【物理】2018届一轮复习人教版专题11-2气体液体与固体学案 26页

专题11.2 气体 液体与固体 ‎1.知道晶体、非晶体的区别 ‎2.理解表面张力，会解释有关现象.‎ ‎3.掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题．‎ ‎ ‎ 一、固体的微观结构、晶体和非晶体　液晶的微观结构 ‎1．晶体与非晶体 ‎　分类 比较　‎ 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 原子排列 有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则 形成与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 ‎2.晶体的微观结构 ‎(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。‎ ‎(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点 现象 原因 晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列 晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同 晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵 ‎3.液晶 ‎(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。‎ ‎(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。‎ ‎(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。‎ ‎(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。‎ 二、液体的表面张力现象 ‎1．概念 液体表面各部分间互相吸引的力。‎ ‎2．作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。‎ ‎3．方向 表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。‎ ‎4．大小 液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。‎ 三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压　相对湿度 ‎1．饱和汽与未饱和汽 ‎(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。‎ ‎(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。‎ ‎2．饱和汽压 ‎(1)定义：饱和汽所具有的压强。‎ ‎(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。‎ ‎3．相对湿度 空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度＝。‎ 四、气体分子运动速率的统计分布　气体实验定律　理想气体 ‎1．气体和气体分子运动的特点 ‎2．气体的压强 ‎(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。‎ ‎(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p＝。‎ ‎(3)常用单位及换算关系：‎ ‎①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa＝1 N/m2。‎ ‎②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。‎ ‎③换算关系：1 atm＝76 cmHg＝1.013×105Pa ‎≈1.0×105Pa。‎ ‎3.气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2‎ ＝或＝ ＝或＝ 图象 ‎4.理想气体的状态方程 ‎(1)理想气体 ‎①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。‎ ‎②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。‎ ‎(2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C。‎ 气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。‎ 高频考点一　固体与液体的性质 例1．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 答案：　BCD ‎【变式探究】关于液体的表面现象，下列说法正确的是(　　)‎ A．液体表面层的分子分布比内部密 B．液体有使其体积收缩到最小的趋势 C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力 D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势 答案　D 解析　液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；由于表面张力作用，液体有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，分子力表现为引力，故C错．‎ ‎【举一反三】(多选)关于饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是(　　)‎ A．温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同 B．温度升高时，饱和汽压增大 C．在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大 D．饱和汽压和相对湿度都与体积无关 答案　BCD 解析　在一定温度下，饱和汽压是一定的，饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与液体的种类有关，与体积无关．空气中所含水蒸气的压强，称为空气的绝对湿度；相对湿度＝，夏天的饱和汽压大，在相对湿度相同时，夏天的绝对湿度大．‎ 高频考点二　气体压强的产生与计算 例2．若已知大气压强为p0，在图1中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．‎ 图1‎ 答案　甲：p0－ρgh　乙：p0－ρgh　丙：p0－ρgh 丁：p0＋ρgh1‎ ‎【变式探究】汽缸截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图2所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止．设外部大气压为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦．求汽缸中气体的压强．‎ 图2‎ 答案　p0＋ 解析　p气S′＝ 又因为S′＝ 所以p气＝＝p0＋.‎ ‎【举一反三】竖直平面内有如图3所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大．‎ 图3‎ 答案　pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)　pb＝p0＋ρg(h2－h1)‎ 解析　从开口端开始计算，右端大气压为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．‎ ‎【变式探究】如图4所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)‎ 图4‎ 答案　p0＋ ‎【方法技巧】两种状态下气体压强的求解方法 ‎1．平衡状态下气体压强的求法 ‎(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强．‎ ‎(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．