2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題七 選考模塊 第1講 分子動(dòng)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(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律 [做真題明考向] 真題體驗(yàn) 透視命題規(guī)律 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第84頁(yè) [真題再做] 1.(2018高考全國(guó)卷Ⅰ,T33)(1)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體,下列說(shuō)法正確的是________. A.過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小 B.過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功 C.過(guò)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(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)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(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連,細(xì)管上有一閥門(mén)K.開(kāi)始時(shí),K關(guān)閉,汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0.現(xiàn)將K打開(kāi),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(shí),將K關(guān)閉,活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了.不計(jì)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(guò)程①中,氣體由a到b,體積V不變、T升高,則壓強(qiáng)增大,A錯(cuò); 過(guò)程②中,氣體由b到c,體積V變大,對(duì)外界做功,B對(duì); 過(guò)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(cuò); 狀態(tài)c、d溫度相同,所以?xún)?nèi)能相同,D對(duì); 由b到c的過(guò)程,作過(guò)狀態(tài)b、c的等壓線(xiàn),分析可得pb>pc,由c到d的過(guò)程,溫度不變,Vc<Vd,所以pc>pd,所以pb>pc>pd,E對(duì). (2)設(shè)活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強(qiáng)為p1;下方氣體的體積為V2,壓強(qiáng)為p2.在活塞下移的過(guò)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(guó)卷Ⅱ,T33)(1)對(duì)于實(shí)際的氣體,下列說(shuō)法正確的是________. A.氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能 B.氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能 C.氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 D.氣體的體積變化時(shí),其內(nèi)能可能不變 E.氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 (2)如圖,一豎直放置的汽缸上端開(kāi)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(dòng),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(jì)它們之間的摩擦.開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0,溫度均為T(mén)0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體,直至活塞剛好到達(dá)b處.求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過(guò)程中氣體對(duì)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(shì)能,A錯(cuò);實(shí)際氣體的內(nèi)能包括氣體的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分,B、E對(duì);氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能屬于機(jī)械能,不是氣體的內(nèi)能,C錯(cuò);氣體體積變化時(shí),分子勢(shì)能發(fā)生變化,氣體溫度也可能發(fā)生變化,即分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的和可能不變,D對(duì). (2)開(kāi)始時(shí)活塞位于a處,加熱后,汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過(guò)程,直至活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng).設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T(mén)1,壓強(qiáng)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(guò)程,直至活塞剛好到達(dá)b處,設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T(mén)2;活塞位于a處和b處時(shí)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(kāi)始加熱到活塞到達(dá)b處的過(guò)程中,汽缸中的氣體對(duì)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(guó)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(guò)程如pV圖中從a到b的直線(xiàn)所示.在此過(guò)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(duì)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(duì)外做功 (2)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)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(shí),左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l1=18.0cm和l2=12.0cm,左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上,沒(méi)有氣體從管的一邊通過(guò)水銀逸入另一邊.求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度.在整個(gè)過(guò)程中,氣體溫度不變. 解析:(1)在pV圖中理想氣體的等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支,而且離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)溫度越高,故從a到b溫度升高,A錯(cuò);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(duì);氣體體積膨脹,對(duì)外做功,C對(duì);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(duì);由Q=ΔU-W可知,氣體吸收的熱量一部分用來(lái)對(duì)外做功,一部分用來(lái)增加氣體的內(nèi)能,E錯(cuò). (2)設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí),左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2.U形管水平放置時(shí),兩邊氣體壓強(qiáng)相等,設(shè)為p. 此時(shí)原左、右兩邊氣柱長(zhǎng)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?。? 由玻意耳定律有 p1l1=pl1′② p2l2=pl2′③ 兩邊氣柱長(zhǎng)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(diǎn)與趨勢(shì)——怎么考 1.