2021新高考物理選擇性考試B方案一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第12章 第2講　固體、液體與氣體

第2講固體、液體與氣體

主干梳理對點(diǎn)激活

知識點(diǎn)1固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體、液晶的微觀結(jié)構(gòu)?

1.晶體和非晶體

分類晶體

比較言^非晶體

單晶體多晶體

外形規(guī)則不規(guī)則回!不規(guī)則

熔點(diǎn)確定陶確定不確定

物理性質(zhì)各向異性畫各向同性各向同性

每個晶粒的排

原子排列有規(guī)則無規(guī)則

列陽］無規(guī)則

晶體和非晶體網(wǎng)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如天然水晶是晶

轉(zhuǎn)化

體，熔化再凝固成的石英玻璃是非晶體

典型物質(zhì)石英、云母、明帆、廚食鹽玻璃、橡膠

2.晶體的微觀結(jié)構(gòu)

(1)如圖所示，金剛石、石墨晶體的晶體微粒有的規(guī)則地、國周期性地在空

間排列。

金剛石石墨

(2)晶體特性的解釋

現(xiàn)象原因

具有規(guī)則的外形晶體微粒有畫規(guī)則地排列

晶體內(nèi)部從任一結(jié)點(diǎn)出發(fā)在不同方向的相等回距離上的微粒

各向異性

數(shù)「用不同

有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體，是因?yàn)榻M成晶體

具有異構(gòu)性的同一種微粒，能夠按的不同的規(guī)則在空間分布,如碳原子

可以形成石墨和金剛石

3.液晶

(1)概念：許多有機(jī)化合物像液體一樣具有同流動性,而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶

體相似，具有各向回星性，這些化合物叫做液晶。

(2)微觀結(jié)構(gòu)：分子在特定的方向上排列比較整齊，具有同晶體的各向異性,

同時也具有一定的無規(guī)則性，所以也具有液體的流動性，如圖所示。

固態(tài)液晶態(tài)液態(tài)

液晶分了及固態(tài)、液態(tài)分子的示意圖

(3)有些物質(zhì)在特定的［1同溫度范圍之內(nèi)具有液晶態(tài);另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜?/p>

劑中溶解時，在一定的麗濃度范圍具有液晶態(tài)。

(4)天然存在的液晶并不多，多數(shù)液晶是人工合成的。

(5)應(yīng)用：顯示器、人造生物膜。

知識點(diǎn)2液體的表面張力現(xiàn)象I

1.液體的表面張力

(1)概念：液體表面各部分間畫亙相吸引的力。

(2)作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積國最小的趨勢。

(3)方向：表面張力跟液面畫相切，且跟液面的分界線畫垂直。

2.浸潤和不浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)

象叫做畫浸潤。一種液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在這種固體的表面，

這種現(xiàn)象叫做畫不浸潤。如圖所示。

甲水乙水銀

玻璃試管中的水和水銀

3.毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降

的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。

知識點(diǎn)3氣體分子運(yùn)動速率的統(tǒng)計分布

理想氣體I氣體實(shí)驗(yàn)定律II

一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)

1.分子很小，間距畫很大，除碰撞外幾乎不受力。

2.氣體分子向各個方向運(yùn)動的分子數(shù)目都回相笠。

3.分子做無規(guī)則運(yùn)動，大量分子的速率按“畫中間多，兩頭少”的規(guī)律分

布。

4.溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是回確定的,溫度升高時，速率

小的分子數(shù)廚減少,速率大的分子數(shù)畫增多,分子的平均速率增大，但不是每

個分子的速率都增大。

二、氣體的狀態(tài)參量

1.氣體的壓強(qiáng)

(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的畫熱運(yùn)動,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。氣體的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于作用在單位面積上的壓力。

(2)決定因素：氣體的壓強(qiáng)取決于分子撞擊力的大小和單位面積器壁上單位時

間撞擊的分子數(shù)。所以從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)與兩個因素有關(guān)：氣體分子的國

平均動能,氣體分子的耐密集程度。

(3)單位及換算關(guān)系

2

國際單位：帕斯卡，符號：Pa,lPa=1N/mo

常用單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm);厘米汞柱(cmHg)。

55

換算關(guān)系：1atm=76cmHg=1.013X10Pa^l.OX10Pao

2.氣體的溫度

(1)物理意義

宏觀上溫度表示物體的冷熱程度，微觀上叵溫度是分子平均動能的標(biāo)志。

(2)國際單位

開爾文，簡稱開，符號：回區(qū)。

(3)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系

T=|-i2|r+273.15Ko

3.氣體的體積

氣體體積為氣體分子所能達(dá)到的空間的體積，即氣體所充滿容器的容積。

國際單位：立方米，符號：m3

常用單位：升(L)、毫升(mL)

換算關(guān)系：ln?=1()3L/L=1()3mL

4.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，在同溫度不變的情況下,壓強(qiáng)P與體積V成

N反比。

②公式：叵&匕=〃2%或〃V=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，在同體積不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫

度7成回正比。

②公式：U磐卑或牛=。(常量)。

③推論式：M卷

(3)等壓變化——蓋一呂薩克定律

①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在回壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)