‎ ‎(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强．‎ ‎2．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．‎ 高频考点三　理想气体状态方程与气体实验定律的应用 例3．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气．(填选项前的字母)‎ A.V B.V C.(－1)V D.(＋1)V 答案　C ‎【变式探究】如图5，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝‎2.50 kg，横截面积为S1＝‎80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝‎1.50 kg，横截面积为S2＝‎40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距为l＝‎40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距 ‎，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取 ‎10 m/s2.求：‎ 图5‎ ‎(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；‎ ‎(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．‎ 答案　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa ‎【举一反三】如图6所示，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热，两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为‎7℃‎且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间．‎ 图6‎ ‎(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；‎ ‎(2)继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强．‎ 答案　(1)320 K　(2)p0‎ 解析　(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态的体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为，由题给数据及盖—吕萨克定律有：V1＝V0＋×＝V0①‎ V2＝V0＋＝V0②‎ ＝③‎ 由①②③式及所给的数据可得：T2＝320 K④‎ ‎【方法技巧】分析气体状态变化要抓“三要点”‎ ‎1．阶段性，即弄清一个物理过程分为哪几个阶段；‎ ‎2．联系性，即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的；‎ ‎3．规律性，即明确各阶段遵循的实验定律． ‎ 高频考点四　气体状态变化中的图象问题 例4．一定质量的理想气体，从图9中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　)‎ 图9‎ A．A→B温度升高，体积不变 B．B→C压强不变，体积变大 C．C→D压强变小，体积变小 D．B点的温度最高，C点的体积最大 答案　A 解析　在p－T图象中斜率的倒数表示气体的体积，所以VA＝VB>VD>VC.‎ ‎【变式探究】如图10甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.‎ 图10‎ ‎(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的值．‎ ‎(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．‎ 答案　见解析 ‎【方法技巧】气体状态变化图象的应用技巧 ‎1．明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．‎ ‎2．明确斜率的物理意义：在V－T图象(或p－T图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大．‎ 高频考点五　理想气体实验定律微观解释 例5．(多选)封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是(　　)‎ A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均动能减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 答案　BD 解析　等容变化温度升高时，压强一定增大，分子密度不变，分子平均动能增大，单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多，B、D正确．‎ ‎【变式探究】(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(　　)‎ A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 C．气体分子的总数增加 D．单位体积内的分子数目增加 答案　BD ‎【举一反三】(多选)对于一定质量的气体，当压强和体积发生变化时，以下说法正确的是(　　)‎ A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变 B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小 C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变 D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大 答案　AD 解析　当体积增大时，单位体积内的分子数减少，只有气体的温度升高，分子平均动能增大，压强才能增大，A正确，B错误；当体积减小时，单位体积内的分子数增多，温度不变、降低、升高都可能使压强增大，C错误；同理体积增大时，温度不变、降低、升高都可能使压强减小，故D正确.‎ ‎1．【2016·全国卷Ⅰ】【物理——选修33】‎ ‎(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.现让水下‎10 m处一半径为‎0.50 cm的气泡缓慢上升，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×‎103 kg/m3，重力加速度大小g取‎10 m/s2.‎ ‎(i)求在水下‎10 m处气泡内外的压强差；‎ ‎(ii)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．‎ ‎【答案】(i)28 Pa　(ii)1.3‎ ‎【解析】(i)当气泡在水下h＝‎10 m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为Δp1，则 Δp1＝　①‎ 代入题给数据得 Δp1＝28 Pa　②‎ ‎(ii)设气泡在水下‎10 m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，内外压强差为Δp2，其体积为V2，半径为r2.‎ 气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有 p1V1＝p2V2　③‎ ‎2.【2016·全国卷Ⅱ】【物理——选修33】‎ ‎(2)(10分)一氧气瓶的容积为‎0.08 m3‎，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气‎0.36 m3‎.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．