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第十四章　熱　學(xué)
第2節(jié)　固體　液體　氣體
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1．知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質(zhì)。
2．了解表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因。
3．了解氣體分子運動的特點，能夠從微觀的角度解釋氣體壓強。
4．掌握氣體實驗定律的內(nèi)容、適用條件，并會應(yīng)用其解決問題。
鏈接教材·夯基固本
1．固體
固體通常可分為晶體和非晶體，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)見表：
　分類 比較　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 ____ 不規(guī)則
熔點 確定 不確定
規(guī)則
　分類 比較　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
物理性質(zhì) 各向____ 各向____
微觀結(jié)構(gòu) 組成晶體的物質(zhì)微粒有____地、周期性地在空間排列 [注意]　多晶體中每個小晶體間的排列無規(guī)則 無規(guī)則
異性
同性
規(guī)則
2．液體的表面張力
(1)成因：表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為____。
(2)作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積____的趨勢。
(3)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線____。
引力
最小
垂直
3．液晶
(1)物理性質(zhì)
①具有液體的____性。
②具有晶體的光學(xué)各向__性。
(2)微觀結(jié)構(gòu)
從某個方向看，其分子排列比較整齊，但從另一個方向看，分子的排列是雜亂無章的。
流動
異
4．氣體壓強
(1)產(chǎn)生的原因
由于大量分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力。
(2)決定因素
①宏觀上：決定于氣體的溫度和____。
②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的________。
體積
密集程度
5．氣體實驗定律
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p與體積V成____ 一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學(xué)溫度T成____ 一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成____
表達(dá)式 p1V1＝_______ ＝ ＝
反比
正比
正比
p2V2
6．理想氣體狀態(tài)方程
(1)理想氣體：宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下都遵守____________的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他相互作用力，即分子間無分子勢能。
(2)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：＝或＝C。
氣體實驗定律
1．易錯易混辨析
(1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形。 (　　)
(2)有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體。 (　　)
(3)液體表面層分子之間的距離比內(nèi)部要小些。 (　　)
(4)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。 (　　)
(5)一定質(zhì)量的理想氣體，保持溫度不變時，體積增大，壓強減小。 (　　)
×
√
×
×
√
2．(人教版選擇性必修第三冊改編)如圖所示，把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就變鈍了。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是(　　)
A．玻璃是非晶體，熔化再凝固后變成晶體
B．玻璃是晶體，熔化再凝固后變成非晶體
C．熔化的玻璃表面分子間表現(xiàn)為引力使其表面繃緊
D．熔化的玻璃表面分子間表現(xiàn)為斥力使其表面擴張
√
C　[玻璃是非晶體，熔化再凝固后仍然是非晶體，A、B錯誤；玻璃裂口尖端放在火焰上燒熔后變鈍，是表面張力的作用，表面張力具有減小表面積的作用，即使液體表面繃緊，C正確，D錯誤。]
3．(人教版選擇性必修第三冊改編)(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸石蠟層背面上一點，石蠟熔化的范圍分別如圖(1)(2)(3)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(4)所示。下列判斷正確的是(　　)
A．甲、乙為非晶體，丙是晶體
B．甲、丙為晶體，乙是非晶體
C．甲、丙為非晶體，乙是晶體
D．甲可能為多晶體，乙為非晶體，
丙為單晶體
√
√
BD　[由題圖(1)、(2)、(3)可知，在導(dǎo)熱性能上甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由題圖(4)可知，甲、丙有固定的熔點，乙無固定的熔點，所以甲、丙為晶體，乙是非晶體，其中甲可能為多晶體，丙為單晶體，故B、D正確，A、C錯誤。]
