（全國(guó)通用）2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 選考模塊 第1講 熱學(xué)學(xué)案.doc

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1、 第1講　熱　學(xué) 　分子動(dòng)理論、熱力學(xué)定律及固體、液體、氣體的性質(zhì) [必 備 知 識(shí)] 1.分子動(dòng)理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律 2.晶體和非晶體的比較 類別 天然幾何外形 物理性質(zhì)的方向性 固定的熔點(diǎn) 特點(diǎn) 原因 特點(diǎn) 原因 特點(diǎn) 原因 單晶體 有 微粒排列有規(guī)則 各向異性 微粒排列有規(guī)律 有 需破壞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 多晶體 無(wú) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)則 各向同性 內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)則 有 需破壞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 非晶體 無(wú) 微粒排列無(wú)規(guī)則 各向同性 微粒排列無(wú)規(guī)則 無(wú) 無(wú)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)需破壞 3.液體表面張力的特點(diǎn) (1)液體的表面張力使液體表面有收縮到最

2、小的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切。 (2)液體表面張力的大小除了跟邊界線長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟液體的種類、溫度有關(guān)；是液體表面層內(nèi)大量分子力的宏觀表現(xiàn)。 4.飽和汽壓、相對(duì)濕度 (1)飽和汽壓是液體的蒸發(fā)與液化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的壓強(qiáng)，飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高飽和汽壓越大，但不是線性變化。 (2)絕對(duì)濕度是空氣中含有水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)，相對(duì)濕度＝。 5.氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) (1)分子間的碰撞十分頻繁，氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)(幾率)相等。 (2)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多兩頭少(速率過(guò)大或過(guò)小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。 (3)理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無(wú)關(guān)

3、。 [真 題 示 例] 1.[2017·全國(guó)卷Ⅰ，33(1)]氧氣分子在0 ℃和100 ℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖1中兩條曲線所示。下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) 圖1 A.圖中兩條曲線下面積相等 B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形 C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 ℃時(shí)的情形 D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目 E.與0 ℃時(shí)相比，100 ℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大 解析　根據(jù)圖線的物理意義可知，曲線下的面積表示總分子數(shù)，所以圖

4、中兩條曲線下面積相等，選項(xiàng)A正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，且溫度越高，速率大的分子比例較大，所以圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較大的情形，虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形，選項(xiàng)B、C正確；根據(jù)曲線不能求出任意區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由圖線可知100 ℃時(shí)的氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400 m/s 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比比0 ℃ 時(shí)的百分比小，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ABC 2.[2017·全國(guó)卷Ⅱ，33(1)]如圖2，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣

5、體壓回到原 來(lái)的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) 圖2 A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同 B.氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大 C.在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功 D.氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功 E.氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變 解析　因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過(guò)程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，

6、所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大 ，選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ABD 真題感悟 1.高考考查特點(diǎn) 本考點(diǎn)主要考查： (1)布朗運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系。 (2)分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系及分子勢(shì)能與分子力做功的關(guān)系。 (3)內(nèi)能變化與做功、熱傳遞的關(guān)系，氣體性質(zhì)。 (4)從微觀角度考查固體、液體和氣體的性質(zhì)。 2.解題的常見誤區(qū)及提醒 (1)常常分不清分子的熱運(yùn)動(dòng)和布朗運(yùn)動(dòng)的區(qū)別。 (2)準(zhǔn)確掌握物體內(nèi)能的微觀決定因素和宏觀因素是解題關(guān)鍵。 (3)宏觀自發(fā)過(guò)程都具有方向性，理解熱力學(xué)第二定律，注意不產(chǎn)生其他影響的含義。 (4)晶體和非晶體的根本

