2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)備課攻略 固體、液體與氣體（分層訓(xùn)練）（原卷版）

選考部分第一章熱學(xué)

《1.2固體液體氣體》訓(xùn)練

考點一固體和液體性質(zhì)的理解

1.對下列幾種固體物質(zhì)的認識，正確的有（）

A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體

B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶

體

C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則

D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同

E.晶體和非晶體之間可以相互轉(zhuǎn)化。

【答案】ADE

【解析】

A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，即熔點一定，說明食鹽是晶體，故A正確；

8.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，只能說明云母片是晶

體，故B錯誤；

C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列規(guī)則，故C錯誤；

。.石墨和金剛石組成它們的化學(xué)元素是相同的，都是碳原子，它們的物理性質(zhì)不同，是由于

碳原子排列結(jié)構(gòu)不同造成的，故。正確。

E.晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，故E正確。

故選ADE。

2.以下說法正確的有

A.飽和蒸汽在等溫變化的過程中，當(dāng)其體積減小時壓強不變

B.氣體放出熱量，其分子平均動能減小

C.晶體熔化吸熱，分子平均動能增大

D.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功

E.自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的

【答案】ADE

【解析】

4溫度不變時，飽和汽壓不變，與飽和汽體積無關(guān)，所以飽和蒸汽在等溫變化的過程中，當(dāng)

其體積減小時壓強不變，故A正確；

區(qū)氣體放出熱量，溫度不一定減小。做功不明確，故內(nèi)能變化不明確，故其分子平均動能不

一定減小，故8錯誤：

C.晶體熔化時吸熱，溫度不變，而溫度就是代表分子平均動能的，所以分子平均動能不變，

當(dāng)全部融化時，開始升溫，分子平均動能增大；故C錯誤；

D根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?/p>

在引起其他變化的情況下，是可以將從單一熱源吸收的熱量全部用于做功的，故力正確：

￡根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進

行的，故E正確；

故選ADEo

3.下列說法正確的是（）

A.液體中的布朗運動是懸浮在液體中的固體分子的運動

B.晶體均有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點

C.反映宏觀自然過程的方向性的定律是熱力學(xué)第二定律的一種表述

D.一定質(zhì)量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加

E.在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能可能增加，也可能減少

【答案】BCD

【解析】解：4、布朗運動是懸浮在液體中固體小顆粒（如花粉）的運動，不是分子的運動，

故4錯誤；

8、晶體與非晶體的區(qū)別是晶體具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，故B正確；

C、熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律，故C正確；

根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程"=C,可知一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，氣體

的溫度升高；又因為一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)，所以內(nèi)能一

定增加。故。正確；

E、在絕熱條件下壓縮氣體時，外界對氣體做功，但沒有熱交換；故氣體的內(nèi)能增加；故E

錯誤；

故選：BCD。

4.下列說法正確的是（）

A.液晶與多晶體一樣具有各向同性

B.水杯裝滿水水面不是平面，而是“上凸”的，這是表面張力所致

C.相對濕度是空氣中水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比

D.飽和汽壓一定隨溫度的升高而增大

E.脫脂棉脫脂的目的，在于使它從能被水浸潤變?yōu)椴荒鼙凰櫍员阄∷幰?/p>

【答案】BCD

【解析】解：

A、液晶在光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，多晶體具有各向同性，故4錯誤。

8、“上凸”現(xiàn)象是表面張力產(chǎn)生的不浸潤現(xiàn)象所致，故8正確。

C、空氣的相對濕度等于水蒸氣的實際壓強與同溫下水的飽和汽壓的比值，故C正確。

D、溫度越高，液體越容易揮發(fā)，故飽和汽壓隨溫度的升高而增大，故。正確。

E、脫脂棉脫脂的目的，在于使它從不能被水浸潤變?yōu)槟鼙凰?，以便吸取藥液，故E錯

誤。

故選：BCD。

5.下列說法中正確的是（）

A.液晶分子的空間排列不穩(wěn)定，具有流動性和有各向同性

B.同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現(xiàn)

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.小草上的露珠呈球形，是由于水的表面層分子間距較大，分子力表現(xiàn)為引力，使水

的表面收縮從而形成球形

【答案】BCD

【解析】

4液晶既有液體的流動性、又具有晶體的光學(xué)各向異性，液晶的分子排列是不穩(wěn)定的，外界

的微小擾動就能引起液晶分子排列的變化，故A錯誤；

8.同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，如金剛石和石墨。故8正確；

C根據(jù)晶體的特點可知，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（溫度超

過300。0再倒進冷水中，會變成柔軟的非晶硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故C正

確；

。.小草上的露珠呈球形，是由于水的表面層分子間距較大，分子力表現(xiàn)為引力，使水的表面

收縮從而形成球形，故。正確。

故選BCD。

考點二、氣體實驗定律

6.（1）關(guān)于熱現(xiàn)象和熱力學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是o（填入正確選項前的字母

