第2講　固體、液體和氣體一、固體和液體1．固體(1)分類：固體分為晶體和非晶體兩類。晶體又分為單晶體和多晶體。(2)晶體和非晶體的比較　分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀沒有確定的幾何形狀沒有確定的幾何外形熔點確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化 2.液體(1)液體的表面張力①作用效果：使液面具有收縮的趨勢。②方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直。(2)毛細現(xiàn)象：指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。毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯。3．液晶(1)具有液體的流動性。(2)具有晶體的光學(xué)各向異性。二、氣體1．氣體壓強(1)產(chǎn)生的原因由于大量分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力。(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能和分子的密集程度。2．理想氣體(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵從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，即分子間無分子勢能。3．氣體實驗定律 玻意耳定律查理定律蓋－呂薩克定律內(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)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積與熱力學(xué)溫度成正比表達式p1V1＝p2V2＝或＝＝或＝圖像4.理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：＝或＝C。【自測 對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是(　　)A．若氣體的溫度不斷升高，其壓強也一定不斷增大B．在完全失重的狀態(tài)下，氣體的壓強為零C．若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變D．當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強一定增大答案　C解析　根據(jù)＝C可知，若氣體的溫度T不斷升高，氣體的壓強p和體積V的乘積一定增大，但其壓強p不一定增大， A錯誤；從微觀角度，氣體的壓強是由大量氣體分子對容器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的，即使在完全失重的狀態(tài)下，氣體分子仍然會不停的頻繁碰撞器壁， B錯誤；對于一定量的理想氣體，若氣體的壓強和體積都不變，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝C，可知其溫度不變，而理想氣體的內(nèi)能僅僅與溫度有關(guān)，所以其內(nèi)能也一定不變，C正確；當(dāng)分子熱運動變劇烈時，分子數(shù)密度可能減小，故氣體壓強也可以減小或者不變，D錯誤。命題點一　固體和液體性質(zhì)的理解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)具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(3)單晶體具有天然的規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有天然規(guī)則的幾何外形，所以不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體。(4)晶體和非晶體不是絕對的，在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(5)液晶既不是晶體，也不是液體。2．液體表面張力(1)形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力。(2)表面特征：表面層中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張緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的分界線。(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最小。【例1 (2021·福建莆田市4月模擬)關(guān)于熱學(xué)知識的理解，下列說法中正確的是(　　)A．單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性B．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為斥力C．雨水沒有透過雨傘是因為水和傘的不浸潤現(xiàn)象D．在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，但溫度可以保持不變答案　A解析　單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性，選項A正確；液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為引力，選項B錯誤；雨水沒有透過雨傘是因為液體表面張力，故C錯誤；在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，溫度升高，故D錯誤。