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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 熱學(xué)考點(diǎn)通關(guān)（選修3-3） 考 綱 下 載 考 情 上 線 1.分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)　　　　(Ⅰ) 2．阿伏伽德羅常數(shù) (Ⅰ) 3．氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布 (Ⅰ) 4．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志、內(nèi)能 (Ⅰ) 5．固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體 (Ⅰ) 6．液晶的微觀結(jié)構(gòu) (Ⅰ) 7．液體的表面張力現(xiàn)象 (Ⅰ) 8．氣體實(shí)驗(yàn)定律 (Ⅰ) 9．理想氣體 (Ⅰ) 10．飽和蒸汽、未飽和蒸汽和飽和蒸汽壓 (Ⅰ) 11．相對(duì)濕度 (Ⅰ) 12．熱力學(xué)第一定律 (Ⅰ) 13．能量守恒定律 (Ⅰ) 14．熱力學(xué)第二定律 (Ⅰ) 實(shí)驗(yàn)十二：用油膜法估測(cè)分子的大小 高考地位 高考對(duì)本章內(nèi)容的要求偏低，題型多樣，難度不大 考點(diǎn)布設(shè) 1.分子動(dòng)理論、熱力學(xué)定律、能量守恒等是高考的熱點(diǎn) 2．氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合考查在高考中經(jīng)常出現(xiàn) 分子動(dòng)理論 [想一想] 在國(guó)際單位制中，金屬鋁的密度為ρ，它的摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則1 m3和1 kg鋁所含鋁原子的個(gè)數(shù)分別是多少？1個(gè)鋁原子的質(zhì)量和占有的體積分別是多少？ 提示：由密度ρ和摩爾質(zhì)量M可求鋁的摩爾體積V＝，故1 m3 鋁所含原子個(gè)數(shù)為NA＝，1 kg鋁所含原子個(gè)數(shù)為NA,1個(gè)鋁原子質(zhì)量為，1個(gè)鋁原子占有的體積為＝。 [記一記] 1．物體是由大量分子組成的 (1)分子的大小 ①分子的直徑(視為球模型)：數(shù)量級(jí)為10－10 m。 ②分子的質(zhì)量：數(shù)量級(jí)為10－26 kg。 (2)阿伏伽德羅常數(shù) ①1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通?？扇A＝6.021023 mol－1。 ②阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。 2．分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) (1)擴(kuò)散現(xiàn)象 ①定義：由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。 ②實(shí)質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。 (2)布朗運(yùn)動(dòng) ①定義：懸浮在液體或氣體中的小顆粒的永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。 ②特點(diǎn)：永不停息，無規(guī)則；顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。 ③布朗運(yùn)動(dòng)是由成千上萬個(gè)分子組成的“分子集團(tuán)”即固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性是液體(氣體)分子運(yùn)動(dòng)無規(guī)則性的反映。 (3)熱運(yùn)動(dòng) 分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越激烈。分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。 3．分子間同時(shí)存在引力和斥力 (1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。 (2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化的快。 (3)分子力與分子間距離關(guān)系圖線 圖12－1－1 由分子間的作用力與分子間距離關(guān)系圖線(如圖12－1－1所示)可知： 當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，分子力為0。 當(dāng)r>r0時(shí)，F(xiàn)引>F斥，分子力表現(xiàn)為引力。 當(dāng)rr0 F引和F斥都隨距離的增大而減小，隨距離的減小而增大，F(xiàn)引>F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力 r增大，引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加 r減小，引力做正功，分子勢(shì)能減少 r＝r0 F引＝F斥，F(xiàn)＝0 分子勢(shì)能最小，但不為零 r>10r0 (10－9m) F引和F斥都已十分微弱，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力 分子勢(shì)能為零 [例2]　下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說法中，正確的是(　　) A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而增大 B．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而減小 C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而減小 [解析]　當(dāng)分子間距為r0時(shí)為平衡位置，當(dāng)r>r0時(shí)分子間表現(xiàn)為引力，且其隨r的增大而先增大后減小，一直做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故A、B錯(cuò)；當(dāng)rTⅡ>TⅢ B．TⅢ>TⅡ>TⅠ C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ 解析：選B　溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。由圖象可以看出，大量分子的平均速率Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，因?yàn)槭峭N氣體，則EkⅢ>EkⅡ>EkⅠ，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 5．