）

A.分子間同時存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力大小隨著分子間距離的增

大而減小

B.物體的溫度升高時，并不是物體內(nèi)每個分子的熱運動的速率都增大

C.在溫度不變的條件下壓縮一定量的理想氣體，此過程中氣體一定對外放熱

n第二類永動機不可能制造成功的原因是因為它違背了熱力學(xué)第一定律

E.自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性

（2）如圖所示，氣缸（足夠長）開口向右、固定在水平桌面上，氣缸內(nèi)用橫截面積為S的

活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸壁之間的摩擦忽略不計。輕繩跨過光滑定

滑輪將活塞和地面上質(zhì)量為m的重物連接。開始時氣缸內(nèi)外壓強相同，均為大氣壓

Po（mg<p（）S,g為重力加速度），輕繩處在伸直狀態(tài)，氣缸內(nèi)氣體的溫度為T。，體積為％。

現(xiàn)用力拖動氣缸使其緩緩向左移動（溫度不變）至重物剛離開地面，接著緩慢降低氣體的

溫度，使得氣缸內(nèi)氣體的體積恢復(fù)為％,求：

a

（團）重物剛離開地面時氣缸向左移動的距離小

（團）氣體體積恢復(fù)為%時的溫度T。

【答案】（l）BCE;

A分子間相互作用的合力隨間距的增大不一定增大，故A錯誤：

8.溫度是分子的平均動能的標(biāo)志，是大量分子做無規(guī)則運動的統(tǒng)計規(guī)律，溫度升高時，物體

的分子的平均動能增大，但不是物體內(nèi)每個分子的熱運動速率都增大，故8正確；

C在溫度不變的條件下壓縮一定量的理想氣體，壓縮氣體外界對氣體做功W>0,溫度不變

則4U=0,由熱力學(xué)第一定律4U="+Q可知，Q<0,故此過程中氣體一定對外放熱，

故C正確：

￡?；,第二類永動機雖不違背能量守恒定律，但時違反了熱力學(xué)第二定律，也是不可能制成的,

故。錯誤；

E.由熱力學(xué)第二定律可知，自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故E正確。

故選BCE。

（2）

（2）解：（團）對氣缸內(nèi)氣體,初始時pi=p（）,重物剛好離開地面時

P2=Pt)-W

設(shè)重物剛離開地面時氣缸內(nèi)氣體的體積為V,由于此過程氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律

Pi^o=P?V

解得吁畸

故d號=mg%

2

pQS-mgS

國）重物離開地面后，氣體壓強不變，根據(jù)蓋?呂薩克定律：7=T

I。1

解得：7=竽=暇坦7。

7.如圖甲所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞的厚度不計，在A、8兩處設(shè)有限制裝置,

使活塞只能在A、B之間運動，4左側(cè)汽缸的容積為％,4、8之間容積為0.1%,開始

時活塞在A處，缸內(nèi)氣體壓強為O.9po（po為大氣壓強），溫度為297K,現(xiàn)通過對氣體緩

慢加熱使活塞恰好移動到B.求:

AB

H

甲

（1）活塞移動到B時，缸內(nèi)氣體溫度78；

（2）在圖乙中畫出整個過程的p-V圖線.

【答案】解：（1）活塞離開4處前缸內(nèi)氣體發(fā)生等容變化

初態(tài)：Pt=O.9po

Ti=297K

末態(tài)：p2=Po

根據(jù)查理定律得：華=票（2分）

<1；2

解得活塞剛離開A處時的溫度：72=鬻=照K=330K（1分）

U.vpQU.v

活塞由A移動到8的過程中，缸內(nèi)氣體發(fā)生等壓變化，由蓋一呂薩克定律得:

衿辛（2分）

72TB

解得：TB=1.1T2=1.1X330K=363K（1分）

（2）p-V圖線如圖所示.（3分）

【解析】(1)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，氣體先發(fā)生等容變化，當(dāng)壓強等于外界大氣壓時，活塞

緩慢向右移動，氣體發(fā)生等壓變化。根據(jù)查理定律，求解心。

(2)根據(jù)氣體經(jīng)過兩個狀態(tài)變化過程，結(jié)合兩個狀態(tài)的巴丫值，畫出圖象。

本題關(guān)鍵在于分析氣體發(fā)生何種狀態(tài)變化，考查分析判斷的能力。審題時，要充分挖掘隱含

的條件。這是高考命題立意的熱點。

8.如圖所示，水平放置的氣缸通過一段不計體積的導(dǎo)管和內(nèi)徑很小的U形管相連。。形

管左端開口，管內(nèi)裝有水銀，兩側(cè)液面等高，內(nèi)徑很小。氣缸被一不計厚度的活塞隔成

體積相同的兩部分氣體。兩部分氣體長度均為10cm(氣缸右側(cè)接有一段體積不計的

電阻絲)。已知外界溫度t=27久，大氣壓強po=75cmHg,封閉氣體可視為理想氣體。

給活塞右側(cè)氣體用電阻絲加熱，達到穩(wěn)定狀態(tài)時U形管兩側(cè)液面高度差為=25cm.

