2022届高考物理一轮复习备课攻略 固体、液体与气体（分层训练）（原卷版）

选考部分第一章热学《1.2固体液体气体》训练考点一固体和液体性质的理解1.对下列几种固体物质的认识，正确的有A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同E.晶体和非晶体之间可以相互转化。【答案】ADE【解析】A.食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确；B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，故B错误；C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误；D.石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同造成的，故D正确。E.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，故E正确。故选ADE。2.以下说法正确的有A.饱和蒸汽在等温变化的过程中，当其体积减小时压强不变B.气体放出热量，其分子平均动能减小C.晶体熔化吸热，分子平均动能增大D.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功E.自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的学科网（北京）股份有限公司 【答案】ADE【解析】A.温度不变时，饱和汽压不变，与饱和汽体积无关，所以饱和蒸汽在等温变化的过程中，当其体积减小时压强不变，故A正确；B.气体放出热量，温度不一定减小。做功不明确，故内能变化不明确，故其分子平均动能不一定减小，故B错误；C.晶体熔化时吸热，温度不变，而温度就是代表分子平均动能的，所以分子平均动能不变，当全部融化时，开始升温，分子平均动能增大；故C错误；D.根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化。在引起其他变化的情况下，是可以将从单一热源吸收的热量全部用于做功的，故D正确；E.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确；故选ADE。3.下列说法正确的是A.液体中的布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动B.晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点C.反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学第二定律的一种表述D.一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加E.在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能减少【答案】BCD【解析】解：A、布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒如花粉的运动，不是分子的运动，故A错误；B、晶体与非晶体的区别是晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故B正确；C、热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，故C正确；方D、根据理想气体的状态方程，可知一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体的温度升高；又因为一定质量理想气体的内能大小只与温度有关，与体积无关，所以内能一定增加。故D正确；E、在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换；故气体的内能增加；故E学科网（北京）股份有限公司 错误；故选：BCD。4.下列说法正确的是A.液晶与多晶体一样具有各向同性B.水杯装满水水面不是平面，而是“上凸”的，这是表面张力所致C.相对湿度是空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比D.饱和汽压一定随温度的升高而增大E.脱脂棉脱脂的目的，在于使它从能被水浸润变为不能被水浸润，以便吸取药液【答案】BCD【解析】解：A、液晶在光学性质上表现为各向异性，多晶体具有各向同性，故A错误。B、“上凸”现象是表面张力产生的不浸润现象所致，故B正确。C、空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值，故C正确。D、温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压随温度的升高而增大，故D正确。