高中物理 經(jīng)典習(xí)題及答案選修3-3

1、第七章 分子動(dòng)理論一 知識(shí)要點(diǎn)熱學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)組成部分，它研究的是熱現(xiàn)象的規(guī)律。描述熱現(xiàn)象的一個(gè)基本概念是溫度。凡是跟溫度有關(guān)的現(xiàn)象都叫做熱現(xiàn)象。分子動(dòng)理論是從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)研究熱現(xiàn)象的理論。它的基本內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用力。1.物體是由大量分子組成的：這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運(yùn)動(dòng)中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱(chēng)為分子。這里建立了一個(gè)理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級(jí)上是有意義的。一般認(rèn)為分子直徑大小的數(shù)量級(jí)為10-10m。固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密

2、排列的，每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積=物體體積分子個(gè)數(shù)。氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長(zhǎng)的正立方體。阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1，是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質(zhì)量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來(lái)了。2.分子的熱運(yùn)動(dòng)：物體里的分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在

3、液體中的固體微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：形成條件是：只要微粒足夠小。溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線(xiàn)，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。為什么微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？可以這樣分析：在任何一個(gè)選定的方向上，同一時(shí)刻撞擊固體微粒的液體分子個(gè)數(shù)與微粒的橫截面積成正比，即與微粒的線(xiàn)度r的平方成正比，從而對(duì)微粒的撞擊力的合力F與微粒的線(xiàn)度r的平方成正比；而固體微粒的質(zhì)量m與微粒的體積成正比，即與微粒的線(xiàn)度r的立方成正比，因此其加速度a=F/mr 1，即加速度與微粒

4、線(xiàn)度r成反比。所以微粒越小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變?cè)娇欤祭蔬\(yùn)動(dòng)越明顯。3.分子間的相互作用力：o F斥 F分 F引 分子力有如下幾個(gè)特點(diǎn)：分子間同時(shí)存在引力和斥力；引力和斥力都隨著距離的增大而減?。怀饬Ρ纫ψ兓每?。引導(dǎo)同學(xué)們跟老師一起自己動(dòng)手畫(huà)F-r圖象。先從橫坐標(biāo)r=r0開(kāi)始（r0是處于平衡狀態(tài)時(shí)相鄰分子間的距離），分別畫(huà)斥力（設(shè)為正）和引力（設(shè)為負(fù)）；然后向右移，對(duì)應(yīng)的斥力比引力減小得快；向左移，對(duì)應(yīng)的斥力比引力增大得快，畫(huà)出斥力、引力隨r而變的圖線(xiàn)，最后再畫(huà)出合力（即分子間作用力）隨r而變的圖線(xiàn)。分子間作用力（指引力和斥力的合力）隨分子間距離而變的規(guī)律是：rr0時(shí)表現(xiàn)為引力；r10r0以后

5、，分子力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)。記住這些規(guī)律對(duì)理解分子勢(shì)能有很大的幫助。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，分子力是電場(chǎng)力的表現(xiàn)。因?yàn)榉肿邮怯稍咏M成的，原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。（也就是說(shuō)分子力的本質(zhì)是四種基本基本相互作用中的電磁相互作用）。二 例題分析例1：根據(jù)水的密度為=1.0103kg/m3和水的摩爾質(zhì)量M=1.810-2kg,，利用阿伏加德羅常數(shù)，估算水分子的質(zhì)量和水分子的直徑。解：每個(gè)水分子的質(zhì)量m=M/NA=1.810-26.021023=3.010-26kg；水的摩爾體積V=M/，把水分子看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的小球，則每個(gè)分

6、子的體積為v=V/NA,而根據(jù)球體積的計(jì)算公式，用d表示水分子直徑，v=4r3/3=d3/6，得d=410-10 m例2：利用阿伏加德羅常數(shù)，估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下相鄰氣體分子間的平均距離D。解：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， 1mol任何氣體的體積都是V=22.4L，除以阿伏加德羅常數(shù)就得每個(gè)氣體分子平均占有的空間，該空間的大小是相鄰氣體分子間平均距離D的立方。，這個(gè)數(shù)值大約是分子直徑的10倍。因此水氣化后的體積大約是液體體積的1000倍。例3：下面關(guān)于分子力的說(shuō)法中正確的有：A.鐵絲很難被拉長(zhǎng)，這一事實(shí)說(shuō)明鐵絲分子間存在引力B.水很難被壓縮，這一事實(shí)說(shuō)明水分子間存在斥力C.將打氣管的出口端封住，向下壓活塞，當(dāng)空

7、氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮，這一事實(shí)說(shuō)明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力D.磁鐵可以吸引鐵屑，這一事實(shí)說(shuō)明分子間存在引力解：A、B正確。無(wú)論怎樣壓縮，氣體分子間距離一定大于r0，所以氣體分子間一定表現(xiàn)為引力。空氣壓縮到一定程度很難再壓縮不是因?yàn)榉肿映饬Φ淖饔茫菤怏w分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生壓強(qiáng)的結(jié)果，應(yīng)該用壓強(qiáng)增大解釋?zhuān)訡不正確。磁鐵吸引鐵屑是磁場(chǎng)力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正確。例4、下列說(shuō)法正確的是A. 氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B. 氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁上的平均沖量C. 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少，氣體的壓強(qiáng)一

8、定減小D. 單位面積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大答案A【解析】本題考查氣體部分的知識(shí).根據(jù)壓強(qiáng)的定義A正確,B錯(cuò).氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小,說(shuō)明溫度降低,但不能說(shuō)明壓強(qiáng)也一定減小,C錯(cuò).單位體積的氣體分子增加,但溫度降低有可能氣體的壓強(qiáng)減小,D錯(cuò).第八章 氣體一 知識(shí)要點(diǎn)1.氣體的狀態(tài)參量溫度。溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。熱力學(xué)溫度是國(guó)際單位制中的基本量之一，符號(hào)T，單位K（開(kāi)爾文）；攝氏溫度是導(dǎo)出單位，符號(hào)t，單位（攝氏度）。關(guān)系是t=T-T0，其中T0=273.15K，攝氏度不再采用過(guò)去的定義。兩種溫度間的關(guān)系可以表示為：T = t+273.1

