氣體壓強的微觀意義 一、氣體壓強的微觀意義 1．決定氣體壓強的因素 氣體壓強由氣體分子的數(shù)密度（即單位體積內氣體分子的數(shù)目）和平均動能共同決定。 2．氣體壓強的兩種解釋 ⑴ 微觀解釋 如果氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多；如果氣體的溫度高，氣體分子的平均動能就大，每個氣體分子與器壁的碰撞（可視為彈性碰撞）沖力就大，從另一方面講，氣體分子的平均速率大，在單位時間里撞擊器壁的次數(shù)就多，累計沖力就大。 ⑵ 宏觀解釋 氣體的體積增大，分子的數(shù)密度變小。在此情況下，如溫度不變，氣體壓強減??；如溫度降低，氣體壓強進一步減小；如溫度升高，則氣體壓強可能不變，可能變化，由氣體的體積變化和溫度變化兩個因素哪一個起主導地位來定。 典例精講 【例2.1】（房山區(qū)期末）用豆粒做氣體分子的模型，可以演示氣體壓強產生的機理。某同學進行兩次實驗， 一次使用100g黃豆，另一次使用300g黃豆，把豆粒均勻倒落在秤盤上，觀察秤的指針擺動情況。下列對實驗的分析中，錯誤的是（　　） A．倒豆粒過程中要盡可能讓豆粒碰撞過秤盤之后掉落下去，不留在秤盤上 B．兩次實驗如果從相同高度，在相同時間內全部倒完，可以模擬氣體壓強與分子密集程度的關系 C．兩次實驗如果從不同高度，以相同的流出速度倒下，可以模擬氣體壓強與分子平均動能的關系 D．這個實驗說明氣體壓強是分子的無規(guī)則熱運動造成的 【分析】大量做無規(guī)則熱運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產生了氣體的壓強。單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。 【解答】解：要采用控制變量法研究，即先控制分子數(shù)密度一定，研究氣體壓強與分子熱運動平均動能的關系；再研究分子熱運動的平均動能一定，氣體壓強與分子數(shù)密度的關系； A、本實驗是用豆粒代替分子，豆粒對臺秤的碰撞力代替氣體分子的碰撞力，所以要盡可能讓豆粒碰撞過秤盤之后掉落下去，不留在秤盤上。故A正確； B、豆粒的動能大小取決與高度，將不同數(shù)量的豆粒先后從相同高度在相同時間內連續(xù)釋放，使它們落在臺秤上，來模擬演示氣體壓強與氣體分子密集程度的關系。故B正確； C、將相同數(shù)量的豆粒先后從不同高度在相同時間內連續(xù)釋放，使它們落在臺秤上，來演示氣體壓強與氣體分子的平均動能的關系，不能是不同質量的豆子。故C錯誤； D、這個實驗說明氣體壓強是分子的無規(guī)則熱運動造成的。故D正確 本題選擇錯誤的 故選：C。 【例2.2】（周口期中）對于一定質量的理想氣體，下列敘述中正確的是（　　） A．如果溫度降低，壓強不變，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增多 B．如果體積減小，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增多 C．如果溫度升高，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增多 D．如果分子數(shù)密度增大，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增多 【分析】根據氣體壓強的微觀意義，氣體壓強和分子的平均動能、氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)有關；利用控制變量法來分析來分析氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)是否增多。 【解答】解：A、根據氣體壓強的微觀意義，氣體壓強和分子的平均動能、氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)有關；溫度降低，分子的平均動能減小，但壓強不變，所以氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增多，故A正確。 B、根據氣體壓強的微觀意義，如果體積減小，氣體分子的密集度增大，但分子平均動能以及氣體壓強不確定，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不一定增多，故B錯誤。 C、根據氣體壓強的微觀意義，如果溫度升高，分子的平均動能增大，但氣體的壓強不確定，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不一定增多，故C錯誤。 D、分子數(shù)密度增大，但分子平均動能以及氣體壓強不確定，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不一定增多，故D錯誤。 故選：A。 