E、脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为能被水浸润，以便吸取药液，故E错误。故选：BCD。5.下列说法中正确的是A.液晶分子的空间排列不稳定，具有流动性和有各向同性B.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同形态出现C.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体D.小草上的露珠呈球形，是由于水的表面层分子间距较大，分子力表现为引力，使水的表面收缩从而形成球形【答案】BCD【解析】A.液晶既有液体的流动性、又具有晶体的光学各向异性，液晶的分子排列是不稳定的，外界的微小扰动就能引起液晶分子排列的变化，故A错误；B.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如金刚石和石墨。故B正确；C.根据晶体的特点可知，在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体．把晶体硫加热熔化温度超学科网（北京）股份有限公司 过㐮㐮再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故C正确；D.小草上的露珠呈球形，是由于水的表面层分子间距较大，分子力表现为引力，使水的表面收缩从而形成球形，故D正确。故选BCD。考点二、气体实验定律6.关于热现象和热力学规律，下列说法中正确的是________。填入正确选项前的字母A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力大小随着分子间距离的增大而减小B.物体的温度升高时，并不是物体内每个分子的热运动的速率都增大C.在温度不变的条件下压缩一定量的理想气体，此过程中气体一定对外放热D.第二类永动机不可能制造成功的原因是因为它违背了热力学第一定律E.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性如图所示，气缸足够长开口向右、固定在水平桌面上，气缸内用横截面积为S的活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上质量为m的重物连接。开始时气缸内外压强相同，均为大气压㐮香䁕⸸㐮g为重力加速度，轻绳处在伸直状态，气缸内气体的温度为㐮，体积为方㐮。现用力拖动气缸使其缓缓向左移动温度不变至重物刚离开地面，接着缓慢降低气体的温度，使得气缸内气体的体积恢复为方㐮，求：重物刚离开地面时气缸向左移动的距离d；气体体积恢复为方㐮时的温度T。学科网（北京）股份有限公司 【答案】ሻܤA.分子间相互作用的合力随间距的增大不一定增大，故A错误；B.温度是分子的平均动能的标志，是大量分子做无规则运动的统计规律，温度升高时，物体的分子的平均动能增大，但不是物体内每个分子的热运动速率都增大，故B正确；C.在温度不变的条件下压缩一定量的理想气体，压缩气体外界对气体做功功㐮，温度不变则㐮，由热力学第一定律ܹ可知，⸸㐮，故此过程中气体一定对外放热，故C正确；；第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但时违反了热力学第二定律，也是不可能制成的，故D错误E.由热力学第二定律可知，自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E正确。故选BCE。解：对气缸内气体，初始时㐮，重物刚好离开地面时香䁕㐮设重物刚离开地面时气缸内气体的体积为V，由于此过程气体温度不变，根据玻意耳定律方㐮方㐮方㐮解得方香䁕㐮方方㐮香䁕方㐮故㐮香䁕方方㐮重物离开地面后，气体压强不变，根据盖吕萨克定律：㐮方㐮㐮㐮香䁕解得：㐮方㐮7.如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为方㐮，A、B之间容积为㐮；方㐮，开始时活塞在A处，缸内气体压强为㐮；o㐮㐮为大气压强，温度为o度，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到ሻ；求：学科网（北京）股份有限公司 活塞移动到B时，缸内气体温度ሻ；在图乙中画出整个过程的方图线．【答案】解：活塞离开A处前缸内气体发生等容变化初态：㐮；o㐮o度末态：㐮㐮；o㐮㐮根据查理定律得：分㐮o度解得活塞刚离开A处时的温度：㐮分㐮；o㐮㐮；o活塞由A移动到B的过程中，缸内气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：方㐮；方㐮分ሻ解得：ሻ；；㐮͵分方图线如图所示．分学科网（北京）股份有限公司 【解析】缓慢加热汽缸内气体，气体先发生等容变化，当压强等于外界大气压时，活塞缓慢向右移动，气体发生等压变化。根据查理定律，求解ሻ。根据气体经过两个状态变化过程，结合两个状态的P、V值，画出图象。本题关键在于分析气体发生何种状态变化，考查分析判断的能力。