2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2講 固體、液體與氣體學(xué)案（含解析）.doc

第2講固體、液體與氣體主干梳理 對點(diǎn)激活知識點(diǎn)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體、液晶的微觀結(jié)構(gòu)1.晶體和非晶體2晶體的微觀結(jié)構(gòu)(1)如圖所示，金剛石、石墨晶體的晶體微粒有規(guī)則地、周期性地在空間排列。(2)晶體特性的解釋3液晶(1)概念：許多有機(jī)化合物像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，這些化合物叫做液晶。(2)微觀結(jié)構(gòu)：分子在特定的方向上排列比較整齊，具有晶體的各向異性，同時(shí)也具有一定的無規(guī)則性，所以也具有液體的流動(dòng)性，如圖所示。(3)有些物質(zhì)在特定的溫度范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)；另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定的濃度范圍具有液晶態(tài)。(4)天然存在的液晶并不多，多數(shù)液晶是人工合成的。(5)應(yīng)用：顯示器、人造生物膜。知識點(diǎn)液體的表面張力現(xiàn)象1液體的表面張力(1)概念：液體表面各部分間互相吸引的力。(2)作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢。(3)方向：表面張力跟液面相切，且跟液面的分界線垂直。2浸潤和不浸潤：一種液體會(huì)潤濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫浸潤。一種液體不會(huì)潤濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫不浸潤。如圖所示。3毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。知識點(diǎn)飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓相對濕度1.飽和汽、未飽和汽(1)動(dòng)態(tài)平衡：在密閉的盛有某種液體的容器中，隨著液體的不斷蒸發(fā)，液面上方氣體分子的數(shù)密度增大到一定程度時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出去的分子數(shù)。這時(shí)，蒸氣的密度不再增大，液體也不再減少，液體與氣體之間達(dá)到了平衡狀態(tài)，蒸發(fā)從宏觀上看是停止了。這種平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。(2)飽和汽與未飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽，而未達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽。注意：在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的；飽和汽的分子數(shù)密度隨溫度的升高而增大。2飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng)。(2)特點(diǎn)：飽和汽壓隨溫度而變。溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與液體的種類有關(guān)，與飽和汽的體積無關(guān)。3濕度(1)定義：空氣的潮濕程度。(2)絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)。(3)相對濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比。相對濕度(B)100%。知識點(diǎn)氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布?xì)怏w實(shí)驗(yàn)定律理想氣體一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1分子很小，間距很大，除碰撞外幾乎不受力。2氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目都相等。3分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，大量分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布。4溫度一定時(shí)，某種氣體分子的速率分布是確定的，溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增多，分子的平均速率增大，但不是每個(gè)分子的速率都增大。二、氣體的狀態(tài)參量1氣體的壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生原因由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。氣體的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于作用在單位面積上的壓力。(2)氣體的壓強(qiáng)取決于分子撞擊力的大小和單位面積器壁上單位時(shí)間撞擊的分子數(shù)。所以從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)與兩個(gè)因素有關(guān)：氣體分子的平均動(dòng)能，氣體分子的密集程度。(3)單位及換算關(guān)系國際單位：帕斯卡，符號：Pa,1 Pa1 N/m2。常用單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)；厘米汞柱(cmHg)。換算關(guān)系：1 atm76 cmHg1.013105 Pa1.0105 Pa。2氣體的溫度(1)物理意義宏觀上溫度表示物體的冷熱程度，微觀上溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。(2)國際單位開爾文，簡稱開，符號：K。(3)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系Tt273.15_K。3氣體的體積氣體體積為氣體分子所能達(dá)到的空間的體積，即氣體所充滿容器的容積。國際單位：立方米，符號：m3常用單位：升(L)、毫升(mL)換算關(guān)系：1 m3103 L,1 L103 mL4氣體實(shí)驗(yàn)定律(1)等溫變化玻意耳定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。公式：p1V1p2V2或pVC(常量)。(2)等容變化查理定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。公式：或C(常量)。推論式：pT。(3)等壓變化蓋呂薩克定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。公式：或C(常量)。推論式：VT。5理想氣體狀態(tài)方程(1)理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。理想氣體是一種經(jīng)科學(xué)的抽象而建立的理想化模型，實(shí)際上不存在。理想氣體不考慮分子間相互作用的分子力，不存在分子勢能，內(nèi)能取決于溫度，與體積無關(guān)。實(shí)際氣體特別是那些不易液化的氣體在壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓)，溫度不太低時(shí)都可當(dāng)成理想氣體來處理。(2)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：或C(常量)。6氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(1)等溫變化一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能不變。在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的密集程度增大，氣體的壓強(qiáng)增大。(2)等容變化一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的密集程度保持不變。在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，氣體的壓強(qiáng)增大。(3)等壓變化一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大。只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強(qiáng)不變。一 思維辨析1氣體的壓強(qiáng)是由氣體的自身重力產(chǎn)生的。()2當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對濕度一定較大。()3有無確定的熔點(diǎn)是區(qū)分晶體和非晶體比較準(zhǔn)確的方法。()4液晶具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的光學(xué)各向異性。()5船浮于水面上不是由于液體的表面張力。()6水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)，水蒸氣的壓強(qiáng)不再變化，這時(shí)，水分子不再跑出水面。()7壓強(qiáng)極大的氣體不再遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律。()8物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體。()9飽和汽壓隨溫度升高而增大。()10若液體對某種固體是浸潤的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細(xì)管時(shí)，液面跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢。()答案1.2.3.4.5.6.7.89.10.二 對點(diǎn)激活1(人教版選修33P33實(shí)驗(yàn)改編)(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸石蠟層背面上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍分別如圖(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖(4)所示。下列判斷正確的是()A甲、乙為非晶體，丙是晶體B甲、丙為晶體，乙是非晶體C甲、丙為非晶體，乙是晶體D甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體E甲、乙、丙都是非晶體答案BD解析由圖(1)、(2)、(3)可知：甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由圖(4)可知：甲、丙有固定的熔點(diǎn)，乙無固定的熔點(diǎn)，所以甲、丙為晶體，乙是非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故B、D正確。2(人教版選修33P39圖9.27改編)(多選)對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖所示，對此有下列幾種解釋，正確的是()A表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏B表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密C附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密D附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏答案ACD解析液體表面具有收縮的趨勢，即液體表面表現(xiàn)為張力，這是因?yàn)橐后w表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引力，故表面層、表面層內(nèi)分子的分布均比液體內(nèi)部稀疏，所以A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。附著層內(nèi)分子與容器壁間引力大于液體內(nèi)部分子引力，附著層內(nèi)液體分子距離小，分子間表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)散的趨勢，表現(xiàn)出浸潤現(xiàn)象，所以C選項(xiàng)正確。附著層內(nèi)分子與容器壁間引力小于液體內(nèi)部分子引力，附著層內(nèi)分子距離大，分子間表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，表現(xiàn)出不浸潤現(xiàn)象，D選項(xiàng)也正確。3(多選)關(guān)于飽和汽壓和相對濕度，下列說法中正確的是 ()A溫度不同飽和汽的飽和汽壓都相同B溫度升高時(shí)，飽和汽壓增大C在相對濕度相同的情況下，夏天比冬天的絕對濕度大D飽和汽壓與體積無關(guān)答案BCD解析飽和汽壓隨溫度的升高而增大，并且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)，所以A錯(cuò)誤，B、D正確。相對濕度是在某一溫度下，空氣中的水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比，夏天比冬天的溫度高，水的飽和汽壓較大，所以C正確。4(人教版選修33P25T1改編)對一定質(zhì)量的氣體來說，下列幾點(diǎn)能做到的是()A保持壓強(qiáng)和體積不變而改變它的溫度B保持壓強(qiáng)不變，同時(shí)升高溫度并減小體積C保持溫度不變，同時(shí)增加體積并減小壓強(qiáng)D保持體積不變，同時(shí)增加壓強(qiáng)并降低溫度答案C解析由C知A、B、D錯(cuò)誤，C正確。5. (人教版選修33P23T2)如圖，向一個(gè)空的鋁制飲料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱(長度可以忽略)。如果不計(jì)大氣壓的變化，這就是一個(gè)簡易的氣溫計(jì)。已知鋁罐的容積是360 cm3，吸管內(nèi)部粗細(xì)均勻，橫截面積為0.2 cm2，吸管的有效長度為20 cm，當(dāng)溫度為25 時(shí)，油柱離管口10 cm。(1)吸管上標(biāo)刻溫度值時(shí)，刻度是否應(yīng)該均勻？(2)估算這個(gè)氣溫計(jì)的測量范圍。答案(1)刻度是均勻的(2)23.426.6 解析(1)由于罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)始終不變，所以，VTT，TSL由于T與L成正比，所以刻度是均勻的。(2)T0.2(2010) K1.6 K故這個(gè)氣溫計(jì)可以測量的溫度范圍為(251.6) (251.6) 即23.426.6 ?？键c(diǎn)細(xì)研 悟法培優(yōu)考點(diǎn)1固體和液體的性質(zhì)1晶體和非晶體(1)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。多晶體和非晶體具有各向同性。(2)只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點(diǎn)的固體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2液體表面張力(1)形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。