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第2講　固體　液體和氣體
■目標(biāo)要求
1.了解固體的微觀結(jié)構(gòu),知道晶體和非晶體的特點(diǎn),了解液晶的主要特性。2.了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象,知道它們的產(chǎn)生原因。3.掌握氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法及氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。4.理解氣體實(shí)驗(yàn)定律,并能解決簡單的氣體狀態(tài)變化問題。
考點(diǎn)1　固體和液體的性質(zhì)
必|備|知|識
1.固體。
(1)分類:固體分為　　　　和　　　　兩類。晶體又分為　　　　和　　　　。
(2)晶體和非晶體的比較。
　　分類 比較　　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 有規(guī)則 的形狀 無確定的 幾何形狀 無確定的 幾何外形
熔點(diǎn) 確定 確定 不確定
物理性質(zhì) 各向異性 各向同性 各向同性
典型物質(zhì) 石英、云母、 明礬、食鹽 各種金屬 玻璃、橡膠、 蜂蠟、松香、 瀝青
轉(zhuǎn)化 晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
2.液體的表面張力。
(1)作用效果:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形面積最小。
(2)方向:表面張力跟液面　　　　,跟這部分液面的分界線垂直。
(3)形成原因:表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離　　　　,分子間作用力表現(xiàn)為　　　　。
3.液晶。
(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向　　　,又可以自由移動位置,保持了液體的　　　　。
(2)液晶分子的位置無序使它像　　　,排列有序使它像　　　。
(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　　　　　　的。
(4)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下　　　　　。
(1)晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性()
(2)液晶是液體和晶體的混合物()
(3)液體的表面張力方向與液體的表面垂直()
關(guān)|鍵|能|力
考向1　晶體和非晶體
【典例1】　甲、乙、丙三種固體薄片涂上蠟,由燒熱的針接觸其上一點(diǎn),蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖丁所示,下列說法正確的是(　　)
甲乙丙丁
A.甲、乙為非晶體,丙是晶體
B.甲為多晶體,乙為非晶體,丙為單晶體
C.甲、丙為非晶體,乙是晶體
D.甲、乙、丙都是晶體
考向2　液體
【典例2】　2023年9月21日下午,“天宮課堂”第四課航天員進(jìn)行太空科普授課,航天員們在空間站進(jìn)行一場“乒乓球友誼賽”,使用普通球拍時,水球被粘在球拍上;而使用毛巾加工成的球拍,水球不僅沒有被吸收,反而彈開了。下列描述不正確的是(　　)
A.水球形成球形是因?yàn)樗哂斜砻鎻埩?br/>B.水球被粘在球拍上是因?yàn)榕淖颖砻鎸τ谒墙櫟?br/>C.毛巾的表面布滿了疏水的微線毛,對于水是不浸潤的
D.用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球?qū)η蚺牡牧κ顾驈楅_
考點(diǎn)2　氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋
必|備|知|識
1.氣體壓強(qiáng)的計(jì)算。
(1)活塞模型。
如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。
甲 乙
求氣體壓強(qiáng)的基本方法:先對活塞進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。
圖甲中活塞的質(zhì)量為m,活塞橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)為p0。由于活塞處于平衡狀態(tài),所以p0S+mg=pS,
則氣體的壓強(qiáng)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(tài),所以pS+mg=p0S,
則氣體壓強(qiáng)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(qiáng)一定相等,所以氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來。則有pB+ρgh2=pA,
而pA=p0+ρgh1,
所以氣體B的壓強(qiáng)為pB=p0+ρg(h1-h2)。
2.氣體分子運(yùn)動的速率分布圖像。
氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍,分子間作用力十分微弱,可忽略不計(jì);分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會均等;分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布,且這個分布狀態(tài)與溫度有關(guān),溫度升高時,平均速率會增大,如圖所示。
3.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。
(1)產(chǎn)生原因:由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動,大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。
(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)。
①宏觀上:決定于氣體的溫度和體積。
②微觀上:決定于氣體分子的平均動能和氣體分子的數(shù)密度。
(1)液體內(nèi)部同一深度處壓強(qiáng)大小相等,方向不同()
(2)物體的溫度升高,物體內(nèi)所有分子的動能均增大()
(3)氣體的溫度升高,氣體的壓強(qiáng)不一定增大()
關(guān)|鍵|能|力
考向1　氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
【典例3】　若已知大氣壓強(qiáng)為p0,圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài),液體密度均為ρ,重力加速度為g,求各被封閉氣體的壓強(qiáng)。
甲 乙 丙 丁
【典例4】　如圖中兩個汽缸質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個活塞的質(zhì)量均為m,左邊的汽缸靜止在水平面上,右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,則封閉氣體A的壓強(qiáng)為　　　　　,氣體B的壓強(qiáng)為　　　　　。
　
甲　 　　　乙
考向2　氣體壓強(qiáng)的微觀解釋
【典例5】　(多選)關(guān)于對氣體壓強(qiáng)的理解,下列說法正確的是(　　)
A.大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的,因此將開口瓶密閉后,瓶內(nèi)氣體脫離大氣,它自身重力太小,會使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓強(qiáng)
