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第32講固體、液體與氣體目錄考點(diǎn)一固體與液體的性質(zhì) 1考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算 1考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 5考點(diǎn)四用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化 9考點(diǎn)五理想氣體實(shí)驗(yàn)定律微觀解釋 14練出高分 20考點(diǎn)一固體與液體的性質(zhì)1.晶體與非晶體單晶體多晶體非晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點(diǎn)確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài).同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體.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(shì).(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.液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動(dòng)性.(2)具有晶體的光學(xué)各向異性.(3)從某個(gè)方向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.(2023?鹽城一模)如圖所示,方解石形成的雙折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的照片,下列關(guān)于方解石的說法正確的是()A.是非晶體 B.具有固定的熔點(diǎn) C.所有的物理性質(zhì)都是各向異性 D.是由許多單晶體雜亂無章排列組成的【解答】解:AB.雙折射現(xiàn)象是光學(xué)各向異性的表現(xiàn),依題意,說明方解石是晶體,具有固定的熔點(diǎn),故A錯(cuò)誤,B正確;CD.單晶體具有規(guī)則的幾何形狀、各向異性和一定的熔點(diǎn)等性質(zhì);而多晶體是由許多小的晶體雜亂無章地排列在一起組成的,使得多晶體不再具有規(guī)則的幾何外形,而且也看不出各向異性的特點(diǎn),故CD錯(cuò)誤。故選:B。(2022?江蘇模擬)石墨烯是從石墨中分離出的新材料,其中碳原子緊密結(jié)合成單層六邊形晶格結(jié)構(gòu),如圖所示,則()A.石墨是非晶體 B.石墨研磨成的細(xì)粉末就是石墨烯 C.單層石墨烯的厚度約3μm D.碳原子在六邊形頂點(diǎn)附近不停地振動(dòng)【解答】解:A、石墨是晶體,故A錯(cuò)誤;B、石墨烯是石墨中提取出來的新材料,故B錯(cuò)誤;C、單層石墨烯厚度約為原子尺寸10﹣10m,故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)分子動(dòng)理論可知,固體分子在平衡點(diǎn)不停地振動(dòng),故D正確;故選:D。(2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級(jí)模擬)2022年3月23日,“天宮課堂”第二課開講,“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課,其中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)是王亞平在太空擰毛巾,擰出的水形成一層水膜,附著在手上,像手套一樣,晃動(dòng)也不會(huì)掉。形成這種現(xiàn)象的原因,下列說法正確的是()A.在空間站水滴不受重力 B.水和手發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象 C.水和手發(fā)生不浸潤(rùn)現(xiàn)象 D.在空間站中水的表面張力變大,使得水“粘”在手上【解答】解:A、在空間站水滴仍受重力作用,只是重力用來提供向心力,故A錯(cuò)誤;BC、由題意可知,擰出的水形成一層水膜,附著在手上,像手套一樣,說明液體水在手表面有擴(kuò)展趨勢(shì),水和手發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象,故B正確,C錯(cuò)誤;D、液體水在手表面有擴(kuò)展趨勢(shì),而不是收縮趨勢(shì),故不是因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ兇蟮木壒?,故D錯(cuò)誤。故選:B。(2023?江蘇一模)將粗細(xì)不同的兩端開口的玻璃細(xì)管插入盛有某種液體的玻璃容器里,下列各圖中可能正確的是()A. B. C. D.【解答】解:A、若液體不浸潤(rùn)玻璃時(shí),玻璃細(xì)管與水面接觸部分,玻璃分子與水分子間的吸引力小于水分子之間的吸引力,所以在玻璃的細(xì)管內(nèi)會(huì)下降,并形成向上凸起的球面;故A錯(cuò)誤;BCD、若液體浸潤(rùn)玻璃時(shí),玻璃細(xì)管與水面接觸部分,玻璃分子與水分子間的吸引力大于水分子之間的吸引力,液體在玻璃的細(xì)管內(nèi)會(huì)上升,并形成向下凹陷的球面,且細(xì)管越細(xì),液柱上升越高;故B正確,CD錯(cuò)誤。故選:B。(多選)(2023?貴州模擬)下列說法正確的是()A.雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)椴加陚惚砻娲嬖趶埩?B.已知某種氣體的密度為ρ(kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(kg/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol﹣1),則該氣體分子之間的平均距離可以表示為3MC.0℃的冰中的水分子和0℃的水中的水分子平均動(dòng)能相等 D.物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是晶體也可能是非晶體 E.