4．(人教版選擇性必修第三冊)如圖所示，向一個空的鋁制飲料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱(長度可以忽略)。如果不計大氣壓的變化，這就是一個簡易的氣溫計。已知鋁罐的容積是360 cm3，吸管內(nèi)部粗細(xì)均勻，橫截面積為0.2 cm2，吸管的有效長度為 20 cm，當(dāng)溫度為25 ℃時，油柱離管口10 cm，T＝t＋273 K。
(1)吸管上標(biāo)刻溫度值時，刻度是否應(yīng)該均勻？
(2)估算這個氣溫計的測量范圍(結(jié)果保留1位小數(shù))。
[解析]　(1)由題意可知，壓強不變，由蓋-呂薩克定律得
＝
ΔV＝ΔT＝ΔT
ΔT＝·SΔL
由于ΔT與ΔL成正比，則刻度均勻。
(2)ΔT＝×0.2×(20－10) K≈1.6 K
故這個氣溫計可以測量的溫度范圍為
(25－1.6)～(25＋1.6) ℃，即23.4～26.6 ℃。
[答案]　(1)刻度應(yīng)該均勻　(2)23.4～26.6 ℃
細(xì)研考點·突破題型
考點1　固體、液體的性質(zhì)
1．晶體和非晶體的理解
(1)凡是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。
(2)凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。
(3)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。
(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。
2．液體表面張力的理解
形成原因 表面層分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力
表面特性 表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜
張力方向 和液面相切，垂直于液面上的各條分界線
張力效果 表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小
3．液晶的主要性質(zhì)
(1)液晶具有晶體的各向異性的特點。原因是在微觀結(jié)構(gòu)上，從某個方向看，液晶的分子排列比較整齊，有特殊的取向。
(2)從其他方向上看，液晶分子排列是雜亂的，因而液晶又具有液體的性質(zhì)，具有一定的流動性。
[典例1]　關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是(　　)
A．甲圖中水黽停在水面而不
下沉，是浮力作用的結(jié)果
B．乙圖中將棉線圈中肥皂膜
刺破后，擴成一個圓孔，是表面張力作用的結(jié)果
C．丙圖液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點制成的
D．丁圖中的醬油與左邊材料不浸潤，與右邊材料浸潤
√
B　[因為液體表面張力的存在，水黽才能停在水面而不下沉，故A錯誤；將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴成一個圓孔，是表面張力作用的結(jié)果，故B正確；液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點制成的，故C錯誤；從題圖丁中可以看出醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤(不浸潤液滴會因為表面張力呈球形)，故D錯誤。]
[典例2]　(2025·江蘇鎮(zhèn)江高三檢測)對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識正確的是(　　)
A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體
B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
C．天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則
D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于石墨是非晶體，金剛石是晶體
√
A　[食鹽熔化過程中，溫度保持不變，即熔點一定，說明食鹽是晶體，故A正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，只能說明云母片是晶體，故B錯誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列規(guī)則，故C錯誤；組成石墨和金剛石的化學(xué)元素是相同的，都是碳原子，但它們的物理性質(zhì)不同，是由于碳原子排列結(jié)構(gòu)不同造成的，故D錯誤。]
[典例3]　(多選)(2025·福建福州高三檢測)如圖所示，ACBD是一厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓板，AB和CD是互相垂直的兩條直徑。在圓板所處平面內(nèi)把圓板從圖示位置轉(zhuǎn)90°后電流表示數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)。關(guān)于圓板，下列說法正確的是(　　)
A．圓板是非晶體
B．圓板是多晶體
C．圓板是單晶體
D．圓板在各個方向上導(dǎo)電性能不同
√
√
CD　[轉(zhuǎn)過90°后電流表示數(shù)發(fā)生變化，說明圓板電阻的阻值發(fā)生變化，即顯示各向異性。多晶體和非晶體都顯示各向同性。故C、D正確。]
考點2　封閉氣體壓強的理解與計算
1．對封閉氣體壓強的理解
(1)產(chǎn)生原因：氣體分子對容器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的。