B.密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子不斷撞擊器壁而產(chǎn)生的
C.氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均速率
D.單位面積器壁受到空氣分子碰撞的平均壓力在數(shù)值上等于氣體對器壁的壓強(qiáng)大小
考點(diǎn)3　氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用
　　　　　 　　　　　　　　　　
必|備|知|識
1.氣體實(shí)驗(yàn)定律。
玻意耳定律 查理定律 蓋—呂薩克定律
內(nèi)容 一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)p與體積V成反比 一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比 一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比
表達(dá)式 p1V1=p2V2 = 拓展:Δp=ΔT = 拓展:ΔV=ΔT
微觀解釋 一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度保持不變時,分子的平均動能不變。體積減小時,分子的數(shù)密度增大,氣體的壓強(qiáng)增大 一定質(zhì)量的某種理想氣體,體積保持不變時,分子的數(shù)密度保持不變,溫度升高時,分子的平均動能增大,氣體的壓強(qiáng)增大 一定質(zhì)量的某種理想氣體,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,使分子的數(shù)密度減小,才能保持壓強(qiáng)不變
圖像
2.理想氣體狀態(tài)方程。
(1)理想氣體:在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。
①在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時,實(shí)際氣體可以看作理想氣體。
②理想氣體的分子間除碰撞外不考慮其他作用,一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定。
(2)理想氣體狀態(tài)方程:=或=C(質(zhì)量一定的理想氣體)。
(1)壓強(qiáng)極大的實(shí)際氣體不遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律()
(2)一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)溫度升高時,壓強(qiáng)一定增大 ()
(3)一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)溫度升高時,壓強(qiáng)和體積的乘積一定增大()
關(guān)|鍵|能|力
　　　　　 　　　　　　　　　　
1.解題基本思路。
2.分析氣體狀態(tài)變化的問題要抓住三點(diǎn)。
(1)弄清一個物理過程分為哪幾個階段。
(2)找出幾個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的。
(3)明確哪個階段應(yīng)遵循什么實(shí)驗(yàn)定律。
【典例6】　(2023·海南卷)如圖所示,某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量的理想氣體,t=27 ℃時,壓強(qiáng)p=1.050×105 Pa,則
(1)t'=37 ℃時,氣壓是多大
(2)保持溫度不變,擠壓氣體,使之壓強(qiáng)與(1)相同時,氣體體積變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?
【典例7】　(2024·湖南卷)一個充有空氣的薄壁氣球,氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p、體積為V,氣球內(nèi)空氣可視為理想氣體。
(1)若將氣球內(nèi)氣體等溫膨脹至大氣壓強(qiáng)p0,求此時氣體的體積V0(用p0、p和V表示)。
(2)小贊同學(xué)想測量該氣球內(nèi)氣體體積V的大小,但身邊僅有一個電子天平。將氣球置于電子天平上,示數(shù)為m=8.66×10-3 kg(此時須考慮空氣浮力對該示數(shù)的影響)。小贊同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn),此時氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)p和體積V還滿足:(p-p0)(V-VB0)=C,其中p0=1.0×105 Pa為大氣壓強(qiáng),VB0=0.5×10-3 m3為氣球無張力時的最大容積,C=18 J為常數(shù)。已知該氣球自身質(zhì)量為m0=8.40×10-3kg,外界空氣密度為ρ0=1.3 kg/m3,求氣球內(nèi)氣體體積V的大小。
第2講　固體　液體和氣體
考點(diǎn)1
必備知識 　
1.(1)晶體　非晶體　單晶體　多晶體
2.(2)相切　(3)大　引力　3.(1)異性　流動性　(2)液體　晶體　(3)雜亂無章　(4)發(fā)生改變
微點(diǎn)辨析　(1)×　(2)×　(3)×
關(guān)鍵能力 　
【典例1】　B　解析　單晶體是各向異性,在其表面熔化的蠟是橢圓形。非晶體和多晶體是各向同性,則在其表面熔化的蠟是圓形,因此丙為單晶體,甲、乙可能是多晶體與非晶體。根據(jù)溫度隨加熱時間變化的關(guān)系可知,甲、丙為晶體,乙是非晶體,B項(xiàng)正確。
【典例2】　D　解析　在完全失重的狀態(tài)下,因?yàn)樗哂斜砻鎻埩Φ淖饔脧亩沟盟蛐纬汕蛐?A項(xiàng)正確;水球被粘在球拍上是因?yàn)榕淖颖砻鎸τ谒墙櫟?B項(xiàng)正確;毛巾的表面布滿了疏水的微線毛,是因?yàn)槠鋵τ谒遣唤櫟?C項(xiàng)正確;根據(jù)牛頓第三定律可知,用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球?qū)η蚺牡牧?D項(xiàng)錯誤。
考點(diǎn)2
必備知識 　
微點(diǎn)辨析　(1)×　(2)×　(3)√
關(guān)鍵能力 　
【典例3】　答案　甲:p0-ρgh　乙:p0-ρgh　丙:p0-ρgh 　丁:p0+ρgh1
解析　在題圖甲中,以高為h的液柱為研究對象,由平衡條件知
p甲S+ρghS=p0S,
所以p甲=p0-ρgh,
在題圖乙中,以B液面為研究對象,由平衡條件知p乙S+ρghS=p0S,
p乙=p0-ρgh,
在題圖丙中,以液柱為研究對象,由平衡條件有p丙S+ρghsin 60°·S=p0S,
所以p丙=p0-ρgh,
在題圖丁中,以液面A為研究對象,由平衡條件得p丁S=(p0+ρgh1)S,
所以p丁=p0+ρgh1。
【典例4】　答案　p0+　p0-
解析　題圖甲中選活塞為研究對象,有pAS=p0S+mg,得pA=p0+,題圖乙中選汽缸為研究對象,有p0S=pBS+Mg,得pB=p0-。
【典例5】　BCD　解析　大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的,而被密封在某種容器中的氣體,其壓強(qiáng)是大量的無規(guī)則運(yùn)動的氣體分子對容器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的,它的大小不是由被封閉氣體的重力所決定的,A項(xiàng)錯誤;密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的,B項(xiàng)正確;氣體壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度與分子的平均速率,即為單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均速率,C項(xiàng)正確;根據(jù)公式p=可知單位面積器壁受到氣體分子碰撞的平均壓力在數(shù)值上就等于氣體壓強(qiáng)的大小,D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)3
