高三物理二輪：專題七 第2講 氣體性質(zhì)的應(yīng)用(一)

PAGEPAGE25第2講氣體性質(zhì)的應(yīng)用（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、學(xué)會應(yīng)用氣體實驗定律解題的一般思路2、結(jié)合常見模型（活塞、汽缸、水銀柱等）產(chǎn)生的附加壓強的計算，能夠解決兩個氣缸或兩關(guān)聯(lián)氣體的多過程的運算。一、專題梳理：1、專題結(jié)構(gòu)：p1p1V1＝p2V2等溫變化→→—質(zhì)量一定eq\質(zhì)量一定eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)等容變化氣體實驗定律及狀態(tài)方程→→—氣體實驗定律及狀態(tài)方程條條件eq\f(V1,T1)＝eq\eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)等壓變化理想氣體→→理想氣體→EQ\F(pV,T)EQ\F(pV,T)＝C狀態(tài)方程→→—2、問題導(dǎo)學(xué)：①三個氣體實驗定律的內(nèi)容及表達方式？②封閉氣體的壓強計算有哪些常見方法？3、思路導(dǎo)引：氣體實驗定律是每年的必考內(nèi)容，形式多為計算題，題目綜合難度較大，可結(jié)合氣體壓強的微觀解釋、熱力學(xué)第一定律、氣體圖象進行命題．壓強是聯(lián)系力學(xué)參量與熱學(xué)參量的橋梁，對氣體圖象要聯(lián)系理想氣體狀態(tài)方程理解斜率、面積、交點等的含義。二、考題再現(xiàn)：1、(2016·全國新課標(biāo)Ⅱ)（2）（10分）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，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為止。求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強和活塞向下移動的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動的過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強p0=75.0cmHg。環(huán)境溫度不變。2、（2015·全國卷I）如圖13—1所示，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞，已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50kg，橫截面積為S1=80.0cm2；小活塞的質(zhì)量為rn2=1.50kg，橫截面積為S2＝40.0cm；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為ι＝40.0cm；汽缸外大氣的壓強為p=1.00×105Pa，溫度為T＝303K。初始時大活塞與大圓筒底部相距l(xiāng)/2，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495K．現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移．忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2．求：(1)茌大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度；(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強．三、典型例題：例1：（2017·全國高中名師原創(chuàng)預(yù)測卷）（l）關(guān)于晶體、非晶體和液晶，下列說法正確的是（）A、單晶體內(nèi)部沿不同方向的等長線段上微粒的個數(shù)大致相等。B、多晶體具有各向同性。C、晶體具有各向異性，但非晶體具有各向同性D、晶體在熔化過程中不會先變軟后變稀，而非晶體在熔化過程中會先變軟后變稀。E、液晶具有流動性，其光學(xué)性質(zhì)具有各向異性。(2）一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在氣缸中，其狀態(tài)變化過程的P-V圖像如圖所示， BC∥V軸，CA∥p軸。已知氣體在狀態(tài)A時的溫度為1270C.(=1\*romani）求氣體在狀態(tài)B、C時的攝氏溫度；(=2\*romanii）氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中是放熱還是吸熱?（2）如圖14所示，有一個高度為h＝0.6m的金屬容器放置在水平地面上，容器內(nèi)有溫度為t1＝27℃的空氣，容器左側(cè)壁有一閥門距容器底高度為h1＝0.3m，閥門細管直徑忽略不計．容器內(nèi)有一質(zhì)量為m＝5.0kg的水平活塞，橫截面積為S=20cm2，活塞與容器壁緊密接觸又可自由活動，不計摩擦，現(xiàn)打開閥門，讓活塞緩慢下移直至靜止并處于穩(wěn)定狀態(tài)．外界大氣壓強為p0＝1.0×105Pa．