(xx西安聯(lián)考)關(guān)于內(nèi)能的概念，下列說法中正確的是(　　) A．若把氫氣和氧氣看作理想氣體，則具有相同體積、相同質(zhì)量和相同溫度的氫氣和氧氣具有相等的內(nèi)能 B．一定質(zhì)量0 ℃水的分子勢(shì)能比0 ℃冰的分子勢(shì)能大 C．物體吸收熱量后，內(nèi)能一定增加 D．一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣，則吸收的熱量等于增加的內(nèi)能 解析：選B　氫氣和氧氣溫度相同，說明分子平均動(dòng)能相同，氫氣和氧氣質(zhì)量相同，分子數(shù)不同，所以內(nèi)能不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一定質(zhì)量0 ℃水放出熱量凝結(jié)成0 ℃的冰，所以一定質(zhì)量0 ℃水的分子勢(shì)能比0 ℃冰的分子勢(shì)能大，選項(xiàng)B正確；物體吸收熱量后，若對(duì)外做功，內(nèi)能不一定增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的100 ℃的水吸收熱量后變成100 ℃的水蒸氣，對(duì)外做功，吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 6．(xx江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動(dòng)雖然不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但是它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù) C．在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢(shì)能不斷增大 D．通過科技創(chuàng)新，我們能夠研制出內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱機(jī) 解析：選AB　布朗運(yùn)動(dòng)雖然不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但是它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù)，選項(xiàng)B正確；在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10－9m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢(shì)能先減小后增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律，不能夠研制出內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱機(jī)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(xx廣州二模)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強(qiáng)隨熱力學(xué)溫度變化如圖3所示，則此過程(　　) 圖3 A．氣體的密度增大 B．外界對(duì)氣體做功 C．氣體從外界吸收了熱量 D．氣體分子的平均動(dòng)能增大 解析：選AB　由P－T圖可知?dú)怏w由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B溫度保持不變，故氣體分子的平均動(dòng)能不變、氣體的內(nèi)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，氣體的壓強(qiáng)變大，說明氣體的體積變小，所以氣體的密度增大、外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體向外界放出熱量，選項(xiàng)A、B正確。 8．(xx湛江市高中畢業(yè)班調(diào)研測(cè)試題)如圖4所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一只靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞。用打氣筒慢慢向筒內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到一定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)的示數(shù)。打開卡子，膠塞沖出容器過程中 (　　) 圖4 A．溫度計(jì)示數(shù)變大　　　 B．溫度計(jì)示數(shù)變小 C．氣體內(nèi)能減少 D．氣體內(nèi)能增加 解析：選BC　打開卡子，氣體體積膨脹對(duì)外做功，所以W＜0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w內(nèi)能減小，溫度降低。 三、填空、計(jì)算題 9．某同學(xué)的臥室長(zhǎng)L1＝7 m，寬 L2＝5 m，高 h＝3.2 m。假設(shè)臥室內(nèi)的空氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，已知阿伏伽德羅常數(shù) NA＝6.021023 mol－1。 (1)求臥室內(nèi)空氣分子數(shù)； (2)若室內(nèi)溫度升高，臥室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能如何變化？ 解析：(1)臥室的體積V＝L1L2h＝112 m3＝112103 L，Vm＝22.4 L/mol，室內(nèi)的空氣分子數(shù)n＝NA＝3.011027個(gè) (2)臥室里空氣分子的平均動(dòng)能增大。 答案：(1)3.011027　(2)增大 10．(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法中正確的是________。(填寫選項(xiàng)前的字母) A．氣體分子間的作用力增大 B．氣體分子的平均速率增大 C．氣體分子的平均動(dòng)能減小 D．氣體組成的系統(tǒng)的熵增加 (2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對(duì)外界做了0.6 J的功，則此過程中氣泡________(選填“吸收”或“放出”)的熱量是________J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過程中，又對(duì)外界做了0.1 J的功，同時(shí)吸收了0.3 J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J。 (3)已知?dú)馀輧?nèi)氣體的密度為1.29 kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol。阿伏伽德羅常數(shù) NA＝6.021023mol－1，取氣體分子的平均直徑為210－10 m。