溫度T成畫］正比。

②公式：固皆看或岸=。(常量)。

③推論式：△丫=*兀

5.理想氣體狀態(tài)方程

(1)理想氣體：在任何溫度、任何回壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。

①理想氣體是一種經(jīng)科學(xué)的抽象而建立的國理想化模型，實(shí)際上不存在。

②理想氣體不考慮分子間相互作用的分子力，不存在分子勢能，內(nèi)能取決于

溫度，與體積無關(guān)。

③實(shí)際氣體特別是那些不易液化的氣體在壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓)，溫度回

不太低(相對室溫)時都可當(dāng)成理想氣體來處理。

(2)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：喈=固若或牛=同。(常量)。

6.氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋

(1)玻意耳定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能囪丕變。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(qiáng)網(wǎng)增大。

(2)查理定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持的不變。

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(qiáng)回1增大。

（3）蓋一呂薩克定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能回增大；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(qiáng)應(yīng)不變。

雙基夯實(shí)

—堵點(diǎn)疏通

1.氣體的壓強(qiáng)是由氣體的自身重力產(chǎn)生的。（）

2.有無確定的熔點(diǎn)是區(qū)分晶體和非晶體比較準(zhǔn)確的方法。（）

3.液晶具有液體的流動性，又具有晶體的光學(xué)各向異性。（）

4.船浮于水面上不是由于液體的表面張力。（）

5.壓強(qiáng)極大的氣體不再遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律。（）

6.物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體。（）

7.若液體對某種固體是浸潤的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細(xì)管時，

液面跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢。（）

答案1.X2.V3.V4.V5.V6.X7.V

二對點(diǎn)激活

1.（人教版選修3-3尸33?實(shí)驗(yàn)改編）在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，

用燒熱的針接觸石蠟層背面上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍分別如圖（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間變化的關(guān)系如圖（4）所示。下

列判斷正確的是（）

A.甲、乙為非晶體，丙是晶體

B.甲、丙為晶體，乙是非晶體

C.甲、丙為非晶體，乙是晶體

D.甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體

答案B

解析由圖（1）、（2）、（3）可知：甲、乙在導(dǎo)熱性能上具有各向同性，丙在導(dǎo)熱

性能上具有各向異性，故丙為單晶體；由圖（4）可知：甲、丙有固定的熔點(diǎn)，乙無

固定的熔點(diǎn)，所以甲、丙為晶體，乙是非晶體，注意甲在其他物理性質(zhì)上可能具

有各向異性，故不能斷定甲是多晶體，故B正確。

2.（人教版選修3-3139?圖9.2-7改編）（多選）對于液體在器壁附近的液面發(fā)

生彎曲的現(xiàn)象，如圖所示，對此有下列幾種解釋，正確的是（）

A.表面層I內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏

B.表面層n內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密

C.附著層I內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密

D.附著層H內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏

答案ACD

解析液體表面具有收縮的趨勢，即液體表面各部分間作用力表現(xiàn)為張力，

這是因?yàn)橐后w表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引

力，故表面層I、表面層II內(nèi)分子的分布均比液體內(nèi)部稀疏，所以A正確，B錯

誤。附著層?內(nèi)分子與容器壁間引力大于液體內(nèi)部分子引力，附著層內(nèi)液體分子

距離小，分子間表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)散的趨勢，表現(xiàn)出浸潤現(xiàn)象，所以C正

確。附著層II內(nèi)分子與容器壁間引力小于液體內(nèi)部分子引力，附著層內(nèi)分子距離

大，分子間表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，表現(xiàn)出不浸潤現(xiàn)象，D正確。

3.（人教版選修3-312511改編）對一定質(zhì)量的氣體來說，下列情形能做到的

是（）

A.保持壓強(qiáng)和體積不變而改變它的溫度

B.保持壓強(qiáng)不變，同時升高溫度并減小體積

C.保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強(qiáng)

D.保持體積不變，同時增加壓強(qiáng)并降低溫度

答案C

解析由華=C知A、B、D錯誤，C正確。

4.（人教版選修3-3-P23-T2）如圖，向一個空的鋁制飲料罐（即易拉罐）中插入一

根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長度可以忽略）。如果不計

大氣壓的變化，這就是一個簡易的氣溫計。已知鋁罐的容積是360cm3,吸管內(nèi)部

粗細(xì)均勻，橫截面積為0.2cm2,吸管的有效長度為20cm,當(dāng)溫度為25℃時，油

柱離管口10cmo取T=t+273℃o

（1）吸管上標(biāo)刻溫度值時，刻度是否應(yīng)該均勻？

（2）估算這個氣溫計的測量范圍。

答案（1）刻度是均勻的（2）23.4?26.6℃

解析（1）由于罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)始終不變，所以寸=而，

故△7=合9=合松心

由于與成正比，所以刻度是均勻的。

（2）初始狀態(tài)：V,=360cm3+0.2X10cm3=362cm3,T\=（25+273）K=298K,

當(dāng)油柱在罐口處時，溫度最低，設(shè)為石，設(shè)此時罐內(nèi)空氣體積為匕，則％=

360cm3

由蓋一呂薩克定律有%卷

T298

解得T2=/丫2=通義360M296.4K

當(dāng)油柱在管口處時，溫度最高，設(shè)為石，設(shè)此時罐內(nèi)空氣體積為匕，則匕=

360cm3+0.2X20cm3=364cm3

由蓋一呂薩克定律有9筆

解得八="3=|||x364-299.6K

故溫度計的測量范圍為296.4?299.6K,

即23.4?26.6℃

考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)

