第二章 固體 液體和氣體
【考綱知識梳理】
一、 固體的微觀結構，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：
由以上表格內容可知：
(1)同一種物質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上都表現(xiàn)出各向異性.
2.液體
(1)液體的微觀結構
(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��；液體中溶有雜質時,表面張力變�。灰后w的密度越大,表面張力越大.
(3)液晶
①液晶的產(chǎn)生:
具有液體的流動性
具有晶體的光學各向異性
②物理性質 在某個方向上看，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:與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽.
②未飽和汽:沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽.
(2)飽和汽壓
①定義:飽和汽所具有的壓強.
②特點:液體的飽和汽壓與溫度有關,溫度越高,飽和汽壓越大,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關.
(3)濕度
①定義：空氣的干濕程度.
②描述濕度的物理量
a.絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強.
b.相對濕度：空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓之比.
c.相對濕度公式
二、氣體和氣體分子運動的特點
1.三性
2.氣體的壓強
(1)產(chǎn)生的原因：由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、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.
(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)計算方法
①系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強計算方法
a.液體封閉的氣體壓強的確定
平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象進行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強.
取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強相等，在連通器內靈活選取等壓面，由兩側壓強相等建立方程求出壓強.
液體內部深度為h處的總壓強為p=p0+ρgh.
b.固體(活塞或汽缸)封閉的氣體壓強的確定
由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對該固體進行受力分析，由平衡條件建立方程來找出氣體壓強與其他各力的關系.
②加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的計算方法：一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.
三、 氣體的實驗定律，理想氣體
1. 理想氣體的狀態(tài)參量：
理想氣體：始終遵循三個實驗定律（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：氣體分子平均動能的標志。
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：大量氣體分子無規(guī)則運動碰撞器壁所產(chǎn)生的。其大小等于單位時間內、器壁單位積上所受氣體分子碰撞的總沖量。
內能：氣體分子無規(guī)則運動的動能. 理想氣體的內能僅與溫度有關。
2. 玻－馬定律及其相關計算：
（1）玻－馬定律的內容是：一定質量的某種氣體，在溫度不變時，壓強和體積的乘積是恒量。
（2）表達式： p1V1=p2V2=k
3. 等容過程??查理定律
（1）內容：一定質量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低） 1℃，增加（或減少）的壓強等于它0℃時壓強的1/273. 一定質量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強和熱力學溫標成正比。
（2）表達式：數(shù)學表達式是：
4. 等壓變化??蓋?呂薩克定律
（1）內容：一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積和熱力學溫標成正比.
（2）
5. 氣體狀態(tài)方程：
pV/T=恒量
=
說明（1）一定質量理想氣體的某個狀態(tài)，對應于p?V（或p?T、V?T）圖上的一個點，從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)，相當于從圖上一個點過渡到另一個點，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。為推導狀態(tài)方程，可結合圖象選用任意兩個等值過程較為方便。
（2）當氣體質量發(fā)生變化或互有遷移（混合）時，可采用把變質量問題轉化為定質量問題，利用密度公式、氣態(tài)方程分態(tài)式等方法求解。
【要點名師透析】
類型一 氣體壓強的產(chǎn)生與計算
【例1】一位質量為60 kg的同學為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質量的空氣(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塑料板，如圖所示.
(1)關于氣球內氣體的壓強，下列說法正確的是( )
A.大于大氣壓強
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)在這位同學慢慢站上輕質塑料板中間位置的過程中，球內氣體溫度可視為不變.下列說法正確的是( )
A.球內氣體體積變大 B.球內氣體體積變小
C.球內氣體內能變大 D.球內氣體內能不變
(3)為了估算氣球內氣體的壓強，這位同學在氣球的外表面涂上顏料，在輕質塑料板面向氣球一側的表面貼上間距為2.0 cm的方格紙.表演結束后，留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”，如圖所示.若表演時大氣壓強為1.013×105 Pa，取g=10 m/s2，則氣球內氣體的壓強為 _______ 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，內部氣體的壓強應等于大氣壓強加上氣球收縮產(chǎn)生的壓強，A對；氣球內部氣體的壓強是大量氣體分子做無規(guī)則運動發(fā)生頻繁的碰撞產(chǎn)生的，B、C錯，D對.