(2)液體表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。(4)表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。(5)表面張力的大小跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系。3浸潤和不浸潤浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，接觸的位置形成一個(gè)液體薄層，叫做附著層。附著層的液體分子可能比液體內(nèi)部稀疏，也可能比液體內(nèi)部更密，這取決于液體、固體兩種分子的性質(zhì)。如果附著層的液體分子比液體內(nèi)部的分子稀疏，也就是說，附著層內(nèi)液體分子間的距離大于分子力平衡的距離r0，附著層內(nèi)分子間的作用表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，就像液體表面張力的作用一樣。這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為不浸潤。如果附著層內(nèi)分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離，附著層內(nèi)分子之間的作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)展的趨勢。這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤。4毛細(xì)現(xiàn)象由于液體浸潤管壁，如細(xì)玻璃管中的水，液面呈如圖形狀。液面邊緣部分的表面張力如圖所示，這個(gè)力使管中液體向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)管中液體上升到一定高度，液體所受重力與液面邊緣使它向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定的高度。實(shí)驗(yàn)和理論分析都表明，對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細(xì)，液體所能達(dá)到的高度越高。對于不浸潤液體在細(xì)管中下降，也可做類似分析。5對液體性質(zhì)的兩點(diǎn)說明(1)液體表面層、附著層的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是導(dǎo)致表面張力、浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細(xì)現(xiàn)象等現(xiàn)象的根本原因。(2)同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體可能是不浸潤的。例1(2015全國卷)(多選)下列說法正確的是()A將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫wE在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變解題探究(1)由同種元素構(gòu)成的固體可以成為不同的晶體嗎？提示：可以。(2)在熔化過程中晶體要吸收熱量，內(nèi)能怎樣變化？提示：增加。嘗試解答選BCD。晶體，無論體積大小，都是晶體。將一塊晶體敲碎后，得到的顆粒仍然是晶體，A錯(cuò)誤；晶體由于空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的不同，在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)，B正確；由同種元素構(gòu)成的固體，例如碳元素，由于原子排列方式不同，可能構(gòu)成石墨，也可能構(gòu)成金剛石，C正確；在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變成非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。例如天然水晶是晶體，熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶體，D正確；在熔化過程中，晶體吸收熱量，溫度保持不變，分子平均動(dòng)能保持不變，而分子勢能要增加，故內(nèi)能要增加，E錯(cuò)誤?？偨Y(jié)升華單晶體、多晶體、非晶體的區(qū)別三者的區(qū)別主要在以下三個(gè)方面：有無規(guī)則的幾何外形；有無固定的熔點(diǎn)；各向同性還是各向異性。單晶體有規(guī)則的幾何外形；單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)；多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。變式11(多選)下列說法中正確的是()A玻璃管道裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，是因?yàn)槿刍牟Ａг诒砻鎻埩Φ淖饔孟卤砻嬉湛s到最小B若溫度降低，即使氣體體積減小，飽和汽壓也會(huì)減小C未飽和汽在降低溫度時(shí)也不會(huì)變成飽和汽D液體的浸潤與不浸潤現(xiàn)象均是分子力作用的結(jié)果E絕對濕度一定的情況下，溫度越高相對濕度越大答案ABD解析液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，使液體表面存在張力，表面要收縮到最小，A正確；飽和汽壓隨溫度降低而減小，與飽和汽的體積無關(guān)，B正確；未飽和汽在降低溫度時(shí)可達(dá)到平衡，變成飽和汽，C錯(cuò)誤；浸潤和不浸潤現(xiàn)象均是分子力作用的結(jié)果，故D正確；在絕對濕度一定的情況下，氣溫升高時(shí)，飽和汽壓增大，相對濕度一定減小，故E錯(cuò)誤。變式12(2018合肥質(zhì)檢)(多選)關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是()A液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似，具有各向同性B固體可以分為晶體和非晶體，非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀C毛細(xì)現(xiàn)象及浸潤現(xiàn)象的產(chǎn)生均與液體表面張力有關(guān)，都是分子力作用的結(jié)果D空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)越大，相對濕度就越大E大量氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布答案BCE解析液晶在光學(xué)性質(zhì)上具有各向異性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；固體可以分為晶體和非晶體，晶體又分為單晶體和多晶體，其中單晶體具有確定的幾何形狀，非晶體和多晶體沒有確定的幾何形狀，B項(xiàng)正確；毛細(xì)現(xiàn)象和浸潤現(xiàn)象均是液體表面層分子力作用的宏觀表現(xiàn)，C項(xiàng)正確；空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)越大，絕對濕度越大，水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水的飽和汽壓的比值決定相對濕度的大小，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由氣體分子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，氣體分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布，E項(xiàng)正確?？