审题时，要充分挖掘隐含的条件。这是高考命题立意的热点。8.如图所示，水平放置的气缸通过一段不计体积的导管和内径很小的U形管相连。U形管左端开口，管内装有水银，两侧液面等高，内径很小。气缸被一不计厚度的活塞隔成体积相同的两部分气体。两部分气体长度均为㐮cm气缸右侧接有一段体积不计的电阻丝。已知外界温度度，大气压强㐮度䁕香䁋䁕，封闭气体可视为理想气体。给活塞右侧气体用电阻丝加热，达到稳定状态时U形管两侧液面高度差为䁕香。不计活塞与气缸间的摩擦，试分析：若气缸隔热，活塞导热，求此时气缸右侧气体的温度；若气缸左侧壁导热，其余部分和活塞均隔热，求此时气缸右侧气体的温度。【答案】解：气缸两部分气体可看成一个整体，进行等容变化，度ܹ度㐮㐮，满足：㐮㐮ܹ䁕解得：ൌ㐮㐮气缸左侧封闭气体进行等温变化，满足：㐮㐮ܹ䁕解得：度；䁕香学科网（北京）股份有限公司 㐮㐮ܹ䁕对气缸右侧封闭气体，由理想气体状态方程有：解得：䁕㐮㐮9.图甲中，竖直放置“”形状的均匀导热气缸，一端横截面积为S，另一端横截面积为2S，AB，气缸内有一个可自由移动的活塞厚度不计，重力大小为㐮，横截面积为2S，初始时活塞水平静止于C位置，把缸内密闭气体与外界大气隔开，BCൌ。已知大气压强为㐮，环境温度为㐮，现把该装置缓慢倒置放置，稳定后。不计一切摩擦求缸内封闭气体的体积；若环境温度降低至㐮时，求内部封闭气体的压强。͵【答案】解：初始时活塞水平静止于C位置，对活塞受力分析如图活塞平衡：㐮ܹ㐮学科网（北京）股份有限公司 㐮求得：体积：方ܹൌo倒置稳定后，对活塞受力分析活塞平衡：㐮ܹ㐮㐮求得：由玻意耳定律：方方解得：方㐮降温过程的初状态：，方，㐮㐮环境温度降低至㐮时，假设活塞未至B，压强不变，则有：，㐮方͵͵方方由盖吕萨克定律：得：方⸸假设不成立，活塞已至B，则体积为：方方由理想气体状态方程：方㐮解得：ൌ学科网（北京）股份有限公司 考点三、气体状态变化的图像问题10.图甲所示是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的方图象．已知气体在状态A时的压强是；䁕㐮䁕．说出A到B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中的温度值．请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、；如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．【答案】解：由图甲所示图象可知，A与B的连线的延长线过原点O，所以ሻ是一个等压变化，即ሻ；䁕㐮䁕，由图甲所示图象可知：方㐮；ൌ香，方ሻ方㐮；͵香，ሻ㐮㐮，ൌ㐮㐮方方ሻ从A到B过程，由盖吕萨克定律得：ሻ得㐮㐮；由图甲所示图象可知，从B到C为等容过程，由知：ሻ；䁕㐮䁕，ሻ㐮㐮，ൌ㐮㐮，ሻ由查理定律得：，ሻ解得：㐮䁕，气体状态变化图象如图所示：学科网（北京）股份有限公司 11.图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的方图象．已知气体在状态A时的压强是；䁕㐮䁕．说明ሻ过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中的值；请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．【答案】解：由题图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以ሻ是等压变化，即ሻ方方ሻ根据盖吕萨克定律有ሻ代入数据解得㐮㐮如题图甲所示，由ሻ是等容变化，根据查理定律得ሻሻ代入数据解得；㐮㐮䁕学科网（北京）股份有限公司 则可画出由状态ሻ的图象如答图所示。12.使一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图线BC是一段以纵、横轴为渐近线的双曲线。已知气体在状态A的温度㐮㐮，求气体在状态B、C、D的温度各是多少？将上述状态变化过程在图乙中画出，图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向，说明每段图线各表示什么过程？【答案】解：到B过程，气体发生等压变化，方方ሻ由吕萨克定律得：，ሻ由图可知：方ሻ方，则ሻ͵㐮㐮；B到C过程，气体发生等温变化，ሻ͵㐮㐮．C到D过程，气体发生等压变化，方方由吕萨克定律得：，由图可知，方方，得到㐮㐮ሻ是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD等压压缩过程；采用描点法，作出方表示的图线如图所示；学科网（北京）股份有限公司 13.竖直平面内有一L形细玻璃管，A端封闭，C端开口，最初AB段处于水平状态，且AB段的横截面积是BC段的2倍，中间有一段水银将理想气体封闭在A端，各部分尺寸如图所示，外界大气压强㐮度䁕香䁋䁕；环境温度为度．若从C端缓慢注入水银，使水银与C端管口平齐，需要注入水银的长度为多少？