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專題15.2　固體、液體和氣體
物理觀念：晶體、飽和汽、未飽和汽、相對濕度、液晶。
1.了解固體的微觀結構，知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質.
2.了解表面張力現象和毛細現象，知道它們的產生原因.
3.掌握氣體壓強的計算方法及氣體壓強的微觀解釋.
4.能用氣體實驗定律解決實際問題，并會分析氣體圖象問題.
科學態度：能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實例，了解液晶的主要性質及其在顯示技術中的應用。
【知識點一】固體和液體性質的理解
1． 晶體和非晶體
分類 比較項目 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 規則 不規則 不規則
金屬
熔點 確定 確定 不確定
物質性質 各向異性 各向同性 各向同性
原子排列 有規則 每個晶粒的排列無規則 無規則
典型物質 石英、云母、明礬、食鹽 玻璃、橡膠
轉化 晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化
2． 晶體的微觀結構
(1)結構特點：組成晶體的物質微粒有規則地、周期性地在空間排列。
(2)用晶體的微觀結構特點解釋晶體的特點：
現象 原因
晶體有規則的外形 由于內部微粒有規則的排列
晶體各向異性 由于內部從任一結點出發在不同方向的相同距離上的微粒數不同
晶體的多形性 由于組成晶體的微?？梢孕纬刹煌目臻g點陣
3．對晶體與非晶體的進一步說明
(1)同一種物質在不同的條件下可能是晶體也可能是非晶體，晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。
(2)晶體中的多晶體具有各向同性，晶體中的單晶體具有各向異性，但單晶體并不一定在各種物理性質上都表現出各向異性。
4． 液體的表面張力
(1)概念
液體表面各部分間互相吸引的力。
(2)作用
液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢。
(3)方向
表面張力跟液面相切，且跟這部分液面的分界線垂直。
(4)大小
液體的溫度越高，表面張力越小；液體中溶有雜質時，表面張力變小；液體的密度越大，表面張力越大。
(5)原因
液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內部稀疏，分子間的距離比液體內部大一些，分子間的相互作用表現為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現具有收縮的趨勢。
5． 液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動位置，保持了液體的流動性。
(2)液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體。液晶分子和固態分子排列不相同，又不可以像液體一樣任意流動，所以和液態分子排列不相同，
(3)液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是雜亂無章的。
(4)液晶的物理性質很容易在外界的影響下發生改變。當液晶通電時導通，排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。所以液晶的光學性質隨外加電壓的變化而變化.
(5)通常在一定溫度范圍內才顯現液晶相的物質。
6． 對液體性質的兩點說明
(1)液體表面層、附著層的分子結構特點是導致表面張力的根本原因。
(2)液晶是一類處于液態和固態之間的特殊物質，其分子間的作用力較強，在體積發生變化時需要考慮分子間力的作用，分子勢能和體積有關。
（2023 道里區校級模擬）顯微鏡下鋁﹣鋰﹣錳合金的斷裂面如圖所示，它是由許多細小的晶粒組成的，由于這些小的單晶體的取向雜亂無章，我們把金屬稱為多晶體。多晶體仍保留著與單晶體相同的特征是（　?。?br/>A．一定壓強下確定的熔點 B．規則的幾何形狀
C．顯示各向異性 D．顯示各向同性
【解答】解：有些固體由許多小的晶粒（單晶體）組成，這些小的單晶體的取向雜亂無章，把它稱為多晶體，它沒有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，僅保留了在一定壓強下具有確定熔點的特征。由此可判斷：
A.多晶體仍保留著一定壓強下確定熔點的特征，故A正確；
B.多晶體沒有規則的幾何形狀，故B錯誤；
C.多晶體不顯示各向異性，故C錯誤；
D.多晶體顯示各向同性，但這個性質與單晶體的特征不相同，故D錯誤。
故選：A。
（2023 南通模擬）石墨烯中碳原子呈單層六邊形結構。南京大學的科學家將多層石墨烯疊加，得到了一種結構規則的新材料，其中層與層間距約為六邊形邊長的兩倍。則（　　）
A．新材料屬于非晶體
B．新材料沒有固定的熔點
C．低溫下新材料中碳原子停止運動
D．層間相鄰碳原子間作用力表現為引力
【解答】解：AB、新材料由多層石墨烯疊加而成，可知結構規則的新材料為晶體，晶體具有固定的熔點，故A、B錯誤；
C、由分子動理論可知，一切物質的分子做永不停息的無規則運動，故C錯誤；
D、由題意可知，石墨烯中層與層間距約為六邊形邊長的兩倍，遠大于分子間距離，由分子力的特點可知，層間相鄰碳原子間作用力表現為引力，故D正確。
故選：D。
（2023 天津模擬）從生活走向物理是學習物理的重要途徑。下列說法正確的是（　　）
A．單晶體熔化過程中溫度恒定不變，多晶體熔化過程中溫度一直升高
B．荷葉上的小露珠呈球形是由于液體表面分子間距離比液體內部分子間距離小
C．氣體很容易被壓縮，是因為氣體分子之間存在引力
D．水和酒精混合后體積變小了，說明液體分子間存在空隙
【解答】解：A．單晶體和多晶體熔化過程中溫度都恒定不變，非晶體熔化過程中溫度一直升高，故A錯誤；
B．水相對于荷葉是不浸潤物體，葉面上的小露珠呈球形就是由于液體液體表面分子間距離比液體內部分子間距離大，產生表面張力，使液體表面有收縮的趨勢，從而呈現球形，故B錯誤；
C．氣體很容易被壓縮，是因為氣體分子間距很大，故C錯誤；
D．水和酒精混合后體積變小了，說明液體分子間存在空隙，故D正確。
故選：D。
（2023 泰州模擬）通電霧化玻璃能滿足玻璃的通透性和保護隱私的雙重要求，被廣泛應用于各領域。如圖所示，通電霧化玻璃是將液迪高分子晶膜固化在兩片玻璃之間，未通電時，看起來像一塊毛玻璃不透明；通電后，看起來像一塊普通玻璃，透明?？梢耘袛嘁煌婌F化玻璃中的液晶（　　）
A．是液態的晶體
B．具有光學性質的各向同性
C．不通電時，入射光在滴品層發生了全反射，導致光線無法通過
D．通電時，入射光在通過液晶層后按原有方向傳播
【解答】解：AB．液晶是介于晶體和液體之間的中間狀態，同時具有液體流動性，晶體光學性質的各向異性，故A，B錯誤；