9、5K和T =t，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運(yùn)動(dòng)?？梢詿o(wú)限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到。體積。氣體總是充滿(mǎn)它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的容積。壓強(qiáng)。氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的。（絕不能用氣體分子間的斥力解釋?zhuān)。┮话闱闆r下不考慮氣體本身的重量，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)處處相等。但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力而引起的。（例如在估算地球大氣的總重量時(shí)可以用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓乘以地球表面積。）壓強(qiáng)的國(guó)際單位是帕，符號(hào)Pa，常用的單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）和毫米汞柱(mmHg)。它們間的關(guān)系是：1 at

10、m=1.013105Pa=760 mmHg； 1 mmHg=133.3Pa。2.氣體分子動(dòng)理論氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是：氣體分子間的距離大約是分子直徑的10倍，分子間的作用力十分微弱。通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或碰撞器壁外，不受力的作用。每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，但對(duì)大量分子的整體來(lái)說(shuō)，分子的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的。研究的方法是統(tǒng)計(jì)方法。氣體分子的速率分布規(guī)律遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布是確定的，可以求出這個(gè)溫度下該種氣體分子的平均速率。用分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生（氣體壓強(qiáng)的微觀意義）。氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：氣體分子的平均動(dòng)能

11、，分子的密集程度。3.氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系（新大綱只要求定性介紹）一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小。（玻意耳定律：PV=恒量）一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高，體積增大。（蓋呂薩克定律：V/T=恒量）一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大。（查理定律：P/T=恒量）一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程： PV/T=恒量說(shuō)明：（1）一定質(zhì)量理想氣體的某個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于P一V（或PT、V-T）圖上的一個(gè)點(diǎn)，從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于從圖上一個(gè)點(diǎn)過(guò)渡到另一個(gè)點(diǎn)，可以有許多種不同的方法。如從狀態(tài)A變化到B，可以經(jīng)過(guò)的過(guò)程許多

12、不同的過(guò)程。為推導(dǎo)狀態(tài)方程，可結(jié)合圖象選用任意兩個(gè)等值過(guò)程較為方便。（2）當(dāng)氣體質(zhì)量發(fā)生變化或互有遷移（混合）時(shí)，可采用把變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問(wèn)題，利用密度公式、氣態(tài)方程分態(tài)式等方法求解。4.氣體壓強(qiáng)的計(jì)算氣體壓強(qiáng)的確定要根據(jù)氣體所處的外部條件，往往需要利用跟氣體接觸的液柱和活塞等物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況計(jì)算。5.熱力學(xué)第一定律在氣體中的應(yīng)用對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體（除碰撞外忽略分子間的相互作用力，因此沒(méi)有分子勢(shì)能），熱力學(xué)第一定律U=Q+W中：U僅由溫度決定，升溫時(shí)為正，降溫時(shí)為負(fù)；W僅由體積決定，壓縮時(shí)為正，膨脹時(shí)為負(fù)；Q由U和W共同決定；在絕熱情況下Q=0，因此有U= W。h1h3h2ab

13、二 例題分析例1：豎直平面內(nèi)有右圖所示的均勻玻璃管，內(nèi)用兩段水銀柱封閉兩段空氣柱a、b，各段水銀柱高度如圖所示。大氣壓為p0，求空氣柱a、b的壓強(qiáng)各多大？解：從開(kāi)口端開(kāi)始計(jì)算：右端為大氣壓p0，同種液體同一水平面上的壓強(qiáng)相同，所以b氣柱的壓強(qiáng)為pb= p0+g（h2-h1），而a氣柱的壓強(qiáng)為pa= pb-gh3= p0+g（h2-h1-h3）。此類(lèi)題求氣體壓強(qiáng)的原則就是從開(kāi)口端算起（一般為大氣壓），沿著液柱在豎直方向上，向下加gh，向上減gh即可（h為高度差）。AB例2：右圖中兩個(gè)氣缸的質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的氣缸靜止在水平面上，右邊的活塞和氣缸豎直懸掛在天

14、花板下。兩個(gè)氣缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓為p0，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？ 解：求氣體壓強(qiáng)要以跟氣體接觸的物體為對(duì)象進(jìn)行受力分析，在本題中，可取的研究對(duì)象有活塞和氣缸。兩種情況下活塞和氣缸的受力情況的復(fù)雜程度是不同的：第一種情況下，活塞受重力、大氣壓力和封閉氣體壓力三個(gè)力作用，而且只有氣體壓力是未知的；氣缸受重力、大氣壓力、封閉氣體壓力和地面支持力四個(gè)力，地面支持力和氣體壓力都是未知的，要求地面壓力還得以整體為對(duì)象才能得出。因此應(yīng)選活塞為對(duì)象求pA。同理第二種情況下應(yīng)以氣缸為對(duì)象求pB。得出的結(jié)論是： 例3：右圖中氣缸靜止在水平面上，缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的空氣?；钊牡馁|(zhì)

15、量為m，橫截面積為S，下表面與水平方向成角，若大氣壓為p0，求封閉氣體的壓強(qiáng)p pS1N mg p0S解：以活塞為對(duì)象進(jìn)行受力分析，關(guān)鍵是氣體對(duì)活塞的壓力方向應(yīng)該垂直與活塞下表面而向斜上方，與豎直方向成角，接觸面積也不是S而是S1=S/cos。因此豎直方向受力平衡方程為：pS1cos=mg+p0S，得p=p0+mg/S。結(jié)論跟角的大小無(wú)關(guān)。 A B pASA p0SA p0SB pBSB例4如圖所示，大小不同的兩個(gè)氣缸A、B固定在水平面上，缸內(nèi)的橫截面積分別為SA和SB且SA=3SB。兩缸內(nèi)各有一個(gè)活塞，在兩個(gè)氣缸內(nèi)分別封閉一定質(zhì)量的空氣，并用水平桿相連。已知大氣壓為p0，氣缸A內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為

16、pA=1.2 p0，不計(jì)活塞和氣缸間的摩擦阻力，求氣缸B內(nèi)空氣的壓強(qiáng)pB 解：應(yīng)該以整體為研究對(duì)象用水平方向的合力為零列方程，而不能認(rèn)為A、B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)相等。因?yàn)閮蓚€(gè)活塞的橫截面積是不同的。應(yīng)該以?xún)蓚€(gè)活塞和連桿整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，同時(shí)要考慮大氣壓的影響，受力圖如上。在水平方向上有：pASA+p0SB=pBSB+p0SA，代入SA=3 SB可得pB=3pA-2p0=1.6p0ACB本題還可以把該裝置豎立起來(lái)，那么在以活塞和連桿為對(duì)象受力分析時(shí)，還應(yīng)考慮到重力的作用。例5：如圖為醫(yī)院為病人輸液的部分裝置，圖中A為輸液瓶，B為滴壺，C為進(jìn)氣管，與大氣相通。則在輸液過(guò)程中（瓶A中尚有液體），