【例2.3】（沙市區(qū)校級期中）關于氣體壓強的微觀解釋，下列說法中正確的是（　　） A．氣體的溫度降低，所有氣體分子熱運動的動能都會減小 B．在完全失重狀態(tài)下，氣體對其密閉容器的壓強為零 C．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的總壓力 D．氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關 【分析】A、溫度是分子平均動能的標志，氣體分子做無規(guī)則運動，任何溫度下都有速度快的也有速度慢的，可判斷； B、根據氣體壓強的微觀本質，在完全失重狀態(tài)下，依然存在碰撞，可解； C、根據氣體對器壁的壓強是大量氣體分子單位時間作用在器壁上單位面積上的壓力，可解； D、根據氣體壓強的微觀本質，體積越小，分子越密集，單位體積內氣體的分子數(shù)越多，溫度越高，分子平均動能越大，平均速率越快，氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)越多，可解； 【解答】解：A、氣體的溫度降低，分子的平均動能減少，但氣體分子做無規(guī)則運動，任何溫度下都有速度快的也有速度慢的，故A錯誤； B、根據氣體壓強的微觀本質，在完全失重狀態(tài)下，依然存在碰撞，依然產生氣體壓強，故B錯誤； C、氣體對器壁的壓強是大量氣體分子單位時間作用在器壁上單位面積上的壓力，故C錯誤； D、體積越小，分子越密集，單位體積內氣體的分子數(shù)越多，溫度越高，分子平均動能越大，平均速率越快，氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)越多，故D正確； 故選：D。 3．氣體壓強定量計算的基本原則 我們可以利用氣體分子動理論的觀點來計算壓強的問題，在計算的過程中注意以下兩個原則： 氣體分子都以相同的平均速率撞擊器壁 ⑵ 氣體分子沿各個方向運動的機會是均等的（即全部分子中有 SKIPIF 1 < 0 的分子向著上、下、前、后、左、右這六個方向運動）。 4.理想氣體的狀態(tài)方程 典例精講 【例4.1】（朝陽區(qū)校級期末）若通過控制外界條件，使圖甲裝置中氣體的狀態(tài)發(fā)生變化。變化過程中氣體的壓強p隨熱力學溫度T的變化如圖乙所示，圖中AB線段平行于T軸，BC線段延長線通過坐標原點，CA線段平行于p軸。由圖線可知（　?。? A．A→B過程中外界對氣體做功 B．B→C過程中氣體對外界做功 C．C→A過程中氣體內能增大 D．A→B過程中氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功 【分析】根據理想氣體狀態(tài)方程可知，，則P﹣T圖中過原點的直線為等容變化；根據體積變化判斷做功情況，根據溫度變化判斷氣體內能變化，然后結合熱力學第一定律判斷氣體吸放熱情況。 【解答】解：A、由圖可知，A到B的過程中氣體的壓強不變溫度升高，由理想氣體得狀態(tài)方程可知，氣體的體積一定增大，則該過程中氣體對外做功。故A錯誤； B、根據理想氣體狀態(tài)方程可知，，則P﹣T圖中過原點的直線為等容變化，所以BC過程中氣體體積不變，所以氣體對外界不做功，故B錯誤； C、C到A的過程中氣體的溫度不變，則氣體內能不變，故C錯誤； D、A到B過程中，氣體溫度升高，則氣體內能增大；氣體體積增大，則氣體對外界做功，根據熱力學第一定律可知，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功，故D正確。 故選：D。 【例4.2】（銀川校級期末）一定質量的理想氣體的體積為V，在壓強不變的條件下，溫度由100℃升到200℃那么它的體積（　?。?A．增大為2V B．比原來增大 V C．比原來增大 V D．比原來增大 V 【分析】一定質量的理想氣體的體積為V，在壓強不變的條件下，根據蓋呂薩克定律列式分析。 【解答】解：一定質量的理想氣體的體積為V，在壓強不變的條件下，根據蓋呂薩克定律可得： ，則① A、由蓋呂薩克定律得：，解得：，故A錯誤； BCD、由①式得溫度由100℃升到200℃體積增大，故BD錯誤，C正確； 故選：C。 【例4.3】（東莞市校級月考）如圖所示，一端封閉的玻璃管，開口向下豎直插在水銀槽里，管內封有長度分別為L1和L2的兩段氣體。當將管慢慢地向上提起時，管內氣柱的長度（　?。? A．L1變小，L2變大 B．L1變大，L2變小 C．L1、L2都變小 D．L1、L2都變大 【分析】先假設將玻璃管豎直向上緩慢提升時，L2的下端面水銀沒有上升，保持原高度。即L2內氣體的壓強不變。那么其體積就不變。就只有L1的體積增大，于是L1內氣體壓強變小。但是L1內的氣體壓強始終是 L2氣體壓強減去中間那段水銀柱高度，所以假設錯誤，L2也會體積增大，壓強減小。 【解答】解：假設將玻璃管豎直向上緩慢提升時，L2的下端面水銀沒有上升，保持原高度。即L2內氣體的壓強不變。那么其體積就不變。