不計活塞與氣缸間的摩擦，試分析：

(1)若氣缸隔熱，活塞導(dǎo)熱，求此時氣缸右側(cè)氣體的溫度〃；

(2)若氣缸左側(cè)壁導(dǎo)熱，其余部分和活塞均隔熱，求此時氣缸右側(cè)氣體的溫度7"。

【答案】解：(1)氣缸兩部分氣體可看成一個整體，進行等容變化，7=27℃+273K=300K,

滿足：

PoPo+pgAh

--■

TT'

解得：T'=400/C

(2)氣缸左側(cè)封閉氣體進行等溫變化，滿足：po《S=(Po+pg4i)L'S

解得：L'=7.5cm

對氣缸右側(cè)封閉氣體，由理想氣體狀態(tài)方程有：也竺=色吐陋”匕空

解得：T"=500K

9.圖甲中，豎直放置形狀的均勻?qū)釟飧?，一端橫截面積為S,另一端橫截面積

為2S,AB=h,氣缸內(nèi)有一個可自由移動的活塞（厚度不計），重力大小為p°S,橫截面

積為2S,初始時活塞水平靜止于C位置，把缸內(nèi)密閉氣體與外界大氣隔開，BC=4h。

已知大氣壓強為Po,環(huán)境溫度為To,現(xiàn)把該裝置緩慢倒置放置，穩(wěn)定后。（不計一切摩

擦）

sA

25

甲乙

（1）求缸內(nèi)封閉氣體的體積;

（2）若環(huán)境溫度降低至：7。時，求內(nèi)部封閉氣體的壓強。

O

【答案】解：（1）初始時活塞水平靜止于C位置，對活塞受力分析（如圖）

活塞平衡：p（）S+Pi2S=p02s

求得：P1=T

體積：匕=Sh+2S-4h=9Sh

倒置穩(wěn)定后，對活塞受力分析

活塞平衡：p0S+po2s=p22s

求得：P2=V

由玻意耳定律：P1%=P2%

解得：V2=3Sh

(2)降溫過程的初狀態(tài)：p2=爭，/=3S/i,T2=To

環(huán)境溫度降低至;7。時，假設(shè)活塞未至8,壓強不變，則有：p3=pz=粵，73=：70%=?

oLo

由蓋一呂薩克定律：?=?

r2>3

得：V3=^Sh<Sh

假設(shè)不成立，活塞已至3,則體積為：W=S/i

由理想氣體狀態(tài)方程：竽=乎

*213

解得:p;=竽

考點三、氣體狀態(tài)變化的圖像問題

10.圖甲所示是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)4經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖象.已知氣

體在狀態(tài)A時的壓強是1.5X105Pa.

甲乙

(1)說出A到B過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖中北的溫度值.

(2)請在圖乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)4經(jīng)過狀態(tài)8變?yōu)闋顟B(tài)C的p-T圖象，并在圖線相

應(yīng)位置上標(biāo)出字母人8、C.如果需要計算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計算過程.

【答案】解：(1)由圖甲所示圖象可知，A與B的連線的延長線過原點。，

所以4-8是一個等壓變化，即以=PB=1-5x105Pa,

33

由圖甲所示圖象可知：VA=0.4m,VB=VC=0,6m,

TB=300K,Tc=400K

從4到8過程，由蓋?呂薩克定律得：?=詈

?A

得二=200K；

(2)由圖甲所示圖象可知，從8到C為等容過程，

s

由(1)知：pB=1.5x10Pa,TB=300/C,Tc=400K,

由查理定律得：,=叫

5

解得：pc=2x10Pa,氣體狀態(tài)變化圖象如圖所示:

11.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)C的U-7圖象.已知氣體在狀態(tài)

An寸的壓強是1.5x105Pa.

(1)說明ATB過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖中圖的值；

(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P-7圖象，并在圖線

相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、氏C,如果需要計算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計算過程.

【答案】解：(1)由題圖甲可以看出，4與8的連線的延長線過原點0,所以

4TB是等壓變化，即PA=PB

根據(jù)蓋一呂薩克定律有M=M

TATB

代入數(shù)據(jù)解得TA=200K

(2)如題圖甲所示，由8-C是等容變化，根據(jù)查理定律得

PB_PC

TB~TC

代入數(shù)據(jù)解得Pc=2.0x105Pa

則可畫出由狀態(tài)ATBT。的p圖象如答圖所示。

12.使一定質(zhì)量的理想氣體按圖中箭頭所示的順序變化，圖線BC是一段以縱、橫軸為漸近

線的雙曲線。

甲乙

(1)已知氣體在狀態(tài)A的溫度7>=300K,求氣體在狀態(tài)B、C、。的溫度各是多少？

(2)將上述狀態(tài)變化過程在圖乙中畫出，圖中要標(biāo)明A、B、C、。四點，并且要畫箭頭

表示變化的方向，說明每段圖線各表示什么過程？

【答案】解：(1)4到8過程，氣體發(fā)生等壓變化，

由呂薩克定律得：?=M，

TATB

由圖可知：VB=2VA,則7B=2二=600K；

8到C過程，氣體發(fā)生等溫變化，TB=TC=600K.

