱的長度，由①②③⑤⑥式得，
h′=9.2cm
6.（2011?海南物理?T17）（1）關(guān)于空氣濕度，下列說法正確的是 （填入正確選項(xiàng)前的字母。選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)給4分；選錯(cuò)1個(gè)扣2分，最低得0分）。
A．當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度一定較大
B．當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小
C．空氣的絕對(duì)濕度用空氣中所含水蒸汽的壓強(qiáng)表示
D．空氣的相對(duì)濕度定義為水的飽和蒸汽壓與相同溫度時(shí)空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比
（2）（8分）如圖，容積為 的容器內(nèi)充有壓縮空氣。容器與水銀壓強(qiáng)計(jì)相連，壓強(qiáng)計(jì)左右兩管下部由軟膠管相連。氣閥關(guān)閉時(shí)，兩管中水銀面等高，左管中水銀面上方到氣閥之間空氣的體積為 。打開氣閥，左管中水銀下降；緩慢地向上提右管，使左管中水銀面回到原來高度，此時(shí)右管與左管中水銀面的高度差為h。已知水銀的密度為 ，大氣壓強(qiáng)為 ，重力加速度為g；空氣可視為理想氣體，其溫度不變。求氣閥打開前容器中壓縮空氣的壓強(qiáng)P1。
【答案】（1）BC（2）
【詳解】(1)選BC。相對(duì)濕度越大，人感覺越潮濕，相對(duì)濕度大時(shí)，絕對(duì)濕度不一定大，故A錯(cuò)誤；相對(duì)濕度較小時(shí)，使人感覺干燥，故B正確。用空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)表示的濕度叫做空氣的絕對(duì)濕度，用空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和氣壓之比叫做相對(duì)濕度，故C正確，D錯(cuò)誤。
(2)氣閥打開前時(shí)，左管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為 （1分）
氣閥打開后穩(wěn)定時(shí)的壓強(qiáng) ①（2分）
根據(jù)等溫變化，則有 ②（2分）
聯(lián)立①②兩式解得 （3分）
7.( 2010?全國卷Ⅱ?16)如圖，一絕熱容器被隔板K 隔開a 、 b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中
A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少
B．氣體不做功，內(nèi)能不變
C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低
D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變
8. (2010?上海物理?22)如圖，上端開口的圓柱形氣缸豎直放置，截面積為 ，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為____pa（大氣壓強(qiáng)取1.01* ，g取 ）。若從初溫 開始加熱氣體，使活塞離氣缸底部的高度由0.5m緩慢變?yōu)?.51m，則此時(shí)氣體的溫度為____℃。
解析：
，T2=306K，t2=33℃
本題考查氣體實(shí)驗(yàn)定律。
難度：易。
9．(2010?江蘇物理?12(A))（1）為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體。下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是 ▲ 。
（2）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24KJ的功。現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5KJ的熱量。在上述兩個(gè)過程中，空氣的內(nèi)能共減小 ▲ KJ,空氣 ▲ （選填“吸收”或“放出”）
（3）已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/ 和2.1kg/ ，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol，阿伏伽德羅常數(shù) =6.02 。若潛水員呼吸一次吸入2L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
答案：
10．(2010?福建?28)（1）1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律。若以橫坐標(biāo) 表示分子速率，縱坐標(biāo) 表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下面國幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是 。（填選項(xiàng)前的字母）
（2）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞。今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體 。（填選項(xiàng)前的字母）
A．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少
B．溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少
C．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加
D．溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加
答案：（1）D （2）C
11. (2010?上海物理?10)如圖，玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體，氣柱長度為 ，管內(nèi)外水銀面高度差為
，若溫度保守不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則
（A） 均變大 （B） 均變小
（C） 變大 變小 （D） 變小 變大
【解析】根據(jù) ， 變大， 變小，根據(jù) ， 變大，選D。
本題考查氣體狀態(tài)方程。難度：中等。
12. (2010?上海物理?17)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的 、 、 、 四個(gè)過程，其中 的延長線通過原點(diǎn)， 垂直于 且與水平軸平行， 與 平行，則
氣體體積在
（A） 過程中不斷增加
（B） 過程中保持不變
（C） 過程中不斷增加
（D） 過程中保持不變
【解析】首先，因?yàn)?的延長線通過原點(diǎn)，所以 是等容線，即氣體體積在 過程中保持不變，B正確； 是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確； 是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯(cuò)誤；連接ao交cd于e，則ae是等容線，即 ，因?yàn)?，所以 ，所以 過程中體積不是保持不變，D錯(cuò)誤；本題選AB。