【針對訓(xùn)練1】 (多選)下列理解正確的是(　　)A．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點B．單晶體具有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點C．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的答案　AC解析　液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點，故A項正確；單晶體和多晶體都具有固定的熔點，故B項錯誤；有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，例如石墨和金剛石，故C項正確；固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對的，是可以相互轉(zhuǎn)化的；例如天然石英是晶體，熔融過的石英是非晶體；把晶體硫加熱熔化(溫度超過300 ℃)再倒入冷水中，會變成柔軟的非晶硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故D項錯誤。
命題點二　實驗十八　探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系注意事項　(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤滑油。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分。【例2 如圖1所示，用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下：圖1①在注射器內(nèi)用柱塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來；②移動柱塞至某一位置，記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1；③重復(fù)上述步驟②，多次測量并記錄；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)圖像，分析得出結(jié)論。(1)關(guān)于本實驗的基本要求，下列說法中正確的是________(選填選項前的字母)。A．移動柱塞時應(yīng)緩慢一些B．封閉氣體的注射器應(yīng)密封良好C．必須測出注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量D．氣體的壓強和體積必須用國際單位(2)為了能最直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)作出__________(選填“p－ V”或“p－”)圖像。對圖線進行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線是一條__________________，就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，其壓強與體積成反比。(3)在不同溫度環(huán)境下，另一位同學(xué)用上述封閉氣體重復(fù)了上述實驗，實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確。環(huán)境溫度分別為T1、T2，且T1＞T2。在如圖所示的四幅圖中，可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是__________(選填選項的字母)。答案　(1)AB　(2)p－　過原點的傾斜直線(或正比例函數(shù)直線)　(3)AC解析　(1)移動柱塞時應(yīng)緩慢一些，以保證氣體的溫度不變，選項A正確；封閉氣體的注射器應(yīng)密封良好，要保證氣體的質(zhì)量不變，選項B正確；必須測出注射器內(nèi)封閉氣體的體積，選項C錯誤；氣體的壓強和體積使用同一單位制的單位即可，不必須用國際單位，選項D錯誤。(2)根據(jù)pV＝C可知p＝，則為了能最直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)作出p－圖像。對圖線進行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線是一條過原點的傾斜直線(或正比例函數(shù)直線)，就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，其壓強與體積成反比。(3)在p－V圖像中，若畫出一條平行p軸的等容線，可看出p1＞p2，由＝C可知T1＞T2，則選項A正確，B錯誤；由＝C可知，p＝CT，則p－圖像的斜率越大，溫度越高，因T1＞T2，則選項C正確，D錯誤。【針對訓(xùn)練2】 某實驗小組用如圖2甲所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過細管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。從壓力表上讀取空氣柱的壓強，從注射器旁的刻度尺上讀取空氣柱的長度。圖2(1)實驗時，為判斷氣體壓強與體積的關(guān)系，________(填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積；(2)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是______；A．為避免漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤滑油B．