就只有L1的體積增大，于是L1內氣體壓強變小。但是L1內的氣體壓強始終是 L2氣體壓強減去中間那段水銀柱高度，所以假設錯誤，L2也會體積增大； 故ABC錯誤，D正確； 故選：D。 【例4.4】（東湖區(qū)校級月考）氣缸中一定質量的理想氣體，開始處于A狀態(tài)，在體積不變時變到B狀態(tài)，再在溫度不變時變到C狀態(tài)，最后在壓強不變時回到A狀態(tài)，各圖中不能反映上述過程的是（　　） A． B． C． D． 【分析】明確等溫、等壓和等容線在個圖象中的圖線，據此分析各項。 【解答】解：A、由A到B做等容變化，在P﹣V圖中是平行P軸的P軸的直線；由B到C做等溫變化，在P﹣V圖象是雙曲線，A中為直線，故A錯誤； B、由A到B做等容變化，在P﹣T圖中是過原點的直線；由B到C做等溫變化，在P﹣T圖象是平行P軸的直線；由C到A做等壓変化，在P﹣T圖象中是平行T軸的直線，故B正確； C、由A到B做等容變化，在V﹣T圖中是平行T軸的直線；由B到C做等溫變化，在V﹣T圖象是平行V軸的直線；由C到A做等壓変化，在V﹣T圖象中是過原點的直線，故C正確； D、由A到B做等容變化，在V﹣t圖中是平行t軸的直線；由B到C做等溫變化，在V﹣t圖象是平行V軸的直線；由C到A做等壓変化，在V﹣t圖象中是反方向延長線過﹣273.15℃的直線，故D正確； 本題選圖中不能反映上述過程， 故選：A。 【例4.5】（沙河口區(qū)校級期末）一定質量的理想氣體經歷如圖所示的一系列過程，AB、BC、CD、DA這四段過程在p﹣T圖象中都是直線，其中CA的延長線通過坐標原點O，下列說法正確的是（　?。? A．A→B的過程中，氣體對外界放熱，內能不變 B．B→C的過程中，單位體積內的氣體分子數(shù)減少 C．C→D過程與A→B過程相比較，兩過程中氣體與外界交換的熱量相同 D．D→A過程與B→C過程相比較，兩過程中氣體與外界交換的熱量相同 【分析】根據理想氣體狀態(tài)方程可知在P﹣T圖象中，圖線上各點與坐標原點的連線斜率代表體積，斜率越大體積越小，根據體積變化判斷做功情況；理想氣體無勢能，內能與溫度有關。 【解答】解：A、A→B的過程中，溫度不變，內能不變，壓強增大，體積減小，外界對氣體做功，即W＞0，根據熱力學第一定律△U＝Q+W，知Q＜0，即氣體向外界放熱，故A正確； B、B→C過程中，壓強不變，根據蓋﹣呂薩克定律知，溫度升高，體積增大，單位體積內的氣體分子數(shù)減少，故B正確； C、C→D過程與A→B相比較，內能都不變，熱傳遞熱量等于做功，由于做功不同，故兩過程中氣體與外界交換的熱量不同，故C錯誤； D、D→A過程與B→C過程相比較，內能變化相同，根據W＝p△V知D→A過程對內做功：W1＝pAD（VA﹣VD），又等圧変化有：， 兩式聯(lián)立得W1＝pAD?，同理得B→C過程氣體對外做功W2＝pBC??，已知溫度變化同，VA＝VC，，故W1＝W2，根據熱力學第一定律△U＝Q+W，W同，則Q相同，故D正確。 故選：ABD。 隨堂練習 一．選擇題（共8小題） 1．（魚臺縣校級期中）如圖所示，在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉一定質量的理想氣體，面積之比為SA：SB＝1：2．兩活塞以穿過B的底部的剛性細桿相連，可沿水平方向無摩擦滑動。兩個氣缸都不漏氣。初始時，A、B中氣體的體積皆為V0，溫度皆為T0＝300K．A中氣體壓強pA＝1.5p0，p0是氣缸外的大氣壓強?，F(xiàn)對A加熱，使其中氣體的壓強升到pA＝2.0p0，同時保持B中氣體的溫度不變。則此時A中氣體溫度（　?。? A．400K B．450K C．500K D．600K 2．（靜安區(qū)一模）如圖，粗細均勻的玻璃管A和B由一橡皮管連接，A管內封閉了一定質量的氣體，兩管水銀面相平若固定A管將B管沿豎直方向緩慢上移一小段距離高H，A管內的水銀面相應升高h，移動過程中溫度保持不變，則（　?。? A．h＝H B．h C．h D．h＜H 3．（寶山區(qū)二模）如圖所示，一只貯有空氣的密閉燒瓶用玻璃管與水銀氣壓計相連，氣壓計的A、B管內汞面在同一水平面上?，F(xiàn)緩慢降低燒瓶內空氣的溫度，同時緩慢移動氣壓計A管，使氣壓計B管的水銀面保持在原來的水平面上，則（　　） A．燒瓶內氣體作等容變化，A管應向上移動 B．燒瓶內氣體作等容變化，A管應向下移動 C．燒瓶內氣體作等溫變化，A管應向上移動 D．燒瓶內氣體作等溫變化，A管應向下移動 4．（昭陽區(qū)月考）一只輪胎容積為V＝8L，已裝有p1＝1atm的空氣?，F(xiàn)用打氣筒給它打氣，已知打氣筒的容積為V0＝1L，設打氣過程中輪胎容積及氣體溫度維持不變，大氣壓強p0＝1atm，要使胎內氣體壓強達到p2＝2.5atm，應至少打多少次氣？（　　） A．8次 B．10次 C．12次 D．15次 5．（銅仁市期末）某壓縮式噴霧器儲液桶的容量是5.7×10﹣3m3．往桶內倒入4.2×10﹣3m3的藥液后開始打氣，打氣過程中藥液不會向外噴出。