2020高考物理二轮复习专题十二热学课件.pptx

专题十二热学 选修3 3 2 高考命题规律 3 分子动理论内能固体 液体命题角度1分子动理论内能固体 液体高考真题体验 对方向1 2018全国 33 1 对于实际的气体 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 气体的内能包括气体分子的重力势能B 气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C 气体的内能包括气体整体运动的动能D 气体的体积变化时 其内能可能不变E 气体的内能包括气体分子热运动的动能 4 答案 BDE解析 气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和 不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能 选项A C错误 B E正确 气体体积变化时 其分子势能可能增加 可能减小 而分子的动能可能增加 可能减小 其内能可能不变 选项D正确 5 2 2015全国 33 1 下列说法正确的是 填正确答案 标号 A 将一块晶体敲碎后 得到的小颗粒是非晶体B 固体可以分为晶体和非晶体两类 有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C 由同种元素构成的固体 可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D 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E 在熔化过程中 晶体要吸收热量 但温度保持不变 内能也保持不变 6 答案 BCD解析 晶体敲碎后 得到的小颗粒仍为晶体 选项A错误 某些晶体在不同方向上有不同的光学性质 选项B正确 同种元素构成的固体 可形成不同的晶体 比如金刚石和石墨 选项C正确 在合适条件下 某些晶体和非晶体可相互转变 选项D正确 晶体在熔化过程中 温度不变 内能增加 选项E错误 7 3 2015全国 33 1 关于扩散现象 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 温度越高 扩散进行得越快B 扩散现象是不同物质间的一种化学反应C 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生E 液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的答案 ACD解析 扩散现象是固体 液体或气体分子永不停息做无规则运动所致 其剧烈程度与温度有关 扩散现象不是化学反应 A C D项正确而B E项错误 8 1 分子势能 分子力与分子间距离的关系 9 2 把握定量估算方法 1 微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用 依据分子数N与摩尔数n之间的关系N nNA 并结合密度公式进行分析计算 2 注意建立正方体分子模型或球体分子模型 3 对液体 固体物质可忽略分子之间的间隙 对气体物质 分子之间的距离远大于分子的大小 气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积 仅表示一个气体分子平均占据的空间大小 10 典题演练提能 刷高分1 2019山东潍坊二模 关于固体 液体的性质 下列说法正确的是 填正确答案的标号 A 非晶体不可能转化为晶体B 单晶体有确定的熔点 多晶体没有确定的熔点C 彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点D 玻璃管的裂口放在火焰上烧熔 其尖端变钝 这是由于液体表面张力的作用E 唐诗 观荷叶露珠 中有 霏微晓露成珠颗 诗中荷叶和露水表现为不浸润 11 答案 CDE解析 有的非晶体在一定条件下可以转化为晶体 则A错误 单晶体和多晶体都有确定的熔点 选项B错误 彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点 选项C正确 玻璃管的裂口放在火焰上烧熔 其尖端变钝 这是由于液体表面张力的作用 选项D正确 唐诗 观荷叶露珠 中有 霏微晓露成珠颗 诗中荷叶和露水表现为不浸润 选项E正确 12 2 多选 2019重庆模拟 关于固体和液体 下列说法正确的是 填正确答案的标号 A 晶体一定有确定的熔点B 晶体一定有确定的几何形状C 有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体D 所有物质都具有液晶态E 在液体表面任意画一条线 线两侧的液体间的作用力是引力 13 答案 ACE解析 晶体有确定的熔点 故A正确 单晶体有一定几何形状 多晶体没有确定的几何形状 故B错误 晶体和非晶体区别在于内部分子排列 有些通过外界干预可以相互转化 如把晶体硫加热熔化 温度超过300 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 并不是所有物质都具有液晶态 故D错误 液体表面层分子距离大于液体内部分子距离 在液体表面任意画一条线 线两侧的液体间的作用力是引力 