17、下列說(shuō)法正確的是：瓶A中上方氣體的壓強(qiáng)隨液面的下降而增大；瓶A中液面下降，但A中上方氣體的壓強(qiáng)不變；滴壺B中的氣體壓強(qiáng)隨A中液面的下降而減小；在瓶中藥液輸完以前，滴壺B中的氣體壓強(qiáng)保持不變 A. B. C. D.解：進(jìn)氣管C端的壓強(qiáng)始終是大氣壓p0，設(shè)輸液瓶A內(nèi)的壓強(qiáng)為pA，可以得到pA= p0-gh，因此pA將隨著h的減小而增大。滴壺B的上液面與進(jìn)氣管C端的高度差不受輸液瓶A內(nèi)液面變化的影響，因此壓強(qiáng)不變。選B。h例6：長(zhǎng)直均勻玻璃管內(nèi)用水銀柱封閉一定質(zhì)量的空氣后倒插入水銀槽內(nèi)。靜止時(shí)露出水銀槽面的水銀柱高為h，保持溫度不變，稍向上提玻璃管（管口仍在槽內(nèi)水銀面下），封閉在管內(nèi)的空氣的體積V和

18、壓強(qiáng)p以及水銀柱高h(yuǎn)各如何變化？解：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變使，氣體的壓強(qiáng)p和體積V必然同時(shí)變化，而達(dá)到平衡后，p+gh= p0的關(guān)系應(yīng)該依然成立。假設(shè)V不變，那么p也不變，而提升后h變大，p+gh將大于p0，因此管內(nèi)水銀柱將要下降，即封閉空氣的體積V必然增大，壓強(qiáng)p必然減小，又由于最終應(yīng)該有p+gh= p0，所以h必然增大。本題也可以假設(shè)提升后p不變，進(jìn)行推導(dǎo)，結(jié)論是完全一致的。注意前提：管內(nèi)必須封閉有一定質(zhì)量的空氣。若水銀柱上端是真空，那h就始終滿(mǎn)足p0=gh，向上提升玻璃管不會(huì)影響h的大小，那么V就一定增大了。LLh例7：兩端封閉的均勻直玻璃管豎直放置，內(nèi)用高h(yuǎn)的汞柱把管內(nèi)空氣分為上下兩

19、部分，靜止時(shí)兩段空氣柱的長(zhǎng)均為L(zhǎng)，上端空氣柱壓強(qiáng)為p1=2gh(為水銀的密度)。當(dāng)玻璃管隨升降機(jī)一起在豎直方向上做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后發(fā)現(xiàn)上端空氣柱長(zhǎng)減為2L/3。則下列說(shuō)法中正確的是A.穩(wěn)定后上段空氣柱的壓強(qiáng)大于2ghB.穩(wěn)定后下段空氣柱的壓強(qiáng)小于3ghC.升降機(jī)一定在加速上升D.升降機(jī)可能在勻減速上升解：系統(tǒng)靜止時(shí)下段空氣柱的壓強(qiáng)是3gh。做勻變速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后上段空氣柱體積減小說(shuō)明其壓強(qiáng)增大，而下段空氣柱體積增大，說(shuō)明其壓強(qiáng)減小。由水銀柱的受力分析可知，其合力方向向下，因此加速度向下，可能勻加速下降，也可能勻減速上升。選ABD例8：在一個(gè)固定容積的密閉容器中，加入3L的X(g)和2L的Y(g

20、)，在一定條件下這兩種氣體發(fā)生反應(yīng)而生成另兩種氣體4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+nR(g)，達(dá)到平衡后，容器內(nèi)溫度不變，而混合氣體的壓強(qiáng)比原來(lái)增大，則該反應(yīng)方程中的n值可能為 A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 解：由于反應(yīng)前后所有物質(zhì)都是氣態(tài)，設(shè)反應(yīng)前后的總的物質(zhì)的量分別為N1、N2，由于在一定溫度和體積下，氣體的壓強(qiáng)和氣體物質(zhì)的量成正比，因此生成物的物質(zhì)的量應(yīng)該大于反應(yīng)前的物質(zhì)的量，只能取n=6，選D。例9：鋼瓶?jī)?nèi)裝有高壓氧氣。打開(kāi)閥門(mén)氧氣迅速?gòu)钠靠趪姵?，?dāng)內(nèi)外氣壓相等時(shí)立即關(guān)閉閥門(mén)。過(guò)一段時(shí)間后再打開(kāi)閥門(mén)，會(huì)不會(huì)再有氧氣逸出？解：第一次打開(kāi)閥門(mén)氧氣“迅速”噴出，是一個(gè)絕熱過(guò)程Q

21、=0，同時(shí)氧氣體積膨脹對(duì)外做功W0，由熱力學(xué)第一定律U0，即關(guān)閉閥門(mén)時(shí)瓶?jī)?nèi)氧氣溫度必然低于外界溫度，而壓強(qiáng)等于外界大氣壓；“過(guò)一段時(shí)間”經(jīng)過(guò)熱交換，鋼瓶?jī)?nèi)氧氣的溫度又和外界溫度相同了，由于體積未變，所以瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)將增大，即大于大氣壓，因此再次打開(kāi)閥門(mén)，將會(huì)有氧氣逸出。例10：一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)ABCA的循環(huán)過(guò)程（AB為等溫線(xiàn)），其中那些階段是吸熱的，那些階是放熱的？整個(gè)過(guò)程是吸熱還是放熱？O V pABC解：首先可以判定C狀態(tài)下氣體溫度較高。根據(jù)熱力學(xué)第一定律分階段列表進(jìn)行分析如下：各階段都應(yīng)先根據(jù)溫度和體積的變化確定U和W的正負(fù)，再根據(jù)U=Q+W確定Q的正負(fù)。全過(guò)程始末溫度相同