若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請(qǐng)估算液體體積與原來氣體體積的比值。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 解析：(1)考慮氣體分子間作用力時(shí)，分子力是引力，分子間距從r0增大，分子力先增大后減小，A錯(cuò)誤。氣泡上升過程中溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，分子平均速率也不變，B、C錯(cuò)誤。氣泡上升過程中體積膨脹，分子勢(shì)能增加，內(nèi)能增大，而對(duì)外做功，故氣體一定吸收熱量，又因?yàn)闇囟炔蛔?，故其熵必增加，D正確。 (2)將氣體視為理想氣體時(shí)，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)。氣泡上升過程中溫度不變，ΔU＝0，對(duì)外做功，W＝－0.6 J， ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝0.6 J>0， 即需從外界吸收0.6 J的熱量。 氣泡到達(dá)湖面后，由ΔU＝Q＋W 得ΔU＝(0.3－0.1)J＝0.2 J (3)設(shè)氣體體積為V0，液體體積為V1 氣體分子數(shù)n＝NA，V1＝n(或V1＝nd3) 則＝πd3NA(或＝d3NA) 解得＝110－4(910－5～210－4都算對(duì)) 答案：(1)D　(2)吸收　0.6　0.2 (3)110－4(或910－5～210－4) 第2單元固體、液體和氣體 晶體和非晶體 [想一想] 在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍如圖12－2－1中(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(shí)間變化的關(guān)系如圖(4)所示。則由此可判斷出甲、乙、丙分別為________、________、________。 圖12－2－1 提示：多晶體、非晶體、單晶體。 [記一記] (1)固體分為晶體和非晶體兩類。晶體分單晶體和多晶體。 (2)單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體無確定的幾何形狀；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體無確定的熔點(diǎn)。 (3)單晶體具有各向異性，多晶體和非晶體具有各向同性。 [試一試] 1．[多選]關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體 B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 C．單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn) D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 解析：選BC　金剛石、水晶和食鹽是晶體，玻璃是非晶體，A錯(cuò)誤；晶體的分子排列規(guī)則，且有固定的熔點(diǎn)，非晶體的分子排列不規(guī)則，且沒有固定的熔點(diǎn)，故B、C正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性，故D錯(cuò)誤。 液晶、液體 [想一想] 如圖12－2－2所示為一沾有肥皂膜的閉合金屬框，若將膜面上棉線圈內(nèi)部的膜戳破后，棉線圈會(huì)被拉成圓形，這是什么原因？與戳破前相比，肥皂膜的內(nèi)能如何變化？ 圖12－2－2 提示：液體表面張力，內(nèi)能減少。 [記一記] 1．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(shì)。 (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?。阂后w的溫度越高，表面張力越?。灰后w中溶有雜質(zhì)時(shí)，表面張力變小；液體的密度越大，表面張力越大。 2．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(dòng)位置，保持了液體的流動(dòng)性。 (2)液晶分子的位置無序使它象液體，排列有序使它象晶體。 (3)液晶分子的排列從某個(gè)方向看比較整齊，而從另外一個(gè)方向看則是雜亂無章的。 (4)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下發(fā)生改變。 3．毛細(xì)現(xiàn)象 浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。 [試一試] 2．下列現(xiàn)象中不是由表面張力引起的是(　　) A．使用鋼筆難以在油紙上寫字 B．布傘有孔，但不漏水 C．草葉上的露珠呈球形 D．玻璃細(xì)桿頂端被燒熔后變成圓形 解析：選A　使用鋼筆難以在油紙上寫字，是由于墨水與油紙不浸潤(rùn)造成的，與液體表面張力無關(guān)，符合題意，故A正確；由于雨水表面存在表面張力，雖然布傘有孔，但不漏水，與表面張力有關(guān)，故B錯(cuò)誤；草葉上的露珠存在表面張力，它表面的水分子表現(xiàn)為引力，從而使它收縮成一個(gè)球形，與表面張力有關(guān)，故C錯(cuò)誤；由于熔融的液態(tài)玻璃存在表面張力，使表面收縮，表面積變小，因此玻璃細(xì)桿頂端被燒熔后變成圓形，與表面張力有關(guān)，故D錯(cuò)誤。 氣體實(shí)驗(yàn)定律 [想一想] 電燈泡內(nèi)充有氦氬混合氣體，如果要使電燈泡內(nèi)的混合氣體在500 ℃時(shí)的壓強(qiáng)不超過一個(gè)大氣壓，則在20 ℃的室溫下充氣，電燈泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)至多能充到多少？ 提示：由于電燈泡容積不變，故氣體為等容變化，設(shè)t1＝500 ℃時(shí)壓強(qiáng)為p1，t2＝20 ℃時(shí)的壓強(qiáng)為p2，則由＝得＝，p1＝1個(gè)大氣壓，p2＝0.38個(gè)大氣壓。 [記一記] 1．氣體的狀態(tài)參量 (1)壓強(qiáng)；(2)體積；(3)溫度。 2．氣體的壓強(qiáng) (1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，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)大?。簹怏w的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式：p＝。 3．氣體實(shí)驗(yàn)定律 (1)等溫變化——玻意耳定律 ①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)與體積成反比。 ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)。 (2)等容變化——查理定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。 ②公式：＝或＝C(常量)。 ③推論式：Δp＝ΔT。 (3)等壓變化——蓋—呂薩克定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比。 ②公式：＝或＝C(常量)。 ③推論式：ΔV＝ΔT。 4．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。 (2)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：＝或＝C(常量)。 [試一試] 3.(多選)(xx廣東高考)如圖12－2－3為某同學(xué)設(shè)計(jì)的噴水裝置，內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L，保持閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L，設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變，下列說法正確的有(　　) 圖12－2－3 A．充氣后，密封氣體壓強(qiáng)增加 B．充氣后，密封氣體的分子平均動(dòng)能增加 C．打開閥門后，密封氣體對(duì)外界做正功 D．打開閥門后，不再充氣也能把水噴光 解析：選AC　充氣后，一定量氣體的體積減小，氣體的溫度不變，根據(jù)玻意耳定律可知，氣體的壓強(qiáng)增大，A項(xiàng)正確；由于氣體分子的平均動(dòng)能是由溫度決定的，溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；打開閥門后，氣體推動(dòng)液體，氣體的體積增大，對(duì)外做功，C項(xiàng)正確；當(dāng)氣體的壓強(qiáng)減小到外部與內(nèi)部壓強(qiáng)差等于水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)時(shí)，液體不再噴出，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 飽和蒸汽、濕度 [記一記] 1．飽和蒸汽與未飽和蒸汽 (1)飽和蒸汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽。 (2)未飽和蒸汽：沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽。 2．飽和蒸汽壓 (1)定義：飽和蒸汽所具有的壓強(qiáng)。 (2)特點(diǎn)：飽和蒸汽壓隨溫度而變。溫度越高，飽和蒸汽壓越大，且飽和蒸汽壓與飽和蒸汽的體積無關(guān)。 3．濕度 (1)定義：空氣的潮濕程度。 (2)描述濕度的物理量 ①絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)。 ②相對(duì)濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比，稱為空氣的相對(duì)濕度，即：相對(duì)濕度(B)＝。 [試一試] 4．下列說法正確的是(　　) A．干濕泡溫度計(jì)的示數(shù)差別越大，空氣相對(duì)濕度越大 B．空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越大 C．相對(duì)濕度越大時(shí)，水蒸發(fā)越快 D．在夏季溫度不太高、相對(duì)濕度較大時(shí)，人也容易中暑 解析：選D　干濕泡溫度計(jì)的示數(shù)差別越大，空氣越干燥，相對(duì)濕度越小，故A錯(cuò)誤；相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越小，故B錯(cuò)誤；相對(duì)濕度越大時(shí)，水蒸發(fā)越慢，故C錯(cuò)誤；濕度大水分就不易蒸發(fā)，也就是汗液不易蒸發(fā)，就帶不走體表多余的熱量，就容易中暑，故D正確。 氣體壓強(qiáng)的計(jì)算 1.系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)計(jì)算方法 (1)液體封閉的氣體壓強(qiáng)的確定 平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強(qiáng)。 取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等建立方程求出壓強(qiáng)。 液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh (2)固體(活塞或汽缸)封閉的氣體壓強(qiáng)的確定 由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對(duì)該固體進(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程來求出氣體壓強(qiáng)。 2．加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法 一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。 圖12－2－4 [例1]　如圖12－2－4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(dòng)的活塞，活塞面積為S?，F(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達(dá)到相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，求此時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p。(已知外界大氣壓為p0) [審題指導(dǎo)] 選與氣體相接觸的活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，再利用牛頓第二定律列方程求解。 [解析]　選取汽缸和活塞整體為研究對(duì)象。 相對(duì)靜止時(shí)有：F＝(M＋m)a 再選活塞為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有： pS－p0S＝ma 解得：p＝p0＋。 [答案]　p0＋) 氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用 1.氣體實(shí)驗(yàn)定律的比較 比較項(xiàng)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(shù)學(xué)表達(dá)式 p1V1＝p2V2 或pV＝C (常數(shù)) ＝或 ＝C(常數(shù)) ＝或 ＝C(常數(shù)) 同一氣體 的兩條圖 線　　　 2．理想氣體的狀態(tài)方程 (1)理想氣體： ①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。 ②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。 (2)狀態(tài)方程：＝或＝C。 (3)應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟： ①明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體； ②確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； ③由狀態(tài)方程列式求解； ④討論結(jié)果的合理性。 [例2]　(xx新課標(biāo)高考)如圖12－2－5，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0 ℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm。打開閥門S，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。 圖12－2－5 (1)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmHg為單位)； (2)將右側(cè)水槽的水從0 ℃加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫。 [審題指導(dǎo)] 第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 獲取信息 玻璃泡A、B、C均浸泡在0 ℃水槽內(nèi) 氣體發(fā)生等溫變化 U形管內(nèi)左右水銀柱高度差60 cm 壓強(qiáng)關(guān)系 打開閥門左右水銀柱高度相等 壓強(qiáng)相等 U形管和細(xì)管中氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡容積 管中氣體體積忽略不計(jì) 第二步：找突破口 (1)要求C中氣體壓強(qiáng)→由于pC＝pB可求解B中氣體壓強(qiáng)； (2)要求右側(cè)水槽水溫→C中氣體作等容變化。 [解析]　(1)在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T0＝273 K。設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pC，依題意有 p1＝pC＋Δp① 式中Δp＝60 mmHg，打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為pB。依題意，有 pB＝pC② 玻璃泡A和B中氣體的體積為 V2＝VA＋VB③ 根據(jù)玻意耳定律得p1VB＝pBV2④ 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 pC＝Δp＝180 mmHg⑤ (2)當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱至T′時(shí)，U形管左右水銀柱高度差為Δp。玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pC′＝pB＋Δp⑥ 玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得 ＝⑦ 聯(lián)立②⑤⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得T′＝364 K [答案]　(1)180 mmHg　(2)364 K 氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用 [例3]　(xx浙江自選模塊)如圖12－2－6所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形金屬容器內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m、面積為S的活塞。容器固定放置在傾角為θ的斜面上。一定量的氣體被密封在容器內(nèi)，溫度為T0，活塞底面與容器底面平行，距離為h。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。 圖12－2－6 (1)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為________； (2)由于環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移時(shí)氣體溫度為________；此過程中容器內(nèi)氣體________(填“吸熱”或“放熱”)，氣體分子的平均速率________(填“增大”、“ 減小”或“不變”)。 [解析]　(1)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓和活塞的重力有關(guān)。活塞對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p′＝，則容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋p′＝p0＋。 (2)環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移，可認(rèn)為是等壓變化，則＝，且V0＝2V1，解得T1＝。 在此等壓變化過程中，氣體溫度降低，內(nèi)能減少；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一律ΔU＝W＋Q知?dú)怏w放出熱量，氣體分子的平均速率減小。 [答案]　(1)p＝p0＋ (2)　放熱　減小 氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的處理方法 (1)氣體實(shí)驗(yàn)定律研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體。 (2)解決具體問題時(shí)，分清氣體的變化過程是求解問題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。 (3)對(duì)理想氣體，只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)要做功W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能要發(fā)生變化。 (4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q求解問題。 [隨堂鞏固落實(shí)] 1．(xx廣東高考)清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠，這一物理過程中，水分子間的(　　) A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都減小 D．引力、斥力都增大 解析：選D　由水汽凝結(jié)成水珠時(shí)，分子間的距離減小，分子引力和斥力都增大，所以D正確。 2．[多選]關(guān)于晶體和非晶體的說法，正確的是(　　) A．晶體一定具有各向異性 B．液晶具有光學(xué)各向異性 C．金剛石和石墨都是單晶體 D．