小明發(fā)現(xiàn),到了高原地區(qū),盡管氣溫變化不大,但車上帶的礦泉水瓶變得更鼓張了,這是瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)變大的緣故【解答】解:A、表面張力的存在使液體表面具有收縮的趨勢(shì),雨水不能透過布雨傘,是因?yàn)橐后w表面存在張力,故A正確;B、將氣體分子看為正方體模型,則邊長(zhǎng)為氣體分子之間的平均距離,根據(jù)正方體的體積V=a3=解得:a=故B正確;C、分子的平均動(dòng)能由溫度決定,0℃的冰和0℃的水溫度相同,分子的平均動(dòng)能相同,故C正確;D、物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性的固體是單晶體,物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是多晶體也可能是非晶體,D錯(cuò)誤;E、在氣溫變化不大時(shí),可近似認(rèn)為發(fā)生的是等溫變化,根據(jù)p1V1=p2V2可知,瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小,即到了高原地區(qū),車上帶的礦泉水瓶變得更鼓張了,這是大氣壓強(qiáng)變小的緣故,D錯(cuò)誤。故選:ABC。考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算1.產(chǎn)生的原因由于大量分子無規(guī)則運(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)能和分子的密集程度.3.平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法(1)液片法:選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程,求得氣體的壓強(qiáng).(2)力平衡法:選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強(qiáng).(3)等壓面法:在連通器中,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)p=p0+ρgh,p0為液面上方的壓強(qiáng).4.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)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.(2023?昆明一模)如圖所示,兩端開口的“U”形玻璃管豎直放置,其右側(cè)水銀柱之間封住一段高h(yuǎn)=5cm的空氣柱。空氣柱下方的水銀面與玻璃管左側(cè)水銀面的高度差也為h。已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg,空氣柱中的氣體可視為理想氣體,周圍環(huán)境溫度保持不變,玻璃管的導(dǎo)熱性良好且玻璃管粗細(xì)均勻。下列說法正確的是()A.右側(cè)玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度小于5cm B.封閉空氣柱中氣體的壓強(qiáng)為70cmHg C.從玻璃管右側(cè)管口緩慢注入少量水銀,空氣柱的壓強(qiáng)一定變大 D.從玻璃管左側(cè)管口緩慢注入少量水銀,空氣柱的壓強(qiáng)一定變大【解答】解:AB、同一液面壓強(qiáng)相等,則封閉氣體的壓強(qiáng)為:p=(75cmHg+5cmHg)=80cmHg,所以右側(cè)玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度等于5cm,故AB錯(cuò)誤;C、從玻璃管右側(cè)管口緩慢注入少量水銀,右側(cè)水銀柱的長(zhǎng)度增加,水銀柱對(duì)空氣柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)增大,則空氣柱的壓強(qiáng)一定變大,故C正確;D、從玻璃管左側(cè)管口緩慢注入少量水銀,右側(cè)水銀柱的長(zhǎng)度不變,氣體做等壓變化,即空氣柱的壓強(qiáng)不變,故D錯(cuò)誤。故選:C。如圖,氣缸放置在水平地面上,用質(zhì)量為m1、截面積為S的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體?;钊戏胖靡粋€(gè)質(zhì)量為m2的重物,不計(jì)摩擦,重力加速度為g,大氣壓強(qiáng)為p0,平衡時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為()A.p0 B.p0C.p0+m2【解答】解:活塞處于平衡狀態(tài),由pS=p0S+m1g+m2g,解得p=p0+m1g+m2故選:D。(2023?淮北一模)如圖所示,同一房間中有a、b、c三根完全相同的玻璃試管,管內(nèi)各用一段相同長(zhǎng)度的水銀柱封閉了相等質(zhì)量的空氣?,F(xiàn)使a管由靜止沿光滑斜面下滑;b管輕放在粗糙斜面上,之后下滑;c管以初速度v沿粗糙斜面上滑過程中,當(dāng)水銀柱與玻璃管位置相對(duì)穩(wěn)定時(shí),三管內(nèi)的氣柱長(zhǎng)度L1、L2、L3之間的大小關(guān)系為()A.L1>L2>L3 B.L2>L3>L1 C.L2>L1>L3 D.L3>L1>L2【解答】解:設(shè)大氣壓為p0,玻璃試管橫截面積S。對(duì)a管:a管由靜止沿光滑斜面下滑,以水銀為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律:mgsin45°+p0S﹣paS=maa對(duì)管子和水銀整體,根據(jù)牛頓第二定律:Mgsin45°=Maa解得p0=pa對(duì)b管:以水銀為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律:mgsin45°+p0S﹣pbS=mab對(duì)管子和水銀整體,根據(jù)牛頓第二定律:Mgsin45°﹣f=Mab解得pb>p0對(duì)c管:以水銀為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律:mgsin45°+p0S﹣pcS=mac對(duì)管子和水銀整體,根據(jù)牛頓第二定律:Mgsin45°+f=Mac解得pc<p0綜上所述pb>pa>pc根據(jù)玻意耳定律pV=C和V=LS得L2<L1<L3,故D正確,ABC錯(cuò)誤。