2025高考物理總復(fù)習(xí)第十五章熱學(xué)課件練習(xí)題

第十五章熱學(xué)考情分析試題情境生活實踐類霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y器、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、氧氣分裝等學(xué)習(xí)探究類分子動理論、固體和液體的性質(zhì)、氣體實驗定律、熱力學(xué)定律、用油膜法估測油酸分子的大小、探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系第1課時分子動理論內(nèi)能固體和液體目標(biāo)要求1.了解分子動理論的基本觀點，了解物體內(nèi)能的決定因素，掌握分子間距與分子勢能的關(guān)系。2.了解氣體分子運動的特點，能夠從微觀的角度解釋氣體壓強。3.知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質(zhì)；了解表面張力現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因。內(nèi)容索引考點一

分子動理論考點二

溫度和內(nèi)能考點三

分子運動速率分布規(guī)律氣體壓強的微觀解釋課時精練考點四

固體和液體性質(zhì)的理解><考點一分子動理論(一)物體是由大量分子組成的1.分子的大小(1)分子的直徑：數(shù)量級為

m；(2)分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10－26kg。2.阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，通?？扇A＝

mol－1。10－106.02×10233.聯(lián)系微觀和宏觀的四個重要關(guān)系微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。1.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以估算出氣體分子的直徑。(

)2.已知銅的密度、摩爾質(zhì)量以及阿伏加德羅常數(shù)，可以估算銅分子的直徑。(

)3.某種氣體單個分子的質(zhì)量除以單個分子的體積，等于氣體的密度。(

)×√×例1

(2023·江蘇連云港市期中)浙江大學(xué)高分子系制備出了一種超輕氣凝膠——它刷新了目前世界上最輕固態(tài)材料的紀(jì)錄。設(shè)該種氣凝膠的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為kg/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求：(1)體積為V(單位為m3)的氣凝膠中含有的分子數(shù)；體積為V的氣凝膠質(zhì)量為m＝ρV(2)每個氣凝膠分子的直徑。作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度ρ與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個分子的體積V0都可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來(如圖所示)。(二)分子永不停息地做無規(guī)則運動1.擴散現(xiàn)象(1)定義：

種物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象；(2)實質(zhì)：擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度

，擴散得越快。不同越高2.布朗運動(1)定義：懸浮

的無規(guī)則運動；(2)實質(zhì)：布朗運動反映了

的無規(guī)則運動；(3)特點：微粒越

，運動越明顯；溫度越

，運動越明顯。3.熱運動(1)分子永不停息的

運動叫作熱運動；(2)特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越劇烈。微粒液體分子小高無規(guī)則1.擴散現(xiàn)象和布朗運動都是分子熱運動。(

)2.溫度越高，布朗運動越明顯。(

)3.在布朗運動中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越大，布朗運動越明顯。(

)×√×例2

(2023·江蘇南京市二模)霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霾粒子的分布比較均勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1～2微米左右，肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。從物理學(xué)的角度認識霧霾，下列說法正確的是A.霧霾天氣中霾粒子的運動是布朗運動B.霾粒子的運動是分子的運動C.霾粒子的擴散形成霾D.霾粒子的運動與溫度無關(guān)√霧霾天氣中霾粒子的運動是由氣體分子撞擊霾粒子的不平衡性而產(chǎn)生的布朗運動，不是分子的運動，故A正確，B錯誤；霾粒子的布朗運動形成霾，故C錯誤；霾粒子的運動與溫度有關(guān)，溫度越高，霾粒子的運動越劇烈，故D錯誤。(三)分子之間存在著相互作用力1.物質(zhì)分子間存在空隙。2.分子間同時存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而

，隨分子間距離的減小而

，

力變化得較快。減小增大斥3.實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的

。分子力與分子間距離的關(guān)系圖線如圖所示。由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線可知：(1)當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為

；(2)當(dāng)r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為

；(3)當(dāng)r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為

；(4)當(dāng)分子間距離大于10r0(約為10－9m)時，分子力很弱，可以忽略不計。合力零引力斥力1.當(dāng)分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力。(

)2.當(dāng)分子間距離r＞r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力。(

)3.當(dāng)分子間的距離r＜r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力。(

)××√返回溫度和內(nèi)能><考點二1.溫度一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的

。2.兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273.15K。溫度3.分子動能(1)分子動能是

所具有的動能；(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動動能的平均值，

是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志；(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的

。分子熱運動溫度總和4.分子勢能(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的____________決定的能。(2)分子勢能的決定因素①微觀上：

和分子排列情況；②宏觀上：

和狀態(tài)。相對位置分子間距離體積5.物體的內(nèi)能(1)概念理解：物體中所有分子熱運動

和

的總和，是狀態(tài)量；(2)決定因素：對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的

和

決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定；(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小

；(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：

和

。動能分子勢能溫度體積無關(guān)做功傳熱思考(1)請在下列坐標(biāo)系中定性畫出分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線。答案(2)根據(jù)圖線完成下列問題：①當(dāng)r＞r0時，當(dāng)r增大，分子間的作用力做

(填“正功”或“負功”)，分子勢能

(填“減小”“不變”或“增大”)。②當(dāng)r＜r0時，當(dāng)r減小時，分子間的作用力做

(填“正功”或“負功”)，分子勢能

(填“減小”“不變”或“增大”)。③當(dāng)r＝r0時，分子勢能

(填“最大”或“最小”)。負功增大負功增大最小例3

(2023·海南卷·5)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是A.分子間距離大于r0時，分子間表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離在小于r0且減小時，分子勢能在減小√分子間距離大于r0時，分子力表現(xiàn)為引力，分子從無限遠靠近到距離r0處過程中，引力做正功，分子勢能減小，在r0處分子勢能最小，分子間距離繼續(xù)減小，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做負功，分子勢能增大，C正確。例4

