高考物理培優(yōu)一輪計(jì)劃全國創(chuàng)新版培優(yōu)講義第14章　選修3-3第51課時(shí)　固體液體氣體

第51課時(shí)固體、液體、氣體考點(diǎn)1固體和液體的性質(zhì)1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2．液體表面張力(1)形成原因：表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。(2)表面特性：表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。(4)表面張力的效果：表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。(5)表面張力的大?。焊吔缇€的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系。3．毛細(xì)現(xiàn)象是指浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。4．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eq\o(□,\s\up1(10))雜亂無章的。1．(粵教版選修3－3P24·T1)辨別物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較正確的方法是()A．從外形來判斷B．從各向異性或各向同性來判斷C．從導(dǎo)電性能來判斷D．從是否具有確定的熔點(diǎn)來判斷答案D解析晶體和非晶體最大的區(qū)別就是晶體有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，D正確。2．(粵教版選修3－3P37·T2)(多選)下列現(xiàn)象中，與液體表面張力有關(guān)的是()A．小縫衣針漂浮在水面上B．小木船漂浮在水面上C．荷葉上的小水珠呈球形D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不會流下來答案ACD解析小木船漂浮在水面上，是浮力和重力共同作用的效果，B錯(cuò)誤；其余選項(xiàng)是由于液體表面張力的作用，A、C、D正確。3.如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是()A．晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0B．曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C．曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D．曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)答案B解析晶體與非晶體的最大區(qū)別就是晶體有固定的熔點(diǎn)。當(dāng)因溫度升高而熔化時(shí)，在熔化過程中晶體的溫度將保持不變，只有晶體全部熔化后其溫度才上升，而非晶體沒有這個(gè)特點(diǎn)。結(jié)合題目中的圖象特點(diǎn)可知B正確?？键c(diǎn)2氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和計(jì)算1．產(chǎn)生的原因由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、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。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)為研究對象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。1．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，溫度升高，體積增大，從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來分析，正確的是()A．此過程中分子的平均速率不變，所以壓強(qiáng)保持不變B．此過程中每個(gè)氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變，所以壓強(qiáng)保持不變C．此過程中單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變，所以壓強(qiáng)保持不變D．以上說法都不對答案D解析溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能不變，故氣體分子每次碰撞器壁的沖力不變，A、B錯(cuò)誤；理想氣體體積變大，氣體的分子數(shù)密度減小，單位時(shí)間碰撞容器壁單位面積的分子數(shù)減少，C錯(cuò)誤，故選D。2.(多選)如圖所示，內(nèi)徑均勻、兩端開口的V形管，B支管豎直插入水銀槽中，A支管與B支管之間的夾角為θ，A支管中有一段長為h的水銀柱保持靜止，下列說法中正確的是()A．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)B．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)cosθC．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθD．管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcosθ高汞柱答案BD解析以A管內(nèi)水銀柱為研究對象，有pS＋Shcosθ＝p0S，B管內(nèi)氣體壓強(qiáng)p＝p0－h(huán)cosθp<p0，所以B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高出hcosθ。A、C錯(cuò)誤，B、D正確。3．如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，缸套的質(zhì)量為M，通過彈簧吊在天花板上，汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體，缸套和活塞間無摩擦，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，則封閉氣體的壓強(qiáng)為()A．