2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 選考模塊 第1講 分子動理論、氣體及熱力學(xué)定律學(xué)案.docx

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第1講　分子動理論、氣體及熱力學(xué)定律 [做真題明考向]　　　　　　　　　　　　　　　　　　真題體驗　透視命題規(guī)律 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第84頁 [真題再做] 1.(2018高考全國卷Ⅰ，T33)(1)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e.對此氣體，下列說法正確的是________． A．過程①中氣體的壓強逐漸減小 B．過程②中氣體對外界做正功 C．過程④中氣體從外界吸收了熱量 D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E．狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 (2)如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連，細管上有一閥門K.開始時，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強均為p0.現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時，將K關(guān)閉，活塞平衡時其下方氣體的體積減小了.不計活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量． 解析：(1)過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強增大，A錯； 過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做功，B對； 過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q＜0，即氣體放出熱量，C錯； 狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相同，D對； 由b到c的過程，作過狀態(tài)b、c的等壓線，分析可得pb＞pc，由c到d的過程，溫度不變，Vc＜Vd，所以pc＞pd，所以pb＞pc＞pd，E對． (2)設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強為p1；下方氣體的體積為V2，壓強為p2.在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0＝p1V1① p0＝p2V2② 由已知條件得V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得 p2S＝p1S＋mg⑤ 聯(lián)立以上各式得m＝⑥ 答案：(1)BDE　(2) 2．(2018高考全國卷Ⅱ，T33)(1)對于實際的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能 B．氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢能 C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能 D．氣體的體積變化時，其內(nèi)能可能不變 E．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能 (2)如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體．已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦．開始時活塞處于靜止狀態(tài)，上、下方氣體壓強均為p0，溫度均為T0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達b處．求此時汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功．重力加速度大小為g. 解析：(1)氣體的內(nèi)能不考慮氣體自身重力的影響，故氣體的內(nèi)能不包括氣體分子的重力勢能，A錯；實際氣體的內(nèi)能包括氣體的分子動能和分子勢能兩部分，B、E對；氣體整體運動的動能屬于機械能，不是氣體的內(nèi)能，C錯；氣體體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，氣體溫度也可能發(fā)生變化，即分子勢能和分子動能的和可能不變，D對． (2)開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運動．設(shè)此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據(jù)查理定律有 ＝① 根據(jù)力的平衡條件有p1S＝p0S＋mg② 聯(lián)立①②式可得T1＝(1＋)T0③ 此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設(shè)此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2.根據(jù)蓋—呂薩克定律有＝④ 式中V1＝SH⑤ V2＝S(H＋h)⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0⑦ 從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為W＝(p0S＋mg)h⑧ 答案：(1)BDE　(2)(1＋)(1＋)T0　(p0S＋mg)h 3.(2018高考全國卷Ⅲ，T33)(1)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如pV圖中從a到b的直線所示．在此過程中________． A．氣體溫度一直降低 B．氣體內(nèi)能一直增加 C．氣體一直對外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 (2)在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當(dāng)U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0cm和l2＝12.0cm，左邊氣體的壓強為12.0cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變． 解析：(1)在pV圖中理想氣體的等溫線是雙曲線的一支，而且離坐標軸越遠溫度越高，故從a到b溫度升高，A錯；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，溫度越高，內(nèi)能越大，B對；氣體體積膨脹，對外做功，C對；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，氣體吸熱，D對；由Q＝ΔU－W可知，氣體吸收的熱量一部分用來對外做功，一部分用來增加氣體的內(nèi)能，E錯． (2)設(shè)U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強相等，設(shè)為p. 