在的条件下，若将AB段置入热源中，缓慢升高温度，使气柱恢复初始长度，这时热源的温度是多少不考虑水银柱的热胀冷缩画出整个过程中的图象．【答案】设A侧气柱长度㐮香㐮香㐮香时，气体的压强为气柱长度为时，气体压强为根据题意可得ͺ㐮香䁋䁕，㐮㐮香䁋䁕此过程为等温变化，根据玻意耳定律，有方方，解得͵香因为AB段的横截面积是BC段的2倍，所以注入水银的长度㐮香͵香ܹ䁕香䁕香ͺ香若将AB段置入热源中，缓慢升高温度，有部分水银溢出，使其恢复初始状态，根据查理定律有，度䁕香䁋䁕ܹ䁕㐮㐮香䁋䁕，学科网（北京）股份有限公司 整个过程中的图14.如图甲所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为㐮香。活塞的质量为香kg，厚度不计。在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B下方汽缸的容积为；㐮㐮香，A、B之间的容积为；㐮㐮ൌ香，外界大气压强㐮；㐮㐮䁕Pa。开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为㐮；o㐮，温度为度。现缓慢加热缸内气体，直至度。求：活塞刚离开B处时气体的温度；缸内气体最后的压强；在图乙中画出整个过程中的方图线。香䁕【答案】解：活塞刚离开B处时，设气体的压强为，由二力平衡可得㐮ܹ解得；㐮䁕㐮；o㐮由查理定律得度ܹ度ܹ解得度。学科网（北京）股份有限公司 方㐮方设活塞最终移动到A处，缸内气体最后的压强为，由理想气体状态方程得度ܹ度ܹ解得；䁕㐮䁕。因为功，故活塞最终移动到A处的假设成立。如图所示：15.一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，再变化到状态c，再到状态d，最后又回到状态a，整个过程的方图象如图所示。、、、分别表示各个状态的压强，则下列说法正确的是________。填正确答案标号。A.B.气体中从状态d变化到状态a，速率大的分子比例增大C.气体从状态b变化到状态c，可能吸收热量D.气体在状态b的分子数密度与在状态d时的分子数密度之比为1：3E.气体在状态变化过程中，气体做功之和不为零学科网（北京）股份有限公司 容积方㐮㐮的钢瓶盛有氧气，在度的室内测得氧气的压强是o；㐮͵。若经过很长一段时间，瓶内有䁝的氧气漏出。氧气可视为理想气体，氧气瓶导热性良好。良求漏出的氧气在压强㐮；㐮㐮䁕、温度时的体积。计算结果保留至小数点后一位良良若把该氧气瓶漏气后搬到压强㐮；㐮㐮䁕、温度为的工地使用，工地每天需要使用压强㐮；㐮㐮䁕、体积方㐮ൌ㐮㐮的氧气，则该瓶氧气大约能使用多少天？当氧气瓶中氧气压强降为㐮时，氧气瓶中的氧气将不能再被使用，不考虑氧气在工地上的泄漏情况。【答案】ሻܤ；A.气体从状态a到状态b，经历等温变化，体积增大，压强减小，故，气体从状态b到状态c，经历等容变化，温度降低，压强减小，故，所以，A错误；B.从状态d变化到状态a，气体的温度升高，分子运动越剧烈，即速率大的分子比例增大，B正确；C.气体从状态b变化到状态c，体积不变，气体不做功，温度降低，气体内能减小，根据热力学第一定律可知气体一定放热，C错误；D.分子总数一定时，分子数密度与体积成反比，因此气体在状态b的分子数密度与在状态d时的分子数密度之比为1：3，D正确；E.由可求得各状态时气体的压强，，，，画出气体由状态变化过程中的图象，如图所示，图象与横轴所围图形的面积大小与气体做的功的数值相等，结合图象可知过程中气体做的功不为零，E正确。故选BDE。方㐮方良对于漏掉的氧气，根据理想气体状态方程有其中方㐮㐮，o；㐮͵，o㐮，㐮；㐮㐮䁕，͵㐮解得方方䁕㐮㐮；ͺ；㐮学科网（北京）股份有限公司 良良设该瓶氧气大约能使用n天，因为氧气的质量一定，由理想气体状态方程可得o度％方㐮方㐮方㐮ܹ解得ൌ㐮。考点四、关联气体的状态变化问题16.如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为㐮的水槽中，B的容积是A的3倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低͵㐮香香；打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等．假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．求玻璃泡C中气体的压强以mmHg为单位；将右侧水槽的水从㐮加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为͵㐮香香，求加热后右侧水槽的水温．【答案】解：加热前C中压强始终不变，B内封闭气体初状态：ሻܹ͵㐮，打开阀门后ሻൌ由题意：方ሻ方ሻ由玻意尔定律ሻ方ሻሻ方ሻ得：ሻͺ㐮香香䁋䁕ሻͺ㐮香香䁋䁕内封闭气体做等容变化，加热后压强ܹ͵㐮香香䁋䁕ͺ㐮ͺ㐮ܹ͵㐮度得：͵ൌ学科网（北京）股份有限公司 17.