必備知識 　
微點(diǎn)辨析　(1)√　(2)×　(3)√
關(guān)鍵能力 　
【典例6】　答案　(1)1.085×105 Pa　(2)
解析　(1)分析可知,瓶內(nèi)氣體做等容變化,由查理定律有=,
代入數(shù)據(jù)解得p'=1.085×105 Pa。
(2)瓶內(nèi)氣體溫度不變,由玻意耳定律有pV=p'V',代入數(shù)據(jù)解得=。
【典例7】　答案　(1)　(2)5×10-3 m3
解析　(1)理想氣體做等溫變化,根據(jù)玻意耳定律有pV=p0V0,
解得V0=。
(2)設(shè)氣球內(nèi)氣體質(zhì)量為m氣,則
m氣=ρ0V0,
對氣球及氣球內(nèi)部氣體組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析如圖所示,
根據(jù)氣球的受力平衡,有mg+ρ0gV=m氣g+m0g,
結(jié)合題中p和V滿足的關(guān)系為
(p-p0)(V-VB0)=C,
解得V=5×10-3 m3。(共39張PPT)
第2講
固體　液體和氣體
第十五章　熱學(xué)
目
標(biāo)
要
求
1.了解固體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，了解液晶的主要特性。2.了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因。3.掌握氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法及氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。4.理解氣體實(shí)驗(yàn)定律，并能解決簡單的氣體狀態(tài)變化問題。
考點(diǎn)1　固體和液體的性質(zhì)
考點(diǎn)2　氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋
內(nèi)容
索引
考點(diǎn)3　氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用
固體和液體的性質(zhì)
考點(diǎn)1
必|備|知|識
1.固體。
(1)分類：固體分為 和 兩類。晶體又分為 和
。
晶體
非晶體
單晶體
多晶體
(2)晶體和非晶體的比較。
　　 分類 比較　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 有規(guī)則的形狀 無確定的幾何形狀 無確定的幾何外形
熔點(diǎn) 確定 確定 不確定
物理性質(zhì) 各向異性 各向同性 各向同性
典型物質(zhì) 石英、云母、明礬、食鹽 各種金屬 玻璃、橡膠、蜂蠟、
松香、瀝青
轉(zhuǎn)化 晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
2.液體的表面張力。
(1)作用效果：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形面積最小。
(2)方向：表面張力跟液面 ，跟這部分液面的分界線垂直。
(3)形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離 ，分子間作用力表現(xiàn)為 。
相切
大
引力
3.液晶。
(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向 ，又可以自由移動位置，保持了液體的 。
(2)液晶分子的位置無序使它像 ，排列有序使它像 。
(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 的。
(4)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下 。
異性
流動性
液體
晶體
雜亂無章
發(fā)生改變
(1)晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性( )
(2)液晶是液體和晶體的混合物( )
(3)液體的表面張力方向與液體的表面垂直( )
考向1
晶體和非晶體
【典例1】　甲、乙、丙三種固體薄片涂上蠟，由燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖丁所示，下列說法正確的是( )
關(guān)|鍵|能|力
A.甲、乙為非晶體，丙是晶體
B.甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體
C.甲、丙為非晶體，乙是晶體
D.甲、乙、丙都是晶體
單晶體是各向異性，在其表面熔化的蠟是橢圓形。非晶體和多晶體是各向同性，則在其表面熔化的蠟是圓形，因此丙為單晶體，甲、乙可能是多晶體與非晶體。根據(jù)溫度隨加熱時間變化的關(guān)系可知，甲、丙為晶體，乙是非晶體，B項(xiàng)正確。
解析
考向2
液體
【典例2】　2023年9月21日下午，“天宮課堂”第四課航天員進(jìn)行太空科普授課，航天員們在空間站進(jìn)行一場“乒乓球友誼賽”，使用普通球拍時，水球被粘在球拍上；而使用毛巾加工成的球拍，水球不僅沒有被吸收，反而彈開了。下列描述不正確的是( )
A.水球形成球形是因?yàn)樗哂斜砻鎻埩?br/>B.水球被粘在球拍上是因?yàn)榕淖颖砻鎸τ谒墙櫟?br/>C.毛巾的表面布滿了疏水的微線毛，對于水是不浸潤的
D.用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球?qū)η蚺牡牧κ顾驈楅_
在完全失重的狀態(tài)下，因?yàn)樗哂斜砻鎻埩Φ淖饔脧亩沟盟蛐纬汕蛐危珹項(xiàng)正確；水球被粘在球拍上是因?yàn)榕淖颖砻鎸τ谒墙櫟模珺項(xiàng)正確；毛巾的表面布滿了疏水的微線毛，是因?yàn)槠鋵τ谒遣唤櫟模珻項(xiàng)正確；根據(jù)牛頓第三定律可知，用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球?qū)η蚺牡牧Γ珼項(xiàng)錯誤。
解析
氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋
考點(diǎn)2
必|備|知|識
1.氣體壓強(qiáng)的計(jì)算。
(1)活塞模型。
如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。
求氣體壓強(qiáng)的基本方法：先對活塞進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。
圖甲中活塞的質(zhì)量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0。由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以p0S+mg=pS，
則氣體的壓強(qiáng)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(tài)，所以pS+mg=p0S，
則氣體壓強(qiáng)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(qiáng)一定相等，所以氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來。則有pB+ρgh2=pA，
而pA=p0+ρgh1，
所以氣體B的壓強(qiáng)為pB=p0+ρg(h1-h2)。
2.氣體分子運(yùn)動的速率分布圖像。
氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍，分子間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)；分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，且這個分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時，平均速率會增大，如圖所示。
