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1、第2講 氣體、固體與液體
◎基礎(chǔ)鞏固練
1.(多選)(2018·山東聊城模擬)對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列論述中正確的是________。
A.若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運動加劇時,壓強一定變大
B.若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運動加劇時,壓強可能不變
C.若氣體的壓強不變而溫度降低,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加
D.若氣體的壓強不變而溫度降低,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)可能不變
E.氣體的壓強由溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同決定
解析: 單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運動加劇時,單位面積上的碰撞次數(shù)和碰撞的平均力都增大,因此這時氣體壓強一定增大,故A正確,B錯誤;若
2、氣體的壓強不變而溫度降低,則氣體分子熱運動的平均動能減小,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加,故C正確,D錯誤;氣體的壓強由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同決定,E正確。
答案: ACE
2.(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體,沿狀態(tài)A、B、C變化,下列說法中正確的是________。
A.沿A→B→C變化,氣體溫度不變
B.A、B、C三狀態(tài)中,B狀態(tài)氣體溫度最高
C.A、B、C三狀態(tài)中,B狀態(tài)氣體溫度最低
D.從A→B,氣體壓強減小,溫度升高
E.從B→C,氣體密度減小,溫度降低
解析: 由理想氣體狀態(tài)方程=常數(shù)可知,B狀態(tài)的pV乘積最大,則B狀態(tài)的溫度最高,A到B的過程
3、是升溫過程,B到C的過程是降溫過程,體積增大,密度減小,選項B、D、E正確,選項A錯誤。
答案: BDE
3.
(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體,從圖示A狀態(tài)開始,經(jīng)歷了B、C狀態(tài),最后到D狀態(tài),下列判斷中正確的是________。
A.A→B過程溫度升高,壓強不變
B.B→C過程體積不變,壓強變小
C.B→C過程體積不變,壓強不變
D.C→D過程體積變小,壓強變大
E.C→D過程溫度不變,壓強變小
解析: 由題圖可知,在A→B的過程中,氣體溫度升高,體積變大,且體積與溫度成正比,由=C可知,氣體壓強不變,故A正確;在B→C的過程中,體積不變,而溫度降低,由=C可知,
4、氣體壓強變小,故B正確,C錯誤;在C→D的過程中,氣體溫度不變,體積變小,由=C可知,氣體壓強變大,故D正確,E錯誤。
答案: ABD
4.(多選)(2018·潮州模擬)下列四幅圖的有關(guān)說法中不正確的是________。
A.分子間距離為r0時,分子間不存在引力和斥力
B.分子間距小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時,斥力增大引力減小,分子力表現(xiàn)為斥力
C.水面上的單分子油膜,在測量分子直徑d大小時可把分子當(dāng)作球形處理
D.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性
E.猛推木質(zhì)推桿,密閉的氣體溫度升高,壓強變大,分子間表現(xiàn)為斥力,可看作是絕熱變化
解析: 當(dāng)分子間
5、距離為r0時,分子間存在的引力和斥力大小相等,所以分子力整體的效果為0,故A錯誤;分子間距小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時,斥力和引力都增大,但引力增大得慢,所以分子力表現(xiàn)為斥力,故B錯誤;水面上的單分子油膜,在測量油膜分子直徑d大小時把它們當(dāng)作球形處理,故C正確;晶體具有點陣結(jié)構(gòu),食鹽屬于晶體,食鹽中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性,故D正確;猛推木質(zhì)推桿,外界對氣體做正功,密閉的氣體溫度升高,壓強變大,此時氣體分子之間的距離仍然大于r0,分子之間的相互作用力仍然是引力,但是很小,幾乎可以忽略不計,故E錯誤。
答案: ABE
5.
(2018·安徽合肥模擬)如圖所示,上
6、端開口的光滑圓形汽缸豎直放置,截面面積為20 cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在汽缸內(nèi)。在汽缸內(nèi)距缸底一定距離處設(shè)有卡環(huán)a、b,使活塞只能向上滑動,開始時活塞擱在a、b上,缸內(nèi)氣體的壓強等于大氣壓強p0=1.0×105 Pa,溫度為27 ℃,現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體,當(dāng)溫度緩慢升高為57 ℃,活塞恰好要離開a、b,重力加速度大小g取10 m/s2,求活塞的質(zhì)量。
解析: 活塞剛要離開a、b時,對活塞有p2S=p0S+mg
解得p2=p0+
氣體的狀態(tài)參量為T1=300 K,p1=1.0×105 Pa,T2=330 K
因為V1=V2,所以根據(jù)查理定律有=
代入數(shù)據(jù)解得m=2 kg
答案
7、: 2 kg
6.