此時原左、右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘1′和l2′.由力的平衡條件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大小． 由玻意耳定律有 p1l1＝pl1′② p2l2＝pl2′③ 兩邊氣柱長度的變化量大小相等 l1′－l1＝l2－l2′④ 由①②③④式和題給條件得 l1′＝22.5cm⑤ l2′＝7.5cm⑥ 答案：(1)BCD　(2)22.5cm　7.5cm [考情分析] ■命題特點與趨勢——怎么考 1．本講主要考查對物理概念和物理規(guī)律的理解以及簡單的應(yīng)用，比如熱學(xué)的基本概念、氣體實驗定律、熱力學(xué)定律等知識，對于熱學(xué)的基本概念和熱力學(xué)定律的考查往往以選擇題的形式出現(xiàn)，而氣體實驗定律往往以玻璃管或汽缸等為載體通過計算題的形式考查． 2．2019年高考命題形式仍會以一選擇題和一計算題形式出現(xiàn)，仍以基礎(chǔ)知識為主，綜合性不會太強．另外，油膜法估測分子大小、分子力等內(nèi)容近幾年沒有涉及，是高考冷考點，復(fù)習(xí)中也要引起重視，可能會成為新的命題點． ■解題要領(lǐng)——怎么做 　由于本講內(nèi)容瑣碎，考查點多，因此在復(fù)習(xí)中應(yīng)注意抓好四大塊知識：一是分子動理論；二是從微觀角度分析固體、液體和氣體的性質(zhì)；三是氣體實驗三定律及理想氣體狀態(tài)方程；四是熱力學(xué)定律．以四塊知識為主干，梳理出知識點，進行理解性記憶． [建體系記要點]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　知識串聯(lián)　熟記核心要點 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第85頁 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [要點熟記] 1．分子動理論：分子直徑的數(shù)量級是10－10 m；分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在著相互作用的引力和斥力． 2．氣體實驗定律及狀態(tài)方程 (1)等溫變化：pV＝C或p1V1＝p2V2. (2)等容變化：＝C或＝. (3)等壓變化：＝C或＝. (4)理想氣體狀態(tài)方程：＝C或＝. 3．熱力學(xué)定律 (1)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W. (2)熱力學(xué)第二定律：自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性． 4．牢記以下幾個結(jié)論 (1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體． (2)氣體壓強是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強大小與分子熱運動的劇烈程度和分子密集程度有關(guān)． (3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)． (4)溫度變化意味著物體內(nèi)分子的平均動能隨之變化，并非物體內(nèi)每個分子的動能都隨之發(fā)生同樣的變化． [研考向提能力]　　　　　　　　　　　　　　　　　考向研析　掌握應(yīng)試技能 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第85頁 考向一　分子動理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律 1．分子動理論的三個核心要點 (1)分子模型、分子數(shù) ①分子模型：球模型V＝πR3，立方體模型V＝a3. ②分子數(shù)：N＝nNA＝NA＝NA(固體、液體)． (2)分子運動：分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大． (3)分子勢能、分子力與分子間距離的關(guān)系． 2．理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路 (1)內(nèi)能變化量ΔU的分析思路 ①由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化．溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少． ②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化． (2)做功情況W的分析思路 ①由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對外界做功；體積被壓縮，外界對氣體做功． ②由公式W＝ΔU－Q分析氣體做功情況． (3)氣體吸、放熱Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況． 1．下列說法正確的是(　　) A．布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動 B．氣體的溫度升高，每個氣體分子運動的速率都增大 C．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加 D．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 E．分子力只要增大，分子間的分子勢能就要增大 解析：布朗運動是液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動，而不是分子的運動，故A對．溫度升高，分子的平均動能增大，但不是每個分子的速率都增大，故B錯．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，雖然溫度沒有升高，但此過程必須吸熱，而吸收的熱量使分子之間的距離增大，分子勢能增加，故C對．溫度是分子熱運動的平均動能的標志，故D對．由Epr和Fr圖象比較可知，分子力增大，分子間的分子勢能不一定增大，E錯． 答案：ACD 2．(2017高考全國卷Ⅱ)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空．現(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸．待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積．假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣．下列說法正確的是(　　) A．氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同 B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大 C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功 D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功 E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變 解析：抽開隔板，氣體自發(fā)擴散過程中，氣體對外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，A項正確，C項錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做正功，D項正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動能增大，B項正確，E項錯誤． 