本題考查氣體的 圖象的理解。難度：中等。對(duì)D，需要作輔助線，較難。
13．(2010?海南物理?17)(1)下列說法正確的是
(A)當(dāng)一定質(zhì)量的氣體吸熱時(shí)，其內(nèi)能可能減小
(B)玻璃、石墨和金剛石都是晶體，木炭是非晶體
(C)單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒有固定的熔點(diǎn)
(D)當(dāng)液體與大氣相接觸時(shí)，液體表面層內(nèi)的分子所受其它分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部
(E)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)
【答案】ADE
【解析】一定質(zhì)量的氣體吸熱時(shí)，如果同時(shí)對(duì)外做功，且做的功大于吸收的熱量，則內(nèi)能減小，(A)正確；玻璃是非晶體，(B)錯(cuò)；多晶體也有固定的熔點(diǎn)，(C)錯(cuò)；液體表面層內(nèi)的分子液體內(nèi)部分子間距離的密度都大于大氣，因此分子力的合力指向液體內(nèi)部，(D)正確；氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，決定氣體的壓強(qiáng)，因此與單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度有關(guān)，(E)對(duì)。
(2)(8分)如右圖，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；氣缸內(nèi)密封有溫度為 、壓強(qiáng)為 的理想氣體． 和 分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度．已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為 ， 為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的．求
(?)氣缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積 ：
(ii)在活塞下降過程中，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量Q .
【答案】 (?) ；(?)
【解析】 (?)在氣體由壓縮 下降到 的過程中，氣體體積不變，溫度由 變?yōu)?，由查理定律得 ①
在氣體溫度由 變?yōu)?的過程中，體積由 減小到 ，氣體壓強(qiáng)不變，由著蓋?呂薩克定律得 ②
由①②式得 ③
(?)在活塞下降過程中，活塞對(duì)氣體做的功為
④
在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為
⑤
由熱力學(xué)第一定律得，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量為
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
14.（09?全國卷Ⅰ?14）下列說法正確的是 （ A ）
A. 氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力
B. 氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁上的平均沖量
C. 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少，氣體的壓強(qiáng)一定減小
D. 單位面積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大
解析：本題考查氣體部分的知識(shí).根據(jù)壓強(qiáng)的定義A正確,B錯(cuò).氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小,說明溫度降低,但不能說明壓強(qiáng)也一定減小,C錯(cuò).單位體積的氣體分子增加,但溫度降低有可能氣體的壓強(qiáng)減小,D錯(cuò)。
15.（09?全國卷Ⅱ?16）如圖，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比 （ BC ）
A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變
B．左右兩邊氣體溫度都升高
C．左邊氣體壓強(qiáng)增大
D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量
解析：本題考查氣體.當(dāng)電熱絲通電后,右的氣體溫度升高氣體膨脹,將隔板向左推,對(duì)左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能增加,氣體的溫度升高.根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大.BC正確,右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功,D錯(cuò)。
16.（09?上海物理?9）如圖為豎直放置的上細(xì)下粗的密閉細(xì)管，水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分，初始溫度相同。使A、B升高相同溫度達(dá)到穩(wěn)定后，體積變化量為?VA、?VB，壓強(qiáng)變化量為?pA、?pB，對(duì)液面壓力的變化量為?FA、?FB，則 （ AC ）
A．水銀柱向上移動(dòng)了一段距離B．?VA＜?VB
C．?pA＞?pBD．?FA＝?FB
解析：首先假設(shè)液柱不動(dòng)，則A、B兩部分氣體發(fā)生等容變化，由查理定律，對(duì)氣體A： ；對(duì)氣體B： ，又初始狀態(tài)滿足 ，可見使A、B升高相同溫度， ， ，因此 ，因此 液柱將向上移動(dòng)，A正確，C正確；由于氣體的總體積不變，因此?VA=?VB，所以B、D錯(cuò)誤。
17.（09?海南物理?14）（12分）（I）（4分）下列說法正確的是 （填入正確選項(xiàng)前的字母，每選錯(cuò)一個(gè)扣2分，最低得分為0分）
（A）氣體的內(nèi)能是分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間的勢能之和；
（B）氣體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能和分子間勢能也隨之改變；
（C）功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功；
（D）熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體；
（E）一定量的氣體，在體積不變時(shí)，分子每秒平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減小；
（F）一定量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加。