(2)決定因素
①宏觀上：取決于氣體的溫度和體積。
②微觀上：取決于分子的平均動能和分子的密集程度。
模型 圖示
活塞模型

圖1中活塞的質(zhì)量和圖2中液柱的質(zhì)量均為m，活塞或管的橫截面積均為S，外界大氣壓強為p0
2．封閉氣體壓強計算的兩類模型
方法解析
圖1活塞平衡有：
p0S＋mg＝pS
p＝p0＋
圖2中的液柱也可以看成“活塞”，液柱處于平衡狀態(tài)有：
pS＋mg＝p0S
p＝p0－＝p0－ρ液gh
模型 圖示 方法解析
連通器模型 同一液體中的相同高度處壓強一定相等 氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來。則有：(外界大氣壓強為p0)
pB＋ρgh2＝pA
又因為pA＝p0＋ρgh1
則pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)
[典例4]　(粵教版選擇性必修第三冊改編)若已知大氣壓強為p0，如圖所示各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為ρ，重力加速度為g，則各圖中被封閉氣體的壓強分別為p甲氣＝________；p乙氣＝________；p丙氣＝___________；p丁氣＝___________。
p0－ρgh
p0－ρgh
　p0－ρgh
p0＋ρgh1
[解析]　設(shè)管內(nèi)部橫截面積為S。
在題圖甲中，以高為h的液柱為研究對象，由平衡條件知p甲氣S＋ρghS＝p0S
所以p甲氣＝p0－ρgh。
在題圖乙中，以B液面為研究對象，由平衡方程F上＝F下，有p乙氣S＋ρghS＝p0S
所以p乙氣＝p0－ρgh。
在題圖丙中，以B液面為研究對象，有
p丙氣S＋ρghS sin 60°＝p0S
所以p丙氣＝p0－ρgh。
在題圖丁中，以液面A為研究對象，由平衡條件知p丁氣S＝( p0＋ρgh1)S
所以p丁氣＝p0＋ρgh1。
[典例5]　求汽缸中氣體的壓強。(大氣壓強為p0，重力加速度為g，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，汽缸、物塊的質(zhì)量均為M，汽缸厚度不計，活塞與汽缸間均無摩擦，均處于平衡狀態(tài))

甲：____________；乙：____________；丙：____________。
p0＋　
p0－
p0＋
[解析]　題圖甲中選活塞為研究對象，受力分析如圖(a)所示，由平衡條件知pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋；
題圖乙中選汽缸為研究對象，受力分析如圖(b)所示，由平衡條件知p0S＝pBS＋Mg，得pB＝p0－；
題圖丙中選活塞和物塊的整體為研究對象，受力分析如圖(c)所示，由平衡條件知pC S下sin α＝p0S上＋(M＋m)g，由幾何知識知S下sin α＝S上，S上＝S，聯(lián)立可得pC＝p0＋。
考點3　氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程
1．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系
(1)＝
注意：上述規(guī)律的適用條件是一定質(zhì)量的理想氣體。
(2)三個重要推論
①查理定律的推論：Δp＝ΔT。
②蓋-呂薩克定律的推論：ΔV＝ΔT。
③理想氣體狀態(tài)方程的推論：＝＋＋…＋(一定質(zhì)量的氣體分成n份或?qū)份氣體合成一份)。
2．解決氣體狀態(tài)變化的問題
(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)遵循什么實驗定律。
[典例6]　(2024·全國甲卷)如圖所示，一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體，一不計厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動，移動范圍被限制在卡銷a、b之間，b與汽缸底部的距離＝10，活塞的面積為1.0×10-2 m2。 初始時，活塞在卡銷a處，汽缸內(nèi)氣體的壓強、溫度與活塞外大氣的壓強、溫度相同，分別為1.0×105 Pa和300 K。在活塞上施加豎直向下的外力，逐漸增大外力使活塞緩慢到達(dá)
卡銷b處(過程中氣體溫度視為不變)，外力增加到200 N并
保持不變。求：
(1)求外力增加到200 N時，卡銷b對活塞支持力的大小；
(2)再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時氣體的溫度。
[解析]　(1)活塞從卡銷a運動到卡銷b，對密封氣體由玻意耳定律有p0V0＝p1V1
其中V1＝V0
外力增加到200 N時，對活塞由力的平衡條件有p0S＋F＝p1S＋FN
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得卡銷b對活塞支持力的大小為FN＝100 N。
(2)當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時，對活塞有
p0S＋F＝p2S
從開始升溫至活塞剛好能離開卡銷b，對密封氣體，由查理定律有＝
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得活塞剛好能離開卡銷b時密封氣體的溫度為T2＝ K。
[答案]　(1)100 N　(2) K
[典例7]　(2024·河北保定三模)如圖所示，高為H＝1.0 m的細(xì)玻璃管開口向上豎直放置于水平地面上，長度為的水銀柱密封一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度T0＝300 K時，水銀恰與
管口齊平。大氣壓強p0＝75 cmHg，則：
(1)如果保持溫度不變，讓玻璃管緩慢傾斜，當(dāng)水銀流出一半時，管口離地高度是多少？
(2)如果保持玻璃管豎直，給玻璃管緩慢加熱，當(dāng)水銀流出一半時，溫度是多少？(熱力學(xué)溫度)