閥門打開時，容器內(nèi)氣體壓強與大氣壓相等，g取10m/S2．求：①若不考慮氣體溫度變化，則活塞緩慢下移至靜止時距容器底的高度h2；②活塞靜止后關(guān)閉閥門，對氣體加熱使容器內(nèi)氣體溫度升高到327℃，求此時活塞距容器底的高度h3．變式1：（2015·湖南省十三校第三次聯(lián)考）(1)如圖7所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積V和攝氏溫度t變化關(guān)系的V－t圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，下列說法正確的是．（填正確的答案標(biāo)號）A．氣體的內(nèi)能增大B．氣體的內(nèi)能不變C．氣體的壓強減小D．氣體的壓強不變E．氣體對外做功，同時從外界吸收熱量（2）圖8甲為一個橫截面積足夠大的噴水裝置，內(nèi)部裝有200L水，上部密封1atm的空氣1.0L.保持閥門關(guān)閉，再充人2atm的空氣1.0L．設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變．①求充人2atm的空氣1．oL后密封氣體的壓強；②打開閥門后，水從噴嘴噴出（噴嘴與水面等高），通過計算，在圖乙中畫出噴水過程中氣體狀態(tài)變化的圖象，求最后容器內(nèi)剩余水的體積．（不計閥門右側(cè)的管中水的體積及噴嘴與裝置水平的高度差）例2：（淄博2016年5月模擬）【物理一選修3-3】(15分)(1)(5分)健身球是一個充滿氣體的大皮球，現(xiàn)把健身球放在水平地面上。若在人體壓向健身球的過程中球內(nèi)氣體溫度保持不變，則_______。(填正確答案標(biāo)號，全部選對得5分，部分選對得2分，錯選得0分)A．氣體分子的平均動能增大 B．氣體的密度增大C．氣體從外界吸收熱量 D．外界對氣體做功(2)(10分)如圖所示，固定在水平地面上的氣缸，用一個不漏氣的活塞封閉了一定質(zhì)量理想氣體，活塞可以無摩擦地移動，活塞的面積S=100cm2。活塞與在另一水平平臺上的物塊A用水平輕桿連接，在平臺上有另一物塊B，A、B的質(zhì)量均為m=12.5kg，物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。兩物塊間距d=5cm。開始時活塞距缸底L1=10cm，缸內(nèi)氣體壓強Pl等于外界大氣壓強P0，溫度t1=27℃?，F(xiàn)對氣缸內(nèi)的氣體緩慢加熱。(P0=1.0×105Pa，g=10m／s2)求①使物塊A剛開始移動時，氣缸內(nèi)的溫度為多少K；②使物塊B剛開始移動時，氣缸內(nèi)的溫度為多少K。變式2：(1)下列說法中正確的是。A．分子間的距離增大時，分子勢能一定增大B．晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D．物體吸熱時，它的內(nèi)能可能不增加E．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱(2)如圖，在圓柱形氣缸中用具有質(zhì)量的光滑導(dǎo)熱活塞密閉有一定質(zhì)量的理想氣體，在氣缸底部開有一小孔，與U形水銀管相連，已知外界大氣壓為p0＝75cmHg，室溫to＝27℃，穩(wěn)定后兩邊水銀面的高度差為△h＝1.5cm，此時活塞離容器底部的高度為L＝50cm．已知柱形容器橫截面積S＝0.01m2，75cmHg=l.0×105Pa．①求活塞的質(zhì)量．②使容器內(nèi)溫度降至一63℃，求此時U形管兩側(cè)水銀面的高度差和活塞離容器底部的高度L′.例3：（2015年高考海南卷）（1）已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，地面大氣壓強為po，重力加速度大小為g．由此可估算得，地球大氣層空氣分子總數(shù)為，空氣分子之間的平均距離為.(2)如圖，一底面積為S、內(nèi)壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的相同活塞A和B；在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體，平衡時體積均為V．已知容器內(nèi)氣體溫度始終不變，重力加速度大小為g，外界大氣壓強為p0．現(xiàn)假設(shè)活塞B發(fā)生緩慢漏氣，致使B最終與容器底面接觸．求活塞A移動的距離．變式3：[江西南昌教研室命制2014屆交流卷l(l)下列說法正確的是。A．溫度一定時，懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運動越明顯B．若分子間的距離r增大，則分子間的作用力做負功，分子勢能增大C．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體D．不具有規(guī)則幾何形狀的物體可能具有確定的熔點E．高壓氣體的體積很難進一步被壓縮，原因是高壓氣體分子間的作用力表現(xiàn)力斥力(2)如圖所示，系統(tǒng)由左右兩個側(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)熱材料封閉，兩個容器的下端由可忽略容積的細管連通．容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣．大氣的壓強為Po，溫度為T0=273K，兩個活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0.1P0．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?zé)崴壑校俅纹胶鈺rA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：①第二次平衡時氮氣的體積；②水的溫度．四、針對訓(xùn)練A卷：1.（2015年高考重慶卷）(l)某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大．若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么.A．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大(2)北方某地的冬天室外氣溫很低，吹出的肥皂泡會很快凍結(jié)．若剛吹出時肥皂泡內(nèi)氣體溫度為T1，壓強為p1，肥皂泡凍結(jié)后泡內(nèi)氣體溫度降為T2，整個過程中泡內(nèi)氣體視為理想氣體，不計體積和質(zhì)量變化，大氣壓強為p0．求凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強差．2.(1)下列敘述正確的是。（填正確答案標(biāo)號）A．溫度升高時，物體內(nèi)每個分子的熱運動速度都增大B．布朗運動是液體分子對懸浮固體顆粒的碰撞作用不平衡造成的C．外界對氣體做正功，氣體的內(nèi)能一定增加D．自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性E．氣體壓強本質(zhì)上就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力(2)某同學(xué)研究一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化，得出如圖3的p一t圖象。已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB=3L，求：①氣體在狀態(tài)A的壓強；②氣體在狀態(tài)C的體積。3.（2015·懷化模擬）（1）下列說法中正確的是。A．?dāng)U散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中，固體中也可以B．巖鹽是立方體結(jié)構(gòu)，粉碎后的巖鹽不再是晶體C．地球大氣的各種氣體分子中氫分子質(zhì)量小，其平均速率較大，更容易掙脫地球吸引而逃逸，因此大氣中氫含量相對較少D．從微觀角度看氣體壓強只與分子平均動能有關(guān)E．溫度相同的氫氣和氧氣，分子平均動能相同(2)一氣象探測氣球，在充有壓強為76cmHg、溫度為27℃的氫氣時，體積為3.5m3．當(dāng)氣球上升到6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氫氣的壓強逐漸減小，但通過加熱使氣體溫度保持不變，氣球到達的6.50km處的大氣壓強為36.0cmHg，這一高度氣溫為一48．0℃，以后保持氣球高度不變．求：①氣球在6.50km處的體積．②當(dāng)氫氣的溫度等于一48.0℃后的體積．4.(1)關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是。（填正確答案標(biāo)號）A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀B．液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似，具有各向同性C．在圍繞地球運行的“天宮一號”中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果D．空氣的相對濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和汽壓E．大量氣體分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，但分子的速率按“中間少，兩頭多”的規(guī)律分布(2)如圖7所示，汽缸放置在水平臺上，活塞質(zhì)量為5kg，厚度不計，由活塞產(chǎn)生的壓強為0.2×105Pa，汽缸全長25cm，大氣壓強為1×105Pa，當(dāng)溫度為27℃時，活塞封閉的氣柱長10cm。若保持封閉氣體溫度不變，將汽缸緩慢豎起倒置。①求汽缸倒置后封閉氣柱的長度？②汽缸倒置后，使封閉氣體溫度升至多少K時，活塞剛好接觸平臺（活塞摩擦不計）?.5、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V﹣T圖象．已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5×105Pa．①說出A→B過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖甲中TA的溫度值．