键c(diǎn)2對氣體壓強(qiáng)的理解及計(jì)算1氣體壓強(qiáng)的決定因素(1)宏觀上：對于一定質(zhì)量的理想氣體，決定于氣體的溫度和體積。(2)微觀上：決定于氣體分子的平均動(dòng)能和氣體分子數(shù)密度。2封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法(1)平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法液面法：選取合理的液面為研究對象，分析液面兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液面兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)。如圖甲中選與虛線等高的左管中液面為研究對象。等壓面法：在底部連通的容器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)深h處的總壓強(qiáng)pp0gh，p0為液面上方的壓強(qiáng)。如圖甲中虛線處壓強(qiáng)相等，則有pBgh2pA。而pAp0gh1，所以氣體B的壓強(qiáng)為pBp0g(h1h2)。平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進(jìn)行受力分析，得到液柱(或活塞、汽缸)的受力平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng)。如圖乙選活塞、圖丙選液柱進(jìn)行受力分析。(2)加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法選取與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象，進(jìn)行受力分析(特別注意內(nèi)、外氣體的壓力)，利用牛頓第二定律列方程求解。例2如圖所示，兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦，兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的氣體A、B，大氣壓為p0，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？解題探究(1)圖甲中求氣體壓強(qiáng)研究對象選誰？提示：活塞。(2)圖乙中求氣體壓強(qiáng)研究對象選誰？提示：汽缸。嘗試解答p0p0題圖甲中選活塞為研究對象，pASp0Smg得pAp0。題圖乙中選汽缸為研究對象得pBp0?？偨Y(jié)升華封閉氣體壓強(qiáng)的求解思路封閉氣體的壓強(qiáng)，不僅與氣體的狀態(tài)變化有關(guān)，還與相關(guān)的水銀柱、活塞、汽缸等物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。解決這類問題的關(guān)鍵是要明確研究對象，然后分析研究對象的受力情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況，列出關(guān)于研究對象的力學(xué)方程，然后解方程，就可求得封閉氣體的壓強(qiáng)。變式21(多選)密閉容器中氣體的壓強(qiáng)()A是由分子受到的重力所產(chǎn)生的B是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力C當(dāng)容器自由下落時(shí)將減小為零D是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的答案BD解析密閉容器中氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，即使在失重或超重的情況下，也不會(huì)影響容器中氣體的壓強(qiáng)，故A、C錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，與地球的引力無關(guān)，氣體對上、下、左、右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的，是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，故B、D正確。變式22若已知大氣壓強(qiáng)為p0，如圖所示各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為，求被封閉氣體的壓強(qiáng)。答案甲：p0gh乙：p0gh丙：p0gh?。簆0gh1解析在圖甲中，以高為h的液柱為研究對象，由二力平衡知p氣SghSp0S所以p氣p0gh。在圖乙中，以B液面為研究對象，由平衡方程F上F下，有：p氣SghSp0Sp氣p0gh。在圖丙中，以B液面為研究對象，有p氣SghSsin60pBSp0S所以p氣p0gh。在圖丁中，以液面A為研究對象，由二力平衡得p氣S(p0gh1)S所以p氣p0gh1?？键c(diǎn)3氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1.利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路分析氣體狀態(tài)變化過程應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：一是根據(jù)題目的條件進(jìn)行分析，例如從力學(xué)的角度分析壓強(qiáng)，判斷是否屬于等壓過程；二是挖掘題目的隱含條件，例如緩慢壓縮導(dǎo)熱良好的汽缸中的氣體，意味著氣體溫度與環(huán)境溫度保持相同。2氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用常見的有兩種情況(1)玻璃管液封模型求液柱封閉的氣體壓強(qiáng)時(shí)，一般以液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意：液體因重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為pgh(其中h為至液面的豎直高度)。不要漏掉大氣壓強(qiáng)，同時(shí)又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力。底部連通的容器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等。當(dāng)液體為水銀時(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”等，使計(jì)算過程簡捷。(2)汽缸活塞類模型解決汽缸活塞類問題的一般思路弄清題意，確定研究對象。一般研究對象分兩類：一類是熱學(xué)研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。分析清楚題目所述的物理過程，對熱學(xué)研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律列出方程；對力學(xué)研究對象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程。注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程。多個(gè)方程聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意分析它們的合理性。例3(2018石家莊一模)如圖所示，水平放置且兩端開口的柱形汽缸AB由左、右兩部分組成，兩部分汽缸橫截面積分別為S、2S。缸內(nèi)有兩個(gè)厚度不計(jì)的活塞，兩活塞間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，平衡時(shí)兩活塞距連接處的距離均為L，氣體溫度為T0。已知外界氣體壓強(qiáng)恒為p0，B部分汽缸和活塞之間的最大靜摩擦力為2p0S，A部分汽缸內(nèi)壁光滑，且距汽缸連接處左側(cè)2L處有一活塞銷。現(xiàn)緩慢升高氣體溫度，求：(1)A部分汽缸中活塞剛好被活塞銷卡住時(shí)氣體的溫度；(2)B部分汽缸中活塞剛要滑動(dòng)時(shí)氣體的溫度。