本講主要考查對(duì)物理概念和物理規(guī)律的理解以及簡(jiǎn)單的應(yīng)用,比如熱學(xué)的基本概念、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律等知識(shí),對(duì)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(shí)驗(yàn)定律往往以玻璃管或汽缸等為載體通過(guò)計(jì)算題的形式考查. 2.2019年高考命題形式仍會(huì)以一選擇題和一計(jì)算題形式出現(xiàn),仍以基礎(chǔ)知識(shí)為主,綜合性不會(huì)太強(qiáng).另外,油膜法估測(cè)分子大小、分子力等內(nèi)容近幾年沒(méi)有涉及,是高考冷考點(diǎn),復(fù)習(xí)中也要引起重視,可能會(huì)成為新的命題點(diǎn). ■解題要領(lǐng)——怎么做 由于本講內(nèi)容瑣碎,考查點(diǎn)多,因此在復(fù)習(xí)中應(yīng)注意抓好四大塊知識(shí):一是分子動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)為主干,梳理出知識(shí)點(diǎn),進(jìn)行理解性記憶. [建體系記要點(diǎn)] 知識(shí)串聯(lián) 熟記核心要點(diǎn) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第85頁(yè) [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [要點(diǎn)熟記](méi) 1.分子動(dòng)理論:分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10 m;分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng);分子間存在著相互作用的引力和斥力. 2.氣體實(shí)驗(yàn)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(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性. 4.牢記以下幾個(gè)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(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的,壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動(dòng)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(dòng)能隨之變化,并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)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(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第85頁(yè) 考向一 分子動(dòng)理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律 1.分子動(dòng)理論的三個(gè)核心要點(diǎn) (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(yùn)動(dòng):分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),溫度越高,分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,即平均速率越大,但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大. (3)分子勢(shì)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(duì)外界做功;體積被壓縮,外界對(duì)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(shuō)法正確的是( ) A.布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.氣體的溫度升高,每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)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(shì)能增加 D.只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)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(shì)能就要增大 解析:布朗運(yùn)動(dòng)是液體或氣體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),而不是分子的運(yùn)動(dòng),故A對(duì).溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,但不是每個(gè)分子的速率都增大,故B錯(cuò).一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,雖然溫度沒(méi)有升高,但此過(guò)程必須吸熱,而吸收的熱量使分子之間的距離增大,分子勢(shì)能增加,故C對(duì).溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志,故D對(duì).由Epr和Fr圖象比較可知,分子力增大,分子間的分子勢(shì)能不一定增大,E錯(cuò). 答案:ACD 2.(2017高考全國(guó)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(kāi),氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸.待氣體達(dá)到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來(lái)的體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣.下列說(shuō)法正確的是( ) A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同 B.氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大 C.在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中,氣體對(duì)外界做功 D.氣體在被壓縮的過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功 E.氣體在被壓縮的過(guò)程中,氣體分子的平均動(dòng)能不變 解析:抽開(kāi)隔板,氣體自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中,氣體對(duì)外界不做功,與外界沒(méi)有熱交換,因此氣體的內(nèi)能不變,A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氣體在被壓縮的過(guò)程中,外界對(duì)氣體做正功,D項(xiàng)正確;由于氣體與外界沒(méi)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(guò)程中內(nèi)能增大,因此氣體的溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能增大,B項(xiàng)正確,E項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:ABD 3.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.氣體放出熱量,其分子的平均動(dòng)能可能增大 B.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)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(gè)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(duì)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(dòng)能增大,故A是正確的;布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故B是正確的;當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大,故C是正確的;第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律,故D錯(cuò)誤;某固體或液體的摩爾體積為V,每個(gè)分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA=,但對(duì)于氣體此式不成立,故E錯(cuò)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(diǎn) (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(diǎn),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(dòng)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(shì),表面張力的方向跟液面相切. 