（II）（8分）一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為1．00atm（即76．0cmHg）、溫度為27．0℃的氦氣時(shí)，體積為3．50m3。在上升至海拔6．50km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36．0cmGg，氣球內(nèi)部因啟動(dòng)一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變。此后停止加熱，保持高度不變。已知在這一海拔高度氣溫為-48．0℃。求：
（1）氦氣在停止加熱前的體積；
（2）氦氣在停止加熱較長一段時(shí)間后的體積。
答案：（1）ADEF （4分，選對(duì)一個(gè)給1分，每選錯(cuò)一個(gè)扣2分，最低得分為0分）
（II）（1）在氣球上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程。
根據(jù)玻意耳?馬略特定律有
式中， 是在此等溫過程末氦氣的體積。由①式得
②
（2）在停止加熱較長一段時(shí)間后，氦氣的溫度逐漸從 下降到與外界氣體溫度相同，即 。這是一等過程 根據(jù)蓋?呂薩克定律有
③
式中， 是在此等壓過程末氦氣的體積。由③式得
④
評(píng)分參考：本題8分。①至④式各2分。
18.（09?上海物理?21）（12分）如圖，粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口，管內(nèi)有一段水銀柱，右管內(nèi)氣體柱長為39cm，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為40cm。先將口B封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設(shè)整個(gè)過程溫度不變，穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm，求：
（1）穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p；
（2）左管A端插入水銀槽的深度h。（大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg）
解析：（1）插入水銀槽后右管內(nèi)氣體：由玻意耳定律得：p0l0S＝p（l0－?h/2）S，
所以p＝78cmHg；
（2）插入水銀槽后左管壓強(qiáng)：p’＝p＋?g?h＝80cmHg，左管內(nèi)外水銀面高度差h1＝p’－p0?g ＝4cm，中、左管內(nèi)氣體p0l＝p’l’，l’＝38cm，
左管插入水銀槽深度h＝l＋?h/2－l’＋h1＝7cm。
19.（09?寧夏物理?34）（1）帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或進(jìn)過過程ac到狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如V-T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為Pb、和PC，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則 （填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分） （ C ）
A. Pb >Pc，Qab>Qac
B. Pb >Pc，QabC. Pb Qac
D. Pb (2)圖中系統(tǒng)由左右連個(gè)側(cè)壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱封閉。兩個(gè)容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。
容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)猓珺上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)p0，溫度為T0=273K，連個(gè)活塞因自身重量對(duì)下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1 p0。系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣體柱的高度如圖所示。現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴�槽中，再次平衡時(shí)A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩�可視為理想氣體。求
（i）第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；
（ii）水的溫度。
解析：
（i）考慮氫氣的等溫過程。該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為 ，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS。
設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為P，由玻意耳定律得
①
活塞A從最高點(diǎn)被推回第一次平衡時(shí)位置的過程是等溫過程。該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為1.1 ，體積為V；末態(tài)的壓強(qiáng)為 ，體積為 ，則
②
③
由玻意耳定律得
④
(i i) 活塞A從最初位置升到最高點(diǎn)的過程為等壓過程。該過程的初態(tài)體積和溫度分別為 和 ，末態(tài)體積為 。設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋-呂薩克定律得
⑤
【考點(diǎn)模擬演練】
1．液體表面張力產(chǎn)生的原因是
(　　)
A．液體表面層分子較緊密，分子間斥力大于引力
B．液體表面層分子較緊密，分子間引力大于斥力
C．液體表面層分子較稀疏，分子間引力大于斥力
D．液體表面層分子較稀疏，分子間斥力大于引力
【答案】C
【詳解】液體表面層分子間距離介于氣體和液體之間．液體分子力可認(rèn)為為零，則表面層分子力表現(xiàn)為引力，故C正確．
2．關(guān)于晶體和非晶體的幾種說法中，正確的是
(　　)
A．不具有規(guī)則幾何形狀的物體一定不是晶體
B．晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)，這種特性叫做各向異性
C．若物體表現(xiàn)為各向同性，它就一定是非晶體
D．晶體有一定的熔化溫度，非晶體沒有一定的熔化溫度
【答案】BD
【詳解】考查晶體、非晶體、多晶體和單晶體的特點(diǎn)及區(qū)別．單晶體物理性質(zhì)各向異性，多晶體物理性質(zhì)各向同性，單晶體有天然規(guī)則外形，多晶體沒有規(guī)則外形；晶體與非晶體的區(qū)別在于晶體有固定熔點(diǎn)．