7、區(qū)別是有沒有確定的熔點(diǎn)。多晶體也沒有規(guī)則的外形和各向異性。 預(yù)測(cè)1 分子動(dòng)理論的理解及應(yīng)用 預(yù)測(cè)2 固體、液體、氣體的性質(zhì) 預(yù)測(cè)3 熱力學(xué)定律的理解及應(yīng)用 1.[2017·福建福州質(zhì)檢，33(1)]下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.分子間距離為r0時(shí)，分子間不存在引力和斥力 B.分子間距離在小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時(shí)，引力、斥力均增大，分子力表現(xiàn)為斥力 C.水面上的單分子油膜，在測(cè)量分子直徑d大小時(shí)可把分子當(dāng)作球形處理 D.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 E.猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體溫度升高，壓

8、強(qiáng)變大，分子間表現(xiàn)為斥力，可看作是絕熱變化 解析　當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子間存在引力和斥力，但此時(shí)分子間引力等于斥力，合力為0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；分子間距離在小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時(shí)，斥力和引力均增大，分子力表現(xiàn)為斥力，B項(xiàng)正確；猛推木質(zhì)推桿，外界對(duì)氣體做正功，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，因r0的數(shù)量級(jí)為10－10 m，此時(shí)氣體分子間距離大于r0的10倍，分子間作用力十分微弱，可以忽略，即E項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　BCD 2.(2017·漳州市二模)關(guān)于晶體、液晶和飽和汽的理解，下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.晶體的分子排列都是有規(guī)則的 B.液晶顯示器利用了液晶對(duì)

9、光具有各向異性的特點(diǎn) C.飽和汽壓與溫度和體積都有關(guān) D.相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣越接近飽和 E.對(duì)于同一種液體，飽和汽壓隨溫度升高而增大 答案　BDE 3.[2017·廣東揭陽(yáng)二模，33(1)]下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.晶體具有確定的熔點(diǎn) B.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 C.某物體溫度高，組成該物體的某些分子速率可能很小 D.理想氣體從外界吸熱，則內(nèi)能一定增大 E.壓縮氣體需要力表明氣體分子間存在斥力 解析　晶體具有確定的熔點(diǎn)，非晶體無(wú)確定的熔點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用，選項(xiàng)B正確；某物體溫度高，分子的

10、平均速率較大，但是組成該物體的某些分子速率可能很小，選項(xiàng)C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，理想氣體從外界吸熱，則內(nèi)能不一定增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；壓縮氣體需要力是氣體壓強(qiáng)作用的結(jié)果，并不能表明氣體分子間存在斥力，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ABC 4.(2017·鷹潭市一模)關(guān)于分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，水蒸發(fā)越快 B.物體的溫度越高，分子平均動(dòng)能越大 C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第一定律 D.兩個(gè)分子間的距離由大于10－9 m處逐漸減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子間作用力先增大后減小到零，再增大

11、 E.若一定量氣體膨脹對(duì)外做功50 J，內(nèi)能增加80 J，則氣體一定從外界吸收130 J的熱量 解析　空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近同溫度水的飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢，故A錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈，分子平均動(dòng)能越大，故B正確；第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，不違反熱力學(xué)第一定律，故C錯(cuò)誤；兩個(gè)分子間的距離由大于10－9 m處逐漸減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子間作用力先表現(xiàn)為引力，引力先增大到最大值后減小到零，之后，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，從零開始增大，故D確；若一定量氣體膨脹對(duì)外做功50 J，即W＝－50 J，內(nèi)能增加8

12、0 J，即ΔU＝80 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝130 J，即氣體一定從外界吸收130 J的熱量。故E正確。 答案　BDE 5.[2017·湖北八校二聯(lián)，33(1)]下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.氣體的溫度升高，每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都增大 C.一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能增加 D.只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 E.空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí)，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作不遵守?zé)崃W(xué)第二定律

13、 解析　布朗運(yùn)動(dòng)是液體或氣體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而不是分子的運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)；溫度升高分子的平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的速率都增大，故B錯(cuò)；一定量100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，雖然溫度沒有升高，但此過(guò)程必須吸熱，而吸收的熱量使分子之間的距離增大，分子勢(shì)能增加，故C對(duì)；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，故D對(duì)；由熱力學(xué)第二定律知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí)，消耗電能，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，故E錯(cuò)。 答案　ACD 　氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程 [必 備 知 識(shí)] 1. 2.一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化圖象與特