2.飽和汽壓的特點(diǎn) 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(wú)關(guān). 3.相對(duì)濕度 某溫度時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比.即B=. 4.對(duì)氣體壓強(qiáng)的兩點(diǎn)理解 (1)氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)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(duì)容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強(qiáng)就越大. (2)地球表面大氣壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣重力產(chǎn)生的. 4.下列說(shuō)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(diǎn),非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn) 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(lèi)知A項(xiàng)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(diǎn)陣,物理性質(zhì)則不同,如石墨和金剛石,B項(xiàng)錯(cuò)誤;晶體的分子(或原子、離子)排列規(guī)則,構(gòu)成空間點(diǎn)陣,非晶體的分子(或原子、離子)排列不規(guī)則,C項(xiàng)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(diǎn),非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),D項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:ACD 5.關(guān)于固體、液體和氣體,下列說(shuō)法正確的是( ) A.固體可以分為晶體和非晶體兩類(lèi),非晶體和多晶體都沒(méi)有確定的幾何形狀 B.液晶像液體一樣具有流動(dòng)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(yùn)行的“天宮一號(hào)”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(duì)濕度越大,空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近同一溫度時(shí)水的飽和汽壓 E.大量氣體分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),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(méi)有規(guī)則的幾何形狀,選項(xiàng)A正確;液晶既有晶體的特性(各向異性)又有液體的流動(dòng)性,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在完全失重時(shí),由于表面張力作用,水滴呈球形,選項(xiàng)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(xiàng)D正確;分子速率分布規(guī)律是“中間多,兩頭少”,選項(xiàng)E錯(cuò)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(jì)分子勢(shì)能,氣體在狀態(tài)①時(shí)具有的內(nèi)能較大 B.圖2中,若甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn),乙分子位于橫軸上,則交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)B點(diǎn)代表乙分子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)分子力為零,分子勢(shì)能最小 C.圖3中,在實(shí)際問(wèn)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(guò)程,氣體對(duì)外做的功小于由A經(jīng)D到C的過(guò)程氣體對(duì)外做的功 E.圖5中,通過(guò)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(shí)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(shí)的溫度較高,內(nèi)能較大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖2可知,虛線(xiàn)a隨分子間距離的變化較快,則虛線(xiàn)a為分子間斥力的變化曲線(xiàn),虛線(xiàn)b為分子間引力的變化曲線(xiàn),交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)代表引力和斥力大小相等時(shí)分子間的距離,故甲分子在坐標(biāo)原點(diǎn),乙分子在B處時(shí)分子間的分子力為零,分子勢(shì)能最小,選項(xiàng)B正確;在實(shí)際問(wèn)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(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)題圖4,由A經(jīng)B到C的過(guò)程,氣體對(duì)外做功為W1=pAΔV,由A經(jīng)D到C的過(guò)程,氣體對(duì)外做功為W2=pCΔV,由于pC>pA,故W2>W1,選項(xiàng)D正確;晶體有固定的熔點(diǎn),非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),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(xiàng)E正確. 答案:BDE 考向三 氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程 [典例展示] 如圖所示,兩個(gè)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(xì)管連通,頂部的細(xì)管帶有閥門(mén)A.兩汽缸的容積均為V0,汽缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同,厚度可忽略).開(kāi)始時(shí)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(qiáng)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(méi)有接觸,然后打開(kāi)A,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,重新達(dá)到平衡.已知外界溫度為T(mén)0,不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦.求: (1)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒; (2)重新達(dá)到平衡后左活塞上方氣體的體積Vx. [思路探究] (1)A打開(kāi)前氣體狀態(tài)變化滿(mǎn)足什么規(guī)律? (2)A打開(kāi)后兩側(cè)活塞如何移動(dòng)?