3.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。
(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。
(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)。
①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。
②微觀上：決定于氣體分子的平均動能和氣體分子的數(shù)密度。
(1)液體內(nèi)部同一深度處壓強(qiáng)大小相等，方向不同( )
(2)物體的溫度升高，物體內(nèi)所有分子的動能均增大( )
(3)氣體的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)不一定增大( )
考向1
氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
【典例3】　若已知大氣壓強(qiáng)為p0，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強(qiáng)。
關(guān)|鍵|能|力
在題圖甲中，以高為h的液柱為研究對象，由平衡條件知
p甲S+ρghS=p0S，
所以p甲=p0-ρgh，
在題圖乙中，以B液面為研究對象，由平衡條件知
p乙S+ρghS=p0S，
p乙=p0-ρgh，
解析
在題圖丙中，以液柱為研究對象，由平衡條件有
p丙S+ρghsin 60°·S=p0S，
所以p丙=p0-ρgh，
在題圖丁中，以液面A為研究對象，由平衡條件得
p丁S=(p0+ρgh1)S，
所以p丁=p0+ρgh1。
解析
【典例4】　如圖中兩個汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g，則封閉氣體A的壓強(qiáng)為
，氣體B的壓強(qiáng)為 。
p0+
p0-
題圖甲中選活塞為研究對象，有pAS=p0S+mg，得pA=p0+，題圖乙中選汽缸為研究對象，有p0S=pBS+Mg，得pB=p0-。
解析
考向2
氣體壓強(qiáng)的微觀解釋
【典例5】　(多選)關(guān)于對氣體壓強(qiáng)的理解，下列說法正確的是 ( )
A.大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，因此將開口瓶密閉后，瓶內(nèi)氣體脫離大氣，它自身重力太小，會使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓強(qiáng)
B.密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子不斷撞擊器壁而產(chǎn)生的
C.氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均速率
D.單位面積器壁受到空氣分子碰撞的平均壓力在數(shù)值上等于氣體對器壁的壓強(qiáng)大小
大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，而被密封在某種容器中的氣體，其壓強(qiáng)是大量的無規(guī)則運(yùn)動的氣體分子對容器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的，它的大小不是由被封閉氣體的重力所決定的，A項(xiàng)錯誤；密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的，B項(xiàng)正確；氣體壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度與分子的平均速率，即為單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均速率，C項(xiàng)正確；根據(jù)公式p=可知單位面積器壁受到氣體分子碰撞的平均壓力在數(shù)值上就等于氣體壓強(qiáng)的大小，D項(xiàng)正確。
解析
氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用
考點(diǎn)3
必|備|知|識
1.氣體實(shí)驗(yàn)定律。
玻意耳定律 查理定律 蓋—呂薩克定律
內(nèi)容 一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比 一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比 一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比
表達(dá)式 p1V1=p2V2 = 拓展：Δp=ΔT =
拓展：ΔV=ΔT
微觀 解釋 一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能不變。體積減小時，分子的數(shù)密度增大，氣體的壓強(qiáng)增大 一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數(shù)密度保持不變，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)增大 一定質(zhì)量的某種理想氣體，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，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變
圖像
2.理想氣體狀態(tài)方程。
(1)理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。
①在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時，實(shí)際氣體可以看作理想氣體。
②理想氣體的分子間除碰撞外不考慮其他作用，一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定。
(2)理想氣體狀態(tài)方程：=或=C(質(zhì)量一定的理想氣體)。
(1)壓強(qiáng)極大的實(shí)際氣體不遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律( )
(2)一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度升高時，壓強(qiáng)一定增大 ( )
(3)一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度升高時，壓強(qiáng)和體積的乘積一定增大( )
關(guān)|鍵|能|力
1.解題基本思路。
2.分析氣體狀態(tài)變化的問題要抓住三點(diǎn)。
(1)弄清一個物理過程分為哪幾個階段。
(2)找出幾個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的。
(3)明確哪個階段應(yīng)遵循什么實(shí)驗(yàn)定律。
【典例6】　(2023·海南卷)如圖所示，某飲料瓶內(nèi)密封一定質(zhì)量的理想氣體，t=27 ℃時，壓強(qiáng)p=1.050×105 Pa，則
(1)t'=37 ℃時，氣壓是多大
分析可知，瓶內(nèi)氣體做等容變化，由查理定律有=，
代入數(shù)據(jù)解得p'=1.085×105 Pa。
解析
瓶內(nèi)氣體溫度不變，由玻意耳定律有pV=p'V'，代入數(shù)據(jù)解得
=。
解析
(2)保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強(qiáng)與(1)相同時，氣體體積變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?