故E正确 故选ACE 14 3 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 热量能够自发地从内能多的物体传递到内能少的物体B 同一时刻 教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能是相同的C 当水中两个水分子间的分子力为零时 它们具有的分子势能一定最小D 液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离 所以液体表面存在表面张力E 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 15 答案 BCE解析 热量能够自发地从高温物体传递到低温物体 选项A错误 同一时刻 教室内空气中氮气和氧气因为温度相同 则分子平均动能是相同的 选项B正确 当水中两个水分子间的分子力为零时 它们具有的分子势能一定最小 选项C正确 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 所以液体表面存在表面张力 选项D错误 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 温度超过300 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E正确 故选BCE 16 4 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是有液体表面张力B 晶体凝固时放出热量 但分子平均动能不变C 气体如果失去容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在斥力的缘故D 一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程 温度均由T1升高到T2 则等容过程比等压过程吸收的热量少E 一个绝热容器中盛有气体 假设把气体中分子速率很大的 如大于vm的分子全部取走 则气体的温度会下降 此后气体中不存在速率大于vm的分子 17 答案 ABD解析 表面张力有使液体的表面积最小化的趋势 故荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是有液体表面张力 A正确 晶体凝固时温度不变 所以分子平均动能不变 B正确 气体如果失去容器的约束就会散开 这是因为分子在做无规则运动的原因 C错误 一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程 温度均由T1升高到T2 内能增量 U相同 根据热力学第一定律 等容过程Q U 等压过程吸收的热量Q U W 而等压过程气体对外做功W 0 所以等容过程比等压过程吸收的热量少 D正确 取走vm的分子后 由于碰撞等原因 仍然会出现速率大于vm的分子 E错误 18 5 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 零摄氏度的物体的内能为零B 气体如果失去了容器的约束会散开 这是因为气体分子热运动的结果C 温度相同的氧气和臭氧气体 分子平均动能相同D 理想气体 分子之间的引力 斥力依然同时存在 且分子力表现为斥力E 浸润现象是分子间作用力引起的 19 答案 BCE解析 一切物体都有内能 故A错 气体如果失去了容器的约束会散开 这是因为气体分子热运动的结果 故B正确 温度是平均动能的标志 所以温度相同的氧气和臭氧气体 分子平均动能相同 故C正确 理想气体忽略分子间作用力 分子力为零 故D错误 浸润现象是分子间作用力引起的 与分子力有关 故E正确 20 6 关于热现象 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力 引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小B 液晶像液体一样具有流动性 其光学性质与某些晶体相似 具有各向同性C 处于失重状态的宇宙飞船中 由于消除了重力的影响 一大滴水银的表面将收缩为球面 水银滴成为球形D 液面上部的蒸汽达到饱和时 就没有液体分子从液面飞出 所以从宏观上来看液体不再蒸发E 热量可以自发地从高温物体向低温物体传递 但要从低温物体向高温物体传递 必须有第三者的介入 21 答案 ACE解析 两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力 引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小 选项A正确 液晶像液体一样具有流动性 其光学性质与某些晶体相似 具有各向异性 选项B错误 处于失重状态的宇宙飞船中 由于消除了重力的影响 一大滴水银的表面将收缩为球面 水银滴成为球形 选项C正确 液面上部的蒸汽达到饱和时 液体分子从液面飞出 同时有分子进入液体中 从宏观上看 液体不再蒸发 故D错误 热量可以自发地从高温物体向低温物体传递 但要从低温物体向高温物体传递 必须有第三者的介入 选项E正确 故选ACE 22 7 下列说法中正确的是 填正确答案标号 A 温度 压力 电磁作用可以改变液晶的光学性质B 