答案：ABD 3．下列說法中正確的是(　　) A．氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大 B．布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動 C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律 E．某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ 解析：若外界對氣體做的功大于氣體放出的熱量，氣體溫度升高，其分子的平均動能增大，故A是正確的；布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故B是正確的；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大，故C是正確的；第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故D錯誤；某固體或液體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝，但對于氣體此式不成立，故E錯誤． 答案：ABC 考向二　固體、液體和氣體 1．固體和液體的主要特點 (1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同．晶體具有確定的熔點，單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性．晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化． (2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，液晶具有流動性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性． (3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切． 2．飽和汽壓的特點 液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)． 3．相對濕度 某溫度時空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．即B＝. 4．對氣體壓強的兩點理解 (1)氣體對容器壁的壓強是氣體分子頻繁碰撞的結(jié)果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強就越大． (2)地球表面大氣壓強可認為是大氣重力產(chǎn)生的． 4．下列說法中正確的是(　　) A．石墨和金剛石是晶體，玻璃和木炭是非晶體 B．同種元素形成的晶體只能有一種排列規(guī)律 C．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 D．晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點 E．晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 解析：根據(jù)晶體和非晶體的特性和分類知A項正確；同種元素原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，即具有不同的空間點陣，物理性質(zhì)則不同，如石墨和金剛石，B項錯誤；晶體的分子(或原子、離子)排列規(guī)則，構(gòu)成空間點陣，非晶體的分子(或原子、離子)排列不規(guī)則，C項正確；由于物質(zhì)內(nèi)部原子排列的明顯差異，導(dǎo)致了晶體與非晶體物理化學(xué)性質(zhì)的巨大差別，晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，D項正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性的，故E項錯誤． 答案：ACD 5．關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是(　　) A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀 B．液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似，具有各向同性 C．在圍繞地球運行的“天宮一號”中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果 D．空氣的相對濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和汽壓 E．大量氣體分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，但分子的速率按“中間少，兩頭多”的規(guī)律分布 解析：非晶體與多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，選項A正確；液晶既有晶體的特性(各向異性)又有液體的流動性，選項B錯誤；在完全失重時，由于表面張力作用，水滴呈球形，選項C正確；空氣濕度越大，空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，選項D正確；分子速率分布規(guī)律是“中間多，兩頭少”，選項E錯誤． 答案：ACD 6．下列圖象的描述和判斷正確的是(　　) A．圖1中，一定質(zhì)量的某種氣體，若不計分子勢能，氣體在狀態(tài)①時具有的內(nèi)能較大 B．圖2中，若甲分子固定于坐標原點，乙分子位于橫軸上，則交點E的橫坐標B點代表乙分子到達該點時分子力為零，分子勢能最小 C．圖3中，在實際問題中，飽和汽壓包括水蒸氣的氣壓和空氣中其他各種氣體的氣壓，且水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度升高，飽和汽壓增大 D．圖4中，由A經(jīng)B到C的過程，氣體對外做的功小于由A經(jīng)D到C的過程氣體對外做的功 E．圖5中，通過觀察蜂蠟在玻璃片和云母片上熔化區(qū)域形狀的不同，可以得出晶體的物理性質(zhì)是各向異性的或晶體在不同方向上的物理性質(zhì)是不同的 解析：溫度高時速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例較大，由題圖1可知，氣體在狀態(tài)②時的溫度較高，內(nèi)能較大，選項A錯誤；由題圖2可知，虛線a隨分子間距離的變化較快，則虛線a為分子間斥力的變化曲線，虛線b為分子間引力的變化曲線，交點E的橫坐標代表引力和斥力大小相等時分子間的距離，故甲分子在坐標原點，乙分子在B處時分子間的分子力為零，分子勢能最小，選項B正確；在實際問題中，水面上方含有水分子，空氣中還有其他分子，但我們所研究的飽和汽壓只是水蒸氣的分汽壓，且水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度升高，飽和汽壓增大，選項C錯誤；對題圖4，由A經(jīng)B到C的過程，氣體對外做功為W1＝pAΔV，由A經(jīng)D到C的過程，氣體對外做功為W2＝pCΔV，由于pC>pA，故W2>W1，選項D正確；晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，在晶體中只有單晶體具有各向異性，而非晶體具有各向同性，因此根據(jù)題圖5中蜂蠟熔化區(qū)域形狀的不同，可以得出晶體的物理性質(zhì)是各向異性的或晶體在不同方向上的物理性質(zhì)是不同的，選項E正確． 