CD．不通電的自然條件下，液晶層中的液晶分子無規則排列，入射光在液晶層發生了漫反射，光線可以通過，但通過較少，所以像毛玻璃不透明。通電時，液晶分子迅速從無規則排列變為有規則排列，入射光在通過液晶層后按原方向傳播，故C錯誤，D正確。
故選：D。
（2023 鎮海區校級模擬）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課，其中有一個實驗是王亞平在太空擰毛巾，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動也不會掉。形成這種現象的原因，下列說法正確的是（　?。?br/>A．在空間站水滴不受重力
B．水和手發生浸潤現象
C．水和手發生不浸潤現象
D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上
【解答】解：A、在空間站水滴仍受重力作用，只是重力用來提供向心力，故A錯誤；
BC、由題意可知，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，說明液體水在手表面有擴展趨勢，水和手發生浸潤現象，故B正確，C錯誤；
D、液體水在手表面有擴展趨勢，而不是收縮趨勢，故不是因為水的表面張力變大的緣故，故D錯誤。
故選：B。
【知識點二】會用“兩類模型”求解氣體壓強
1.活塞模型
如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。
對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對活塞進行受力分析，然后根據平衡條件或牛頓第二定律列方程。圖甲中活塞的質量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0。由于活塞處于平衡狀態，所以p0S＋mg＝pS。
則氣體的壓強為p＝p0＋。
圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態，所以pS＋mg＝p0S。
則氣體壓強為p＝p0－＝p0－ρ液gh。
2.連通器模型
如圖所示，U形管豎直放置。同一液體中的相同高度處壓強一定相等，所以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線聯系起來。則有
pB＋ρ液gh2＝pA。
而pA＝p0＋ρ液gh1，
所以氣體B的壓強為
pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。
（2023 昆明一模）如圖所示，兩端開口的“U”形玻璃管豎直放置，其右側水銀柱之間封住一段高h＝5cm的空氣柱?？諝庵路降乃y面與玻璃管左側水銀面的高度差也為h。已知大氣壓強為75cmHg，空氣柱中的氣體可視為理想氣體，周圍環境溫度保持不變，玻璃管的導熱性良好且玻璃管粗細均勻。下列說法正確的是（　　）
A．右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度小于5cm
B．封閉空氣柱中氣體的壓強為70cmHg
C．從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
D．從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
【解答】解：AB、同一液面壓強相等，則封閉氣體的壓強為：p＝（75cmHg+5cmHg）＝80cmHg，所以右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度等于5cm，故AB錯誤；
C、從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，右側水銀柱的長度增加，水銀柱對空氣柱產生的壓強增大，則空氣柱的壓強一定變大，故C正確；
D、從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，右側水銀柱的長度不變，氣體做等壓變化，即空氣柱的壓強不變，故D錯誤。
故選：C。
（2023 寶山區二模）如圖所示，一粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，左、右兩管都封有一定質量的理想氣體A、B，水銀面a、b間的高度差為h1，水銀柱cd的長度為h2，且h2＝h1，a面與c面恰處于同一高度。若在右管開口端取出少量水銀，系統重新達到平衡，則（　?。?br/>A．A氣體的壓強大于外界大氣壓強
B．B氣體的壓強變化量大于A氣體的壓強變化量
C．水銀面c上升的高度小于水銀面a下降的高度
D．水銀面a、b間新的高度差小于右管上段新水銀柱的長度
【解答】解：A、取出水銀前，A氣體壓強：pA＝p0+ρgh2﹣ρgh1＝p0，B氣體壓強：pB＝p0+ρgh2，當在右管開口端取出少量水銀時，即h2減小，A、B氣體壓強均變小，即A氣體壓強小于外界大氣壓強，故A錯誤；
C、由玻意耳定律p1V1＝p2V2，A、B氣體體積均變大。假設B氣體體積不變，則水銀面a下降的高度等于水銀面c上升的高度，等于b上升的高度；由于B氣體體積同時要變大，故水銀面c上升的高度大于水銀面a下降的高度，故C錯誤；
B、假設取出Δh高度的水銀，則B氣體的壓強變化量一定為ΔpB＝ρgΔh，假設A、B氣體的體積均不變，則A氣體的壓強變化量也為ΔpA＝ρgΔh，壓強減小后，根據玻意耳定律，體積要變大，故A氣壓變化量小于ρgΔh，即B氣體的壓強變化量大于A氣體的壓強變化量，故B正確；
D、假設右管中剩余的水銀高度非常小，即取出水銀柱長度接近h2，則水銀面a、b間新的高度差大于右管上段新水銀柱的長度，故D錯誤。
故選：B。
（2023 浦東新區二模）如圖，氣缸放置在水平地面上，用質量為m1、截面積為S的活塞封閉一定質量的氣體?；钊戏胖靡粋€質量為m2的重物，不計摩擦，重力加速度為g，大氣壓強為p0，平衡時缸內氣體的壓強為（　?。?br/>A．p0 B．
C． D．
【解答】解：活塞處于平衡狀態，由pS＝p0S+m1g+m2g，解得p＝p0，故D正確，ABC錯誤；
故選：D。
【知識點三】氣體實驗定律
氣體分子運動的特點
(1)分子很小，間距很大，除碰撞外，分子間的相互作用可以忽略。
(2)氣體分子向各個方向運動的氣體分子數目都相等。
(3)分子做無規則運動，大量分子的速率按“中間多、兩頭少”的規律分布。
(4)溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規律不變，氣體分子的速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動。
氣體的三個狀態參量
(1)壓強；(2)體積；(3)溫度。
氣體實驗定律的比較
定律名稱 比較項目 玻意耳定律 (等溫變化) 查理定律 (等容變化) 蓋—呂薩克定 律(等壓變化)
數學表達式 p1V1＝p2V2或pV＝C(常數) ＝或＝C(常數) ＝或＝C(常數)
同一氣體的兩條圖線
平衡狀態下氣體壓強的求法
1.液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強.