大颗粒的盐磨成了细盐 就变成了非晶体C 空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值D 分子质量不同的两种气体 温度相同时其分子的平均动能相同E 理论上 第二类永动机并不违背能量守恒定律 所以随着人类科学技术的进步 第二类永动机是有可能研制成功的 23 答案 ACD解析 温度 压力 电磁作用可以改变液晶的光学性质 选项A正确 大颗粒的盐磨成了细盐 不改变晶体的结构 故还是晶体 选项B错误 空气的绝对湿度是指大气中水蒸气的实际压强 空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值 选项C正确 温度是分子平均动能的标志 故分子质量不同的两种气体 温度相同时其分子的平均动能相同 选项D正确 第二类永动机并不违背能量守恒定律 但是违背热力学第二定律 所以随着人类科学技术的进步 第二类永动机也不可能研制成功 选项E错误 故选ACD 24 命题角度2用油膜法估测分子的大小高考真题体验 对方向 2019全国 33 1 用油膜法估算分子大小的实验中 首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液 稀释的目的是 实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积 可以 为得到油酸分子的直径 还需测量的物理量是 25 答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中 测出1mL油酸酒精溶液的滴数 得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析 稀释后 油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中 测出1mL油酸酒精溶液的滴数n 得到一滴油酸酒精溶液的体积 之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积 根据公式可知 还需要测单分子层油膜的面积S 26 典题演练提能 刷高分1 2019河北石家庄模拟 在 用油膜法估测分子大小 的实验中 已知油酸的摩尔质量M 0 3kg mol 1 密度 0 9 103kg m 3 则油酸的分子直径约为m 将2cm3的油酸溶于酒精 制成400cm3的油酸酒精溶液 已知2cm3溶液有100滴 则1滴油酸酒精溶液滴到水面上 随着酒精溶于水 油酸在水面上形成的最大面积约为m2 取NA 6 1023mol 1 结果保留一位有效数字 答案 1 10 90 1 27 2 2019北京东城二模 已知铜的摩尔质量为M 铜的密度为 阿伏加德罗常数为NA 下列说法正确的是 答案 B 28 3 物体是由大量分子组成的 分子非常微小 在 用油膜法估测分子大小 的实验中 利用许多不溶性的长链脂肪酸在适当溶剂的帮助下能在水面上铺开 会形成厚度为一个分子的表面膜的特性 将微观量的测量转化为宏观量的测量 1 实验中 如果油酸酒精溶液体积浓度为b N滴油酸酒精溶液的总体积为V 如果1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S 则估算油酸分子直径大小的表达式为d 2 实验中 把玻璃板盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓 如图所示 图中正方形小方格的边长为1cm 则油酸膜的面积是cm2 29 据大于半格的算1格 小于半格的舍去 总共60格 即60cm2 30 气体热力学定律命题角度1热力学定律高考真题体验 对方向1 2019全国 33 1 某容器中的空气被光滑活塞封住 容器和活塞绝热性能良好 空气可视为理想气体 初始时容器中空气的温度与外界相同 压强大于外界压强 现使活塞缓慢移动 直至容器中的空气压强与外界压强相同 此时 容器中空气的温度 填 高于 低于 或 等于 外界温度 容器中空气的密度 填 大于 小于 或 等于 外界空气的密度 答案 低于大于解析 根据热力学第一定律可知 容器中的空气无热传递 做负功 内能必减少 容器中空气的温度降低 低于外界温度 压强取决于分子密集程度与温度 同样的压强 温度低的空气 分子密集程度大 密度大 31 2 2018全国 33 1 如图 一定质量的理想气体从状态a开始 经历过程 到达状态e 对此气体 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 过程 中气体的压强逐渐减小B 过程 中气体对外界做正功C 过程 中气体从外界吸收了热量D 状态c d的内能相等E 状态d的压强比状态b的压强小 32 答案 BDE解析 过程 是等容变化 温度升高 压强增大 故A项错误 过程 中 体积增大 气体对外做功 故B项正确 过程 是等容变化 温度降低 放出热量 故C项错误 过程 是等温变化 温度不变 故状态c d的内能相等 故D项正确 E项 由理想气体方程可知为定值 状态d相对于状态b V和T均增大 故p应减小 故E项正确 33 3 2018全国 33 1 如图 一定量的理想气体从状态a变化到状态b 其过程如p V图中从a到b的直线所示 在此过程中 填正确答案标号 A 气体温度一直降低B 