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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習 第十二章 熱學(xué)考點通關(guān)（選修3-3） 考 綱 下 載 考 情 上 線 1.分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)　　　　(Ⅰ) 2．阿伏伽德羅常數(shù) (Ⅰ) 3．氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布 (Ⅰ) 4．溫度是分子平均動能的標志、內(nèi)能 (Ⅰ) 5．固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體 (Ⅰ) 6．液晶的微觀結(jié)構(gòu) (Ⅰ) 7．液體的表面張力現(xiàn)象 (Ⅰ) 8．氣體實驗定律 (Ⅰ) 9．理想氣體 (Ⅰ) 10．飽和蒸汽、未飽和蒸汽和飽和蒸汽壓 (Ⅰ) 11．相對濕度 (Ⅰ) 12．熱力學(xué)第一定律 (Ⅰ) 13．能量守恒定律 (Ⅰ) 14．熱力學(xué)第二定律 (Ⅰ) 實驗十二：用油膜法估測分子的大小 高考地位 高考對本章內(nèi)容的要求偏低，題型多樣，難度不大 考點布設(shè) 1.分子動理論、熱力學(xué)定律、能量守恒等是高考的熱點 2．氣體實驗定律與熱力學(xué)定律的綜合考查在高考中經(jīng)常出現(xiàn) 分子動理論 [想一想] 在國際單位制中，金屬鋁的密度為ρ，它的摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則1 m3和1 kg鋁所含鋁原子的個數(shù)分別是多少？1個鋁原子的質(zhì)量和占有的體積分別是多少？ 提示：由密度ρ和摩爾質(zhì)量M可求鋁的摩爾體積V＝，故1 m3 鋁所含原子個數(shù)為NA＝，1 kg鋁所含原子個數(shù)為NA,1個鋁原子質(zhì)量為，1個鋁原子占有的體積為＝。 [記一記] 1．物體是由大量分子組成的 (1)分子的大小 ①分子的直徑(視為球模型)：數(shù)量級為10－10 m。 ②分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10－26 kg。 (2)阿伏伽德羅常數(shù) ①1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通常可取NA＝6.021023 mol－1。 ②阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。 2．分子永不停息地做無規(guī)則運動 (1)擴散現(xiàn)象 ①定義：由于分子的無規(guī)則運動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(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。 (2)布朗運動 ①定義：懸浮在液體或氣體中的小顆粒的永不停息地無規(guī)則運動叫做布朗運動。 ②特點：永不停息，無規(guī)則；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越顯著。 ③布朗運動是由成千上萬個分子組成的“分子集團”即固體顆粒的運動，布朗運動的無規(guī)則性是液體(氣體)分子運動無規(guī)則性的反映。 (3)熱運動 分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈。分子永不停息地無規(guī)則運動叫做熱運動。 3．分子間同時存在引力和斥力 (1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。 (2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化的快。 (3)分子力與分子間距離關(guān)系圖線 圖12－1－1 由分子間的作用力與分子間距離關(guān)系圖線(如圖12－1－1所示)可知： 當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為0。 當r>r0時，F(xiàn)引>F斥，分子力表現(xiàn)為引力。 當rr0 F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引>F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力 r增大，引力做負功，分子勢能增加 r減小，引力做正功，分子勢能減少 r＝r0 F引＝F斥，F(xiàn)＝0 分子勢能最小，但不為零 r>10r0 (10－9m) F引和F斥都已十分微弱，可以認為分子間沒有相互作用力 分子勢能為零 [例2]　下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法中，正確的是(　　) A．當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大 B．當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小 C．當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D．當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小 [解析]　當分子間距為r0時為平衡位置，當r>r0時分子間表現(xiàn)為引力，且其隨r的增大而先增大后減小，一直做負功，分子勢能增大，故A、B錯；當rTⅡ>TⅢ B．TⅢ>TⅡ>TⅠ C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ 解析：選B　溫度是氣體分子平均動能的標志。由圖象可以看出，大量分子的平均速率Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，因為是同種氣體，則EkⅢ>EkⅡ>EkⅠ，所以B正確，A、C、D錯誤。 