2022年高三物理復(fù)習(xí) 第11章 固體 液體 氣體學(xué)案

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1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第11章 固體 液體 氣體學(xué)案 一、概念規(guī)律題組 1．下列關(guān)于晶體和非晶體的說法中正確的是(　　) A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性 B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體 C．大粒鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體 D．所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點 2．關(guān)于液體的表面張力，下列說法中正確的是(　　) A．液體表面張力是液體各部分之間的相互吸引力 B．液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為零 C．不論是水還是水銀，表面張力都會使表面收縮 D．表面張力的方向與液面垂直 3．一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓

2、強(qiáng)、體積和溫度分別為p1、V1、T1，在另一平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p2、V2、T2，下列關(guān)系中正確的是(　　) A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝T2 B．p1＝p2，V1＝V2，T1＝2T2 C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2 D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2 二、思想方法題組 4．在一定溫度下，當(dāng)一定量氣體的體積增大時，氣體的壓強(qiáng)減小，這是由于(　　) A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少，單位時間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的次數(shù)減少 B．氣體分子的密集程度變小，分子對器壁的吸引力變小 C．每個分子對器壁的平均撞擊力變小 D．氣體分子的密集程度變小，單

3、位體積內(nèi)分子的重量變小 5．下列圖中，p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T表示熱力學(xué)溫度．其中能正確描述一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化的是(　　) 一、氣體壓強(qiáng)的幾種求法 1．平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法 (1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)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． 2．加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法 選

4、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． 【例1】 若已知大氣壓強(qiáng)為p0，圖1中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，求被封閉氣體的壓強(qiáng)．[重力加速度為g，圖(1)、(2)中液體的密度為ρ，圖(3)中活塞的質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為S] 圖1 二、氣體實驗定律、狀態(tài)方程的應(yīng)用 應(yīng)用氣體實驗定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟： (1)明確研究對象(即選取一定質(zhì)量的氣體)； (2)確定氣體在初、末狀態(tài)的參量； (3)結(jié)合氣體實驗定律或狀態(tài)方程列式求解； (4)討論結(jié)果的合理性． 圖2 【例2】 (xx·課標(biāo)全國理綜·

5、39(2))如圖2所示，一開口汽缸內(nèi)盛有密度為ρ的某種液體；一長為l的粗細(xì)均勻的小瓶底朝上漂浮在液體中，平衡時小瓶露出液面的部分和進(jìn)入小瓶中液柱的長度均為l/4.現(xiàn)用活塞將汽缸封閉(圖中未畫出)，使活塞緩慢向下運動，各部分氣體的溫度均保持不變．當(dāng)小瓶的底部恰好與液面相平時，進(jìn)入小瓶中的液柱長度為l/2，求此時汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)．大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g. [規(guī)范思維] 　 　 　 　 三、氣體實驗定律的圖象 定律 變化 過程 一定質(zhì)量氣體 的兩條圖線 圖線特點 玻意耳 定律 等溫 變化

6、 等溫變化在p－V圖象中是雙曲線，由＝常數(shù)，知T越大，pV值就越大，遠(yuǎn)離原點的等溫線對應(yīng)的溫度就越高，即T1V2. 等容變化在p－T圖象中是通過原點的直線，由p＝可知，體積大時圖線斜率小，所以V1>V2. 蓋－ 呂薩克 定律 等壓 變化 等壓變化在V－t圖象中是通過t軸上－273.15 ℃的直線，溫度

7、不變時，同一氣體體積越大，氣體的壓強(qiáng)就越小，所以p1>p2.等壓變化在V－T圖象中是通過原點的直線，由V＝可知，壓強(qiáng)大時斜率小，所以p1>p2. 【例3】 (xx·上海物理·17) 圖3 一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖3所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在(　　) A．a(chǎn)b過程中不斷增加 B．bc過程中保持不變 C．cd過程中不斷增加 D．da過程中保持不變 四、晶體與非晶體 【例4】 (xx·課標(biāo)全國理綜·33(1))關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是______

8、__(填入正確選項前的字母)． A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體 B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 C．單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點 D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 [規(guī)范思維] 　 　 [針對訓(xùn)練1]　 圖4 (xx·福建·28(1))如圖4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，圖中橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T.從圖中可以確定的是________．(填選項前的字母) A．晶體和非晶體均存在固定的熔點T0 B．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