氣體狀態(tài)變化滿(mǎn)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(kāi)時(shí),右活塞不動(dòng),兩活塞下方氣體經(jīng)歷等壓變化過(guò)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(kāi)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(mǎn)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(kāi)A后,兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫變化過(guò)程,設(shè)左活塞上方氣體壓強(qiáng)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(gè)解不符合題意,舍去 故重新達(dá)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(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié) (1)正確選擇研究對(duì)象:對(duì)于變質(zhì)量問(wèn)題要研究質(zhì)量不變的部分;對(duì)于多部分氣體問(wèn)題,要各部分獨(dú)立研究,各部分之間一般通過(guò)壓強(qiáng)及體積找聯(lián)系,如例題中A打開(kāi)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(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生變化,把這些狀態(tài)參量羅列出來(lái)會(huì)幫助同學(xué)們比較準(zhǔn)確、快速地找到規(guī)律. (3)認(rèn)清變化過(guò)程:準(zhǔn)確分析變化過(guò)程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律,如例題中A打開(kāi)前滿(mǎn)足等壓變化,A打開(kāi)后兩部分氣體滿(mǎn)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(guò)程的pV圖象,且AB∥V軸,BC∥p軸,已知?dú)怏w在狀態(tài)C時(shí)的熱力學(xué)溫度為300K,在狀態(tài)C時(shí)的內(nèi)能比在狀態(tài)A時(shí)的內(nèi)能多1200J. (1)求氣體在狀態(tài)A、B時(shí)的熱力學(xué)溫度. (2)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過(guò)程是吸熱還是放熱,同時(shí)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(guò)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(guò)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(guò)程,外界對(duì)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(shuō)明氣體在該過(guò)程中吸熱. 答案:(1)225K 900K (2)吸熱,計(jì)算過(guò)程見(jiàn)解析 2100J 8.(2017高考全國(guó)卷Ⅲ)一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)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(xì)管K1和K2.K1長(zhǎng)為l,頂端封閉,K2上端與待測(cè)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(kāi)始測(cè)量時(shí),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(shí)水銀已進(jìn)入K1,且K1中水銀面比頂端低h,如圖(b)所示.設(shè)測(cè)量過(guò)程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)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(cè)氣體的壓強(qiáng); (2)該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng). 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(shí)被封閉的氣體的體積為V,壓強(qiáng)等于待測(cè)氣體的壓強(qiáng)p.提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高時(shí),K1中水銀面比頂端低h;設(shè)此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)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(gè)過(guò)程為等溫過(guò)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(cè)量的最大壓強(qiáng)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(dú)成冊(cè) 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第153頁(yè) (45分鐘) 1.(1)(2018陜西漢中高三一模)以下說(shuō)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(shì)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(diǎn)陣” E.分子質(zhì)量不同的兩種氣體,溫度相同時(shí),其分子的平均動(dòng)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(jì),開(kāi)始時(shí)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(huà)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(guò)程中被封閉氣體增加的內(nèi)能增加ΔU=400J.已知大氣壓強(qiáng)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(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2; ②此過(guò)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(xiàng)A錯(cuò)誤;分子勢(shì)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(shì)能才變化,選項(xiàng)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(xiàng)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(diǎn)陣”,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,分子質(zhì)量不同的兩種氣體,溫度相同時(shí),其分子的平均動(dòng)能一定相同,選項(xiàng)E正確. (2)①開(kāi)始時(shí),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(guò)程中外界對(duì)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(kāi)始,經(jīng)歷三個(gè)過(guò)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(guò)程ab中氣體一定吸熱 B.過(guò)程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過(guò)程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D.a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時(shí)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(wú)摩擦地滑動(dòng).開(kāi)始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p,活塞下表面相對(duì)于汽缸底部的高度為h,外界的溫度為T(mén)0.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(shí),活塞下降了.若此后外界的溫度變?yōu)門(mén),求重新達(dá)到平衡后氣體的體積.已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變,重力加速度大小為g. 解析:(1)因?yàn)椋紺,從圖中可以看出,a→b過(guò)程不變,則體積V不變,因此a→b過(guò)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(guò)程氣體溫度不變,ΔU=0,但氣體壓強(qiáng)減小,由=C知V增大,氣體對(duì)外做功,W<0,由ΔU=Q+W可知Q>0,即氣體吸收熱量,B錯(cuò)誤;c→a過(guò)程氣體壓強(qiáng)不變,溫度降低,則ΔU<0,由=C知V減小,外界對(duì)氣體做功,W>0,由ΔU=W+Q可知|W|<|Q|,C錯(cuò)誤;狀態(tài)a溫度最低,而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,D正確;b→c過(guò)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(dòng)能不變,因此容器壁單位面積單位時(shí)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(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)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(mén)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(shuō)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(yùn)動(dòng)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(xì)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(kāi)口處開(kāi)關(guān)K關(guān)閉;A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度l=10.0cm,B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)=3.0cm.