答案：BDE 考向三　氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程 [典例展示]　如圖所示，兩個側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同汽缸直立放置，汽缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門A.兩汽缸的容積均為V0，汽缸中各有一個絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)．開始時A關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強分別為p0和.左活塞在汽缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使汽缸底部與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至汽缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸，然后打開A，經(jīng)過一段時間，重新達到平衡．已知外界溫度為T0，不計活塞與汽缸壁間的摩擦．求： (1)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒； (2)重新達到平衡后左活塞上方氣體的體積Vx. [思路探究]　(1)A打開前氣體狀態(tài)變化滿足什么規(guī)律？ (2)A打開后兩側(cè)活塞如何移動？氣體狀態(tài)變化滿足什么規(guī)律？ [解析]　(1)如圖所示，與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在A未打開時，右活塞不動，兩活塞下方氣體經(jīng)歷等壓變化過程，由蓋—呂薩克定律得＝，解得T＝T0. (2)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的質(zhì)量大，如圖所示，打開A后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至汽缸頂部，才能滿足力學(xué)平衡條件．汽缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，打開A后，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫變化過程，設(shè)左活塞上方氣體壓強為p 由玻意耳定律得pVx＝， (p＋p0)(2V0－Vx)＝p0 聯(lián)立解得6V－V0Vx－V＝0，解得Vx＝V0 另一個解不符合題意，舍去 故重新達到平衡后左活塞上方氣體的體積Vx＝V0. [答案]　(1)T0　(2) 應(yīng)用氣體實驗定律的三個重點環(huán)節(jié) (1)正確選擇研究對象：對于變質(zhì)量問題要研究質(zhì)量不變的部分；對于多部分氣體問題，要各部分獨立研究，各部分之間一般通過壓強及體積找聯(lián)系，如例題中A打開前的狀態(tài)變化． (2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會有兩個(或三個)參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來會幫助同學(xué)們比較準確、快速地找到規(guī)律． (3)認清變化過程：準確分析變化過程以便正確選用氣體實驗定律，如例題中A打開前滿足等壓變化，A打開后兩部分氣體滿足等溫變化． 7．如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程的pV圖象，且AB∥V軸，BC∥p軸，已知氣體在狀態(tài)C時的熱力學(xué)溫度為300K，在狀態(tài)C時的內(nèi)能比在狀態(tài)A時的內(nèi)能多1200J. (1)求氣體在狀態(tài)A、B時的熱力學(xué)溫度． (2)請通過計算判斷氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程是吸熱還是放熱，同時求出傳遞的熱量． 解析：(1)氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程做等容變化，有＝，其中TC＝300K，pB＝3pC 解得TB＝900K 氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程做等壓變化，有＝，其中VA＝VB，TB＝900K 解得TA＝225K (2)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程，外界對氣體做的功為 W＝－pAΔV＝－3105(410－3－110－3)J＝－900J 由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W，其中ΔU＝1200J 解得Q＝2100J，Q為正值，說明氣體在該過程中吸熱． 答案：(1)225K　900K　(2)吸熱，計算過程見解析　2100J 8．(2017高考全國卷Ⅲ)一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細管K1和K2.K1長為l，頂端封閉，K2上端與待測氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通．開始測量時，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時水銀已進入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖(b)所示．設(shè)測量過程中溫度、與K2相通的待測氣體的壓強均保持不變．已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為ρ，重力加速度大小為g.求： (1)待測氣體的壓強； (2)該儀器能夠測量的最大壓強． 解析：(1)水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住，設(shè)此時被封閉的氣體的體積為V，壓強等于待測氣體的壓強p.提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時，K1中水銀面比頂端低h；設(shè)此時封閉氣體的壓強為p1，體積為V1，則 V＝V0＋πd2l① V1＝πd2h② 由力學(xué)平衡條件得p1＝p＋ρgh③ 整個過程為等溫過程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④ 聯(lián)立①②③④式得p＝⑤ (2)由題意知h≤l⑥ 聯(lián)立⑤⑥式有p≤⑦ 該儀器能夠測量的最大壓強為pmax＝⑧ 答案：(1)　(2) [限訓(xùn)練通高考]　　　　　　　　　　　　　　　　科學(xué)設(shè)題　拿下高考高分 單獨成冊　對應(yīng)學(xué)生用書第153頁 (45分鐘) 1．