9、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) 五、液體的表面張力及浸潤問題 (1)液體與氣體、固體分別構(gòu)成的兩個不同液體薄層，浸潤時液面是凹面，不浸潤時，液面是凸面． (2)表面層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，不浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，表現(xiàn)引力，浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部小，表現(xiàn)斥力． (3)液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢． 圖5 【例5】 對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖5所示．對此有下列幾種解釋，正確的是(　　) A．表面層Ⅰ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏 B．表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密 C．附著層Ⅰ內(nèi)

10、分子的分布比液體內(nèi)部密 D．附著層Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏 [針對訓(xùn)練2]　把極細(xì)的玻璃管插入水中與水銀中，如下圖所示，正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是(　　) 【基礎(chǔ)演練】 1．(xx·山東·36(1))人類對自然的認(rèn)識是從宏觀到微觀不斷深入的過程．以下說法正確的是________． A．液體的分子勢能與體積有關(guān) B．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的 C．溫度升高，每個分子的動能都增大 D．露球呈球狀是由于液體表面張力的作用 2．關(guān)于液晶，下列說法中正確的有(　　) A．液晶是一種晶體 B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性 C．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化 D

11、．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化 3．下列關(guān)于液體表面現(xiàn)象的說法中正確的是(　　) A．把縫衣針小心地放在水面上，針可以把水面壓彎而不沉沒，是因為針的重力小，又受到液體的浮力的緣故 B．處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會成球狀，是因為液體內(nèi)分子間有相互吸引力 C．玻璃管道裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，是因為熔化的玻璃在表面張力的作用下，表面要收縮到最小的緣故 D．飄浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是因為油滴液體呈各向同性的緣故 4．(xx·上海理綜·6)民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入一個小罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓

12、在皮膚上，火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上．其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體(　　) A．溫度不變時，體積減小，壓強(qiáng)增大 B．體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小 C．壓強(qiáng)不變時，溫度降低，體積減小 D．質(zhì)量不變時，壓強(qiáng)增大，體積減小 5．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b變化到c，如圖6所示，則下列四圖中能正確反映出這一變化過程的是(　　) 圖6 圖7 6．(xx·上海物理·10)如圖7所示，玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體，氣柱長度為l，管內(nèi)外水銀面高度差為h，若溫度保持不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則(　　) A．h，l均變大 B．h，l均變小 C．h變大，l變小 D．h變小

13、，l變大 題號 1 2 3 4 5 6 答案 【能力提升】 7．(xx·開封模擬)(1)干濕泡溫度計通常由干泡溫度計和濕泡溫度計組成，由于蒸發(fā)________，濕泡所示的溫度________(選填“大于”或“小于”)干泡所示的溫度．干濕泡溫度計溫差的大小與空氣濕度有關(guān)，溫度相差越大，說明空氣越________(選填“干燥”或“潮濕”)． (2)一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，初始時氣體體積為3.0×10－3 m3.用DIS實驗系統(tǒng)測得此時氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為300 K和1.0×105 Pa.推動活塞壓縮氣體，穩(wěn)定后測得氣體的溫度和壓強(qiáng)

14、分別為320 K和1.6×105 Pa. ①求此時氣體的體積； ②保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.0×104 Pa，求此時氣體的體積． 8．有一排氣口直徑為2.0 mm的壓力鍋，如圖8甲所示，排氣口上用的限壓閥A的質(zhì)量為34.5 g，根據(jù)圖乙所示的水的飽和汽壓跟溫度關(guān)系的曲線，求：當(dāng)壓力鍋煮食物限壓閥放氣時(即限壓閥被向上頂起時)鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度．(g取10 m/s2,1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即1 atm＝1.0×105 Pa) 圖8 9．(xx·

15、海南高考)一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00 atm(即76.0 cmHg)、溫度為27.0 ℃的氦氣時，體積為3.50 m3.在上升至海拔6.50 km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0 cmHg，氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過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一段時間后的體積． 圖9 10．(xx·寧夏高考)圖9中系統(tǒng)是由左右兩個側(cè)壁絕熱、底部導(dǎo)熱、截面積均為S的容器組成．左容器足夠高，上端敞開

16、，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉．兩個容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通．容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣．大氣的壓強(qiáng)為p0，溫度為T0＝273 K，兩活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0.系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示．現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴壑?，再次平衡時A上升了一定的高度．用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h.氮氣和氫氣均可視為理想氣體．求： (1)第二次平衡時氮氣的體積； (2)水的溫度． 學(xué)案52　固體　液體　氣體 【課前雙基回扣