气体内能一直增加C 气体一直对外做功D 气体一直从外界吸热E 气体吸收的热量一直全部用于对外做功 34 答案 BCD解析 根据理想气体方程 C 气体的压强和体积都增加 所以气体温度升高 内能增加 A错 B对 气体的体积增大 气体对外做功 C对 根据热力学第一定律 U W Q 其中 U 0 W0 从外界吸收热量 D对 气体吸收的热量 一部分对外做功 另一部分增加了气体的内能 E错 35 4 2017全国 33 1 如图 用隔板将一绝热汽缸分成两部分 隔板左侧充有理想气体 隔板右侧与绝热活塞之间是真空 现将隔板抽开 气体会自发扩散至整个汽缸 待气体达到稳定后 缓慢推压活塞 将气体压回到原来的体积 假设整个系统不漏气 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 气体自发扩散前后内能相同B 气体在被压缩的过程中内能增大C 在自发扩散过程中 气体对外界做功D 气体在被压缩的过程中 外界对气体做功E 气体在被压缩的过程中 气体分子的平均动能不变 36 答案 ABD解析 由于隔板右侧是真空 隔板抽开后 气体自发扩散至整个汽缸 并不做功也没有热量交换 所以自发扩散前后内能相同 故选项A正确 选项C错误 气体被压缩过程中 外界对气体做功 没有热量交换 根据 U W Q 气体的内能增大 故选项B D正确 气体被压缩过程中 温度升高 分子平均动能增大 故选项E错误 37 5 2017全国 33 1 如图 一定质量的理想气体从状态a出发 经过等容过程ab到达状态b 再经过等温过程bc到达状态c 最后经等压过程ca回到状态a 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 在过程ab中气体的内能增加B 在过程ca中外界对气体做功C 在过程ab中气体对外界做功D 在过程bc中气体从外界吸收热量E 在过程ca中气体从外界吸收热量 38 答案 ABD解析 在过程ab中 气体体积不变 压强变大 根据 C知 气体温度升高 则内能增加 A正确 在过程ca中 气体体积减小 外界对气体做功 B正确 在过程ab中 气体体积不变 气体不对外做功 外界也不对气体做功 C错 在过程bc中 气体进行的是等温变化 U 0 气体体积变大 对外做功 W0气体从外界吸收热量 D正确 根据 C知 在过程ca中 气体温度降低 则 U0 故一定有Q 0 气体放热 E错 39 1 应用热力学第一定律应注意的问题 1 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 2 对公式 U Q W符号的规定 40 3 三种特殊情况 若过程是绝热的 则Q 0 W U 外界对物体做的功等于物体内能的增加量 若过程中不做功 即W 0 则Q U 物体吸收的热量等于物体内能的增加量 若过程的始末状态物体的内能不变 即 U 0 则W Q 0或W Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量 特别提醒 对理想气体 U仅由温度决定 W仅由体积决定 绝热情况下 Q 0 41 2 热力学第二定律的理解应用 42 典题演练提能 刷高分1 2019山西二模 如图所示 一定质量的理想气体从状态a开始 经历ab be cd de四个过程到达状态e 其中ba的延长线经过原点 bc连线与横轴平行 de连线与纵轴平行 下列说法正确的是 填正确答案的标号 A ab过程中气体从外界吸热B bc过程中气体内能不变C cd过程中气体从外界吸热D de过程中外界对气体做功E 状态a的气体体积比状态d的气体体积小 43 答案 ACE解析 由理想气体状态方程 图线斜率代表体积的倒数 ab过程中图线斜率不变 故气体的体积不变 不做功 又温度升高 内能增大 由W Q U 故A正确 bc过程为等压过程 热力学温度升高 气体体积增大 内能增大 故B错误 cd过程减小 则气体体积增大 气体对外做功 气体温度升高内能增大 由热力学第一定律W Q U可知 Q为正值 即气体要从外界吸热 故C正确 de段为等温过程 压强降低 气体体积增大 对外做功 D错误 由于图线斜率代表体积的倒数 由图可知 Oa的斜率大于Od的斜率 则状态a的体积小于状态d的体积 故E正确 44 2 多选 2019江西南昌模拟 下列叙述和热力学定律相关 其中正确的是 A 第一类永动机不可能制成 是因为违背了能量守恒定律B 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界 违背了热力学第二定律C 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性D 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 且不产生其他影响答案 AC解析 第一类永动机不消耗能量却源源不断对外做功 违背了能量守恒定律 所以不可能制成 A正确 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界 是压缩机做功的结果 不违背热力学第二定律 B错误 能量耗散说明宏观热现象的发生具有方向性 C正确 物体从单一热源吸收热量可以全部用于做功 但一定引起其他影响 D错误 45 3 如图所示 