C到。過程，氣體發(fā)生等壓變化，

由呂薩克定律得：M=

TcTD

由圖可知，Vc=2VD,得到TO=300K

(2)4B是等壓膨脹過程，8c是等溫膨脹過程，CO等壓壓縮過程；

采用描點法，作出V-7表示的圖線如圖所示；

V/L

13.豎直平面內(nèi)有一L形細玻璃管，A端封閉，C端開口，最初4B段處于水平狀態(tài)，且AB

段的橫截面積是BC段的2倍，中間有一段水銀將理想氣體封閉在4端，各部分尺寸如

圖所示，外界大氣壓強Po=75cmHg.環(huán)境溫度為27℃.

(1)若從C端緩慢注入水銀，使水銀與C端管口平齊，需要注入水銀的長度為多少？

(2)在①的條件下，若將A8段置入熱源中，緩慢升高溫度，使氣柱恢復(fù)初始長度，這

時熱源的溫度是多少(不考慮水銀柱的熱脹冷縮)？

(3)畫出整個過程中的p-7圖象.

【答案】(1)設(shè)A側(cè)氣柱長度。=30cm-10c?n=20cwi時,氣體的壓強為p1,氣柱長度為％時,

氣體壓強為Pz

根據(jù)題意可得Pi=SOcmHg,p2=lOOcmHg

此過程為等溫變化，根據(jù)玻意耳定律，有Pi%=P2%，解得L=16cm

因為A8段的橫截面積是BC段的2倍，所以注入水銀的長度Ax=(20cm-16cm)x2+

25cm—5cm=28cm

(2)若將A3段置入熱源中，緩慢升高溫度，有部分水銀溢出，使其恢復(fù)初始狀態(tài)，根據(jù)查

理定律有，7=?

*1*3

1

p3=75cmHg+pgh=lOOcmHg,費==375/<=102c;

Pi

(3)整個過程中的p-7圖

14.如圖甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S=lx10-3巾2?；钊馁|(zhì)量為7n=

2kg,厚度不計。在A、8兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、8之間運動，B下方汽

43

缸的容積為1.0x10-37n3,4、8之間的容積為2.0x10-m,外界大氣壓強=1.0x

105Pa.,開始時活塞停在3處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9po，溫度為27。配現(xiàn)緩慢加熱缸

內(nèi)氣體，直至327。以求：

p/(xl05Pa)

1.60

1.4()

1.20

1.0()

0.80

1.0()1.101.2()V/(xl(r3m3)

乙

(1)活塞剛離開B處時氣體的溫度t2；

(2)缸內(nèi)氣體最后的壓強；

(3)在圖乙中畫出整個過程中的p-1/圖線。

【答案】解：(1)活塞剛離開B處時，設(shè)氣體的壓強為P2,由二力平衡可得P2=Po+詈

解得P2=1.2x105Pa

由查理定律得黑片總

解得t2=127℃?

(2)設(shè)活塞最終移動到4處，缸內(nèi)氣體最后的壓強為P3,由理想氣體狀態(tài)方程得給=

4/3十I]4/31c3

解得P3=1.5x105Pao

因為P3>P2,故活塞最終移動到A處的假設(shè)成立。

(3)如圖所示:

/?/(xHPPa)

1.60-T

■TTT

J.UJ.AJ

????

?rv個

H()<~?-?~~?■—?~~1"-??--------

l.M1.101.2017(x1()*m,)

15.(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)從再變化到狀態(tài)c,再到狀態(tài)d,最后又

回到狀態(tài)。，整個過程的7-V圖象如圖所示。Pa、Pb、Pc、Pd分別表示各個狀態(tài)的壓

強，則下列說法正確的是。(填正確答案標(biāo)號。)

APa=Pc

B.氣體中從狀態(tài)d變化到狀態(tài)a,速率大的分子比例增大

C氣體從狀態(tài)。變化到狀態(tài)c,可能吸收熱量

D.氣體在狀態(tài)h的分子數(shù)密度與在狀態(tài)d時的分子數(shù)密度之比為1：3

E.氣體在a-brd狀態(tài)變化過程中，氣體做功之和不為零

(2)容積V=200L的鋼瓶盛有氧氣，在17*的室內(nèi)測得氧氣的壓強是9.31x106Pao若

經(jīng)過很長一段時間，瓶內(nèi)有1=3%的氧氣漏出。氧氣可視為理想氣體，氧氣瓶導(dǎo)熱性

良好。

⑴求漏出的氧氣在壓強Po=1,0x105pa、溫度t=-13M時的體積。(計算結(jié)果保留至

小數(shù)點后一位)