(2021·北京卷·4)比較45℃的熱水和100℃的水蒸氣，下列說法正確的是A.熱水分子的平均動能比水蒸氣的大B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小C.熱水分子的速率都比水蒸氣的小D.熱水分子的熱運動比水蒸氣的劇烈√溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動能增大，故熱水分子的平均動能比水蒸氣的小，故A錯誤；內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，相同質(zhì)量的熱水和水蒸氣，熱水變成水蒸氣，溫度升高，分子總動能增加，體積增大，分子間平均距離變大，分子總勢能增大，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小，故B正確；溫度越高，分子熱運動的平均速率越大，45℃的熱水中的分子平均速率比100℃的水蒸氣中的分子平均速率小，由于分子運動是無規(guī)則的，并不是每個分子的速率都小，故C錯誤；溫度越高，分子熱運動越劇烈，故D錯誤。返回分子運動速率分布規(guī)律氣體壓強的微觀解釋><考點三1.氣體分子運動的速率分布圖像當(dāng)氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍時，分子間作用力十分微弱，可忽略不計；分子沿各個方向運動的機會均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布，且這個分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時，分子速率大的分子比例較多，平均速率會增大，如圖所示。2.氣體壓強的微觀解釋(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力。(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)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數(shù)密度。思考如圖為同一密閉氣體在不同溫度時分子數(shù)百分率隨氣體分子速率分布的兩條曲線。則：________(選填“A”或“B”)表示高溫分布曲線；圖中兩條曲線下面積________(選填“A大”“B大”或“相等”)。答案由圖可知，A線對應(yīng)的最大比例的分子速率區(qū)間內(nèi)分子速率較小，故說明A是溫度較低的分布圖像，B線對應(yīng)的最大比例的分子速率區(qū)間內(nèi)分子平均速率大，說明對應(yīng)的溫度高，故B表示高溫分布曲線；在A、B兩種不同情況下各分子速率區(qū)間的分子數(shù)總和不變，則圖線與橫軸所圍面積都等于1，即相等。返回固體和液體性質(zhì)的理解><考點四1.固體(1)分類：固體分為

和

兩類。晶體又分為

和

。(2)晶體和非晶體的比較確定晶體非晶體單晶體多晶體分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀無確定的幾何形狀無確定的幾何外形熔點確定______不確定分類比較晶體非晶體單晶體多晶體物理性質(zhì)各向異性_________各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互______各向同性轉(zhuǎn)化2.液體(1)液體的表面張力①作用效果：液體的表面張力使液面具有

的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，

形表面積最小。②方向：表面張力跟液面

，跟這部分液面的各條分界線

。③形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為

。收縮球相切垂直引力(2)浸潤和不浸潤①當(dāng)液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強時，液體能夠浸潤固體。反之，液體不浸潤固體。②毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中

，不浸潤液體在細管中

。上升下降3.液晶(1)液晶的物理性質(zhì)①具有液體的

。②具有晶體的

。(2)液晶的微觀結(jié)構(gòu)從某個方向上看，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。流動性光學(xué)各向異性1.晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。(

)2.液晶是液體和晶體的混合物。(

)3.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體。(

)4.在空間站完全失重的環(huán)境下，水滴能收縮成標(biāo)準(zhǔn)的球形是因為液體表面張力的作用。(

)×××√例5

(2023·江蘇南通市三模)石墨烯中碳原子呈單層六邊形結(jié)構(gòu)。南京大學(xué)的科學(xué)家將多層石墨烯疊加，得到了一種結(jié)構(gòu)規(guī)則的新材料，其中層與層間距約為六邊形邊長的兩倍。則A.新材料屬于非晶體B.新材料沒有固定的熔點C.低溫下新材料中碳原子停止運動D.層間相鄰碳原子間作用力表現(xiàn)為引力√新材料由多層石墨烯疊加而成，可知結(jié)構(gòu)規(guī)則的新材料為晶體，晶體具有固定的熔點，故A、B錯誤；由分子動理論可知，分子做永不停息的無規(guī)則運動，故C錯誤；層與層間距約為六邊形邊長的兩倍，遠大于分子間距離，由分子力的特點可知，層間相鄰碳原子間作用力表現(xiàn)為引力，故D正確。例6

(2023·江蘇南京市六校調(diào)研)下列四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是A.圖甲表明晶體熔化過程中分子平均動

能變大B.圖乙水黽可以在水面自由活動，說明

它所受的浮力大于重力C.圖丙中薄板上的蜂蠟熔化成圓形區(qū)域，

說明薄板材料是非晶體D.圖丁中A是浸潤現(xiàn)象，B是不浸潤現(xiàn)象√晶體熔化過程中溫度不變，分子平均動能不變，故A錯誤；水黽可以在水面自由活動，是因為水的表面張力，故B錯誤；實驗現(xiàn)象說明薄板材料在導(dǎo)熱性上具有各向同性，但薄板材料不一定是非晶體，故C錯誤；題圖丁中A是浸潤現(xiàn)象，B是不浸潤現(xiàn)象，故D正確。返回課時精練1.(2023·江蘇無錫市天一中學(xué)檢測)陸游在詩作《村居書喜》中寫到“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴”。從物理視角分析詩詞中“花氣襲人”的主要原因是A.氣體分子之間存在著空隙B.氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運動C.氣體分子之間存在著相互作用力D.氣體分子組成的系統(tǒng)具有分子勢能123456789101112√123456789101112從物理視角分析詩詞中“花氣襲人”的主要原因是氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故B正確，A、C、D錯誤。2.關(guān)于下列四幅圖像說法正確的是A.對甲圖，加熱一鍋水時發(fā)現(xiàn)水中

的胡椒粉在翻滾，說明溫度越高

布朗運動越劇烈B.對乙圖，半杯水與半杯酒精混合

之后的總體積要小于整個杯子的

容積，說明液體分子之間有間隙C.對丙圖，T1對應(yīng)曲線為同一氣體

溫度較高時的速率分布圖D.對丁圖，擴散現(xiàn)象不能在固體之間發(fā)生√123456789101112布朗運動用肉眼觀察不到，加熱一鍋水時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，不是布朗運動，而是翻滾的水帶動的運動，不能說明溫度越高布朗運動越劇烈，選項A錯誤；半杯水與半杯酒精混合之后的總體積要小于整個杯子的容積，說明液體分子之間有間隙，選項B正確；123456789101112當(dāng)溫度升高時，分子速率較大的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比增大，可知T2對應(yīng)曲線為同一氣體溫度較低時的速率分布圖，選項C錯誤；123456789101112擴散現(xiàn)象也能在固體之間發(fā)生，選項D錯誤。3.食鹽是我們生活中不可缺少的調(diào)味品，通過研究，我們知道了食鹽的微觀結(jié)構(gòu)如圖所示。則下列說法正確的是A.食鹽晶體是正六面體形B.食鹽所有的物理性質(zhì)都具有各向異性C.食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，