2.力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強.
3.等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等.液體內深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強
氣體壓強的產生
1.產生的原因
由于大量分子無規則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強.
2.決定因素
(1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.
(2)微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度.
理想氣體實驗定律的微觀解釋
1．等溫變化
一定質量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能一定。在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大。
2．等容變化
一定質量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變。在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大。
3．等壓變化
一定質量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大。只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變。
（2022 金山區二模）玻璃管開口向上豎直放置，管內用水銀封閉一定質量的理想氣體。將玻璃管繞底端緩慢轉到虛線所示位置，則（　?。?br/>A．根據查理定律可判斷氣體體積在變大
B．根據查理定律可判斷氣體體積在變小
C．根據玻意耳定律可判斷氣體體積在變大
D．根據玻意耳定律可判斷氣體體積在變小
【解答】解：玻璃管繞底端緩慢轉到虛線所示位置時，設玻璃管與水平方向夾的角度為θ，由p＝p0+ρghsinθ 可知，θ變小，知被封氣體壓強變??；這個過程可以看作等溫變化。由玻意耳定律pV＝C可知，氣體的壓強變小，氣體體積變大，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
（2022 沈陽三模）水槍是同學們喜愛的玩具，某種氣壓式水槍儲水罐如圖所示。從儲水罐充氣口充入氣體，達到一定壓強后，關閉充氣口。扣動扳機將閥門M打開，水即從槍口噴出。若儲水罐內氣體可視為理想氣體，在水不斷噴出的過程中，罐內氣體溫度始終保持不變，則氣體（　?。?br/>A．從外界吸收熱量 B．壓強變大
C．分子平均動能變大 D．內能變大
【解答】解：B、在水不斷噴出的過程中，罐內氣體溫度始終保持不變，根據理想氣體得狀態方程可知其體積增加時壓強減小，故B錯誤；
AD、氣體膨脹，體積增大，則氣體對外界做功，根據熱力學第一定律ΔU＝W+Q，氣體溫度不變則內能不變，氣體對外做功、則吸收熱量，故A正確，D錯誤；
C、溫度是分子平均動能的標志，溫度不變則分子的平均動能不變，故C錯誤。
故選：A。
（2023 崇明區二模）一汽車啟動前四個輪胎的胎壓如圖甲所示。發現行駛一段時間后胎壓如圖乙所示，設輪胎容積不變，則乙圖所示時刻相比于圖甲所示時刻，輪胎內氣體的溫度變化最小是（　?。?br/>A．左前輪胎內的氣體 B．右前輪胎內的氣體
C．左后輪胎內的氣體 D．右后輪胎內的氣體
【解答】解：輪胎容積不變，汽車啟動前，各輪胎內氣體溫度相同，設均為T，對輪胎內氣體，由查理定律可得
解得
ΔTT
分別代入數據可得
左前輪胎內的氣體溫度變化
ΔT1T
右前輪胎內的氣體溫度變化
ΔT2T
左后輪胎內的氣體溫度變化
ΔT3T
右后輪胎內的氣體壓強變化
ΔT4T
則
ΔT3＜ΔT4＜ΔT1＜ΔT2
所以輪胎內氣體，溫度變化最小的是左后輪胎內的氣體。故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
（2022 朝陽區校級二模）如圖所示，一個內壁光滑的導熱氣缸豎直放置。用密閉性良好的活塞封閉一定質量的理想氣體。已知大氣壓強為p0，活塞的橫截面積為S，重力加速度為g，環境溫度T1＝300K。
（1）若將氣缸緩慢的倒置過來，封閉氣體的體積變為原來的，求活塞的質量m；
（2）若在活塞上放置一小重物，再讓周圍環境溫度緩慢升高到350K，穩定后活塞剛好回到初始位置，求小重物的質量m0。
【解答】解：（1）設倒置前的氣體壓強為p1，體積為V1；導致后的氣體壓強為p2，體積為，溫度保持不變，則
p1V1＝p2V2
倒置前，對活塞進行受力分析，得：
p0S+mg＝p1S
倒置后，對活塞進行受力分析，得：
p2S+mg＝p0S
聯立解得：m
（2）放上重物后，氣體的壓強為：，體積為V3＝V1
則
解得：m0
答：（1）活塞的質量為；
（2）小重物的質量為。
（2022 河南模擬）如圖所示，在圓柱形汽缸中用一定質量的光滑導熱活塞密閉有一定質量的理想氣體，在汽缸底部開有一小孔，與U形水銀管相連，已知外界大氣壓為p0，室溫t0＝27℃，穩定后兩邊水銀面的高度差為△h＝1.5cm，此時活塞離容器底部高度為h1＝50cm。已知柱形容器橫截面積S＝0.01m2，大氣壓p0＝75cmHg＝1.0×105Pa，g＝10m/s求：
①活塞的質量；
②現室溫降至﹣33℃時活塞離容器底部的高度h2。
【解答】解：①A中氣體壓強為：pA＝p0+p△h＝75cmHg+1.5cmHg＝1.02×105Pa
對活塞有：pAS＝p0S+mg
解得：m＝2kg。
②由于氣體等壓變化，U形管兩側水銀面的高度差不變△h′＝1.5cm
T1＝273+27K＝300K，體積為：V1＝50S
T2＝273﹣33K＝240K，體積為：V2＝h2S
由蓋呂薩克定律得：
代入數據解得：h′＝40cm。
答：①活塞的質量為2kg；
②活塞離容器底部的高度h2為40cm
【知識點四】氣體狀態變化的圖像問題
1.四種圖像的比較
類別 特點(其中C為常量) 舉例
p－V pV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強越小
2.分析技巧
利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析不同溫度的兩條等溫線、不同體積的兩條等容線、不同壓強的兩條等壓線的關系。