22、，所以?xún)?nèi)能相同，但由圖可知：W=FS=pV（氣體做功等于p-V曲線(xiàn)下到橫軸間的面積），由圖可見(jiàn)AB階段氣體對(duì)外界做功少，CA階段外界對(duì)氣體做功多，BC階段氣體體積不變W=0，因此全過(guò)程外界對(duì)氣體作正功，氣體必然放熱。結(jié)論是AB、BC氣體吸熱；CA和全過(guò)程氣體放熱。UWQAB0+BC+0+CA+全過(guò)程0+ 例11、如圖，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比A右邊氣體溫度升高，左邊氣體

23、溫度不變B左右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強(qiáng)增大 D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案BC【解析】本題考查氣體.當(dāng)電熱絲通電后,右的氣體溫度升高氣體膨脹,將隔板向左推,對(duì)左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能增加,氣體的溫度升高.根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大.BC正確,右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功,D錯(cuò)。第九章 物態(tài)和物態(tài)變化知識(shí)要點(diǎn)1.固體的性質(zhì)(1)晶體和非晶體：由分子、原子或離子按一定的規(guī)律重復(fù)排列而成的固體叫做晶體。晶體的外形具有規(guī)則的幾何形狀，如食鹽晶體呈立方體，石英的晶體中間是六棱柱，兩端是六棱錐，雪花是冰的晶體，各種雪花的形狀都是

24、六角形的。像玻璃、松香、瀝青等沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀的固體叫做非晶體。晶體在不同方向上導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能等物理性質(zhì)不相同，這種特性叫做各向異性，而非晶體在各個(gè)方向上的各種物理性質(zhì)都是相同的。晶體都有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有熔點(diǎn)。晶體有單晶體和多晶體兩種。整個(gè)物體就是一個(gè)晶體叫做單晶體，如果整個(gè)物體由大量不規(guī)則排列的小晶體組成，叫做多晶體。多晶體不具有規(guī)則的幾何形狀，各種金屬材料都是多晶體。由于小晶體的排列是雜亂的，所以金屬整體表現(xiàn)為各向同性。單晶體的硅與鍺是半導(dǎo)體工業(yè)的重要原材料。應(yīng)用十分廣泛的微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)就需要用單晶體硅制成的半導(dǎo)體元件。我國(guó)在60年代用單晶體紅寶石制成了第一臺(tái)激光器。

25、我國(guó)自制的人造金剛石鉆頭，已用于地質(zhì)勘探。有的物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體。例如石英水晶是晶體，而石英玻璃卻是非晶體。有的晶體與非晶體在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化。液晶是一種液態(tài)晶體，它一方面像液體，具有流動(dòng)性，另一方面又像晶體，具有各向異性。有一種液晶，在外加電壓的影響下會(huì)由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài)，去掉電壓又恢復(fù)透明。電子手表與電子計(jì)算器就是利用液晶的這種性質(zhì)來(lái)顯示數(shù)字的。2. 液體的表面現(xiàn)象荷葉上的小水滴和草上的露珠會(huì)呈球形，一滴汞能成為球形在玻璃板上滾動(dòng)，而不附著在玻璃板上，細(xì)玻璃管插入水中，管里的水面比容器里的水面要高，這些現(xiàn)象都跟液體表面的性質(zhì)有關(guān)。（1）跟氣體接觸的液面薄層叫做表面層

26、。液體的表面層好像是繃緊的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢(shì)。荷葉上的小水滴、草上的露珠成球形，都是液體表面層收縮的結(jié)果。（2）在潔凈的玻璃片上放一滴水，水能擴(kuò)展形成薄層，附著在玻璃板。這種液體附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做浸潤(rùn)。對(duì)玻璃來(lái)說(shuō)，水是浸潤(rùn)液體。在石蠟面上放一滴水，水不能附著在石蠟表面上，這種液體不能附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做不浸潤(rùn)。對(duì)石蠟來(lái)說(shuō)，水是不浸潤(rùn)液體。同一種液體，對(duì)一些固體是浸潤(rùn)的，而對(duì)另一些固體可以是不浸潤(rùn)的。盛有液體的容器器壁附近的液面會(huì)成彎曲的形狀，也是由浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)現(xiàn)象引起的。如果液體能浸潤(rùn)器壁，在接近器壁處液面向上彎曲。如果液體不浸潤(rùn)器壁，在接近器壁處液面向下彎曲。（3）毛細(xì)

27、現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面升高的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面降低的現(xiàn)象，叫做毛細(xì)現(xiàn)象。具有大量毛細(xì)管的物體，只要液體與該物體浸潤(rùn)，就能把液體吸入物體中。毛巾吸水、磚塊吸水、燈芯吸油，都是這個(gè)原因。土壤中有許多毛細(xì)管，容易將地下水吸上來(lái)，有時(shí)為了防止水分蒸發(fā)，就將地表面的土鋤松，以破壞過(guò)多的毛細(xì)管。毛細(xì)現(xiàn)象在生理中有很大的作用，因?yàn)橹参锱c動(dòng)物的大部分組織，都是以各種各樣的細(xì)微管道連通起來(lái)的。第十章 熱力學(xué)定律一 知識(shí)要點(diǎn)1. 物體的內(nèi)能：做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。rEr0o由分子間相對(duì)位置決定的勢(shì)能叫分子勢(shì)能。

28、分子力做正功時(shí)分子勢(shì)能減??；分子力作負(fù)功時(shí)分子勢(shì)能增大。（所有勢(shì)能都有同樣結(jié)論：重力做正功重力勢(shì)能減小、電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小。）由上面的分子力曲線(xiàn)可以得出：當(dāng)r=r0即分子處于平衡位置時(shí)分子勢(shì)能最小。不論r從r0增大還是減小，分子勢(shì)能都將增大。如果以分子間距離為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，則分子勢(shì)能隨分子間距離而變的圖象如右?？梢?jiàn)分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。體積變化，分子勢(shì)能也變化。物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系：溫度升高時(shí)物體內(nèi)能增加；體積變化時(shí)，物體內(nèi)能變化。2. 熱力學(xué)第一定律：做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說(shuō)，做功和熱

29、傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加U，即U=Q+W 這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。在這個(gè)表達(dá)式中，當(dāng)外界對(duì)物體做功時(shí)W取正，物體克服外力做功時(shí)W取負(fù)；當(dāng)物體從外界吸熱時(shí)Q取正，物體向外界放熱時(shí)Q取負(fù)；U為正表示物體內(nèi)能增加，U為負(fù)表示物體內(nèi)能減小。3. 能量守恒定律：能量守恒定律指出：能量即不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程