是非晶體D.食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，所以內(nèi)能也不變√123456789101112食鹽晶體是正六面體形，選項A正確；食鹽具有各向異性，但并非所有的物理性質(zhì)都具有各向異性，選項B錯誤；食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，但仍是晶體，選項C錯誤；食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，所以內(nèi)能增加，選項D錯誤。1234567891011124.(2024·江蘇泰州市泰州中學(xué)開學(xué)考)大家耳熟能詳?shù)墓?jié)氣歌“春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連，秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”反映了古人的智慧，里面涉及與節(jié)氣有關(guān)的物理現(xiàn)象。下列說法正確的是A.荷葉上小水珠呈球狀是由于液體表面張力使其表面積具有收縮到最小

的趨勢B.冬天低溫下會結(jié)冰，如果一定質(zhì)量的0℃水變成0℃的冰，體積會增

大，分子勢能會增大C.夏天氣溫比春天高，所以夏天大氣中所有分子的熱運動速率均比春天大D.食鹽受潮時會粘在一起，受潮后的食鹽是非晶體√123456789101112液體的表面張力使液體表面積有收縮到最小的趨勢，所以荷葉上小水珠成球狀，故A正確；冬天低溫下會結(jié)冰，如果一定質(zhì)量的0℃水變成0℃的冰，體積會增大，放出熱量，內(nèi)能減小，分子的平均動能不變，但分子勢能會減小，故B錯誤；溫度越高分子的平均動能越大，分子的平均速率就越大，但并不是每一個分子的速率都大，夏天溫度高，所以夏天大氣中的分子平均速率比春天的大，故C錯誤；食鹽受潮時粘在一起，受潮后的食鹽仍然是晶體，故D錯誤。1234567891011125.(2023·北京卷·1)夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低。與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體A.分子的平均動能更小B.單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更少C.所有分子的運動速率都更小D.分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大√123456789101112夜間氣溫低，分子的平均動能更小，但不是所有分子的運動速率都更小，故A正確，C錯誤；由于汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低，輪胎會略微被壓癟，則單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更多，分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更小，B、D錯誤。1234567891011126.(2023·江蘇南通市模擬)研究表明，分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖所示。則A.液體表面層分子間距離略大于r1B.理想氣體分子間距離為r1C.分子間距離r＝r2時，分子力表現(xiàn)為斥力D.分子間距離r＝r2時，分子勢能最小√123456789101112由于r＝r0時，分子力為0，則可知r1＝r0，而液體表面分子間距離略大于r0，故液體表面層分子間距離略大于r1，故A正確；理想氣體分子間距離為10r0，即10r1，故B錯誤；分子間距離r＝r2時，即r>r0，分子力表現(xiàn)為引力，故C錯誤；當(dāng)r＝r0，即r＝r1時，分子勢能最小，故D錯誤。1234567891011127.(2024·江蘇省揚州中學(xué)月考)兩端開口的潔凈玻璃管豎直插入液體中，管中液面如圖所示，則A.該現(xiàn)象不是毛細現(xiàn)象B.該液體對玻璃是浸潤的C.減小管的直徑，管中液面會下降D.液體和玻璃間的相互作用比液體分子間的相互作用強√123456789101112當(dāng)液體與固體接觸時，液體的附著層將沿固體表面收縮的現(xiàn)象叫不浸潤，當(dāng)液體與固體接觸時，液體的附著層將沿固體表面延伸的現(xiàn)象叫浸潤，根據(jù)題圖可知，液體與玻璃的附著層沿固體表面收縮，則該液體對玻璃是不浸潤的，B錯誤；浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象與不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象叫毛細現(xiàn)象，根據(jù)上述，該現(xiàn)象是毛細現(xiàn)象，A錯誤；123456789101112毛細現(xiàn)象中，細管叫毛細管，毛細管直徑越小，毛細現(xiàn)象越明顯，即不浸潤液體中，減小管的直徑，管中液面會進一步下降，C正確；在不浸潤現(xiàn)象中，液體和玻璃間的相互作用比液體分子間的相互作用弱，附著層內(nèi)有一部分液體分子進入液體內(nèi)部，附著層內(nèi)里的分子比液體內(nèi)部稀疏，附著層內(nèi)的液體分子間表現(xiàn)出相互作用的引力效果，使得液體的附著層將沿固體表面收縮，D錯誤。1234567891011128.若以μ表示氮氣的摩爾質(zhì)量，V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮氣的摩爾體積，ρ是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮氣的密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，m、V0分別表示每個氮分子的質(zhì)量和體積，下面四個關(guān)系式中正確的是123456789101112√1234567891011129.(2024·江蘇淮安市開學(xué)考)生活中常用乙醇噴霧消毒液給房間消毒，其主要成分是酒精，則下列說法正確的是A.噴灑消毒液后，會聞到淡淡的酒精味，這是酒精分子做布朗運動的結(jié)果B.酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，其分子的平均動能不變C.酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，內(nèi)能不變D.酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，熱運動速率大的分子數(shù)占