考點(diǎn)1固體和液體的性質(zhì)栩

1.晶體和非晶體

(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。多晶

體和非晶體具有各向同性。

(2)只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。

(3)只要是具有確定熔點(diǎn)的固體必定是晶體，反之，必是非晶體。

(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

2.液體表面張力

(1)形成原因

表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表

現(xiàn)為引力。

(2)液體表面特性

表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈

性薄膜。

(3)表面張力的方向

和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。

(4)表面張力的效果

表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同

的條件下，球形的表面積最小。

(5)表面張力的大小

跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系。

3.浸潤和不浸潤

浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。當(dāng)液體與固體接觸時，接觸的位置形

成一個液體薄層，叫做附著層。附著層的液體分子可能比液體內(nèi)部稀疏，也可能

比液體內(nèi)部更密，這取決于液體、固體兩種分子的性質(zhì)。如果附著層的液體分子

比液體內(nèi)部的分子稀疏，也就是說，附著層內(nèi)液體分子間的距離大于分子力平衡

的距離山，附著層內(nèi)分子間的作用表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，就像液體

表面張力的作用一樣。這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為不浸潤。如果附著層內(nèi)分子

間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離，附著層內(nèi)分子之間的作用表現(xiàn)為斥力，附

著層有擴(kuò)展的趨勢。這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤。

4.毛細(xì)現(xiàn)象

由于液體浸潤管壁，如細(xì)玻璃管中的水，液面呈如圖形狀。液面邊緣部分的

表面張力如圖所示，這個力使管中液體向上運(yùn)動。當(dāng)管中液體上升到一定高度，

液體所受重力與液面邊緣使它向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定的高度。實(shí)驗(yàn)和理

論分析都表明，對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細(xì)，液體所能達(dá)

到的高度越高。對于不浸潤液體在細(xì)管中下降，也可做類似分析。

5.對液體性質(zhì)的兩點(diǎn)說明

（1）液體表面層、附著層的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是導(dǎo)致表面張力、浸潤和不浸潤現(xiàn)象、

毛細(xì)現(xiàn)象等的根本原因。

（2）同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體可能是不浸潤的。

例1（2019?山東濱州二模改編）（多選）下列說法正確的是（）

A.固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上的導(dǎo)熱性能不同

B.有的物質(zhì)在不同的條件下能夠生成不同的晶體，是因?yàn)榻M成它們的微粒能

夠按照不同規(guī)則在空間分布

C.在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為

晶體

D.在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變

°|解題探究II(1)由同種元素構(gòu)成的固體可以成為不同的晶體嗎?

提示：可以。

(2)在熔化過程中晶體要吸收熱量，內(nèi)能怎樣變化？

提示：增加。

嘗試解答選ABC。

固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上具有各向異性，例

如具有不同的導(dǎo)熱性能，故A正確；有些物質(zhì)在不同條件下生成不同的晶體，那

是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同的規(guī)則在空間分布，例如：金剛石和石墨都

是由碳元素構(gòu)成的，它們有不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，故B正確；在合適的條件下，某些

晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，例如天然石英是晶體，

熔融過的石英卻是非晶體，把晶體硫加熱熔化C昱度超過300C)再倒進(jìn)冷水中，會

變成柔軟的非晶體硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故C正確；在熔化過程

中，晶體要吸收熱量，雖然溫度保持不變，但是內(nèi)能要增加，故D錯誤。

「國爵威得..............................

單晶體、多晶體、非晶體的區(qū)別

三者的區(qū)別主要在以下三個方面：有無規(guī)則的幾何外形；有無固定的熔點(diǎn)；

各向同性還是各向異性。單晶體有規(guī)則的幾何外形；單晶體和多晶體有固定的熔

點(diǎn)；多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。

［變式1］下列說法正確的是()

A.同一種物質(zhì)只能形成一種晶體

B.不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力大于液體分子之間的吸引力

C.液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似，具有各向

同性

D.酒精燈中的酒精能沿?zé)粜鞠蛏仙@與毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)

答案D

解析碳可以形成石墨、金剛石，故A錯誤；不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液

體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力，故B錯誤；液晶在光學(xué)性質(zhì)上具有

各向異性，故C錯誤；酒精燈中的酒精能沿?zé)粜鞠蛏仙?，這與毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)，故

D正確。

考點(diǎn)2氣體壓強(qiáng)的理解及計算部

1.氣體壓強(qiáng)的決定因素

（1）宏觀上：對于一定質(zhì)量的理想氣體，決定于氣體的溫度和體積。

（2）微觀上：決定于氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度。

2.封閉氣體壓強(qiáng)的計算方法

（1）平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法

①液面法：選取合理的液面為研究對象，分析液面兩側(cè)受力情況，建立平衡

方程，消去面積，得到液面兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)。如圖甲中選與

虛線等高的左管中液面為研究對象。

②等壓面法：在底部連通的容器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強(qiáng)