如果每次能打進2.5×10﹣4m3的空氣，要使噴霧器內藥液能全部噴完，且整個過程中溫度不變，則需要打氣的次數(shù)是（　　） A．17次 B．18次 C．19次 D．20次 6．（洮北區(qū)校級期末）下列說法正確的是 （　?。?A．一定質量的氣體，保持溫度不變，壓強隨體積減小而增大的微觀原因是：每個分子撞擊器壁的作用力增大 B．一定質量的氣體，保持溫度不變，壓強隨體積增大而減小的微觀原因是：單位體積內的分子數(shù)減小 C．一定質量的氣體，保持體積不變，壓強隨溫度升高而增大的微觀原因是：每個分子動能都增大 D．一定質量的氣體，保持體積不變，壓強隨溫度升高而增大的微觀原因是：分子的數(shù)密度增大 7．（鼓樓區(qū)校級模擬）一定質量的理想氣體，在溫度不變的條件下，使其壓強增大，則在這一過程中氣體（　?。?A．從外界吸收了熱量 B．對外界做了功 C．密度增大 D．分子的平均動能增大 8．（漯河月考）對于一定質量的氣體下列說法正確的是（　　） A．當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大 B．當分子間的平均距離變大時，壓強必變小 C．氣體的壓強是由于氣體分子間的作用力造成的 D．體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大 二．多選題（共3小題） 9．（安陽二模）關于理想氣體，液體和熱力學定律，下列說法正確的是（　　） A．理想氣體除了碰撞外，分子間沒有作用力 B．那些不容易液化的氣體在常溫常壓下可以看成理想氣體 C．液體沸騰時候的溫度被稱為沸點，沸騰屬于汽化現(xiàn)象 D．理想氣體對外做功同時吸熱，理想氣體內能一定減小 E．不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功 10．（棗莊二模）如圖所示，是一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程的V﹣T圖象，其中，DA的反向延長線過O點，AB、CD均平行于V軸，BC平行于T軸，狀態(tài)A、B的壓強分別為P1、P2下列說法正確的是（　　） A．P1＜P2 B．A→B過程吸收的熱量等于氣體對外界做的功 C．氣體A→B→C→D→A完成一次循環(huán)，將放出熱量 D．從微觀角度來看，C→D過程壓強升高，是由于分子的密集程度增加引起的 E．若B→C過程放熱200J，D→A過程吸熱300J，則D→A過程氣體對外界做功100J 11．（龍鳳區(qū)校級期中）下列說法正確的是（　?。?A．水黽可以停在靜止的水面上，因其重力與表面張力平衡 B．溫度不變的條件下，增大飽和汽的體積，就可以減小飽和汽的壓強 C．浸潤的情況下，附著層內分子平均距離小于液體內部分子平均距離，附著層有擴張趨勢 D．物體的內能跟物體的溫度和體積有關 三．計算題（共2小題） 12．（南昌三模）噴霧器的原理如圖所示，儲液筒與打氣筒用軟細管相連，先在桶內裝上藥液，再擰緊桶蓋并關閉閥門K，用打氣筒給儲液筒充氣增大儲液筒內的氣壓，然后再打開閥門，儲液筒的液體就從噴霧頭噴出，已知儲液筒容器為10L（不計儲液筒兩端連接管體積），打氣筒每打一次氣能向儲液筒內壓入空氣200mL，現(xiàn)在儲液筒內裝入8L的藥液后關緊桶蓋和噴霧頭開關，再用打氣筒給儲液筒打氣。（設周圍大氣壓恒為1個標準大氣壓，打氣過程中儲液筒內氣體溫度與外界溫度相同且保持不變），求： ①要使貯液筒內藥液上方的氣體壓強達到3atm，打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)； ②打開噴霧頭開關K直至儲液筒的內外氣壓相同，儲液筒內剩余藥液的體積。 13．（東城區(qū)校級月考）正方體密閉容器中有大量運動粒子。每個粒子質量為m，單位體積內粒子數(shù)量n為恒量。為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略：其速率均為v，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間。粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。求：器壁單位面積所受粒子壓力。 四．解答題（共2小題） 14．（浙江模擬）一個晴朗的天氣，小明覺得湖水中魚兒戲水時吐出小氣泡的情景很美，于是畫了一幅魚兒戲水的圖畫（如圖所示）．但旁邊的同學認為他的畫有不符合物理規(guī)律之處，請根據你所掌握的物理知識正確畫出草圖，并指出這樣畫的物理依據． ①請在答題紙上畫上你認為正確的草圖 ②依據　 ??； ③如果認為小氣泡在水中緩慢上升，則小氣泡中的氣體對外做的功　 ?。ㄌ睢按笥凇?、“等于或“小于”）氣體吸收的熱量． 15．