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本章小结
答案:温度　273.15　m、T一定　pV=C　m、p一定　=C　m、V一定　=C　m一定　=C　=　几何外形　熔点　各向异性　无　有　各向同性　周期性　几何外形　无　各向同性
排查易错易混
易错点1　对热力学平衡态的理解
1.(多选)关于热平衡,下列说法正确的是(　BC　)
A.两个系统均处于平衡态时,这两个系统即处于热平衡
B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统也必定处于热平衡
C.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的内能
解析:处于平衡态的两个系统,它们的状态参量不一定相同,它们不一定处于热平衡,选项A错误;由热平衡定律可知,选项B正确;处于热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度,但由于物质不同,其内能不一定相同,选项C正确,D错误。
2.关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是(　B　)
A.只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态
B.两个能传热的系统在接触时,它们的状态不发生变化,说明这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等
解析:根据平衡态的定义知,系统温度及其他状态参量都不随时间变化,系统才处于平衡态,选项A错误;两个能传热的系统,当处于热平衡时温度一定相同,但压强不一定相同,选项B正确,D错误;平衡态是针对某一系统而言的,热平衡是两个系统接触后达到的状态,选项C错误。
【易错点拨】
　(1)平衡态与热平衡不同,平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
(2)处于热平衡的两个传热系统,接触后相互影响的是温度,传递的是热量。达到热平衡后温度一定相同,但压强可能不同。
易错点2　封闭气体压强的计算
3.如图所示,活塞质量为M,上表面水平且横截面积为S,下表面与水平面成α角,在汽缸内封闭了一定质量的气体,活塞与汽缸之间的摩擦不计,已知外界大气压为p0,重力加速度为g,则被封闭气体的压强为(　C　)
A. B.
C.p0- D.
解析:以活塞为研究对象,活塞受力如图所示,其中外界大气对活塞的压力为F=p0,由平衡条件有Fcos α=Mg+pS,解得p=p0-,选项C正确。
4.(2021·湖北卷)质量为m的薄壁导热柱形汽缸,内壁光滑,用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中,汽缸不漏气且与活塞不脱离。当汽缸如图甲所示竖直倒立静置时,缸内气体体积为V1,温度为T1,已知重力加速度为g,大气压强为p0。
(1)将汽缸如图乙竖直悬挂,缸内气体温度仍为T1,求此时缸内气体体积V2;
(2)如图丙所示,将汽缸水平放置,稳定后对汽缸缓慢加热,当缸内气体体积为V3时,求此时缸内气体的温度。
解析:(1)题图甲状态下,对汽缸受力分析,如图甲所示,则封闭气体的压强为
p1=p0+;
当汽缸按题图乙方式悬挂时,对汽缸受力分析,如图乙所示,则封闭气体的压强为p2=p0-,
对封闭气体由玻意耳定律得p1V1=p2V2,
解得V2=V1。
(2)当汽缸按题图丙的方式水平放置时,封闭气体的压强为p3=p0,
由理想气体状态方程得=,
解得T3=。
答案:(1)V1　(2)
【易错点拨】
　(1)对液柱或活塞封闭的气体压强计算时,由活塞、液柱所处的状态列式求解。
(2)对封闭气体,状态变化中某一状态的压强计算时,可根据气体的变化特点,利用气体实验定律或状态方程列式求解。
易错点3　对浸润和不浸润现象的理解
5.某同学发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面,他认为如果选用合适的瓶口材料就能保持瓶子清洁。如图是酱油滴在两种材料表面的油滴形状,下列说法正确的是(　C　)
A.油滴对甲材料不浸润
B.油滴对乙材料浸润
C.油瓶口的材料选用乙材料较合适
D.水银滴在这两种材料表面的形状一定与酱油滴形状相同
解析:只要选择酱油不浸润的材料做酱油瓶口就能保持瓶子清洁,从题图的情况可以看出酱油对甲材料是浸润的,对乙材料是不浸润的,所以应该选择乙材料,选项C正确,A、B错误;水银与这两种材料是浸润还是不浸润情况不明,所以无法确定水银滴在这两种材料表面的形状是否与酱油滴的形状相同,选项D错误。
6.(多选)关于浸润和不浸润及毛细现象,下列说法正确的是(　BD　)
A.水银是浸润液体,水是不浸润液体
B.在内径小的细管中,如果液体能浸润管壁,则液面成凹形,且液体在管内上升
C.如果固体分子对液体分子的引力较弱,就会形成浸润现象
D.在空间站中,一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中液体一定会分布于器壁内外
解析:液体对固体是否发生浸润现象,是由液体和固体共同决定的,不存在绝对的浸润、不浸润液体,选项A错误;如果液体浸润细管壁就会形成凹面,总的表面张力方向向上,而使液体在细管中上升,选项B正确;在固、液接触处,如果固体分子对液体分子的引力大于液体内部分子的引力,此处会聚集较多的液体分子而形成液体的浸润现象,选项C错误;在空间站中,物体处于完全失重状态,如果液体浸润器壁,液体就会分布在器壁的内外,故必须盖紧盖子,选项D正确。
【易错点拨】