相等。液體內(nèi)深。處的總壓強(qiáng)p=po+2g/7,P0為液面上方的壓強(qiáng)。如圖甲中虛線

處壓強(qiáng)相等，則有PB+pghi=PAO

而PA=Po+"g歷，

所以氣體B的壓強(qiáng)為PB=Po+pgkh\-h2）0

③平衡法：選取與氣體接觸的液柱（或活塞、汽缸）為研究對象進(jìn)行受力分析，

得到液柱（或活塞、汽缸）的受力平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng)。如圖乙選活塞、圖丙

選液柱進(jìn)行受力分析。

乙

⑵加速運(yùn)動系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法

選取與氣體接觸的液柱（或活塞、汽缸）為研究對象，進(jìn)行受力分析（特別注意

內(nèi)、外氣體的壓力)，利用牛頓第二定律列方程求解。

例2(1)如圖所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板A

的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為仇圓板質(zhì)量為加,

不計圓板與容器內(nèi)壁之間的摩擦。若大氣壓強(qiáng)為po,則封閉在容器內(nèi)的氣體的壓

強(qiáng)是多大？

(2)如圖中兩個汽缸質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個活塞的質(zhì)量均為m,

左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。不計活塞

與汽缸壁之間的摩擦，兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B,大氣壓為外,

求封閉氣體A、8的壓強(qiáng)各多大？

(3)如圖所示，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)量為加

的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為丸現(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(qiáng)P.(已知外界大氣

壓為Pci)

O解題探究I(1)第一問中氣體對活塞的作用力沿什么方向？

提示：垂直活塞接觸面指向活塞。

⑵第二問圖乙求氣體B的壓強(qiáng)應(yīng)選什么為研究對象簡單?

提示：汽缸。

嘗試解答⑴〃。+等（2）〃°+等P。-*

...

儂吐S（M+而

⑴圓板A受力平衡，分析圓板A的受力如圖1,

在豎直方向上列平衡方程有mg+p0S=p/臚os。，則p=p0+等。

S

產(chǎn)PASp?S

.....PHS

|〃格

1PoSmg典

圖1圖2圖3

⑵題圖甲中選活塞為研究對象，受力分析如圖2所示，有

PAS=p（）S+mg

但繼

付PA=Po+§

題圖乙中選汽缸為研究對象，受力分析如圖3所示，專p（）S=pBS+Mg

［導(dǎo)PB=Po-《。

（3）選取汽缸和活塞整體為研究對象，

相對靜止時有/=（A/+M〃

再選活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有

pS-poS=ma

ipmF

解倚P=PO+而7而。

「國爵g!嗎..............................

封閉氣體壓強(qiáng)的求解思路

封閉氣體的壓強(qiáng)，不僅與氣體的狀態(tài)變化有關(guān)，還與相關(guān)的液柱、活塞、汽

缸等物體的受力情況和運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。解決這類問題的關(guān)鍵是要明確研究對象，

然后分析研究對象的受力情況，再根據(jù)運(yùn)動情況，列出關(guān)于研究對象的力學(xué)方程,

然后解方程，就可求得封閉氣體的壓強(qiáng)。

［變式2-1］（多選）密閉容器中氣體的壓強(qiáng)（）

A.是由分子受到的重力所產(chǎn)生的

B.是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力

C.當(dāng)容器自由下落時將減小為零

D.是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的

答案BD

解析密閉容器中氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計，即使在失重

或超重的情況下，也不會影響容器中氣體的壓強(qiáng)，故A、C錯誤；氣體壓強(qiáng)由大量

氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生，與地球的引力無關(guān)，氣體對上、下、左、右器壁的

壓強(qiáng)大小都是相等的，是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，故B、

D正確。

［變式2-2］若已知大氣壓強(qiáng)為po,如圖所示各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中

液體密度均為P，求被封閉氣體的壓強(qiáng)。

答案甲：po-pgh乙：po-pgh

丙：Po-2PSh丁：Po+Pghi

解析在圖甲中，以高為。的液柱為研究對象，由二力平衡知p甲氣S+2g/2S

=PoS

所以，甲氣=Po-pg〃。

在圖乙中，以8液面為研究對象，由平衡方程尸上=產(chǎn)下，

有：p乙氣S+pghS=p°S

P乙氣=Po-Pgh。

在圖丙中，以8液面為研究對象，有。丙氣S+〃g〃Ssin6O°=poS

V3

丙氣=

所以ppo_2pgho

在圖丁中，以液面A為研究對象，由二力平衡得

p丁氣S=(po+pghi)S

所以，丁氣=，o+，g〃i。

考點(diǎn)3氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用自

1.利用氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路

(1)選對象：確定研究對象，一般地說，研究對象分兩類：一類是熱學(xué)研究對

象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對象(汽缸、活塞、液柱或某系統(tǒng))。

(2)找參量：分析物理過程，對熱學(xué)研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化

過程；對力學(xué)研究對象往往需要進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律(平衡條件或牛頓第

二定律)確定壓強(qiáng)。

(3)列方程：挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程；依據(jù)氣體

實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程。

注意：分析氣體狀態(tài)變化過程應(yīng)注意以下幾方面：①從力學(xué)的角度分析壓強(qiáng),

判斷是否屬于等壓過程。②如果題目條件是緩慢壓縮導(dǎo)熱良好的汽缸中的氣體，

且環(huán)境溫度不變，意味著氣體是等溫變化。③底部連通的容器內(nèi)靜止的液體，同

種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等。④當(dāng)液體為水銀時，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位