如图所示为一固定的圆柱形气缸，气缸左侧绝热，气缸右侧导热，气缸中央有一小孔与大气相通，大气的压强为㐮；用绝热活塞M、N将气缸分成A、B、C三室，M、N用劲度系数为k的弹簧连接，活塞的面积为S，活塞相对气缸可以无摩擦地移动但不漏气；气缸的左端A室中有一电加热器；已知在A、C室中均盛同种理想气体，电加热器加热前，系统处于平衡状态，A、C两室中气体和大气温度的温度均为㐮，A、C两室气体的长度均为㐮；弹簧处于原长，现通过电加热器对A室中气体缓慢加热，活塞M始终在小孔的左侧若固定活塞N，活塞M向右移动了㐮，求此时A的温度；放开活塞N，活塞N向右移动了㐮，求此时A中的压强．【答案】解：对A气体分析，设活塞M向右移动后A室的压强为，体积为方，弹簧的㐮方㐮方㐮弹力为F，根据气体状态方程，有方㐮㐮方㐮ܹ㐮ܹ㐮㐮䁠䁠㐮联立解得：㐮ܹ。ൌ㐮对C气体分析，设活塞N向右移动后C室的压强为，体积为方，由玻意耳定律，有㐮㐮㐮㐮解得：㐮㐮对N，设弹簧形变量为x，则㐮ܹ䁠，解得䁠㐮ܹ䁠对M，㐮ܹ䁠，解得㐮ܹ䁠即活塞N向右移动㐮后A室的压强为。学科网（北京）股份有限公司 䁠㐮答：若固定活塞N，活塞M向右移动了㐮，此时A的温度为㐮ܹൌ。㐮㐮ܹ䁠放开活塞N，活塞N向右移动了㐮，此时A中的压强为。18.如图所示，竖直放置的弯曲玻璃管a端封闭，f端开口，水银将A、B两段气柱封闭在管内，其中A气柱长18cm，b、c液面高度差为h，d、e液面高度差H，且䁋香；K为橡皮塞，拔出后B气体便与外界大气相通．已知气体初始温度均为度，大气压恒为76cmHg．分别计算气体B的压强ሻ和气体A的压强；将橡皮塞K拔出后，试定性判断h与H分别如何变化？此时若升高气体A的温度，使b、c两液面的高度差㐮，问气体A应加热至多少摄氏度？小数点后保留一位【答案】解：ሻ㐮䁕䁋度͵香䁋䁕度香䁋䁕；ሻ䁕度香䁋䁕度㐮香䁋䁕方方将橡皮塞K拔出后，h变大，H变小，根据理想气体的状态方程，有：度㐮ͺ度͵ͺܹ；䁕即：度ܹ度得：䁕；o度度o；o答：气体B的压强ሻ为73cmHg，气体A的压强为70cmHg；将橡皮塞K拔出后，h变大，H变小，气体A应加热度o；o。19.如图所示，开口向上、竖直放置的内壁光滑气缸的侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分。初状态整个装置静止不动处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为㐮，温度为㐮；设外界大气压强为㐮保持不变，活塞横截面积为S，且香䁕㐮，环境温度保持不变。在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡状态，求活塞B下降的高度；现只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A回到初始位置，求此时Ⅱ气体的温度。香䁕【答案】解：初状态：Ⅰ气体压强㐮ܹ；䁕㐮，学科网（北京）股份有限公司 香䁕Ⅱ气体压强ܹ㐮香䁕添加铁砂后：Ⅰ气体压强㐮ܹ；䁕㐮香䁕Ⅱ气体压强ܹ㐮Ⅱ气体发生等温变化，根据玻意耳定律：㐮B活塞下降的高度㐮解得㐮；㐮。Ⅰ气体发生等温变化，根据玻意耳定律：㐮只对Ⅱ气体加热，Ⅰ气体状态不变，所以当A活塞回到原来位置时，Ⅱ气体高度㐮；ൌ㐮㐮根据理想气体状态方程：㐮解得：；㐮。答：活塞B下降的高度为㐮；㐮；使活塞A回到初始位置，此时Ⅱ气体的温度为；㐮。20.如图所示，绝热气缸A和导热气缸B均固定在地面上，气缸B温度始终保持不变，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。开始时气缸A、B内装有一定质量的空气可视作理想气体，压强均为㐮、体积均为方㐮，气缸A中气体由于加热，其初始温度为㐮ൌ㐮，停止加热后，气缸A中气体温度缓慢降低到ͺ㐮，此过程中气缸B的活塞由于密封不严，导致漏出一定质量的空气，达到稳定后气缸A中气体的体积变䁕为方㐮，求：͵温度ͺ㐮时，气缸A中气体的压强；气缸B中漏出的气体与原有气体的质量之比。䁕【答案】解：对于气缸A，由理想气体状态方程得㐮方㐮͵方㐮，㐮ൌ其中㐮ൌ㐮，ͺ㐮，代入得㐮；䁕对于气缸B，设初态气体状态参量分别为㐮、方㐮，末态气体状态参量分别为ሻ、方ሻ，学科网（北京）股份有限公司 ൌ由玻意耳定律得㐮方㐮ሻ方ሻ，依题意可知ሻ㐮，联立上式，代入数据解得䁕䁕方ሻ方㐮，ൌ䁕度漏气后气缸B中气体的体积，方ሻ方㐮方㐮方㐮，漏出的气体与原有气体的质量之比͵͵，香解得。香䁕21.图中A、B气缸的长度均为㐮香，横截面积为S，A、B气缸分别是左侧壁和右侧壁导热，其余部分均绝热。C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的绝热轻活塞，D为阀门细管中的体积不计。起初阀门关闭，活塞紧靠B气缸左壁，A内有压强；㐮㐮䁕Pa的氮气，B内有压强ሻ；㐮㐮䁕Pa的氧气。