(1)(2018陜西漢中高三一模)以下說法正確的是________． A．晶體一定具有規(guī)則的形狀且有各向異性的特征 B．液體的分子勢能與液體的體積有關(guān) C．水的飽和汽壓隨溫度變化而變化 D．組成固體、液體、氣體的物質(zhì)分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點陣” E．分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時，其分子的平均動能一定相同 (2)如圖，用質(zhì)量m＝1kg的絕熱活塞在絕熱汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦力忽略不計，開始時活塞距離汽缸底部的高度h1＝0.5m，氣體的溫度t1＝27℃.現(xiàn)用汽缸內(nèi)一電熱絲(未畫出)給氣體緩慢加熱，加熱至t2＝267℃，活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度h2處，此過程中被封閉氣體增加的內(nèi)能增加ΔU＝400J．已知大氣壓強p0＝1.0105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞橫截面積S＝5.010－4m2，求： ①初始時汽缸內(nèi)氣體的壓強p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2； ②此過程中汽缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q. 解析：(1)單晶體一定具有規(guī)則的形狀，且有各向異性的特征，而多晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，選項A錯誤；分子勢能的產(chǎn)生是由于分子間存在作用力，微觀上分子間距離的變化引起宏觀上體積的變化，分子間作用力變化，分子勢能才變化，選項B正確；水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度越高，飽和汽壓越大，選項C正確；只有晶體的分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點陣”，選項D錯誤；溫度是分子平均動能的標志，分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時，其分子的平均動能一定相同，選項E正確． (2)①開始時，活塞受力平衡，有p0S＋mg＝p1S 解得p1＝p0＋＝1.2105Pa 氣體做等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得＝ 解得h2＝0.9m ②氣體在膨脹過程中外界對氣體做功為 W＝－p1ΔV＝－1.2105(0.9－0.5)510－4J＝－24J 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q 解得Q＝ΔU－W＝400J－(－24)J＝424J 答案：(1)BCE　(2)①0.9m　②424J 2.(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT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三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi)．汽缸壁導(dǎo)熱良好，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動．開始時氣體壓強為p，活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h，外界的溫度為T0.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了.若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達到平衡后氣體的體積．已知外界大氣的壓強始終保持不變，重力加速度大小為g. 解析：(1)因為＝C，從圖中可以看出，a→b過程不變，則體積V不變，因此a→b過程外力做功W＝0，氣體溫度升高，則ΔU＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，A正確；b→c過程氣體溫度不變，ΔU＝0，但氣體壓強減小，由＝C知V增大，氣體對外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，B錯誤；c→a過程氣體壓強不變，溫度降低，則ΔU＜0，由＝C知V減小，外界對氣體做功，W＞0，由ΔU＝W＋Q可知|W|＜|Q|，C錯誤；狀態(tài)a溫度最低，而溫度是分子平均動能的標志，D正確；b→c過程體積增大了，容器內(nèi)分子數(shù)密度減小，溫度不變，分子平均動能不變，因此容器壁單位面積單位時間受到分子撞擊的次數(shù)減少了，E正確． (2)設(shè)汽缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對氣體產(chǎn)生的壓強為Δp，由玻意耳定律得 phS＝(p＋Δp)(h－h(huán))S① 解得Δp＝p② 外界的溫度變?yōu)門后，設(shè)活塞距底面的高度為h′. 根據(jù)蓋—呂薩克定律得＝③ 解得h′＝h④ 據(jù)題意可得Δp＝⑤ 氣體最后的體積為V＝Sh′⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式得V＝. 答案：(1)ADE　(2) 3．(1)關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是________． A．固體中的分子是靜止的，液體、氣體中的分子是運動的 B．液體表面層中分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 C．液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 D．汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 E．在有的物態(tài)變化中雖然物質(zhì)吸收熱量但溫度卻不升高 (2)如圖所示，一粗細均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長度l＝10.0cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h＝3.0cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時將開關(guān)K關(guān)閉．已知大氣壓強p0＝75.0cmHg. ①求放出部分水銀后，A側(cè)空氣柱的長度； ②此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長度． 