故選:D。如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直放置。用密閉性良好的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知大氣壓強(qiáng)為p0,活塞的橫截面積為S,重力加速度為g,環(huán)境溫度T1=300K。(1)若將氣缸緩慢的倒置過來,封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?2,求活塞的質(zhì)量m(2)若在活塞上放置一小重物,再讓周圍環(huán)境溫度緩慢升高到350K,穩(wěn)定后活塞剛好回到初始位置,求小重物的質(zhì)量m0?!窘獯稹拷猓海?)設(shè)倒置前的氣體壓強(qiáng)為p1,體積為V1;導(dǎo)致后的氣體壓強(qiáng)為p2,體積為V2p1V1=p2V2倒置前,對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,得:p0S+mg=p1S倒置后,對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,得:p2S+mg=p0S聯(lián)立解得:m=(2)放上重物后,氣體的壓強(qiáng)為:p3=p0+mg+則p解得:m0=答:(1)活塞的質(zhì)量為p0(2)小重物的質(zhì)量為p0(2022?開福區(qū)校級(jí)模擬)如圖為某同學(xué)制作水火箭的示意圖。該同學(xué)將一個(gè)硬飲料瓶中裝適量的水,塞好膠塞后放在發(fā)射架上,此時(shí)封閉氣體的體積為400mL,氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),瓶中水面距離膠塞的高度h=20cm。用自行車氣嘴穿過膠塞,用氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣,每次打進(jìn)的氣體的體積為24mL,氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)。打氣n次后膠塞受到壓力達(dá)到60N,水和橡皮塞從瓶口壓出的同時(shí),瓶飛向高空。已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,膠塞的橫截面積S=4cm2,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度g=10m/s2,環(huán)境溫度保持恒定。求:(1)水火箭發(fā)射瞬間氣體的壓強(qiáng);(2)打氣次數(shù)n?!窘獯稹拷猓海?)設(shè)水火箭發(fā)射瞬間氣體的壓強(qiáng)為p1p1解得p1=1.48×105Pa(2)由玻意耳定律可得p0(V+nV0)=p1V解得n=8答:(1)水火箭發(fā)射瞬間氣體的壓強(qiáng)為1.48×105Pa;(2)打氣次數(shù)n為8次??键c(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用1.氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)與體積成反比一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,其體積與熱力學(xué)溫度成正比表達(dá)式p1V1=p2V2eq\f(p1,T1)=eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)=eq\f(T1,T2)eq\f(V1,T1)=eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)=eq\f(T1,T2)圖象2.理想氣體的狀態(tài)方程(1)理想氣體①宏觀上講,理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體,實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體.②微觀上講,理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,即分子間無分子勢(shì)能.(2)理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程:eq\f(p1V1,T1)=eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)=C.氣體實(shí)驗(yàn)定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例.(2023?蚌埠模擬)如圖所示,高為2L、體積為2V的圓柱形導(dǎo)熱汽缸豎直固定,下方有一導(dǎo)熱活塞封住一定質(zhì)量的理想氣體。汽缸中間用可以向上活動(dòng)的、一定質(zhì)量的導(dǎo)熱隔板和固定的卡環(huán)(大小不計(jì))把汽缸分成兩個(gè)體積相同的氣室,隔板可以使下方氣室內(nèi)的氣體進(jìn)入上方而不能使上方氣室內(nèi)的氣體進(jìn)入下方。初始時(shí),上、下兩氣室內(nèi)有壓強(qiáng)均為p0、溫度與環(huán)境相同的同種氣體?,F(xiàn)用外力慢慢向上推活塞,當(dāng)活塞上移L2時(shí),下方氣室內(nèi)恰好有氣體進(jìn)入上方。已知環(huán)境溫度不變,重力加速度大小為g,隔板和活塞的厚度均不計(jì)。(1)求隔板的質(zhì)量m;(2)繼續(xù)向上慢慢推活塞,直到下方氣體全部進(jìn)入上方氣室,求此時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。【解答】解:(1)從開始到下方氣體進(jìn)入上方前,由玻意耳定律可知p?V2=p下方恰好有氣體進(jìn)入上方時(shí),對(duì)隔板受力分析有mg+p0S=pS汽缸的橫截面積S=聯(lián)立解得m=(2)當(dāng)下方氣體全部進(jìn)入上方時(shí),對(duì)全部氣體,由玻意耳定律有p′V=2p0V解得p′=2p0答:(1)隔板的質(zhì)量m為p0(2)繼續(xù)向上慢慢推活塞,直到下方氣體全部進(jìn)入上方氣室,此時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2p0。