2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 選考模塊 第1講 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律學(xué)案.docx

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第1講　分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律 [做真題明考向]　　　　　　　　　　　　　　　　　　真題體驗(yàn)　透視命題規(guī)律 授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第84頁 [真題再做] 1.(2018高考全國(guó)卷Ⅰ，T33)(1)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體，下列說法正確的是________． A．過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小 B．過程②中氣體對(duì)外界做正功 C．過程④中氣體從外界吸收了熱量 D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小 (2)如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K.開始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0.現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了.不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量． 解析：(1)過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強(qiáng)增大，A錯(cuò)； 過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對(duì)外界做功，B對(duì)； 過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q＜0，即氣體放出熱量，C錯(cuò)； 狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相同，D對(duì)； 由b到c的過程，作過狀態(tài)b、c的等壓線，分析可得pb＞pc，由c到d的過程，溫度不變，Vc＜Vd，所以pc＞pd，所以pb＞pc＞pd，E對(duì)． (2)設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2.在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0＝p1V1① p0＝p2V2② 由已知條件得V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得 p2S＝p1S＋mg⑤ 聯(lián)立以上各式得m＝⑥ 答案：(1)BDE　(2) 2．(2018高考全國(guó)卷Ⅱ，T33)(1)對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能 B．氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能 C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 D．氣體的體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變 E．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 (2)如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體．已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)它們之間的摩擦．開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均為T0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處．求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對(duì)外所做的功．重力加速度大小為g. 解析：(1)氣體的內(nèi)能不考慮氣體自身重力的影響，故氣體的內(nèi)能不包括氣體分子的重力勢(shì)能，A錯(cuò)；實(shí)際氣體的內(nèi)能包括氣體的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分，B、E對(duì)；氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能屬于機(jī)械能，不是氣體的內(nèi)能，C錯(cuò)；氣體體積變化時(shí)，分子勢(shì)能發(fā)生變化，氣體溫度也可能發(fā)生變化，即分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的和可能不變，D對(duì)． (2)開始時(shí)活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運(yùn)動(dòng)．設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T1，壓強(qiáng)為p1，根據(jù)查理定律有 ＝① 根據(jù)力的平衡條件有p1S＝p0S＋mg② 聯(lián)立①②式可得T1＝(1＋)T0③ 此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達(dá)b處，設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2.根據(jù)蓋—呂薩克定律有＝④ 式中V1＝SH⑤ V2＝S(H＋h)⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0⑦ 從開始加熱到活塞到達(dá)b處的過程中，汽缸中的氣體對(duì)外做的功為W＝(p0S＋mg)h⑧ 答案：(1)BDE　(2)(1＋)(1＋)T0　(p0S＋mg)h 3.(2018高考全國(guó)卷Ⅲ，T33)(1)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如pV圖中從a到b的直線所示．在此過程中________． A．氣體溫度一直降低 B．氣體內(nèi)能一直增加 C．氣體一直對(duì)外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功 (2)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l1＝18.0cm和l2＝12.0cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度．在整個(gè)過程中，氣體溫度不變． 