(2018·山東臨沂模擬)如圖是一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。其中出水管很細(xì),體積可忽略不計,出水管口與瓶膽口齊平,用手按下按壓器時,氣室上方的小孔被堵塞,使瓶內(nèi)氣體壓強增大,水在氣壓作用下從出水管口流出。最初瓶內(nèi)水面低于出水管口10 cm,此時瓶內(nèi)氣體(含氣室)的體積為2.0×102 cm3,已知水的密度為1.0×103 kg/m3,按壓器的自重不計,大氣壓強p0=1.01×105 Pa,取g=10 m/s2。求:
(ⅰ)要使水從出水管口流出,瓶內(nèi)水面上方的氣體壓強的最小值;
(ⅱ)當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓強為1.16×105 Pa時,瓶內(nèi)氣體體積的壓縮量。(忽略瓶內(nèi)氣體的
8、溫度變化)
解析: (ⅰ)由題意知,瓶內(nèi)、外氣體壓強以及水的壓強存在以下關(guān)系:
p內(nèi)=p0+p水=p0+ρgh水
代入數(shù)據(jù)得p內(nèi)=1.02×105 Pa。
(ⅱ)當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓強為p=1.16×105 Pa時,設(shè)瓶內(nèi)氣體的體積為V。
由玻意耳定律為p0V0=pV,壓縮量為ΔV=V0-V,
已知瓶內(nèi)原有氣體體積V0=2.0×102 cm3,解得ΔV=25.9 cm3。
答案: (ⅰ)1.02×105 Pa (ⅱ)25.9 cm3
7.(2018·山東濟南模擬)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A依次變化到B、C、D、A、E、C,整個變化過程如圖所示,已知在狀態(tài)A時氣體溫度為320 K,則在狀
9、態(tài)B時溫度為多少?在狀態(tài)D時溫度為多少?整個過程的最高溫度為多少?
解析: 理想氣體由狀態(tài)A到B,氣體為等容變化,根據(jù)查理定律有=,得TB=TA==80 K。
由C到D再到A為等溫變化時,則TD=TA=320 K。
根據(jù)p -V圖象特點結(jié)合題圖可知,在AC連線中點處所在狀態(tài)氣體溫度最高,此狀態(tài)下p中=2.5×105 Pa,V中=2.5 L。
由=得Tmax=T中=TA=×320 K=500 K
答案: 80 K 320 K 500 K
◎能力提升練
8.[2017·全國卷Ⅱ·33(2)]一熱氣球體積為V,內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣,氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個大氣
10、壓、溫度為T0時的密度為ρ0,該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個大氣壓,重力加速度大小為g。
(ⅰ)求該熱氣球所受浮力的大??;
(ⅱ)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力;
(ⅲ)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0,求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。
解析: (ⅰ)設(shè)1個大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度為T0時的體積為V0,密度為
ρ0=①
在溫度為T時的體積為VT,密度為
ρ(T)=②
由蓋呂薩克定律得
=③
聯(lián)立①②③式得
ρ(T)=ρ0④
氣球所受的浮力為
F=ρ(Tb)gV⑤
聯(lián)立④⑤式得
F=Vgρ0⑥
(ⅱ)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為
G=ρ(Ta)Vg⑦
聯(lián)立④⑦式得
G
11、=Vgρ0⑧
(ⅲ)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m,由力的平衡條件得
mg=F-G-m0g⑨
聯(lián)立⑥⑧⑨式得
m=Vρ0T0(-)-m0⑩
答案: (ⅰ)Vgρ0 (ⅱ)Vgρ0 (ⅲ)Vρ0T0(-)-m0
9.[2017·全國卷Ⅲ·33(2)]一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2。K1長為l,頂端封閉,K2上端與待測氣體連通;M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開始測量時,M與K2相通;逐漸提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高,此時水銀已進入K1,且K1中水銀面比頂端低h,如圖(b)所示。設(shè)測量過程中溫度、與K2相
12、通的待測氣體的壓強均保持不變。已知K1和K2的內(nèi)徑均為d,M的容積為V0,水銀的密度為ρ,重力加速度大小為g。求:
(ⅰ)待測氣體的壓強;
(ⅱ)該儀器能夠測量的最大壓強。
解析: (ⅰ)水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住,設(shè)此時被封閉的氣體的體積為V,壓強等于待測氣體的壓強p,提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高時,K1中水銀面比頂端低h;設(shè)此時封閉氣體的壓強為p1,體積為V1,則V=V0+πd2l①
V1=πd2h②
由力學(xué)平衡條件得p1=p+ρgh③
整個過程為等溫過程,由玻意耳定律得
pV=p1V1④
聯(lián)立①②③④式得
p=⑤
(ⅱ)由題意知
h≤l⑥
聯(lián)立⑤⑥式有
p≤⑦
該儀器能夠測量的最大壓強為
pmax=⑧
答案: (ⅰ) (ⅱ)
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