30、中其總量不變。能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，是研究自然科學(xué)的強(qiáng)有力的武器之一。4. 熱力學(xué)第二定律：熱傳導(dǎo)的方向性。熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有方向性的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成。我們把沒(méi)有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功，而不引起其它變化的熱機(jī)稱(chēng)為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)。這表明機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。熱力學(xué)第二定律。表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。不可能從單一熱源吸

31、收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性表述）。第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律。能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例證明，我們無(wú)法把流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。二 例題分析例1：下列說(shuō)法中正確的是A.物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大B.物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為

32、零C.物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體內(nèi)能一定減小D.氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大解：物體的機(jī)械能和內(nèi)能是兩個(gè)完全不同的概念。物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定，而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定。分子動(dòng)能不可能為零（溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度），而物體的動(dòng)能可能為零。所以A、B不正確。物體體積減小時(shí)，分子間距離減小，但分子勢(shì)能不一定減小，例如將處于原長(zhǎng)的彈簧壓縮，分子勢(shì)能將增大，所以C也不正確。由于氣體分子間距離一定大于r0，體積增大時(shí)分子間距離增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，所以D正確。例2：下列說(shuō)法中正確的是A.物體吸熱后溫度一定升高B.物體溫度升高一定是因?yàn)槲樟藷崃緾.0的冰化為

33、0的水的過(guò)程中內(nèi)能不變D.100的水變?yōu)?00的水汽的過(guò)程中內(nèi)能增大解：吸熱后物體溫度不一定升高，例如冰融化為水或水沸騰時(shí)都需要吸熱，而溫度不變，這時(shí)吸熱后物體內(nèi)能的增加表現(xiàn)為分子勢(shì)能的增加，所以A不正確。做功也可以使物體溫度升高，例如用力多次來(lái)回彎曲鐵絲，彎曲點(diǎn)鐵絲的溫度會(huì)明顯升高，這是做功增加了物體的內(nèi)能，使溫度上升，所以B不正確。冰化為水時(shí)要吸熱，內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變，但分子勢(shì)能增加，因此內(nèi)能增加，所以C不正確。水沸騰時(shí)要吸熱，內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變但分子勢(shì)能增加，所以?xún)?nèi)能增大，D正確。例3：“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)進(jìn)行過(guò)一次太空飛行，其主要任務(wù)是給國(guó)際空間站安裝太陽(yáng)能電池板。該太陽(yáng)能電池板長(zhǎng)L

34、=73m，寬d=12m，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為=20%，已知太陽(yáng)的輻射總功率為P0=3.831026W，地日距離為R0=1.51011m，國(guó)際空間站離地面的高度為h=370km，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)約有一半時(shí)間在地球的陰影內(nèi)，所以在它能發(fā)電的時(shí)間內(nèi)將把所發(fā)電的一部分儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。由以上數(shù)據(jù)，估算這個(gè)太陽(yáng)能電池板能對(duì)國(guó)際空間站提供的平均功率是多少？解：由于國(guó)際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約二十分之一，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星，h遠(yuǎn)小于R0，因此它離太陽(yáng)的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R0。太陽(yáng)的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽(yáng)為圓心，地日距離為半徑的球面上，由此可以算出每平方米接收到的太陽(yáng)

35、能功率I0=P0/4R02=1.35kW/m2（該數(shù)據(jù)被稱(chēng)為太陽(yáng)常數(shù)），再由電池板的面積和轉(zhuǎn)化率，可求出其發(fā)電時(shí)的電功率為P=I0Ld=2.6105W，由于每天只有一半時(shí)間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時(shí)電功率的一半即130kW。例4、密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣（不計(jì)分子勢(shì)能）A內(nèi)能增大，放出熱量 B. 內(nèi)能減小，吸收熱量C內(nèi)能增大，對(duì)外界做功 D. 內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功答案：D解析：不計(jì)分子勢(shì)能，空氣內(nèi)能由溫度決定、隨溫度降低而減小，AC均錯(cuò)；薄塑料瓶因降溫而變扁、空氣體積減小，外界壓縮空氣做功，D對(duì)；空氣內(nèi)能減少、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放

36、熱、B錯(cuò)。例5、一氣象探測(cè)氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00atm（即76.0cmHg）、溫度為27.0的氦氣時(shí)，體積為3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的過(guò)程中，氣球內(nèi)氦氣壓強(qiáng)逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0cmHg，氣球內(nèi)部因啟動(dòng)一持續(xù)加熱過(guò)程而維持其溫度不變。此后停止加熱，保持高度不變。已知在這一海拔高度氣溫為-48.0。求：（1）氦氣在停止加熱前的體積；（2）氦氣在停止加熱較長(zhǎng)一段時(shí)間后的體積。解：（1）在氣球上升至海拔6.50km高空的過(guò)程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過(guò)程。根據(jù)玻意耳馬略特定律有 式中，是在此等溫過(guò)程末氦氣的體積。由式得 （2）在停止加熱較長(zhǎng)一段時(shí)間后，氦氣的溫度逐漸從

37、下降到與外界氣體溫度相同，即。這是一等壓過(guò)程。根據(jù)蓋呂薩克定律有 式中，是在此等壓過(guò)程末氦氣的體積。由式得 例6、噴霧器內(nèi)有10L水，上部封閉有l(wèi)atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門(mén)，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L（設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體）。(l）當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因。(2）打開(kāi)噴霧閥門(mén)，噴霧過(guò)程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過(guò)程氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。解：(l）設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為V2，由玻意耳定律p1 V1=p2V2 代人數(shù)據(jù)得 P2=2.5atm 微觀解釋?zhuān)簻囟?/p>

38、不變，分子平均動(dòng)能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加。(2）吸熱。氣體對(duì)外做功而內(nèi)能不變根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱。例7、汽車(chē)行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油上升。已知某型號(hào)輪胎能在4090正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過(guò)3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么在t20時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？（設(shè)輪胎容積不變）解：由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T0293K充氣后的最小胎壓為Pmin，最大胎壓為Pmax。依題意，當(dāng)T1233K時(shí)胎壓為P11.6atm。根據(jù)查理定律，即解得：Pmin2.01atm當(dāng)