解析：(1)在pV圖中理想氣體的等溫線是雙曲線的一支，而且離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)溫度越高，故從a到b溫度升高，A錯(cuò)；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，溫度越高，內(nèi)能越大，B對(duì)；氣體體積膨脹，對(duì)外做功，C對(duì)；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，氣體吸熱，D對(duì)；由Q＝ΔU－W可知，氣體吸收的熱量一部分用來對(duì)外做功，一部分用來增加氣體的內(nèi)能，E錯(cuò)． (2)設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2.U形管水平放置時(shí)，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p. 此時(shí)原左、右兩邊氣柱長(zhǎng)度分別變?yōu)閘1′和l2′.由力的平衡條件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大?。? 由玻意耳定律有 p1l1＝pl1′② p2l2＝pl2′③ 兩邊氣柱長(zhǎng)度的變化量大小相等 l1′－l1＝l2－l2′④ 由①②③④式和題給條件得 l1′＝22.5cm⑤ l2′＝7.5cm⑥ 答案：(1)BCD　(2)22.5cm　7.5cm [考情分析] ■命題特點(diǎn)與趨勢(shì)——怎么考 1．本講主要考查對(duì)物理概念和物理規(guī)律的理解以及簡(jiǎn)單的應(yīng)用，比如熱學(xué)的基本概念、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律等知識(shí)，對(duì)于熱學(xué)的基本概念和熱力學(xué)定律的考查往往以選擇題的形式出現(xiàn)，而氣體實(shí)驗(yàn)定律往往以玻璃管或汽缸等為載體通過計(jì)算題的形式考查． 2．2019年高考命題形式仍會(huì)以一選擇題和一計(jì)算題形式出現(xiàn)，仍以基礎(chǔ)知識(shí)為主，綜合性不會(huì)太強(qiáng)．另外，油膜法估測(cè)分子大小、分子力等內(nèi)容近幾年沒有涉及，是高考冷考點(diǎn)，復(fù)習(xí)中也要引起重視，可能會(huì)成為新的命題點(diǎn)． ■解題要領(lǐng)——怎么做 　由于本講內(nèi)容瑣碎，考查點(diǎn)多，因此在復(fù)習(xí)中應(yīng)注意抓好四大塊知識(shí)：一是分子動(dòng)理論；二是從微觀角度分析固體、液體和氣體的性質(zhì)；三是氣體實(shí)驗(yàn)三定律及理想氣體狀態(tài)方程；四是熱力學(xué)定律．以四塊知識(shí)為主干，梳理出知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行理解性記憶． [建體系記要點(diǎn)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　知識(shí)串聯(lián)　熟記核心要點(diǎn) 授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第85頁 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [要點(diǎn)熟記] 1．分子動(dòng)理論：分子直徑的數(shù)量級(jí)是10－10 m；分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用的引力和斥力． 2．氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程 (1)等溫變化：pV＝C或p1V1＝p2V2. (2)等容變化：＝C或＝. (3)等壓變化：＝C或＝. (4)理想氣體狀態(tài)方程：＝C或＝. 3．熱力學(xué)定律 (1)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W. (2)熱力學(xué)第二定律：自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性． 4．牢記以下幾個(gè)結(jié)論 (1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體． (2)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和分子密集程度有關(guān)． (3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)． (4)溫度變化意味著物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能隨之變化，并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都隨之發(fā)生同樣的變化． [研考向提能力]　　　　　　　　　　　　　　　　　考向研析　掌握應(yīng)試技能 授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第85頁 考向一　分子動(dòng)理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律 1．分子動(dòng)理論的三個(gè)核心要點(diǎn) (1)分子模型、分子數(shù) ①分子模型：球模型V＝πR3，立方體模型V＝a3. ②分子數(shù)：N＝nNA＝NA＝NA(固體、液體)． (2)分子運(yùn)動(dòng)：分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平均速率越大，但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大． (3)分子勢(shì)能、分子力與分子間距離的關(guān)系． 2．理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路 (1)內(nèi)能變化量ΔU的分析思路 ①由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化．溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少． ②由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化． (2)做功情況W的分析思路 ①由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對(duì)外界做功；體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功． ②由公式W＝ΔU－Q分析氣體做功情況． (3)氣體吸、放熱Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況． 1．下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．氣體的溫度升高，每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都增大 C．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能增加 D．