(2023?麗江一模)把上端A封閉,下端B開口的玻璃管插入水中,放掉部分空氣后放手,玻璃管可以豎直地浮在水中(如圖所示)。設(shè)玻璃管的質(zhì)量m=40g,橫截面積S=2cm2,玻璃管露出水面以上部分的長(zhǎng)度b=2cm,大氣壓強(qiáng)p0=105Pa,水的密度ρ=1g/cm3,玻璃管厚度和管內(nèi)空氣質(zhì)量不計(jì),g取10m/s2。①求玻璃管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度;②用手拿住玻璃緩慢地豎直壓入水中,若水足夠深,則當(dāng)管的A端在水面下超過某一深度H時(shí),放手后玻璃管不再浮起,求H?!窘獯稹拷猓孩俨AЧ芷r(shí),浮力與重力平衡。設(shè)管內(nèi)外水面高度差為h,則V排=hS,根據(jù)阿基米德原理,有:mg=ρghS解得:h故玻璃管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為:l0=b+h=22cm②管全部沒入水中一定深度H后,浮力與重力再次平衡,同樣根據(jù)阿基米德原理,可知空氣柱的長(zhǎng)度為:h′=h=20cm=0.2m初態(tài):p1=p0+ρgh,V1=(h+b)S末態(tài):p2=p0+ρgH+ρgh′,V2=h′S對(duì)封閉氣體,根據(jù)玻意耳定律:p1V1=p2V2解得:H=1.02m答:①玻璃管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度為22cm;②用手拿住玻璃緩慢地豎直壓入水中,若水足夠深,則當(dāng)管的A端在水面下超過某一深度H時(shí),放手后玻璃管不再浮起,H為1.02m。(2023?咸陽模擬)如圖所示,導(dǎo)熱良好的氣缸豎直固定放置。由兩部分連接而成,上下截面積分別為2S、S,兩個(gè)活塞a、b質(zhì)量分別為2m、m,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線連接,兩活塞在氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。開始時(shí)環(huán)境熱力學(xué)溫度為T0,閥門K關(guān)閉,活塞a上部為真空,封閉氣體的壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng),活塞到氣缸連接處的距離均為L(zhǎng),系統(tǒng)保持靜止。已知重力加速度為g,不計(jì)活塞與氣缸間的摩擦。(1)打開閥門K,使a上部與大氣連通,求穩(wěn)定后細(xì)線上的張力F1;(2)接(1)問,系統(tǒng)穩(wěn)定后緩慢升高封閉氣體溫度,直到溫度變?yōu)?.5T0,求再次穩(wěn)定時(shí)活塞a的位置?!窘獯稹拷猓海?)設(shè)開始時(shí)細(xì)線上的張力為F0,根據(jù)平衡條件,對(duì)活塞b有F0+p0S﹣mg﹣p0S=0對(duì)活塞a有2p0S﹣F0﹣2mg=0整理解得p0=打開閥門,a上部與大氣連通,穩(wěn)定后,活塞a落到氣缸連接處,設(shè)氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1,等溫過程,對(duì)封閉氣體由玻意耳定律有p0(2SL+SL)=p1(2SL)對(duì)活塞b有F1+p0S﹣mg﹣p1S=0整理解得F1=7(2)緩慢升高溫度,設(shè)溫度為T2時(shí),活塞a對(duì)氣缸連接處恰無壓力,氣體壓強(qiáng)為p2,細(xì)線上的張力為F2,對(duì)活塞a有2p2S﹣2p0S﹣F2﹣2mg=0對(duì)活塞b有F2+p0S﹣mg﹣p2S=0等容過程,有p1整理解得T2=2T0繼續(xù)升高溫度,氣體壓強(qiáng)不變,體積變大。設(shè)溫度為T3=2.5T0時(shí),活塞a到氣缸連接處的距離為x,等壓過程,有2SLT整理解得x=0.5L答:(1)穩(wěn)定后細(xì)線上的張力F1為74mg(2)再次穩(wěn)定時(shí)活塞a的位置為0.5L。考點(diǎn)四用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化1.利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度的兩條等溫線,不同體積的兩條等容線,不同壓強(qiáng)的兩條等壓線的關(guān)系.例如:在圖10甲中,V1對(duì)應(yīng)虛線為等容線,A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點(diǎn),可以認(rèn)為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài),溫度必然升高,所以T2T1.又如圖乙所示,A、B兩點(diǎn)的溫度相等,從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大,體積一定減小,所以V2V1.圖102.一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較類別圖線特點(diǎn)舉例p-VpV=CT(其中C為恒量),即pV之積越大的等溫線溫度越高,線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p-eq\f(1,V)p=CTeq\f(1,V),斜率k=CT,即斜率越大,溫度越高p-Tp=eq\f(C,V)T,斜率k=eq\f(C,V),即斜率越大,體積越小V-TV=eq\f(C,p)T,斜率k=eq\f(C,p),即斜率越大,壓強(qiáng)越?。?023?南京二模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)過程。下列說法正確的是()A.A→B→C過程中,氣體壓強(qiáng)先增加后不變 B.C→D→A過程中,單位體積內(nèi)分子數(shù)先不變后增加 C.整個(gè)循環(huán)過程中,氣體對(duì)外界做的功大于外界對(duì)氣體做的功 D.