總分子數(shù)百分比減小√123456789101112123456789101112噴灑乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是擴散現(xiàn)象，是酒精分子做無規(guī)則運動的結(jié)果，而布朗運動是懸浮顆粒的無規(guī)則運動，故A錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，則酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，其分子的平均動能不變，故B正確；酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，要吸熱，分子平均動能不變，但是分子勢能變大，則內(nèi)能發(fā)生變化，故C錯誤；酒精由液態(tài)揮發(fā)成同溫度的氣態(tài)的過程中，溫度不變，則熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例不會減小，故D錯誤。10.(2023·江蘇省蘇北地區(qū)一模)如圖所示，有一分子位于坐標(biāo)原點O處不動，另一分子位于x軸上，縱坐標(biāo)表示這兩個分子的分子勢能Ep，分子間距離為無窮遠時，分子勢能Ep為0，另一分子A.在x0處所受分子力為0B.從x1處向左移動，分子力一直增大C.從x1處向右移動，分子力一直增大D.在x2處由靜止釋放可運動到x0處√123456789101112在x0處所受分子力不為0，在x1處所受分子力為0，A項錯誤；從x1處向左移動，由圖像斜率可知，分子力一直增大，B項正確；從x1處向右移動，分子力先增大后減小，C項錯誤；分子在x2處由靜止釋放，分子間的作用力向左，向左加速，在x1處速度達到最大，開始減速，在到達x0前Ep回到初始值，速度為0，知分子不能運動到x0處，D項錯誤。12345678910111211.(2021·重慶卷·15(1))圖甲和圖乙中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別描述了某物理量隨分子之間的距離變化的規(guī)律，r0為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的物理量分別是A.①③②

B.②④③C.④①③

D.①④③√123456789101112根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時分子勢能最小，可知曲線Ⅰ為分子勢能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時分子間作用力為零，可知曲線Ⅱ為分子間引力和斥力的合力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子間斥力隨分子之間距離的增大而減小以及分子間距離小于r0時分子間作用力表現(xiàn)為斥力，可知曲線Ⅲ為分子間斥力隨分子之間距離r變化的圖像，故選D。12345678910111212.如圖所示，將容積為V的玻璃杯中裝滿水，已知水的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求：(1)杯中水分子的數(shù)量N；123456789101112(2)水分子的直徑。123456789101112返回第十五章熱學(xué)第2課時實驗十九：用油膜法估測油酸分子的大小實驗二十：探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系目標(biāo)要求1.掌握用油膜法估測油酸分子大小的原理和方法。2.學(xué)會探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系的實驗原理、操作方法及誤差分析，會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。內(nèi)容索引考點一

實驗：用油膜法估測油酸分子的大小考點二

實驗：探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系課時精練><考點一實驗：用油膜法估測油酸分子的大小1.實驗原理實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸酒精溶液滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜。如果算出一定體積的油酸在水面上形成的

油膜的面積，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積，用S表示單分子油膜的面積，用d表示油酸分子的直徑，如圖乙所示，則d＝____。單分子2.實驗器材盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、爽身粉、量筒、彩筆等。3.實驗過程(1)配制油酸酒精溶液，取純油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面到達500mL刻度線為止。(2)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時的滴數(shù)n，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0。(3)向淺盤里倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上。(4)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。(5)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半格的舍去，多于半格的算一個)。(7)根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d＝

，算出油酸薄膜的厚度d。(8)重復(fù)以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子直徑的大小。思考(1)若實驗過程中發(fā)現(xiàn)，撒入的爽身粉過多，導(dǎo)致油酸分子未形成單分子層，則計算得到的油酸分子直徑將__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案若實驗過程中發(fā)現(xiàn)，撒入的爽身粉過多，導(dǎo)致油酸分子未形成單分子層，則油膜面積的測量值偏小，根據(jù)d＝

計算得到的油酸分子直徑將偏大；(2)若實驗中使用的油酸酒精溶液是經(jīng)久置的，則計算得到的油酸分子直徑將__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案若實驗中使用的油酸酒精溶液是經(jīng)久置的，在溶液中的油酸濃度會變大，實際計算時仍按原來的濃度計算，計算出的油膜體積比實際小，則計算得到的油酸分子直徑將偏小。例1

“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗方法及步驟如下：①向1mL的油酸中加酒精，直至總量達到500mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳?00滴時，測得其體積恰好是1mL；③先往邊長為30～40cm的淺盤里倒入2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油膜的形狀；⑤將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，小方格的邊長為20mm，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個數(shù)N。根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)由圖可知油膜面積為__________m2；計算出油酸分子直徑為___________m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)4.6×10－24.3×10－10一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為根據(jù)大于半個方格的計為一個，小于半個方格的不計的原則，可得油膜形狀占據(jù)的方格數(shù)約為N＝115格，所以油膜的面積為S＝115×202×10－6m2＝4.6×10－2m2(2)在實驗中，認為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是_____。A.等效替代法 B.類比法C.理想模型法 D.控制變量法C實驗中把分子看作小球，認為油酸分子能夠一個一個緊密排列，在水面上形成單分子層油膜，是采用了理想模型法，C正確。(3)若某學(xué)生計算油酸分子直徑的結(jié)果偏大，可能是由于_____。A.油酸未完全散開B.油酸酒精溶液濃度計算值低于實際值C.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格D.求每滴溶液體積時，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴AC計算油酸分子直徑的依據(jù)是d＝

。油酸未完全散開，則測得的油膜面積所占方格數(shù)目偏少，所以導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏大，A正確；油酸酒精溶液濃度計算值低于實際值，則一滴溶液中純油酸計算體積偏小，導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏小，B錯誤；計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格，則測得的油膜面積所占方格數(shù)目偏少，所以導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏大，C正確；求每滴溶液體積時，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，則導(dǎo)致一滴溶液體積計算值偏小，則一滴溶液中純油酸體積計算值偏小，導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏小，D錯誤。拓展用油膜法測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油酸的_____。A.摩爾質(zhì)量 B.摩爾體積C.質(zhì)量 D.體積B返回實驗：探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系><考點二1.實驗器材：鐵架臺、

、橡膠套、壓力表等(如圖所示)。注射器2.實驗數(shù)據(jù)的獲取空氣的壓強p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V。把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強的幾組數(shù)據(jù)。3.實驗數(shù)據(jù)的處理在等溫過程中，氣體的壓強和體積的關(guān)系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線的一支，如圖甲所示。處理實驗數(shù)據(jù)時，要通過變換，作______圖像或者

圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比，如圖乙所示。這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因為一次函數(shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關(guān)的對實驗研究有用的參數(shù)。4.實驗結(jié)論一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成

，即pV＝C。反比思考本實驗采用控制變量法，探究在氣體質(zhì)量和溫度不變的情況下(即等溫過程)，氣體的壓強和體積的關(guān)系。(1)實驗中為保證封閉氣體質(zhì)量不變，應(yīng)該注意什么？答案為保證質(zhì)量不變，即為保證氣體密閉，應(yīng)在柱塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤滑油，注射器內(nèi)、外氣體的壓強差不宜過大。(2)實驗中為保證封閉氣體溫度不變，應(yīng)該注意什么？答案為保證等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時，改變體積過程應(yīng)緩慢，即應(yīng)緩慢推、拉柱塞。例2

(2023·江蘇南通市一模)用圖示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律，將一定質(zhì)量的空氣封閉在導(dǎo)熱性能良好的注射器內(nèi)，注射器與壓強傳感器相連。實驗中A.活塞涂潤滑油可減小摩擦，便于氣體壓強

的測量B.注射器內(nèi)裝入少量空氣進行實驗，可以減小實驗誤差C.0℃和20℃環(huán)境下完成實驗，對實驗結(jié)論沒有影響D.外界大氣壓強發(fā)生變化，會影響實驗結(jié)論√實驗之前，在注射器的內(nèi)壁和活塞之間涂一些潤滑油，主要作用是提高活塞密封性，防止漏氣，與氣體壓強的測量無關(guān)，A錯誤；被封氣體體積越小，壓縮氣體時體積的變化量越小，會造成更大的實驗誤差，B錯誤；實驗探究氣體做等溫變化的規(guī)律，在溫度一定時，氣體的壓強和體積成反比，與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，C正確；壓強傳感器測量的是被封閉氣體的壓強，與外界大氣壓強無關(guān)，故外界大氣壓強發(fā)生變化，不會影響實驗結(jié)論，D錯誤。例3

(2023·山東卷·13)利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連。活塞上端固定一托盤，托盤中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和)，逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。回答以下問題：(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體____。A.p與V成正比B.p與

成正比B在實驗誤差允許范圍內(nèi)，題圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體，p與

成正比。故選B。(2)若氣體被壓縮到V＝10.0mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為_________Pa(保留3位有效數(shù)字)。2.04×105若氣體被壓縮到V＝10.0mL，則有(3)某組同學(xué)進行實驗時，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而______(填“增大”或“減小”)。增大某組同學(xué)進行實驗時，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，根據(jù)p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV可知他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而增大。例4某同學(xué)通過圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積。實驗步驟：①將石子裝進注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；②移動活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積數(shù)據(jù)V，同時記錄對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標(biāo)系。(1)在實驗操作中，下列說法正確的是_____；A.圖甲中，傳感器A為壓強傳感器B.在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)

把注射器活塞移至注射器最右端位置C.操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的

溫度不變D.若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，應(yīng)立即將活塞插入注射器繼續(xù)

實驗AC該氣體發(fā)生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳感器A為壓強傳感器，A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)使注射器封住一定質(zhì)量的氣體，因此不應(yīng)將活塞移至注射器最右端，B錯誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變，C正確；若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，應(yīng)重新做實驗，D錯誤。(2)為了在坐標(biāo)系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為_____(選填“

”或“p”)；(3)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通過描點作圖，得到的圖像如圖乙所示，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來的誤差，則石子的體積為____；若考慮該誤差影響，測得軟管容積為V0，則石子的體積為_______。bb＋V0返回課時精練1.(2023·江蘇卷·9)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是A.把柱塞快速地向下壓B.把柱塞緩慢地向上拉C.在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞D.在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞123456√7因為該實驗是要探究氣體等溫變化的規(guī)律，實驗中要緩慢推動或拉動柱塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變；為了方便讀取封閉氣體的體積不需要在橡膠套處接另一注射器，故選B。12345672.(2022·江蘇連云港市模擬)用圖示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。實驗室提供容積為5mL和20mL的兩種注射器。用該裝置測得多組壓強p和體積V，作出圖像甲，發(fā)現(xiàn)圖像向下彎曲；為減少實驗誤差，改用軟管連通注射器和壓強傳感器，作出圖像乙，發(fā)現(xiàn)圖像不過原點。下列對于實驗的分析和改進措施正確的是A.甲圖圖線彎曲是因為快速推

動柱塞B.甲圖圖線彎曲是因為沒有把

注射器固定在豎直平面內(nèi)C.乙圖應(yīng)該選用容積較大的注射器進行實驗D.乙圖應(yīng)該用很長的軟管做實驗123456√7由題圖甲可知，p與V的乘積變小，可能的原因是漏氣或者是溫度降低，若是快速推動活塞，氣體的溫度會升高，則p與V的乘積會增大，直線會向上彎曲，故A錯誤；123456由于測量的是氣體壓強與體積之間的關(guān)系，與重力無關(guān)，且壓強是由壓力表測的，因此注射器可以水平放置，故B錯誤；7圖像不過原點的原因是由于軟管中存在一部分氣體，計算時沒有把這部分氣體加進去，導(dǎo)致所作圖線不過原點，因此應(yīng)采用大體積的注射器，從而使軟管的那一部分氣體可以被忽123456略，而若用很長的軟管做實驗，則軟管中氣體占比會更大，影響也更大，故C正確，D錯誤。71234563.(2023·江蘇鹽城市三模)用傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律時，研究對象是注射器中的空氣柱。氣體壓強傳感器通過塑料管與注射器相連，可以測得氣體的壓強p。由注射器壁上的刻度可以讀出氣體的體積V，由于沒有考慮注射器與壓強傳感器連接部位氣體的體積，作出的

－V圖像如圖所示。橫坐標(biāo)每一小格代表1mL，縱坐標(biāo)每一小格代表1.5×10－6(Pa－1)。則連接部位氣體的體積為A.1mL B.2mLC.3mL D.4mL√712345674.用油膜法估測油酸分子大小的實驗中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_______________________________________________。實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以__________________________________________________________________________________________________。為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是___________________。123456使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜

把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測出

1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，從而得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積7123456實驗前將油酸稀釋，目的是使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜?？梢杂美鄯e法測量多滴溶液的體積后計算得到一滴溶液中純油酸的體積。油酸分子直徑等于一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積與形成的單分子層油膜的面積之比，即d＝

故還需要測量單分子層油膜的面積。75.(2023·江蘇泰州市期末改編)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖所示，每格邊長是0.5cm，根據(jù)以上信息，回答下列問題：

(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為_________mL；1234562.5×10－6一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積7(2)油膜的面積為____cm2；12345635由題圖可知，油膜所占坐標(biāo)紙的格數(shù)約140格，油膜的面積為S＝140×0.5×0.5cm2＝35cm27(3)油酸分子的直徑約為_________m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)1234567×10－107(4)從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，油膜的面積大小變化情況是_____________；123456先變大后變小從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，由于酒精的揮發(fā)，油膜的面積大小變化情況是先變大后變小。7(5)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，某同學(xué)測得油酸分子直徑的結(jié)果明顯偏小，可能是由于____。A.油酸酒精溶液中含有大量酒精B.油酸在水面未完全散開C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了幾滴

123456D7計算油酸分子直徑的公式是d＝

V是純油酸的體積，S是油膜的面積。計算時用的是純油酸的體積，酒精的作用是更易于油酸平鋪成單層薄膜，自身溶于水或揮發(fā)掉，使測量結(jié)果更精確，故A錯誤；油膜沒有充分展開，則測量的面積S偏小，導(dǎo)致結(jié)果計算偏大，故B錯誤；計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故C錯誤；1234567向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了幾滴，濃度降低，則d偏小，故D正確。12345676.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。在橡膠套和柱塞間封閉著一段空氣柱，空氣柱的長度L可以從刻度尺讀取，空氣柱的壓強p可以從與空氣柱相連的壓力表讀取。緩慢地向下壓或向上拉柱塞，保持空氣柱的溫度不變，測量空氣柱的長度及對應(yīng)的壓強，得到如圖乙所示的p－L圖像。1234567(1)為了更直觀地處理數(shù)據(jù)，將圖乙化曲為直，繪制了如圖丙所示的擬合直線，則圖丙的橫坐標(biāo)為______(填

或“L2”)。1234567(2)本實驗探究的是氣體等溫變化時壓強p與體積V變化的規(guī)律，但測量時卻測量了空氣柱的長度L，用L代替V的理由是_____。A.空氣柱的橫截面積S恒定B.空氣柱的溫度恒定C.空氣柱的壓強恒定123456A氣體的體積V＝SL其中S為空氣柱的橫截面積，由于空氣柱的橫截面積S不變，所以用L代替V，故選A。7(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論為____。A.一定量的氣體等溫變化時，壓強與體積成正比B.一定量的氣體等溫變化時，壓強與體積成反比C.一定量的氣體等容變化時，壓強與溫度成正比D.一定量的氣體等容變化時，壓強與溫度成反比123456B根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論為一定量的氣體等溫變化時，壓強與體積成反比，故選B。77.某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來探究“溫度不變時氣體壓強隨體積變化規(guī)律”的實驗，注射器導(dǎo)熱性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。質(zhì)量不計的細繩跨過定滑輪，一端系到活塞上，左側(cè)細繩拉直時保持水平，另一端可以掛鉤碼。實驗時，在細繩的下端依次掛上質(zhì)量相等的鉤碼1、2、3、…，穩(wěn)定后通過注射器的標(biāo)度讀出對應(yīng)空氣柱的體積V，并能求出對應(yīng)氣體的壓強p。已知注射器的最大體積為Vm，刻度全長為L，大氣壓強為p0，每個鉤碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g。

1234567(1)關(guān)于本實驗的操作，下列說法正確的是______。A.為減小誤差，每掛上一個鉤碼后，應(yīng)平衡后再讀

出體積B.掛鉤碼時，為了防止注射器脫落，應(yīng)用手緊緊握

住注射器C.實驗前，應(yīng)在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次D.實驗時必須測出封閉氣體的溫度123456AC7123456每掛上一個鉤碼，平衡后，待封閉氣體的體積不再發(fā)生變化，再讀出體積，可以減小誤差，故A正確；掛鉤碼時，不能用手緊緊握住注射器，因為手的溫度會改變封閉氣體的溫度，使測量結(jié)果不準(zhǔn)確，故B錯誤；實驗前，應(yīng)在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次，可以增加密封性，也可以減小摩擦帶來的誤差，故C正確；注射器導(dǎo)熱性能良好，所以實驗時封閉氣體的溫度與外界溫度相同，氣體做等溫變化，不需要測量溫度，故D錯誤。7(2)若在某次實驗中細繩上所掛鉤碼個數(shù)為n，則平衡后對應(yīng)氣體的壓強為__________(用題目中已知量表示)。1234567(3)該同學(xué)根據(jù)測得氣體的體積和對應(yīng)的壓強，作出了V－

圖像，如圖乙所示，圖線不過原點，則縱坐標(biāo)b表示__________________；體積增大到一定值后，圖線開始偏離直線，可能是由于氣體溫度______(填“升高”或“降低”)；也可能是由于裝置氣密性不好導(dǎo)致氣體質(zhì)量______(填“增大”或“減小”)。123456橡皮帽內(nèi)氣體體積升高增大7123456返回7第十五章熱學(xué)第3課時氣體的性質(zhì)目標(biāo)要求1.掌握氣體壓強的計算方法。2.掌握氣體實驗定律的內(nèi)容、適用條件，并會應(yīng)用解決問題。3.會分析氣體狀態(tài)變化的圖像問題。內(nèi)容索引考點一