例如：(1)在圖甲中，V1對應虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認為從B狀態通過等容升壓到A狀態，溫度必然升高，所以T2＞T1。
(2)如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態到A狀態壓強增大，體積一定減小，所以V2＜V1。
（2023 ?？谌＃┮欢ㄙ|量的理想氣體，從圖中A狀態開始，經歷了B、C最后到D狀態，下列說法正確的是（　?。?br/>A．A→B溫度不變，氣體體積變大
B．B→C壓強不變，氣體體積變大
C．C→D壓強變小，氣體體積變小
D．B狀態氣體體積最大，C、D狀態氣體體積最小
【解答】解：A、由題圖可知，A→B溫度不變，壓強變大，根據理想氣體狀態方程可知，氣體體積變小，故A錯誤；
B、B→C壓強不變，氣體溫度升高，根據理想氣體狀態方程可知，氣體體積變大，故B正確；
C、C→D過程壓強變小，溫度降低，不變，根據理想氣體狀態方程可知氣體體積不變，故C錯誤；
D、綜上所述，B狀態氣體體積最小，C、D狀態氣體體積最大，故D錯誤。
故選：B。
（2023 南京二模）一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環過程。下列說法正確的是（　?。?br/>A．A→B→C過程中，氣體壓強先增加后不變
B．C→D→A過程中，單位體積內分子數先不變后增加
C．整個循環過程中，氣體對外界做的功大于外界對氣體做的功
D．整個循環過程中，氣體對外界放熱，內能不變
【解答】解：A、理想氣體由A→B為等溫膨脹過程，由玻意耳定律可知，氣體壓強減小。B→C為等容升溫過程，由查理定律可知，氣體的壓強增大。可得A→B→C過程中，氣體壓強先減小后增大，故A錯誤；
B、理想氣體由C→D→A的過程中，氣體的體積先減小后不變，所以單位體積內分子數先增加后不變，故B錯誤；
C、理想氣體由A→B為等溫膨脹，壓強減小過程；B→C為等容升溫過程，壓強增大過程；C→D為等壓壓縮，溫度降低過程；D→A為等容降溫，壓強減小過程。整個循環過程定性的p﹣V圖像如下圖所示：
根據p﹣V圖像與體積軸圍成的面積表示做功多少，可知A→B過程中氣體對外界做的功小于C→D過程中外界對氣體做的功，B→C和D→A的過程氣體與外界沒有相互做功，故整個循環過程中，氣體對外界做的功小于外界對氣體做的功，故C錯誤；
D、對整個循環過程，由熱力學第一定律，由上面的分析可知外界對氣體做的功大于氣體對外界做的功，即W＞0，氣體的溫度最終回到了初始狀態，內能變化量為零，內能不變，即ΔU＝0，可知整個循環過程Q＜0，氣體對外界放熱，故D正確。
故選：D。
（2023 黃山模擬）如圖甲所示，斜面上氣缸和活塞內封閉了一定質量的理想氣體，一根平行于斜面的輕繩一端連接活塞，另一端固定，系統處于平衡狀態。開始氣體攝氏溫度為t，通過氣缸內電熱絲緩慢升高氣體溫度，升溫過程封閉氣體的V﹣t圖像如圖乙所示，已知斜面傾角為30°，重力加速度為g，大氣壓強為P0，氣缸和活塞均絕熱且不漏氣，氣缸（含電熱絲）質量為M、活塞面積為S、質量為m，所有接觸面均光滑。則（　?。?br/>A．封閉氣體壓強恒為
B．在此過程中，封閉氣體增加的內能等于吸收熱量
C．封閉氣體的體積為2V時，其攝氏溫度為2t
D．剪斷輕繩瞬間，氣缸的加速度大小為
【解答】解：A．緩慢加熱，則氣缸處于動態平衡狀態，故有
pS+Mgsin30°＝p0S
得
故A正確；
B．根據熱力學第一定律可知ΔU＝W+Q
體積增大過程W＜0，ΔU＞0，
因此封閉氣體增加的內能小于吸收的熱量，故B錯誤；
C．根據蓋—呂薩克定理可知
溫度為熱力學溫標時成正比，此題為攝氏溫標，不成正比，故C錯誤；
D．剪斷輕繩瞬間，活塞和氣缸位置不變，因此缸內氣體壓強不變，故氣缸的受力不變、合力為零，加速度大小為零。故D錯誤。
故選：A。
（2023 宣化區模擬）一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的a→b→c→a循環，已知該氣體在狀態a時溫度為T0＝300K、壓強為p0＝1.0×105Pa、體積為V0＝1.0L，在狀態b時溫度為T0、體積為2V0，在狀態c時體積為2V0，由狀態b到狀態c氣體吸收的熱量為Q＝100J，ca圖線的延長線過坐標原點下列說法正確的是（　　）
A．氣體由狀態c到a發生的是等壓變化
B．氣體在狀態c的溫度是500K
C．由狀態c到狀態a氣體對外界做正功
D．由狀態c到狀態a氣體放出的熱量為200J
【解答】解：A、根據ca為過原點的一條直線可知，氣體由c到a做等壓變化，故A正確；
B、根據，代入數據解得Tc＝600K，故B錯誤；
C、由c到a過程氣體體積減小，外界對氣體做正功，氣體對外界做負功，故C錯誤；
D、由狀態b到狀態c氣體吸收的熱量為Q＝100J，即氣體由c到a放出的熱量為Q＝100J，故D錯誤；
故選：A。
（2023 浙江模擬）如圖所示，一定質量的理想氣體分別經歷a→b和a→c兩個過程，其中a→b為等溫過程，狀態b、c的體積相同，則（　?。?br/>A．狀態a的內能大于狀態b
B．狀態a的溫度高于狀態c
C．a→c過程中氣體吸收熱量
D．若沿abca過程變化則外界對氣體做負功
【解答】解：A、a→b是等溫過程，氣體溫度不變，則氣體的內能不變，故A錯誤；
BC、由圖示圖象可知，狀態b、c的體積相同，根據一定質量理想氣體的狀態方程C，可知c的溫度高于b、a的溫度，且c的內能大于b和a的內能，從a到c氣體體積增大，氣體對外界做功，W＜0，該過程內能增大，ΔU＞0，由熱力學第一定律可知：ΔU＝W+Q，可知Q＞0，所以，a→c過程中氣體吸收熱量，故B錯誤，C正確；
D、根據p﹣V圖線與橫軸圍成圖形的面積等于氣體做的功，可知若沿abca過程變化，則外界對氣體做正功，故D錯誤。
故選：C。
（2023 北京）夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內的氣體壓強變低。與白天相比，夜間輪胎內的氣體（　　）
A．分子的平均動能更小
B．單位體積內分子的個數更少
C．所有分子的運動速率都更小
D．分子對輪胎內壁單位面積的平均作用力更大
【解答】解：AC、夜晚溫度降低，則分子的平均動能更小，氣體分子平均速率減小，但不是所有分子速率都在減小，故A正確，C錯誤；
B、根據查理定律可知輪胎內的氣體體積減小，則單位體積內分子的個數更多，故B錯誤；