解題探究(1)A部分汽缸中活塞被活塞銷卡住之前，氣體發(fā)生什么變化，符合什么定律？提示：等壓變化，蓋呂薩克定律。(2)A中活塞被活塞銷卡住后到B中活塞剛要滑動(dòng)時(shí)，這一過程氣體發(fā)生什么變化？提示：等容變化。嘗試解答(1)T0(2)T0(1)A中活塞被活塞銷卡住之前，B中活塞靜止不動(dòng)，理想氣體做等壓變化，壓強(qiáng)始終為p0初態(tài)：體積V1LSL2S3LS，溫度T1T0A中活塞剛好被活塞銷卡住時(shí)：體積V22LSL2S4LS，溫度為T2由蓋呂薩克定律，得得T2T0。(2)B中活塞剛要滑動(dòng)時(shí)，設(shè)被封閉氣體壓強(qiáng)為p，對B中活塞受力分析得p2Sp02Sfmax，其中fmax2p0S，得p2p0從A中活塞剛好被活塞銷卡住到B中活塞剛要滑動(dòng)，被封閉氣體做等容變化，設(shè)末溫度為T3由查理定律，得得T3T0?？偨Y(jié)升華1汽缸、活塞類問題的幾種常見類型(1)氣體系統(tǒng)處于力學(xué)平衡狀態(tài)，需綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和物體的平衡條件解題。(2)氣體系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題。(3)封閉氣體的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可根據(jù)相應(yīng)的守恒定律解題。(4)對于兩個(gè)或多個(gè)汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時(shí)不僅要分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強(qiáng)或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解。2液柱(活塞)移動(dòng)方向的分析思路此類問題的特點(diǎn)是氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生了變化，直接判斷液柱或活塞的移動(dòng)方向比較困難，通常先進(jìn)行氣體狀態(tài)的假設(shè)，然后應(yīng)用查理定律可以方便地求解。其一般思路為：(1)先假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動(dòng)，兩部分氣體均做等容變化。(2)對兩部分氣體分別應(yīng)用查理定律，求出每部分氣體壓強(qiáng)的變化量pp，并加以比較。 如果液柱或活塞兩端的橫截面積相等，則若p均大于零，意味著兩部分氣體的壓強(qiáng)均增大，則液柱或活塞向p值較小的一方移動(dòng)；若p均小于零，意味著兩部分氣體的壓強(qiáng)均減小，則液柱或活塞向壓強(qiáng)減小量較大的一方(即|p|較大的一方)移動(dòng)；若p相等，則液柱或活塞不移動(dòng)。如果液柱或活塞兩端的橫截面積不相等，則應(yīng)考慮液柱或活塞兩端的受力變化(pS)，若p均大于零，則液柱或活塞向pS較小的一方移動(dòng)；若p均小于零，則液柱或活塞向|pS|較大的一方移動(dòng)；若pS相等，則液柱或活塞不移動(dòng)。變式31(2018江西質(zhì)監(jiān)) 如圖所示，A、B兩個(gè)汽缸中裝有體積均為2 L、溫度均為27 的空氣。A汽缸中有一光滑活塞，橫截面積為50 cm2。兩汽缸用細(xì)管連接，細(xì)管容積不計(jì)，管中有一絕熱的光滑活塞保持靜止?，F(xiàn)將B汽缸中的氣體升溫到127 ，保持A汽缸氣體溫度不變，若要使細(xì)管中的活塞仍停在原位置，則應(yīng)把A中活塞向右推多少距離？答案0.1 m解析初始狀態(tài)A、B汽缸的壓強(qiáng)相等，設(shè)為p0。對于B汽缸的氣體：，即，解得pBp0。對于A汽缸的氣體：p0VApAVA、pApB，即VAVA，解得VA1.5 L。左邊活塞應(yīng)向右推的距離為：l m0.1 m。變式32(2018湖北四校聯(lián)考)如圖所示的薄壁玻璃管，上端開口且較粗，截面積S12 cm2；下端封閉且較細(xì)，截面積S21 cm2，上下管的長度均為L12 cm。一段水銀柱把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在細(xì)管內(nèi)，兩水銀面正好均在兩部分玻璃管的正中央位置。已知大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于76 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，氣體初始溫度為T1264 K，重力加速度g取10 m/s2。(1)若緩慢升高氣體溫度，求當(dāng)細(xì)管內(nèi)的水銀剛被全部排出時(shí)氣體的溫度T2；(2)若繼續(xù)升高溫度，要使水銀不溢出，則溫度T3不能超過多少？答案(1)510 K(2)765 K解析(1)設(shè)水銀全部進(jìn)入上端玻璃管時(shí)，水銀柱的長度為xS1S2xS1，得x9 cm初態(tài)壓強(qiáng)p1p0ph1ph288 cmHg，末態(tài)壓強(qiáng)p2p0px85 cmHg體積V1S26 cm3，V2LS212 cm3由理想氣體狀態(tài)方程，解得T2510 K。(2)繼續(xù)升高溫度氣體經(jīng)歷等壓過程，則由蓋呂薩克定律知，其中V3LS2(Lx)S118 cm3解得T3765 K即溫度不超過765 K?？键c(diǎn)4氣體狀態(tài)變化的圖象問題一定質(zhì)量的氣體不同狀態(tài)變化圖象的比較例4(2018湛江調(diào)研)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pAp0，溫度TAT0，體積VAV0，線段AB與V軸平行，線段AC與T軸平行，BC的延長線過原點(diǎn)。(1)求氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB；(2)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對外界做的功為10 J，該過程中氣體吸收的熱量Q為多少？(3)求氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC和溫度TC。解題探究(1)狀態(tài)A已知壓強(qiáng)、溫度、體積，狀態(tài)B已知溫度、體積，狀態(tài)C已知體積，那么求B狀態(tài)下氣體的壓強(qiáng)應(yīng)如何處理？提示：利用A到B是等溫變化。(2)狀態(tài)A到B溫度不變，內(nèi)能變嗎？提示：不變。嘗試解答(1)p0(2)10 J(3)(1)A到B是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：pAVApBVB解得pBp0。(2)A到B是等溫變化，氣體的內(nèi)能不變，即U0氣體對外界做的功為10 J，即W10 J由WQU解得QW10 J。(3)B到C是等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律得：解得TCA到C是等容變化，根據(jù)查理定律得：解得pC?？偨Y(jié)升華氣體狀態(tài)變化的圖象的應(yīng)用技巧(1)明確點(diǎn)、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。(2)明確圖象斜率的物理意義：在VT圖象(pT圖象)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越?。恍甭试叫?，壓強(qiáng)(或體積)越大。(3)明確圖象面積的物理意義：在pV圖象中，pV圖線與V軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。