②請在圖乙坐標(biāo)系中，作出該氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p﹣T圖象，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C．如果需要計算才能確定的有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計算過程．6.(1)下列說法中正確的是。甲分子與分子間距離的關(guān)系乙水面上單分子油膜示意圖丙食鹽晶體中鈉、氯離子分布丁牛角點火器戊冰箱工作原理圖A．甲圖中，兩個分子從很遠處逐漸靠近，直到不能再靠近為止的過程中，分子間相互作用的合力先變小后變大B．乙圖中，在測量分子直徑時，可把油膜厚度視為分子直徑C．丙圖中，食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性D．丁圖中，猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體溫度升高，壓強變大，氣體對外界做功E．戊圖中，電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞(2)氣缸高為h＝1m（氣缸厚度可忽略不計），固定在水平面上，氣缸中有質(zhì)量m＝6kg、橫截面積為S=10cm2的光滑活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，已知大氣壓強為p0＝l×105Pa，當(dāng)溫度為t＝27℃時，氣柱長為L0＝0.4m．現(xiàn)用豎直向上的拉力F緩慢拉動活塞，求：①若拉動活塞過程中溫度保持為27℃，活塞到達缸口時拉力F的大?。虎谌艋钊竭_缸口時拉力大小為80N，此時缸內(nèi)氣體的溫度．7.（2015·西安交大附中二模）(l)下列說法中正確的是。A．一定量氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收120J的熱量，則它的內(nèi)能增大20JB．在使兩個分子間的距離由很遠（r＞10-9m）減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大C．由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力D．用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需再知道油的密度即可E．空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近同溫度水的飽和氣壓，水蒸發(fā)越慢。(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p-V圖像如圖5所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃。則：①該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少℃？②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)c的過程中內(nèi)能的變化量是多大？③該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)c的過程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？B卷：1．(l)在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1g水在沸騰時吸收了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對外做了170J的功．已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，水的摩爾質(zhì)量M=18g/mol．下列說法中正確的是（）A．分子間的平均距離增大B．水分子的熱運動變得更劇烈了C．水分子總勢能的變化量為2090JD．在整個過程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個(2)如圖所示，粗細均勻、上端封閉的三通細玻璃管中用水銀與活塞封閉了兩段溫度相同、長度分別為LA＝25cm和LB＝30cm的理想氣體A、B，豎直管中兩段水銀柱長均為h＝15cm，水平管中水銀柱足夠長，右端和大氣相通，大氣壓強p0＝75cmHg．現(xiàn)緩慢抽動玻璃管下端的活塞，使A.B兩部分氣體體積相同，求活塞下移的距離．2.(1)下列說法正確的是（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．若某物質(zhì)的分子體積為V0，摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為p，則有V＝EQ\F(M,ρ)V0＝EQ\F(V,NA)＝EQ\F(M,ρNA)B．顯微鏡下觀察到的布朗運動并不是分子的無規(guī)則運動，但它反映了分子的無規(guī)則遠動C．將一定質(zhì)量的氣體等溫壓縮，外界對氣體做功，氣體的分子勢能增大，同時放出熱量D．做功和熱傳遞均可改變物體的內(nèi)能，但熱量只能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體，無論采用哪種方式均不可能使物體的溫度降為絕對零度E．