（全國通用）高三物理復(fù)習(xí)能力提升 （題組扣點+課堂探究+高考模擬+練出高分）第8章 第3課時 氣體的性質(zhì).docVIP

第3課時氣體的性質(zhì)考綱解讀1.掌握氣體三定律的內(nèi)容、表達(dá)式及圖象.2.掌握理想氣體的概念，理解氣體熱現(xiàn)象的微觀意義1氣體分子運動特點的理解(2011上海8)某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖1所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，、所對應(yīng)的溫度分別為t，t，t，則()圖1attt btttctt，tt dttt答案b解析根據(jù)溫度越高，氣體速率大的分子增多，進而可知、所對應(yīng)的溫度關(guān)系是ttt，b項對2理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p1、v1、t1，在另一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p2、v2、t2，下列關(guān)系正確的是()ap1p2，v12v2，t1t2bp1p2，v1v2，t12t2cp12p2，v12v2，t12t2dp12p2，v1v2，t12t2答案d3下列說法正確的是()a氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力b氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量c氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強一定減小d單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大答案a解析氣體對器壁的壓強是由于大量氣體分子對器壁的碰撞形成的，是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，也可以理解為大量氣體分子單位時間內(nèi)作用在器壁單位面積上的沖量，所以選項a對，b錯誤氣體分子熱運動的平均動能減小，說明氣體的溫度降低，但由于不知氣體的體積變化情況，所以也就無法判斷氣體的壓強是增大還是減小，故選項c錯誤氣體的壓強不但與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，還與氣體分子熱運動的平均速率有關(guān)，即與氣體的溫度有關(guān)，故選項d錯誤4氣體實驗定律的理解和應(yīng)用一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖2所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在 ()aab過程中不斷減小圖2bbc過程中保持不變ccd過程中不斷增加dda過程中保持不變答案b解析首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，b正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，a錯誤；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，c錯誤；連接ao交cd于e，則ae是等容線，即vave，因為vdve，所以vdp1，a正確，b錯誤；又因氣體溫度不變，故氣體體積一定變小，c正確，d錯誤答案ac突破訓(xùn)練1如圖6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.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)，求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p.(已知外界大氣壓為p0) 圖6答案p0解析選取汽缸和活塞整體為研究對象，相對靜止時有：f(mm)a再選活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：psp0sma解得：pp0.考點二氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程例2如圖7所示，汽缸放置在水平平臺上，活塞質(zhì)量10 kg，橫截面積50 cm2，厚度1 cm，汽缸全長21 cm，汽缸質(zhì)量20 kg，大氣壓強為1105 pa，當(dāng)溫度為7時，活塞封閉的氣柱長10 cm，若將汽缸倒過來放置時，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通 圖7g取10 m/s2，求：(1)汽缸倒置時，活塞封閉的氣柱多長；(2)當(dāng)溫度多高時，活塞剛好接觸平臺解析(1)設(shè)汽缸倒置前、后被封閉氣體的壓強分別為p1和p2，氣柱長度分別為l1和l2.p1p01.2105pa，p2p00.8105pa倒置過程為等溫變化，由玻意耳定律可得p1l1sp2l2s，所以l2l115 cm(2)設(shè)倒置后升溫前、后封閉氣柱溫度分別為t2和t3，升溫后氣柱長度為l3，則t2t1(2737) k280 k，l215 cm，l320 cm升溫過程為等壓變化，由蓋呂薩克定律可得所以t3t2373 k.即溫度升高到100時，活塞剛好接觸平臺答案(1)15 cm(2)100分析有關(guān)氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程問題的物理過程一般要抓住三個要點：(1)階段性，即弄清一個物理過程分為哪幾個階段；(2)聯(lián)系性，即找出幾個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的；(3)規(guī)律性，即明確各階段遵循的實驗定律突破訓(xùn)練2如圖8所示，粗細(xì)均勻的u形管豎直放置，左端封閉，右端開口，左端用水銀封閉著長l10 cm的理想氣體，當(dāng)溫度為27c時，兩管水銀面的高度差h2 cm，設(shè)外界大氣壓為1.0105 pa(即75 cmhg)，為了使左、右兩管中的水銀面相平，(1)若對封閉氣體緩慢加熱，溫度需升高到多少？(2)若溫度保持27c不變，需從右管的開口端再緩慢注入多少 圖8高度的水銀柱？