(2)選B、D.該同學站上塑料板后，因溫度視為不變，而壓強變大，故氣體體積變小，內能不變，所以A、C錯，B、D對.
(3)每小方格的面積S0=4 cm2，每個印跡約占有93個方格.故4個氣球與方格紙總的接觸面積S=4×93×4×10-4 m2=0.148 8 m2
氣球內氣體的壓強主要是由大氣壓和該同學的重力產(chǎn)生的.故
類型一 氣體狀態(tài)變化的圖象問題
【例證2】一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強是2×104 Pa.
(1)求狀態(tài)A的壓強.
(2)請在乙圖中畫出該狀態(tài)變化過程的p-T圖象，并分別標出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫出計算過程.
【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下的熔化過程，圖中橫軸表示時間 ，縱軸表示溫度 。從圖中可以確定的是_______。（填選項前的字母）
A.晶體和非晶體均存在固定的熔點
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；N表示非晶體，沒有固定熔點，A錯；由于非晶體沒有一定熔點逐步熔化，因此C、D錯.
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
(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】因為 ，從圖像上看， ，所以 ，選項A正確.
3.（2011?新課標全國卷?T33（1））對于一定量的理想氣體，下列說法正確的是______。（選對一個給3分，選對兩個給4分，選對3個給6分。每選錯一個扣3分，最低得分為0分）
A 若氣體的壓強和體積都不變，其內能也一定不變
B 若氣體的內能不變，其狀態(tài)也一定不變
C 若氣體的溫度隨時間不段升高，其壓強也一定不斷增大
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
E當氣體溫度升高時，氣體的內能一定增大
【答案】選A、D、E。
【詳解】對一定質量的理想氣體，有pVT =常量，當體積和壓強不變時，溫度也不變，而其內能僅由溫度決定，故其內能不變，因此A正確。在等溫時，理想氣體內能不變，但其狀態(tài)可以變化，并遵循玻意耳定律，故B錯。由于pVT =常量，當V與T成正比時，p不變，故C錯。對氣體，在等壓和等容情況下，比熱容不同，因此D正確。由于理想氣體的內能僅由溫度決定，溫度升高，內能增大，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。兩氣缸內裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時體積均為 、溫度均為 。緩慢加熱A中氣體，停止加熱達到穩(wěn)定后，A中氣體壓強為原來的1.2倍。設環(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】設初態(tài)壓強為 ，膨脹后A，B壓強相等
B中氣體始末狀態(tài)溫度相等
故
A部分氣體滿足
故
5.（2011?新課標理綜全國卷?T33（2））如圖，一上端開口，下端封閉的細長玻璃管，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，此時水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強為Po=76cmHg。如果使玻璃管繞低端在豎直平面內緩慢地轉動一周，求在開口向下和轉回到原來位置時管中空氣柱的長度。封入的氣體可視為理想氣體，在轉動過程中沒有發(fā)生漏氣。
【答案】12cm 9.2 cm
【詳解】設玻璃管開中向上時，空氣柱的壓強為
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，原來上部的水銀有一部分會流出，封閉端會有部分真空。設此時開口端剩下的水銀柱長度為x，則
p2=ρgl1，p0= P2+ρgx ②
式中，p 2為管內空氣柱的壓強。由玻意耳定律有
p1l2S= p2hS ③
式中，h是此時空氣柱的長度，S為玻璃管的橫截面積，由①②③式和題給條件得
h=12cm
從開始轉動一周后，設空氣柱的壓強為p3，則
p3=p0+ρgx ④
由一玻意耳定律得
p1l2S=p3h′S ⑤
式中，h′是此時空氣柱的長度，由①②③⑤⑥式得，
h′=9.2cm
6.（2011?海南物理?T17）（1）關于空氣濕度，下列說法正確的是 （填入正確選項前的字母。選對1個給2分，選對2個給4分；選錯1個扣2分，最低得0分）。
A．當人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度一定較大
B．當人們感到干燥時，空氣的相對濕度一定較小
C．空氣的絕對濕度用空氣中所含水蒸汽的壓強表示
D．空氣的相對濕度定義為水的飽和蒸汽壓與相同溫度時空氣中所含水蒸氣的壓強之比
（2）（8分）如圖，容積為 的容器內充有壓縮空氣。容器與水銀壓強計相連，壓強計左右兩管下部由軟膠管相連。氣閥關閉時，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P1。
【答案】（1）BC（2）
【詳解】(1)選BC。相對濕度越大，人感覺越潮濕，相對濕度大時，絕對濕度不一定大，故A錯誤；相對濕度較小時，使人感覺干燥，故B正確。用空氣中水蒸汽的壓強表示的濕度叫做空氣的絕對濕度，用空氣中水蒸汽的壓強與同一溫度時水的飽和氣壓之比叫做相對濕度，故C正確，D錯誤。
(2)氣閥打開前時，左管內氣體的壓強為 （1分）
氣閥打開后穩(wěn)定時的壓強 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內有一定量的稀薄氣體，b內為真空，抽開隔板K后a內氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)。在此過程中
A．氣體對外界做功，內能減少
B．氣體不做功，內能不變
C．氣體壓強變小，溫度降低
D．氣體壓強變小，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 ，一定質量的氣體被質量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內，其壓強為____pa（大氣壓強取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，則此時氣體的溫度為____℃。