5．(xx西安聯(lián)考)關(guān)于內(nèi)能的概念，下列說法中正確的是(　　) A．若把氫氣和氧氣看作理想氣體，則具有相同體積、相同質(zhì)量和相同溫度的氫氣和氧氣具有相等的內(nèi)能 B．一定質(zhì)量0 ℃水的分子勢能比0 ℃冰的分子勢能大 C．物體吸收熱量后，內(nèi)能一定增加 D．一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣，則吸收的熱量等于增加的內(nèi)能 解析：選B　氫氣和氧氣溫度相同，說明分子平均動能相同，氫氣和氧氣質(zhì)量相同，分子數(shù)不同，所以內(nèi)能不同，選項A錯誤；一定質(zhì)量0 ℃水放出熱量凝結(jié)成0 ℃的冰，所以一定質(zhì)量0 ℃水的分子勢能比0 ℃冰的分子勢能大，選項B正確；物體吸收熱量后，若對外做功，內(nèi)能不一定增加，選項C錯誤；一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣，對外做功，吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，選項D錯誤。 二、多項選擇題 6．(xx江西重點中學(xué)聯(lián)考)下列說法正確的是(　　) A．布朗運動雖然不是液體分子的運動，但是它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動 B．只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏伽德羅常數(shù) C．在使兩個分子間的距離由很遠(r>10－9 m)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 D．通過科技創(chuàng)新，我們能夠研制出內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的熱機 解析：選AB　布朗運動雖然不是液體分子的運動，但是它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動，選項A正確；只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏伽德羅常數(shù)，選項B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，選項C錯誤；由熱力學(xué)第二定律，不能夠研制出內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的熱機，選項D錯誤。 7.(xx廣州二模)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強隨熱力學(xué)溫度變化如圖3所示，則此過程(　　) 圖3 A．氣體的密度增大 B．外界對氣體做功 C．氣體從外界吸收了熱量 D．氣體分子的平均動能增大 解析：選AB　由P－T圖可知氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B溫度保持不變，故氣體分子的平均動能不變、氣體的內(nèi)能不變，選項D錯誤，氣體的壓強變大，說明氣體的體積變小，所以氣體的密度增大、外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體向外界放出熱量，選項A、B正確。 8．(xx湛江市高中畢業(yè)班調(diào)研測試題)如圖4所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進一只靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動膠塞。用打氣筒慢慢向筒內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強增加到一定程度，這時讀出溫度計的示數(shù)。打開卡子，膠塞沖出容器過程中 (　　) 圖4 A．溫度計示數(shù)變大　　　 B．溫度計示數(shù)變小 C．氣體內(nèi)能減少 D．氣體內(nèi)能增加 解析：選BC　打開卡子，氣體體積膨脹對外做功，所以W＜0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知氣體內(nèi)能減小，溫度降低。 三、填空、計算題 9．某同學(xué)的臥室長L1＝7 m，寬 L2＝5 m，高 h＝3.2 m。假設(shè)臥室內(nèi)的空氣處于標準狀況，已知阿伏伽德羅常數(shù) NA＝6.021023 mol－1。 (1)求臥室內(nèi)空氣分子數(shù)； (2)若室內(nèi)溫度升高，臥室內(nèi)空氣分子的平均動能如何變化？ 解析：(1)臥室的體積V＝L1L2h＝112 m3＝112103 L，Vm＝22.4 L/mol，室內(nèi)的空氣分子數(shù)n＝NA＝3.011027個 (2)臥室里空氣分子的平均動能增大。 答案：(1)3.011027　(2)增大 10．(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法中正確的是________。(填寫選項前的字母) A．氣體分子間的作用力增大 B．氣體分子的平均速率增大 C．氣體分子的平均動能減小 D．氣體組成的系統(tǒng)的熵增加 (2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了0.6 J的功，則此過程中氣泡________(選填“吸收”或“放出”)的熱量是________J。氣泡到達湖面后，溫度上升的過程中，又對外界做了0.1 J的功，同時吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J。 (3)已知氣泡內(nèi)氣體的密度為1.29 kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol。阿伏伽德羅常數(shù) NA＝6.021023mol－1，取氣體分子的平均直徑為210－10 m。若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請估算液體體積與原來氣體體積的比值。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 解析：(1)考慮氣體分子間作用力時，分子力是引力，分子間距從r0增大，分子力先增大后減小，A錯誤。氣泡上升過程中溫度不變，分子平均動能不變，分子平均速率也不變，B、C錯誤。氣泡上升過程中體積膨脹，分子勢能增加，內(nèi)能增大，而對外做功，故氣體一定吸收熱量，又因為溫度不變，故其熵必增加，D正確。 (2)將氣體視為理想氣體時，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)。氣泡上升過程中溫度不變，ΔU＝0，對外做功，W＝－0.6 J， ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝0.6 J>0， 即需從外界吸收0.6 J的熱量。 氣泡到達湖面后，由ΔU＝Q＋W 得ΔU＝(0.3－0.1)J＝0.2 J (3)設(shè)氣體體積為V0，液體體積為V1 氣體分子數(shù)n＝NA，V1＝n(或V1＝nd3) 則＝πd3NA(或＝d3NA) 解得＝110－4(910－5～210－4都算對) 答案：(1)D　(2)吸收　0.6　0.2 (3)110－4(或910－5～210－4) 第2單元固體、液體和氣體 晶體和非晶體 [想一想] 在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點，石蠟熔化的范圍如圖12－2－1中(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間變化的關(guān)系如圖(4)所示。則由此可判斷出甲、乙、丙分別為________、________、________。 圖12－2－1 提示：多晶體、非晶體、單晶體。 [記一記] (1)固體分為晶體和非晶體兩類。晶體分單晶體和多晶體。 (2)單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體無確定的幾何形狀；晶體有確定的熔點，非晶體無確定的熔點。 (3)單晶體具有各向異性，多晶體和非晶體具有各向同性。 [試一試] 1．[多選]關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體 B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 C．單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點 D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 解析：選BC　金剛石、水晶和食鹽是晶體，玻璃是非晶體，A錯誤；晶體的分子排列規(guī)則，且有固定的熔點，非晶體的分子排列不規(guī)則，且沒有固定的熔點，故B、C正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性，故D錯誤。 液晶、液體 [想一想] 如圖12－2－2所示為一沾有肥皂膜的閉合金屬框，若將膜面上棉線圈內(nèi)部的膜戳破后，棉線圈會被拉成圓形，這是什么原因？與戳破前相比，肥皂膜的內(nèi)能如何變化？ 圖12－2－2 提示：液體表面張力，內(nèi)能減少。 [記一記] 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，且跟這部分液面的分界線垂直。 (4)大?。阂后w的溫度越高，表面張力越??；液體中溶有雜質(zhì)時，表面張力變小；液體的密度越大，表面張力越大。 2．液晶 (1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動位置，保持了液體的流動性。 (2)液晶分子的位置無序使它象液體，排列有序使它象晶體。 (3)液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是雜亂無章的。 (4)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下發(fā)生改變。 3．毛細現(xiàn)象 浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象。 [試一試] 2．下列現(xiàn)象中不是由表面張力引起的是(　　) A．使用鋼筆難以在油紙上寫字 B．布傘有孔，但不漏水 C．草葉上的露珠呈球形 D．玻璃細桿頂端被燒熔后變成圓形 解析：選A　使用鋼筆難以在油紙上寫字，是由于墨水與油紙不浸潤造成的，與液體表面張力無關(guān)，符合題意，故A正確；由于雨水表面存在表面張力，雖然布傘有孔，但不漏水，與表面張力有關(guān)，故B錯誤；草葉上的露珠存在表面張力，它表面的水分子表現(xiàn)為引力，從而使它收縮成一個球形，與表面張力有關(guān)，故C錯誤；由于熔融的液態(tài)玻璃存在表面張力，使表面收縮，表面積變小，因此玻璃細桿頂端被燒熔后變成圓形，與表面張力有關(guān)，故D錯誤。 氣體實驗定律 [想一想] 電燈泡內(nèi)充有氦氬混合氣體，如果要使電燈泡內(nèi)的混合氣體在500 ℃時的壓強不超過一個大氣壓，則在20 ℃的室溫下充氣，電燈泡內(nèi)氣體壓強至多能充到多少？ 提示：由于電燈泡容積不變，故氣體為等容變化，設(shè)t1＝500 ℃時壓強為p1，t2＝20 ℃時的壓強為p2，則由＝得＝，p1＝1個大氣壓，p2＝0.38個大氣壓。 [記一記] 1．氣體的狀態(tài)參量 (1)壓強；(2)體積；(3)溫度。 2．氣體的壓強 (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)而穩(wěn)定的壓力。 (2)大小：氣體的壓強在數(shù)值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式：p＝。 