晶體熔化過程中，分子的平均動能保持不變，分子勢能增大(2)如圖10所示，噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總?cè)莘e為15L，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為1.5L，打氣筒活塞每次可以打進1atm、250cm3的空氣。(1)若要使氣體壓強增大到6atm，應(yīng)打氣多少次？(2)如果壓強達到6atm，時停止打氣，并開始向外噴藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時，桶內(nèi)剩下的藥液還有多少升？3.［河南豫南九校2014屆二模l(1)下列說法正確的是。A．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性減小的方向進行B．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能一定增加C．布朗運動是在顯微鏡中看到的液體分子的無規(guī)則運動D．水可以浸潤玻璃，但是不能浸潤石蠟，這個現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系E．液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點(2)如圖所示汽缸由兩個截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質(zhì)剛性細桿連接在一起，可無摩擦移動，A、B的質(zhì)量分別mA=12kg,rnB=8.0kg，橫截面積分別為SA=4.0×10—2m2，SB=2.0×10－2m2，一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間，活塞外側(cè)與大氣相通，大氣壓強p0＝1.0×105Pa．①汽缸水平放置達到如圖甲所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強．②如果滿足圖甲所示狀態(tài)時，氣體的體積V1=2.0×10－2m3．現(xiàn)保持溫度不變，將汽缸豎直放置，達到平衡后如圖乙所示．與圖甲相比，活塞在汽缸內(nèi)移動的距離L為多少？重力加速度g取10m/s2．4、（2013·新課標(biāo)全國卷I）(1)兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近．在此過程中，下列說法正確的是．（填正確答案標(biāo)號）A．分子力先增大，后一直減小B．分子力先做正功，后做負功C．分子動能先增大，后減小D．分子勢能先增大，后減小E．分子勢能和動能之和不變p0/3p0K(2)如圖所示，兩個側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同汽缸直立放置，汽缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門K．兩汽缸的容積均為V0，汽缸中各有一個絕熱活塞（質(zhì)量不同，厚度可忽略）．開始時K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體（可視為理想氣體），壓強分別為p0和p0/3；左活塞在汽缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為V0/4．現(xiàn)使汽缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至汽缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K，經(jīng)過一p0/3p0K①恒溫?zé)嵩吹臏囟萒；②重新達到平衡后，左汽缸中活塞上方氣體的體積.Vx．氣體的性質(zhì)應(yīng)用（一）答案考題再現(xiàn)：1、解析：設(shè)初始時，右管中空氣柱的壓強為，長度為；左管中空氣柱的壓強為，長度為?；钊煌葡耯后，右管中空氣柱的壓強為，長度為；左管中空氣柱的壓強為，長度為。以cmHg為壓強單位，由題給條件得

根據(jù)玻意耳定律

聯(lián)立解得

根據(jù)題意可得，

根據(jù)玻意耳定律可得，解得2、解析：（1）設(shè)初始時氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部旬接觸時，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T2由題給條件得V1＝S1（l/2）＋S2（l－l/2）①V2＝S2l②在活塞緩慢下移的過程中，用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強，由力的平衡條件得S1（p1一p）＝m1g＋m2g+S2（p1一p）③故缸內(nèi)氣體的壓強不變由蓋-呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)④聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得T2＝330K．