(ii)若把該氧氣瓶(漏氣后)搬到壓強Po=1.0xlO'Pa、溫度為t=-139c的工地使用，

工地每天需要使用壓強Po=1.0X105Pa＞體積x=400L的氧氣，則該瓶氧氣大約能使

用多少天？(當(dāng)氧氣瓶中氧氣壓強降為Po時，氧氣瓶中的氧氣將不能再被使用，不考慮

氧氣在工地上的泄漏情況。)

【答案】(l)BDE；

A.氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b,經(jīng)歷等溫變化，體積增大，壓強減小，故，氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)

c,經(jīng)歷等容變化，溫度降低，壓強減小，故，所以，A錯誤；

B.從狀態(tài)d變化到狀態(tài)a,氣體的溫度升高，分子運動越劇烈，即速率大的分子比例增大，

B正確；

C.氣體從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c,體積不變，氣體不做功，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，根據(jù)熱

力學(xué)第一定律可知氣體一定放熱，C錯誤；

D.分子總數(shù)一定時，分子數(shù)密度與體枳成反比，因此氣體在狀態(tài)b的分子數(shù)密度與在狀態(tài)d

時的分子數(shù)密度之比為1：3,D正確；

E.由可求得各狀態(tài)時氣體的壓強，，，，畫出氣體由狀態(tài)變化過程中的圖象，如圖所示，

圖象與橫軸所圍圖形的面積大小與氣體做的功的數(shù)值相等，結(jié)合圖象可知過程中氣體做的功

不為零，E正確。

故選BDE?

(2)(i)對于漏掉的氧氣，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有空=竽

65

其中/=2003pj=9.31X10Pa,7；=290K,p0=1.0X10Pa,T2=260/C

解得*架W=500.8。

（ii）設(shè)該瓶氧氣大約能使用〃天，因為氧氣的質(zhì)量一定,

由理想氣體狀態(tài)方程可得

97%p”+喈

解得n=40o

考點四、關(guān)聯(lián)氣體的狀態(tài)變化問題

16.如圖，由U形管和細管連接的玻璃泡A、8和C浸泡在溫度均為0。（：的水槽中，8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，8和C內(nèi)都充有氣體.U形

管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60nmi.打開閥門S,整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱

高度相等.假設(shè)U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積.

（回）求玻璃泡C中氣體的壓強（以mmHg為單位）;

（團）將右側(cè)水槽的水從0。。加熱到一定溫度時，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60mm,

求加熱后右側(cè)水槽的水溫.

【答案】解：（1）加熱前C中壓強始終不變，B內(nèi)封閉氣體初狀態(tài)：P-=Pc+60,打開閥門

后PB'=Pc

由題意：

由玻意爾定律PB%=PB'VB'

得：PB'=180mmHgPc=PB'=180mmHg

（2）C內(nèi)封閉氣體做等容變化，加熱后壓強Pc'=Pc+（＞0mmHg

生=里

~r~~r

180_180+60

273=~V-

得：T'=364K

17.如圖所示為一固定的圓柱形氣缸，氣缸左側(cè)絕熱，氣缸右側(cè)導(dǎo)熱，氣缸中央有一小孔與

大氣相通，大氣的壓強為用絕熱活塞M、N將氣缸分成A、B、C三室，M、N用勁

度系數(shù)為左的彈簧連接，活塞的面積為S,活塞相對氣缸可以無摩擦地移動但不漏氣.氣

缸的左端A室中有一電加熱器.已知在A、C室中均盛同種理想氣體，電加熱器加熱前，

系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，A、C兩室中氣體和大氣溫度的溫度均為7°,A、C兩室氣體的長度

均為人.彈簧處于原長，現(xiàn)通過電加熱器對A室中氣體緩慢加熱，（活塞M始終在小孔的

左側(cè)）

②若固定活塞M活塞M向右移動了：Lo，求此時A的溫度7;；

②放開活塞N,活塞N向右移動了［人，求此時4中的壓強以.

【答案】解：（1）對A氣體分析，設(shè)活塞M向右移動后A室的壓強為小，體積為匕，彈簧的

彈力為R根據(jù)氣體狀態(tài)方程，有竽=竽V0=L0S匕=（L°+3）SP1S=P°S+

*0*1N

F尸=k?包

2

聯(lián)立解得：71=7。（|+熬）。

（2）對C氣體分析,設(shè)活塞N向右移動后C室的壓強為22,體枳為彩，由玻意耳定律，有PoL°S=

Pc@o一凈S

解得：Pc=2P0

對M設(shè)彈簧形變量為x,則PcS=P°S+kx,解得*=詈

對PAS=P0S+kx,解得以=安"

即活塞N向右移動后A室的壓強為以=等空。

答：（1）若固定活塞M活塞M向右移動」《Lo,此時A的溫度7\為7。（|+熬）。

PS+kx

（2）放開活塞N,活塞N向右移動J^Lo，此時A中的壓強以為0

S

18.如圖所示，豎直放置的彎曲玻璃管。端封閉，/端開口，

水銀將A、8兩段氣柱封閉在管內(nèi)，其中A氣柱長18c%,

b、c液面高度差為h,d、e液面高度差H,且h="=3cm；

K為橡皮塞，拔出后B氣體便與外界大氣相通.己知氣體

初始溫度均為27。（2,大氣壓恒為76cmHg.