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B 再由状态B变化到状态C 最后由状态C变化到状态A 气体完成这个循环 内能的变化 U 对外做功W 气体从外界吸收的热量Q 用图中已知量表示 解析 气体完成一个循环过程 温度的变化量为零 则内能的变化 46 4 1 关于下列实验及现象的说法 正确的是 填正确答案标号 47 A 图甲说明薄板是非晶体B 图乙说明气体速率分布随温度变化且T1 T2C 图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关D 图丁说明水黾受到了浮力作用 2 氙气灯在亮度 耗能及寿命上都比传统灯有优越性 已知某轿车的氙气灯泡的容积为V 其内部氙气的密度为 氙气摩尔质量为M 阿伏加德罗常数为NA 则灯泡中氙气分子的总个数为 灯泡点亮后其内部压强将 选填 增大 减小 或 不变 48 3 如图为一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T的变化关系图象 由状态A变化到状态B的过程中气体吸收热量Q1 220J 气体在状态A的压强为p0 1 0 105Pa 求 气体在状态B时的温度T2 气体由状态B变化到状态C的过程中 气体向外放出的热量Q2 49 解析 1 图甲说明薄板的导热性能是各向同性 则薄板是非晶体或多晶体 故A项错误 图乙说明气体速率分布随温度变化 T1时速率低的占的比例比T2时多 速率大的占的比例比T2时少 则T1 T2 故B项错误 图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关 故C项正确 图丁说明水的表面存在表面张力 故D项错误 2 氙气灯泡的容积为V 其内部氙气的密度为 氙气摩尔质量为M 阿伏加德罗常数为NA 则灯泡中氙气分子的总个数N NA 灯泡点亮后其内部气体温度升高 体积不变 压强增大 50 解得T2 600K A到B过程气体从外界吸热 对外界做功 内能增加 据热力学第一定律 UAB Q1 WAB又WAB p0 V2 V1 100JC状态与A状态内能相等 则 UAB UBCB到C过程是等容过程WBC 0 据热力学第一定律 UBC QBC WBC解得QBC 120J 即气体由状态B变化到状态C的过程中 气体向外放出热量120J 51 5 如图是一定质量的理想气体的p T图象 气体从a b c a完成一次循环 关于气体的变化过程 下列说法正确的是 填正确答案标号 A 气体在a态的体积Va小于在c态的体积VcB a b过程气体的分子数密度变大C b c过程外界对气体做的功等于气体放出的热量D c a过程气体压强增大 从微观讲是由于气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大引起的E 若a b过程气体吸热300J c a过程放热400J 则c a过程外界对气体做功100J 52 答案 ADE解析 c a过程气体压强增大 温度降低 根据 C可知体积减小 故气体在a态的体积Va小于在c态的体积Vc 故A正确 a b过程是等容变化 气体的分子数密度不变 故B错误 b c过程是等温变化 气体内能不变 U 0 气体体积增大 气体对外界做功 W0 气体吸收热量 由以上分析可知 b c过程气体对外界做的功等于气体吸收的热量 故C错误 c a过程温度降低 气体分子的平均动能减小 气体压强增大 体积减小 气体的分子数密度增大 所以从微观讲压强增大是由于气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大引起的 故D正确 由热力学第一定律可知 若a b过程气体吸热300J c a过程放热400J 则c a过程外界对气体做功100J 故E正确 故选ADE 53 命题角度2气体实验定律和状态方程高考真题体验 对方向1 2019全国 33 2 热等静压设备广泛应用于材料加工中 该设备工作时 先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中 然后炉腔升温 利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理 改善其性能 一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0 13m3 炉腔抽真空后 在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中 已知每瓶氩气的容积为3 2 10 2m3 使用前瓶中气体压强为1 5 107Pa 使用后瓶中剩余气体压强为2 0 106Pa 室温温度为27 氩气可视为理想气体 1 求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强 2 将压入氩气后的炉腔加热到1227 求此时炉腔中气体的压强 54 答案 1 3 2 107Pa 2 1 6 108Pa解析 1 设初始时每瓶气体的体积为V0 压强为p0 使用后气瓶中剩余气体的压强为p1 假设体积为V0 压强为p0的气体压强变为p1时 其体积膨胀为V1 由玻意耳定律p0V0 p1V1 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V1 