[解析]　(1)沒有傾斜時，管內(nèi)氣體的壓強
p1＝p0＋
管與水平面的夾角為θ時，管內(nèi)氣體的壓強
p2＝p0＋sin θ
根據(jù)玻意耳定律有p1S＝p2S
管口離地高度h＝H sin θ
聯(lián)立解得h＝ m。
(2)保持玻璃管豎直，給玻璃管緩慢加熱，當(dāng)水銀流出一半時，氣體壓強p3＝p0＋
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有
＝
聯(lián)立解得T1＝360 K。
[答案]　(1) m　(2)360 K
圖線類別 特點 圖像
p-V pV＝CT(其中C為恒量)，即p、V之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)，圖線與V軸所圍面積表示功
微點突破 氣體狀態(tài)變化的圖像問題
1．常見圖像
圖線類別 特點 圖像
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

圖線類別 特點 圖像
V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強越小

2．圖像的應(yīng)用與轉(zhuǎn)換
(1)利用垂直于坐標(biāo)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(guān)系。
(2)轉(zhuǎn)換技巧
①如圖甲所示，V1對應(yīng)虛線為等容線，A、B
分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認(rèn)為
從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)，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(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積一定減小，所以V2[典例8]　(2023·遼寧卷)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p-V圖像可能是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
√
B　[根據(jù)＝C，可得p＝T，從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，則c點處氣體的體積大于b點處氣體的體積。故選B。]
[典例9]　(2025·青海高三檢測)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷B、C兩個狀態(tài)又回到狀態(tài)A，其壓強p與體積V的關(guān)系圖像如圖所示，圖中p0、V0均為已知，AB的反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點O，BC與縱軸平行，△ABC的面積為S0，已知氣體在狀態(tài)B時的熱力學(xué)溫度為T0，求：
(1)氣體在狀態(tài)A時的熱力學(xué)溫度；
(2)氣體在狀態(tài)C時的壓強。
[解析]　(1)AB的反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點O，由正比例圖線的比例性有＝
解得pA＝0.5p0
由理想氣體狀態(tài)方程有
＝
解得TA＝0.25T0。
(2)由幾何關(guān)系可得，△ABC的面積為
S0＝( pC－p0)(2V0－V0)
解得pC＝p0＋。
[答案]　(1)0.25T0　(2)p0＋
即時檢驗·感悟高考
1．(多選)(2020·江蘇卷)玻璃的出現(xiàn)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(guān)于玻璃的說法正確的有(　　)
A．沒有固定的熔點
B．天然具有規(guī)則的幾何形狀
C．沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同
D．分子在空間上周期性排列
√
√
AC　[根據(jù)非晶體的特點可知，非晶體是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)在空間上不呈規(guī)則周期性排列的固體，D錯誤；它沒有一定規(guī)則的天然外形，B錯誤；它的物理性質(zhì)在各個方向上是相同的，叫“各向同性”，C正確；它沒有固定的熔點，A正確。]
2．(2023·江蘇卷)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中(　　)
A．氣體分子的數(shù)密度增大
B．氣體分子的平均動能增大
C．單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D．單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小
√
B　[由公式＝C整理得p＝T，又p -T圖像為一條過原點的傾斜直線，則密閉容器內(nèi)氣體的體積保持不變，即理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體的體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，A錯誤；由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的溫度升高，溫度是一定質(zhì)量的理想氣體的分子平均動能的唯一標(biāo)志，則由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子的平均動能增大，B正確；氣體的壓強由氣體分子的數(shù)密度以及氣體分子的平均速率決定，由于氣體分子數(shù)密度不變，