17、】 1．D　[只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體，故B錯；大粒鹽磨成細(xì)鹽，而細(xì)鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，在放大鏡下能清楚地觀察到，故C錯；晶體和非晶體的一個重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，故D對．] 2．C　[液體表面張力就是液體表面各部分之間相互吸引的力，A錯．液體的表面層分子要比內(nèi)部稀疏些，分子間的距離較內(nèi)部分子間的距離大，表面層分子間表現(xiàn)為引力，B錯．液體的表面張力總使液面具有收縮的趨勢，C正確．液體表面張力的方向總是與液面相切，總是跟液面分界線相垂直，D錯．] 3．D　[由理想氣體狀態(tài)方程＝可判斷

18、，只有D項正確．] 4．A　[溫度不變，一定量氣體分子的平均動能、平均速率不變，每次碰撞分子對器壁的平均作用力不變，但體積增大后，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，因此單位時間內(nèi)碰撞次數(shù)減少，氣體壓強(qiáng)減小，A正確，B、C、D錯誤．] 5．AB　[A圖象橫坐標(biāo)T不變，是等溫變化，A正確；而pV＝C，因此＝C，在p－圖上等溫線是過原點的傾斜直線，B正確；C圖象中等溫線應(yīng)是雙曲線，C錯誤；D圖線的溫度發(fā)生變化，不表示等溫變化，D錯誤．] 思維提升 1．晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點． 單晶體表現(xiàn)為各向異性，而多晶體及非晶體則表現(xiàn)為各向同性． 2．液體表面層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部的稀疏，分

19、子間表現(xiàn)為引力，形成表面張力，它使液面具有收縮的趨勢．方向沿液面的切線，與分界線垂直． 3．理想氣體狀態(tài)方程 一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：＝或＝恒量．氣體實驗定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例． 4．可用p－V、p－T、V－T圖象表示等溫、等容、等壓變化． 【核心考點突破】 例1 (1)p0－ρgh　(2)p0－ρgh　(3)p0＋ 解析　在圖(1)中，選B液面為研究對象，由二力平衡得F下＝F上，即p下S′＝p上S′(S′為小試管的橫截面積)，所求氣體壓強(qiáng)就是A液面所受壓強(qiáng)pA.B液面所受向下的壓強(qiáng)p下是pA加上液柱h所產(chǎn)生的液體壓強(qiáng)，由連通器原理可知B液面所受向上的壓強(qiáng)為大

20、氣壓強(qiáng)p0，故有pA＋ρgh＝p0，所以pA＝p0－ρgh. 在圖(2)中，以B液面為研究對象，由平衡方程F上＝F下有pAS″＋phS″＝p0S″(S″為U型管的橫截面積)，所以pA＝p0－ρgh. 在圖(3)中，以活塞為研究對象，由平衡條件得 pS＝mg＋p0S，所以p＝p0＋. 例2 p0＋ 解析　設(shè)當(dāng)小瓶內(nèi)氣體的長度為l時，壓強(qiáng)為p1；當(dāng)小瓶的底部恰好與液面相平時，瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p3.依題意知p1＝p0＋ρgl① 由玻意耳定律得　p1S＝p2(l－l)S② 式中S為小瓶的橫截面積．聯(lián)立①②兩式，得 p2＝(p0＋ρgl)③ 又有p2＝p3＋ρg

21、l④ 聯(lián)立③④式，得p3＝p0＋ [規(guī)范思維]　解此類題，先要分析氣體初、末狀態(tài)參量；然后明確氣體經(jīng)歷的過程特點，再選擇合適的方程進(jìn)行求解． 例3 AB　[ 首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；連接aO交cd于e，則ae是等容線，即Va＝Ve，因為Vd

22、沒有確定的熔點；單晶體和多晶體的區(qū)別在于各向同性還是各向異性． 例5 ACD　[表面層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間表現(xiàn)為引力，這就是表面張力，A正確，B錯誤；浸潤液體的附著層內(nèi)的液體分子比液體內(nèi)部的分子密集，不浸潤液體的附著層內(nèi)的液體分子比液體內(nèi)部的分子稀疏，而附著層Ⅰ為浸潤液體，附著層Ⅱ為不浸潤液體，故C、D均正確．] [針對訓(xùn)練] 1．B　[晶體有固定的熔點，非晶體無固定的熔點，在熔化過程中，是固液共存的，故B正確．]　2.AC 思想方法總結(jié) 1．液體的有關(guān)性質(zhì)：(1)液體與氣體、固體分別構(gòu)成的兩個不同液體薄層，浸潤時液面是凹面，不浸潤時，液面是凸面． (2)表面層內(nèi)液體