“cmHg”等，使計算過程簡捷。

2.處理“多個封閉氣體”相互關(guān)聯(lián)問題的技巧

(1)分別研究各部分氣體，分析它們的初狀態(tài)和末狀態(tài)的參量。

(2)找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程。

(3)找出各部分氣體之間壓強(qiáng)或體積的關(guān)系式。

(4)聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意分析合理性。

例3(2019?江西上饒重點(diǎn)中學(xué)六校高三第一次聯(lián)考)如圖a所示，一導(dǎo)熱性能

良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積為S=2X10-3m2、質(zhì)量為加=4kg、

厚度不計的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分氣體，此時活塞與汽缸底部之間的

距離為24cm,在活塞的右側(cè)12cm處有一對與汽缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度

2

為300K,大氣壓強(qiáng)po=1.0義I。'Pa?，F(xiàn)將汽缸豎直放置，如圖b所示，取g=10m/so

求:

圖a

⑴活塞與汽缸底部之間的距離;

⑵加熱到675K時封閉氣體的壓強(qiáng)。

解題探究I(1)豎直放置之后，活塞到達(dá)卡環(huán)之前氣體發(fā)生什么變化?

提示：等壓變化。

⑵豎直放置之后，活塞到達(dá)卡環(huán)之后氣體發(fā)生什么變化?

提示：等容變化。

嘗試解答(1)20cm(2)1.5X105pa

⑴汽缸水平放置時，活塞與汽缸底部之間的距離

L\=24cm

5

氣體壓強(qiáng)0=po=LOX10Pa,氣體體積V(=L1S；

汽缸豎直放置時，設(shè)活塞與汽缸底部之間的距離為乙2

氣體壓強(qiáng)〃卷+Po=L2Xl()5pa,

氣體體積V2=L2S-

氣體等溫變化，根據(jù)玻意耳定律0匕=22丫2

解得活塞與汽缸底部之間的距離殳=3心=20cm。

P2

(2)假設(shè)活塞能到達(dá)卡環(huán)處，活塞到達(dá)卡環(huán)前是等壓變化，到達(dá)卡環(huán)后是等容

變化，應(yīng)分兩個階段來處理。

氣體初狀態(tài)壓強(qiáng)P2=1.2xIO5Pa,

體積匕=心5,溫度T2=300K

活塞剛好到達(dá)卡環(huán)時，氣體壓強(qiáng)仍為P3=L2X105pa,體積丫3=上5,其中心

36cm,設(shè)溫度為T3,

vsH

氣體等壓變化，根據(jù)蓋一呂薩克定毓=云

解得此時氣體溫度73=會？=540K<675K,故假設(shè)成立。

活塞剛好到達(dá)卡環(huán)后，溫度繼續(xù)上升，氣體等容變化，

設(shè)溫度為〃=675K時封閉氣體壓強(qiáng)為p-

根據(jù)查理定律院看

解得加熱到675K時封閉氣體的壓強(qiáng)

04=卦3=L5Xl()5pa。

「國爵啕

兩部分封閉氣體關(guān)聯(lián)問題中

液柱(活塞)移動方向的分析

此類問題的特點(diǎn)是氣體的狀態(tài)參量P、V、T都發(fā)生了變化，直接判斷液柱或

活塞的移動方向比較困難，其一般思路為：

(1)先假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動，則與液柱或活塞兩端或兩表面相接觸的兩

部分封閉氣體均做等容變化。

(2)對兩部分封閉氣體分別應(yīng)用查理定律，求出每部分封閉氣體壓強(qiáng)的變化量

△2=第>，并加以比較。

①如果液柱或活塞兩端的橫截面積相等，則若即均大于零，意味著兩部分封

閉氣體的壓強(qiáng)均增大，則液柱或活塞向△，值較小的一方移動；若△〃均小于零，

意味著兩部分封閉氣體的壓強(qiáng)均減小，則液柱或活塞向壓強(qiáng)減小量較大的一方(即

Dpi較大的一方)移動；若如相等，則液柱或活塞不移動。

②如果液柱或活塞兩端的橫截面積不相等，則應(yīng)考慮液柱或活塞兩端的受力

變化(ApS),若如均大于零，則液柱或活塞向ApS較小的一方移動；若均小于

零，則液柱或活塞向較大的一方移動；若ApS相等，則液柱或活塞不移動。

注意：特殊情況，如容器有卡口、兩活塞連接等，要根據(jù)情景具體分析，靈

活變通。

［變式3-1］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(qiáng)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10cm,此時瓶內(nèi)氣體(含氣室)的體積為2.0X102cm3,已知水的密度為

332

1.0X10kg/m,按壓器的自重不計，大氣壓強(qiáng)po=L01X105pa,^^=i0m/so

求：

氣壓保溫瓶結(jié)構(gòu)圖

(1)要使水從出水管口流出，瓶內(nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)的最小值；

(2)當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.16X1()5pa時，瓶內(nèi)氣體體積的壓縮量。(忽略瓶內(nèi)氣