D、車胎內氣體溫度降低，氣體分子劇烈程度降低，壓強減小，故分子對輪胎內壁單位面積的平均作用力變小，故D錯誤；
故選：A。
（2023 江蘇）如圖所示，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B。該過程中（　?。?br/>A．氣體分子的數密度增大
B．氣體分子的平均動能增大
C．單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D．單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小
【解答】解：A、根據一定質量的理想氣體狀態方程pV＝CT可知，從狀態A到狀態B的過程中，氣體的體積保持不變，則氣體分子的數密度不變，故A錯誤；
B、根據圖像可知，從狀態A到狀態B的過程中，氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能增大，故B正確；
CD、根據上述分析可知，從狀態A到狀態B的過程中氣體的體積不變，而氣體分子的平均動能增大，則單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力增大，且單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數增加，故CD錯誤；
故選：B。
（2023 上海）一定質量的理想氣體，經歷如圖過程，其中ab、cd分別為雙曲線的一部分。下列對a、b、c、d四點溫度大小比較正確的是（　　）
A．Ta＞Tb B．Tb＞Tc C．Tc＞Td D．Td＞Ta
【解答】解：p﹣V圖象中，雙曲線代表等溫線，則ab溫度相等，cd溫度相等；
由a到d，氣體體積不變，根據，可知a的溫度大于d的溫度；
由b到c，氣體體積不變，根據，可知b的溫度大于c的溫度；
故ACD錯誤，B正確；
故選：B。
（多選）（2023 新課標）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?，F通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　　）
A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
【解答】解：A、當電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時，f中的氣體內能增大，溫度升高，根據一定質量的理想氣體狀態方程pV＝CT可知，f中的氣體的壓強增大，則會向右推動活塞，而h中的氣體體積減小，外界對氣體做正功，因為活塞和氣缸絕熱，根據熱力學第一定律ΔU＝Q+W可知，h中的氣體內能增加，故A正確；
B、初始狀態下，三部分氣體的狀態參量完全相同，當系統再次穩定時，對左側活塞分析可得：
pfS＝F+pgS
因為f中的氣體溫度升高，則f中的氣體壓強增大，則彈簧對左邊活塞的彈力水平向左，由此可知彈簧處于壓縮狀態。
分別對f和g中的氣體，根據一定質量的理想氣體狀態方程可得：
其中，Vf＞Vg
聯立解得：Tf＞Tg，故B錯誤；
CD、根據題意可知，兩個活塞和彈簧組成的整體會向右移動一段距離，因此最終f中的氣體體積增大，h中的體積減小，壓強增大，將兩絕熱活塞和彈簧當成整體，可知再次穩定時f和h中的壓強再次相等，對h中的氣體，根據一定質量的理想氣體狀態方程可得：
聯立解得：Tf＞Th，故C錯誤，D正確；
故選：AD。
（多選）（2023 乙卷）對于一定量的理想氣體，經過下列過程，其初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等的是（　?。?br/>A．等溫增壓后再等溫膨脹 B．等壓膨脹后再等溫壓縮
C．等容減壓后再等壓膨脹 D．等容增壓后再等壓壓縮
E．等容增壓后再等溫膨脹
【解答】解：A、等溫增壓后再等溫膨脹，氣體溫度不變，內能不變，即初始狀態的內能一定等于末狀態的內能，故A正確；
B、等壓膨脹過程，由蓋—呂薩克定律得，氣體溫度升高，則氣體內能增大，等溫壓縮過程，溫度不變，氣體內能不變，則氣體初始狀態的內能一定小于末狀態的內能，故B錯誤；
C、等容減壓過程，由查理定律得，氣體溫度降低，則氣體內能減小，等壓膨脹過程，由蓋—呂薩克定律得，氣體溫度升高，則氣體內能增大，氣體內能先減小后增大，初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等，故C正確；
D、等容增壓過程，由查理定律得，氣體溫度升高，則氣體內能增大，等壓壓縮過程，由蓋—呂薩克定律得，氣體溫度降低，則氣體內能減小，氣體內能先增大后減小，初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等，故D正確；
E、等容增壓過程，由查理定律得，氣體溫度升高，則氣體內能增大，等溫膨脹過程，溫度不變，氣體內能不變，則氣體初始狀態的內能一定小于末狀態的內能，故E錯誤。
故選：ACD。
（多選）（2023 甲卷）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是（　?。?br/>A．氣體的體積不變，溫度升高
B．氣體的體積減小，溫度降低
C．氣體的體積減小，溫度升高
D．氣體的體積增大，溫度不變
E．氣體的體積增大，溫度降低
【解答】解：根據熱力學第一定律得：ΔU＝Q+W
A、氣體的體積不變，外界對氣體做功W為零，溫度升高，氣體的內能增大，內能的變化量ΔU為正值，由熱力學第一定律得，Q為正值，氣體從外界吸熱，故A正確；
B、氣體的體積減小，外界對氣體做功，W為正值，溫度降低，氣體的內能減小，內能的變化量ΔU為負值，由熱力學第一定律得，Q為負值，氣體向外界放熱，故B正確；
C、氣體的體積減小，外界對氣體做功，W為正值，溫度升高，氣體的內能增大，內能的變化量ΔU為正值，由熱力學第一定律得，Q可能為零，即氣體可能與外界沒有熱交換，故C錯誤；
D、氣體的體積增大，氣體對外界做功，W為負值，溫度不變，氣體的內能不變，內能的變化量ΔU為0，由熱力學第一定律得，Q為正值，氣體從外界吸熱，故D正確；
E、氣體的體積增大，氣體對外界做功，W為負值，溫度降低，氣體的內能減小，內能的變化量ΔU為負值，由熱力學第一定律得，Q可能為零，即氣體可能與外界沒有熱交換，故E錯誤；
故選：ABD。
（多選）（2020 江蘇）玻璃的出現和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它是一種非晶體。下列關于玻璃的說法正確的有（　?。?br/>A．沒有固定的熔點