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 E．分子力只要增大，分子間的分子勢(shì)能就要增大 解析：布朗運(yùn)動(dòng)是液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而不是分子的運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)．溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的速率都增大，故B錯(cuò)．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，雖然溫度沒有升高，但此過程必須吸熱，而吸收的熱量使分子之間的距離增大，分子勢(shì)能增加，故C對(duì)．溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，故D對(duì)．由Epr和Fr圖象比較可知，分子力增大，分子間的分子勢(shì)能不一定增大，E錯(cuò)． 答案：ACD 2．(2017高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空．現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸．待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積．假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣．下列說法正確的是(　　) A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同 B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大 C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功 D．氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功 E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變 解析：抽開隔板，氣體自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內(nèi)能不變，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做正功，D項(xiàng)正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，B項(xiàng)正確，E項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：ABD 3．下列說法中正確的是(　　) A．氣體放出熱量，其分子的平均動(dòng)能可能增大 B．布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 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．第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律 E．某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ 解析：若外界對(duì)氣體做的功大于氣體放出的熱量，氣體溫度升高，其分子的平均動(dòng)能增大，故A是正確的；布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B是正確的；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，故C是正確的；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤；某固體或液體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝，但對(duì)于氣體此式不成立，故E錯(cuò)誤． 答案：ABC 考向二　固體、液體和氣體 1．固體和液體的主要特點(diǎn) (1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同．晶體具有確定的熔點(diǎn)，單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性．晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化． (2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，液晶具有流動(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性． (3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切． 2．飽和汽壓的特點(diǎn) 液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)． 3．相對(duì)濕度 某溫度時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比．即B＝. 4．對(duì)氣體壓強(qiáng)的兩點(diǎn)理解 (1)氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是氣體分子頻繁碰撞的結(jié)果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對(duì)容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強(qiáng)就越大． (2)地球表面大氣壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣重力產(chǎn)生的． 4．下列說法中正確的是(　　) A．石墨和金剛石是晶體，玻璃和木炭是非晶體 B．同種元素形成的晶體只能有一種排列規(guī)律 C．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 D．晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn) E．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：根據(jù)晶體和非晶體的特性和分類知A項(xiàng)正確；同種元素原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，即具有不同的空間點(diǎn)陣，物理性質(zhì)則不同，如石墨和金剛石，B項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體的分子(或原子、離子)排列規(guī)則，構(gòu)成空間點(diǎn)陣，非晶體的分子(或原子、離子)排列不規(guī)則，C項(xiàng)正確；由于物質(zhì)內(nèi)部原子排列的明顯差異，導(dǎo)致了晶體與非晶體物理化學(xué)性質(zhì)的巨大差別，晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，D項(xiàng)正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性的，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：ACD 5．