（鼓樓區(qū)校級月考）對于氣體，下列說法中正確的是　 　 ①氣體的壓強是由氣體分子的重力產生的 ②氣體的壓強是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產生的 ③質量一定的氣體，溫度不變時，壓強越大，分子間的平均距離越大 ④質量一定的氣體，壓強不變時，溫度越高，單位體積內分子個數(shù)越少 A．①③B．②③C．②④D．①④ 隨堂練習 參考答案與試題解析 一．選擇題（共8小題） 1．（魚臺縣校級期中）如圖所示，在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉一定質量的理想氣體，面積之比為SA：SB＝1：2．兩活塞以穿過B的底部的剛性細桿相連，可沿水平方向無摩擦滑動。兩個氣缸都不漏氣。初始時，A、B中氣體的體積皆為V0，溫度皆為T0＝300K．A中氣體壓強pA＝1.5p0，p0是氣缸外的大氣壓強。現(xiàn)對A加熱，使其中氣體的壓強升到pA＝2.0p0，同時保持B中氣體的溫度不變。則此時A中氣體溫度（　　） A．400K B．450K C．500K D．600K 【分析】由平衡條件求出氣體的壓強，應用理想氣體的狀態(tài)方程分別對A、B氣體列方程，然后解方程求出氣體A的溫度。 【解答】解：開始時，據活塞平衡時，有 pA?SA+pB?SB＝p0（SA+SB） 解得：pB 加熱后，據活塞平衡有： pA′?SA+pB′?SB＝p0（SA+SB） 解得：pB′ 由于B中氣體初、末態(tài)溫度相等，設末態(tài)體積為，則有：pB′?VB′＝pB?V0 解得：VB′V0．故活塞向右移動，B的體積增加了V0 因為兩活塞移動的距離相等，可以得到A的末態(tài)體積為：VA′V0 由氣態(tài)方程有： 解得： 故C正確，ABD錯誤。 故選：C。 2．（靜安區(qū)一模）如圖，粗細均勻的玻璃管A和B由一橡皮管連接，A管內封閉了一定質量的氣體，兩管水銀面相平若固定A管將B管沿豎直方向緩慢上移一小段距離高H，A管內的水銀面相應升高h，移動過程中溫度保持不變，則（　?。? A．h＝H B．h C．h D．h＜H 【分析】封閉氣體是等溫變化，氣壓變大，體積縮小。 【解答】解：封閉氣體是等溫變化，B端抬高，壓強變大，故氣體體積要縮小， 但最終平衡時，封閉氣體的壓強比大氣壓大，一定是B側水銀面高， 故有：H﹣h＞h，故； 故ABD錯誤，C正確； 故選：C。 3．（寶山區(qū)二模）如圖所示，一只貯有空氣的密閉燒瓶用玻璃管與水銀氣壓計相連，氣壓計的A、B管內汞面在同一水平面上?，F(xiàn)緩慢降低燒瓶內空氣的溫度，同時緩慢移動氣壓計A管，使氣壓計B管的水銀面保持在原來的水平面上，則（　?。? A．燒瓶內氣體作等容變化，A管應向上移動 B．燒瓶內氣體作等容變化，A管應向下移動 C．燒瓶內氣體作等溫變化，A管應向上移動 D．燒瓶內氣體作等溫變化，A管應向下移動 【分析】根據題意得到氣體發(fā)生等容變化，根據查理定律分析氣體壓強的變化，從而分析A管運動方向。 【解答】解：氣壓計B管的水銀面保持在原來的水平面上，所以氣體體積不變，發(fā)生等容變化，初狀態(tài)氣體壓強等于大氣壓，根據查理定律，緩慢降低燒瓶內空氣的溫度，燒瓶內氣體壓強減小，低于大氣壓，為了保證B管水銀面不變，所以A管必須下移。故B正確，ACD錯誤。 故選：B。 4．（昭陽區(qū)月考）一只輪胎容積為V＝8L，已裝有p1＝1atm的空氣?，F(xiàn)用打氣筒給它打氣，已知打氣筒的容積為V0＝1L，設打氣過程中輪胎容積及氣體溫度維持不變，大氣壓強p0＝1atm，要使胎內氣體壓強達到p2＝2.5atm，應至少打多少次氣？（　?。?A．8次 B．10次 C．12次 D．15次 【分析】打氣過程中氣體溫度保持不變，對打了n次的總的空氣運用波意耳定律列式求解即可。 【解答】解：設打氣n次，打氣過程中氣體溫度保持不變， 根據玻意耳定律可得：P1V1+nP0V0＝P2V1 代入數(shù)據可得：1×8+n×1×1＝2.5×8 得：n＝12次。所以ABD錯誤，C正確。 故選：C。 5．（銅仁市期末）某壓縮式噴霧器儲液桶的容量是5.7×10﹣3m3．往桶內倒入4.2×10﹣3m3的藥液后開始打氣，打氣過程中藥液不會向外噴出。如果每次能打進2.5×10﹣4m3的空氣，要使噴霧器內藥液能全部噴完，且整個過程中溫度不變，則需要打氣的次數(shù)是（　　） A．17次 B．18次 C．19次 D．20次 【分析】向桶內打氣，噴壺內的氣體體積不變，壓強增大。根據玻意耳定律求解。 當空氣完全充滿藥桶后，如果空氣壓強仍然大于大氣壓，則藥液可以全部噴出。由玻意耳定律求解。 【解答】解：假設使噴霧器內藥液能全部噴完， 由題設可知，每次打入容器內的氣體壓強為1atm，玻意耳定律得 P0V1＝P0（V1﹣V2）+P0?V0?N， V1＝5.7×10﹣3 m3 V2＝4.2×10﹣3 m3， V0＝2.5×10﹣4 m3 將數(shù)據代入得：N＝16.8≈17 故A正確，BCD錯誤； 故選：A。 6．（洮北區(qū)校級期末）下列說法正確的是 （　　） A．