14、點(diǎn) 類別 圖象 特點(diǎn) 其他圖象 等溫線 pV＝CT(其中C為恒量)pV之積越大，等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn) p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 等容線 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小 等壓線 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強(qiáng)越小 [真 題 示 例] 1.[2017·全國(guó)卷Ⅲ，33(1)]如圖3，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到初態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) 圖3 A.在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加 B

15、.在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功 C.在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功 D.在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量 E.在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量 解析　在過(guò)程ab中，體積不變，氣體對(duì)外界不做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；在過(guò)程ca中，氣體的體積縮小，外界對(duì)氣體做功，壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能變小，氣體向外界放出熱量，故選項(xiàng)B正確，E錯(cuò)誤；在過(guò)程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故選項(xiàng)D正確。 答案　ABD 2.[2017·全國(guó)卷Ⅰ，33(2)]如圖4，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門

16、K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過(guò)K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ℃，汽缸導(dǎo)熱。 圖4 (ⅰ)打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)； (ⅱ)接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置； (ⅲ)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ℃，求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)。 解析　(ⅰ)設(shè)打開K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1。依題意，被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過(guò)程。由玻意耳定律得 p0V＝p1V1①

17、 (3p0)V＝p1(2V－V1)② 聯(lián)立①②式得 V1＝③ p1＝2p0④ (ⅱ)打開K3后，由④式知，活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2由玻意耳定律得 (3p0)V＝p2V2⑤ 由⑤式得 p2＝p0⑥ 由⑥式知，打開K3后活塞上升直到B的頂部為止； 此時(shí)p2為p2′＝p0 (ⅲ)設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容過(guò)程中，由查理定律得＝⑦ 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得 p3＝1.6p0⑧ 答案　(ⅰ) 　2p0　　 (ⅱ )頂部　 (ⅲ)1.6 p0 3.[

18、2017·全國(guó)卷Ⅲ，33(2)]一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖5(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2。K1長(zhǎng)為l，頂端封閉，K2上端與待測(cè)氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開始測(cè)量時(shí)，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時(shí)水銀已進(jìn)入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖(b)所示。設(shè)測(cè)量過(guò)程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)均保持不變。已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為ρ，重力加速度大小為g。求： 圖5 (ⅰ)待測(cè)氣體的壓強(qiáng)； (ⅱ)該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)。 解析　(ⅰ)水銀面上升至M的下端使

19、玻璃泡中氣體恰好被封住，設(shè)此時(shí)被封閉的氣體的體積為V，壓強(qiáng)等于待測(cè)氣體的壓強(qiáng)p。提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時(shí)，K1中水銀面比頂端低h；設(shè)此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，則 V＝V0＋πd2l① V1＝πd2h② 由力學(xué)平衡條件得 p1＝p＋ρgh③ 整個(gè)過(guò)程為等溫過(guò)程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④ 聯(lián)立①②③④式得 p＝⑤ (ⅱ)由題意知 h≤l⑥ 聯(lián)立⑤⑥式有 p≤⑦ 該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)為 pmax＝⑧ 答案　(ⅰ)　(ⅱ) 真題感悟 1.高考考查特點(diǎn) 本考點(diǎn)為高考熱點(diǎn)，題型多為計(jì)算題，題目綜合難度較大，一般結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律、氣

20、體壓強(qiáng)的微觀解釋、熱力學(xué)第一定律、氣體圖象進(jìn)行命題。常考類型有： (1)“汽缸”類 ①一部分氣體多狀態(tài)變化 ②兩部分氣體狀態(tài)變化 (2)“液柱”類 ①“U形管”類：兩部分氣體狀態(tài)變化 ②“直玻璃管”類 a.兩部分氣體狀態(tài)變化 b.一部分氣體狀態(tài)變化(管轉(zhuǎn)動(dòng)) (3)“打氣、抽氣”類 2.解題的常見誤區(qū)及提醒 (1)沒有弄清理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用條件是一定質(zhì)量的理想氣體是常見的解題誤區(qū)； (2)對(duì)于多過(guò)程問題不能判斷狀態(tài)參量中的不變量，錯(cuò)誤的選取氣體實(shí)驗(yàn)定律。 預(yù)測(cè)1 “液柱”類氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 預(yù)測(cè)2 “汽缸”類氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 預(yù)測(cè)3 熱力學(xué)定律與