體的溫度變化)

答案(l)1.02X105Pa(2)25.9cm3

解析(1)由題意知，瓶內(nèi)、外氣體壓強(qiáng)以及水的壓強(qiáng)存在以下關(guān)系：

P內(nèi)=P。+P水=P。+Pgh水

代入數(shù)據(jù)得P內(nèi)=1.02X105pa。

(2)當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為〃=1.16X105pa時，設(shè)瓶內(nèi)氣體的體積為V,

由玻意耳定律得P(M)=PK壓縮量為AV=V()-V,

已知瓶內(nèi)原有氣體體積Vo=2.0X102cm3,解得

AV^25.9cm3o

［變式3-2］(2019?湖北省高三4月調(diào)研)如圖所示，一底面積為S、內(nèi)壁光滑

且導(dǎo)熱的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內(nèi)有兩個厚度不計的輕

質(zhì)活塞A和區(qū)容器內(nèi)。處有一小卡口；在A與B之間、8與容器底面之間分別

密閉著一定質(zhì)量的同種理想氣體I和II,初始時活塞A與B、活塞B與容器底部

之間的距離均為L,且活塞8卡在卡口的下方，氣體II的壓強(qiáng)為2處。若將某物塊

放置在活塞A的上表面，穩(wěn)定后活塞A向下移動0.6心已知外界大氣壓強(qiáng)為po,

重力加速度大小為g,容器導(dǎo)熱性能良好，設(shè)外界溫度不變。

M

（1）請通過計算判斷活塞B上述過程中是否向下移動；

（2）求物塊的質(zhì)量

答案（1）活塞8向下移動（2）誓

解析（1）假設(shè)A活塞向下移動0.6L時，8活塞沒有下移，對氣體I由玻意耳

定律得poLS=pi（L-O.6L）S

解得p\=2.5po

而pi>2p（）,故假設(shè)不成立，即活塞8向下移動。

⑵設(shè)活塞8下移△/?,

對氣體I,PoLS=pi'（L-0.6L+A/?）S

對氣體II,2p0LS=p2'（￡-A/?）S

氣體I、II壓強(qiáng)滿足關(guān)系p「=pi

聯(lián)立解得P「=ypo

對活塞A由受力平衡有Mg+p°S=piS

聯(lián)立解得加=贊。

對比

考點(diǎn)4氣體狀態(tài)變化的圖象問題，分析

一定質(zhì)量的氣體不同狀態(tài)變化圖象的比較

、^定律名稱玻意耳定律查理定律蓋一呂薩克定

比較項(xiàng)（等溫變化）（等容變化）律（等壓變化）

數(shù)學(xué)P1%=p2V2或

V1St

也也或T\~△或

表達(dá)式〃v=c（常數(shù)）

A.狀態(tài)b的壓強(qiáng)大于狀態(tài)c的壓強(qiáng)

B.狀態(tài)?的壓強(qiáng)大于狀態(tài)b的壓強(qiáng)

C.從狀態(tài)c到狀態(tài)"，體積減小

D.從狀態(tài)。到狀態(tài)c,溫度不變

O解題探究II(1)從圖象中可以直接讀出什么？

提示：某狀態(tài)下氣體的溫度和體積。

⑵如何比較各狀態(tài)氣體的壓強(qiáng)大小?

提示：表示某狀態(tài)的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線是一條等壓線，且連線的斜率與壓

強(qiáng)成反比。

嘗試解答選A。

分別過a、b、c、d四個點(diǎn)作出等壓線，如圖所示。在V-T圖象中，等壓線的

斜率越大，壓強(qiáng)越小，所以Pa<Pd<Pc<Pb,A正確，B錯誤；由圖象可知，從狀態(tài)

到狀態(tài)乩體積增大，C錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)c,溫度升高，D錯誤。

氣體狀態(tài)變化的圖象的應(yīng)用技巧

（1）明確點(diǎn)、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上

的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量；圖象上

的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。

（2）明確圖象斜率的物理意義：在V-T圖象⑺-T圖象）中，比較兩個狀態(tài)的壓

強(qiáng)（或體積）大小，可以比較這兩個狀態(tài)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜

率越大，壓強(qiáng)（或體積）越?。恍甭试叫。瑝簭?qiáng)（或體積）越大。

［變式4-1］如圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)〃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)再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、。狀態(tài)對應(yīng)的溫度

分別為〃、TB、TC,則下列關(guān)系式中正確的是（）

ii_*_?c

0V

A.TA<TB,TB<TCB.TA>TB,TB=TC

C.TA>TB,TB<TCD.7A=TB,TB>TC

答案C

解析A到B過程為等容過程,根據(jù)與=C可得壓強(qiáng)〃減小,溫度降低,即〃>TB；

V

從8到C為等壓過程，根據(jù)亍=?？傻皿w積V增大，溫度升高，即TB<TC,C正確。

［變式4-2］如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)。的V

-T圖象。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)是1.5X1（）5pa。

2.0

0.61.5

0.41.0

0.5

7；30040077K3477(xlO2K)

甲乙

(1)說出過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖甲中

。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)。的〃-T圖象，

并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、8、Co如果需要計算才能確定有關(guān)的坐標(biāo)值，