（1）分別計算氣體B的壓強乙和氣體A的壓強以；

（2）將橡皮塞K拔出后，試定性判斷人與H分別如何變化？此時若升高氣體A的溫度,

使械c兩液面的高度差九'=0,問氣體A應(yīng)加熱至多少攝氏度？（小數(shù)點后保留一位）

【答案】解：⑴PB=P。-pgH=(76-3)cm”g=73cmHg；

PA=PB-pgh=(73—3)cmHg=70cmHg

(2)將橡皮塞K拔出后，h變大,〃變小，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，有：竽=竽

*112

on70X1876x(18+1.5)

27+273T2

得：T2=352.9K

t2=（T2-273）℃=79.9℃

答：（1）氣體B的壓強PB為73c〃陽?，氣體A的壓強以為70cmHg；

（2）將橡皮塞K拔出后，人變大，H變小，氣體4應(yīng)加熱79.9。配

19.如圖所示，開口向上、豎直放置的內(nèi)壁光滑氣缸的側(cè)壁是絕熱n4n

的，底部導(dǎo)熱，內(nèi)有兩個質(zhì)量均為"?的密閉活塞，活塞A導(dǎo)卜

熱，活塞3絕熱，將缸內(nèi)理想氣體分成I、II兩部分。初狀態(tài)IIp"II

整個裝置靜止不動處于平衡狀態(tài)，I、n兩部分氣體的長度均

為仇，溫度為To.設(shè)外界大氣壓強為Po保持不變，活塞橫截面積為S，且27ng=p（）S,環(huán)

境溫度保持不變。

①在活塞A上逐漸添加鐵砂，當(dāng)鐵砂質(zhì)量等于2膽時，兩活塞在某位置重新處于平衡狀

態(tài)，求活塞8下降的高度；

②現(xiàn)只對n氣體緩慢加熱，使活塞A回到初始位置，求此時n氣體的溫度。

【答案】解：①初狀態(tài)：I氣體壓強Pi=Po+詈=1.5p0,

n氣體壓強P2=Pi+,=2p°

添加鐵砂后：I氣體壓強p'i=「0+電署=2.5p°

n氣體壓強p'2=p'i+詈=3p。

n氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：P2ios=P'2i2s

B活塞下降的高度九2=10-12

解得九2=0.331。。

②I氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：P1l0S=p\lxS

只對口氣體加熱，I氣體狀態(tài)不變，所以當(dāng)4活塞回到原來位置時，II氣體高度

U2=2/0—匕=1.4/0

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：*=卷竺

*0*2

解得：72=2.170。

答：①活塞B下降的高度為0.336；

②使活塞A回到初始位置，此時n氣體的溫度為2.17。。

20.如圖所示，絕熱氣缸A和導(dǎo)熱氣缸8均固定在地面上，氣缸B溫度始終保持不變，由

剛性桿連接的絕熱活塞與兩氣缸間均無摩擦。開始時氣缸A、B內(nèi)裝有一定質(zhì)量的空氣

（可視作理想氣體），壓強均為P。、體積均為%,氣缸A中氣體由于加熱，其初始溫度為

To=420K,停止加熱后，氣缸A中氣體溫度緩慢降低到=280K,此過程中氣缸B

的活塞由于密封不嚴(yán)，導(dǎo)致漏出一定質(zhì)量的空氣，達到穩(wěn)定后氣缸4中氣體的體積變

為1%，求：8?

（1）溫度=280K時，氣缸A中氣體的壓強以；

（2）氣缸3中漏出的氣體與原有氣體的質(zhì)量之比。

【答案】解：（1）對于氣缸A,由理想氣體狀態(tài)方程得啦=喳3

ToG

其中T（）=420K,TI=280K,代入得外=：「（）；

（2）對于氣缸8,設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為po、％,末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為PB、力，

由玻意耳定律得PoZ=PB%,依題意可知PB=P4=，Po,聯(lián)立上式,代入數(shù)據(jù)解得%=：%，

漏氣后氣缸B中氣體的體積，%'=2%漏出的氣體與原有氣體的質(zhì)量之比

A/n_砧-V：_1_

mVB15

21.圖中A、B氣缸的長度均為L=30cm,橫截面積為S,A、B氣缸分別是左側(cè)壁和右側(cè)

壁導(dǎo)熱，其余部分均絕熱。C是可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動的、體積不計的絕熱輕活塞，。