p＝p0＋eq\f(mg,S)B．p＝p0＋eq\f(M＋mg,S)C．p＝p0－eq\f(Mg,S)D．p＝eq\f(mg,S)答案C解析以缸套為研究對象，缸套受重力、內(nèi)部氣體對它的壓力和大氣壓力作用，有pS＋Mg＝p0S，所以p＝p0－eq\f(Mg,S)，C正確?？键c(diǎn)3氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1．氣體實(shí)驗(yàn)定律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。[例1]如圖所示，粗細(xì)均勻U形細(xì)玻璃管豎直放置，各部分水銀柱的長度分別為L2＝25cm，L3＝25cm，L4＝10cm，A端被封空氣柱的長度為L1＝60cm，BC在水平面上，整個(gè)裝置處在恒溫環(huán)境中，外界氣壓p0＝75cmHg。將玻璃管繞B點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)90°至AB管水平，求此時(shí)被封空氣柱的長度。解析設(shè)玻璃管的橫截面積為S，以cmHg為壓強(qiáng)單位開始p1＝p0－(L2－L4)＝60cmHg，V1＝L1S＝60S，將玻璃管繞B點(diǎn)沿逆時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)90°，假設(shè)CD管中還有水銀，p2＝p0＋L3＝100cmHg，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得V2＝L1′S，解得L1′＝36cm<(60－10)cm，假設(shè)不成立。設(shè)原水平管中有長為xcm的水銀進(jìn)入左管：60×60S＝(75＋25－x)(60－10－x)S，解得x＝10cm<L3，所以L＝60－10－x＝40cm。答案40cm利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及氣態(tài)方程解決問題的基本思路分析有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程問題的物理過程一般要抓住三個(gè)要點(diǎn)：(1)階段性，即弄清一個(gè)物理過程分為哪幾個(gè)階段；(2)聯(lián)系性，即找出幾個(gè)階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的；(3)規(guī)律性，即明確各階段遵循的實(shí)驗(yàn)定律。1．(人教版選修3－3P25·T1改編)對一定質(zhì)量的理想氣體，以下狀態(tài)變化中可以實(shí)現(xiàn)的是()A．降低溫度時(shí)，壓強(qiáng)不變，體積增大B．升高溫度時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積減小C．溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)體積都增大D．升高溫度時(shí)，體積不變，壓強(qiáng)減小答案B解析降低溫度時(shí)，壓強(qiáng)不變，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知V減小，故A錯(cuò)誤；升高溫度時(shí)，壓強(qiáng)增大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知V可能減小也可能增大，故B正確；溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)增大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知V減小，故C錯(cuò)誤；升高溫度時(shí)，體積不變，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知壓強(qiáng)增大，故D錯(cuò)誤。2．如圖質(zhì)量為M的絕熱活塞把一定質(zhì)量的理想氣體密封在豎直放置的絕熱汽缸內(nèi)?；钊稍谄變?nèi)無摩擦滑動(dòng)?，F(xiàn)通過電熱絲對一理想氣體緩慢地加熱。設(shè)汽缸處在大氣中，大氣壓強(qiáng)恒定。經(jīng)過一段較長時(shí)間后，下列說法正確的是()A．汽缸中氣體的壓強(qiáng)比加熱前要大B．汽缸中氣體的壓強(qiáng)保持不變C．汽缸中氣體的體積比加熱前要大D．汽缸中氣體的內(nèi)能可能和加熱前一樣大E．活塞在單位時(shí)間內(nèi)受汽缸中分子撞擊的次數(shù)比加熱前要少答案BCE解析汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋eq\f(mg,S)，可知加熱時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)保持不變，A錯(cuò)誤、B正確；封閉氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律知，溫度上升時(shí)，氣體的體積增大，C正確；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，D錯(cuò)誤；溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，體積增大，單位體積氣體分子數(shù)減少，由于氣體的壓強(qiáng)不變，根據(jù)壓強(qiáng)的微觀含義知活塞在單位時(shí)間內(nèi)受汽缸中分子撞擊的次數(shù)比加熱前減少，E正確。3．汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油上升。已知某型號輪胎能在－40～90℃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3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么在t＝20℃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)答案2.01～2.83atm解析由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T0＝293K充氣后的最小胎壓為pmin，最大胎壓為pmax。