【典例7】　(2024·湖南卷)一個充有空氣的薄壁氣球，氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p、體積為V，氣球內(nèi)空氣可視為理想氣體。
(1)若將氣球內(nèi)氣體等溫膨脹至大氣壓強(qiáng)p0，求此時氣體的體積V0(用p0、p和V表示)。
理想氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有pV=p0V0，
解得V0=。
解析
(2)小贊同學(xué)想測量該氣球內(nèi)氣體體積V的大小，但身邊僅有一個電子天平。將氣球置于電子天平上，示數(shù)為m=8.66×10-3 kg(此時須考慮空氣浮力對該示數(shù)的影響)。小贊同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，此時氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)p和體積V還滿足：(p-p0)(V-VB0)=C，其中p0=1.0×105 Pa為大氣壓強(qiáng)，VB0=0.5×10-3 m3為氣球無張力時的最大容積，C=18 J為常數(shù)。已知該氣球自身質(zhì)量為m0=8.40×10-3kg，外界空氣密度為ρ0=1.3 kg/m3，求氣球內(nèi)氣體體積V的大小。
設(shè)氣球內(nèi)氣體質(zhì)量為m氣，則m氣=ρ0V0，
對氣球及氣球內(nèi)部氣體組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析
如圖所示，
根據(jù)氣球的受力平衡，有mg+ρ0gV=m氣g+m0g，
結(jié)合題中p和V滿足的關(guān)系為(p-p0)(V-VB0)=C，
解得V=5×10-3 m3。
解析微練51　固體　液體和氣體
　梯級Ⅰ基礎(chǔ)練
1.如圖所示，水黽靜止在水面上。主要原因是(　　)
A.水面的支持力
B.水的浮力
C.水的表面張力
D.以上三個都有
2.(2025·威海模擬)如圖所示，折線abcd是某種固體物質(zhì)在一定壓強(qiáng)下的熔化過程特征圖，其中縱坐標(biāo)表示熱力學(xué)溫度T，橫坐標(biāo)表示時間t，下列說法正確的是(　　)
A.ab段表示液態(tài)，bc段表示固液共存狀態(tài)，cd段表示固態(tài)
B.該固體物質(zhì)一定是單晶體
C.a到b過程中，物質(zhì)中每個分子的速率都增大
D.b到c過程中，物質(zhì)分子的平均動能不變，分子勢能增大
3.(2025·遼陽模擬)春天來了，雨后荷葉上有很多晶瑩剔透的水珠，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)樗槭艿街亓?br/>B.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力
C.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
D.在水珠表面層，水分子間的作用力為零
4.下列關(guān)于固體、液體、氣體的說法正確的是(　　)
A.玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，其尖端就會變鈍，這是由于高溫使分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇的緣故
B.用磙子壓緊土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性
D.某種液體是否浸潤固體，僅由液體性質(zhì)決定，與固體的性質(zhì)無關(guān)
5.(2025·濟(jì)南模擬)光滑地面上水平放置一個質(zhì)量為M、導(dǎo)熱性能良好的容器，用一個質(zhì)量為m、導(dǎo)熱性能良好的活塞封閉一定量的氣體在其中，容器與活塞的橫截面積分別為S0、S，容器內(nèi)部氣體的長度為L，氣體的質(zhì)量可忽略不計(jì)，活塞和容器間接觸光滑。現(xiàn)同時用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分別作用在活塞和容器上，且F1=F2=F，活塞和容器最終無相對運(yùn)動。已知外界氣壓為p0，環(huán)境溫度恒定，則容器內(nèi)部氣體縮短的長度為(　　)
A.L B.L
C.L D.L
6.(2025·鎮(zhèn)江模擬)如圖所示為方解石形成的雙折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的照片，下列關(guān)于方解石的說法正確的是(　　)
A.是非晶體
B.具有固定的熔點(diǎn)
C.所有的物理性質(zhì)都是各向異性
D.是由許多單晶體雜亂無章地排列組成的
7.如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝滿水，乙中充滿空氣，下列說法正確的是(容器容積恒定)(　　)
A.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的
B.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.當(dāng)溫度升高時，pA、pB不變，pC、pD都變大
梯級Ⅱ能力練
8.(2025·襄陽模擬)將密閉著一定質(zhì)量的理想氣體的導(dǎo)熱汽缸按如圖兩種方式放置。圖甲中豎直彈簧下端固定在水平地面上，上端與活塞相連;圖乙中豎直彈簧上端固定在天花板上，下端與活塞相連。不計(jì)汽缸內(nèi)壁與活塞間的摩擦，環(huán)境溫度保持不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。當(dāng)外界大氣壓變大時，下列說法正確的是(　　)
A.兩圖中彈簧彈力均變大
B.圖甲中氣體壓強(qiáng)變大，圖乙中氣體壓強(qiáng)變小
C.相對于地面，圖甲中汽缸位置下降，圖乙中汽缸位置上升
D.相對于地面，圖甲中活塞位置下降，圖乙中活塞位置上升
9.如圖，導(dǎo)熱性能良好、粗細(xì)均勻的長直U形細(xì)玻璃管豎直放置在桌面上，左管封閉、右管開口且足夠長，兩段水銀柱C、D封閉著A、B兩段理想氣體，兩段理想氣體的長度l1=l2=10 cm，水銀柱C的長度h1=15 cm，水銀柱D左、右兩管高度差h2=20 cm，U形管水平長度L=19 cm。水銀柱D在右管中的長度h大于l2，大氣壓強(qiáng)保持p0=75 cmHg不變，環(huán)境溫度不變。求:
(1)A、B兩段理想氣體的壓強(qiáng);