39、T2363K時(shí)胎壓為P23.5atm。根據(jù)查理定律，即解得：Pmax2.83atm三 易錯(cuò)題集例1 設(shè)一氫氣球可以自由膨脹以保持球內(nèi)外的壓強(qiáng)相等，則隨著氣球的不斷升高，因大氣壓強(qiáng)隨高度而減小，氣球?qū)⒉粩嗯蛎?。如果氫氣和大氣皆可視為理想氣體，大氣的溫度、平均摩爾質(zhì)量以及重力和速度隨高度變化皆可忽略，則氫所球在上升過(guò)程中所受的浮力將_（填“變大”“變小”“不變”）【錯(cuò)解】錯(cuò)解一：因?yàn)闅馇蛏仙龝r(shí)體積膨脹，所以浮力變大。錯(cuò)解二：因?yàn)楦呖湛諝庀”?，所以浮力減小?！惧e(cuò)解原因】因?yàn)楦×Φ拇笮〉扔跉馇蚺砰_(kāi)大氣所受的重力，F(xiàn)=p空gV，當(dāng)氣球升入高空時(shí)，密度p減小，體積V增大，錯(cuò)解一和二都是分別單一地強(qiáng)調(diào)一方面

40、的變化，沒(méi)有綜合考慮，因此導(dǎo)致錯(cuò)解?！痉治鼋獯稹恳詺錃鉃檠芯繉?duì)象，設(shè)地面附近和高空h處的壓強(qiáng)和體積分別為p1，p2，V1，V2。因?yàn)闇囟炔蛔?，由?馬定律可知：p1V1=p2V2以大氣為研究對(duì)象，在地面附近和高空h處的壓強(qiáng)和大氣密度分別為戶(hù)p1，p2（與氫氣對(duì)應(yīng)相等）p1，p2因?yàn)榇髿饷芏群蛪簭?qiáng)都與高度設(shè)氫氣球在地面附近和高空h處的浮力分別為F1，F(xiàn)2則F1=p1gV1F2=p2gV2所以正確答案為浮力不變?！驹u(píng)析】如上分析，解決變化問(wèn)題，需要將各種變化因素一一考慮，而不能單獨(dú)只看到一面而忽略另一面。此題也可以利用克拉珀龍方程求解：在高度h處：對(duì)氫氣列克拉珀龍方程對(duì)排開(kāi)空氣列克拉珀龍方程因?yàn)閜

41、，V，R，T均相同所以聯(lián)立得：我們知道，空氣、氫氣的摩爾質(zhì)量是不變的，此題氣球中的氫氣質(zhì)量也是一定的，所以排開(kāi)空氣的質(zhì)量不隨高度h而變，又因?yàn)橹亓铀俣纫膊蛔儯ㄓ深}目知）所以，氣球所受浮力不變。利用克拉珀龍方程處理浮力，求解質(zhì)量問(wèn)題常常比較方便。例2 如圖7-1所示，已知一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2。問(wèn)：氣體對(duì)外是否做功？【錯(cuò)解】錯(cuò)解一：因?yàn)榕袛嗖涣藲怏w體積情況，所以無(wú)法確定。錯(cuò)解二：因?yàn)?狀態(tài)與2狀態(tài)在一條直線(xiàn)上而p-T坐標(biāo)上的等容線(xiàn)是直線(xiàn)所以狀態(tài)1與狀態(tài)2的體積相等，氣體對(duì)外不做功?！惧e(cuò)解原因】錯(cuò)解一是不會(huì)應(yīng)用等容線(xiàn)，不知道如何利用p-V圖比較兩個(gè)狀態(tài)的體積，因而感到無(wú)從下手。

42、錯(cuò)解二是把等容線(xiàn)的概念弄錯(cuò)了，雖然狀態(tài)1和狀態(tài)2在一條直線(xiàn)上，但并不是說(shuō)pT圖上的所有直線(xiàn)都是等容線(xiàn)。只有延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)才表示一個(gè)等容過(guò)程。而此題的狀態(tài)1與狀態(tài)2所在的直線(xiàn)就不是一條等容線(xiàn)?！痉治鼋獯稹咳鐖D7-2所示，分別做出過(guò)1和2的等容線(xiàn)和，由圖可知，直線(xiàn)的斜率大于直線(xiàn)的斜率，則VV，即V2V1，所以，從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，氣體膨脹對(duì)外做功了。【評(píng)析】從此題的解答可以看到，利用圖象幫助解決問(wèn)題，有時(shí)是很方便的，但這種方法首先必須按圖象有一個(gè)清楚的了解，只有在“識(shí)別”圖象的基礎(chǔ)上，才能準(zhǔn)確地“運(yùn)用”圖像。例3 一定質(zhì)量的理想氣體的三個(gè)狀態(tài)在V-T圖上用A，B，C三個(gè)點(diǎn)表示，如圖7-3所示

43、。試比較氣體在這三個(gè)狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)pA，pB，pC的大小關(guān)系有：（ ）ApCpBpCBpApCpBCpCpApBD無(wú)法判斷?！惧e(cuò)解】錯(cuò)解一：因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)與溫度成正比，哪個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度高，在哪個(gè)狀態(tài)時(shí)，氣體的壓強(qiáng)就大，即TCTATB，所以有pCpApB，應(yīng)選C。錯(cuò)解二：因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)與體積成反比，體積越大，壓強(qiáng)越小，從圖上可以看出：VAVCVB，所以戶(hù)pApCpB，應(yīng)選B。【錯(cuò)解原因】以上兩種錯(cuò)解，從分析思路上講都錯(cuò)了，都沒(méi)有了解到氣體狀態(tài)的三個(gè)參量（p，V，T）之間兩兩定量關(guān)系是有條件的。如壓強(qiáng)與溫度（當(dāng)然應(yīng)為熱力學(xué)溫度T）成正比的條件是體積不變，而壓強(qiáng)與體積成反比