依題意，當(dāng)T1＝233K時(shí)胎壓為p1＝1.6atm。根據(jù)查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(pmin,T0)，即eq\f(1.6,233)＝eq\f(pmin,293)解得：pmin≈2.01atm當(dāng)T2＝363K時(shí)胎壓為p2＝3.5atm。根據(jù)查理定律eq\f(p2,T2)＝eq\f(pmax,T0)，即eq\f(3.5,363)＝eq\f(pmax,293)解得：pmax≈2.83atm。考點(diǎn)4理想氣體狀態(tài)變化的圖象問題1．等溫過程(1)p-V圖象由于pV＝CT得pV之積越小，溫度越低，線離原點(diǎn)越近。如圖甲所示。(2)p-eq\f(1,V)圖象：由p＝CT·eq\f(1,V)得斜率k＝CT，即斜率越小，溫度越低。如圖乙所示。2．等容過程p-T圖象：由p＝eq\f(C,V)T得，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越小，體積越大。3．等壓過程V-T圖象：由V＝eq\f(C,p)T得，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越小，壓強(qiáng)越大。[例2](多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖所示，下列判斷正確的是()A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同解析由圖象可知，ab過程，氣體壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，則氣體發(fā)生等容變化，氣體體積不變，外界對氣體不做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體吸收熱量，A正確；由圖象可知，bc過程氣體發(fā)生等溫變化，氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律可知，體積增大，氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體吸熱，B錯(cuò)誤；由圖象可知，ca過程氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，由蓋—呂薩克定律可知，其體積減小，外界對氣體做功，W>0，氣體溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要放出熱量，過程ca中外界對氣體所做的功小于氣體所放熱量，C錯(cuò)誤；由圖象可知，a狀態(tài)溫度最低，分子平均動(dòng)能最小，D正確；由圖象可知，bc過程氣體發(fā)生等溫變化，氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律可知，體積增大，b、c狀態(tài)氣體的分子數(shù)密度不同，b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同，E正確。答案ADE(1)用p-V，p-T，V-T等關(guān)系圖象，可以形象直觀看出p、V、T的變化及它們之間的關(guān)系。(2)p-V圖象要注意等溫線的特點(diǎn)是雙曲線，其他圖象注意斜率的含義。(3)能熟練地進(jìn)行三種圖象的相互轉(zhuǎn)化，必要時(shí)作出輔助狀態(tài)變化圖線，以便更清楚地搞清p、V、T三者的變化關(guān)系。(4)在p-V、V-T、p-T圖象中的一個(gè)點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，對應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量。圖象中的某條直線或曲線表示一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。如圖1表示一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1出發(fā)經(jīng)過狀態(tài)2和3，最終又回到狀態(tài)1。那么，在圖2的p-T圖象中，反映了上述循環(huán)過程的是()答案B解析在圖1中，1→2是等壓升溫過程，2→3是等容降溫過程，3→1是等溫升壓過程，B正確。1．甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，由燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，下列說法正確的是()A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、乙、丙都是晶體C．甲、丙為非晶體，丙是晶體D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體答案D解析單晶體是各向異性的，熔化在晶體表面的石蠟是橢圓形。非晶體和多晶體是各向同性，則熔化在表面的石蠟是圓形，因此丙為單晶體，甲、乙可能是多晶體與非晶體，根據(jù)溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系，可知，甲、丙為晶體，乙是非晶體，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。2．(多選)2013年6月20日，女航天員王亞平成為中國第一位“天空老師”，在太空中給全國青少年講解了液體表面張力的作用，微重力環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)等知識，下列現(xiàn)象中哪些是由于表面張力引起的()A．鋼針浮在水面上B．船只浮在水面上C．飛船中自由漂浮的水滴呈球形D．布傘傘面的布料有縫隙但不漏雨水答案ACD解析鋼針受到水的表面張力作用，與重力平衡，鋼針浮在水平面上，A正確；船只在水的浮力作用下浮在水面上，與表面張力無關(guān)，B錯(cuò)誤；飛船中自由漂浮的水滴在表面張力作用下使水滴表面積收縮到最小即呈球形，C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)，D正確。