分子的平均速率增大，則單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力變大，C錯誤；由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中氣體的溫度升高，分子的熱運動加劇，且氣體的體積保持不變，則單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增多，D錯誤。]
3．(2024·湖南卷)一個充有空氣的薄壁氣球，氣球內(nèi)氣體壓強為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，VB0＝0.5×10-3 m3為氣球無張力時的最大容積，C＝18 J為常量。已知該氣球自身質(zhì)量為m0＝8.40×10-3 kg，外界空氣密度為ρ0＝，重力加速度g取10 m/s2，求氣球內(nèi)氣體體積V的大小。
[解析]　(1)由玻意耳定律有pV＝p0V0
解得V0＝。
(2)氣球內(nèi)空氣體積為V0時，密度為ρ0，故氣球內(nèi)部空氣質(zhì)量m內(nèi)＝ρ0V0＝
對氣球和氣球內(nèi)部氣體組成的系統(tǒng)受力分析，由力的平衡條件有
(m0＋m內(nèi))g＝F浮＋mg
又F浮＝ρ0gV
結(jié)合(p－p0)(V－VB0)＝C
聯(lián)立解得V＝5×10-3 m3。
[答案]　(1)　(2)5×10-3 m3
課時數(shù)智作業(yè)(三十六)
題號
1
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1．如圖所示，雨后的樹葉上聚集了大量的水珠，下列說法正確的是(　　)
A．水珠表面層，水分子比較密集
B．水珠表面層，水分子間的作用力表
現(xiàn)為引力
C．水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
D．水珠表面層，水分子勢能小于在平衡位置時的勢能
√
題號
1
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B　[水珠表面層，水分子比較稀疏，故A錯誤；水珠表面層水分子間的距離r大于平衡時的距離r0，因此水分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故B正確，C錯誤；水分子在平衡位置時分子勢能最小，因此水珠表面水分子勢能大于水分子在平衡位置時的勢能，故D錯誤。故選B。]
2．(多選)關(guān)于液晶，下列說法正確的是(　　)
A．液晶不是液體和晶體的混合物
B．液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性
C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光
D．所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)
題號
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√
√
AB　[液晶并不是液體和晶體的混合物，而是一種特殊的物質(zhì)，液晶像液體一樣具有流動性，且光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，A、B正確；當(dāng)液晶通電時導(dǎo)通，內(nèi)部分子排列變得有秩序，使光線容易通過，不通電時內(nèi)部分子排列混亂，阻止光線通過，所以液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化，液晶并不發(fā)光，C錯誤；不是所有的物質(zhì)都有液晶態(tài)，D錯誤。]
題號
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3．石墨烯是從石墨中分離出的新材料，其中碳原子緊密結(jié)合成單層六邊形晶格結(jié)構(gòu)，如圖所示，則(　　)
A．石墨是非晶體
B．石墨研磨成的細(xì)粉末就是石墨烯
C．單層石墨烯的厚度約3 μm
D．碳原子在六邊形頂點附近不停地振動
題號
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√
D　[石墨是晶體，故A錯誤；石墨烯是石墨中提取出來的新材料，故B錯誤；單層石墨烯厚度約為原子尺寸10-10 m，故C錯誤；碳原子并不是靜止不動的，它們在平衡點不停地振動，故D正確。]
題號
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4．(多選)液體表面有一層跟氣體接觸的薄層，叫作表面層；同樣，當(dāng)液體與固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫作附著層。對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖甲、乙所示，有下列幾種解釋，正確的是(　　)
題號
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A．表面層Ⅰ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏
B．表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密
C．附著層Ⅰ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強
D．附著層Ⅱ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強
題號
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√