實驗中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進入或漏出注射器C．為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D．柱塞移至某位置時，應(yīng)快速記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強值(3)測得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強p和體積V的值后，以p為縱軸、為橫軸，作出圖像如圖乙所示。圖像向下彎曲的可能原因有________。A．實驗過程中有進氣現(xiàn)象B．實驗過程中有漏氣現(xiàn)象C．實驗過程中氣體溫度降低D．實驗過程中氣體溫度升高答案　(1)不需要　(2)A　(3)BC解析　(1)橫截面積相同，每一次體積的改變，只需要比較空氣柱長度的變化即可，故不需要測量空氣柱的橫截面積。(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上潤滑油防止漏氣，故A正確；若快速推拉柱塞，則有可能造成等溫條件的不滿足，所以應(yīng)緩慢推拉柱塞，故B錯誤；手握緊柱塞會導(dǎo)致溫度的變化，故C錯誤；柱塞移至某位置時，應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強值，故D錯誤。(3)圖像發(fā)生了彎曲，則有可能是實驗中溫度發(fā)生了變化，因圖像向下彎曲，故有可能是溫度降低了，故C正確，D錯誤；圖線的斜率k＝pV，根據(jù)pV＝nRT可知，如果溫度不變，則說明氣體的質(zhì)量變小了，發(fā)生了漏氣現(xiàn)象，故B正確，A錯誤。命題點三　氣體實驗定律的理解和應(yīng)用1．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系＝2．兩個重要的推論(1)查理定律的推論：Δp＝ΔT(2)蓋－呂薩克定律的推論：ΔV＝ΔT3．利用氣體實驗定律解決問題的基本思路【例3 (2021·湖南衡陽市聯(lián)考)如圖3所示，由內(nèi)徑相同的兩U形玻璃管彎接而成的連通器豎直放置，左側(cè)管頂端封閉，右側(cè)管頂開口，中間不漏氣?，F(xiàn)用水銀封閉有A、B兩部分氣體，已知環(huán)境溫度恒為17 ℃，大氣壓強為76 cmHg，穩(wěn)定時，A部分氣體長度為20 cm，管內(nèi)各液面高度差分別為h1＝8 cm、h2＝10 cm。圖3(1)求A部分氣體的壓強；(2)保持B部分氣體溫度不變，給A部分氣體緩慢加熱，使其溫度升高到147 ℃時，A部分氣柱長度變?yōu)?/span>24 cm，求此時右側(cè)U形管液面高度差h2′。答案　(1)58 cmHg　(2)6 cm解析　(1)中間B氣體壓強p1＝p0－ρgh2＝66 cmHgA部分氣體壓強pA＝p1－ρgh1＝58 cmHg。(2)A部分氣體加熱后，有＝解得pA2＝70 cmHg由于左側(cè)U形管水銀高度相等，則中間B氣體的壓強p1′＝pA2′＝p0－ρgh2′解得h2′＝6 cm。【真題示例4 (2021·湖南卷，16)小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置，如圖4所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量m1＝600 g、截面積S＝20 cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點A上，左端用不可伸長的細繩豎直懸掛活塞，右端用相同細繩豎直懸掛一個質(zhì)量m2＝1 200 g的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0 g時，測得環(huán)境溫度T1＝300 K。設(shè)外界大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。圖4(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0 g時，環(huán)境溫度T2為多少？(2)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度Tmax為多少？答案　(1)297 K　(2)309 K解析　(1)整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)的氣體發(fā)生等容變化，當(dāng)電子天平的示數(shù)為600.0 g時，細繩對鐵塊的拉力大小F1＝m2g－FN1，根據(jù)牛頓第三定律可知右端細繩對輕桿的拉力大小為F1，對輕桿根據(jù)平衡條件可得左端細繩對輕桿的拉力大小也為F1，左端細繩對活塞向上的拉力大小為F1，對活塞根據(jù)平衡條件有F1＋p1S＝p0S＋m1g解得p1＝p0當(dāng)電子天平的示數(shù)為400.0 g時，右端細繩對鐵塊的拉力大小F2＝m2g－FN2同理，對活塞有F2＋p2S＝p0S＋m1g解得p2＝0.99×105 Pa由查理定律得＝，解得T2＝297 K。(2)分析可知，氣體的溫度越高繩的張力越小，當(dāng)繩中的張力為零時，系統(tǒng)的溫度最高，此時對活塞有p3S＝p0S＋m1g解得p3＝1.03×105 Pa由查理定律得＝解得最高環(huán)境溫度Tmax＝309 K。【針對訓(xùn)練3】  (多選) (2021·山東濟南市模擬)中醫(yī)拔火罐的物理原理是利用火罐內(nèi)、外的氣壓差使罐吸附在人體上，進而可以養(yǎng)療。如圖5所示，是治療常用的一種火罐，使用時，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部，從而吸附在皮膚上，某次使用時，先將氣體由300 K加熱到400 K，按在皮膚上后，又降至300 K，由于皮膚凸起，罐內(nèi)氣體體積變?yōu)楣奕莘e的，以下說法正確的是(　　)圖5A．