整個(gè)循環(huán)過程中,氣體對(duì)外界放熱,內(nèi)能不變【解答】解:A、理想氣體由A→B為等溫膨脹過程,由玻意耳定律可知,氣體壓強(qiáng)減小。B→C為等容升溫過程,由查理定律可知,氣體的壓強(qiáng)增大??傻肁→B→C過程中,氣體壓強(qiáng)先減小后增大,故A錯(cuò)誤;B、理想氣體由C→D→A的過程中,氣體的體積先減小后不變,所以單位體積內(nèi)分子數(shù)先增加后不變,故B錯(cuò)誤;C、理想氣體由A→B為等溫膨脹,壓強(qiáng)減小過程;B→C為等容升溫過程,壓強(qiáng)增大過程;C→D為等壓壓縮,溫度降低過程;D→A為等容降溫,壓強(qiáng)減小過程。整個(gè)循環(huán)過程定性的p﹣V圖像如下圖所示:根據(jù)p﹣V圖像與體積軸圍成的面積表示做功多少,可知A→B過程中氣體對(duì)外界做的功小于C→D過程中外界對(duì)氣體做的功,B→C和D→A的過程氣體與外界沒有相互做功,故整個(gè)循環(huán)過程中,氣體對(duì)外界做的功小于外界對(duì)氣體做的功,故C錯(cuò)誤;D、對(duì)整個(gè)循環(huán)過程,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,由上面的分析可知外界對(duì)氣體做的功大于氣體對(duì)外界做的功,即W>0,氣體的溫度最終回到了初始狀態(tài),內(nèi)能變化量為零,內(nèi)能不變,即ΔU=0,可知整個(gè)循環(huán)過程Q<0,氣體對(duì)外界放熱,故D正確。故選:D。(2023?黃山模擬)如圖甲所示,斜面上氣缸和活塞內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,一根平行于斜面的輕繩一端連接活塞,另一端固定,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。開始?xì)怏w攝氏溫度為t,通過氣缸內(nèi)電熱絲緩慢升高氣體溫度,升溫過程封閉氣體的V﹣t圖像如圖乙所示,已知斜面傾角為30°,重力加速度為g,大氣壓強(qiáng)為P0,氣缸和活塞均絕熱且不漏氣,氣缸(含電熱絲)質(zhì)量為M、活塞面積為S、質(zhì)量為m,所有接觸面均光滑。則()A.封閉氣體壓強(qiáng)恒為P0B.在此過程中,封閉氣體增加的內(nèi)能等于吸收熱量 C.封閉氣體的體積為2V時(shí),其攝氏溫度為2t D.剪斷輕繩瞬間,氣缸的加速度大小為g【解答】解:A.緩慢加熱,則氣缸處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),故有pS+Mgsin30°=p0S得p=故A正確;B.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知ΔU=W+Q體積增大過程W<0,ΔU>0,因此封閉氣體增加的內(nèi)能小于吸收的熱量,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)蓋—呂薩克定理可知V溫度為熱力學(xué)溫標(biāo)時(shí)成正比,此題為攝氏溫標(biāo),不成正比,故C錯(cuò)誤;D.剪斷輕繩瞬間,活塞和氣缸位置不變,因此缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,故氣缸的受力不變、合力為零,加速度大小為零。故D錯(cuò)誤。故選:A。(2023?宣化區(qū)二模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的a→b→c→a循環(huán),已知該氣體在狀態(tài)a時(shí)溫度為T0=300K、壓強(qiáng)為p0=1.0×105Pa、體積為V0=1.0L,在狀態(tài)b時(shí)溫度為T0、體積為2V0,在狀態(tài)c時(shí)體積為2V0,由狀態(tài)b到狀態(tài)c氣體吸收的熱量為Q=100J,ca圖線的延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)下列說法正確的是()A.氣體由狀態(tài)c到a發(fā)生的是等壓變化 B.氣體在狀態(tài)c的溫度是500K C.由狀態(tài)c到狀態(tài)a氣體對(duì)外界做正功 D.由狀態(tài)c到狀態(tài)a氣體放出的熱量為200J【解答】解:A、根據(jù)ca為過原點(diǎn)的一條直線可知,氣體由c到a做等壓變化,故A正確;B、根據(jù)V0T0=2V0TC、由c到a過程氣體體積減小,外界對(duì)氣體做正功,氣體對(duì)外界做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;D、由狀態(tài)b到狀態(tài)c氣體吸收的熱量為Q=100J,即氣體由c到a放出的熱量為Q=100J,故D錯(cuò)誤;故選:A。(2023?浦東新區(qū)二模)一定質(zhì)量的理想氣體,其狀態(tài)經(jīng)歷a→b→c的變化,V﹣T圖線如圖,則()A.a(chǎn)→b過程中氣體分子平均動(dòng)能減小 B.a(chǎn)→b過程中氣體壓強(qiáng)增大 C.b→c過程中單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多 D.b→c過程中氣體內(nèi)能減小【解答】解:A、a→b過程中氣體做等溫變化,氣體分子平均動(dòng)能不變,故A錯(cuò)誤;B、a→b過程中氣體做等溫變化,根據(jù)p1V1=p2V2可知,a→b過程中氣體體積減小,壓強(qiáng)變大,故B正確;C、b→c過程中氣體體積不變,單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變,故C錯(cuò)誤;D、b→c過程中氣體升溫,氣體內(nèi)能增大,故D錯(cuò)誤;故選:B。(2023?浙江模擬)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過程,其中a→b為等溫過程,狀態(tài)b、c的體積相同,則()A.狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b B.狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)c C.a(chǎn)→c過程中氣體吸收熱量 D.