44、的條件應(yīng)是溫度不變。如果不考慮第三個(gè)參量，而單純只講兩個(gè)參量之間的關(guān)系，顯然只能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，同時(shí)也培養(yǎng)了錯(cuò)誤的思考問(wèn)題方式，是不可取的。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)參量不是定量時(shí)，三者之【分析解答】因?yàn)樗o的是V-T圖，A，B，C三點(diǎn)的溫度體積都不一樣，要想比較三個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)，可以利用V-T圖上的等壓線(xiàn)輔助分析。在V-T圖上，等壓線(xiàn)是一條延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，可以通過(guò)A，B，C三點(diǎn)做三條等壓線(xiàn)分別表示三個(gè)等壓過(guò)程，如圖7-4所示。一定質(zhì)量的理想氣體在等壓過(guò)程中壓強(qiáng)保持不變，體積與溫度成正比，為了比較三個(gè)等壓線(xiàn)所代表的壓強(qiáng)的大小，可以做一條等溫線(xiàn)（亦可作一條等容線(xiàn)，方法大同小異，以下略），使一個(gè)等溫過(guò)程與三個(gè)等壓

45、過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，等溫線(xiàn)（溫度為T(mén)）與等壓線(xiàn)分別交于A，B，C，在等溫過(guò)程中，壓強(qiáng)與體積成反比（玻意耳定律），從圖上可以看出：VAVBVC，所以可以得出結(jié)論：pApBpC，而A與A，B與B，C與C分別在各自的等壓線(xiàn)上，即pA=pA，pB=pB，pC=pC，所以可以得出結(jié)論，即pApBpC，所以正確答案為A。例4 如圖7-5，A，B是體積相同的氣缸，B內(nèi)有一導(dǎo)熱的、可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞C，D為不導(dǎo)熱的閥門(mén)。起初，閥門(mén)關(guān)閉，A內(nèi)裝有壓強(qiáng)p1=2.0105a溫度T1=300K的氮?dú)?。B內(nèi)裝有壓強(qiáng)P2=1.0105Pa，溫度T2=600K的氧氣。打開(kāi)閥門(mén)D，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡，

46、以V1和V2分別表示平衡后氮?dú)夂脱鯕獾捏w積，則V1V2=_（假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，并與外界無(wú)熱交換，連接氣缸的管道體積可忽略）【錯(cuò)解】開(kāi)始是平衡狀態(tài)，未態(tài)還是平衡狀態(tài)，由理想氣體狀態(tài)方此題答案為14?！惧e(cuò)解原因】理想氣體狀態(tài)方程或氣體定律，針對(duì)的對(duì)象應(yīng)為一定質(zhì)量的理想氣體，而不能是兩種（或兩部分）氣體各自的狀態(tài)，必須是一定質(zhì)量的理想氣體初、末兩種狀態(tài)之間滿(mǎn)足的關(guān)系，上述解法把兩部分氣體的p1，p2，T1，T2與一定質(zhì)量的氣體前后兩種狀態(tài)的p1，p1，T1，T1混為一談，以致出現(xiàn)完全相反的結(jié)論?！痉治鼋獯稹繉?duì)于A容器中的氮?dú)?，其氣體狀態(tài)為：p1=2.0105pa V1=V T1300KP1

47、=P V1=V1（題目所設(shè)） T1=T由氣體狀態(tài)方程可知：對(duì)于B容器中的氧氣，其氣體狀態(tài)為：p2=1.0105pa V2V T2=600Kp2=p V2=V2（題目所設(shè)） T2=T由氣態(tài)方程可知聯(lián)立消去T，V可得：此題的正確答案為V1V2=41【評(píng)析】解決有關(guān)兩部分氣體相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題時(shí)，要注意兩方面的問(wèn)題。首先，要把兩部分氣體分開(kāi)看待，分別對(duì)每一部分氣體分析出初、未狀態(tài)的p，V，T情況，分別列出相應(yīng)的方程（應(yīng)用相應(yīng)的定律、規(guī)律）切不可將兩部分氣體視為兩種狀態(tài)。其次，要找出兩部分氣體之間的聯(lián)系，如總體積不變，平衡時(shí)壓強(qiáng)相等，等等。例如本題中，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)兩邊氣體體積相等，閥門(mén)打開(kāi)兩邊氣體壓強(qiáng)相等，溫

48、度相等，利用這些關(guān)系，可以消去方程中的未知因素，否則，也解不出正確結(jié)果。例5 如圖7-6所示，一個(gè)橫截面積為S的圓筒型容器豎直放置，金屬圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)圓板A與容器內(nèi)壁之間的摩擦，若大氣壓強(qiáng)為P0，則被圓板封閉在容器中氣體的壓強(qiáng)p等于（ ）【錯(cuò)解】錯(cuò)解一：因?yàn)閳A板下表面是傾斜的，重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于錯(cuò)解三：大氣壓p0可以向各個(gè)方向傳遞，所以氣體壓強(qiáng)里應(yīng)包括p0，【錯(cuò)解原因】重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)，壓力都應(yīng)該是垂直于接觸面方向，所以重力產(chǎn)生壓強(qiáng)應(yīng)是重力的分力Mg/cos，而不是Mg，錯(cuò)解一是對(duì)壓力這個(gè)概念理解不對(duì)。錯(cuò)解二雖然注意到重力的分

49、力Mg/cos產(chǎn)生壓強(qiáng)，但沒(méi)有考慮到面錯(cuò)解三在分解重力時(shí)錯(cuò)了，重力的一個(gè)分力應(yīng)是Mg/cos而不是Mgcos，因?yàn)榱硪粋€(gè)分力一定要垂直斜板的豎直面，如圖7-7。所以重【分析解答】以金屬圓板A為對(duì)象，分析其受力情況，從受力圖7-8可知，圓板A受豎直向下的力有重力Mg、大氣壓力p0S，豎直向上的正確答案應(yīng)為D?！驹u(píng)析】正如本題的“分析解答”中所做的那樣，確定被活塞封閉的氣體的壓強(qiáng)的一般方法是：以活塞為研究對(duì)象；分析活塞的受力情況；概括活塞的運(yùn)動(dòng)情況（通常為靜止?fàn)顟B(tài)），列出活塞的受力方程（通常為受力平衡方程）；通過(guò)解這個(gè)方程便可確定出氣體的壓強(qiáng)。例6 如圖7-9所示，在一個(gè)圓柱形導(dǎo)熱的氣缸中，用活塞