加熱后罐內(nèi)氣體質(zhì)量是加熱前的B．加熱后罐內(nèi)氣體質(zhì)量是加熱前的C．溫度降至300 K時，罐內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?/span>D．溫度降至300 K時，罐內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?/span>答案　AD解析　加熱過程由等壓變化得＝，解得V2＝＝＝V1，氣體總體積變?yōu)樵瓉淼?/span>，總質(zhì)量不變，則火罐內(nèi)氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?/span>，所以加熱后罐內(nèi)氣體質(zhì)量是加熱前的，A正確，B錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程可得＝，即＝，則罐內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?/span>，C錯誤，D正確。【針對訓(xùn)練4】 (2021·山東泰安市檢測)如圖6所示，一端封閉的U型玻璃管豎直放置，封閉端空氣柱的長度L＝40 cm，管兩側(cè)水銀面的高度差為h＝19 cm，大氣壓強恒為76 cmHg。圖6(1)若初始溫度27 ℃，給封閉氣體緩慢加熱，當(dāng)管兩側(cè)水銀面齊平時，求氣體的溫度；(2)若保持溫度27 ℃不變，緩慢向開口端注入水銀，當(dāng)管兩側(cè)水銀面齊平時，求注入水銀柱的長度。 答案　(1)222 ℃　(2)39 cm解析　(1)開始和終了狀態(tài)下被封空氣柱的壓強分別為p1＝p0－h＝57 cmHg，p2＝p0＝76 cmHg，設(shè)管的橫截面積為S，最終被封空氣柱長度為x，空氣柱末態(tài)長x＝L＋，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝，代入數(shù)據(jù)解得T2＝495 K＝222 ℃。(2)設(shè)最終被封空氣柱長度為y，根據(jù)玻意耳定律，有p1LS＝p2yS應(yīng)加入的水銀柱長度為ΔH＝2(L－y)＋h聯(lián)立解得ΔH＝39 cm。對點練 固體和液體性質(zhì)的理解1．(多選)(2020 ·江蘇卷，15)玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它是一種非晶體。下列關(guān)于玻璃的說法正確的有(　　)A．沒有固定的熔點B．具有天然規(guī)則的幾何形狀C．沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同D．分子在空間上周期性排列答案　AC解析　根據(jù)非晶體的特點可知非晶體是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它沒有一定規(guī)則的外形，物理性質(zhì)在各個方向上是相同的，即“各向同性”，它沒有固定的熔點，A、C正確。2．(2021·山東省教科所模擬)中國最早的農(nóng)學(xué)論文《呂氏春秋·任地》論述到：“人耨必以旱，使地肥而土緩”。農(nóng)諺“鋤板底下有水”、“鋤頭自有三寸澤”。這都是對松土保墑功能的生動總結(jié)。關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的松土保墑環(huán)節(jié)蘊含的科學(xué)原理，下列說法正確的是(　　)A．松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細管，保存水分B．松土是為了讓土壤里的毛細管變得更細，保護土壤里的水分C．松土保墑利用了浸潤液體在細管中下降，不浸潤液體在細管中上升的科學(xué)原理D．松土除了保墑、刈草外，還可促進蒸發(fā)、降低地溫；“多鋤地發(fā)暖”這句農(nóng)諺沒有科學(xué)道理答案　A解析　松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細管，防止發(fā)生浸潤現(xiàn)象，可有效減小水分蒸發(fā)，保存水分，A正確，B、C錯誤；松土除了保墑、刈草外，還減少土壤下水分蒸發(fā)，提高地溫，D錯誤。3. (2021·河北省選擇性考試) 將蜂蠟分別薄薄地涂在薄玻璃片和單層云母片上，用加熱到相同溫度的相同縫衣針針尖分別接觸未涂抹面，不移動，玻璃片和云母片上的蜂蠟熔化區(qū)的形狀________(填“相同”或“不相同”)，將云母片碾成粉末，則云母片與云母粉末的晶體結(jié)構(gòu)________(填“相同”或“不相同”)。答案　不相同　相同解析　玻璃片的導(dǎo)熱性能是各向同性的，云母片的導(dǎo)熱性能是各向異性的，所以蜂蠟熔化區(qū)的形狀是不同的。云母片與云母粉末的晶體結(jié)構(gòu)與云母的形狀無關(guān)。所以云母片與云母粉末的晶體結(jié)構(gòu)是相同的。對點練 實驗　探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系4．某班級各實驗小組利用如圖1所示裝置進行“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系”實驗，實驗步驟如下：圖1①把注射器柱塞移至注射器中間某位置，將注射器與導(dǎo)氣管、壓強傳感器逐一連接；②移動柱塞，記錄注射器的刻度值，同時記錄對應(yīng)的由壓強傳感器顯示的氣體壓強值p；③用V－圖像處理實驗數(shù)據(jù)。