外界环境温度为㐮㐮㐮，阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；现给B内气体加热，达到平衡时活塞恰好回到初始位置，求此时B内气体温度；气缸B内气体温度加热到660K至稳定，求此时B内气体压强【答案】解析最后平衡时，A、B中气体压强一样，设为p，由玻意耳定律对A部分气体有：ܹ对B部分气体有：ሻ代入相关数据解得㐮cm，；䁕㐮䁕Pa给B内气体加热，活塞恰好回到初始位置的过程ሻ由状态方程，对B部分气体有：㐮ሻ由玻意耳定律，对A部分气体有：ܹ式中、ሻ为加热至稳定时A、B中气体的压强，ሻ为最终B内气体温度因活塞恰好回到初始位置，活塞与气缸B的左壁无相互作用，ሻ学科网（北京）股份有限公司 代入相关数据解得：ሻ͵㐮㐮，ሻ㐮䁕Pa因͵͵㐮功，B内气体由600K加热至660K为等容变化，由查理定律ሻሻሻሻ对B中气体有：ሻሻ解得气缸B内气体温度加热到660K至稳定，求此时B内气体压强；㐮䁕Paሻ答：活塞C移动的距离㐮香，平衡后B中气体的压强；䁕㐮䁕Pa；现给B内气体加热，达到平衡时活塞恰好回到初始位置，此时B内气体温度为600K；气缸B内气体温度加热到660K至稳定，此时B内气体压强为；㐮䁕Pa。考点五、气体实验定律的微观解释22.下列说法正确的是A.空气中ܯ；䁕的运动属于分子热运动B.温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能不相等C.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小D.用油膜法测出油酸分子直径后，还需知道油酸的摩尔体积，才可估算出阿伏伽德罗常数E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，在单位时间内单位面积的容器壁上受到气体分子撞击的次数越多【答案】CDE【解析】A.空气中ܯ；䁕是指大气中直径小于或等于；䁕微米的颗粒物，其运动是由于来自空气分子的各个方向的撞击不平衡所引起的，属于布朗运动，不是分子热运动，故A错误；B.温度是分子平均动能标志，温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能相等，故B错误；C.由分子力与分子间距离关系可知，当功㐮时，分子力表现为引力，然后再随着分子间距的减小，分子力做正功，因此分子势能减小，故C正确；D.用油膜法测出油酸分子直径后可以由几何关系求出分子的体积，然后需知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏伽德罗常数，故D正确；E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，分子平均动能越大，即大部分分子运动更快，学科网（北京）股份有限公司 所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确。故选CDE。23.下列说法正确的是A.空气中PM；䁕的运动属于分子热运动B.温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能不相等C.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小D.用油膜法测出油酸分子直径后，还需知道油酸的摩尔体积，才可估算出阿伏伽德罗常数E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，在单位时间内单位面积的容器壁上受到气体分子撞击的次数越多【答案】CDE【解析】A.空气中ܯ；䁕是指大气中直径小于或等于；䁕微米的颗粒物，其运动是由于来自空气分子的各个方向的撞击不平衡所引起的，属于布朗运动，不是分子热运动，故A错误；B.温度是分子平均动能标志，温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能相等，故B错误；C.由分子力与分子间距离关系可知，当功㐮时，分子力表现为引力，然后再随着分子间距的减小，分子力做正功，因此分子势能减小，故C正确；D.用油膜法测出油酸分子直径后可以由几何关系求出分子的体积，然后需知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏伽德罗常数，故D正确；E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，分子平均动能越大，即大部分分子运动更快，所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确。故选CDE。24.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中ሻ和为等温过程，ሻ和为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是学科网（北京）股份有限公司 A.ሻ过程中，气体对外界做功，吸热B.ሻ过程中，气体分子的平均动能增大C.过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少D.过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化【答案】AD【解析】A.