變式41 如圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖象，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是()ATA<TB，TB<TC BTA>TB，TBTCCTA>TB，TB<TC DTATB，TB>TC答案C解析A到B過程為等容過程，根據(jù)C可得壓強(qiáng)p減小，溫度降低，即TA>TB；從B到C為等壓過程，根據(jù)C可得體積V增大，溫度升高，即TB<TC，C正確。變式42如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5105 Pa。(1)說出AB過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算圖甲中TA的溫度值；(2)請?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C。如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)的坐標(biāo)值，請寫出計(jì)算過程。答案(1)等壓變化TA200 K(2)見解析解析(1)從題圖甲可以看出，A與B連線的延長線過原點(diǎn)，所以AB是一個(gè)等壓變化過程，即pApB根據(jù)蓋呂薩克定律可得所以TATB300 K200 K。(2)由題圖甲可知，由BC是等容變化，根據(jù)查理定律得所以pCpBpBpB15105 Pa2.0105 Pa則可畫出由狀態(tài)ABC的pT圖象如右圖所示。考點(diǎn)5變質(zhì)量氣體問題分析變質(zhì)量氣體問題時(shí)，要通過巧妙地選擇研究對象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題，用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解。1打氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體作為研究對象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題。2抽氣問題：將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可以看成是等溫膨脹過程。3灌氣問題：把大容器中的剩余氣體和多個(gè)小容器中的氣體整體作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題。4漏氣問題：選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對象，便可使問題變成一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化，可用理想氣體的狀態(tài)方程求解。例5(2018沈陽質(zhì)監(jiān)一)夏天氣溫高，汽車在高速公路上長時(shí)間連續(xù)行駛，容易發(fā)生爆胎導(dǎo)致交通事故。已知汽車行駛前輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)為3.0105 Pa，溫度為27 ，爆胎時(shí)胎內(nèi)氣體的溫度為90 ，輪胎內(nèi)的空氣可看成理想氣體。(1)求爆胎時(shí)輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)保持輪胎內(nèi)氣體溫度90 不變，緩慢地放出一部分氣體，使氣體壓強(qiáng)降低到3.0105 Pa，求輪胎內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來質(zhì)量之比。解題探究(1)爆胎之前輪胎內(nèi)氣體發(fā)生什么變化？提示：等容變化。(2)緩慢放氣過程，為了保證氣體質(zhì)量不變應(yīng)選誰為研究對象？提示：放出的氣體和輪胎內(nèi)剩余氣體整體為研究對象。嘗試解答(1)3.63105 Pa(2)(1)輪胎內(nèi)的氣體發(fā)生等容變化，則有解得p23.63105 Pa。(2)假設(shè)將放出的氣體先收集起來并保持壓強(qiáng)與輪胎內(nèi)氣體相同，以全部氣體為研究對象，氣體發(fā)生等溫變化，則有p2V1p1V則剩余氣體與原來總氣體的質(zhì)量比為解得?？偨Y(jié)升華解決變質(zhì)量問題的通用方法通過巧妙選取合適的研究對象，使這類問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題，從而利用氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程解決。變式51(2018黑龍江六校協(xié)作體一模)冬天，某日早晨，氣溫降到t10 ，李師傅測得汽車輪胎內(nèi)壓只有p11.8105 Pa。如果輪胎內(nèi)部空間的體積為V13.0102 m3，現(xiàn)對輪胎充氣，每次充入0 、p01.0105 Pa、V00.3 L的空氣，且假設(shè)整個(gè)過程中輪胎內(nèi)空間體積不變。(1)如果充氣過程中輪胎內(nèi)氣體溫度不變，要使輪胎內(nèi)氣壓達(dá)到p22.1105 Pa，需要充氣多少次？(2)若使輪胎內(nèi)氣壓達(dá)到p2后，溫度達(dá)到t227 時(shí)，輪胎內(nèi)氣壓為多少？(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)30(2)2.3105 Pa解析(1)氣體發(fā)生等溫變化，以輪胎內(nèi)原有氣體與輪胎外將要充入的氣體為研究對象，由題意有(p2p1)V1np0V0解得n30。(2)因輪胎內(nèi)體積不變，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律有解得p32.3105 Pa。變式52(2018鄭州質(zhì)量預(yù)測) 如圖所示，噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總?cè)莘e為15 L，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為2 L，打氣筒活塞每次可以打進(jìn)1 atm、150 cm3的空氣，忽略打氣和噴藥過程氣體溫度的變化。(1)噴藥前若要使氣體壓強(qiáng)增大到2.5 atm，應(yīng)打氣多少次？(2)如果壓強(qiáng)達(dá)到2.5 atm時(shí)停止打氣，并開始向外噴藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時(shí)，桶內(nèi)剩下的藥液還有多少升？答案(1)20(2)10 L解析(1)設(shè)應(yīng)打n次，則有：p11 atm，V1150 cm3n2 L0.15n L2 L，p22.5 atm，V22 L根據(jù)玻意耳定律得：p1V1p2V2解得n20。(2)由題意可知：V12 L，p12.5 atm；p21 atm根據(jù)玻意耳定律得p1V1p2V2V2V15 L剩下的藥液V15 L5 L10 L。高考模擬 隨堂集訓(xùn)1(2017全國卷)(多選)氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是()A圖中兩條曲線下面積相等B圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形D圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大答案ABC解析面積表示總的氧氣分子數(shù)，二者相等，A正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，虛線為氧氣分子在0 時(shí)的情形，分子平均動(dòng)能較小，B正確；實(shí)線為氧氣分子在100 時(shí)的情形，C正確；曲線給出的是速率區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，D錯(cuò)誤；與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，E錯(cuò)誤。2(2018江蘇高考) (1)如圖所示，一支溫度計(jì)的玻璃泡外包著紗布，紗布的下端浸在水中。