‎ ‎【答案】4天 ‎【解析】设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得 p1V1＝p2V2　①‎ 重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为 V3＝V2－V1　②‎ 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有 p2V3＝p0V0　③‎ 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为 N＝　④‎ 联立①②③④式，并代入数据得 N＝4(天)　⑤ ‎ ‎3．【2016·全国卷Ⅲ】【物理——选修33】‎ ‎(2)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变．‎ ‎【答案】144 cmHg　‎‎9.42 cm 依题意 p′2＝p′1　⑤‎ l′2＝‎4.00 cm＋ cm－h　⑥‎ 由玻意耳定律得 p‎2l2＝ p′‎2l′2　⑦‎ 联立④⑤⑥⑦式和题给条件得 h＝‎9.42 cm　⑧‎ ‎4．2016·海南单科·15(2)]‎ 如图，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热，U形管内盛有密度为ρ＝7.5×‎102 kg/m3的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p0＝4.5×102 Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h＝‎40 cm，求此时左、右两气室的体积之比。取重力加速度大小g＝‎10 m/s2，U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。‎ 答案：　1∶1‎ ‎1.【2015·上海·9】4．如图，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为和，体积变化分别为和。已知水银密度为，玻璃管截面积为S，则 A．一定等于 B．一定等于 C．与之差为 D．与之和为HS ‎【答案】A ‎2.【2015·全国新课标Ⅰ·33（1）】9．下列说法正确的是。（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）‎ A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 ‎【答案】BCD ‎【解析】晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错。根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B对。同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和炭。选项C对。晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D对。熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错。‎ ‎3.【2015·江苏·‎12A（1）】10．对下列几种固体物质的认识，正确的有________。‎ A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐时晶体 B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡时晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 ‎【答案】CD ‎【解析】物质熔化过程中，温度不变，可能是吸收热量同时对外做功，即W=Q，如气体；若物体是晶体，则有：熔化过程中，温度保持不变，可见A是错误；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是由于液体的表面张力的作用，又因为受到重力作用，所以呈椭圆形，所以B错误；沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。所以C正确、D正确。‎ ‎4．(2015·重庆·10(2))北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结．若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1，压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2.整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差．‎ 答案　p1－p0‎ 解析　设冻结后肥皂膜内气体压强为p2，根据理想气体状态方程得＝，解得p2＝p1，所以冻结后肥皂膜内外气体的压强差为Δp＝p2－p0＝p1－p0.‎ ‎1．(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ，33)下列说法正确的是(　　)‎ A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 E．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 答案　BCE ‎2．(多选)(2014·全国大纲卷，16)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是(　　)‎ A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈 ‎ B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈 ‎ C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小 ‎ D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小 解析　压强变大时，气体的温度不一定升高，分子的热运动不一定变得剧烈，故选项A错误；压强不变时，若气体的体积增大，则气体的温度会升高，分子热运动会变得剧烈，故选项B正确；压强变大时，由于气体温度不确定，则气体的体积可能不变，可能变大，也可能变小，其分子间的平均距离可能不变，也可能变小或变大，故选项C错误；压强变小时，气体的体积可能不变，可能变大，也可能变小，所以分子间的平均距离可能不变，可能变小，可能变大。故选项D正确。‎ 答案　BD ‎3．(2014·山东卷，37)一种水下重物打捞方法的工作原理如图5所示。将一质量M＝3×‎103 kg、体积V0＝‎0.5 m3‎的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝‎40 m，筒内气体体积V1＝‎1 m3‎。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。‎ 图5‎ 已知大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×‎103 kg/m3，重力加速度的大小g＝‎10 m/s2。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。‎ 答案　‎2.5 m3‎　‎‎10 m ‎4．(2014·海南卷，15)一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为p10，如图7(a)所示，若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3∶1，如图(b)所示。设外界温度不变，已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。‎ 图7‎ 解析　设活塞的质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为p20，倒置后上下部气体的压强分别为p2、p1，由力的平衡条件有p20＝p10＋，p1＝p2＋ 倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得 p10＝p1，p20＝p2 解得m＝ 答案　。 ‎ ‎5．2014·新课标全国卷Ⅱ，33(2)]如图8，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为‎7 ℃‎且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的 ，活塞b在气缸正中间。