3．某校開展探究性課外活動(dòng)，一同學(xué)用如圖1所示的裝置研究氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三量之間的變化關(guān)系．該同學(xué)選用導(dǎo)熱良好的氣缸將其開口向下，內(nèi)有理想氣體，并將氣缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣．把一溫度計(jì)通過缸底小孔插入缸內(nèi)，插口處密封良好，活塞下掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)給沙桶底部鉆一個(gè)小洞，讓細(xì)沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度恒定，則
(　　)
A．外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大
B．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)不變
C．氣體體積減小，溫度計(jì)示數(shù)減小
D．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)增加
【答案】B
【詳解】細(xì)沙漏出，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對(duì)氣體做功；氣缸導(dǎo)熱良好，細(xì)沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度穩(wěn)定，氣體溫度不變，亦即內(nèi)能不變，選項(xiàng)B正確．
4．如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子勢能)．將一個(gè)熱敏電阻(電阻值隨溫度升高而減小)置于氣缸中，熱敏電阻與氣缸外的歐姆表連接，氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能．下列說法正確的是(　　)
A．若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小
B．若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能減小
C．若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小
D．若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則歐姆表讀數(shù)將變小
【答案】AD
【詳解】發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，由熱敏電阻特性知，缸內(nèi)氣體溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，A正確；推動(dòng)活塞使缸內(nèi)氣體體積減小，對(duì)氣體做功，又因氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能，沒有熱量交換，由熱力學(xué)第一定律知，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，熱敏電阻阻值變小，歐姆表讀數(shù)將變小，而氣體的壓強(qiáng)將變大，B、C均錯(cuò)誤，D正確．
5．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究氣體等體積變化的規(guī)律．A、B管下端由軟管相連，注入一定量的水銀，燒瓶中封有一定量的理想氣體，開始時(shí)A、B兩管中水銀面一樣高，那么為了保持瓶中氣體體積不變
(　　)
A．將燒瓶浸入熱水中時(shí)，應(yīng)將A管向上移動(dòng)
B．將燒瓶浸入熱水中時(shí)，應(yīng)將A管向下移動(dòng)
C．將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將A管向上移動(dòng)
D．將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將A管向下移動(dòng)
【答案】AD
【詳解】由pVT＝C(常量)可知，在體積不變的情況下，溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，右管(A)水銀面要比左管(B)水銀面高，故選項(xiàng)A正確；同理可知選項(xiàng)D正確．
6．一定質(zhì)量的理想氣體，在某一狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p0、V0、T0，在另一狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p1、V1、T1，則下列關(guān)系錯(cuò)誤的是 (　　)
A．若p0＝p1，V0＝2V1，則T0＝12T1
B．若p0＝p1，V0＝12V1，則T0＝2T1
C．若p0＝2p1，V0＝2V1，則T0＝2T1
D．若p0＝2p1，V0＝V1，則T0＝2T1
【答案】ABC
【詳解】根據(jù)p0V0T0＝p1V1T1可以判斷出選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．
7. 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，最后變化到狀態(tài)A的過程中，下列說法正確的是 (　　)
A．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體膨脹對(duì)外做功，放出熱量
B．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體體積不變，壓強(qiáng)減小，放出熱量
C．從狀態(tài)C變化到狀態(tài)A的過程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，放出熱量
D．若狀態(tài)A的溫度為300 K，則狀態(tài)B的溫度為600 K
【答案】BC
【詳解】氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體體積增大，膨脹對(duì)外做功，壓強(qiáng)升高，根據(jù)pVT＝C可知，其溫度升高，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體要吸熱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體體積不變W＝0，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，由ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w放熱，選項(xiàng)B正確；從狀態(tài)C變化到狀態(tài)A的過程中，氣體體積減小W>0，壓強(qiáng)不變，則溫度降低，由ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w放熱，選項(xiàng)C正確；由pVT＝C可求出狀態(tài)B的溫度為1 200 K，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
8．(1)外力對(duì)氣體做功100 J，氣體向外放熱20 J，在這個(gè)過程中氣體的內(nèi)能________(填“增加”或“減少”)，其改變量是________ J.