若沿abca過程變化則外界對(duì)氣體做負(fù)功【解答】解:A、a→b是等溫過程,氣體溫度不變,則氣體的內(nèi)能不變,故A錯(cuò)誤;BC、由圖示圖象可知,狀態(tài)b、c的體積相同,根據(jù)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C,可知c的溫度高于b、a的溫度,且c的內(nèi)能大于b和a的內(nèi)能,從a到c氣體體積增大,氣體對(duì)外界做功,W<0,該過程內(nèi)能增大,ΔU>0,由熱力學(xué)第一定律可知:ΔU=W+Q,可知Q>0,所以,a→c過程中氣體吸收熱量,故B錯(cuò)誤,D、根據(jù)p﹣V圖線與橫軸圍成圖形的面積等于氣體做的功,可知若沿abca過程變化,則外界對(duì)氣體做正功,故D錯(cuò)誤。故選:C。考點(diǎn)五理想氣體實(shí)驗(yàn)定律微觀解釋1.等溫變化一定質(zhì)量的氣體,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.(多選)(2023?雅安模擬)下列說法正確的是()A.空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越大,人體水分蒸發(fā)的越快 B.由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液面分子間作用力表現(xiàn)為引力,所以液體表面具有收縮的趨勢(shì) C.晶體熔化時(shí)吸收熱量,分子平均動(dòng)能一定增大 D.密封在容積不變的容器內(nèi)的氣體,若溫度升高,則氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大 E.?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生【解答】解:A.人體水分蒸發(fā)的快慢與相對(duì)濕度有關(guān),而空氣壓強(qiáng)只與絕對(duì)濕度有關(guān),所以壓強(qiáng)大時(shí),人體水分蒸發(fā)的不一定越快,故A錯(cuò)誤;B.由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液面分子間作用力表現(xiàn)為引力,所以液體表面具有收縮的趨勢(shì),故B正確;C.晶體熔化時(shí)吸收熱量,但溫度不變,分子平均動(dòng)能不變,故C錯(cuò)誤;D.密封在容積不變的容器內(nèi)的氣體,若溫度升高,氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,則氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大,故D正確;E.一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生,故E正確。故選:BDE。如圖所示為模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的演示實(shí)驗(yàn)。操作步驟如下:①把一顆豆粒從距秤盤20cm處松手讓它落到秤盤上,觀察指針擺動(dòng)的情況;②再把100顆左右的豆粒從相同高度均勻連續(xù)地倒在秤盤上,觀察指針擺動(dòng)的情況;③使這些豆粒從更高的位置均勻連續(xù)倒在秤盤上,觀察指針擺動(dòng)的情況。下列說法正確的是()A.步驟①和②模擬的是氣體壓強(qiáng)與氣體分子平均動(dòng)能的關(guān)系 B.步驟②和③模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子密集程度的關(guān)系 C.步驟②和③模擬的是大量氣體分子分布所服從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 D.步驟①和②反映了氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因【解答】解:AD、步驟①和②都從相同的高度下落,把一顆豆粒從距秤盤20cm處松手讓它落到秤盤上不能使指針產(chǎn)生持續(xù)的偏轉(zhuǎn),而把100顆左右的豆粒從相同高度均勻連續(xù)地倒在秤盤上能使指針產(chǎn)生持續(xù)的偏轉(zhuǎn),說明大量的豆粒連續(xù)地作用在盤子上能產(chǎn)生持續(xù)的作用力,即反映了氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因,故A錯(cuò)誤,D正確;BC、而步驟②和③的豆粒個(gè)數(shù)相同,讓它們從不同的高度落下,豆粒撞擊的速率不同,所以它們模擬的是分子的速率與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系,或者說是氣體的分子平均動(dòng)能與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系,但不能模擬大量氣體分子分布所服從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,故BC錯(cuò)誤。故選:D。)如圖是一定質(zhì)量的某種理想氣體的等壓線,等壓線上的a、b兩個(gè)狀態(tài)相比較,下列說法正確的是()A.b狀態(tài)在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)較多 B.a(chǎn)狀態(tài)在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)較多 C.兩狀態(tài)在相同時(shí)間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù)一樣多 D.兩狀態(tài)單位體積中的分子數(shù)一樣多【解答】解:由V﹣T圖象可以看出b狀態(tài)的體積大于a狀態(tài)的體積,則b狀態(tài)的分子密集程度小于a狀態(tài)的分子密集程度,即單位體積的分子數(shù)a狀態(tài)較多;而a狀態(tài)下氣體分子的平均動(dòng)能小,兩種狀態(tài)下壓強(qiáng)相等,故a狀態(tài)下在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)較多,故ACD錯(cuò)誤、B正確;故選:B。