答案(1)66c(2)2.54 cm解析(1)由題意知，p173 cmhg，v110 cms，t1300 k；p275 cmhg，v211 cms；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：得，t2，代入數(shù)據(jù)得t2339 k，t266c(2)p375 cmhg，t3t1300 k，v3l3s；根據(jù)玻意耳定律：p1v1p3v3代入數(shù)據(jù)得l39.73 cm，即右管水銀柱上升了0.27 cm，所需注入的水銀柱長為h(220.27) cm2.54 cm.考點三理想氣體實驗定律的微觀解釋1等溫變化一定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能一定在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大2等容變化一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大3等壓變化一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變例3下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是_a氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故b一定量100c的水變成100c的水蒸氣，其分子之間的勢能增加c對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱d如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強必然增大e一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和f如果氣體溫度升高，那么所有分子的速率都增大解析氣體分子間的作用力近似為零，所以沒有容器的約束，氣體分子由于自身的熱運動會擴散到很大空間，a錯；一定量100c的水變成100c的水蒸氣，需吸收一定熱量，其內(nèi)能增加；而分子個數(shù)、溫度均未變，表明其分子勢能增加，b對；氣體的壓強與氣體分子密度和分子的平均速率有關(guān)，整體的體積增大，氣體分子密度減小，要保證其壓強不變，氣體分子的平均速率要增大，即要吸收熱量，升高溫度，c對；對于一定量的氣體，溫度升高，分子的平均速率變大，但若氣體體積增加得更多，氣體的壓強可能會降低，d錯；根據(jù)內(nèi)能的定義可知，e對；氣體溫度升高，分子的平均速率肯定會增大，但并不是所有分子的速率都增大，f錯答案bce突破訓(xùn)練3有關(guān)氣體的壓強，下列說法正確的是()a氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大b氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強一定增大c氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強一定增大d氣體分子的平均動能增大，氣體的壓強有可能減小答案d解析氣體的壓強與兩個因素有關(guān)：一是氣體分子的平均動能，二是氣體分子的密集程度，或者說，一是溫度，二是體積密集程度或平均動能增大，都只強調(diào)問題的一方面，也就是說，平均動能增大的同時，氣體的體積可能也增大，使得分子密集程度減小，所以壓強可能增大，也可能減小同理，當(dāng)分子的密集程度增大時，分子平均動能也可能減小，壓強的變化不能確定綜上所述正確答案為d.38用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化 類別圖線特點舉例pvpvct(其中c為恒量)，即pv之積越大的等溫線，溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)ppct，斜率kct，即斜率越大，溫度越高ptpt，斜率k，即斜率越大，體積越小vtvt，斜率k，即斜率越大，壓強越小例4如圖9甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)a經(jīng)過狀態(tài)b變?yōu)闋顟B(tài)c的vt圖象已知氣體在狀態(tài)a時的壓強是1.5105pa.圖9(1)說出ab過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖甲中ta的溫度值(2)請在圖乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)a經(jīng)過狀態(tài)b變?yōu)闋顟B(tài)c的pt圖象，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母a、b、c.如果需要計算才能確定的有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計算過程答案見解析解析(1)從題圖甲可以看出，a與b連線的延長線過原點，所以ab是一個等壓變化，即papb根據(jù)蓋呂薩克定律可得所以tatb300 k200 k.(2)由題圖甲可知，由bc是等容變化，根據(jù)查理定律得，所以pcpbpbpb1.5105pa2.0105pa則可畫出由狀態(tài)abc的pt圖象如圖所示突破訓(xùn)練4一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化，如圖10所示，pt和vt圖各記錄了其部分變化過程，試求：圖10(1)溫度600 k時氣體的壓強；(2)在pt圖象上將溫度從400 k升高到600 k的變化過程補充完整答案(1)1.25105 pa(2)如圖所示解析(1)由題圖知，p11.0105 pa，v12.5 m3，t1400 kp2？，v23 m3，t2600 k由理想氣體狀態(tài)方程得p21.25105 pa(2)在原pt圖象上補充兩段直線高考題組1(2012重慶理綜16)圖11為伽利略設(shè)計的一種測溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導(dǎo)熱良好的玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的空氣若玻璃管內(nèi)水柱上升，則外界大氣的變化可能是()a溫度降低，壓強增大b溫度升高，壓強不變c溫度升高，壓強減小 圖11d溫度不變，壓強減小答案a解析對被封閉的一定量的氣體進行研究，當(dāng)水柱上升時，封閉氣體的體積v減小，結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程c得，當(dāng)外界大氣壓強p0不變時，封閉氣體的壓強p減小，則溫度t一定降低，b選項錯誤當(dāng)外界大氣壓強p0減小時，封閉氣體的壓強p減小，則溫度t一定降低，c、d選項均錯誤當(dāng)外界大氣壓強p0增大時，封閉氣體的壓強p存在可能增大、可能不變、可能減小三種情況當(dāng)封閉氣體的壓強p增大時，溫度t可能升高、不變或降低，封閉氣體的壓強p不變時，溫度t一定降低，封閉氣體的壓強p減小時，溫度t一定降低故只有選項a可能2(2012江蘇12a(2)封閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時壓強增大從分子動理論的角度分析，這是由于分子熱運動的_增大了該氣體在溫度t1、t2時的分子速率分布圖象如圖12所示，則t1_(選填“大于”或“小于”)t2. 