21、氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用 預(yù)測(cè)4 “打氣、抽氣”類問題 圖6 1.如圖6所示，兩個(gè)相同的豎直玻璃管A、B下端通過(guò)橡膠管相連，玻璃管中裝有適量的水銀，兩玻璃管的上端封閉，使兩玻璃管中分別封閉一段氣柱，氣柱的長(zhǎng)均為L(zhǎng)＝10 cm，A管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1＝76 cmHg，兩管中氣體溫度均為33 ℃，A管中水銀液面比B管水銀液面高出8 cm，兩玻璃管的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)。 (1)保持A管不動(dòng)，將B管緩慢上提，則B管上提的高度為多少，可以使兩管中水銀液面相平？ (2)若將A管中氣體溫度升高ΔT，B管中氣體溫度降低ΔT，則ΔT為多少時(shí)，可以使兩管中水銀液面相平？ 解析　(1)開始時(shí)B管中氣體的壓強(qiáng)

22、p2＝76 cmHg＋8 cmHg＝84 cmHg 將B管緩慢上提，設(shè)兩管中水銀液面相平時(shí)，A管中水銀液面上升h，兩管中氣體壓強(qiáng)相同，設(shè)為p， 則p1SL＝pS(L－h(huán)) p2SL＝pS(L＋h) 求得h＝0.5 cm B管上提的距離x＝2h＋8 cm＝9 cm (2)A管中氣體：＝ B管中氣體＝，ΔT＝135 K 答案　(1)9 cm　(2)135 K 2.(2017·河北衡水中學(xué)三模)絕熱汽缸倒扣在水平地面上，缸內(nèi)裝有一電熱絲，缸內(nèi)有一光滑的絕熱活塞，封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞下吊著一重為G的重物，活塞重為G0，活塞的橫截面積為S，開始汽缸內(nèi)封閉氣柱的高為h，氣體的溫

23、度為T1，大氣壓強(qiáng)為p0。現(xiàn)給電熱絲加熱，活塞緩慢下降，當(dāng)氣體吸收熱量Q時(shí)，活塞下降了h，求： 圖7 (1)氣體的溫度升高了多少？ (2)氣體的內(nèi)能增加了多少？ 解析　(1)活塞下降的過(guò)程，氣體發(fā)生的是等壓膨脹 則＝， 即＝， 解得T2＝2T1，氣體的溫度升高了ΔT＝T2－T1＝T1。 (2)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p＝p0－，活塞向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)外做功W＝pSh＝p0Sh－(G＋G0)h 根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知 氣體的內(nèi)能增加量為ΔE＝Q－W＝Q＋(G＋G0)h－p0Sh 答案　(1)T1　(2)Q＋(G＋G0)h－p0Sh 3.(2016·河南鄭州質(zhì)檢)一定質(zhì)量的

24、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(guò)程的p－V圖象如圖8所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃。求： 圖8 (1)該氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度； (2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中與外界交換的熱量。 解析　(1)對(duì)于理想氣體：A―→B過(guò)程， 由查理定律有＝， 得TB＝100 K， 所以tB＝TB－273 ℃＝－173 ℃。 (2)B―→C過(guò)程，由蓋—呂薩克定律有＝， 得TC＝300 K，所以tC＝TC－273 ℃＝27 ℃。 由于狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同，氣體內(nèi)能相等，而A―→B過(guò)程是等容變化氣體對(duì)外不做功，B―→C過(guò)程中氣體體積膨脹對(duì)外做功，即從狀