請寫出計算過程。

答案(1)壓強(qiáng)不變〃=200K

(2)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(diǎn)，所以A-B是一個

等壓變化過程，即PA=PB

根據(jù)蓋一呂薩克定律可得會=*

所以圖卡殊=偌乂300K=200K。

(2)由題圖甲可知，由5-C是等容變化，根據(jù)查理定律得￡=￡

所以pc=^B=1^XL5X105pa=2.0X105pa

則可畫出由狀態(tài)A-B-C的〃-T圖象如右圖所示。

2.0

1.5

1.0

0.5

3477(x10?K)

考點(diǎn)5變質(zhì)量氣體問題圖

分析變質(zhì)量氣體問題時，要通過巧妙地選擇研究對象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)

化為定質(zhì)量氣體問題，用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解。

1.打氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體整體作為研究對象，就可把充

氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題。

2.抽氣問題：將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體整體作為研究對象,

質(zhì)量不變，故抽氣過程可以看成是等溫膨脹過程。

3.灌氣問題：把大容器中的剩余氣體和多個小容器中的氣體整體作為研究對

象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題。

4.漏氣問題：選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對象，便可使變質(zhì)

量問題變成定質(zhì)量問題。

例5(2019?四川成都二診)如圖所示為一個帶有閥門K、容積為2dm3的容器

(容積不可改變)。先打開閥門讓其與大氣連通，再用打氣筒向里面打氣，打氣筒活

塞每次可以打進(jìn)1X105Pa、200cm3的空氣，忽略打氣和用氣時氣體的溫度變化(設(shè)

外界大氣的壓強(qiáng)po=IX1()5Pa)

WK

(1)若要使氣體壓強(qiáng)增大到5.0X105Pa,應(yīng)打多少次氣？

(2)若上述容器中裝的是5.0X105pa的氧氣，現(xiàn)用它給容積為0.7dn?的真空

瓶充氣，使瓶中的氣壓最終達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的2.0X105pa,則可充多少瓶？

°lI解題探究II(1)第一問為了保證質(zhì)量不變我們選哪部分氣體為研究對象?

提示：選打人的氣體和容器內(nèi)原來的氣體整體為研究對象。

⑵第二問分裝氣體時，最后容器內(nèi)剩余氣體嗎?

提示：剩余。

嘗試解答(1)40次(2)4瓶

⑴設(shè)需要打氣〃次，因每次打入的氣體相同，故可視〃次打入的氣體一次性

打入，

則氣體的初狀態(tài)：pi=LOX105Pa,%=%+〃AV,

末狀態(tài)：p2=5.0Xl()5pa,V2=Vo,

其中：Vo=2dm3,AV=0.2dm3

由玻意耳定律：0H=P2V2

代入數(shù)據(jù)解得：〃=40次。

⑵設(shè)氣壓為P3=2.0X105Pa時氣體的體積為匕,

由玻意耳定律有：〃2匕=〃3%

3

代入數(shù)據(jù)解得：V3=5dm

真空瓶的容積為V瓶=0,dm3

故可充4瓶。

「尊爵舐膽..............................

解決變質(zhì)量氣體問題的通用方法

通過巧妙選取合適的研究對象，使這類問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題，從而

利用氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程解決。

[變式5-1](2019.廣東高考模擬)有一高壓氣體鋼瓶，容積為Vo,用絕熱材

料制成，開始時封閉的氣體壓強(qiáng)為Po,溫度為7B=300K,內(nèi)部氣體經(jīng)加熱后溫度

升至TI=360K,求：

(1)溫度升至4時氣體的壓強(qiáng)；

(2)若氣體溫度保持『=360K不變，緩慢地放出一部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再

回到Po,此時鋼瓶內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來氣體總質(zhì)量的比值為多少？

答案(l)1.2p0(2)|

解析⑴根據(jù)查理定律：齊發(fā)

解得，溫度升至不時氣體的壓強(qiáng)0=1.2用。

(2)設(shè)壓強(qiáng)回到po時氣體(含漏出的部分)總體積為%,根據(jù)玻意耳定律：PiVo

=P0V2,

解得％=1.2%

Vn5

因此，剩余氣體與原來氣體質(zhì)量的比值為寸力。

[變式5-2](2019?南昌三模)農(nóng)藥噴霧器的原理如圖所示,儲液筒與打氣筒用

軟細(xì)管相連，先在筒內(nèi)裝上藥液，再擰緊筒蓋并關(guān)閉閥門K,用打氣筒給儲液筒

充氣增大儲液筒內(nèi)的氣壓，然后再打開閥門，儲液筒的液體就從噴霧頭噴出。已

知儲液筒容積為10L(不計儲液筒兩端連接管體積)，打氣筒每打一次氣能向儲液筒

內(nèi)壓入空氣200mL,現(xiàn)在儲液筒內(nèi)裝入8L的藥液后關(guān)緊筒蓋和噴霧頭開關(guān)，再

用打氣筒給儲液筒打氣。(設(shè)周圍大氣壓恒為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，打氣過程中儲液筒

內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變)，求：

(1)要使貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3atm,打氣筒活塞需要循環(huán)工作的