為閥門(細管中的體積不計)。起初閥門關(guān)閉，活塞緊靠B氣缸左壁,A內(nèi)有壓強〃=2.0x

105Pa的氮氣，B內(nèi)有壓強PB=1.0x105Pa的氧氣。外界環(huán)境溫度為7。=300K,閥

門打開后，活塞C向右移動，最后達到平衡。

①求活塞c移動的距離及平衡后B中氣體的壓強；

②現(xiàn)給B內(nèi)氣體加熱，達到平衡時活塞恰好回到初始位置，求此時B內(nèi)氣體溫度;

③氣缸B內(nèi)氣體溫度加熱到660K至穩(wěn)定，求此時B內(nèi)氣體壓強

【答案】解析①最后平衡時，A、8中氣體壓強一樣，設(shè)為p,由玻意耳定律

對A部分氣體有：pALS=pa+x)S

對B部分氣體有:pBLS=p(L-x)S

代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得x=10cm,p=1.5x105Pa

②給B內(nèi)氣體加熱，活塞恰好回到初始位置的過程

由狀態(tài)方程，對8部分氣體有：吟型手

由玻意耳定律，對4部分氣體有：p(L+x)S=p/LS

式中p/、pj為加熱至穩(wěn)定時4、8中氣體的壓強，TV為最終8內(nèi)氣體溫度

因活塞恰好回到初始位置，活塞與氣缸B的左壁無相互作用，pA'=pB'

5

代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得：TB'=600K,pB'=2x10Pa

(3)因7*F=660K>TJ，8內(nèi)氣體由600K加熱至660K為等容變化，由查理定律

對8中氣體有：鳥=媒

解得氣缸B內(nèi)氣體溫度加熱到660K至穩(wěn)定，求此時B內(nèi)氣體壓強

pg=2.2x105Pa

答：①活塞C移動的距離x=10cm,平衡后3中氣體的壓強p=1.5x105R,；

②現(xiàn)給8內(nèi)氣體加熱，達到平衡時活塞恰好回到初始位置，此時8內(nèi)氣體溫度為600K；

③氣缸B內(nèi)氣體溫度加熱到660K至穩(wěn)定，此時B內(nèi)氣體壓強為2.2x105Pa。

考點五、氣體實驗定律的微觀解釋

22.

下列說法正確的是()

A.空氣中PM2.5的運動屬于分子熱運動

B.溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能不相等

C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的減小而減小

D.用油膜法測出油酸分子直徑后，還需知道油酸的摩爾體積，才可估算出阿伏伽德羅

常數(shù)

E.一定質(zhì)量的理想氣體體積不變時，溫度越高，在單位時間內(nèi)單位面積的容器壁上受

到氣體分子撞擊的次數(shù)越多

【答案】CDE

【解析】

A.空氣中PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，其運動是由于來臼空氣分子的

各個方向的撞擊不平衡所引起的，屬于布朗運動，不是分子熱運動，故4錯誤；

8.溫度是分子平均動能標(biāo)志，溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能相等，故8錯誤；

C由分子力與分子間距離關(guān)系可知，當(dāng)r>r°時，分子力表現(xiàn)為引力，然后再隨著分子間距

的減小，分子力做正功，因此分子勢能減小，故C正確；

D用油膜法測出油酸分子直徑后可以由幾何關(guān)系求出分子的體枳，然后需知道油酸的摩爾體

積就可估算出阿伏伽德羅常數(shù)，故。正確；

￡一定質(zhì)量的理想氣體體積不變時，溫度越高，分子平均動能越大，即大部分分子運動更快,

所以單位時間內(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。

故選CDE。

23.下列說法正確的是（）

A.空氣中PM2.5的運動屬于分子熱運動

B.溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能不相等

C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的減小而減小

D.用油膜法測出油酸分子直徑后，還需知道油酸的摩爾體積，才可估算出阿伏伽德羅

常數(shù)

E.一定質(zhì)量的理想氣體體積不變時，溫度越高，在單位時間內(nèi)單位面積的容器壁上受

到氣體分子撞擊的次數(shù)越多

【答案】CDE

【解析】

A.空氣中PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，其運動是由于來自空氣分子的

各個方向的撞擊不平衡所引起的，屬于布朗運動，不是分子熱運動，故A錯誤：

8.溫度是分子平均動能標(biāo)志，溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能相等，故8錯誤；

C.由分子力與分子間距離關(guān)系可知，當(dāng)r〉%時，分子力表現(xiàn)為引力，然后再隨著分子間距

的減小，分子力做正功，因此分子勢能減小，故C正確；

D用油膜法測出油酸分子直徑后可以由幾何關(guān)系求出分子的體積，然后需知道油酸的摩爾體

積就可估算出阿伏伽德羅常數(shù)，故。正確；

E.一定質(zhì)量的理想氣體體積不變時，溫度越高，分子平均動能越大，即大部分分子運動更快,

所以單位時間內(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。

故選CDE。

24.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)8、C和。后再回到狀態(tài)A。其

中4-B和Ct。為等溫過程，B-C和0tA為絕熱過程。該循環(huán)過程中，下列說法正

確的是（）

B.B-C過程中，氣體分子的平均動能增大

C.CT。過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少

D.D-A過程中，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化

【答案】AD

【解析】

AATB過程中，體積增大，氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能不變，氣體吸熱，故A正確;

8.B-C過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減

小，故B錯誤；

C.CTC過程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的

分子數(shù)增多，故C錯誤；

DD-A過程中，絕熱壓縮，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，分子平均動能增大，

氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，故。正確。

故選AD.