練出高分一.選擇題(共10小題)1.物理學(xué)是研究物質(zhì)最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科,物理學(xué)研究大至宇宙、小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律,因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ),有關(guān)物理學(xué)知識(shí)和史實(shí),下列說法正確的是()A.在完全失重的狀態(tài)下,一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)為零 B.一定質(zhì)量的理想氣體在升溫的過程中,氣體分子平均動(dòng)能增加 C.如果能發(fā)生光電效應(yīng),一旦增大入射光強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能必定增加 D.盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn),這說明了原子不可再分【解答】解:A.在完全失重的狀態(tài)下,一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)不為零,因?yàn)闅怏w仍舊做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),會(huì)對(duì)器壁有碰撞,故A錯(cuò)誤;B.一定質(zhì)量的理想氣體在升溫的過程中,溫度是衡量氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,故氣體分子平均動(dòng)能增加,故B正確;C.如果能發(fā)生光電效應(yīng),一旦增大入射光強(qiáng)度,根據(jù)光電效應(yīng)方程,Ek=hν﹣W0光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān),故C錯(cuò)誤;D.盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn),這說明了原子的核式結(jié)構(gòu),原子可再分,故D錯(cuò)誤;故選:B。2.如圖所示,兩端開口、內(nèi)徑均勻的玻璃彎管固定在豎直平面內(nèi),兩段水銀柱A和C將空氣柱B封閉在左側(cè)豎直段玻璃管,平衡時(shí)A段水銀有一部分在水平管中,豎直部分高度為h2,C段水銀兩側(cè)液面高度差為h1。若保持溫度不變,向右管緩緩注入少量水銀,則再次平衡后()A.空氣柱B的長(zhǎng)度減小 B.左側(cè)水銀面高度差h2減小 C.空氣柱B的壓強(qiáng)增大 D.右側(cè)水銀面高度差h1增大【解答】解:氣體壓強(qiáng):P=P0+ρgh1=P0+ρgh2,故h1=h2ABC、向右管注入少量水銀,假定先固定水銀A,則氣壓增加,再釋放水銀A,封閉氣體將向上運(yùn)動(dòng),故h2減小,氣體壓強(qiáng)P0+ρgh2也就減小,氣體的壓強(qiáng)減小、溫度不變,根據(jù)pVT=C,則氣體體積增大,則長(zhǎng)度增大,故AC錯(cuò)誤,D、氣體的壓強(qiáng)減小,右管與B的水銀面的高度差h1也減小,故D錯(cuò)誤;故選:B。3.下列選項(xiàng)正確的是()A.液體溫度越高,懸浮顆粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈 B.若物體表現(xiàn)為各向同性,則該物體一定是非晶體 C.單晶硅中原子排列成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),因此其他物質(zhì)分子不能擴(kuò)散到單晶硅中 D.液晶態(tài)既具有液體的流動(dòng)性,又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列【解答】解:A.根據(jù)布朗運(yùn)動(dòng)規(guī)律,液體溫度越高,懸浮顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈。故A錯(cuò)誤;B.各向同性,物體可能是多晶體或是非晶體。故B錯(cuò)誤;C.單晶硅中原子排列成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),單晶硅中原子間也有空隙,其他物質(zhì)分子能擴(kuò)散到單晶硅中。故C錯(cuò)誤;D.液晶態(tài)既具有液體的流動(dòng)性,又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列。故D正確。故選:D。4.佩戴一次性醫(yī)用外科口罩是預(yù)防新冠肺炎的有效措施之一,合格的一次性醫(yī)用外科口罩內(nèi)側(cè)所用材料對(duì)水都是不浸潤(rùn)的,圖為水滴在一次性醫(yī)用外科口罩內(nèi)側(cè)的照片,對(duì)此,以下說法正確的是()A.照片中的口罩和水滴發(fā)生了浸潤(rùn)現(xiàn)象 B.照片中水滴表面分子比水滴的內(nèi)部密集 C.照片中水滴呈扁球狀是液體表面張力和重力共同作用的結(jié)果 D.水對(duì)所有材料都是不浸潤(rùn)的【解答】解:A、由圖可知,水珠呈球形,并沒有發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;B、如圖所示,小水滴為球形是由于液體表面張力造成的,照片中附著層內(nèi)分子比水的內(nèi)部稀疏,表面張力具有使液體表面繃緊即減小表面積的作用,故B錯(cuò)誤;C、水滴只在表面張力的作用下應(yīng)呈球形,但由于在地面上受到重力作用,使水球呈扁球形,故C正確;D、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象是相對(duì)的,所以水不是對(duì)所有材料都是不浸潤(rùn)的,故D錯(cuò)誤。故選:C。5.復(fù)旦大學(xué)物理系張遠(yuǎn)波教授課題組發(fā)現(xiàn)了一種新型二維半導(dǎo)體材料—黑磷,并成功制備了半導(dǎo)體測(cè)試材料。