25、態(tài)A到狀態(tài)C氣體對(duì)外做功，故氣體應(yīng)從外界吸收熱量。Q＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3) J＝200 J。 答案　(1)－173 ℃　(2)200 J 4.一個(gè)籃球的容積是2.5 L，用打氣筒給籃球打氣時(shí)，每次把105 Pa的空氣打進(jìn)去125 cm3。如果在打氣前籃球里的空氣壓強(qiáng)也是105 Pa，那么打30次以后籃球內(nèi)的空氣壓強(qiáng)是多少Pa？(設(shè)在打氣過(guò)程中氣體溫度不變) 解析　由于每打一次氣，總是把ΔV體積、相等質(zhì)量、壓強(qiáng)為p0的空氣壓到容積為V0的容器中，所以打n次氣后，共打入壓強(qiáng)為p0的氣體的總體積為nΔV，因?yàn)榇蛉氲膎ΔV體積的氣體與原先容器里空氣的狀態(tài)相同，故以這

26、兩部分氣體的整體為研究對(duì)象。取打氣前為初狀態(tài)，壓強(qiáng)為p0，體積為V0＋nΔV；打氣后容器中氣體的狀態(tài)為末狀態(tài)：壓強(qiáng)為p2、體積為V0。狀態(tài)及過(guò)程如圖所示。 令V2為籃球的容積，V1為n次所充氣體的體積及籃球的容積之和，則V1＝2.5 L＋30×0.125 L 由于整個(gè)過(guò)程中氣體質(zhì)量不變、溫度不變。 可用玻意耳定律求解。 p0V1＝p2V2 p2＝＝ Pa＝2.5×105 Pa。 答案　2.5×105 Pa 反思總結(jié) 1.應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié) (1)正確選擇研究對(duì)象：對(duì)于變質(zhì)量問題要保證研究質(zhì)量不變的部分；對(duì)于多部分氣體問題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間一般通過(guò)壓

27、強(qiáng)找聯(lián)系。 (2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來(lái)會(huì)比較準(zhǔn)確、快速的找到規(guī)律。 (3)認(rèn)清變化過(guò)程：準(zhǔn)確分析變化過(guò)程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律。 2.氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的處理方法 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 1.(2017·遵義市聯(lián)考)(1)以下說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.將0.02 mL濃度為0.05%的油酸酒精溶液滴入水中，測(cè)得油膜面積為200 cm2，則可測(cè)得油酸分子的直徑為10－9 m B.密閉容器中液體上方的飽和汽壓隨溫度的升高而增大 C.一種液體是否浸潤(rùn)某種固體，與這兩種物質(zhì)

28、的性質(zhì)都有關(guān)系 D.玻璃管的裂口燒熔后會(huì)變鈍是由于燒熔后表面層的表面張力作用引起的 E.某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ (2)我國(guó)“蛟龍”號(hào)深海探測(cè)船載人下潛深度超過(guò)七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄。在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，“蛟龍”號(hào)探測(cè)到990 m深處的海水溫度為280 K。某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來(lái)研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化，如圖1所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0＝300 K，壓強(qiáng)p0＝1 atm，封閉氣體的體積V0＝3 m3。如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過(guò)程中封閉氣體可視為理想氣體。 圖

29、1 (ⅰ)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))； (ⅱ)下潛過(guò)程中封閉氣體吸熱還是放熱，說(shuō)明傳遞的熱量與外界對(duì)氣體所做的功的關(guān)系。 解析　(1)根據(jù)題意，一滴油酸酒精溶液含有的油酸體積為：V＝0.02×0.05% mL＝1×10－5 mL，所以油酸分子的直徑大小：d＝＝ cm＝5×10－8 cm＝5×10－10 m，故A錯(cuò)誤；液體的飽和汽壓僅僅與溫度有關(guān)，所以密閉容器中液體上方的飽和汽壓隨溫度的升高而增大，故B正確；水可以浸潤(rùn)玻璃，但是不能浸潤(rùn)石蠟，這個(gè)現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤(rùn)某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系，故C正確；由于熔融的液態(tài)玻璃存在表面