(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是____________________；為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是________和________。(2)如果實驗操作規(guī)范，某小組描繪V－圖線如圖2所示，則圖中的V0代表____________________________。圖2(3)另一小組所做的實驗中，畫出的V－圖像如圖3所示，則圖線發(fā)生彎曲的原因可能是________。圖3A．各組的V、取值范圍太小B．實驗過程中氣體溫度降低C．實驗過程中有漏氣現(xiàn)象D．實驗過程中氣體溫度升高答案　(1)在注射器柱塞上涂一些潤滑油　注意手不能握住注射器的封閉氣體部分　緩慢推動柱塞　(2)注射器與壓強傳感器連接處的氣體體積　(3)BC解析　(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是在注射器柱塞上涂一些潤滑油，這樣可以保持氣密性；為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中要注意手不能握住注射器的封閉氣體部分，緩慢推動柱塞，這樣能保證裝置與外界溫度一樣。(2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C 可知，如果實驗操作規(guī)范正確，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的V－圖線是過坐標(biāo)原點的直線。但如圖所示的V－圖線不過原點，該圖線的方程為V＝CT－V0，說明注射器中氣體的體積小于實際的封閉氣體的體積，結(jié)合實驗的器材可知，截距V0代表注射器與壓強傳感器連接處的氣體體積。(3)各組的V、取值范圍太小，不會使圖像發(fā)生彎曲，A錯誤；實驗過程中氣體溫度降低，則pV值減小，則圖像向下彎曲，選項B正確；實驗過程中有漏氣現(xiàn)象，則pV值減小，則圖像向下彎曲，選項C正確；實驗過程中氣體溫度升高，則pV值變大，則圖像向上彎曲，選項D錯誤。5．如圖4所示，是用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化規(guī)律的實驗裝置，操作步驟如下：①在注射器內(nèi)用柱塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來；②緩慢移動柱塞至某一位置，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1；③重復(fù)上述步驟②，多次測量并記錄數(shù)據(jù)；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)圖像如圖5，分析得出結(jié)論。(1)在本實驗操作的過程中，應(yīng)該保持不變的量是氣體的________和________。(2)根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，作出了如圖5所示的p－V圖像。對圖線進行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)，p1、p2、V1、V2之間應(yīng)該滿足的關(guān)系式為__________________。(3)在溫度不變的環(huán)境中，某小組的同學(xué)緩慢移動柱塞壓縮氣體，記錄實驗數(shù)據(jù)，并在坐標(biāo)紙中作出了壓強p與體積V的關(guān)系圖線，如圖6所示。從圖像可知，在讀數(shù)和描點作圖均正確的情況下，得到這個圖像的原因可能是________。圖6答案　(1)質(zhì)量　溫度　(2)p1V1＝p2V2　(3)漏氣解析　(1)在本實驗操作的過程中，應(yīng)該保持不變的量是氣體的質(zhì)量和溫度。(2)對圖線進行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)，p1、p2、V1、V2之間應(yīng)該滿足的關(guān)系式為p1V1＝p2V2。(3)由圖像可知，圖像上各點的pV乘積隨體積的減小而減小，由于外界溫度不變且緩慢移動柱塞壓縮氣體，則氣體溫度不變，則可能的原因是氣體的質(zhì)量減小了，即漏氣。對點練 氣體實驗定律的理解和應(yīng)用6．如圖7所示，兩端開口的彎折的玻璃管豎直放置，三段豎直管內(nèi)各有一段水銀柱，兩段空氣封閉在三段水銀柱之間，若左、右兩管內(nèi)水銀柱長度分別為h1、h2，且水銀柱均靜止，則中間管內(nèi)水銀柱的長度為    (　　)圖7A．h1－h2   B.C.   D．h1＋h2答案　D解析　左邊空氣柱的壓強為p1＝p0－ρgh1，右邊空氣柱的壓強為p2＝p0＋ρgh2，設(shè)中間管內(nèi)水銀柱的長度為h，則p1＝p2－ρgh，聯(lián)立以上各式，可得h＝h1＋h2，D正確。7．(2021·廣東卷，15)在高空飛行的客機上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強________(填“大于”“小于”或“等于”)機場地面大氣壓強；從高空客艙到機場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體分子的平均動能________(填“變大”“變小”或“不變”)。答案　小于　不變解析　下飛機后礦泉水瓶變癟，說明礦泉水瓶內(nèi)的氣體體積變小，由于溫度不變，故根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，瓶內(nèi)氣體的壓強變大，礦泉水瓶內(nèi)氣體壓強始終與外界大氣壓強相等，故高空客艙內(nèi)的氣體壓強小于機場地面大氣壓強；由于溫度不變，故礦泉水瓶內(nèi)氣體分子的平均動能不變。8．