B．天然具有規則的幾何形狀
C．沿不同方向的導熱性能相同
D．分子在空間上周期性排列
【解答】解：A、玻璃是一種非晶體，沒有固定的熔點，故A正確。
B、玻璃是一種非晶體，沒有天然的規則的幾何形狀，故B錯誤。
C、玻璃是一種非晶體，在物理性質上表現為各向同性，故沿不同方向的導熱性能相同，故C正確。
D、只有組成晶體的物質微粒才有規則地、周期性地在空間排列；玻璃是一種非晶體，其分子在空間上并不呈周期性排列，故D錯誤。
故選：AC。
（2023 海南）某飲料瓶內密封一定質量理想氣體，t＝27℃時，壓強p＝1.050×105Pa。
（1）t′＝37℃時，氣壓是多大？
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？
【解答】解：（1）瓶內氣體的始末狀態的熱力學溫度分別為
T＝（27+273）K＝300K，T'＝（37+273）K＝310K
溫度變化過程中體積不變，故由查理定律有
解得：p′＝1.085×105Pa
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有
pV＝p'V'
解得：V′≈0.968V
答：（1）t′＝37℃時，氣壓為1.085×105Pa；
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的0.968倍。
（2023 湖北）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相連。初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長?，F往右側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子，直至右側活塞下降，左側活塞上升。已知大氣壓強為p0，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內。求
（1）最終汽缸內氣體的壓強。
（2）彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。
【解答】解：（1）對左右汽缸內密封的氣體，初態壓強為p1＝p0，體積為
V1＝SH+2SH＝3SH
末態壓強為p2，左側氣體高度為
HHH
右側氣體高度為
HH
總體積為
V2＝S HH 2SSH
根據玻意耳定律可得
p1V1＝p2V2
整理解得
p2p0
（2）設添加沙子的質量為m，對右邊活塞受力分析可知
mg+p0 2S＝p2 2S
整理解得
m
對左側活塞受力分析可知
p0S+k H＝p2S
整理解得
k
答：（1）最終汽缸內氣體的壓強為p0。
（2）彈簧的勁度系數為，添加的沙子質量為。
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專題15.2　固體、液體和氣體
物理觀念：晶體、飽和汽、未飽和汽、相對濕度、液晶。
1.了解固體的微觀結構，知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質.
2.了解表面張力現象和毛細現象，知道它們的產生原因.
3.掌握氣體壓強的計算方法及氣體壓強的微觀解釋.
4.能用氣體實驗定律解決實際問題，并會分析氣體圖象問題.
科學態度：能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實例，了解液晶的主要性質及其在顯示技術中的應用。
【知識點一】固體和液體性質的理解
1． 晶體和非晶體
分類 比較項目 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 規則 不規則 不規則
金屬
熔點 確定 確定 不確定
物質性質 各向異性 各向同性 各向同性
原子排列 有規則 每個晶粒的排列無規則 無規則
典型物質 石英、云母、明礬、食鹽 玻璃、橡膠
轉化 晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化
2． 晶體的微觀結構
(1)結構特點：組成晶體的物質微粒有規則地、周期性地在空間排列。
(2)用晶體的微觀結構特點解釋晶體的特點：
現象 原因
晶體有規則的外形 由于內部微粒有規則的排列
晶體各向異性 由于內部從任一結點出發在不同方向的相同距離上的微粒數不同
晶體的多形性 由于組成晶體的微?？梢孕纬刹煌目臻g點陣
3．對晶體與非晶體的進一步說明
(1)同一種物質在不同的條件下可能是晶體也可能是非晶體，晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。
(2)晶體中的多晶體具有各向同性，晶體中的單晶體具有各向異性，但單晶體并不一定在各種物理性質上都表現出各向異性。
4． 液體的表面張力
(1)概念
液體表面各部分間互相吸引的力。
(2)作用
液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢。
(3)方向
表面張力跟液面相切，且跟這部分液面的分界線垂直。
(4)大小
液體的溫度越高，表面張力越?。灰后w中溶有雜質時，表面張力變?。灰后w的密度越大，表面張力越大。
(5)原因
液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內部稀疏，分子間的距離比液體內部大一些，分子間的相互作用表現為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現具有收縮的趨勢。
5． 液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動位置，保持了液體的流動性。
(2)液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體。液晶分子和固態分子排列不相同，又不可以像液體一樣任意流動，所以和液態分子排列不相同，
(3)液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是雜亂無章的。
(4)液晶的物理性質很容易在外界的影響下發生改變。當液晶通電時導通，排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。所以液晶的光學性質隨外加電壓的變化而變化.