V1 V0 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2 体积为V2 由玻意耳定律p2V2 10p1V1 联立 式并代入题给数据得p2 3 2 107Pa 2 设加热前炉腔的温度为T0 加热后炉腔温度为T1 气体压强为p3 联立 式并代入题给数据得p3 1 6 108Pa 55 2 2019全国 33 2 如图 一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成 容器平放在水平地面上 汽缸内壁光滑 整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分 分别充有氢气 空气和氮气 平衡时 氮气的压强和体积分别为p0和V0 氢气的体积为2V0 空气的压强为p 现缓慢地将中部的空气全部抽出 抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变 活塞没有到达两汽缸的连接处 求 1 抽气前氢气的压强 2 抽气后氢气的压强和体积 56 57 2 设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1 氮气的压强和体积分别为p2和V2 根据力的平衡条件有p2 S p1 2S 由玻意耳定律得p1V1 p10 2V0 p2V2 p0V0 由于两活塞用刚性杆连接 故V1 2V0 2 V0 V2 联立 式解得 58 3 2019全国 33 2 如图 一粗细均匀的细管开口向上竖直放置 管内有一段高度为2 0cm的水银柱 水银柱下密封了一定量的理想气体 水银柱上表面到管口的距离为2 0cm 若将细管倒置 水银柱下表面恰好位于管口处 且无水银滴落 管内气体温度与环境温度相同 已知大气压强为76cmHg 环境温度为296K 1 求细管的长度 2 若在倒置前 缓慢加热管内被密封的气体 直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止 求此时密封气体的温度 59 答案 1 41cm 2 312K解析 1 设细管的长度为L 横截面的面积为S 水银柱高度为h 初始时 设水银柱上表面到管口的距离为h1 被密封气体的体积为V 压强为p 细管倒置时 气体体积为V1 压强为p1 由玻意耳定律有pV p1V1 由力的平衡条件有p p0 gh p1 p0 gh 式中 g分别为水银的密度和重力加速度的大小 p0为大气压强 由题意有V S L h1 h V1 S L h 由 式和题给数据得L 41cm 2 设气体被加热前后的温度分别为T0和T 由盖 吕萨克定律有由 式和题给数据得T 312K 60 4 2018全国 33 2 如图 容积为V的汽缸由导热材料制成 面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分 汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连 细管上有一阀门K 开始时 K关闭 汽缸内上下两部分气体的压强均为p0 现将K打开 容器内的液体缓慢 61 解析 设活塞再次平衡后 活塞上方气体的体积为V1 压强为p1 下方气体的体积为V2 压强为p2 在活塞下移的过程中 活塞上下方气体 设活塞上方液体的质量为m 由平衡条件得p2S p1S mg 62 5 2018全国 33 2 在两端封闭 粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱 水银柱的两端各封闭有一段空气 当U形管两端竖直朝上时 左 右两边空气柱的长度分别为l1 18 0cm和l2 12 0cm 左边气体的压强为12 0cmHg 现将U形管缓慢平放在水平桌面上 没有气体从管的一边通过水银逸入另一边 求U形管平放时两边空气柱的长度 在整个过程中 气体温度不变 63 答案 22 5cm7 5cm解析 设U形管两端竖直朝上时 左 右两边气体的压强分别为p1和p2 U形管水平放置时 两边气体压强相等 设为p 此时原左 右两边气柱长度分别变为l1 和l2 由力的平衡条件有p1 p2 g l1 l2 式中 为水银密度 g为重力加速度大小 由玻意耳定律有p1l1 pl1 p2l2 pl2 两边气柱长度的变化量大小相等l1 l1 l2 l2 由 式和题给条件得l1 22 5cm l2 7 5cm 64 6 2017全国 33 2 如图 容积均为V的汽缸A B下端有细管 容积可忽略 连通 阀门K2位于细管的中部 A B的顶部各有一阀门K1 K3 B中有一可自由滑动的活塞 质量 体积均可忽略 初始时 三个阀门均打开 活塞在B的底部 关闭K2 K3 通过K1给汽缸充气 使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1 已知室温为27 汽缸导热 1 打开K2 求稳定时活塞上方气体的体积和压强 2 接着打开K3 求稳定时活塞的位置 3 再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 求此时活塞下方气体的压强 65 解析 1 设打开K2后 稳定时活塞上方气体的压强为p1 体积为V1 依题意 被活塞分开的两部分气体都经历等温过程 