3．氣體實驗定律 (1)等溫變化——玻意耳定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比。 ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)。 (2)等容變化——查理定律 ①內(nèi)容：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)溫度成正比。 ②公式：＝或＝C(常量)。 ③推論式：Δp＝ΔT。 (3)等壓變化——蓋—呂薩克定律 ①內(nèi)容：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。 ②公式：＝或＝C(常量)。 ③推論式：ΔV＝ΔT。 4．理想氣體狀態(tài)方程 (1)理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。 (2)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：＝或＝C(常量)。 [試一試] 3.(多選)(xx廣東高考)如圖12－2－3為某同學(xué)設(shè)計的噴水裝置，內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L，保持閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L，設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變，下列說法正確的有(　　) 圖12－2－3 A．充氣后，密封氣體壓強增加 B．充氣后，密封氣體的分子平均動能增加 C．打開閥門后，密封氣體對外界做正功 D．打開閥門后，不再充氣也能把水噴光 解析：選AC　充氣后，一定量氣體的體積減小，氣體的溫度不變，根據(jù)玻意耳定律可知，氣體的壓強增大，A項正確；由于氣體分子的平均動能是由溫度決定的，溫度不變，氣體分子的平均動能不變，B項錯誤；打開閥門后，氣體推動液體，氣體的體積增大，對外做功，C項正確；當氣體的壓強減小到外部與內(nèi)部壓強差等于水柱產(chǎn)生的壓強時，液體不再噴出，D項錯誤。 飽和蒸汽、濕度 [記一記] 1．飽和蒸汽與未飽和蒸汽 (1)飽和蒸汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽。 (2)未飽和蒸汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽。 2．飽和蒸汽壓 (1)定義：飽和蒸汽所具有的壓強。 (2)特點：飽和蒸汽壓隨溫度而變。溫度越高，飽和蒸汽壓越大，且飽和蒸汽壓與飽和蒸汽的體積無關(guān)。 3．濕度 (1)定義：空氣的潮濕程度。 (2)描述濕度的物理量 ①絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強。 ②相對濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和汽壓之比，稱為空氣的相對濕度，即：相對濕度(B)＝。 [試一試] 4．下列說法正確的是(　　) A．干濕泡溫度計的示數(shù)差別越大，空氣相對濕度越大 B．空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越大 C．相對濕度越大時，水蒸發(fā)越快 D．在夏季溫度不太高、相對濕度較大時，人也容易中暑 解析：選D　干濕泡溫度計的示數(shù)差別越大，空氣越干燥，相對濕度越小，故A錯誤；相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越小，故B錯誤；相對濕度越大時，水蒸發(fā)越慢，故C錯誤；濕度大水分就不易蒸發(fā)，也就是汗液不易蒸發(fā)，就帶不走體表多余的熱量，就容易中暑，故D正確。 氣體壓強的計算 1.系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強計算方法 (1)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(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強相等建立方程求出壓強。 液體內(nèi)部深度為h處的總壓強p＝p0＋ρgh (2)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求出氣體壓強。 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。 圖12－2－4 [例1]　如圖12－2－4所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S?，F(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止狀態(tài)，求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p。(已知外界大氣壓為p0) [審題指導(dǎo)] 選與氣體相接觸的活塞為研究對象，進行受力分析，再利用牛頓第二定律列方程求解。 [解析]　選取汽缸和活塞整體為研究對象。 相對靜止時有：F＝(M＋m)a 再選活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有： pS－p0S＝ma 解得：p＝p0＋。 [答案]　p0＋) 氣體實驗定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用 1.氣體實驗定律的比較 比較項目 玻意耳定律(等溫變化) 查理定律(等容變化) 蓋—呂薩克定律(等壓變化) 數(shù)學(xué)表達式 p1V1＝p2V2 或pV＝C (常數(shù)) ＝或 ＝C(常數(shù)) ＝或 ＝C(常數(shù)) 同一氣體 的兩條圖 線　　　 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驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、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，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間。 (2)狀態(tài)方程：＝或＝C。 (3)應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟： ①明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體； ②確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； ③由狀態(tài)方程列式求解； ④討論結(jié)果的合理性。 [例2]　(xx新課標高考)如圖12－2－5，由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0 ℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm。打開閥門S，整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積。 圖12－2－5 (1)求玻璃泡C中氣體的壓強(以mmHg為單位)； (2)將右側(cè)水槽的水從0 ℃加熱到一定溫度時，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫。 [審題指導(dǎo)] 第一步：抓關(guān)鍵點 關(guān)鍵點 獲取信息 玻璃泡A、B、C均浸泡在0 ℃水槽內(nèi) 氣體發(fā)生等溫變化 U形管內(nèi)左右水銀柱高度差60 cm 壓強關(guān)系 打開閥門左右水銀柱高度相等 壓強相等 U形管和細管中氣體體積遠小于玻璃泡容積 管中氣體體積忽略不計 第二步：找突破口 (1)要求C中氣體壓強→由于pC＝pB可求解B中氣體壓強； (2)要求右側(cè)水槽水溫→C中氣體作等容變化。 [解析]　(1)在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T0＝273 K。設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強為p1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強為pC，依題意有 p1＝pC＋Δp① 式中Δp＝60 mmHg，打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強為pB。依題意，有 pB＝pC② 玻璃泡A和B中氣體的體積為 V2＝VA＋VB③ 根據(jù)玻意耳定律得p1VB＝pBV2④ 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 pC＝Δp＝180 mmHg⑤ (2)當右側(cè)水槽的水溫加熱至T′時，U形管左右水銀柱高度差為Δp。玻璃泡C中氣體的壓強為pC′＝pB＋Δp⑥ 玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得 ＝⑦ 聯(lián)立②⑤⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得T′＝364 K [答案]　(1)180 mmHg　(2)364 K 氣體實驗定律與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用 [例3]　(xx浙江自選模塊)如圖12－2－6所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形金屬容器內(nèi)有一個質(zhì)量為m、面積為S的活塞。容器固定放置在傾角為θ的斜面上。一定量的氣體被密封在容器內(nèi)，溫度為T0，活塞底面與容器底面平行，距離為h。已知大氣壓強為p0，重力加速度為g。 圖12－2－6 (1)容器內(nèi)氣體壓強為________； (2)由于環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移時氣體溫度為________；此過程中容器內(nèi)氣體________(填“吸熱”或“放熱”)，氣體分子的平均速率________(填“增大”、“ 減小”或“不變”)。 [解析]　(1)容器內(nèi)氣體的壓強與大氣壓和活塞的重力有關(guān)?；钊麑怏w產(chǎn)生的壓強為p′＝，則容器內(nèi)氣體的壓強p＝p0＋p′＝p0＋。 (2)環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移，可認為是等壓變化，則＝，且V0＝2V1，解得T1＝。 在此等壓變化過程中，氣體溫度降低，內(nèi)能減少；氣體體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一律ΔU＝W＋Q知氣體放出熱量，氣體分子的平均速率減小。 [答案]　(1)p＝p0＋ (2)　放熱　減小 氣體實驗定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的處理方法 (1)氣體實驗定律研究對象是一定質(zhì)量的理想氣體。 (2)解決具體問題時，分清氣體的變化過程是求解問題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。 (3)對理想氣體，只要體積變化，外界對氣體(或氣體對外界)要做功W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能要發(fā)生變化。 (4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q求解問題。 [隨堂鞏固落實] 1．(xx廣東高考)清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠，這一物理過程中，水分子間的(　　) A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都減小 D．