關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是(　　) A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀 B．液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似，具有各向同性 C．在圍繞地球運(yùn)行的“天宮一號(hào)”中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果 D．空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近同一溫度時(shí)水的飽和汽壓 E．大量氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但分子的速率按“中間少，兩頭多”的規(guī)律分布 解析：非晶體與多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，選項(xiàng)A正確；液晶既有晶體的特性(各向異性)又有液體的流動(dòng)性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在完全失重時(shí)，由于表面張力作用，水滴呈球形，選項(xiàng)C正確；空氣濕度越大，空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài)，選項(xiàng)D正確；分子速率分布規(guī)律是“中間多，兩頭少”，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． 答案：ACD 6．下列圖象的描述和判斷正確的是(　　) A．圖1中，一定質(zhì)量的某種氣體，若不計(jì)分子勢(shì)能，氣體在狀態(tài)①時(shí)具有的內(nèi)能較大 B．圖2中，若甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子位于橫軸上，則交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)B點(diǎn)代表乙分子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)分子力為零，分子勢(shì)能最小 C．圖3中，在實(shí)際問題中，飽和汽壓包括水蒸氣的氣壓和空氣中其他各種氣體的氣壓，且水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度升高，飽和汽壓增大 D．圖4中，由A經(jīng)B到C的過程，氣體對(duì)外做的功小于由A經(jīng)D到C的過程氣體對(duì)外做的功 E．圖5中，通過觀察蜂蠟在玻璃片和云母片上熔化區(qū)域形狀的不同，可以得出晶體的物理性質(zhì)是各向異性的或晶體在不同方向上的物理性質(zhì)是不同的 解析：溫度高時(shí)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例較大，由題圖1可知，氣體在狀態(tài)②時(shí)的溫度較高，內(nèi)能較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖2可知，虛線a隨分子間距離的變化較快，則虛線a為分子間斥力的變化曲線，虛線b為分子間引力的變化曲線，交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)代表引力和斥力大小相等時(shí)分子間的距離，故甲分子在坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子在B處時(shí)分子間的分子力為零，分子勢(shì)能最小，選項(xiàng)B正確；在實(shí)際問題中，水面上方含有水分子，空氣中還有其他分子，但我們所研究的飽和汽壓只是水蒸氣的分汽壓，且水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度升高，飽和汽壓增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)題圖4，由A經(jīng)B到C的過程，氣體對(duì)外做功為W1＝pAΔV，由A經(jīng)D到C的過程，氣體對(duì)外做功為W2＝pCΔV，由于pC>pA，故W2>W1，選項(xiàng)D正確；晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，在晶體中只有單晶體具有各向異性，而非晶體具有各向同性，因此根據(jù)題圖5中蜂蠟熔化區(qū)域形狀的不同，可以得出晶體的物理性質(zhì)是各向異性的或晶體在不同方向上的物理性質(zhì)是不同的，選項(xiàng)E正確． 答案：BDE 考向三　氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程 [典例展示]　如圖所示，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同汽缸直立放置，汽缸底部和頂部均有細(xì)管連通，頂部的細(xì)管帶有閥門A.兩汽缸的容積均為V0，汽缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)．開始時(shí)A關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強(qiáng)分別為p0和.左活塞在汽缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使汽缸底部與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至汽缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸，然后打開A，經(jīng)過一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡．已知外界溫度為T0，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦．求： (1)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒； (2)重新達(dá)到平衡后左活塞上方氣體的體積Vx. [思路探究]　(1)A打開前氣體狀態(tài)變化滿足什么規(guī)律？ (2)A打開后兩側(cè)活塞如何移動(dòng)？氣體狀態(tài)變化滿足什么規(guī)律？ [解析]　(1)如圖所示，與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在A未打開時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下方氣體經(jīng)歷等壓變化過程，由蓋—呂薩克定律得＝，解得T＝T0. (2)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的質(zhì)量大，如圖所示，打開A后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至汽缸頂部，才能滿足力學(xué)平衡條件．