解析：
，T2=306K，t2=33℃
本題考查氣體實驗定律。
難度：易。
9．(2010?江蘇物理?12(A))（1）為了將空氣裝入氣瓶內，現(xiàn)將一定質量的空氣等溫壓縮，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p和體積V關系的是 ▲ 。
（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�，F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質量保持不變，且放出了5KJ的熱量。在上述兩個過程中，空氣的內能共減小 ▲ 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出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律。若以橫坐標 表示分子速率，縱坐標 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 。（填選項前的字母）
（2）如圖所示，一定質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，容器內裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，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 。（填選項前的字母）
A．溫度升高，壓強增大，內能減少
B．溫度降低，壓強增大，內能減少
C．溫度升高，壓強增大，內能增加
D．溫度降低，壓強減小，內能增加
答案：（1）D （2）C
11. (2010?上海物理?10)如圖，玻璃管內封閉了一段氣體，氣柱長度為 ，管內外水銀面高度差為
，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)一定質量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的 、 、 、 四個過程，其中 的延長線通過原點， 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，因為 的延長線通過原點，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錯誤；連接ao交cd于e，則ae是等容線，即 ，因為 ，所以 ，所以 過程中體積不是保持不變，D錯誤；本題選AB。
本題考查氣體的 圖象的理解。難度：中等。對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)當一定質量的氣體吸熱時，其內能可能減小
(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，多晶體和非晶體沒有固定的熔點
(D)當液體與大氣相接觸時，液體表面層內的分子所受其它分子作用力的合力總是指向液體內部
(E)氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關
【答案】ADE
【解析】一定質量的氣體吸熱時，如果同時對外做功，且做的功大于吸收的熱量，則內能減小，(A)正確；玻璃是非晶體，(B)錯；多晶體也有固定的熔點，(C)錯；液體表面層內的分子液體內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部，(D)正確；氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，決定氣體的壓強，因此與單位體積內分子數(shù)和氣體的溫度有關，(E)對。
(2)(8分)如右圖，體積為V、內壁光滑的圓柱形導熱氣缸頂部有一質量和厚度均可忽略的活塞；氣缸內密封有溫度為 、壓強為 的理想氣體． 和 分別為大氣的壓強和溫度．已知：氣體內能U與溫度T的關系為 ， 為正的常量；容器內氣體的所有變化過程都是緩慢的．求
(?)氣缸內氣體與大氣達到平衡時的體積 ：
(ii)在活塞下降過程中，氣缸內氣體放出的熱量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，活塞對氣體做的功為
④
在這一過程中，氣體內能的減少為
⑤
由熱力學第一定律得，氣缸內氣體放出的熱量為
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
14.（09?全國卷Ⅰ?14）下列說法正確的是 （ A ）
A. 氣體對器壁的壓強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. 氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量
C. 氣體分子熱運動的平均動能減少，氣體的壓強一定減小
D. 單位面積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大
解析：本題考查氣體部分的知識.根據(jù)壓強的定義A正確,B錯.氣體分子熱運動的平均動能減小,說明溫度降低,但不能說明壓強也一定減小,C錯.單位體積的氣體分子增加,但溫度降低有可能氣體的壓強減小,D錯。
15.（09?全國卷Ⅱ?16）如圖，水平放置的密封氣缸內的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內無摩擦滑動，右側氣體內有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當缸內氣體再次達到平衡時，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．左邊氣體壓強增大
D．右邊氣體內能的增加量等于電熱絲放出的熱量
解析：本題考查氣體.當電熱絲通電后,右的氣體溫度升高氣體膨脹,將隔板向左推,對左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學第一定律,內能增加,氣體的溫度升高.根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強增大.BC正確,右邊氣體內能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功,D錯。