一定質量的氣體，保持溫度不變，壓強隨體積減小而增大的微觀原因是：每個分子撞擊器壁的作用力增大 B．一定質量的氣體，保持溫度不變，壓強隨體積增大而減小的微觀原因是：單位體積內的分子數(shù)減小 C．一定質量的氣體，保持體積不變，壓強隨溫度升高而增大的微觀原因是：每個分子動能都增大 D．一定質量的氣體，保持體積不變，壓強隨溫度升高而增大的微觀原因是：分子的數(shù)密度增大 【分析】氣體壓強與氣體的溫度和體積有關，在微觀上與氣體分子個數(shù)以及氣體的平均動能有關，體積減小時，單位體積內的分子數(shù)增多；而溫度升高時，分子平均動能增大。 【解答】解：A．一定質量的氣體，保持溫度不變，體積減小，單位體積內的分子數(shù)增多，分子密度增大，使壓強增大，故A錯誤； B．一定質量的氣體，保持溫度不變，體積增大時，單位體積內的分子數(shù)減少而使分子撞擊次數(shù)減少，從而使壓強減小，故B正確； C．一定質量的氣體，保持體積不變，溫度升高時，分子平均動能增大而使壓強升高，但并不是每個分子動能都增大，故C錯誤，D錯誤； 故選：B。 7．（鼓樓區(qū)校級模擬）一定質量的理想氣體，在溫度不變的條件下，使其壓強增大，則在這一過程中氣體（　?。?A．從外界吸收了熱量 B．對外界做了功 C．密度增大 D．分子的平均動能增大 【分析】一定質量的理想氣體內能只與溫度有關。溫度不變，根據玻意耳定律判斷氣體的體積如何變化，即可知做功情況。溫度不變，分子的平均動能不變。 【解答】解：A、氣體的溫度不變，內能不變，使其壓強增大，玻意耳定律PV＝c可知，其體積減小，外界對氣體做功，由熱力學第一定律知氣體向外放熱。故AB錯誤。 C、由A知體積減小，分子密度增大。故C正確。 D、溫度是分子平均動能的標志，溫度不變，分子的平均動能不變，D錯誤； 故選：C。 8．（漯河月考）對于一定質量的氣體下列說法正確的是（　?。?A．當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大 B．當分子間的平均距離變大時，壓強必變小 C．氣體的壓強是由于氣體分子間的作用力造成的 D．體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大 【分析】當分子熱運動變劇烈可知溫度升高，當分子間的平均距離變大，可知密集程度變小。氣體的壓強在微觀上與分子的平均動能和分子的密集程度有關。 【解答】解：A、當分子熱運動變劇烈時，可知溫度升高，分子平均動能增大，氣體的壓強在微觀上與分子的平均動能和分子的密集程度有關。要看壓強的變化還要看氣體的密集程度的變化，所以壓強可能增大、可能減小、可能不變。故A錯誤； B、當分子間的平均距離變大時，分子的密集程度變??；氣體的壓強在微觀上與分子的平均動能和分子的密集程度有關，密集程度變小的同時分子熱運動的平均動能可能增加，故氣壓不一定減小，故B錯誤； C、氣體的壓強是由于氣體分子對容器壁的頻繁碰撞造成的，與分子力無關，故C錯誤； D、氣體的壓強是由于氣體分子對容器壁的頻繁碰撞造成的，體積不變而壓強增大時，分子的密集程度不變，故一定是氣體分子的平均動能增大了，故D正確； 故選：D。 二．多選題（共3小題） 9．（安陽二模）關于理想氣體，液體和熱力學定律，下列說法正確的是（　?。?A．理想氣體除了碰撞外，分子間沒有作用力 B．那些不容易液化的氣體在常溫常壓下可以看成理想氣體 C．液體沸騰時候的溫度被稱為沸點，沸騰屬于汽化現(xiàn)象 D．理想氣體對外做功同時吸熱，理想氣體內能一定減小 E．不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功 【分析】只要實際氣體的壓強不是很高，溫度不是很大，都可以近視的當成理想氣體來處理，理想氣體是一個理想化模型，氣體分子間除碰撞外，不存在分子間相互作用力，沒有分子勢能，只有分子動能。 【解答】解：A、理想氣體分子間距離較大，分子作用力不顯著，所以除了碰撞之外，分子間沒有作用力，故A正確； B、不容易液化的氣體，在常溫常壓下分子間距很大，可以看作理想氣體，故B正確； C、液體沸騰時的溫度稱為沸點，沸騰屬于液體變?yōu)闅怏w，屬于汽化現(xiàn)象，故C正確； D、根據熱力學第一定律可知，改變物體內能的方式是做功和熱傳遞，理想氣體對外做功，同時吸收熱量，內能可能不變，可能減小，也可能增大，故D錯誤； E、根據熱力學第二定律可知，一切熱現(xiàn)象都具有方向性，從單一熱源吸收的熱量在引起外界變化的情況下可以全部轉化為有用功，故E錯誤； 故選：ABC。 10．（棗莊二模）如圖所示，是一定質量的理想氣體狀態(tài)變化過程的V﹣T圖象，其中，DA的反向延長線過O點，AB、CD均平行于V軸，BC平行于T軸，狀態(tài)A、B的壓強分別為P1、P2下列說法正確的是（　　） A．P1＜P2 B．A→B過程吸收的熱量等于氣體對外界做的功 C．氣體A→B→C→D→A完成一次循環(huán)，將放出熱量 D．