⑤(2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，被封閉氣體的壓強為p1在此后與汽缸外大氣達到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變，設(shè)達到熱平衡時被封閑氣體的壓強為p′，由查理定律，有p′/T＝P1/T2⑥聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得p′＝l.01×105Pa.答案：(1)330K(2)1.01×105Pa例1：(1)BDE(2)(=1\*romani）tA=1270CtB=-1730C；(=2\*romanii）吸熱解析：(2)(=1\*romani）A-C發(fā)生等容變化，,解得：TC=100K，即tC=-1730C，從B到C為等壓變化，，解得TB=400K，即tB=1270C(=2\*romanii），從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體溫度不變，所以△U=0，氣體體積膨脹，所以對外做功，所以吸熱。變式1：(1)ACE(2)①3atrn②見解析圖198L解析(1)A到B溫度升高，氣體內(nèi)能只和溫度有關(guān)，所以內(nèi)能增大；A到B內(nèi)能增大，體積增大，對外做功，必須吸收熱量；由圖可知V＝kt，k是常數(shù)；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程EQ\F(pV,T)＝CEQ\F(pkt,273＋t)＝C，則p＝EQ\F(273C,kt)＋EQ\F(C,k)，A到B，t升高，p減小.(2)①氣體做等溫變化，p0＝1atm，p1＝2atm，V0＝1.0L，V1＝l.0L2atm的空氣在壓強為p0時的體積V2＝EQ\F(p1V1,p0)，相當(dāng)于密封的空氣V0和加的空氣V2做等溫變化：p0(V2+V0)=p2V0解得：p2＝3atm②打開閥門后，水從噴嘴噴出（噴嘴與水面等高），此時封閉氣體的壓強和外界的壓強相等為p0，封閉的氣體做等溫變化，p2V0＝p0V3解得：V3＝3.0L故容器內(nèi)剩余水的體積為198L．作圖如圖所示例2：解析(1)在人壓向球的過程中，外界對球做功，氣體的體積減小，故氣體的密度增大；氣體溫度不變，故氣體分子的平均動能不變；由于外界對氣體做功，但氣體溫度不變，故內(nèi)能不變；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體對外放熱；故AC錯誤；BD正確；氣體的初狀態(tài)參量：p1=p0=1.0×105Pa，V1=L1S，T1=273+27=300K，物體A開始移動前氣體做等容變化，此時氣體的壓強：，由查理定律得：，解得：T2=330K；②物塊B剛要移動時氣體壓強：，氣體體積：V3=（L1+d）S，由理想氣體狀態(tài)方程得：，解得：T3=540K；變式2：解析：(1)分子間的距離有一個特殊值r0，此時分子間引力與斥力平衡，分子勢能最?。?dāng)分子間的距離小于廠r0時，分子勢能隨距離的增大而減小，當(dāng)分子間的距離大于r0時，分子勢能隨距離的增大而增大，選項A錯誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化．在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項C錯誤．(2)①根據(jù)U形管兩側(cè)水銀面的高度差為△h＝1.5cm，可知A中氣體壓強pAl＝p0＋p△h＝75cmHg＋1.5cmHg=76.5cmHg而pA1＝p0＋p塞所以活塞產(chǎn)生的壓強p塞＝1.5cmHg=1.5×EQ\F(1,75)×105Pa＝0.02×105Pa由p塞＝rng/S，解得m＝2kg．②由于活塞光滑，所以氣體等壓變化，U形管兩側(cè)水銀面的高度差不變?nèi)詾椤鱤=l.5cm初狀態(tài)：溫度T1＝300K，體積V1＝50S；末狀態(tài)：溫度T2＝210K，體積V2＝L′S由蓋·呂薩克定律，EQ\F(V1,T1)＝EQ\F(V2,T2)解得活塞離容器底部的高度L′=35cm．答案：(1)BDE(2)①2kg②35cm例3：．（1）EQ\F(4ΠR2p0NA,Mg)，EQ\R(3,EQ\F(Mgh,p0NA))(2)EQ\F(mgV,p0S2+mgS)(l)大氣壓是由地球大氣層的重力產(chǎn)生，設(shè)大氣層質(zhì)量為m，地球表面積為S，則mg=p0S又S=4πR2則大氣分子數(shù)理n＝EQ\F(m,M)NA＝EQ\F(p0SNA,Mg)＝EQ\F(4ΠR2p0NA,Mg)氣體分子間距大，所以把每一個氣體分子平均占據(jù)的空間認為是一個立方體模型，立方體邊長即為分子間平均距離假設(shè)為a，因為大氣層的厚度遠小于地球半徑，所以大氣層每一層的截面積都為地球的表面積S，大氣層體積V＝Sh=4πR2h，V＝na3聯(lián)立以上各式得a=EQ\R(3,EQ\F(Mgh,p0NA))(2)本題主要考查理想氣體狀態(tài)方程.