氣體壓強的計算考點二

氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程考點三

氣體狀態(tài)變化的圖像問題課時精練><考點一氣體壓強的計算1.活塞模型如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。求氣體壓強的基本方法：先對活塞進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。圖甲中活塞的質(zhì)量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0。由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以p0S＋mg＝pS，則氣體的壓強為p＝p0＋圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以pS＋mg＝p0S，2.連通器模型如圖所示，U形管豎直放置。同一液體中的相同高度處壓強一定相等，所以氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來。則有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強為pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)。例1

若已知大氣壓強為p0，液體密度均為ρ，重力加速度為g，圖甲、乙中汽缸橫截面積為S，不計摩擦力，下列圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，求各裝置中被封閉氣體的壓強。己：pa＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)

pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)題圖甲：選汽缸為研究對象，受力分析如圖(a)所示，題圖乙：選活塞為研究對象，受力分析如圖(b)所示由平衡條件，有p乙S下sinα＝p0S上＋FN＋mg，F(xiàn)N＝Mg，S下sinα＝S上，題圖丙：以B液面為研究對象，由平衡條件有p丙S＋ρghS＝p0S，所以p丙＝p0－ρgh題圖?。阂訟液面為研究對象，由平衡條件有p丁S＝p0S＋ρgh1S，所以p丁＝p0＋ρgh1題圖戊：以B液面為研究對象，由平衡條件有p戊S＋ρghsin60°·S＝p0S題圖己：從開口端開始計算，右端大氣壓強為p0，同種液體同一水平面上的壓強相同，所以b氣柱的壓強為pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)，故a氣柱的壓強為pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)。返回氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程><考點二

內(nèi)容表達式圖像玻意耳定律一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成_____p1V1＝p2V2

查理定律一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學(xué)溫度成_____

反比正比

內(nèi)容表達式圖像蓋—呂薩克定律一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成_____

＝____

正比理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何溫度、任何

下都遵從氣體實驗定律的氣體。①在壓強不太大、溫度不太低時，實際氣體可以看作理想氣體。②理想氣體的分子間除碰撞外不考慮其他作用，一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能僅由

決定。理想氣體狀態(tài)方程：__________或_______(質(zhì)量一定的理想氣體)*克拉伯龍方程：pV＝nRT，其中n表示物質(zhì)的量，n＝

R為常數(shù)，對所有氣體都相等。壓強溫度思考請從微觀的角度解釋氣體實驗三定律。(1)玻意耳定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能

。體積減小時，分子的數(shù)密度

，氣體的壓強

。不變增大增大(2)查理定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數(shù)密度保持不變，溫度升高時，分子的平均動能

，氣體的壓強

。(3)蓋—呂薩克定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能

。只有氣體的體積同時增大，使分子的數(shù)密度

，才能保持壓強不變。增大增大增大減小1.理想氣體是一種假想的物理模型，實際上并不存在。(

)2.理想氣體嚴格遵守氣體實驗定律。(

)3.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時壓強一定增大。(

)4.一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高，氣體的內(nèi)能一定增大。(

)√√×√例2

(2023·江蘇南通市期末)圖甲為氣壓升降椅，圖乙為其模型簡圖，活塞與椅面的總質(zhì)量為m，活塞橫截面積為S，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，穩(wěn)定時氣柱長度為L。設(shè)汽缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好，忽略摩擦力。已知大氣壓強為p0，室內(nèi)溫度為T0，重力加速度為g。(1)某同學(xué)盤坐在椅面上，穩(wěn)定后缸內(nèi)氣柱長為

求該同學(xué)的質(zhì)量M；人坐上椅子，缸內(nèi)氣體壓強由p1變?yōu)閜2，氣體等溫壓縮，根據(jù)玻意耳定律可得以活塞與椅面為研究對象，根據(jù)平衡條件可得p1S＝p0S＋mg，p2S＝p0S＋mg＋Mg(2)該同學(xué)坐穩(wěn)后，室內(nèi)氣溫緩慢上升至1.1T0，求該過程外界對缸內(nèi)氣體做的功W。答案－0.1(p0S＋mg)L聯(lián)立解得W＝－0.1(p0S＋mg)L。例3

(2023·江蘇淮安市模擬)如圖所示，粗細均勻的U形玻璃管豎直放置，右管口封閉，管內(nèi)A、B兩段水銀柱將管內(nèi)封閉有長均為10cm的a、b兩段氣體，水銀柱A長為5cm，水銀柱B在右管中的液面比在左管中的液面高5cm，大氣壓強為75cmHg，環(huán)境溫度為320K，現(xiàn)將環(huán)境溫度降低，使氣柱b長度變?yōu)?/p>

9cm，求：(1)降低后的環(huán)境溫度；答案280.32K開始時，左管中氣柱a的壓強為p1＝75cmHg＋5cmHg＝80cmHg右管中氣柱b的壓強為p2＝p1－5cmHg＝75cmHg溫度降低后，氣柱a的壓強不變，氣柱b的壓強為p2′＝p1－7cmHg＝73cmHg對氣柱b研究，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有(2)水銀柱A下降的高度。答案2.24cm解得L1′＝8.76cm，則水銀柱A下降的高度為h＝1cm＋10cm－8.76cm＝2.24cm。例4

(2021·遼寧卷·14)如圖(a)所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氦氣球，作為一種長期留空平臺，具有廣泛用途。圖(b)為某一“系留氣球”的簡化模型圖；主、副氣囊通過無漏氣、無摩擦的活塞分隔，主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氦氣(可視為理想氣體)，副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定、左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達到平衡時，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長狀態(tài)。在氣球升空過程中，大氣壓強逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時，活塞與右擋板剛好接觸，氦氣體積變?yōu)榈孛鏁r的1.5倍，此時活塞兩側(cè)氣體壓強差為地面大氣壓強的

已知地面大氣壓強p0＝1.0×105Pa、溫度T0＝300K，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計。

(1)設(shè)氣球升空過程中氦氣溫度不變，求目標(biāo)高度處的大氣壓強p；答案5×104Pa氦氣溫度不變，則發(fā)生的是等溫變化，設(shè)氦氣在目標(biāo)位置的壓強為p1，(2)氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強不變。氣球內(nèi)外溫度達到平衡時，彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的