具有熔點(diǎn)的物體一定是單晶體 解析：選BC　單晶體具有各向異性，而多晶體則各向同性，故A錯(cuò)誤。液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，故B正確。金剛石和石墨都是單晶體，故C正確。單晶體和多晶體都具有一定的熔點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。 3．如圖12－2－7所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強(qiáng)(　　) 圖12－2－7 A．逐漸增大　　　 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小 解析：選A　氣體從a到b的變化過程中，體積V減小，溫度T升高，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，氣體壓強(qiáng)逐漸增大，本題只有選項(xiàng)A正確。 4．[多選](xx廣東省十校聯(lián)考)一定質(zhì)量的理想氣體，現(xiàn)要使它的壓強(qiáng)經(jīng)過狀態(tài)變化后回到初始狀態(tài)的壓強(qiáng)，那么使用下列哪些過程可以實(shí)現(xiàn)(　　) A．先將氣體等溫膨脹，再將氣體等容降溫 B．先將氣體等溫壓縮，再將氣體等容降溫 C．先將氣體等容升溫，再將氣體等溫壓縮 D．先將氣體等容降溫，再將氣體等溫壓縮 解析：選BD　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體等溫膨脹，壓強(qiáng)減小，再將氣體等容降溫，壓強(qiáng)繼續(xù)減小，故 A 錯(cuò)；氣體等溫壓縮，壓強(qiáng)增大，再將氣體等容降溫，壓強(qiáng)減小，故 B 對(duì)；氣體等容升溫，壓強(qiáng)增大，再將氣體等溫壓縮，壓強(qiáng)增大，故 C錯(cuò)；氣體等容降溫，壓強(qiáng)減小，再將氣體等溫壓縮，壓強(qiáng)增大，故 D 對(duì)。 5．[多選]一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來分析，這是因?yàn)?　　) A．氣體分子的平均動(dòng)能增大 B．單位時(shí)間內(nèi)，器壁單位表面積上分子碰撞的次數(shù)增多 C．氣體分子數(shù)增加 D．氣體分子的密度增大 解析：選BD　等溫變化，分子平均動(dòng)能不變，即氣體分子每次撞擊器壁的平均沖力不變；而體積減小，分子密度增加，器壁單位時(shí)間單位面積上撞擊的分子數(shù)增多，所以壓強(qiáng)增大。 6．(xx山東高考)(1)如圖12－2－8，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，缸內(nèi)氣體 ________。(多選，填正確答案標(biāo)號(hào)) 圖12－2－8 a．內(nèi)能增加 b．對(duì)外做功 c．壓強(qiáng)增大 d．分子間的引力和斥力都增大 (2)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖12－2－9所示。將一質(zhì)量M＝3103 kg、體積V0＝0.5 m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體，開始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40 m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1 m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升。當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí)，拉力減為零，此時(shí)氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。 圖12－2－9 已知大氣壓強(qiáng)p0＝1105Pa，水的密度ρ＝1103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2。不計(jì)水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。 解析：(1)根據(jù)一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只決定于溫度，處在導(dǎo)熱氣缸中的理想氣體由于外界環(huán)境溫度升高，理想氣體的內(nèi)能要增大，所以選項(xiàng)a正確；再根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程：＝C可知，氣體壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，體積要增大，因此氣體要對(duì)外做功，所以選項(xiàng)b正確，c錯(cuò)誤；理想氣體沒有分子間的相互作用力，因此分子間的作用力始終為零，故d選項(xiàng)錯(cuò)誤。 (2)當(dāng)F＝0時(shí)，由平衡條件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入數(shù)據(jù)得 V2＝2.5 m3② 設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2，由題意得 p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 聯(lián)合②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得 h2＝10 m。⑥ 答案：(1)ab　(2)見解析 [課時(shí)跟蹤檢測(cè)] 高考常考題型：選擇題＋計(jì)算題 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．露珠呈球形是由于表面張力所致 B．不浸潤(rùn)現(xiàn)象說明固體分子對(duì)液體分子的吸引力大于液體分子之間的吸引力 C．在一定溫度下當(dāng)氣體容納某種液體分子的個(gè)數(shù)達(dá)到極值時(shí)，這種氣體就成為飽和汽，此時(shí)液體就不再蒸發(fā) D．給自行車打氣時(shí)氣筒壓下后反彈，是由分子斥力造成的 解析：選A　露珠呈球形是由于表面張力所致，選項(xiàng)A正確；不浸潤(rùn)現(xiàn)象說明固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在一定溫度下當(dāng)氣體容納某種液體分子的個(gè)數(shù)達(dá)到極值時(shí)，這種氣體就成為飽和汽，此時(shí)液體的蒸發(fā)和液化達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，而并非液體不再蒸發(fā)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；給自行車打氣時(shí)氣筒壓下后反彈，是由氣體壓強(qiáng)大于大氣壓造成的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．