3．液晶顯示器是一種采取液晶為材料的顯示器，由于機(jī)身薄、省電、輻射低等優(yōu)點(diǎn)深受用戶的青睞，下列關(guān)于液晶說法正確的是()A．液晶都是人工合成的，天然的液晶并不存在B．液晶既有液體的流動(dòng)性，又有光學(xué)的各向同性C．當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后，在不同的電場強(qiáng)度下，它對不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣，這樣就能顯示各種顏色D．液晶的結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)相同答案C解析液晶有人工合成的，也有天然的，例如液晶也存在于生物結(jié)構(gòu)中，故A錯(cuò)誤；液晶既有液體的流動(dòng)性，又有光學(xué)的各向異性，故B錯(cuò)誤；當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后，在不同的電場強(qiáng)度下，對不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣，這樣就能顯示各種顏色，故C正確；液晶是介于液態(tài)與結(jié)晶態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)不同，故D錯(cuò)誤。4．(多選)下列各圖中，p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T表示熱力學(xué)溫度，t表示攝氏溫度，各圖中正確描述一定質(zhì)量氣體等壓變化規(guī)律的是()答案AC解析A中橫軸代表熱力學(xué)溫度，縱軸代表壓強(qiáng)，圖象與橫軸平行，縱坐標(biāo)為定值，表示壓強(qiáng)一定，是氣體等壓變化規(guī)律，A正確；B中橫軸代表體積，縱軸代表壓強(qiáng)，圖象表示隨著體積增大壓強(qiáng)減小的變化規(guī)律，不是等壓變化規(guī)律，B錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量一定的氣體遵守的氣態(tài)方程：eq\f(pV,T)＝C(恒量)可以得出V＝eq\f(C,p)T，如果是氣體等壓變化，那么eq\f(C,p)是常數(shù)，得出V-T圖象為過原點(diǎn)的直線，C正確；D中橫軸代表攝氏溫度，圖象中表示隨著溫度增大壓強(qiáng)增大，不是等壓變化規(guī)律，D錯(cuò)誤。5．如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無摩擦。在活塞上緩慢地放上一定量的細(xì)砂。假設(shè)在此過程中，汽缸內(nèi)氣體的溫度始終保持不變，下列說法正確的是()A．汽缸中氣體的內(nèi)能增加B．汽缸中氣體的壓強(qiáng)減小C．汽缸中氣體的分子平均動(dòng)能不變D．單位時(shí)間內(nèi)汽缸中氣體分子對活塞撞擊的次數(shù)不變答案C解析氣體做等溫變化，而溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故分子的平均動(dòng)能不變，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，所以內(nèi)能不變，A錯(cuò)誤，C正確；在活塞上緩慢地放上一定量的細(xì)砂，封閉氣體壓強(qiáng)增大，故B錯(cuò)誤；封閉氣體壓強(qiáng)增大，溫度不變，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得氣體的體積減小，缸中氣體分子數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)汽缸中氣體分子對活塞撞擊的次數(shù)增大，D錯(cuò)誤。6．(多選)下列說法正確的是()A．水的飽和汽壓隨溫度的升高而增加B．浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)C．一定質(zhì)量的0℃的水的內(nèi)能大于等質(zhì)量的0℃的冰的內(nèi)能D．氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子間的相互排斥而產(chǎn)生的E．一些昆蟲可以停在水面上，是由于水表面存在表面張力的緣故答案ABCE解析飽和汽壓與液體材料和溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，故A正確；浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)，與分子力有關(guān)，故B正確；由于水結(jié)冰要放熱，故一定質(zhì)量的0℃的水的內(nèi)能大于等質(zhì)量的0℃的冰的內(nèi)能，故C正確；氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子對容器壁的頻繁碰撞引起，與分子數(shù)密度和平均動(dòng)能有關(guān)，故D錯(cuò)誤；小昆蟲可以停在水面上，由于水表面存在表面張力的緣故，故E正確。7．如圖a所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積為S＝2×10－3m2、質(zhì)量為m＝4kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離為24cm，在活塞的右側(cè)12cm處有一對與汽缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為300K，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa。現(xiàn)將汽缸豎直放置，如圖b所示，求該情況下：(取g＝10m/s2)(1)活塞與汽缸底部之間的距離；(2)緩慢對汽缸加熱，當(dāng)溫度升至多高時(shí)活塞與卡環(huán)剛好接觸？若此過程中氣體內(nèi)能增加了11.6J，則氣體吸收了多少熱量？(3)緩慢對汽缸加熱，當(dāng)溫度升至多高時(shí)活塞對卡環(huán)的壓力為60N?