ሻ过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A正确；B.ሻ过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；C.过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；D.过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D正确。故选AD。25.关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是A.密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等B.大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多，两头少”的规律分布C.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关D.当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零【答案】BC【解析】解：A、虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都学科网（北京）股份有限公司 在一个正方体容器里，任一时刻与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，不能说一定相同；故A错误；B、大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布；故B正确；C、根据压强的微观意义可知，气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关大；故C正确；D、根据气体压强的微观意义可知，气体的压强由于大量的气体分子持续撞击器壁产生的，容器失重时，气体的压强不会发生变化；故D错误；故选：BC。能力训练/提升能力开拓思维1.(2021.全国甲卷）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b为直线Ipa上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和cpbpb的压强之比=___________。pcV2【答案】(1).1(2).V1【解析】[1]根据盖吕萨克定律有Vkt273整理得Vkt273k由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有学科网（北京）股份有限公司 pa1pb[2]设t0C时，当气体体积为V其压强为p，当气体体积为V其压强为p，根据等1122温变化，则有pVpV1122由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有pp，pp1b2c联立解得ppVb12ppVc212.（2021.全国甲卷）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气V体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。2（i）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。VV''35【答案】（i）A0.4，pB2p0；（ⅱ）VA(51)V，pBp04【解析】【分析】【详解】（i）对B气体分析，等温变化，根据波意耳定律有1pVpV0B2解得学科网（北京）股份有限公司 p2pB0对A气体分析，根据波意耳定律有pVpV0AApp0.5pAB0联立解得V0.4VA3（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为V，由波意耳定律2可得3pVp'V002则A此情况下的压强为2p'pp0.5p0B03则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为V、压强为p，气体B的体积为V、AAB压强为p，根据等温变化有BpVpV，pVpV0AA0BB''VAVB2V，pApB0.5p0联立解得'35'3+5pp（舍去），ppB0B044'V(51)VA3.（2021.全国甲卷）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为l113.5cm，l232cm。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h5cm。已知外界大气压为p075cmHg。求A、B两管内水银柱的高度差。