已知黑磷是有黑色金屬光澤的半導(dǎo)體,是白磷在很高壓強(qiáng)和較高溫度下轉(zhuǎn)化形成的。圖為黑磷的微觀結(jié)構(gòu),下列說法正確的是()A.黑磷是晶體材料 B.黑磷和白磷是同位素 C.黑磷沒有固定的熔點(diǎn) D.黑磷的微觀各層結(jié)構(gòu)都不同,每層內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散【解答】解:AC、根據(jù)圖示可知,黑磷的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)空間上規(guī)則排列,具有空間上的周期性,屬于晶體材料,因而黑磷具有固定的熔點(diǎn),故A正確,C錯(cuò)誤;B、質(zhì)子數(shù)相同,而中子數(shù)不同的元素互稱同位素,白磷和黑鱗屬于同素異型體,不屬于同位素,故B錯(cuò)誤;D、根據(jù)圖示可知,黑磷的微觀各層結(jié)構(gòu)都相同,每層內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密,故D錯(cuò)誤。故選:A。6.兩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(xì)現(xiàn)象 B.該液體對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的 C.減小管的直徑,管中液面會(huì)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(qiáng)【解答】解:AB、毛細(xì)現(xiàn)象是指浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象,以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。所以圖為毛細(xì)現(xiàn)象,且為不浸潤(rùn)現(xiàn)象,故AB錯(cuò)誤;C、毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān),毛細(xì)管內(nèi)徑越小,高度差越大。所以減小管的直徑,液面下降,故C正確;D、玻璃壁附近水分子比液體內(nèi)部的水分子稀疏,所以液體和玻璃間的相互作用比液體分子間的相互作用弱,故D錯(cuò)誤。故選:C。7.下列關(guān)于固體和液體的說法中不正確的是()A.給農(nóng)田松土的目的是破壞土壤里的毛細(xì)管,使地下的水分不會(huì)被快速引上來而蒸發(fā)掉 B.雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力 C.金屬的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性,所以金屬為非晶體 D.當(dāng)液體和固體之間表現(xiàn)為不浸潤(rùn),附著層內(nèi)分子間表現(xiàn)為引力【解答】解:A.給農(nóng)田松土的目的是破壞土壤里的毛細(xì)管,使地下的水分不會(huì)被快速引上來而蒸發(fā)掉,故A正確;B.雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力,故B正確;C.金屬的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性,但有確定的熔點(diǎn),所以金屬為多晶體,故C錯(cuò)誤;D.當(dāng)液體和固體之間表現(xiàn)為不浸潤(rùn),附著層內(nèi)分子間表現(xiàn)為引力,故D正確。本題選擇不正確的,故選:C。8.下列四幅圖涉及到的物理知識(shí)中,說法正確的是()A.圖甲中,溫度T2>T B.圖乙中,分子間引力隨分子間距的增大而減小,斥力隨分子間距的增大而增大 C.圖丙中、在液體表面層,分子間作用力表現(xiàn)為斥力,因此產(chǎn)生表面張力 D.圖丁中,A為非晶體【解答】解:A、氣體的溫度越高,速率大的分子所占的比例越大,圖甲中,T2溫度下,速率大的分子所占的比例較大,則T2>T,故A正確;B、圖乙中,分子間引力和斥力都隨分子間距的增大而減小,分子斥力減小的更快,故B錯(cuò)誤;C、圖丙中、在液體表面層,分子間距離較大,分子間作用力表現(xiàn)為引力,因此可以產(chǎn)生液體表面張力,故C錯(cuò)誤;D、圖丁中,A有固定的熔點(diǎn),根據(jù)晶體的特點(diǎn),可知A為晶體,故D錯(cuò)誤。故選:A。9.如圖所示,有一只小試管豎直倒插在盛有足量水的燒杯中,試管恰好漂浮于水面上,試管內(nèi)、外水面的高度差為h,試管露出水面的高度為L(zhǎng)。若環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)緩慢減小,在不考慮燒杯中水面升降及試管壁厚度的情況下,則()A.L變大,h不變 B.L變大,h變大 C.L變小,h不變 D.L變小,h變大【解答】解:試管處于漂浮狀態(tài),以試管及管內(nèi)氣體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件F?。溅裧V排=mg重力不變,浮力不變,試管排開水的體積不變,即V排不變,因此即h不變假設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0,則試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p=p0+ρgh若環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)緩慢減小時(shí),試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小由波意耳定律pV=p′V′可知,氣體等溫變化,管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,氣體體積變大,因此試管將上浮一些,即L變大,故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選:A。10.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中A→B

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