答案(1)20cm(2)540K50J(3)675K解析(1)汽缸水平放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＝1×105Pa，溫度T1＝300K，體積V1＝24cm×S，當(dāng)汽缸豎直放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa，溫度T2＝T1＝300K，體積V2＝H×S，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，代入數(shù)據(jù)可得H＝20cm。(2)設(shè)活塞到卡環(huán)時(shí)的溫度為T3，此時(shí)V3＝L3S，等壓變化，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，解得T3＝540K，氣體對外做功W＝－p2S·ΔL＝－38.4J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W＋Q，解得Q＝ΔU－W＝50J。(3)p3＝p2＝1.2×105Pa，p4＝p3＋eq\f(F,S)＝1.5×105Pa，根據(jù)eq\f(p3,T3)＝eq\f(p4,T4)，解得T4＝675K。8.如圖所示，長為1m、開口豎直向上的玻璃管內(nèi)有一段長為15cm的水銀柱，封閉了一段長度為20cm的氣體。已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg?，F(xiàn)緩慢旋轉(zhuǎn)玻璃管，求：(1)當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，封閉氣體的長度為多少？(2)當(dāng)玻璃管開口豎直向下時(shí)，封閉氣體的長度又是多少？答案(1)24cm(2)30cm解析(1)設(shè)管橫截面積為S，以管內(nèi)氣體為研究對象，管口豎直向上為初態(tài)：p1＝(75＋15)cmHg＝90cmHg，V1＝20S。水平放置為末態(tài)：p2＝75cmHg，由玻意耳定律p1V1＝p2V2得V2＝eq\f(p1V1,p2)＝eq\f(90×20S,75)＝24S，所以，管內(nèi)氣體長24cm。(2)以管口豎直向上為初態(tài)，管口豎直向下為末態(tài)：p3＝(75－15)cmHg＝60cmHg，由玻意耳定律得V3＝eq\f(p1V1,p3)＝30S，所以，管內(nèi)氣體長30cm，因?yàn)?0cm＋15cm<100cm，所以水銀不會流出。9．(2017·全國卷Ⅲ)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到初態(tài)a。下列說法正確的是()A．在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B．在過程ca中外界對氣體做功C．在過程ab中氣體對外界做功D．在過程bc中氣體從外界吸收熱量E．在過程ca中氣體從外界吸收熱量答案ABD解析在過程ab中，體積不變，外界對氣體不做功，氣體也對外界不做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故A正確、C錯(cuò)誤；在過程ca中，壓強(qiáng)不變，體積減小，溫度降低，故內(nèi)能減少，而外界對氣體做功，氣體要向外界放出熱量，故B正確、E錯(cuò)誤；在過程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故D正確。10.(2017·山東滕州五中月考)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過圖線A→B→C→A的狀態(tài)變化過程，AB的延長線過O點(diǎn)，CA與縱軸平行。由圖線可知()A．A→B過程壓強(qiáng)不變，氣體對外做功B．B→C過程壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功C．C→A過程壓強(qiáng)不變，氣體對外做功D．C→A過程壓強(qiáng)減小，外界對氣體做功答案B解析由圖可知，A→B過程，氣體體積與熱力學(xué)溫度成正比，則氣體發(fā)生等壓變化，氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對氣體做功，A錯(cuò)誤；如圖所示，作過C的等容線，則體積相等的情況下，C狀態(tài)的溫度高，所以C狀態(tài)的壓強(qiáng)一定比A、B狀態(tài)的壓強(qiáng)大，由圖可知B→C體積減小，外界對氣體做功，B正確；C→A是等溫變化，由玻意耳定律知C→A體積增大，壓強(qiáng)減小，氣體對外界做功，C、D錯(cuò)誤。11.(2017·全國卷Ⅰ)如圖，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。(1)打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；(2)接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；(3)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)。答案(1)eq\f(V,2)2p0(2)上升直到B的頂部(3)1.6p0解析(1)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)歷等溫過程。由玻意耳定律得p0V＝p1V1①(3p0)V＝p1(2V－V1)②聯(lián)立①②式得V1＝eq\f(V,2)③p1＝2p0④(2)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＝eq\f(3V,V2)p0⑥由⑥式知，打開K3后活塞上升直到B的頂部為止，即V2＝2V，此時(shí)p2＝eq\f(3,2)p0。(3)設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1＝300K升高到T2＝320K的等容過程中，由查理定律得eq\f(p2,T1)＝eq\f(p3,T2)⑦將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0。12．(2017·全國卷Ⅱ)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為T