引力、斥力都增大 解析：選D　由水汽凝結(jié)成水珠時，分子間的距離減小，分子引力和斥力都增大，所以D正確。 2．[多選]關(guān)于晶體和非晶體的說法，正確的是(　　) A．晶體一定具有各向異性 B．液晶具有光學(xué)各向異性 C．金剛石和石墨都是單晶體 D．具有熔點的物體一定是單晶體 解析：選BC　單晶體具有各向異性，而多晶體則各向同性，故A錯誤。液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，故B正確。金剛石和石墨都是單晶體，故C正確。單晶體和多晶體都具有一定的熔點，故D錯誤。 3．如圖12－2－7所示，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(　　) 圖12－2－7 A．逐漸增大　　　 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小 解析：選A　氣體從a到b的變化過程中，體積V減小，溫度T升高，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，氣體壓強逐漸增大，本題只有選項A正確。 4．[多選](xx廣東省十校聯(lián)考)一定質(zhì)量的理想氣體，現(xiàn)要使它的壓強經(jīng)過狀態(tài)變化后回到初始狀態(tài)的壓強，那么使用下列哪些過程可以實現(xiàn)(　　) A．先將氣體等溫膨脹，再將氣體等容降溫 B．先將氣體等溫壓縮，再將氣體等容降溫 C．先將氣體等容升溫，再將氣體等溫壓縮 D．先將氣體等容降溫，再將氣體等溫壓縮 解析：選BD　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體等溫膨脹，壓強減小，再將氣體等容降溫，壓強繼續(xù)減小，故 A 錯；氣體等溫壓縮，壓強增大，再將氣體等容降溫，壓強減小，故 B 對；氣體等容升溫，壓強增大，再將氣體等溫壓縮，壓強增大，故 C錯；氣體等容降溫，壓強減小，再將氣體等溫壓縮，壓強增大，故 D 對。 5．[多選]一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程時，氣體壓強增大，從分子動理論觀點來分析，這是因為(　　) A．氣體分子的平均動能增大 B．單位時間內(nèi)，器壁單位表面積上分子碰撞的次數(shù)增多 C．氣體分子數(shù)增加 D．氣體分子的密度增大 解析：選BD　等溫變化，分子平均動能不變，即氣體分子每次撞擊器壁的平均沖力不變；而體積減小，分子密度增加，器壁單位時間單位面積上撞擊的分子數(shù)增多，所以壓強增大。 6．(xx山東高考)(1)如圖12－2－8，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當環(huán)境溫度升高時，缸內(nèi)氣體 ________。(多選，填正確答案標號) 圖12－2－8 a．內(nèi)能增加 b．對外做功 c．壓強增大 d．分子間的引力和斥力都增大 (2)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖12－2－9所示。將一質(zhì)量M＝3103 kg、體積V0＝0.5 m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體，開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40 m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1 m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升。當筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時，拉力減為零，此時氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動上浮。求V2和h2。 圖12－2－9 已知大氣壓強p0＝1105Pa，水的密度ρ＝1103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2。不計水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。 解析：(1)根據(jù)一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只決定于溫度，處在導(dǎo)熱氣缸中的理想氣體由于外界環(huán)境溫度升高，理想氣體的內(nèi)能要增大，所以選項a正確；再根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程：＝C可知，氣體壓強不變，當溫度升高時，體積要增大，因此氣體要對外做功，所以選項b正確，c錯誤；理想氣體沒有分子間的相互作用力，因此分子間的作用力始終為零，故d選項錯誤。 (2)當F＝0時，由平衡條件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入數(shù)據(jù)得 V2＝2.5 m3② 設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強分別為p1、p2，由題意得 p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 聯(lián)合②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得 h2＝10 m。⑥ 答案：(1)ab　(2)見解析 [課時跟蹤檢測] 高考常考題型：選擇題＋計算題 一、單項選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．露珠呈球形是由于表面張力所致 B．不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力大于液體分子之間的吸引力 C．