AC　[液體表面層中分子間距離r略大于r0，而液體內(nèi)部分子間的距離r略小于r0，故表面層Ⅰ、表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布均比液體內(nèi)部稀疏，A正確，B錯誤；由題圖甲可知，水浸潤玻璃，說明附著層Ⅰ中的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強，C正確；由題圖乙可知，附著層Ⅱ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用弱，D錯誤。]
題號
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5．如圖所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S。已知外界大氣壓強為p0。現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達(dá)到相對靜止?fàn)顟B(tài)，則此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強為(　　)
A．p0＋ B．p0＋
C．p0＋ D．p0＋
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D　[以汽缸和活塞整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得F＝(M＋m)a；以活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得pS－p0S＝ma，聯(lián)立解得p＝p0＋，選項D正確。]
題號
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6．(2025·八省聯(lián)考河南卷)汽車輪胎壓力表的示數(shù)為輪胎內(nèi)部氣體壓強與外部大氣壓強的差值。一汽車在平原地區(qū)行駛時，壓力表示數(shù)為2.6p0(p0是1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，輪胎內(nèi)部氣體溫度為315 K，外部大氣壓強為p0。該汽車在某高原地區(qū)行駛時，壓力表示數(shù)為2.5p0，輪胎內(nèi)部氣體溫度為 280 K。 輪胎內(nèi)部氣體視為理想氣體，輪胎內(nèi)體積不變且不漏氣，則該高原地區(qū)的大氣壓強為(　　)
A．0.6p0 B．0.7p0
C．0.8p0 D．0.9p0
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B　[根據(jù)題意可知，在平原地區(qū)時，輪胎內(nèi)部壓強為p1＝3.6p0，溫度T1＝315 K，設(shè)在高原地區(qū)輪胎內(nèi)部壓強為p2，溫度T2＝280 K，輪胎做等容變化，根據(jù)＝，解得p2＝3.2p0，該高原地區(qū)的大氣壓強p＝＝0.7p0，故選B。]
題號
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7．(2024·江西卷)可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，AB和CD均為等溫過程，BC和DA均為等容過程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，氣體在狀態(tài)A的壓強pA＝8.0×105 Pa，體積V1＝1.0 m3，氣體在狀態(tài)C的壓強pC＝1.0×105 Pa。求：
(1)氣體在狀態(tài)D的壓強pD；
(2)氣體在狀態(tài)B的體積V2。
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[解析]　(1)氣體從狀態(tài)D到狀態(tài)A的過程發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律有＝
代入數(shù)據(jù)解得pD＝2.0×105 Pa。
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(2)氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)D的過程發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有pCV2＝pDV1
代入數(shù)據(jù)解得V2＝2.0 m3
又因為氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C發(fā)生等容變化，因此氣體在B狀態(tài)的體積也為2.0 m3。
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[答案]　(1)2.0×105 Pa　(2)2.0 m3
8．一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其p-圖像如圖所示，變化順序為a→b→c→d→a，圖中ab線段延長線過坐標(biāo)原點，cd線段與p軸垂直，da線段與軸垂直。氣體在此狀態(tài)變化過程中(　　)
A．a(chǎn)→b過程，壓強減小，溫度不變，體積增大
B．b→c過程，壓強增大，溫度降低，體積減小
C．c→d過程，壓強不變，溫度升高，體積減小
D．d→a過程，壓強減小，溫度升高，體積不變
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A　[由題圖可知，a→b過程，氣體發(fā)生等溫變化，氣體壓強減小而體積增大，故A正確；由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知p＝CT，斜率k＝CT，連接O、b的直線比連接O、c的直線的斜率小，所以b狀態(tài)的溫度低，b→c過程，溫度升高，壓強增大，體積也增大，故B錯誤；c→d過程，氣體壓強不變而體積變小，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，氣體溫度降低，故C錯誤；d→a過程，氣體體積不變，壓強變小，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，氣體溫度降低，故D錯誤。]