紗布中的水在蒸發(fā)時(shí)帶走熱量，使溫度計(jì)示數(shù)低于周圍空氣溫度。當(dāng)空氣溫度不變，若一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)該溫度計(jì)示數(shù)減小，則_。A空氣的相對濕度減小B空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)增大C空氣中水的飽和汽壓減小D空氣中水的飽和汽壓增大(2)一定量的氧氣貯存在密封容器中，在T1和T2溫度下其分子速率分布的情況見下表。則T1_(選填“大于”“小于”或“等于”)T2。若約10%的氧氣從容器中泄漏，泄漏前后容器內(nèi)溫度均為T1，則在泄漏后的容器中，速率處于400500 m/s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比_(選填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。答案(1)A(2)大于等于解析(1)溫度計(jì)示數(shù)減小說明蒸發(fā)加快，空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)減小，B錯(cuò)誤；因水的飽和汽壓只與溫度有關(guān)，空氣溫度不變，所以飽和汽壓不變，C、D錯(cuò)誤；根據(jù)相對濕度的定義，空氣的相對濕度減小，A正確。(2)分子速率分布與溫度有關(guān)，溫度升高，分子的平均速率增大，速率大的分子數(shù)所占比例增加，速率小的分子數(shù)所占比例減小，所以T1大于T2；泄漏前后容器內(nèi)溫度不變，則在泄漏后的容器中，速率處于400500 m/s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比不變，仍為18.6%。3(2018全國卷) 在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l118.0 cm和l212.0 cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg?，F(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊。求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長度。在整個(gè)過程中，氣體溫度不變。答案22.5 cm7.5 cm解析設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2。U形管水平放置時(shí)，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p，此時(shí)原左、右兩邊氣體長度分別變?yōu)閘1和l2。由力的平衡條件有p1p2g(l1l2)式中為水銀密度，g為重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2l1l1l2l2由式和題給條件得l122.5 cm；l27.5 cm。4(2018全國卷) 如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K。開始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0?，F(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了。不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。答案解析設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2。在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0p1V1p0p2V2由已知條件得V1VV2設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得p2Sp1Smg聯(lián)立以上各式得m。5(2017全國卷) 如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ，汽缸導(dǎo)熱。(1)打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；(2)接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；(3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ，求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)。答案(1)2p0(2)上升直到B的頂部(3)1.6p0解析(1)設(shè)打開K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1。依題意，被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程。由玻意耳定律得p0Vp1V1(3p0)Vp1(2VV1)聯(lián)立式得V1p12p0(2)打開K3后，由式知，活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V22V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2。由玻意耳定律得(3p0)Vp2V2由式得p2p0由式知，打開K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時(shí)p2為p2p0。(3)設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1300 K升高到T2320 K的等容過程中，由查理定律得將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式得p31.6p0。6(2017全國卷)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為T0時(shí)的密度為0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大?。?2)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；(3)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。答案(1)Vg0(2)Vg0(3)V0T0m0解析(1)設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度為T0時(shí)的體積為V0，密度為0在溫度為T時(shí)的體積為VT，密度為(T)由蓋呂薩克定律得聯(lián)立式得(T)0氣球所受的浮力為F(Tb)gV聯(lián)立式得FVg0(2)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為G(Ta)Vg聯(lián)立式得GVg0(3)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m，由力的平衡條件得mgFGm0g聯(lián)立式得mV0T0()m0。7(2017全國卷)一種測量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖a所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2。K1長為l，頂端封閉，K2上端與待測氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開始測量時(shí)，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時(shí)水銀已進(jìn)入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖b所示。