汽缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，打開A后，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫變化過程，設(shè)左活塞上方氣體壓強(qiáng)為p 由玻意耳定律得pVx＝， (p＋p0)(2V0－Vx)＝p0 聯(lián)立解得6V－V0Vx－V＝0，解得Vx＝V0 另一個(gè)解不符合題意，舍去 故重新達(dá)到平衡后左活塞上方氣體的體積Vx＝V0. [答案]　(1)T0　(2) 應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié) (1)正確選擇研究對(duì)象：對(duì)于變質(zhì)量問題要研究質(zhì)量不變的部分；對(duì)于多部分氣體問題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間一般通過壓強(qiáng)及體積找聯(lián)系，如例題中A打開前的狀態(tài)變化． (2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)(或三個(gè))參量發(fā)生變化，把這些狀態(tài)參量羅列出來會(huì)幫助同學(xué)們比較準(zhǔn)確、快速地找到規(guī)律． (3)認(rèn)清變化過程：準(zhǔn)確分析變化過程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律，如例題中A打開前滿足等壓變化，A打開后兩部分氣體滿足等溫變化． 7．如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程的pV圖象，且AB∥V軸，BC∥p軸，已知?dú)怏w在狀態(tài)C時(shí)的熱力學(xué)溫度為300K，在狀態(tài)C時(shí)的內(nèi)能比在狀態(tài)A時(shí)的內(nèi)能多1200J. (1)求氣體在狀態(tài)A、B時(shí)的熱力學(xué)溫度． (2)請(qǐng)通過計(jì)算判斷氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程是吸熱還是放熱，同時(shí)求出傳遞的熱量． 解析：(1)氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程做等容變化，有＝，其中TC＝300K，pB＝3pC 解得TB＝900K 氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程做等壓變化，有＝，其中VA＝VB，TB＝900K 解得TA＝225K (2)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程，外界對(duì)氣體做的功為 W＝－pAΔV＝－3105(410－3－110－3)J＝－900J 由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W，其中ΔU＝1200J 解得Q＝2100J，Q為正值，說明氣體在該過程中吸熱． 答案：(1)225K　900K　(2)吸熱，計(jì)算過程見解析　2100J 8．(2017高考全國(guó)卷Ⅲ)一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)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(zhǎng)為l，頂端封閉，K2上端與待測(cè)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(cè)量時(shí)，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(shí)水銀已進(jìn)入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖(b)所示．設(shè)測(cè)量過程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)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： (1)待測(cè)氣體的壓強(qiáng)； (2)該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)． 解析：(1)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(shí)被封閉的氣體的體積為V，壓強(qiáng)等于待測(cè)氣體的壓強(qiáng)p.提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時(shí)，K1中水銀面比頂端低h；設(shè)此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)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(gè)過程為等溫過程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④ 聯(lián)立①②③④式得p＝⑤ (2)由題意知h≤l⑥ 聯(lián)立⑤⑥式有p≤⑦ 該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)為pmax＝⑧ 答案：(1)　(2) [限訓(xùn)練通高考]　　　　　　　　　　　　　　　　科學(xué)設(shè)題　拿下高考高分 單獨(dú)成冊(cè)　對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第153頁 (45分鐘) 1．(1)(2018陜西漢中高三一模)以下說法正確的是________． A．晶體一定具有規(guī)則的形狀且有各向異性的特征 B．液體的分子勢(shì)能與液體的體積有關(guān) C．水的飽和汽壓隨溫度變化而變化 D．組成固體、液體、氣體的物質(zhì)分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點(diǎn)陣” E．分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定相同 (2)如圖，用質(zhì)量m＝1kg的絕熱活塞在絕熱汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦力忽略不計(jì)，開始時(shí)活塞距離汽缸底部的高度h1＝0.5m，氣體的溫度t1＝27℃.現(xiàn)用汽缸內(nèi)一電熱絲(未畫出)給氣體緩慢加熱，加熱至t2＝267℃，活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度h2處，此過程中被封閉氣體增加的內(nèi)能增加ΔU＝400J．