解析：(1)無論固體、液體還是氣體，其內(nèi)部分子都在永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤；當(dāng)分子間距離為r0時，分子間的引力和斥力相等，液體表面層的分子比較稀疏，分子間距離大于r0，所以分子間作用力表現(xiàn)為引力，B正確；蒸發(fā)只發(fā)生在液體表面，在任何溫度下都能發(fā)生，C正確；汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程，汽化分為蒸發(fā)和沸騰兩種情況，不是分子間的相互排斥產(chǎn)生的，D錯誤；冰在熔化過程中吸收熱量但溫度不升高，E正確． (2)①以cmHg為壓強單位．設(shè)A側(cè)空氣柱長度l＝10.0cm時的壓強為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時，空氣柱的長度為l1，壓強為p1. 由玻意耳定律得pl＝p1l1① 由力學(xué)平衡條件得p＝p0＋h② 打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強隨空氣柱長度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止． 由力學(xué)平衡條件有p1＝p0－h(huán)1③ 聯(lián)立①②③式，并代入題給數(shù)據(jù)得l1＝12.0cm④ ②當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達到同一高度時，設(shè)A側(cè)空氣柱的長度為l2，壓強為p2. 由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤ 由力學(xué)平衡條件有p2＝p0⑥ 聯(lián)立②⑤⑥式，并代入題給數(shù)據(jù)得l2＝10.4cm⑦ 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度為Δh，依題意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧ 聯(lián)立④⑦⑧式，并代入題給數(shù)據(jù)得 Δh＝13.2cm. 答案：(1)BCE　(2)①12.0cm　②13.2cm 4．(1)下列說法正確的是________． A．布朗運動雖不是分子運動，但它證明了組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運動 B．液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 C．?dāng)U散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進行，不能在固體中發(fā)生 D．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢能不一定減小 E．氣體體積不變時，溫度越高，單位時間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多 (2)如圖甲所示，開口向上、內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸豎直放置，在汽缸P、Q兩處設(shè)有卡口，使厚度不計的活塞只能在P、Q之間運動．開始時活塞停在Q處，溫度為300K，現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至活塞運動到P處，整個過程中的pV圖線如圖乙所示．設(shè)外界大氣壓強p0＝1.0105Pa. ①說出圖乙中氣體狀態(tài)的變化過程、卡口Q下方氣體的體積以及兩卡口之間的汽缸的體積； ②求活塞剛離開Q處時氣體的溫度以及缸內(nèi)氣體的最高溫度． 解析：(1)布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的運動，而固體顆粒是由大量顆粒分子組成的，固體顆粒的運動是所有顆粒分子整體在運動，不能證明組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運動，故A錯誤；液體表面分子比較稀疏，故液體表面分子間距離大于內(nèi)部分子之間距離，故B正確；擴散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進行，也能在固體中發(fā)生，故C錯誤；分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，但是分子勢能的變化卻不一定，如分子之間距離從小于r0位置開始增大，則分子勢能先減小后增大，故D正確；由＝C可知，氣體體積不變時，溫度越高，氣體的壓強越大，由于單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變，分子平均動能增大，所以單位時間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多，故E正確． (2)①從題圖乙可以看出，氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化，由題圖乙可知，卡口Q下方氣體的體積V0＝1.010－3m3 兩卡口之間的汽缸的體積ΔV＝1.210－3m3－1.010－3m3＝0.210－3m3. ②從題圖乙可以看出開始時缸內(nèi)氣體的壓強為p0 活塞剛離開Q處時，氣體壓強p2＝1.2105Pa 由查理定律有＝ 解得t2＝127℃ 設(shè)活塞最終移動到P處，由理想氣體狀態(tài)方程有＝ 解得t3＝327℃. 答案：(1)BDE　(2)①氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化　1.010－3m3　0.210－3m3?、?27℃　327℃ 5．(1)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 (2)在一端封閉、內(nèi)徑均勻的光滑直玻璃管內(nèi)，有一段長為l＝16cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)玻璃管水平放置達到平衡時如圖甲所示，被封閉氣柱的長度l1＝23cm；當(dāng)管口向上豎直放置時，如圖乙所示，被封閉氣柱的長度l2＝19cm.已知重力加速度g取10m/s2，不計溫度的變化．求： ①大氣壓強p0(用cmHg表示)； ②當(dāng)玻璃管開口向上以a＝5m/s2的加速度勻加速上升時，水銀柱和玻璃管相對靜止時被封閉氣柱的長度． 解析：(1)氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，A正確；根據(jù)氣體溫度的微觀意義可知，B正確；在完全失重的情況下，分子運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，C錯誤；若氣體在從外界吸收熱量的同時對外界做功，則氣體的內(nèi)能不一定增加，D錯誤；氣體在等壓膨脹過程中，根據(jù)蓋—呂薩克定律知，體積增大，溫度升高，E正確． (2)①由玻意耳定律可得 p0l1S＝(p0＋l)l2S 解得p0＝76cmHg. ②當(dāng)玻璃管加速上升時，設(shè)封閉氣體的壓強為p，氣柱的長度為l3，液柱質(zhì)量為m，對液柱，由牛頓第二定律可得 pS－p0S－mg＝ma，又＝16cmHg， 解得p＝p0＋＝100cmHg， 由玻意耳定律可得p0l1S＝pl3S 解得l3＝17.48cm. 答案：(1)ABE (2)①76cmHg?、?7.48cm