学科网（北京）股份有限公司 【答案】h1cm【解析】对B管中的气体，水银还未上升产生高度差时，初态为压强p1Bp0，体积为V1Bl2S，末态压强为p2，设水银柱离下端同一水平面的高度为h2，体积为V2B(l2h2)S，由水银柱的平衡条件有ppgh2B0B管气体发生等温压缩，有pVpV1B1B2B2B联立解得h2cm2对A管中的气体，初态为压强p1Ap0，体积为V1Al1S，末态压强为p2A，设水银柱离下端同一水平面的高度为h1，则气体体积为V2A(l1h1)S，由水银柱的平衡条件有ppg(hhh)2A021A管气体发生等温压缩，有pVpV1A1A2A2A联立可得22h191h189011解得学科网（北京）股份有限公司 189h1cm或hcm>l(舍去)1112则两水银柱的高度差为hhh1cm2134.（2021.河北）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.010Pa。（1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；（2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量5的比值，设环境温度为27℃，大气压强为1.010Pa。397【答案】（1）p3.110Pa；（2）23【解析】（1）由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知pp12TT12代入数据解得3p3.110Pa2（2）当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有pVpV011解得100VV13则增加空气的体积为97VVVV13所以增加的空气质量与原有空气质量之比为mV97mV35.（2021.湖南卷）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m600g、截面积S20cm2的活塞封闭一1学科网（北京）股份有限公司 定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m21200g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时，测得环境温度T1300K。设外52界大气压强p01.010Pa，重力加速度g10m/s。（1）当电子天平示数为400.0g时，环境温度T2为多少？（2）该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？【答案】（1）297K；（2）309K【解析】（1）由电子天平示数为600.0g时，则细绳对铁块拉力为mg（mm)gmg2示1又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强pp①10当电子天平示数为400.0g时，设此时气缸内气体压强为p2，对m1受力分析有m2400gm1gp0p2S②由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：pp12③TT12联立①②③式解得T297K2（2）环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，学科网（北京）股份有限公司 由于细绳对铁块的拉力最大为0，即电子天平的示数恰好为1200g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对m1受力分析有(pp)Smg④301又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比pp13⑤TT1max联立①④⑤式解得T309Kmax6.（2021.广东卷）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】(1).小于(2).不变【解析】[1]机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程pVCT故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；[2]由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。7.（2021.广东卷）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为5251.010Pa，护士把注射器内横截面积为0.3cm、长度为0.4cm、压强为1.010Pa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。学科网（北京）股份有限公司 【答案】51.310Pa【解析】【分析】【详解】以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1,有3V0.9mL0.5mL=0.4mL=0.4cm1注射器内气体体积为V2，有33V0.30.4cm0.12cm2根据理想气体状态方程有p0V1V2p1V1代入数据解得5p1.310Pa1学科网（北京）股份有限公司