30、張力，使表面收縮，表面積變小，因此玻璃管的裂口燒熔后會(huì)變鈍，與表面張力有關(guān)，故D正確；氣體分子較小，而氣體的體積可以占據(jù)任意大的空間，故不能用摩爾體積求解分子體積，故E錯(cuò)誤。 (2)(ⅰ)汽缸內(nèi)的理想氣體在深度為990 m的海水中的壓強(qiáng)為p1＝p0＋p0＝100 atm 此處理想氣體溫度為T1＝280 K 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知＝ 代入數(shù)值可得V＝2.8×10－2 m3 (ⅱ)理想氣體的溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，即Δu<0；理想氣體的體積減小，外界對(duì)氣體做功W>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律Δu＝W＋Q，可知Q<0，氣體放熱，且放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功。 答案　(1)BCD　(2)

31、(ⅰ)2.8×10－2 m3　(ⅱ)見解析 2.(1)(創(chuàng)新題)關(guān)于飽和汽與飽和汽壓的慨念，下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.飽和汽與液體之間的動(dòng)態(tài)平衡，是指汽化和液化同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，且進(jìn)行的速率相等 B.一定溫度下飽和汽的密度為一定值，溫度升高，飽和汽的密度增大 C.一定溫度下的飽和汽壓，隨飽和汽的體積增大而增大 D.將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽，可行的方法是保持溫度不變，增大體積 E.將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽，可行的方法是保持體積不變，降低溫度 (2)如圖2，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為

32、l＝10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)＝3.0 cm。現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉。已知大氣壓強(qiáng)p0＝75.0 cmHg。 圖2 (ⅰ)求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度； (ⅱ)此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度。 解析　(1)由飽和汽與液體之間的動(dòng)態(tài)平衡概念可知，選項(xiàng)A正確；在一定溫度下，飽和汽的密度是一定的，它隨著溫度的升高而增大，故選項(xiàng)B正確；一定溫度下的飽和汽壓與體積無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；保持溫度不變，增大體積，會(huì)使未飽和汽的密度減小，不能轉(zhuǎn)化成飽和汽，故選項(xiàng)

33、D錯(cuò)誤；若體積不變，當(dāng)降低溫度時(shí)，可使壓強(qiáng)減小到降低溫度后的飽和汽壓，故選項(xiàng)E正確。 (2)(ⅰ)以cmHg為壓強(qiáng)單位。設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l＝10.0 cm時(shí)的壓強(qiáng)為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時(shí)，空氣柱的長(zhǎng)度為l1，壓強(qiáng)為p1。 由玻意耳定律得pl＝p1l1① 由力學(xué)平衡條件得p＝p0＋ρgh② 打開開關(guān)K放出水銀的過(guò)程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止。由力學(xué)平衡條件有 p1＝p0－ρgh1③ 聯(lián)立①②③式，并代入題給數(shù)據(jù)得l1＝12.0 cm

34、④ (ⅱ)當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí)，設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2。 由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤ 由力學(xué)平衡條件有p2＝p0⑥ 聯(lián)立②⑤⑥式，并代入題給數(shù)據(jù)得l2＝10.4 cm⑦ 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度Δh，依題意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧ 聯(lián)立④⑦⑧式，并代入題給數(shù)據(jù)得Δh＝13.2 cm⑨ 答案　(1)ABE　(2)(ⅰ)12.0 cm　(ⅱ)13.2 cm 3.(2017·河南開封5月質(zhì)檢，33)(1)下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.氣體放出熱量，其分子的平均動(dòng)能可能增大 B.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體(氣體)分子的