。求氣球駐留處的大氣溫度T。答案266K設(shè)此時氦氣的壓強為p2，活塞兩側(cè)壓強相等，應(yīng)用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程解題的基本思路返回氣體狀態(tài)變化的圖像問題><考點三類別特點(其中C為常量)舉例p－VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠

p＝

斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高

四種圖像的比較類別特點(其中C為常量)舉例p－T

V－T

例5一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列變化過程，如圖所示，下列說法中正確的是A.a→b過程中，氣體溫度降低，體積增大B.b→c過程中，氣體溫度不變，體積減小C.c→a過程中，氣體壓強增大，體積不變D.在c狀態(tài)時，氣體的體積最小√方法一：根據(jù)氣體實驗定律分析：a→b過程中，氣體壓強不變，溫度降低，根據(jù)蓋—呂薩克定律

＝C得知，體積應(yīng)減小，故A錯誤；b→c過程中氣體的溫度保持不變，即氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pV＝C得知，由于壓強減小，故體積增大，故B錯誤；c→a過程中，由題圖可知，p與T成正比，則氣體發(fā)生等容變化，體積不變，溫度升高則壓強增大，綜上所述可知在b狀態(tài)時，氣體的體積最小，故C正確，D錯誤。方法二：根據(jù)圖像斜率的意義分析：拓展根據(jù)例5中氣體狀態(tài)變化的p－T圖像，定性作出三個過程的V－T圖像和p－V圖像。答案處理氣體狀態(tài)變化的圖像問題的技巧1.圖像上的某一條直線段或曲線段對應(yīng)氣體狀態(tài)變化的一個過程，首先要看此過程屬于等溫、等容還是等壓變化，然后用相應(yīng)規(guī)律求解。2.在V－T圖像(或p－T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)時，可直接根據(jù)氣體實驗定律確定兩個狀態(tài)參量的關(guān)系，也可根據(jù)某點與原點連線斜率的大小確定，斜率越大，壓強(或體積)越??；斜率越小，壓強(或體積)越大。返回課時精練1.(2023·江蘇南京市開學(xué)考)如圖，容器P和容器Q通過閥門K連接，P的容積是Q的2倍。P中盛有氧氣，氣壓為4p0，Q中為真空，打開閥門，氧氣進入容器Q，設(shè)整個過程中氣體溫度不變，氧氣視為理想氣體，穩(wěn)定后，檢測容器P的氣壓表示數(shù)為123456789√1234567892.(2024·江蘇揚州市期初考)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如V－

圖上從a到b的線段所示。在此過程中氣體的溫度A.保持不變 B.逐漸變大C.逐漸變小 D.先變小后變大123456789√3.(2023·江蘇卷·3)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小√123456789123456789根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，選項A錯誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能增大，選項B正確；從A到B氣體的壓強變大，氣體體積不變，則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力增大，選項C錯誤；氣體分子的數(shù)密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增大，選項D錯誤。4.(2023·遼寧卷·5)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p－T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p－V圖像可能是√123456789根據(jù)

從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c狀態(tài)的體積大于b狀態(tài)的體積，故選B。1234567895.(2023·江蘇南京市二模)如圖甲所示，一個導(dǎo)熱汽缸水平放置，內(nèi)部封閉著熱力學(xué)溫度為T0的理想氣體，活塞橫截面積為S，活塞與汽缸底部距離為L，大氣壓強為p0，重力加速度為g，活塞與汽缸之間摩擦忽略不計。先保持溫度不變，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°(如圖乙)，活塞與汽缸底部距離變?yōu)?.9L。再對氣體緩慢加熱，活塞離汽缸底部距離變?yōu)?.2L(如圖丙)，求：(1)活塞的質(zhì)量m；123456789根據(jù)題意，由平衡條件可知，汽缸水平放置時，內(nèi)部氣體壓強為p1＝p0體積為V1＝SL123456789體積為V2＝0.9SL由玻意耳定律有p1V1＝p2V2(2)氣體加熱后的熱力學(xué)溫度T。1234567896.(2024·江蘇南京市調(diào)研)如圖所示，在足夠長的光滑斜面上，有一端封閉的導(dǎo)熱玻璃管。玻璃管內(nèi)部液柱封閉了一定量的理想氣體，外界溫度保持不變。在斜面上靜止釋放玻璃管，當(dāng)液柱在玻璃管中相對穩(wěn)定后，以下說法正確的是A.封閉氣體的長度將變長B.封閉氣體的分子平均動能減小C.封閉氣體壓強小于外界大氣壓D.單位時間內(nèi)，玻璃管內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊次數(shù)增加123456789√設(shè)外界大氣壓為p0，液柱的質(zhì)量為m，玻璃管的截面積為S，斜面傾角為θ，重力加速度為g。玻璃管和液柱均處于靜止?fàn)顟B(tài)時，封閉氣體的壓強123456789為p1＝p0＋

釋放玻璃管穩(wěn)定后，整體的加速度大小為a＝gsinθ，此時封閉氣體的壓強為p2，對液柱，根據(jù)牛頓第二定律可得p0S＋mgsinθ－p2S＝ma，解得p2＝p0，所以封閉氣體壓強減小，根據(jù)pV＝C，可知體積增大，氣柱長度變長，故A正確，C錯誤；封閉氣體溫度不變，分子平均動能不變，故B錯誤；外界溫度不變，在此過程中封閉氣體的溫度不變、內(nèi)能不變、分子平均動能不變，氣體壓強減小、123456789分子數(shù)密度減小，則單位時間內(nèi)，玻璃管內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊次數(shù)減少，故D錯誤。7.(2023·江蘇南京市漢開書院階段檢測)工人澆筑混凝土墻壁時，內(nèi)部形成了一塊氣密性良好充滿空氣的空腔(空腔體積不變)，墻壁導(dǎo)熱性能良好。(1)空腔內(nèi)氣體的溫度變化范圍為－33～47℃，求空腔內(nèi)氣體的最小壓強與最大壓強之比；123456789123456789(2)填充空腔前，需要測出空腔的容積。在墻上鉆一個小孔，用細管將空腔和一個帶有氣壓傳感器