(5)通常在一定溫度范圍內才顯現液晶相的物質。
6． 對液體性質的兩點說明
(1)液體表面層、附著層的分子結構特點是導致表面張力的根本原因。
(2)液晶是一類處于液態和固態之間的特殊物質，其分子間的作用力較強，在體積發生變化時需要考慮分子間力的作用，分子勢能和體積有關。
（2023 道里區校級模擬）顯微鏡下鋁﹣鋰﹣錳合金的斷裂面如圖所示，它是由許多細小的晶粒組成的，由于這些小的單晶體的取向雜亂無章，我們把金屬稱為多晶體。多晶體仍保留著與單晶體相同的特征是（　　）
A．一定壓強下確定的熔點 B．規則的幾何形狀
C．顯示各向異性 D．顯示各向同性
（2023 南通模擬）石墨烯中碳原子呈單層六邊形結構。南京大學的科學家將多層石墨烯疊加，得到了一種結構規則的新材料，其中層與層間距約為六邊形邊長的兩倍。則（　　）
A．新材料屬于非晶體
B．新材料沒有固定的熔點
C．低溫下新材料中碳原子停止運動
D．層間相鄰碳原子間作用力表現為引力
（2023 天津模擬）從生活走向物理是學習物理的重要途徑。下列說法正確的是（　?。?br/>A．單晶體熔化過程中溫度恒定不變，多晶體熔化過程中溫度一直升高
B．荷葉上的小露珠呈球形是由于液體表面分子間距離比液體內部分子間距離小
C．氣體很容易被壓縮，是因為氣體分子之間存在引力
D．水和酒精混合后體積變小了，說明液體分子間存在空隙
（2023 泰州模擬）通電霧化玻璃能滿足玻璃的通透性和保護隱私的雙重要求，被廣泛應用于各領域。如圖所示，通電霧化玻璃是將液迪高分子晶膜固化在兩片玻璃之間，未通電時，看起來像一塊毛玻璃不透明；通電后，看起來像一塊普通玻璃，透明。可以判斷一通電霧化玻璃中的液晶（　?。?br/>A．是液態的晶體
B．具有光學性質的各向同性
C．不通電時，入射光在滴品層發生了全反射，導致光線無法通過
D．通電時，入射光在通過液晶層后按原有方向傳播
（2023 鎮海區校級模擬）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課，其中有一個實驗是王亞平在太空擰毛巾，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動也不會掉。形成這種現象的原因，下列說法正確的是（　?。?br/>A．在空間站水滴不受重力
B．水和手發生浸潤現象
C．水和手發生不浸潤現象
D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上
【知識點二】會用“兩類模型”求解氣體壓強
1.活塞模型
如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。
對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對活塞進行受力分析，然后根據平衡條件或牛頓第二定律列方程。圖甲中活塞的質量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0。由于活塞處于平衡狀態，所以p0S＋mg＝pS。
則氣體的壓強為p＝p0＋。
圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態，所以pS＋mg＝p0S。
則氣體壓強為p＝p0－＝p0－ρ液gh。
2.連通器模型
如圖所示，U形管豎直放置。同一液體中的相同高度處壓強一定相等，所以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線聯系起來。則有
pB＋ρ液gh2＝pA。
而pA＝p0＋ρ液gh1，
所以氣體B的壓強為
pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。
（2023 昆明一模）如圖所示，兩端開口的“U”形玻璃管豎直放置，其右側水銀柱之間封住一段高h＝5cm的空氣柱?？諝庵路降乃y面與玻璃管左側水銀面的高度差也為h。已知大氣壓強為75cmHg，空氣柱中的氣體可視為理想氣體，周圍環境溫度保持不變，玻璃管的導熱性良好且玻璃管粗細均勻。下列說法正確的是（　?。?br/>A．右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度小于5cm
B．封閉空氣柱中氣體的壓強為70cmHg
C．從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
D．從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
（2023 寶山區二模）如圖所示，一粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，左、右兩管都封有一定質量的理想氣體A、B，水銀面a、b間的高度差為h1，水銀柱cd的長度為h2，且h2＝h1，a面與c面恰處于同一高度。若在右管開口端取出少量水銀，系統重新達到平衡，則（　?。?br/>A．A氣體的壓強大于外界大氣壓強
B．B氣體的壓強變化量大于A氣體的壓強變化量
C．水銀面c上升的高度小于水銀面a下降的高度
D．水銀面a、b間新的高度差小于右管上段新水銀柱的長度
（2023 浦東新區二模）如圖，氣缸放置在水平地面上，用質量為m1、截面積為S的活塞封閉一定質量的氣體?；钊戏胖靡粋€質量為m2的重物，不計摩擦，重力加速度為g，大氣壓強為p0，平衡時缸內氣體的壓強為（　?。?br/>A．p0 B．
C． D．
【知識點三】氣體實驗定律
氣體分子運動的特點
(1)分子很小，間距很大，除碰撞外，分子間的相互作用可以忽略。
(2)氣體分子向各個方向運動的氣體分子數目都相等。
(3)分子做無規則運動，大量分子的速率按“中間多、兩頭少”的規律分布。
(4)溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規律不變，氣體分子的速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動。
氣體的三個狀態參量
(1)壓強；(2)體積；(3)溫度。
氣體實驗定律的比較
定律名稱 比較項目 玻意耳定律 (等溫變化) 查理定律 (等容變化) 蓋—呂薩克定 律(等壓變化)
數學表達式 p1V1＝p2V2或pV＝C(常數) ＝或＝C(常數) ＝或＝C(常數)
同一氣體的兩條圖線
平衡狀態下氣體壓強的求法
1.液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強.
2.力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強.
3.等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等.液體內深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強
氣體壓強的產生
1.產生的原因
由于大量分子無規則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強.
2.決定因素
(1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.
(2)微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度.