從微觀角度來看，C→D過程壓強升高，是由于分子的密集程度增加引起的 E．若B→C過程放熱200J，D→A過程吸熱300J，則D→A過程氣體對外界做功100J 【分析】根據圖象可知溫度和體積變化，結合理性氣體狀態(tài)方程可分析壓強變化；根據體積變化可判斷氣體做功情況，根據W＝P△V分析外界對氣體做功的多少，根據溫度變化分析理想氣體的內能變化，結合熱力學第一定律分析熱量變化。 【解答】解：A、由圖象可知過程ab中氣體的溫度不變，體積增大，根據玻意耳定律可知，壓強減小，即P1＞P2，故A錯誤； B、由圖象可知，A﹣B氣體做等溫變化，氣體內能不變，由體積增大，氣體對外做功，根據熱力學第一定律可知氣體應吸熱，且吸收的熱量等于氣體對外界做的功，故B正確； C、由A到B 和由C到D氣體做等溫變化，兩段氣體內能不變，故由B到C氣體內能減小量等于由D到A的增加量，又由B到C過程，氣體不做功，由D到A過程氣體對外做功，根據熱力學第一定律可知，整個過程氣體應吸熱，故C錯誤； D、由圖象可知在過程cd中氣體，溫度不變，分子平均速率不變，體積減小，則分子密度增大，故氣體壓強增大，故D正確； E、由A到B 和由C到D氣體做等溫變化，兩段氣體內能不變，故由B到C氣體內能減小量等于由D到A的增加量，又由B到C過程，氣體不做功，根據熱力學第一定律可得：﹣200+300+W＝0，解得：W＝﹣100J，即D→A過程氣體對外界做功100J，故E正確； 故選：BDE。 11．（龍鳳區(qū)校級期中）下列說法正確的是（　　） A．水黽可以停在靜止的水面上，因其重力與表面張力平衡 B．溫度不變的條件下，增大飽和汽的體積，就可以減小飽和汽的壓強 C．浸潤的情況下，附著層內分子平均距離小于液體內部分子平均距離，附著層有擴張趨勢 D．物體的內能跟物體的溫度和體積有關 【分析】明確液體表面張力的宏觀表現(xiàn)，并會用來解釋相關現(xiàn)象； 知道飽和汽壓只與溫度有關，和體積無關；內能取決于物體的溫度、體積和物質的量； 浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫做浸潤。不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，也就不會附在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫做不浸潤。液體對固體的浸潤，則分子間距小于液體內部，則液面分子間表現(xiàn)為斥力，液面呈現(xiàn)凹形，表面有擴張的趨勢。 【解答】解：A、因為液體表面張力的存在，水黽可以停在靜止的水面上，并且能無拘無束地在水面上行走自如，豎直方向上，重力與表面張力平衡，故A錯誤； B、液體的飽和蒸氣壓與溫度有關，與體積無關，在溫度不變的條件下，增大飽和汽的體積，不能減小飽和汽的壓強；故B錯誤； C、附著層液體分子比液體內部分子密集，附著層內液體分子間距離小于液體內部分子間距離，附著層內分子間作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴散趨勢，表現(xiàn)為浸潤；故C正確； D、物體的內能跟物體的溫度和體積有關。故D正確。 故選：CD。 三．計算題（共2小題） 12．（南昌三模）噴霧器的原理如圖所示，儲液筒與打氣筒用軟細管相連，先在桶內裝上藥液，再擰緊桶蓋并關閉閥門K，用打氣筒給儲液筒充氣增大儲液筒內的氣壓，然后再打開閥門，儲液筒的液體就從噴霧頭噴出，已知儲液筒容器為10L（不計儲液筒兩端連接管體積），打氣筒每打一次氣能向儲液筒內壓入空氣200mL，現(xiàn)在儲液筒內裝入8L的藥液后關緊桶蓋和噴霧頭開關，再用打氣筒給儲液筒打氣。（設周圍大氣壓恒為1個標準大氣壓，打氣過程中儲液筒內氣體溫度與外界溫度相同且保持不變），求： ①要使貯液筒內藥液上方的氣體壓強達到3atm，打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)； ②打開噴霧頭開關K直至儲液筒的內外氣壓相同，儲液筒內剩余藥液的體積。 【分析】（1）在溫度不變的情況下，打氣筒內氣體發(fā)生等溫變化，根據玻﹣馬定律可求解打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)； （2）再根據玻﹣馬定律先求出打開噴嘴噴灑藥液，直至貯液筒內外氣壓相同時氣筒內氣體的體積，即可求出此時貯液筒內剩余藥液的體積。 【解答】解：（1）設需打氣的次數(shù)為n，每次打入的氣體體積為V0，儲液桶藥液上方的氣體體積為V； 則開始打氣前：儲液筒液體上方氣體的壓強為P1＝P0＝1atm，氣體的體積為V1＝V+nV0； 打氣完畢時，儲液筒內藥液上方的氣體體積為V2＝V，壓強為P2＝3atm； 又因為該打氣過程為等溫變化過程，根據玻﹣馬定律定律P1V1＝P2V2，代入上邊數(shù)據可解得：n＝20； （2）打開噴霧頭開關K直至貯液筒內外氣壓相同時，設儲液筒上方氣體的體積為V3，此過程同樣為為等溫變化， 再根據玻﹣馬定律定律P1V1＝P3V3，代入數(shù)據解得：V3＝3V1＝6L，所以噴出的藥液的體積為：V′＝V3﹣V＝4L。 