(2)現(xiàn)將U形管緩慢順時針轉(zhuǎn)動90°，穩(wěn)定后水銀柱C移動的距離大小。
10.水平地面上放有一內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸(頂部有卡扣)，內(nèi)部的輕質(zhì)活塞封閉一定質(zhì)量的空氣，當(dāng)封閉空氣的熱力學(xué)溫度T0=300 K時，活塞封閉空氣的高度為3L，活塞上側(cè)到汽缸頂部的距離為L，如圖所示。現(xiàn)對封閉空氣緩慢加熱，活塞在上升過程中始終保持水平，外界大氣壓恒為p0=1×105 Pa，封閉空氣可視為理想氣體，求:
(1)活塞剛到達(dá)汽缸頂部時封閉空氣的熱力學(xué)溫度T1;
(2)封閉空氣的熱力學(xué)溫度T=480 K時的壓強(qiáng)p。
梯級Ⅲ創(chuàng)新練
11.如圖所示，鐵絲環(huán)上布滿肥皂液的薄膜，系在環(huán)上的棉線呈現(xiàn)松弛狀態(tài)，細(xì)線上A點(diǎn)受到右側(cè)薄膜張力F的方向可能正確的是(　　)
A.①　　　B.② C.③　　　D.④
微練51　固體　液體和氣體
1.C　解析　水黽沒有沉入水中的主要原因是水的表面張力,C項(xiàng)正確。
2.D　解析　該圖像是晶體熔化的圖像,ab段表示固態(tài),bc段表示固液共存狀態(tài),cd段表示液態(tài),A項(xiàng)錯誤;該固體物質(zhì)一定是晶體,可能是單晶體,也可能是多晶體,B項(xiàng)錯誤;a到b過程中,物質(zhì)中分子平均速率變大,但不是每個分子的速率都增大,C項(xiàng)錯誤;b到c過程中,溫度不變,則物質(zhì)分子的平均動能不變,但是由于吸收熱量,則分子勢能增大,D項(xiàng)正確。
3.B　解析　荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)橐后w的表面張力,A項(xiàng)錯誤;在水珠表面層,水分子相對于水珠內(nèi)部分布比較稀疏,水分子間的作用力表現(xiàn)為引力,B項(xiàng)正確,C、D兩項(xiàng)錯誤。
4.C　解析　玻璃管的裂口放在火上燒熔,它的尖端就變圓,是因?yàn)槿刍牟Ａг诒砻鎻埩Φ淖饔孟?表面要收縮到最小的緣故,A項(xiàng)錯誤;用磙子壓緊土壤,使土壤中的毛細(xì)管變得更細(xì),增強(qiáng)毛細(xì)現(xiàn)象,使地下水到地面上來,B項(xiàng)錯誤;液晶既具有液體的流動性,又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性,C項(xiàng)正確;浸潤與不浸潤與兩種接觸物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),水可以浸潤玻璃,但是不能浸潤石蠟,這個現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系,D項(xiàng)錯誤。
5.D　解析　由題意可知?dú)怏w做等溫變化,設(shè)容器內(nèi)部氣體縮短的長度為x,根據(jù)玻意耳定律可知p0LS=p0+(L-x)S,整理得x=,D項(xiàng)正確。
6.B　解析　方解石的雙折射現(xiàn)象說明方解石具有各向異性,可知方解石是單晶體,具有固定的熔點(diǎn),A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;單晶體具有各向異性,但并非所有的物理性質(zhì)都是各向異性,C項(xiàng)錯誤;而多晶體是由許多小的晶體雜亂無章地排列在一起組成的,使得多晶體不再具有規(guī)則的幾何外形,而且也看不出各向異性的特點(diǎn),D項(xiàng)錯誤。
7.D　解析　甲容器中A、B處壓強(qiáng)是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的,乙容器中C、D處壓強(qiáng)是由分子撞擊器壁而產(chǎn)生的,A、B兩項(xiàng)錯誤;液體中A、B處的壓強(qiáng)分別為pA=p0+ρghA,pB=p0+ρghB,由于hA>hB,所以pA>pB;氣體分子間距離很大,C、D處氣體分子平均碰撞情況一致,乙容器中pC=pD,C項(xiàng)錯誤;當(dāng)溫度升高時,pA、pB不變,乙容器中分子平均動能增大,分子熱運(yùn)動更劇烈,與器壁碰撞次數(shù)增多,故pC、pD都變大,D項(xiàng)正確。
8.C　解析　把汽缸和活塞當(dāng)作整體,狀態(tài)變化前后均滿足平衡條件F=(M+m)g,故彈簧彈力保持不變,兩活塞位置保持不變,A、D兩項(xiàng)錯誤;題圖甲中以汽缸為研究對象,由平衡條件得Mg+p0S=p1S,p0增大,故p1增大,又由于溫度保持不變,由玻意耳定律可知,氣體體積縮小,故汽缸位置下降;題圖乙中以汽缸為研究對象,由平衡條件得Mg+p2S=p0S,p0增大,故p2增大,又由于溫度保持不變,由玻意耳定律可知,氣體體積縮小,故汽缸位置上升,B項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確。
9.答案　(1)90 cmHg　70 cmHg　(2)4.5 cm
解析　(1)A段理想氣體的壓強(qiáng)
p1=p0+ph1=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg,
B段理想氣體的壓強(qiáng)
p2=p1-ph2=90 cmHg-20 cmHg=70 cmHg。
(2)平放后p1'=p0=75 cmHg,
p2'=p1'-pL=75 cmHg-19 cmHg=56 cmHg,
根據(jù)玻意耳定律有
p1l1=p1'l1',p2l2=p2'l2',
解得l1'=12 cm,l2'=12.5 cm,
則有Δx=l1'-l1+l2'-l2,
解得Δx=4.5 cm。
10.答案　(1)400 K　(2)1.2×105 Pa
解析　(1)活塞剛到達(dá)汽缸頂部時,氣體發(fā)生等壓變化,則有=,
解得T1=400 K。
(2)當(dāng)封閉空氣的熱力學(xué)溫度達(dá)到T1后,氣體發(fā)生等容變化,則有=,
解得p=1.2×105 Pa。
11.A　解析　作用于液體表面,使液體表面積縮小的力,稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一層薄膜,叫做表面層,表面層里的分子比液體里的分子稀疏,分子間距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。所以由于薄膜分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力,使右側(cè)薄膜產(chǎn)生收縮效果,則細(xì)線上A點(diǎn)受到右側(cè)薄膜張力F的方向可能是①,A項(xiàng)正確。(共26張PPT)