(2)晶體在熔化過程中所吸收的熱量，主要用于________．
A．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子動(dòng)能，不改變體積
B．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，改變體積
C．重新排列空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，同時(shí)增加分子動(dòng)能和改變體積
D．重新排列空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢能和動(dòng)能，也不改變體積
【答案】(1)增加　80　(2)B
【詳解】(2)晶體熔化過程中保持溫度不變，所以分子的平均動(dòng)能不變，所以選項(xiàng)AC都不對(duì)；晶體分子是有序排列的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，熔化成液體后分子排列是無序的，故選項(xiàng)D不對(duì)；晶體熔化的過程是破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的過程，空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)被破壞以后，分子排列無序，故體積改變，分子勢能增加，選項(xiàng)B正確．
9．(1)關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)，說法正確的是________．
A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，物體的溫度可以降到0 K
B．由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積
C．吸收了熱量的物體，其溫度可以降低
D．分子間引力和斥力可以單獨(dú)存在
(2)在如圖2－28所示的氣缸中封閉著一定質(zhì)量的常溫理想氣體，一重物用細(xì)繩經(jīng)滑輪與缸中光滑的活塞相連接，重物和活塞均處于平衡狀態(tài)．如果將缸內(nèi)氣體的攝氏溫度降低一半，則缸內(nèi)氣體的體積________．
A．仍不變 B．為原來的一半
C．小于原來的一半 D．大于原來的一半
【答案】(1)C　(2)D
【詳解】(1)本題考查分子動(dòng)理論，熱力學(xué)第一定律．絕對(duì)溫度是不可能達(dá)到的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)只能算出每個(gè)分子平均占有的空間體積，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，物體吸收了熱量，如果同時(shí)對(duì)外做功，并且做功大于吸收的熱量，則物體的內(nèi)能減少，溫度降低，C項(xiàng)正確；分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，不可能單獨(dú)存在，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
(2)對(duì)氣缸活塞研究，大氣壓強(qiáng)不變，繩的拉力不變，活塞重力不變，因此缸內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)恒定不變，氣體的攝氏溫度降低一半，由T＝t＋273可知，則缸內(nèi)的氣體的熱力學(xué)溫度降低的小于原來的一半，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT＝K可知，缸內(nèi)氣體的體積大于原來的一半．
10．如圖所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，截面積為40 cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內(nèi)．在汽缸內(nèi)距缸底60 cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動(dòng)．開始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0(p0＝1.0×105 Pa為大氣壓強(qiáng))，溫度為300 K．現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330 K時(shí)，活塞恰好離開a、b；當(dāng)溫度為360 K時(shí)，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求：
(1)活塞的質(zhì)量；
(2)物體A的體積．
【答案】(1)4 kg　(2)640 cm3
【詳解】(1)設(shè)物體A的體積為ΔV.
T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330 K，p2＝(1.0×105＋mg40×10－4) Pa，V2＝V1
T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程p1T1＝p2T2
代入數(shù)據(jù)得m＝4 kg
(2)由狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程V2T2＝V3T3


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