答：（1）打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)為20次； （2）儲液筒內剩余藥液的體積為4L。 13．（東城區(qū)校級月考）正方體密閉容器中有大量運動粒子。每個粒子質量為m，單位體積內粒子數(shù)量n為恒量。為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略：其速率均為v，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間。粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。求：器壁單位面積所受粒子壓力。 【分析】器壁單位面積所受粒子壓力即為氣體壓強，首先建立模型，選擇研究對象，考慮面積為S的表面上，時間t內打在其上的所有粒子，利用動量定理列式分析即可。 【解答】解：取面積為S的表面，在時間t內，打在其上的粒子數(shù)為N＝n?vtS，故粒子的總質量為：M＝Nm＝n?vtSm； 以初速度方向為正方向，根據動量定理，有： M（﹣v）﹣Mv＝﹣Ft， 聯(lián)立解得：F＝2nSmv2， 故氣體壓強為：P2nmv2； 答：器壁單位面積所受粒子壓力為2nmv2。 四．解答題（共2小題） 14．（浙江模擬）一個晴朗的天氣，小明覺得湖水中魚兒戲水時吐出小氣泡的情景很美，于是畫了一幅魚兒戲水的圖畫（如圖所示）．但旁邊的同學認為他的畫有不符合物理規(guī)律之處，請根據你所掌握的物理知識正確畫出草圖，并指出這樣畫的物理依據． ①請在答題紙上畫上你認為正確的草圖 ②依據　氣泡在水里上升時，從水底越往上，壓強越小，由理想氣體狀態(tài)方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下．??； ③如果認為小氣泡在水中緩慢上升，則小氣泡中的氣體對外做的功　小于?。ㄌ睢按笥凇?、“等于或“小于”）氣體吸收的熱量． 【分析】氣泡在上升過程中，溫度升高，從水底越往上，壓強越小，根據理想氣體狀態(tài)方程，氣泡體積應增大．根據△U＝W+Q可知，判斷吸熱與對外做功的關系 【解答】解：①氣泡在水里上升時，從水底越往上，壓強越小，由理想氣體狀態(tài)方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下，所以上邊的氣泡體積大于下面的氣泡體積 如圖 ②氣泡在水里上升時，從水底越往上，壓強越小，由理想氣體狀態(tài)方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下． ③氣泡在上升的過程中，溫度升高，內能增加，由△U＝W+Q＞0可知，對外做的功小于吸收的熱量，“小于” 故答案為：（1）如右圖 （2）氣泡在水里上升時，從水底越往上，壓強越小，由理想氣體狀態(tài)方程，，P下＞P上，T上＞T下，所以V上＞V下． （3）小于 15．（鼓樓區(qū)校級月考）對于氣體，下列說法中正確的是　C　 ①氣體的壓強是由氣體分子的重力產生的 ②氣體的壓強是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產生的 ③質量一定的氣體，溫度不變時，壓強越大，分子間的平均距離越大 ④質量一定的氣體，壓強不變時，溫度越高，單位體積內分子個數(shù)越少 A．①③B．②③C．②④D．①④ 【分析】氣體壓強與大氣壓強不同，指的是封閉氣體對容器壁的壓強，氣體壓強產生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產生的．氣體壓強與溫度和體積有關．溫度越高，氣體壓強越大，反之則氣體壓強越?。欢ㄙ|量的物體，體積越小，分子越密集． 【解答】解：①氣體壓強與氣體重力無關，大氣壓強與大氣重力有關，故①錯誤； ②氣體的壓強是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產生的，故②正確； ③質量一定的氣體，溫度不變時，壓強越大，什么分子數(shù)密度越大，故體積越小，分子間距越小，故③錯誤； ④質量一定的氣體，壓強不變時，溫度越高，分子數(shù)密度越小，故單位體積內分子個數(shù)越少，故④正確； 故選C．

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊電子課本

3 氣體的等壓變化和等容變化

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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