如圖8所示為一簡易火災(zāi)報警裝置，其原理是：豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警的響聲，27 ℃時，被封閉的理想氣體氣柱長L1＝20 cm，水銀柱上表面與導(dǎo)線下端的距離L2＝5 cm。圖8(1)當(dāng)溫度達到多少攝氏度時，蜂鳴器會報警？(2)如果大氣壓強降低，試分析說明該蜂鳴器的報警溫度會如何變化。答案　(1)102 ℃　(2)降低解析　(1)要使蜂鳴器報警，則溫度升高，水銀柱上升，電路導(dǎo)通，被封閉氣柱做等壓變化由蓋－呂薩克定律得＝即＝解得T2＝375 K即t2＝102 ℃。(2)由玻意耳定律知，同樣溫度下，大氣壓強降低則被封閉氣柱變長，即V1變大，而蜂鳴器報警時的V2不變，由＝可知，T2變小，即報警溫度降低。9．[2021·全國甲卷，33(1)]如圖9，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積—溫度(V－t)圖上的兩條直線Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，t0＝－273.15 ℃；a為直線Ⅰ上的一點。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強之比＝________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強之比＝________。圖9答案　1　解析　由題圖結(jié)合題意可知Ⅰ、Ⅱ的V－T圖線均為過原點的傾斜直線，則Ⅰ、Ⅱ過程均為等壓變化，則＝1；由理想氣體狀態(tài)方程有＝C，得V－T圖像的斜率k＝，kⅠ＝＝，kⅡ＝＝，得＝。10．(2021·湖北省摸底)使一定質(zhì)量的理想氣體按圖中箭頭所示的順序變化，圖10中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線。圖10(1)已知氣體在狀態(tài)A的溫度TA＝300 K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？(2)將上述狀態(tài)變化過程畫成用體積V和溫度T表示的圖線(圖中要標(biāo)明A、B、C、D四點，并且要畫箭頭表示變化的方向)。說明每段圖線各表示什么過程。答案　(1)600 K　600 K　300 K　(2)見解析；A→B等壓過程，B→C等溫過程，C→D等壓過程解析　(1)A→B為等壓過程，由＝得TB＝2TA＝600 KB→C為等溫線，得TC＝TB＝600 K因為pAVA＝pDVD所以TD＝TA＝300 K。(2)A→B等壓過程，B→C等溫過程，C→D等壓過程如圖所示AB是等壓膨脹過程，BC是等溫膨脹過程，CD是等壓壓縮過程。11．(2021·廣東深圳市4月調(diào)研)如圖11所示，“手掌提杯”實驗可反映大氣壓的存在。先將熱水加入不計壁厚的玻璃杯中，杯子升溫后將水倒掉，再迅速用手蓋住杯口，待杯中密封氣體緩慢冷卻至室溫，手掌豎直向上提起，杯子跟著手掌被提起而不脫落(杯內(nèi)氣體各處溫度相等)。圖11(1)杯口橫截面為S，手掌剛蓋上時，杯內(nèi)氣體溫度為T1，冷卻后溫度為T2，大氣壓強為p0，忽略杯內(nèi)氣體體積變化，則能提起的杯子最大重力G為多少？(2)若杯口橫截面S＝40 cm2，p0＝1.00×105 Pa，冷卻后杯內(nèi)氣體溫度為17 ℃，杯內(nèi)氣體體積減為原來的，將杯子固定，需要用F＝25 N豎直向上的力才能將手掌和杯子分開(不計拉開過程中杯內(nèi)氣體體積變化的影響)，求剛密閉時杯內(nèi)氣體溫度約為多少攝氏度？答案　(1)p0S　(2)47 ℃解析　(1)氣體的體積不變，根據(jù)查理定律＝得降溫后杯內(nèi)氣壓為p2＝p0由杯子受力平衡可知杯子重力最大值為G＝(p0－p2)S＝p0S。(2)根據(jù)手受力平衡可知降溫后杯內(nèi)氣壓為p3＝p0－＝9.375×104 Pa根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝其中T0＝273＋17 K＝290 K，V3＝V0解得T3＝320 Kt3＝47 ℃。12．(2021·新疆維吾爾自治區(qū)檢測)高原地區(qū)氣壓低，水的沸點達不到100 ℃，居民煮飯時就需要用高壓鍋，利用它可以將食物加熱到100 ℃以上，它省時高效，深受消費者歡迎。(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)圖12(1)小明測得高壓鍋圓形出氣孔的直徑為4 mm，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80 g，當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣壓增大到某一值時，鍋內(nèi)氣體就能自動頂開安全閥放氣，安全閥被頂起時處于平衡狀態(tài)，此時高壓鍋內(nèi)部氣體的壓強是多大？(已知標(biāo)準(zhǔn)氣壓p＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2)(2)如果安全閥剛要被頂起時，高壓鍋內(nèi)氣體溫度為127 ℃，停止加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體溫度降至107 ℃時，高壓鍋內(nèi)部氣體的壓強是多大？(可近似認為高壓鍋在這一過程中氣體總量保持不變)答案　(1)1.64×105 Pa　(2)1.56×105 Pa解析　(1)安全閥的重力G＝mg＝0.8 N氣孔的面積S＝πr2＝1.26×10－5 m2安全閥對氣孔處氣體產(chǎn)生的壓強p′＝＝6.35×104 Pa此時氣體壓強p1＝p＋p′＝1.64×105 Pa。(2)由等容變化可得＝代入數(shù)值可得p2＝p1＝1.56×105 Pa。

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