25.關(guān)于氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋，下列說法中正確的是（）

A.密閉在容器中的氣體，在某一時刻向各個方向運動的氣體分子數(shù)目一定相等

B.大量氣體分子的速率有的大有的小，但是按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布

C.氣體壓強的大小跟氣體分子的平均動能、分子的密集程度這兩個因素有關(guān)

D.當(dāng)某一容器自由下落時，容器中氣體的壓強將變?yōu)榱?/p>

【答案】BC

【解析】解：小雖然分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都

在一個正方體容器里，任一時刻與容器各側(cè)面碰撞的氣體分子數(shù)目基本相同，不能說一定相

同；故A錯誤；

8、大量氣體分子的速率有大有小，但是按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布；故8正確；

C、根據(jù)壓強的微觀意義可知，氣體壓強的大小跟氣體分子的平均動能、分子的密集程度這

兩個因素有關(guān)大；故C正確；

D,根據(jù)氣體壓強的微觀意義可知，氣體的壓強由于大量的氣體分子持續(xù)撞擊器壁產(chǎn)生的，

容器失重時，氣體的壓強不會發(fā)生變化；故。錯誤；

故選：BC。

——能力訓(xùn)練/提升能力開拓思

1.（2021.全國甲卷）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積-溫度（VY）

圖上的兩條直線I和n表示，口和L分別為兩直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)；“為它們的延長線

與橫軸交點的橫坐標(biāo)，fo是它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，加=-273.15℃；4、。為直線I

上的一點。由圖可知，氣體在狀態(tài)”和6的壓強之比莊=；氣體在狀態(tài)b和c

Pb

【解析】

⑴根據(jù)蓋呂薩克定律有

f+273

整理得

V=8+273%

由于體枳-溫度（V-f）圖像可知，直線I為等壓線，則〃兩點壓強相等，則有

△=1

Pb

⑵設(shè)，=o°c時，當(dāng)氣體體積為匕其壓強為Pi,當(dāng)氣體體積為%其壓強為22,根據(jù)等

溫變化，則有

PM=p2v2

由于直線I和II各為兩條等壓線，則有

Pl=Pb，Pl=Pc

聯(lián)立解得

莊=且=匕

PcPl乂

2.(2021.全國甲卷)如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體

分為A、B兩部分；初始時，A、B的體積均為匕壓強均等于大氣壓po,隔板上裝有壓力

傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強差超過O.5po時隔板就會滑動，否則隔板停止運動。氣

體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞，使B的體積減小為三。

2

(i)求A的體積和B的壓強；

(ii)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強。

活塞隔板

【答案】⑴匕=0.4V,〃B=2po；(ii)匕'=(6-1)V,

【解析】

【分析】

【詳解】(i)對B氣體分析，等溫變化，根據(jù)波意耳定律有

POV=PB^V

解得

PB=2Po

對A氣體分析，根據(jù)波意耳定律有

PoV=PA匕

PA=PB+65PO

聯(lián)立解得

匕=0.4V

(ii)再使活塞向左緩慢回到初始位置，假設(shè)隔板不動，則A的體積為之丫，由波意耳定律

2

可得

3

則A此情況下的壓強為

P=”0<4-0.5,0

則隔板一定會向左運動，設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為匕'、壓強為氣體B的體積為匕'、

壓強為p；，根據(jù)等溫變化有

P(V=P；%'，

匕'+%'=2V，PA=PB-05P(>

聯(lián)立解得

13-君(全土、3+0

PB=~^—Po(古去)，PB=~^—Po

VA=(^5-1)V

3.(2021.全國甲卷)如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細均勻，

A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、B兩管

的長度分別為4=13.5cm,4=32cm。將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀

柱的高度差〃=5cm。已知外界大氣壓為p°=75cmHg。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差。

【答案】M=lcm

【解析】

對B管中的氣體，水銀還未上升產(chǎn)生高度差時，初態(tài)為壓強P1B=Po,體積為KB=/2S，

末態(tài)壓強為「2,設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為區(qū),體積為％h=6-外）5,由水銀

柱的平衡條件有

PIB=P0+Pgh

8管氣體發(fā)生等溫壓縮，有

聯(lián)立解得

月=2cm

對4管中的氣體，初態(tài)為壓強四