假設(shè)A與B間的氣體壓強為p1、B與容器底面之間壓強為p2，漏氣前：對A：p1＝p0+EQ\F(mg,S)對B：p2＝p1＋EQ\F(mg,S)最終B與底面接觸后，AB間氣體壓強為p，體積為V′，p＝p0＋EQ\F(mg,S)因為EQ\F(p1V,T)＋EQ\F(p2V,T)＝EQ\F(pV′,T)（p1+p2）V＝pV′（T不變）漏氣前A距離底面高度h1＝EQ\F(2V,S)漏氣后A距離底面高度h2=EQ\F(V′,S)h2－h(huán)1＝EQ\F(mgV,p0S2＋mgS)變式3：設(shè)末態(tài)的壓強為p，由玻意耳定律得p＝EQ\F(P0hS,0.8hS)＝1.25p0活塞A從最高點被推回第一次平衡時位量的過程是等溫過程．該過程的初態(tài)壓強為1.1p0，體積為V；末態(tài)壓強為p′，體積為V′，則p′＝p＋0.1p0＝1.35p0V′＝2.2hS．由玻意耳定律得V＝EQ\F(1.35P0,1.1p0)×2.2hS＝2.7hS．②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2hS和T0＝273K，末態(tài)體積為2.7hS.設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋一呂薩克定律得T＝EQ\F(2.7hS,2hS)T0=368.55K．針對訓(xùn)練：A卷：1、(I)D（2）EQ\F(T2,T1)p1－p0(1)由理想氣體狀態(tài)方程EQ\F(pV,T)＝C可知，對于一定質(zhì)量的理想氣體，壓強和體積都增大時溫度一定升高；而一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高時內(nèi)能增大；因為車胎體積增大，所以胎內(nèi)氣體對外界做功．綜上可知，選項D正確，選項A、B、C錯誤．(2)肥皂泡內(nèi)氣體的變化可視為等容變化，由查理定律可得EQ\F(P1,T1)＝EQ\F(P2,T2)解得p2＝EQ\F(T2,T1)p1.故凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強差△p＝p2一p0＝EQ\F(T2,T1)p1－p0．2、解析(1)由于大量分子運動的無規(guī)則性，溫度升高時，物體內(nèi)大多數(shù)分子的熱運動速率增大，并非每個分子的速率都增大，A項錯誤；布朗運動是液體分子從各個方向?qū)腋」腆w顆粒的碰撞作用不平衡造成的，B項正確；外界對氣體做正功的同時，若氣體放熱，且釋放的熱量大于外界做的功，氣體的內(nèi)能將減少，C項錯誤；自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，D項正確；從微觀上看，氣體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，E項正確。(2)①從圖中可知，pB＝1.0atm，TB＝(273+91)K＝364KTA=273K由查理定律得EQ\F(PA,TA)＝EQ\F(PB,TB)即EQ\F(PA,273)＝EQ\F(1,364)解得pA＝0.75atm②從圖中可知，pB=1.0atm，VB＝3L，pC＝1.5atm由玻意耳定律得pBVB＝pCVC即1.0×3＝1.5VC解得VC＝2L答案(1)BDE(2)①0.75atm②2L3、解析：(1)擴散現(xiàn)象也可以在固體中發(fā)生，A項正確．粉碎后的巖鹽顆粒仍具有立方體結(jié)構(gòu)，仍為晶體，B項錯誤．從微觀角度看氣體壓強與分子平均動能和氣體分子密集程度：兩個因素有關(guān)，D項錯誤．根據(jù)分子動理論，分子的平均動能取決于溫度，與分子種類無關(guān)，E項正確．由于各種氣體分子的平均動能EQ\F(1,2)mv2相等，氫氣分子的平均速率最大，C項正確．(2)①氣球上升過程是一個等溫變化過程，有：p1V1=p2V2，解得V2≈7.39m3．②氣球在6.50km處時，氣體是一個等壓變化過程，有：EQ\F(V2,T1)＝EQ\F(V3,T2)，解得V3≈5.54m3．答案：(1)ACE(2)①7.39m3②5.54m34、(1)非晶體與多晶體沒有天然的規(guī)則幾何形狀，選項A正確；液晶既有晶體的特性（具有各向異性）又有液體的流動性，選項B錯誤；在完全失重時，由于表面張力作用，水滴呈球形，選項C正確；空氣濕度越大，空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，選項D正確；分子速率分布規(guī)律是“中間多，兩頭少”，選項E錯誤。(2)①汽缸倒置過程，氣體做等溫變化：p1＝p0＋EQ\F(mg,S)＝1.2×l05Pap2＝p0－EQ\F(mg,S)＝0.8×l05Pap1V1＝p2V2V＝SLp1L1＝p2L2解得L2＝15cm②氣體升溫過程做等壓變化，T2＝T1＝(273+27)K=300KL2＝15cm，L3＝25cmEQ\F(V2,T2)＝EQ\F(V3,T3)T3＝EQ\F(V3,V2)T2＝EQ\F(L3,L2)T2＝500K（或t＝227℃）答案(1)ACD(2)①15cm②500K5、解析：（1）由圖甲所示圖象可知，A與B的連線的延長線過原點O，所以A→B是一個等壓變化，即pA=pB=1.5×105Pa，由圖示圖象可知：VA=0.4m3，VB=VC=0.6m3，TB=300K，TC=400K，從A到B過程，由概率薩克定律得：得TA=200K；（2）由圖甲所示圖象可知，從B到C為等容過程，由（1）知：pB=1.5×105Pa，TB=300K，TC=400K，由查理定律得：，解得：pC=2×105Pa，氣體狀態(tài)變化圖象如圖所示：答：（1）溫度值TA為200K．