‎ 图8‎ ‎(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度； ‎ ‎(2)继续缓慢加热，使活塞a上升。当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。‎ ‎(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初始状态的体积为V1′，压强为p1′；末态体积为V2′，压强为p2′，由所给数据及玻意耳定律可得 V1′＝V0，p1′＝p0，V2′＝V0⑤‎ p1′V1′＝p2′V2′⑥‎ 由⑤⑥式可得：p2′＝p0⑦‎ 答案　(1)320 K　(2)p0‎ ‎1．液体的饱和汽压随温度的升高而增大(　　)‎ A．其变化规律遵循查理定律 B．是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大 C．是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大 D．是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大 答案　D ‎2．关于空气湿度，下列说法正确的是(　　)‎ A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小 C．空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示 D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 答案　B 解析　当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，这是因为无论空气的绝对湿度多大，只要比饱和汽压小得越多，液体就越容易蒸发，这时人身上分泌的液体越容易蒸发，人感觉就越干燥，选项A错误，B正确；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，选项C、D错误．‎ ‎3．如图2，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强(　　)‎ 图2‎ A．逐渐增大 B．逐渐增小 C．始终不变 D．先增大后减小 答案　A 解析　由图象可得，体积V减小，温度T增大，由公式＝C得压强p一定增大．故答案选A.‎ ‎4．如图11所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程．图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是(　　)‎ 图11‎ A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0‎ B．曲线M的bc段表示固液共存状态 C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态 D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态 答案　B ‎5．空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气‎6.0 L，现再充入1.0 atm的空气‎9.0 L．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为(　　)‎ A．2.5 atm B．2.0 atm C．1.5 atm D．1.0 atm 答案　A 解析　取全部气体为研究对象，由p1V1＋p2V2＝pV1得p＝2.5 atm，故A正确．‎ ‎6．(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图12所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　)‎ 图12‎ A．ab过程中不断增大 B．bc过程中保持不变 C．cd过程中不断增大 D．da过程中保持不变 答案　AB 解析　首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，如图所示，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为VdVe，所以VdVa，da过程中体积不是保持不变，D错误．本题选A、B.‎ ‎7．(多选)一定质量的理想气体经过一系列过程，如图3所示，下列说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小 D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变 答案　AD ‎8．(多选)用如图4所示的实验装置来研究气体等容变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入不定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变(　　)‎ 图4‎ A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动 B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动 C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动 D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动 答案　AD 解析　由＝C(常量)可知，在体积不变的情况下，温度升高，气体压强增大，右管A水银面要比左管B水银面高，故选项A正确；同理可知选项D正确． ‎ ‎9．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图‎5a、b、c所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图d所示．则由此可判断出甲为______，乙为______，丙为______．(选填“单晶体”“多晶体”或“非晶体”)‎ ‎　‎ 图5‎ 答案　多晶体　非晶体　单晶体 解析　晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性．‎ ‎10．图6甲是晶体物质微粒在平面上的排列情况，图中三条等长线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，由此得出晶体具有______的性质．如图乙所示，液体表面层分子比较稀疏，分子间的距离大于分子平衡时的距离r0，因此表面层分子间作用力的合力表现为______．‎ 图6‎ 答案　各向异性　引力 ‎11．如图7所示，开口向上竖直放置的内壁光滑的汽缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两部分空间高均为l0，温度为T0.设外界大气压强为p0保持不变，活塞横截面积为S，且mg＝p0S，环境温度保持不变．求：‎ 图7‎ ‎(1)在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于‎2m，两活塞重新处于平衡时，活塞B下降的高度；‎ ‎(2)现只对Ⅱ内气体缓慢加热，使活塞A回到初始位置．此时Ⅱ内气体的温度．‎ 答案　(1)‎0.4l0　(2)2.5T0‎ ‎(2)Ⅰ内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 p‎1l0S＝p1′l1S 可得l1＝‎0.5l0‎ 只对Ⅱ内气体加热，Ⅰ内气体状态不变，所以当A活塞回到原来位置时，Ⅱ内气体长度l2″＝‎2l0－‎0.5l0＝‎1.5l0‎ 根据理想气体状态方程有：＝ 得：T2＝2.5T0‎ ‎12．质量M＝‎10 kg的缸体与质量m＝‎4 kg的活塞，封闭一定质量的理想气体(气体的重力可以忽略)，不漏气的活塞被一劲度系数k＝20 N/cm的轻弹簧竖直向上举起立于空中，如图8所示．环境温度为T1＝1 500 K时被封气柱长度L1＝‎30 cm，缸口离地的高度为h＝‎5 cm，若环境温度变化时，缸体有良好的导热性能．已知活塞与缸壁间无摩擦，弹簧原长L0＝‎27 cm，活塞横截面积S＝2×10－‎3 m2‎，大气压强p0＝1.0×105 Pa，当地重力加速度g＝‎10 m/s2，求环境温度降到多少时汽缸着地，温度降到多少时能使弹簧恢复原长．‎ 图8‎ 答案　1 250 K　480 K