16.（09?上海物理?9）如圖為豎直放置的上細下粗的密閉細管，水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分，初始溫度相同。使A、B升高相同溫度達到穩(wěn)定后，體積變化量為?VA、?VB，壓強變化量為?pA、?pB，對液面壓力的變化量為?FA、?FB，則 （ AC ）
A．水銀柱向上移動了一段距離B．?VA＜?VB
C．?pA＞?pBD．?FA＝?FB
解析：首先假設液柱不動，則A、B兩部分氣體發(fā)生等容變化，由查理定律，對氣體A： ；對氣體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，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 （填入正確選項前的字母，每選錯一個扣2分，最低得分為0分）
（A）氣體的內能是分子熱運動的動能和分子間的勢能之和；
（B）氣體的溫度變化時，其分子平均動能和分子間勢能也隨之改變；
（C）功可以全部轉化為熱，但熱量不能全部轉化為功；
（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，分子每秒平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減��；
（F）一定量的氣體，在壓強不變時，分子每秒對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，在充有壓強為1．00atm（即76．0cmHg）、溫度為27．0℃的氦氣時，體積為3．50m3。在上升至海拔6．50km高空的過程中，氣球內氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36．0cmGg，氣球內部因啟動一持續(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間后的體積。
答案：（1）ADEF （4分，選對一個給1分，每選錯一個扣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，粗細均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口，管內有一段水銀柱，右管內氣體柱長為39cm，中管內水銀面與管口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，設整個過程溫度不變，穩(wěn)定后右管內水銀面比中管內水銀面高2cm，求：
（1）穩(wěn)定后右管內的氣體壓強p；
（2）左管A端插入水銀槽的深度h。（大氣壓強p0＝76cmHg）
解析：（1）插入水銀槽后右管內氣體：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：p’＝p＋?g?h＝80cmHg，左管內外水銀面高度差h1＝p’－p0?g ＝4cm，中、左管內氣體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到達狀態(tài)b或進過過程ac到狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如V-T圖所示。設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強分別為Pb、和PC，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則 （填入選項前的字母，有填錯的不得分） （ C ）
A. Pb >Pc，Qab>Qac
B. Pb >Pc，QabC. Pb Qac
D. Pb (2)圖中系統(tǒng)由左右連個側壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱封閉。兩個容器的下端由可忽略容積的細管連通。
容器內兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣。大氣的壓強p0，溫度為T0=273K，連個活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0.1 p0。系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示。現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫熱水槽中，再次平衡時A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求
（i）第二次平衡時氮氣的體積；
（ii）水的溫度。
解析：
（i）考慮氫氣的等溫過程。該過程的初態(tài)壓強為 ，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS。
設末態(tài)的壓強為P，由玻意耳定律得
①
活塞A從最高點被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程。該過程的初態(tài)壓強為1.1 ，體積為V；末態(tài)的壓強為 ，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 。設末態(tài)溫度為T，由蓋-呂薩克定律得
⑤
【考點模擬演練】
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．液體分子力可認為為零，則表面層分子力表現(xiàn)為引力，故C正確．
2．關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．晶體的物理性質與方向有關，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及區(qū)別．單晶體物理性質各向異性，多晶體物理性質各向同性，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．
3．某校開展探究性課外活動，一同學用如圖1所示的裝置研究氣體壓強、體積、溫度三量之間的變化關系．該同學選用導熱良好的氣缸將其開口向下，內有理想氣體，并將氣缸固定不動，缸內活塞可自由滑動且不漏氣．把一溫度計通過缸底小孔插入缸內，插口處密封良好，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)給沙桶底部鉆一個小洞，讓細沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度恒定，則
(　　)
A．外界對氣體做功，內能增大