設(shè)測量過程中溫度、與K2相通的待測氣體的壓強(qiáng)均保持不變。已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為，重力加速度大小為g。求：(1)待測氣體的壓強(qiáng)；(2)該儀器能夠測量的最大壓強(qiáng)。答案(1)(2)解析(1)水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住，設(shè)此時(shí)被封閉的氣體的體積為V，壓強(qiáng)等于待測氣體的壓強(qiáng)p，提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時(shí)，K1中水銀面比頂端低h；設(shè)此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，則VV0d2lV1d2h由力學(xué)平衡條件得p1pgh整個(gè)過程為等溫過程，由玻意耳定律得pVp1V1聯(lián)立式得p(2)由題意知hl聯(lián)立式有p該儀器能夠測量的最大壓強(qiáng)為pmax。8(2016全國卷) 一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑的輕活塞。初始時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示。用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止。求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動(dòng)的過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng)p075.0 cmHg。環(huán)境溫度不變。答案144 cmHg9.42 cm解析設(shè)初始時(shí)，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2p0，長度為l2?；钊幌峦苃后，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2，長度為l2。以cmHg為壓強(qiáng)單位。由題給條件得p1p0(20.05.00) cmHgp015.0 cmHgl1 cm12.5 cm由玻意耳定律得p1l1p1l1聯(lián)立式和題給條件得p1144 cmHg依題意p2p1l24.00 cm cmh由玻意耳定律得p2l2p2l2聯(lián)立式和題給條件得h9.42 cm9(2016全國卷)一氧氣瓶的容積為0.08 m3，開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓。某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0.36 m3。當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天。答案4天解析設(shè)氧氣開始時(shí)的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí)，體積為V2。根據(jù)玻意耳定律得p1V1p2V2重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為V3V2V1設(shè)用去的氧氣在p0(1個(gè)大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0，則有p2V3p0V0設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0下的體積為V，則氧氣可用的天數(shù)為N聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得N4天。10(2016全國卷)在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差p與氣泡半徑r之間的關(guān)系為p，其中0.070 N/m。現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm 的氣泡緩慢上升。已知大氣壓強(qiáng)p01.0105 Pa，水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度大小g10 m/s2。(1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；(2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值。答案(1)28 Pa(2)1.3解析(1)當(dāng)氣泡在水下h10 m處時(shí)，設(shè)其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為p1，則p1代入題給數(shù)據(jù)得p128 Pa(2)設(shè)氣泡在水下10 m處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p1，氣泡體積為V1；氣泡到達(dá)水面附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，內(nèi)外壓強(qiáng)差為p2，其體積為V2，半徑為r2。氣泡上升過程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1V1p2V2由力學(xué)平衡條件有p1p0ghp1p2p0p2氣泡體積V1和V2分別為V1rV2r聯(lián)立式得3由式知，pip0，i1,2，故可略去式中的pi項(xiàng)。代入題給數(shù)據(jù)得1.3。配套課時(shí)作業(yè)時(shí)間：60分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共8小題，每小題5分，共40分。其中 12為單選，38為多選)1. 一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b變化到c，如圖所示，則下圖中能正確反映出這一變化過程的是()答案C解析由題圖知：ab過程為氣體等容升溫，壓強(qiáng)增大；bc過程為氣體等溫降壓，體積增大，C正確。2. 如圖所示，一開口向下導(dǎo)熱均勻的直玻璃管，通過細(xì)繩懸掛在天花板上，玻璃管下端浸沒在固定水銀槽中，管內(nèi)外水銀面高度差為h，下列情況中能使細(xì)繩拉力增大的是()A大氣壓強(qiáng)增加B環(huán)境溫度升高C向水銀槽內(nèi)注入水銀D略微增加細(xì)繩長度，使玻璃管位置相對水銀槽下移答案A解析根據(jù)題意，設(shè)玻璃管內(nèi)的封閉氣體的壓強(qiáng)為p，玻璃管質(zhì)量為m，對玻璃管受力分析，由平衡條件可得：TpSmgp0S。解得：T(p0p)SmgghSmg，即繩的拉力等于玻璃管的重力和玻璃管中高出液面部分水銀的重力。大氣壓強(qiáng)增加時(shí)，水銀柱上移，h增大，所以拉力T增加，A正確；環(huán)境溫度升高，封閉氣體壓強(qiáng)增加，水銀柱高度h減小，故拉力T減小，B錯(cuò)誤；向水銀槽內(nèi)注入水銀，封閉氣體的壓強(qiáng)增大，平衡時(shí)水銀柱高度h減小，故拉力減小，C錯(cuò)誤；略微增加細(xì)繩長度，使玻璃管位置相對水銀槽下移，封閉氣體的體積減小、壓強(qiáng)增大，平衡時(shí)水銀柱高度h減小，故細(xì)繩拉力T減小，故D錯(cuò)誤。3(2018福州質(zhì)檢改編)下列說法正確的是()A液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)B杯中的茶水慢慢冷卻，該過程中有的水分子的運(yùn)動(dòng)速率反而增大了C清晨時(shí)陽光透過窗戶射入房間，觀察到空中飛舞的粉塵在做布朗運(yùn)動(dòng)D在南方的梅雨季節(jié)，濕衣服較不容易晾干，這是相對濕度較大的緣故E當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，水中不會(huì)有水分子飛出水面