35、運(yùn)動(dòng)，但它可以說(shuō)明液體(氣體)分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律 E.某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ (2)如圖3所示，是一個(gè)連通器裝置，連通器的右管內(nèi)徑為左管的兩倍，左管封閉，封閉空氣柱長(zhǎng)為30 cm，左右兩管水銀面高度差h1＝37.5 cm，左管封閉端下60 cm處有一細(xì)管用開關(guān)D封閉，細(xì)管上端與大氣連通，若將開關(guān)D打開(空氣能進(jìn)入但水銀不會(huì)流入細(xì)管)，穩(wěn)定后會(huì)在左管內(nèi)產(chǎn)生一段新的空氣柱。已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝75

36、 cmHg。求：穩(wěn)定后左管內(nèi)的所有空氣柱的總長(zhǎng)度為多少？ 　　　圖3 解析　(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體放出熱量，若外界對(duì)氣體做功，溫度可能升高，其分子的平均動(dòng)能可能增大，故A正確；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體(氣體)分子的運(yùn)動(dòng)，但它可以說(shuō)明液體(氣體)分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B正確；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力總是隨分子間距離的減小而增大，隨分子間距離的減小，分子力做負(fù)功，所以分子勢(shì)能也增大，故C正確；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤；某固體或液體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝

37、，而氣體此式不成立，故E錯(cuò)誤。 (2)設(shè)連通器左管的橫截面積為S1，初始狀態(tài)左管空氣柱的壓強(qiáng) p1＝p0－h(huán)1＝37.5 cmHg，L1＝30 cm， 空氣進(jìn)入后將左管水銀柱隔為兩段，上段水銀柱長(zhǎng)為 h2＝30 cm， 對(duì)左管上段空氣柱p2＝p0－h(huán)2＝45 cmHg 由p1L1S＝p2L2S得：L2＝＝25 cm 上段水銀柱上移，形成的空氣柱長(zhǎng)為5 cm，下段空氣柱下移，設(shè)下移的距離為x，由于右管內(nèi)徑為左管的2倍，則右管橫截面積為左管的4倍， 由等式：7.5－x＝x 解得：x＝6 cm 所以左管內(nèi)的所有空氣柱總長(zhǎng)為： L＝(6＋5＋25) cm＝36 cm。 答案　(

38、1)ABC　(2)36 cm 4.(2017·陜西漢中質(zhì)檢)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.只要知道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 B.懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯 C.密封在體積不變的容器中的氣體，溫度升高，氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大 D.用打氣筒的活塞壓縮氣體很費(fèi)力，說(shuō)明分子間有斥力 E.物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的平均動(dòng)能就越大 (2)如圖4甲所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，截面積S＝20 cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的物體M封閉在汽缸

39、內(nèi)。在汽缸內(nèi)距底H＝30 cm處有a、b兩限制裝置(a、b的體積可以忽略)，使活塞只能向上滑動(dòng)。開始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0(p0＝1.0×105 Pa為大氣壓強(qiáng))，溫度為27 ℃?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，其狀態(tài)變化如圖乙中的A、B、C所示，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程中活塞上升了4 cm。活塞不漏氣，缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，g＝10 m/s2。求活塞的質(zhì)量和物體M的體積。 圖4 解析　(1)因?yàn)闅怏w分子不是緊密地靠在一起，所以知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子所占的體積，不能計(jì)算出分子體積，故A錯(cuò)誤；懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，故B正確；密

40、封在體積不變的容器中的氣體，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，則氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大，故C正確；用打氣筒的活塞壓縮氣體很費(fèi)力，原因是壓縮后氣體壓強(qiáng)增大，故D錯(cuò)誤；溫度是分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，也是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故E正確。 (2)由圖象可判斷缸內(nèi)氣體由狀態(tài)A到狀態(tài)B為等容變化，＝ 到狀態(tài)B時(shí)活塞離開a、b，設(shè)活塞的質(zhì)量為m， pB＝p0＋ 可解得m＝2 kg 從狀態(tài)B到狀態(tài)C缸內(nèi)氣體等壓變化，設(shè)缸內(nèi)氣體初狀態(tài)的體積為V0， ＝ 可得V0＝440 cm3 物體M的體積VM＝SH－V0＝160 cm3 答案　(1)BCE　(2)160 cm3 - 19 -