B．外界對氣體做功，溫度計示數(shù)不變
C．氣體體積減小，溫度計示數(shù)減小
D．外界對氣體做功，溫度計示數(shù)增加
【答案】B
【詳解】細沙漏出，氣缸內氣體壓強增大，體積減小，外界對氣體做功；氣缸導熱良好，細沙慢慢漏出，外部環(huán)境溫度穩(wěn)定，氣體溫度不變，亦即內能不變，選項B正確．
4．如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉一定質量的氣體(不考慮分子勢能)．將一個熱敏電阻(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，則氣缸內氣體內能一定減小
B．若推動活塞使氣缸內氣體體積減小，則氣缸內氣體內能減小
C．若推動活塞使氣缸內氣體體積減小，則氣缸內氣體壓強減小
D．若推動活塞使氣缸內氣體體積減小，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，缸內氣體溫度降低，氣體的內能減小，A正確；推動活塞使缸內氣體體積減小，對氣體做功，又因氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能，沒有熱量交換，由熱力學第一定律知，缸內氣體的內能增大，溫度升高，熱敏電阻阻值變小，歐姆表讀數(shù)將變小，而氣體的壓強將變大，B、C均錯誤，D正確．
5．用如圖所示的實驗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，應將A管向上移動
B．將燒瓶浸入熱水中時，應將A管向下移動
C．將燒瓶浸入冰水中時，應將A管向上移動
D．將燒瓶浸入冰水中時，應將A管向下移動
【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，氣體壓強增大，右管(A)水銀面要比左管(B)水銀面高，故選項A正確；同理可知選項D正確．
6．一定質量的理想氣體，在某一狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p0、V0、T0，在另一狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p1、V1、T1，則下列關系錯誤的是 (　　)
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A、B、C錯誤，D正確．
7. 如圖所示，一定質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，膨脹對外做功，壓強升高，根據(jù)pVT＝C可知，其溫度升高，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體要吸熱，選項A錯誤；從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體體積不變W＝0，壓強減小，則溫度降低，由ΔU＝W＋Q可知氣體放熱，選項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，壓強不變，則溫度降低，由ΔU＝W＋Q可知氣體放熱，選項C正確；由pVT＝C可求出狀態(tài)B的溫度為1 200 K，選項D錯誤．
8．(1)外力對氣體做功100 J，氣體向外放熱20 J，在這個過程中氣體的內能________(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．破壞空間點陣結構，增加分子動能，不改變體積
B．破壞空間點陣結構，增加分子勢能，改變體積
C．重新排列空間點陣結構，增加分子勢能，同時增加分子動能和改變體積
D．重新排列空間點陣結構，但不增加分子勢能和動能，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，所以分子的平均動能不變，所以選項AC都不對；晶體分子是有序排列的空間點陣結構，熔化成液體后分子排列是無序的，故選項D不對；晶體熔化的過程是破壞空間點陣結構的過程，空間點陣結構被破壞以后，分子排列無序，故體積改變，分子勢能增加，選項B正確．
9．(1)關于下列實驗事實，說法正確的是________．
A．隨著低溫技術的發(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存在
(2)在如圖2－28所示的氣缸中封閉著一定質量的常溫理想氣體，一重物用細繩經(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)．如果將缸內氣體的攝氏溫度降低一半，則缸內氣體的體積________．
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)本題考查分子動理論，熱力學第一定律．絕對溫度是不可能達到的，A項錯誤；由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)只能算出每個分子平均占有的空間體積，B項錯誤；根據(jù)熱力學第一定律可知，物體吸收了熱量，如果同時對外做功，并且做功大于吸收的熱量，則物體的內能減少，溫度降低，C項正確；分子間的引力和斥力是同時存在的，不可能單獨存在，D項錯誤．
(2)對氣缸活塞研究，大氣壓強不變，繩的拉力不變，活塞重力不變，因此缸內的氣體的壓強恒定不變，氣體的攝氏溫度降低一半，由T＝t＋273可知，則缸內的氣體的熱力學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的活塞將一定質量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內．在汽缸內距缸底60 cm處設有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動．開始時活塞擱在a、b上，缸內氣體的壓強為p0(p0＝1.0×105 Pa為大氣壓強)，溫度為300 K．現(xiàn)緩慢加熱汽缸內氣體，當溫度為330 K時，活塞恰好離開a、b；當溫度為360 K時，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求：
(1)活塞的質量；
(2)物體A的體積．
【答案】(1)4 kg　(2)640 cm3
【詳解】(1)設物體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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