已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105Pa，重力加速度g取10m/s2，活塞橫截面積S＝5.010－4m2，求： ①初始時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2； ②此過程中汽缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q. 解析：(1)單晶體一定具有規(guī)則的形狀，且有各向異性的特征，而多晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；分子勢(shì)能的產(chǎn)生是由于分子間存在作用力，微觀上分子間距離的變化引起宏觀上體積的變化，分子間作用力變化，分子勢(shì)能才變化，選項(xiàng)B正確；水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度越高，飽和汽壓越大，選項(xiàng)C正確；只有晶體的分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點(diǎn)陣”，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，分子質(zhì)量不同的兩種氣體，溫度相同時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定相同，選項(xiàng)E正確． (2)①開始時(shí)，活塞受力平衡，有p0S＋mg＝p1S 解得p1＝p0＋＝1.2105Pa 氣體做等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得＝ 解得h2＝0.9m ②氣體在膨脹過程中外界對(duì)氣體做功為 W＝－p1ΔV＝－1.2105(0.9－0.5)510－4J＝－24J 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q 解得Q＝ΔU－W＝400J－(－24)J＝424J 答案：(1)BCE　(2)①0.9m　②424J 2.(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示．下列判斷正確的是________． A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi)．汽缸壁導(dǎo)熱良好，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動(dòng)．開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p，活塞下表面相對(duì)于汽缸底部的高度為h，外界的溫度為T0.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時(shí)，活塞下降了.若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達(dá)到平衡后氣體的體積．已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變，重力加速度大小為g. 解析：(1)因?yàn)椋紺，從圖中可以看出，a→b過程不變，則體積V不變，因此a→b過程外力做功W＝0，氣體溫度升高，則ΔU＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，A正確；b→c過程氣體溫度不變，ΔU＝0，但氣體壓強(qiáng)減小，由＝C知V增大，氣體對(duì)外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，B錯(cuò)誤；c→a過程氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，則ΔU＜0，由＝C知V減小，外界對(duì)氣體做功，W＞0，由ΔU＝W＋Q可知|W|＜|Q|，C錯(cuò)誤；狀態(tài)a溫度最低，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，D正確；b→c過程體積增大了，容器內(nèi)分子數(shù)密度減小，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，因此容器壁單位面積單位時(shí)間受到分子撞擊的次數(shù)減少了，E正確． (2)設(shè)汽缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為Δp，由玻意耳定律得 phS＝(p＋Δp)(h－h(huán))S① 解得Δp＝p② 外界的溫度變?yōu)門后，設(shè)活塞距底面的高度為h′. 根據(jù)蓋—呂薩克定律得＝③ 解得h′＝h④ 據(jù)題意可得Δp＝⑤ 氣體最后的體積為V＝Sh′⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式得V＝. 答案：(1)ADE　(2) 3．(1)關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是________． A．固體中的分子是靜止的，液體、氣體中的分子是運(yùn)動(dòng)的 B．液體表面層中分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 C．液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 D．汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 E．在有的物態(tài)變化中雖然物質(zhì)吸收熱量但溫度卻不升高 (2)如圖所示，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度l＝10.0cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)＝3.0cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉．已知大氣壓強(qiáng)p0＝75.0cmHg. ①求放出部分水銀后，A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度； ②此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度． 解析：(1)無論固體、液體還是氣體，其內(nèi)部分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子間的引力和斥力相等，液體表面層的分子比較稀疏，分子間距離大于r0，所以分子間作用力表現(xiàn)為引力，B正確；蒸發(fā)只發(fā)生在液體表面，在任何溫度下都能發(fā)生，C正確；汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程，汽化分為蒸發(fā)和沸騰兩種情況，不是分子間的相互排斥產(chǎn)生的，D錯(cuò)誤；冰在熔化過程中吸收熱量但溫度不升高，E正確． (2)①以cmHg為壓強(qiáng)單位．設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l＝10.0cm時(shí)的壓強(qiáng)為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時(shí)，空氣柱的長(zhǎng)度為l1，壓強(qiáng)為p1. 