由玻意耳定律得p0V p1V1 3p0 V p1 2V V1 p1 2p0 2 打开K3后 由 式知 活塞必定上升 设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2 V2 2V 时 活塞下方气体压强为p2 由玻意耳定律得 3p0 V p2V2 66 3 设加热后活塞下方气体的压强为p3 气体温度从T1 300K升高 将有关数据代入 式得p3 1 6p0 67 7 2016全国 33 2 一U形玻璃管竖直放置 左端开口 右端封闭 左端上部有一光滑的轻活塞 初始时 管内汞柱及空气柱长度如图所示 用力向下缓慢推活塞 直至管内两边汞柱高度相等时为止 求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离 已知玻璃管的横截面积处处相同 在活塞向下移动的过程中 没有发生气体泄漏 大气压强p0 75 0cmHg 环境温度不变 68 答案 144cmHg9 42cm解析 设初始时 右管中空气柱的压强为p1 长度为l1 左管中空气柱的压强为p2 p0 长度为l2 活塞被下推h后 右管中空气柱的压强为p1 长度为l1 左管中空气柱的压强为p2 长度为l2 以cmHg为压强单位 由题给条件得p1 p0 20 0 5 00 cmHg 由玻意耳定律得p1l1 p1 l1 联立 式和题给条件得p1 144cmHg 依题意p2 p1 由玻意耳定律得p2l2 p2 l2 联立 式和题给条件得h 9 42cm 69 1 应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤 1 选对象 根据题意 选出所研究的某一部分气体 这部分气体在状态变化过程中 其质量必须保持一定 2 找参量 找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p V T数值或表达式 压强的确定往往是关键 常需结合力学知识 如力的平衡条件或牛顿运动定律 才能写出表达式 3 认过程 过程表示两个状态之间的一种变化方式 除题中条件已直接指明外 在许多情况下 往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定 认清变化过程是正确选用物理规律的前提 70 4 列方程 根据研究对象状态变化的具体方式 选用气体方程或某一实验定律 代入具体数值 最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义 2 解决多汽缸问题的方法两个或多个汽缸封闭着几部分气体 并且汽缸之间相互关联的问题 解答时应分别研究各部分气体 找出它们各自遵循的规律 并写出相应的方程 还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式 最后联立求解 71 典题演练提能 刷高分1 2019吉林三调 如图所示 竖直放置的U形管左端封闭 右端开口 左管横截面积为右管横截面积的2倍 在左管内用水银封闭一段长为l 温度为T的空气柱 左右两管水银面高度差为hcm 外界大气压为h0cmHg 1 若向右管中缓慢注入水银 直至两管水银面相平 原右管中水银没全部进入水平部分 求在右管中注入水银柱的长度h1 以cm为单位 2 在两管水银面相平后 缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l 求此时空气柱的温度T 72 解析 1 注入水银过程封闭气体等温变化 初状态 p1 h0 h cmHg V1 lS 末状态 p2 h0cmHg V2 l S由玻意耳定律 p1V1 p2V2 在左侧的试管中 液面上升的高度 h l l 进入左侧试管中的水银的体积 V h S所以注入右侧的水银的体积 73 74 3 有一只一端开口的L形玻璃管 其竖直管的横截面积是水平管横截面积的2倍 水平管长为90cm 竖直管长为8cm 在水平管内有一段长为10cm的水银封闭着一段长为80cm的空气柱如图所示 已知气柱的温度为27 大气压强为75cmHg 管长远大于管的直径 1 现对气体缓慢加热 当温度上升到多少时 水平管中恰好无水银柱 2 保持 1 中的温度不变 将玻璃管以水平管为轴缓慢旋转180 使其开口向下 求稳定后封闭部分气体压强 75 答案 1 360K 2 72cmHg解析 1 以封闭气体为研究对象 设水平管的横截面积为S 则p1 75cmHg V1 80Scm3 T1 300K p2 80cmHg V2 90Scm3 T2 解得T2 360K 76 2 玻璃管旋转180 后 设粗管中的水银长度为xcm 则细管中的水银长度为 10 2x cm p3 75 x cmHgV3 90 10 2x Scm3由玻意耳定律得p2V2 p3V3则x无解 水银从粗管逸出 设粗管中剩下的水银长xcm p3 75 x cmHg V3 90 2 8 x Scm3由玻意耳定律p2V2 p3 V3 解得x 3cm 所以气体的压强p3 72cmHg 77 4 如图甲所示 U形汽缸固定在水平地面上 用重力不计 面积S 10cm2的活塞封闭着一定质量的气体 已知汽缸不漏气 活塞移动过程无摩擦 初始时 外界大气压强为p0 1 0 105Pa 活塞紧压小挡板 现缓慢升高缸内气体的温度 1 请在乙图中