圖12答案平均動能小于解析溫度升高時，氣體分子平均速率變大，平均動能增大，即分子速率較大的分子占總分子數(shù)的比例較大，所以t1tbtcctbtatc 圖2dtbtatc答案c解析由題圖中各狀態(tài)的壓強和體積的值可知：pavapcvcpbvb，因為恒量，可知tatctatc.7(2012江蘇單科12a(3)如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)等壓過程到狀態(tài)b.此過程中，氣體壓強p1.0105 pa，吸收的熱量q7.0102 j，求此過程中氣體內(nèi)能的增量答案5.0102 j圖3解析等壓變化過程有，對外做的功wp(vbva)根據(jù)熱力學(xué)第一定律uqw，代入數(shù)據(jù)解得u5.0102 j.題組2對理想氣體實驗定律及狀態(tài)方程的考查8關(guān)于理想氣體，下列說法正確的是()a理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實驗定律b實際氣體在溫度不太高、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體c實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體d所有的實際氣體任何情況下，都可以看成理想氣體答案ac解析理想氣體是在任何溫度、任何壓強下都能遵守氣體實驗定律的氣體，a選項正確理想氣體是實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下的抽象，故c正確9如圖4所示，某種自動洗衣機進水時，與洗衣缸相連的細(xì)管中會封閉一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣()a體積不變，壓強變小 b體積變小，壓強變大圖4c體積不變，壓強變大 d體積變小，壓強變小答案b解析細(xì)管中封閉的氣體，可以看成是一定質(zhì)量的理想氣體，洗衣缸內(nèi)水位升高，氣體壓強增大，因溫度不變，故做等溫變化，由玻意耳定律pvc得，氣體體積減小，b選項正確10用如圖5所示的實驗裝置來研究氣體等體積變化的規(guī)律a、b管下端由軟管相連，注入一定量的水銀，燒瓶中封有一定量的理想氣體，開始時a、b兩管中水銀面一樣高，那么為了保持瓶中氣體體積不變()a將燒瓶浸入熱水中時，應(yīng)將a管向上移動 圖5b將燒瓶浸入熱水中時，應(yīng)將a管向下移動c將燒瓶浸入冰水中時，應(yīng)將a管向上移動d將燒瓶浸入冰水中時，應(yīng)將a管向下移動答案ad解析由c(常量)可知，在體積不變的情況下，溫度升高，氣體壓強增大，右管a水銀面要比左管b水銀面高，故選項a正確；同理可知選項d正確11一定質(zhì)量的理想氣體，在某一狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p0、v0、t0，在另一狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p1、v1、t1，則下列關(guān)系錯誤的是()a若p0p1，v02v1，則t0t1b若p0p1，v0v1，則t02t1c若p02p1，v02v1，則t02t1d若p02p1，v0v1，則t02t1答案abc解析根據(jù)可以判斷出選項a、b、c錯誤，d正確12如圖6所示，一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面的u形玻璃管內(nèi)，右管上端開口且足夠長，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h(yuǎn)，能使h變大的原因是()a環(huán)境溫度升高b大氣壓強升高 圖6c沿管壁向右管內(nèi)加水銀du形玻璃管自由下落答案acd解析對于左端封閉氣體，溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體發(fā)生膨脹，h增大，故a對大氣壓升高，氣體壓強將增大，體積減小，h減小，故b錯向右管加水銀，氣體壓強增大，內(nèi)、外壓強差增大，h將增大，所以c對當(dāng)管自由下落時，水銀不再產(chǎn)生壓強，氣壓壓強減小，h變大，故d正確13如圖7所示，一定質(zhì)量的氣體放在體積為v0的導(dǎo)熱容器中，一體積不計的光滑活塞c將容器分成a、b兩室，b室的體積是a室的兩倍，a室連接一“u”形細(xì)管，細(xì)管兩邊水銀柱高度差為76 cm.b室連接有一閥門k，可與大氣相通(外界大氣壓等于76 cmhg，細(xì)管內(nèi)氣體體積忽略不計)現(xiàn)將閥門k打開，圖7(1)求最終a室內(nèi)氣體的體積；(2)a室內(nèi)氣體壓強如何變化？從微觀上解釋壓強變化的原因；(3)a室內(nèi)氣體吸熱還是放熱，解釋其原因答案(1)(2)減小，原因見解析(3)吸熱，原因見解析解析(1)a室氣體等溫變化pa0276 cmhg，va0，pa76 cmhg，最終體積設(shè)為va，由玻意耳定律得pa0va0pava解得va(2)減小a室內(nèi)氣體等溫變化，氣體分子平均動能不變，氣體膨脹，體積增大，分子密集程度減小，氣體壓強減小(3)吸熱容器導(dǎo)熱，a室內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，體積增大，氣體對外做功，則a室內(nèi)氣體吸收熱量14如圖8為均勻薄壁u形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長，管的截面積為s，內(nèi)裝有密度為的液體右管內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間無摩擦且不漏氣溫度為t0時，左、右管內(nèi)液面等高，兩管內(nèi)空氣柱長度均