由玻意耳定律得pl＝p1l1① 由力學(xué)平衡條件得p＝p0＋h② 打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止． 由力學(xué)平衡條件有p1＝p0－h(huán)1③ 聯(lián)立①②③式，并代入題給數(shù)據(jù)得l1＝12.0cm④ ②當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí)，設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2. 由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤ 由力學(xué)平衡條件有p2＝p0⑥ 聯(lián)立②⑤⑥式，并代入題給數(shù)據(jù)得l2＝10.4cm⑦ 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度為Δh，依題意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧ 聯(lián)立④⑦⑧式，并代入題給數(shù)據(jù)得 Δh＝13.2cm. 答案：(1)BCE　(2)①12.0cm　②13.2cm 4．(1)下列說法正確的是________． A．布朗運(yùn)動(dòng)雖不是分子運(yùn)動(dòng)，但它證明了組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 C．?dāng)U散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進(jìn)行，不能在固體中發(fā)生 D．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢(shì)能不一定減小 E．氣體體積不變時(shí)，溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多 (2)如圖甲所示，開口向上、內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸豎直放置，在汽缸P、Q兩處設(shè)有卡口，使厚度不計(jì)的活塞只能在P、Q之間運(yùn)動(dòng)．開始時(shí)活塞停在Q處，溫度為300K，現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至活塞運(yùn)動(dòng)到P處，整個(gè)過程中的pV圖線如圖乙所示．設(shè)外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105Pa. ①說出圖乙中氣體狀態(tài)的變化過程、卡口Q下方氣體的體積以及兩卡口之間的汽缸的體積； ②求活塞剛離開Q處時(shí)氣體的溫度以及缸內(nèi)氣體的最高溫度． 解析：(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，而固體顆粒是由大量顆粒分子組成的，固體顆粒的運(yùn)動(dòng)是所有顆粒分子整體在運(yùn)動(dòng)，不能證明組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；液體表面分子比較稀疏，故液體表面分子間距離大于內(nèi)部分子之間距離，故B正確；擴(kuò)散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進(jìn)行，也能在固體中發(fā)生，故C錯(cuò)誤；分子間距離增大時(shí)，分子間的引力和斥力都減小，但是分子勢(shì)能的變化卻不一定，如分子之間距離從小于r0位置開始增大，則分子勢(shì)能先減小后增大，故D正確；由＝C可知，氣體體積不變時(shí)，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大，由于單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變，分子平均動(dòng)能增大，所以單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多，故E正確． (2)①從題圖乙可以看出，氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化，由題圖乙可知，卡口Q下方氣體的體積V0＝1.010－3m3 兩卡口之間的汽缸的體積ΔV＝1.210－3m3－1.010－3m3＝0.210－3m3. ②從題圖乙可以看出開始時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0 活塞剛離開Q處時(shí)，氣體壓強(qiáng)p2＝1.2105Pa 由查理定律有＝ 解得t2＝127℃ 設(shè)活塞最終移動(dòng)到P處，由理想氣體狀態(tài)方程有＝ 解得t3＝327℃. 答案：(1)BDE　(2)①氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化　1.010－3m3　0.210－3m3?、?27℃　327℃ 5．(1)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 (2)在一端封閉、內(nèi)徑均勻的光滑直玻璃管內(nèi)，有一段長(zhǎng)為l＝16cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)玻璃管水平放置達(dá)到平衡時(shí)如圖甲所示，被封閉氣柱的長(zhǎng)度l1＝23cm；當(dāng)管口向上豎直放置時(shí)，如圖乙所示，被封閉氣柱的長(zhǎng)度l2＝19cm.已知重力加速度g取10m/s2，不計(jì)溫度的變化．求： ①大氣壓強(qiáng)p0(用cmHg表示)； ②當(dāng)玻璃管開口向上以a＝5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，水銀柱和玻璃管相對(duì)靜止時(shí)被封閉氣柱的長(zhǎng)度． 解析：(1)氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，A正確；根據(jù)氣體溫度的微觀意義可知，B正確；在完全失重的情況下，分子運(yùn)動(dòng)不停息，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零，C錯(cuò)誤；若氣體在從外界吸收熱量的同時(shí)對(duì)外界做功，則氣體的內(nèi)能不一定增加，D錯(cuò)誤；氣體在等壓膨脹過程中，根據(jù)蓋—呂薩克定律知，體積增大，溫度升高，E正確． (2)①由玻意耳定律可得 p0l1S＝(p0＋l)l2S 解得p0＝76cmHg. ②當(dāng)玻璃管加速上升時(shí)，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，氣柱的長(zhǎng)度為l3，液柱質(zhì)量為m，對(duì)液柱，由牛頓第二定律可得 pS－p0S－mg＝ma，又＝16cmHg， 解得p＝p0＋＝100cmHg， 由玻意耳定律可得p0l1S＝pl3S 解得l3＝17.48cm. 答案：(1)ABE (2)①76cmHg　②17.48cm