50、封閉了一部分空氣，活塞與氣缸壁間是密封而光滑的，一彈簧秤掛在活塞上，將整個(gè)氣缸懸吊在天花板上。當(dāng)外界氣溫升高（大氣壓不變）時(shí)，（ ）A.彈簧秤示數(shù)變大B.彈簧秤示數(shù)變小C.彈簧秤示數(shù)不變D.條件不足，無(wú)法判斷【錯(cuò)解】對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，如圖7-10由活塞平衡條件可知：F=mg+p0S-pS當(dāng)外界氣溫上升時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，所以彈簧秤的接力F將變小，所以答案應(yīng)選B?！惧e(cuò)解原因】主要是因?yàn)閷?duì)氣體壓強(qiáng)變化的判斷，沒(méi)有認(rèn)真細(xì)致地具體分析，而是憑直覺(jué)認(rèn)為溫度升高，壓強(qiáng)增大?！痉治鼋獯稹繉?duì)活塞受力分析如錯(cuò)解，F(xiàn)=mg+p0S-pS現(xiàn)在需要討論一下氣體壓強(qiáng)的變化。以氣缸為對(duì)象受力分析，如圖7-11因?yàn)镸、S、

51、P0均為不變量，所以，在氣體溫度變化時(shí)，氣體的壓強(qiáng)不變。而氣體在此過(guò)程中作等壓膨脹。由此而知，彈簧秤的示數(shù)不變，正確答案為C?！驹u(píng)析】通過(guò)本題的分析可以看出，分析問(wèn)題時(shí)，研究對(duì)象的選取對(duì)解決問(wèn)題方向的作用是至關(guān)重要的。如本題要分析氣體壓強(qiáng)的變化情況，選取氣缸為研究對(duì)象比研究活塞要方便得多。另外如本題只是分析彈簧秤的示數(shù)變化，選整個(gè)氣缸和活塞為研究對(duì)象更為方便，因?qū)飧准訜岬倪^(guò)程中，氣缸、氣體及活塞所受重力不變，所以彈簧秤對(duì)它們的拉力就不會(huì)變化，因此彈簧秤的示數(shù)不變。例7 如圖7-12所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，中間用長(zhǎng)為h的水銀柱將其分為兩部分，分別充有空氣，現(xiàn)將玻璃管豎直放置，兩段空

52、氣柱長(zhǎng)度分別為l1，l2，已知l1l2，如同時(shí)對(duì)它們均勻加熱，使之升高相同的溫度，這時(shí)出現(xiàn)的情況是：（ ）A水銀柱上升B水銀柱下降C水銀柱不動(dòng)D無(wú)法確定【錯(cuò)解】假設(shè)兩段空氣柱的壓強(qiáng)p1，p2保持不變，它們的初溫為T(mén)當(dāng)溫度升高T時(shí)，空氣柱1的體積由V1增至V1；，增加的體積V1=V1-V1，考慮到空氣柱的總長(zhǎng)度不變，空氣柱2的體積從V2增至V2，且V2=V-V2，由蓋呂薩克定律得：在T，T都同的情況下，因?yàn)閂1V2，所以V1V2，所以，水銀柱應(yīng)向下移動(dòng)。選B。【錯(cuò)解原因】這道題因?yàn)槌鯗匾粯?，又升高相同的溫度，所以比較液柱移動(dòng)，可能有兩種假設(shè)，一種為設(shè)壓強(qiáng)不變，另一種是設(shè)體積不變。而上述解法中假定

53、壓強(qiáng)不變而導(dǎo)出水銀柱下降這本身就是自相矛盾的。水銀柱的移動(dòng)情況是由水銀柱的受力情況決定的，而受力情況是由兩邊壓強(qiáng)的大小決定的，因此不能假設(shè)壓強(qiáng)不變。【分析解答】假定兩段空氣柱的體積不變，即V1，V2不變，初始溫度為T(mén)，當(dāng)溫度升高T時(shí)，空氣柱1的壓強(qiáng)由p1增至p1，p1=p1-p1，空氣柱2的壓強(qiáng)由p2增至p2，p2= p2-p2。由查理定律得：因?yàn)閜2=p1+hp1，所以p1p2，即水銀柱應(yīng)向上移動(dòng)。所以正確答案應(yīng)選A。【評(píng)析】（1）這類(lèi)題目只能按等容過(guò)程求解。因?yàn)樗y柱的移動(dòng)是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改變又是兩段空氣柱壓強(qiáng)增量的不同造成的所而它的受力改變又是手。（2）壓強(qiáng)的變化由壓

54、強(qiáng)基數(shù)（即原來(lái)氣體的壓強(qiáng)）決定，壓強(qiáng)基數(shù)大，升高相同的溫度，壓強(qiáng)增量就大。同理，若兩段空氣柱同時(shí)降低相同的溫度，則壓強(qiáng)基數(shù)大的，壓強(qiáng)減少量大。就本題而言，水銀柱將向下移動(dòng)。例8 把一根兩端開(kāi)口帶有活塞的直管的下端浸入水中，活塞開(kāi)始時(shí)剛好與水面平齊，現(xiàn)將活塞緩慢地提升到離水面H=15m高處，如圖7-13所示，求在這過(guò)程中外力做功為多少？（已知活塞面積S=1.0dm2，大氣壓戶(hù)p0=1.0105Pa，活塞的厚度和質(zhì)量不計(jì)，取g=10m/s2）【錯(cuò)解】把活塞緩慢提升需做的功等于水柱上升增加的重力勢(shì)能。水柱的質(zhì)量m=PSH，則水柱的重力勢(shì)能增加Ep=mgh=pSHEp=1.1104J也就是說(shuō)，外力需做功W=Ep=1.1104J【錯(cuò)解原因】在大氣壓p0=1.0105pa的情況下，水柱能上升的最且應(yīng)忽略水蒸氣氣壓的影響），而不是題目中提到的15m。【分析解答】在把活塞提升最初的10m的過(guò)程中，外力做功等于水柱勢(shì)能的增加，即在把活塞提升的后5m的過(guò)程中，外力做功就等于克服大氣壓力的做功，即：W2=p0S(H-h,)=5.0103(J)則在全過(guò)程中外力做功為W=W1+W2=1.0104（J），即為正確答案?！驹u(píng)析】解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵是要分析清楚題目所述的物理過(guò)程，這個(gè)“分析物理過(guò)程”就是所謂的審題。審題不應(yīng)將注意力完全集中到已知數(shù)值上，而應(yīng)重點(diǎn)分析問(wèn)題描述的是怎樣一個(gè)過(guò)程。如本題中雖然給