次數(shù)；

(2)打開噴霧頭開關(guān)K直至儲液筒的內(nèi)外氣壓相同，儲液筒內(nèi)剩余藥液的體積。

答案(1)20(2)4L

解析(1)設(shè)需打氣的次數(shù)為〃，每次打入的氣體體積為Vo,儲液筒藥液上方

的氣體體積為V,則開始打氣前：

儲液筒液體上方氣體的壓強(qiáng)：Pi=A)=1atm

儲液筒液體上方氣體和〃次打入的氣體的總體積為：

V,=V+nV0

打氣完畢時，儲液筒內(nèi)藥液上方的氣體體積為：V2=V,壓強(qiáng)為〃2=3atm

打氣過程為等溫變化，所以：0%=〃%

代入數(shù)據(jù)解得：〃=20。

(2)打開噴霧頭開關(guān)K直至儲液筒內(nèi)外氣壓相同時，設(shè)儲液筒上方氣體的體積

為匕，此過程為等溫變化，所以：P3%=P2V2

代入數(shù)據(jù)解得：％=6L

所以剩余藥液的體積為

V余=v容一V3=10L—6L=4L。

高考模擬隨堂集訓(xùn)

1.（2017.全國卷I節(jié)選）（多選）氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔

的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。

下列說法正確的是（）

A.圖中兩條曲線下面積相等

B.圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形

C.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目

D.與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0?400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)

占總分子數(shù)的百分比較大

答案AB

解析面積表示各速率區(qū)間氧分子數(shù)目占總的氧氣分子數(shù)的百分比之和，為

百分之百，二者相等，A正確；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的

平均動能越大，虛線為氧氣分子在0℃時的情形，分子平均動能較小，B正確；曲

線給出的是速率區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，C錯誤；與0℃時相比，100℃

時氧氣分子速率出現(xiàn)在。?400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，D

錯誤。

2.（2018.江蘇高考節(jié)選）如圖所示，一支溫度計的玻璃泡外包著紗布，紗布的

下端浸在水中。紗布中的水在蒸發(fā)時帶走熱量，使溫度計示數(shù)低于周圍空氣溫度。

當(dāng)空氣溫度不變，若一段時間后發(fā)現(xiàn)該溫度計示數(shù)減小，貝"）

溫度計.

A.空氣的相對濕度減小

B.空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)增大

C.空氣中水的飽和汽壓減小

D.空氣中水的飽和汽壓增大

答案A

解析溫度計示數(shù)減小說明蒸發(fā)加快，空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)減小，B錯誤；因

水的飽和汽壓只與溫度有關(guān)，空氣溫度不變，所以飽和汽壓不變，C、D錯誤；根

據(jù)相對濕度的定義，空氣的相對濕度減小，A正確。

3.(2019?全國卷I)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時，先

在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利

用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺熱等靜壓設(shè)

備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為Q13n?,爐腔抽真空后，在室溫下

用壓縮機(jī)將10瓶氮?dú)鈮喝氲綘t腔中。已知每瓶氧氣的容積為3.2X10-2m3,使用

前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5X1()7pa,使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0Xl()6pa；室溫溫

度為27C。氨氣可視為理想氣體。

(1)求壓入氯氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；

(2)將壓入氮?dú)夂蟮臓t腔加熱到1227°C,求此時爐腔中氣體的壓強(qiáng)。

答案(1)3.2X107Pa(2)1.6X108Pa

解析(1)設(shè)初始時每瓶氣體的體積為人,壓強(qiáng)為Po；使用后瓶中剩余氣體的

壓強(qiáng)為0。假設(shè)體積為Vos壓強(qiáng)為po的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜i時，其體積膨脹為V.o

由玻意耳定律有P。％=Pi-①

每瓶被壓入進(jìn)爐腔的氣體在室溫和壓強(qiáng)為P\條件下的體積為

V/=匕一％②

設(shè)10瓶氣體壓入爐腔后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為P2,體積為V2o由玻意耳定律有

p2V2=10p③

聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得P2=3.2X107Pa④

(2)設(shè)加熱前爐腔的溫度為介，加熱后爐腔溫度為氣體壓強(qiáng)為小。由查理

定律有院看⑤

聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得P3=L6X1()8pa。

4.(2019?全國卷II)如圖，一容器由橫截面積分別為2s和S的兩個汽缸連通

而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個容器被通過剛性桿連接的兩

活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分

別為po和Vo,氫氣的體積為2%,空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽

出，抽氣過程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒有到達(dá)兩汽缸的連接處，求：

(1)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；

(2)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。

答案⑴g(po+p)⑵/o+；p

43)+P)%

2po+p

解析(1)設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為Pio,根據(jù)力的平衡條件得

/?i()-2S+p-S=p-2S+p(),S①

得Pio=；(po+p)②

(2)設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為pi和氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為P2

和V2O根據(jù)力的平衡條件有

P2-S=pr2S③

由玻意耳定律得0%=010?2%④

P2V2=P(M)⑤

由于兩活塞用剛性桿連接，故%-2%=2(Vo-㈤⑥

聯(lián)立②③④⑤⑥式解得P\=%()+%

4(po+〃)Vo

"一2p0+p0

5.(2019.全國卷川)如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置，管內(nèi)有一段

高度為2.0cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管

口的距離為2.0cmo若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴

落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg,環(huán)境溫度為296Ko