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9．(2024·山東卷)如圖甲為戰(zhàn)國時期青銅汲酒器，根據(jù)其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成的汲液器，如圖乙所示。長柄頂部封閉，橫截面積S1＝1.0 cm2，長度H＝100.0 cm，側(cè)壁有一小孔A。儲液罐的橫截面積S2＝90.0 cm2、高度h＝20.0 cm，罐底有一小孔B。汲液時，將汲液器豎直浸入液體，液體從孔B進入，空氣由孔A排出；當(dāng)內(nèi)外液面相平時，長柄浸入液面部分的長度為x；堵住孔A，緩慢地將汲液器豎直提出液面，儲液罐內(nèi)剛好儲滿液體。已知液體密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2，大氣壓p0＝1.0×105 Pa。整個過程溫度保持不變，空氣可視為理想氣體，忽略器壁厚度。
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(1)求x；
(2)松開孔A，從外界進入壓強為p0、體積為V的空氣，使?jié)M儲液罐中液體緩緩流出，堵住孔A，穩(wěn)定后罐中恰好剩余一半的液體，求V。
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[解析]　(1)在緩慢將汲液器豎直提出液面的過程中，封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有
p1(H－x)S1＝p2HS1
根據(jù)題意可知p1＝p0，p2＋ρgh＝p0
聯(lián)立解得x＝2 cm。
題號
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(2)對新進入的氣體和原有的氣體整體分析，由玻意耳定律有p0V＋p2HS1＝p3(HS1＋S2)
又p3＋ρg·＝p0
聯(lián)立解得V＝8.92×10-4m3。
題號
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[答案]　(1)2 cm　(2)8.92×10-4m3
10．(2024·廣東卷)差壓閥可控制氣體進行單向流動，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示，A、B兩個導(dǎo)熱良好的汽缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于Δp時差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進入B中；當(dāng)該差值小于或等于Δp時差壓閥關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度T1＝300 K時，A內(nèi)氣體體積VA1＝4.0×
102 m3，B內(nèi)氣體壓強pB1等于大氣壓強p0，已知活塞的橫截面積S＝
0.10 m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105 Pa，重力加速度大小取g＝10 m/s2，A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體，忽略活塞與汽缸間的摩擦，差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計。當(dāng)環(huán)境溫度降到T2＝270 K時：
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(1)求B內(nèi)氣體壓強pB2；
(2)求A內(nèi)氣體體積VA2；
(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強回到p0并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量m。
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[解析]　(1)(2)假設(shè)溫度降低到T2時，差壓閥沒有打開，A、B兩個汽缸導(dǎo)熱良好，B內(nèi)氣體做等容變化
初態(tài)pB1＝p0，T1＝300 K
末態(tài)T2＝270 K
根據(jù)＝
代入數(shù)據(jù)可得pB2＝9×104 Pa
A內(nèi)氣體做等壓變化，壓強保持不變
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初態(tài)VA1＝4.0×102 m3，T1＝300 K
末態(tài)T2＝270 K
根據(jù)＝
代入數(shù)據(jù)可得VA2＝3.6×102 m3
由于p0－pB2＜Δp
假設(shè)成立，即pB2＝9×104 Pa。
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(3)恰好穩(wěn)定時，A內(nèi)氣體壓強為
p′A＝p0＋
B內(nèi)氣體壓強p′B＝p0
此時差壓閥恰好關(guān)閉，所以有p′A－p′B＝Δp
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得m＝1.1×102 kg。
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[答案]　(1)9×104 Pa　(2)3.6×102 m3　(3)1.1×102 kg
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