理想氣體實驗定律的微觀解釋
1．等溫變化
一定質量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能一定。在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大。
2．等容變化
一定質量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變。在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大。
3．等壓變化
一定質量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大。只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變。
（2022 金山區二模）玻璃管開口向上豎直放置，管內用水銀封閉一定質量的理想氣體。將玻璃管繞底端緩慢轉到虛線所示位置，則（　?。?br/>A．根據查理定律可判斷氣體體積在變大
B．根據查理定律可判斷氣體體積在變小
C．根據玻意耳定律可判斷氣體體積在變大
D．根據玻意耳定律可判斷氣體體積在變小
（2022 沈陽三模）水槍是同學們喜愛的玩具，某種氣壓式水槍儲水罐如圖所示。從儲水罐充氣口充入氣體，達到一定壓強后，關閉充氣口?？蹌影鈾C將閥門M打開，水即從槍口噴出。若儲水罐內氣體可視為理想氣體，在水不斷噴出的過程中，罐內氣體溫度始終保持不變，則氣體（　?。?br/>A．從外界吸收熱量 B．壓強變大
C．分子平均動能變大 D．內能變大
（2023 崇明區二模）一汽車啟動前四個輪胎的胎壓如圖甲所示。發現行駛一段時間后胎壓如圖乙所示，設輪胎容積不變，則乙圖所示時刻相比于圖甲所示時刻，輪胎內氣體的溫度變化最小是（　　）
A．左前輪胎內的氣體 B．右前輪胎內的氣體
C．左后輪胎內的氣體 D．右后輪胎內的氣體
（2022 朝陽區校級二模）如圖所示，一個內壁光滑的導熱氣缸豎直放置。用密閉性良好的活塞封閉一定質量的理想氣體。已知大氣壓強為p0，活塞的橫截面積為S，重力加速度為g，環境溫度T1＝300K。
（1）若將氣缸緩慢的倒置過來，封閉氣體的體積變為原來的，求活塞的質量m；
（2）若在活塞上放置一小重物，再讓周圍環境溫度緩慢升高到350K，穩定后活塞剛好回到初始位置，求小重物的質量m0。
（2022 河南模擬）如圖所示，在圓柱形汽缸中用一定質量的光滑導熱活塞密閉有一定質量的理想氣體，在汽缸底部開有一小孔，與U形水銀管相連，已知外界大氣壓為p0，室溫t0＝27℃，穩定后兩邊水銀面的高度差為△h＝1.5cm，此時活塞離容器底部高度為h1＝50cm。已知柱形容器橫截面積S＝0.01m2，大氣壓p0＝75cmHg＝1.0×105Pa，g＝10m/s求：
①活塞的質量；
②現室溫降至﹣33℃時活塞離容器底部的高度h2。
【知識點四】氣體狀態變化的圖像問題
1.四種圖像的比較
類別 特點(其中C為常量) 舉例
p－V pV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強越小
2.分析技巧
利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析不同溫度的兩條等溫線、不同體積的兩條等容線、不同壓強的兩條等壓線的關系。
例如：(1)在圖甲中，V1對應虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認為從B狀態通過等容升壓到A狀態，溫度必然升高，所以T2＞T1。
(2)如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態到A狀態壓強增大，體積一定減小，所以V2＜V1。
（2023 ?？谌＃┮欢ㄙ|量的理想氣體，從圖中A狀態開始，經歷了B、C最后到D狀態，下列說法正確的是（　?。?br/>A．A→B溫度不變，氣體體積變大
B．B→C壓強不變，氣體體積變大
C．C→D壓強變小，氣體體積變小
D．B狀態氣體體積最大，C、D狀態氣體體積最小
（2023 南京二模）一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環過程。下列說法正確的是（　　）
A．A→B→C過程中，氣體壓強先增加后不變
B．C→D→A過程中，單位體積內分子數先不變后增加
C．整個循環過程中，氣體對外界做的功大于外界對氣體做的功
D．整個循環過程中，氣體對外界放熱，內能不變
（2023 黃山模擬）如圖甲所示，斜面上氣缸和活塞內封閉了一定質量的理想氣體，一根平行于斜面的輕繩一端連接活塞，另一端固定，系統處于平衡狀態。開始氣體攝氏溫度為t，通過氣缸內電熱絲緩慢升高氣體溫度，升溫過程封閉氣體的V﹣t圖像如圖乙所示，已知斜面傾角為30°，重力加速度為g，大氣壓強為P0，氣缸和活塞均絕熱且不漏氣，氣缸（含電熱絲）質量為M、活塞面積為S、質量為m，所有接觸面均光滑。則（　　）
A．封閉氣體壓強恒為
B．在此過程中，封閉氣體增加的內能等于吸收熱量
C．封閉氣體的體積為2V時，其攝氏溫度為2t
D．剪斷輕繩瞬間，氣缸的加速度大小為
（2023 宣化區模擬）一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的a→b→c→a循環，已知該氣體在狀態a時溫度為T0＝300K、壓強為p0＝1.0×105Pa、體積為V0＝1.0L，在狀態b時溫度為T0、體積為2V0，在狀態c時體積為2V0，由狀態b到狀態c氣體吸收的熱量為Q＝100J，ca圖線的延長線過坐標原點下列說法正確的是（　?。?br/>A．氣體由狀態c到a發生的是等壓變化
B．氣體在狀態c的溫度是500K
C．由狀態c到狀態a氣體對外界做正功
D．由狀態c到狀態a氣體放出的熱量為200J
（2023 浙江模擬）如圖所示，一定質量的理想氣體分別經歷a→b和a→c兩個過程，其中a→b為等溫過程，狀態b、c的體積相同，則（　?。?br/>A．狀態a的內能大于狀態b
B．狀態a的溫度高于狀態c
C．a→c過程中氣體吸收熱量
D．若沿abca過程變化則外界對氣體做負功
（2023 北京）夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內的氣體壓強變低。與白天相比，夜間輪胎內的氣體（　?。?br/>A．分子的平均動能更小
B．單位體積內分子的個數更少
C．所有分子的運動速率都更小
D．分子對輪胎內壁單位面積的平均作用力更大
（2023 江蘇）如圖所示，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B。該過程中（　?。?br/>A．氣體分子的數密度增大
B．氣體分子的平均動能增大
C．單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D．單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小
（2023 上海）一定質量的理想氣體，經歷如圖過程，其中ab、cd分別為雙曲線的一部分。下列對a、b、c、d四點溫度大小比較正確的是（　　）
A．Ta＞Tb B．Tb＞Tc C．Tc＞Td D．Td＞Ta
（多選）（2023 新課標）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等。現通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后（　?。?br/>A．h中的氣體內能增加 B．f與g中的氣體溫度相等
C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強相等
（多選）（2023 乙卷）對于一定量的理想氣體，經過下列過程，其初始狀態的內能與末狀態的內能可能相等的是（　　）
A．等溫增壓后再等溫膨脹 B．等壓膨脹后再等溫壓縮
C．等容減壓后再等壓膨脹 D．等容增壓后再等壓壓縮
E．等容增壓后再等溫膨脹
（多選）（2023 甲卷）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是（　?。?br/>A．氣體的體積不變，溫度升高
B．氣體的體積減小，溫度降低
C．氣體的體積減小，溫度升高
D．氣體的體積增大，溫度不變
E．氣體的體積增大，溫度降低
（多選）（2020 江蘇）玻璃的出現和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它是一種非晶體。下列關于玻璃的說法正確的有（　?。?br/>A．沒有固定的熔點
B．天然具有規則的幾何形狀
C．沿不同方向的導熱性能相同
D．分子在空間上周期性排列
（2023 海南）某飲料瓶內密封一定質量理想氣體，t＝27℃時，壓強p＝1.050×105Pa。
（1）t′＝37℃時，氣壓是多大？
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？
（2023 湖北）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相連。初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長?，F往右側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子，直至右側活塞下降，左側活塞上升。已知大氣壓強為p0，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內。求
（1）最終汽缸內氣體的壓強。
（2）彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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