在一定溫度下當氣體容納某種液體分子的個數(shù)達到極值時，這種氣體就成為飽和汽，此時液體就不再蒸發(fā) D．給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是由分子斥力造成的 解析：選A　露珠呈球形是由于表面張力所致，選項A正確；不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力，選項B錯誤；在一定溫度下當氣體容納某種液體分子的個數(shù)達到極值時，這種氣體就成為飽和汽，此時液體的蒸發(fā)和液化達到了動態(tài)平衡，而并非液體不再蒸發(fā)，選項C錯誤；給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是由氣體壓強大于大氣壓造成的，選項D錯誤。 2．對于一定量的稀薄氣體，下列說法正確的是(　　) A．壓強變大時，分子熱運動必然變得劇烈 B．保持壓強不變時，分子熱運動一定變得劇烈 C．壓強變大時，分子間的平均距離必然變小 D．壓強變小時，分子間的平均距離可能變小 解析：選D　根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝C，當壓強變大時，氣體的溫度不一定變大，分子熱運動也不一定變得劇烈，選項A錯誤；當壓強不變時，氣體的溫度不一定變大，分子熱運動也不一定變得劇烈，選項B錯誤；當壓強變大時，氣體的體積不一定變小，分子間的平均距離也不一定變小，選項C錯誤；當壓強變小時，氣體的體積可能變小，分子間的平均距離也可能變小，選項D正確。 3.(xx福建高考)圖1為一定質(zhì)量理想氣體的壓強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(　　) 圖1 A．TA＜TB，TB＜TC　　　　 B. TA＞TB，TB＝TC C. TA＞TB，TB＜TC D. TA＝TB，TB＞TC 解析：選C　由狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中，氣體體積不變，由查理定律可知，隨壓強減小，溫度降低，故TA＞TB，A、D項錯；由狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中，氣體壓強不變，由蓋呂薩克定律可知，隨體積增大，溫度升高，即TB＜TC，B項錯，C項對。 4．(xx潮州二模)在以下說法中，正確的是(　　) A．分子間距離為平衡距離時，分子勢能最大 B．熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 C．液晶既具有液體的流動性，又具有晶體的光學(xué)各向異性特點 D．飽和汽壓隨溫度的升高而變小 解析：選C　分子間距離為平衡距離時，分子勢能最小，A選項錯誤，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，B選項錯誤，飽和汽壓隨溫度的升高而升高，D選項錯誤。 5．對于一定量的理想氣體，下列說法正確的是(　　) A．若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變 B．若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變 C．若氣體的溫度隨時間不斷升高，其壓強也一定不斷增大 D．氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量是定值，與氣體經(jīng)歷的過程無關(guān) 解析：選A　一定質(zhì)量的理想氣體，＝常量，p、V不變，則T不變，分子平均動能不變，又理想氣體分子勢能為零，故氣體內(nèi)能不變，A項正確；理想氣體內(nèi)能不變，則溫度T不變，由＝常量知，p及V可以變化，故狀態(tài)可以變化，B錯誤；等壓變化過程，溫度升高、體積增大，故C錯誤；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，溫度升高1 K，內(nèi)能增量ΔU一定，而外界對氣體做的功W與經(jīng)歷的過程可能有關(guān)(如體積變化時)，因此吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程也有關(guān)，D項錯誤。 二、多項選擇題 6．(xx焦作模擬)下列說法中正確的是(　　) A．晶體一定具有規(guī)則的幾何外形 B．當液晶中電場強度不同時，液晶對不同顏色光的吸收強度不同 C．當氫氣和氧氣的溫度相同時，它們分子的平均速率相同 D．氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān) 解析：選BD　單晶體一定具有規(guī)則的幾何外形，而多晶體不具有規(guī)則的幾何外形，選項A錯誤；當液晶中電場強度不同時，液晶對不同顏色光的吸收強度不同，選項B正確；當氫氣和氧氣的溫度相同時，它們分子的平均動能相同，但平均速率不相同，選項C錯誤；氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān)，選項D正確。 7．(xx寶山區(qū)一模)圖2中A、B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài)，當氣體自狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B時(　　) 圖2 A．氣體內(nèi)能一定增大 B．有可能經(jīng)過體積減小的過程 C．外界對氣體做正功 D．氣體一定從外界吸熱 解析：選AD　一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，由于從A到B，氣體的溫度升高，所以其內(nèi)能一定增大，故A正確。根據(jù)A、B與O點的連線表示等容變化，直線AO的斜率大，大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C(常數(shù))，A狀態(tài)的體積小，可