微練51
固體　液體和氣體
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1.如圖所示，水黽靜止在水面上。主要原因是(　　)
A.水面的支持力
B.水的浮力
C.水的表面張力
D.以上三個都有
梯級Ⅰ 基礎(chǔ)練
水黽沒有沉入水中的主要原因是水的表面張力，C項(xiàng)正確。
解析
2.(2025·威海模擬)如圖所示，折線abcd是某種固體物質(zhì)在一定壓強(qiáng)下的熔化過程特征圖，其中縱坐標(biāo)表示熱力學(xué)溫度T，橫坐標(biāo)表示時間t，下列說法正確的是(　　)
A.ab段表示液態(tài)，bc段表示固液共存狀態(tài)，cd段表示固態(tài)
B.該固體物質(zhì)一定是單晶體
C.a到b過程中，物質(zhì)中每個分子的速率都增大
D.b到c過程中，物質(zhì)分子的平均動能不變，分子勢能增大
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該圖像是晶體熔化的圖像，ab段表示固態(tài)，bc段表示固液共存狀態(tài)，cd段表示液態(tài)，A項(xiàng)錯誤；該固體物質(zhì)一定是晶體，可能是單晶體，也可能是多晶體，B項(xiàng)錯誤；a到b過程中，物質(zhì)中分子平均速率變大，但不是每個分子的速率都增大，C項(xiàng)錯誤；b到c過程中，溫度不變，則物質(zhì)分子的平均動能不變，但是由于吸收熱量，則分子勢能增大，D項(xiàng)正確。
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3.(2025·遼陽模擬)春天來了，雨后荷葉上有很多晶瑩剔透的水珠，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)樗槭艿街亓?br/>B.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力
C.在水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
D.在水珠表面層，水分子間的作用力為零
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荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)橐后w的表面張力，A項(xiàng)錯誤；在水珠表面層，水分子相對于水珠內(nèi)部分布比較稀疏，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力，B項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯誤。
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4.下列關(guān)于固體、液體、氣體的說法正確的是(　　)
A.玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，其尖端就會變鈍，這是由于高溫使分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇的緣故
B.用磙子壓緊土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性
D.某種液體是否浸潤固體，僅由液體性質(zhì)決定，與固體的性質(zhì)無關(guān)
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玻璃管的裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，是因?yàn)槿刍牟Ａг诒砻鎻埩Φ淖饔孟拢砻嬉湛s到最小的緣故，A項(xiàng)錯誤；用磙子壓緊土壤，使土壤中的毛細(xì)管變得更細(xì)，增強(qiáng)毛細(xì)現(xiàn)象，使地下水到地面上來，B項(xiàng)錯誤；液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性，C項(xiàng)正確；浸潤與不浸潤與兩種接觸物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，水可以浸潤玻璃，但是不能浸潤石 蠟，這個現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系，D項(xiàng)錯誤。
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由題意可知?dú)怏w做等溫變化，設(shè)容器內(nèi)部氣體縮短的長度為x，根據(jù)玻意耳定律可知p0LS=(p0+)(L-x)S，整理得x=，D項(xiàng)正確。
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A.是非晶體
B.具有固定的熔點(diǎn)
C.所有的物理性質(zhì)都是各向異性
D.是由許多單晶體雜亂無章地排列組成的
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方解石的雙折射現(xiàn)象說明方解石具有各向異性，可知方解石是單晶體，具有固定的熔點(diǎn)，A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；單晶體具有各向異性，但并非所有的物理性質(zhì)都是各向異性，C項(xiàng)錯誤；而多晶體是由許多小的晶體雜亂無章地排列在一起組成的，使得多晶體不再具有規(guī)則的幾何外形，而且也看不出各向異性的特點(diǎn)，D項(xiàng)錯誤。
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7.如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝滿水，乙中充滿空氣，下列說法正確的是(容器容積恒定)(　　)

A.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的
B.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.當(dāng)溫度升高時，pA、pB不變，pC、pD都變大