對(duì)于一定量的稀薄氣體，下列說法正確的是(　　) A．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)必然變得劇烈 B．保持壓強(qiáng)不變時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)一定變得劇烈 C．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子間的平均距離必然變小 D．壓強(qiáng)變小時(shí)，分子間的平均距離可能變小 解析：選D　根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝C，當(dāng)壓強(qiáng)變大時(shí)，氣體的溫度不一定變大，分子熱運(yùn)動(dòng)也不一定變得劇烈，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，氣體的溫度不一定變大，分子熱運(yùn)動(dòng)也不一定變得劇烈，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)壓強(qiáng)變大時(shí)，氣體的體積不一定變小，分子間的平均距離也不一定變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)壓強(qiáng)變小時(shí)，氣體的體積可能變小，分子間的平均距離也可能變小，選項(xiàng)D正確。 3.(xx福建高考)圖1為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖象，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) 圖1 A．TA＜TB，TB＜TC　　　　 B. TA＞TB，TB＝TC C. TA＞TB，TB＜TC D. TA＝TB，TB＞TC 解析：選C　由狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中，氣體體積不變，由查理定律可知，隨壓強(qiáng)減小，溫度降低，故TA＞TB，A、D項(xiàng)錯(cuò)；由狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中，氣體壓強(qiáng)不變，由蓋呂薩克定律可知，隨體積增大，溫度升高，即TB＜TC，B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)對(duì)。 4．(xx潮州二模)在以下說法中，正確的是(　　) A．分子間距離為平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能最大 B．熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 C．液晶既具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的光學(xué)各向異性特點(diǎn) D．飽和汽壓隨溫度的升高而變小 解析：選C　分子間距離為平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能最小，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，飽和汽壓隨溫度的升高而升高，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．對(duì)于一定量的理想氣體，下列說法正確的是(　　) A．若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變 B．若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變 C．若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大 D．氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量是定值，與氣體經(jīng)歷的過程無關(guān) 解析：選A　一定質(zhì)量的理想氣體，＝常量，p、V不變，則T不變，分子平均動(dòng)能不變，又理想氣體分子勢(shì)能為零，故氣體內(nèi)能不變，A項(xiàng)正確；理想氣體內(nèi)能不變，則溫度T不變，由＝常量知，p及V可以變化，故狀態(tài)可以變化，B錯(cuò)誤；等壓變化過程，溫度升高、體積增大，故C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，溫度升高1 K，內(nèi)能增量ΔU一定，而外界對(duì)氣體做的功W與經(jīng)歷的過程可能有關(guān)(如體積變化時(shí))，因此吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程也有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 6．(xx焦作模擬)下列說法中正確的是(　　) A．晶體一定具有規(guī)則的幾何外形 B．當(dāng)液晶中電場(chǎng)強(qiáng)度不同時(shí)，液晶對(duì)不同顏色光的吸收強(qiáng)度不同 C．當(dāng)氫氣和氧氣的溫度相同時(shí)，它們分子的平均速率相同 D．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān) 解析：選BD　單晶體一定具有規(guī)則的幾何外形，而多晶體不具有規(guī)則的幾何外形，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)液晶中電場(chǎng)強(qiáng)度不同時(shí)，液晶對(duì)不同顏色光的吸收強(qiáng)度不同，選項(xiàng)B正確；當(dāng)氫氣和氧氣的溫度相同時(shí)，它們分子的平均動(dòng)能相同，但平均速率不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān)，選項(xiàng)D正確。 7．(xx寶山區(qū)一模)圖2中A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)氣體自狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B時(shí)(　　) 圖2 A．氣體內(nèi)能一定增大 B．有可能經(jīng)過體積減小的過程 C．外界對(duì)氣體做正功 D．氣體一定從外界吸熱 解析：選AD　一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，由于從A到B，氣體的溫度升高，所以其內(nèi)能一定增大，故A正確。根據(jù)A、B與O點(diǎn)的連線表示等容變化，直線AO的斜率大，大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C(常數(shù))，A狀態(tài)的體積小，可