現(xiàn)將開(kāi)關(guān)K打開(kāi),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(shí)將開(kāi)關(guān)K關(guān)閉.已知大氣壓強(qiáng)p0=75.0cmHg. ①求放出部分水銀后,A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度; ②此后再向B側(cè)注入水銀,使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度,求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度. 解析:(1)無(wú)論固體、液體還是氣體,其內(nèi)部分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;當(dāng)分子間距離為r0時(shí),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(guò)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(cuò)誤;冰在熔化過(guò)程中吸收熱量但溫度不升高,E正確. (2)①以cmHg為壓強(qiáng)單位.設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l=10.0cm時(shí)的壓強(qiáng)為p;當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1=10.0cm時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度為l1,壓強(qiáng)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(kāi)開(kāi)關(guān)K放出水銀的過(guò)程中,B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0,而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)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(dá)到同一高度時(shí),設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2,壓強(qiáng)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(zhǎng)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(shuō)法正確的是________. A.布朗運(yùn)動(dòng)雖不是分子運(yùn)動(dòng),但它證明了組成固體顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 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(jìn)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(shì)能不一定減小 E.氣體體積不變時(shí),溫度越高,單位時(shí)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(kāi)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(jì)的活塞只能在P、Q之間運(yùn)動(dòng).開(kāi)始時(shí)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(yùn)動(dòng)到P處,整個(gè)過(guò)程中的pV圖線(xiàn)如圖乙所示.設(shè)外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0105Pa. ①說(shuō)出圖乙中氣體狀態(tài)的變化過(guò)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(kāi)Q處時(shí)氣體的溫度以及缸內(nèi)氣體的最高溫度. 解析:(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的運(yùn)動(dòng),而固體顆粒是由大量顆粒分子組成的,固體顆粒的運(yùn)動(dòng)是所有顆粒分子整體在運(yùn)動(dòng),不能證明組成固體顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)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(kuò)散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進(jìn)行,也能在固體中發(fā)生,故C錯(cuò)誤;分子間距離增大時(shí),分子間的引力和斥力都減小,但是分子勢(shì)能的變化卻不一定,如分子之間距離從小于r0位置開(kāi)始增大,則分子勢(shì)能先減小后增大,故D正確;由=C可知,氣體體積不變時(shí),溫度越高,氣體的壓強(qiáng)越大,由于單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變,分子平均動(dòng)能增大,所以單位時(shí)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?gòu)念}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(kāi)始時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0 活塞剛離開(kāi)Q處時(shí),氣體壓強(qiáng)p2=1.2105Pa 由查理定律有= 解得t2=127℃ 設(shè)活塞最終移動(dòng)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(shuō)法正確的是________. A.氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)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(yùn)動(dòng)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(duì)容器壁的壓強(qiáng)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(guò)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(zhǎng)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(dá)到平衡時(shí)如圖甲所示,被封閉氣柱的長(zhǎng)度l1=23cm;當(dāng)管口向上豎直放置時(shí),如圖乙所示,被封閉氣柱的長(zhǎng)度l2=19cm.已知重力加速度g取10m/s2,不計(jì)溫度的變化.求: ①大氣壓強(qiáng)p0(用cmHg表示); ②當(dāng)玻璃管開(kāi)口向上以a=5m/s2的加速度勻加速上升時(shí),水銀柱和玻璃管相對(duì)靜止時(shí)被封閉氣柱的長(zhǎng)度. 解析:(1)氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)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(yùn)動(dòng)不停息,氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零,C錯(cuò)誤;若氣體在從外界吸收熱量的同時(shí)對(duì)外界做功,則氣體的內(nèi)能不一定增加,D錯(cuò)誤;氣體在等壓膨脹過(guò)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(shí),設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p,氣柱的長(zhǎng)度為l3,液柱質(zhì)量為m,對(duì)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 ②17.48cm- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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