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甲容器中A、B處壓強(qiáng)是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的，乙容器中 C、D處壓強(qiáng)是由分子撞擊器壁而產(chǎn)生的，A、B兩項(xiàng)錯誤；液體中A、B處的壓強(qiáng)分別為pA=p0+ρghA，pB=p0+ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；氣體分子間距離很大，C、D處氣體分子平均碰撞情況一致，乙容器中pC=pD，C項(xiàng)錯誤；當(dāng)溫度升高時，pA、pB不變，乙容器中分子平均動能增大，分子熱運(yùn)動更劇烈，與器壁碰撞次數(shù)增多，故pC、pD都變大，D項(xiàng)正確。
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8.(2025·襄陽模擬)將密閉著一定質(zhì)量的理想氣體的導(dǎo)熱汽缸按如圖兩種方式放置。圖甲中豎直彈簧下端固定在水平地面上，上端與活塞相連；圖乙中豎直彈簧上端固定在天花板上，下端與活塞相連。不計(jì)汽缸內(nèi)壁與活塞間的摩擦，環(huán)境溫度保持不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。當(dāng)外界大氣壓變大時，下列說法正確的是(　　)
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梯級Ⅱ 能力練
A.兩圖中彈簧彈力均變大
B.圖甲中氣體壓強(qiáng)變大，圖乙中氣體壓強(qiáng)變小
C.相對于地面，圖甲中汽缸位置下降，圖乙中汽缸位置上升
D.相對于地面，圖甲中活塞位置下降，圖乙中活塞位置上升
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把汽缸和活塞當(dāng)作整體，狀態(tài)變化前后均滿足平衡條件F=(M+ m)g，故彈簧彈力保持不變，兩活塞位置保持不變，A、D兩項(xiàng)錯誤；題圖甲中以汽缸為研究對象，由平衡條件得Mg+p0S=p1S，p0增大，故p1增大，又由于溫度保持不變，由玻意耳定律可知，氣體體積縮小，故汽缸位置下降；題圖乙中以汽缸為研究對象，由平衡條件得Mg+p2S=p0S，p0增大，故p2增大，又由于溫度保持不變，由玻意耳定律可知，氣體體積縮小，故汽缸位置上升，B項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)正確。
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9.如圖，導(dǎo)熱性能良好、粗細(xì)均勻的長直U形細(xì)玻璃管豎直放置在桌面上，左管封閉、右管開口且足夠長，兩段水銀柱C、D封閉著A、B兩段理想氣體，兩段理想氣體的長度l1=l2=10 cm，水銀柱C的長度h1=15 cm，水銀柱D左、右兩管高度差h2=20 cm，U形管水平長度
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L=19 cm。水銀柱D在右管中的長度h大于l2，大氣壓強(qiáng)保持p0=75 cmHg不變，環(huán)境溫度不變。求:
(1)A、B兩段理想氣體的壓強(qiáng)；
A段理想氣體的壓強(qiáng)
p1=p0+ph1=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg，
B段理想氣體的壓強(qiáng)
p2=p1-ph2=90 cmHg-20 cmHg=70 cmHg。
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(2)現(xiàn)將U形管緩慢順時針轉(zhuǎn)動90°，穩(wěn)定后水銀柱C移動的距離大 小。
平放后p1'=p0=75 cmHg，
p2'=p1'-pL=75 cmHg-19 cmHg=56 cmHg，
根據(jù)玻意耳定律有p1l1=p1'l1'，p2l2=p2'l2'，
解得l1'=12 cm，l2'=12.5 cm，
則有Δx=l1'-l1+l2'-l2，
解得Δx=4.5 cm。
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10.水平地面上放有一內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸(頂部有卡扣)，內(nèi)部的輕質(zhì)活塞封閉一定質(zhì)量的空氣，當(dāng)封閉空氣的熱力學(xué)溫度T0=300 K時，活塞封閉空氣的高度為3L，活塞上側(cè)到汽缸頂部的距離為L，如圖所示。現(xiàn)對封閉空氣緩慢加熱，活塞在上升過程中始終保持水 平，外界大氣壓恒為p0=1×105 Pa，封閉空氣可視為理想氣體，求:
(1)活塞剛到達(dá)汽缸頂部時封閉空氣的熱力學(xué)溫度T1；
活塞剛到達(dá)汽缸頂部時，氣體發(fā)生等壓變化，則有=，
解得T1=400 K。
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(2)封閉空氣的熱力學(xué)溫度T=480 K時的壓強(qiáng)p。
當(dāng)封閉空氣的熱力學(xué)溫度達(dá)到T1后，氣體發(fā)生等容變化，則有
=，
解得p=1.2×105 Pa。
解析
11.如圖所示，鐵絲環(huán)上布滿肥皂液的薄膜，系在環(huán)上的棉線呈現(xiàn)松弛狀態(tài)，細(xì)線上A點(diǎn)受到右側(cè)薄膜張力F的方向可能正確的是(　　)

A.①　　 　B.② C.③　　 　D.④
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梯級Ⅲ 創(chuàng)新練
作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一層薄膜，叫做表面層，表面層里的分子比液體里的分子稀疏，分子間距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。所以由于薄膜分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力，使右側(cè)薄膜產(chǎn)生收縮效果，則細(xì)線上A點(diǎn)受到右側(cè)薄膜張力F的方向可能是①，A項(xiàng)正確。
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