23、分子間距比液體內(nèi)部大，不浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，表現(xiàn)為引力，浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部小，表現(xiàn)為斥力． (3)液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢． 2．封閉氣體壓強(qiáng)的計算方法：選與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象，進(jìn)行受力分析；再根據(jù)運動狀態(tài)列出相應(yīng)的平衡方程或牛頓第二定律方程，從而求出壓強(qiáng)． 3．對氣體狀態(tài)變化圖象的理解 (1)圖象上的一個點表示一定質(zhì)量氣體的一個平衡狀態(tài)．它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線或曲線表示一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的一個過程． (2)在V－T或p－T圖象中，比較兩個狀態(tài)的壓強(qiáng)或體積大小，可以用這兩個狀態(tài)到原點連線的斜

24、率大小來判斷．斜率越大，壓強(qiáng)或體積越??；斜率越小，壓強(qiáng)或體積越大． 4．應(yīng)用實驗定律及狀態(tài)方程解題的一般步驟 (1)明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體； (2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)由實驗定律或狀態(tài)方程列式求解 (4)討論結(jié)果的合理性． 【課時效果檢測】 1．AD　2.CD　3.C　4.B 5．C　[由題圖知：a→b過程為氣體等容升溫，壓強(qiáng)增大；b→c過程為氣體等溫降壓，根據(jù)玻意耳定律，體積增大，由此可知選項C正確．] 6．A　[根據(jù)pV＝plS＝C，l變大，S不變，故p變小，根據(jù)p＝p0－ρgh知，h變大，選A.] 7．(1

25、)吸熱　小于　干燥 (2)①由狀態(tài)方程可知：＝ 代入數(shù)據(jù)可得：V2＝2.0×10－3 m3 ②在溫度不變的情況下，有p2V2＝p3V3 所以V3＝＝4.0×10－3 m3 8．122 ℃ 解析　限壓閥被頂起時，壓力鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)應(yīng)為： p＝p0＋ ＝1 atm＋ Pa ≈1 atm＋1.1 atm＝2.1 atm. 由圖乙查得鍋內(nèi)溫度為122 ℃左右． 9．(1)7.39 m3　(2)5.54 m3 解析　(1)在氣球上升至海拔6.50 km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程． 根據(jù)玻意耳定律有 p1V1＝p2V2① 式中，p1＝76.0 cmHg，V1＝3.5

26、0 m3，p2＝36.0 cmHg，V2是在此等溫過程末氦氣的體積． 由①式得V2≈7.39 m3② (2)在停止加熱較長一段時間后，氦氣的溫度逐漸從T1＝300 K下降到與外界氣體溫度相同，即T2＝225 K，這是一等壓過程，根據(jù)蓋—呂薩克定律有 ＝③ 式中，V3是在此等壓過程末氦氣的體積．由③式得V3≈5.54 m3. 10．(1)2.7hS　(2)368.55 K 解析　(1)考慮氫氣的等溫過程．該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為p0，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS.設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律得 p＝＝1.25p0 活塞A從最高點被推回到第一次平衡時位置的過程是等溫過程，該過程的初

27、態(tài)壓強(qiáng)為1.1p0，體積為V；末態(tài)壓強(qiáng)為p′，體積為V′，則 p′＝p＋0.1p0＝1.35p0 V′＝2.2hS 由玻意耳定律得 V＝×2.2hS＝2.7hS (2)活塞A從最初位置升到最高點的過程為等壓過程．該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0＝273 K，末態(tài)體積為2.7hS.設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋—呂薩克定律得 T＝T0＝368.55 K 易錯點評 1．對液體、氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)的原因不清．誤認(rèn)為在完全失重的情況下，氣體的壓強(qiáng)也變?yōu)榱悖? 氣體壓強(qiáng)是由于大量氣體分子頻繁撞擊器壁的結(jié)果，而液體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因是由于液體受重力的作用． 2．只能根據(jù)物體是否有固定的熔點判斷是晶體還是非晶體；只有單晶體才有各向異性． 3．對于氣體圖象問題，看不清縱橫坐標(biāo)軸的意義，不清楚圖象中圖線的意義是出錯的原因． 4．分析氣體實驗定律的相關(guān)問題時，氣體狀態(tài)方程一定是對一定質(zhì)量的理想氣體．如氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，則需要轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題求解． 5．在解題時，若解題過程不規(guī)范、分析不清氣體所經(jīng)歷的過程，不能確定各過程的初、末狀態(tài)參量，也會出現(xiàn)錯誤．