（2）如圖所示6、解析：(2)①初態(tài)靜止時，對活塞受力分析可得：p1＝EQ\F(mg,S)+p0＝1.6×105Pa活塞剛到缸口時，L2＝1m，由理想氣體方程可得：p1SL0＝p2SL2得p2＝0.64×105Pa對活塞受力分析，由平衡條件可得：F=mg＋(p0－p2)S＝96N②溫度升高活塞剛到缸口時，L3＝1m對活塞受力分析，由平衡條件可得：p3＝p0＋EQ\F(mg,S)一EQ\F(F,S)＝0.8×105Pa由理想氣體方程可得：EQ\F(p3L3S,T3)＝EQ\F(p1L0S,T1)T3＝EQ\F(p3L3T1,p1L0)＝EQ\F(0.8×105×1×300,1.6×105×0.4)K=375K答案：（1）BCE（2）①96N②375K7、解析：(l)根據(jù)熱力學(xué)第一定律知：△U=W+Q=－100J+120J＝20J，A正確；在使兩個分子間的距離由很遠（r＞10－9m）減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，B錯誤；由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力，C正確；用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需再知道油的摩爾體積即可，D錯誤；空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近同溫度水的飽和氣壓，水蒸發(fā)越慢，E正確。(2)①狀態(tài)A：tA＝300K，pA=3×105Pa，VA=l×10－3m3狀態(tài)B：tB＝？pB＝1×105Pa，VB＝1×10－3m3狀態(tài)C：tc＝？pc＝1×105Pa，Vc＝3×10－3m3A到B過程等容變化，由等容變化規(guī)律得：EQ\F(pA,tA)=EQ\F(pB,tB)，代入數(shù)據(jù)得：tB＝100K=－173℃B到C為等壓變化，由等壓變化規(guī)律得：EQ\F(VB,tB)＝EQ\F(VC,tc)，代入數(shù)據(jù)得：tc＝300K＝27℃。②因為狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且氣體的內(nèi)能是所有分子的動能之和，溫度是分子平均動能的標(biāo)志所以在這個過程中：△U＝0。③由熱力學(xué)第一定律得：△U=Q+W，因為△U＝0故：Q=－W在整個過程中，氣體在B到C過程對外做功，所以：w＝一p△V＝一1×105×(3×l0－3－1×10－3)J＝－200J即：Q=200J，是正值，故在這個過程中吸熱。答案：(1)ACE(2)①一173℃27℃②0③吸熱200JB卷：1．解析：(1)液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項A正確；溫度是分子熱運動劇烈程度的標(biāo)志，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運動的劇烈程度是相同的，選項B錯誤；水發(fā)生等溫變化，分子平均動能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+W，可得水的內(nèi)能的變化量為△U＝2260J一170J=2090J，即水的內(nèi)能增大2090J，則水分子的總勢能增大了2090J，選項C正確；在整個過程中能量是守恒的，選項D錯誤；1g水所含的分子數(shù)為n=EQ\F(m,M)NA＝EQ\F(1,18)×6.0×1023=3.3×1022（個），選項E正確．(2)當(dāng)B部分氣體的體積達到lA＝25cm時，設(shè)下端水銀柱長度變?yōu)長，對B部分氣體初狀態(tài)：p1＝p0＋h，V1＝lBS；末狀態(tài)：p2＝p0＋L，V2＝lAS；由玻意耳定律得：（p0＋h）lBS＝（p0+L）lAS代入數(shù)據(jù)解得：L＝33cm．則活塞下移的距離為x＝（lA+L）一（lB十h）代入數(shù)據(jù)解得：x＝13cm．答案：（1）ACE（2）13cm2、解析（1）根據(jù)題意有V＝EQ\F(M,ρ)，若該物質(zhì)是固體或液體，分子間隙可不計，則有V0＝EQ\F(V,NA)＝EQ\F(M,ρNA)，若該物質(zhì)是氣體，則V0＜EQ\F(V,NA)＝EQ\F(M,ρNA)，選項A錯誤；布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動，并不是分子的無規(guī)則運動，但布朗運動反映了液體分子的無規(guī)則運動，選項B正確；將一定質(zhì)量的氣體等溫壓縮，外界對氣體做功，氣體分子平均動能不變，分子勢能減小，則內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放出熱量，故選項C錯誤；做功和熱傳遞均可改變物體的內(nèi)能，但熱量只能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體，根據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，不可能使物體的溫度降為絕對零度；選