　(1)浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的,与这两种物质的性质都有关系,不存在绝对的浸润或不浸润液体。
(2)液体表面出现凸或凹时,其总的表面张力方向向下或向上。
(3)固、液接触面处固体分子对液体分子的作用力与液体内部分子的作用力的大小决定浸润还是不浸润。
回扣命题热点
热点1　气体状态变化图像的考查
1.(2020·北京卷)如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系正确的是(　C　)
A.TA=TB,TB=TC B.TAC.TA=TC,TB>TC D.TA=TC,TB解析:由题图可知,状态A到状态B是等压变化过程,且体积增大,根据=,得TB>TA;状态B到状态C是一个等容变化过程,且压强减小,由=,得TB>TC;对状态A和C,有pAVA=2p0·V0=p0V0,pCVC=p0·2V0=p0V0,即pAVA=pCVC,可得TA=TC。故选项C正确,A、B、D错误。
2.(2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的pT图像如图所示。该过程对应的pV图像可能是(　B　)
A　　　B
C　　　D
解析:由pT图像可知,在a→b过程中气体为等压变化,且温度升高,由盖吕萨克定律可知Vb>Va;过b、c分别作通过原点的直线,可知Vc>Vb,即气体体积关系为Va3.(2022·重庆卷) 某同学探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性,得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为V1的等容过程,当温度为t1时气体的压强为p1;图线Ⅱ描述的是压强为p2的等压过程。取0 ℃ 为273 K,求:
(1)等容过程中,温度为0 ℃时气体的压强;
(2)等压过程中,温度为0 ℃时气体的体积。
解析:(1)图线Ⅰ描述的是等容过程,则图线Ⅰ的延长线一定经过-273 ℃处。设0 ℃时气体压强为p0,对应的热力学温度T0=273 K;压强为p1时热力学温度T1=t1+273 K;
根据查理定律有=,
解得p0=。
(2)气体压强为p2时对应温度为T2=273 K,设此时体积为V2,根据理想气体状态方程有
=,
解得V2=。
答案:(1)　(2)
热点2　气体实验定律和理想气体状态方程的应用
4.(2022·湖南卷)如图,小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积V0=9.9 L的导热汽缸下接一圆管,用质量m1=90 g、横截面积S=10 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量m2=10 g 的U形金属丝,活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中,缓慢升起汽缸,使金属丝从液体中拉出,活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离h=10 cm,外界大气压强p0=1.01×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,环境温度保持不变。求:
(1)活塞处于A位置时,汽缸中的气体压强p1;
(2)活塞处于B位置时,液体对金属丝拉力F的大小。
解析:(1)将活塞与金属丝视为一整体,根据平衡条件有p0S=p1S+(m1+m2)g,
代入数据解得p1=1×105 Pa。
(2)设当活塞在B位置时汽缸内的压强为p2,汽缸内封闭气体由开始状态变到活塞处于B位置,根据玻意耳定律有p1V0=p2(V0+Sh),
代入数据解得p2=9.9×104 Pa;
将活塞与金属丝视为一整体,根据平衡条件有
p0S=p2S+(m1+m2)g+F,
代入数据解得F=1 N。
答案:(1)1×105 Pa　(2)1 N
5.(2023·湖南卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图,刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成,连杆AB与助力活塞固定为一体,驾驶员踩刹车时,在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接,通过抽气降低助力气室压强,利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时,K1打开、K2闭合,抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动,助力气室中的气体充满抽气气室,达到两气室压强相等;然后,K1闭合、K2打开,抽气活塞向下运动,抽气气室中的全部气体从K2排出,完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0,初始压强等于外部大气压强p0,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中,助力活塞保持不动,气体可视为理想气体,温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1;
(2)第n次抽气后,求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
解析:(1)以助力气室内的气体为研究对象,则初态压强为p0,体积为V0,第一次抽气后,气体体积
V=V0+V1,
根据玻意耳定律有p0V0=p1V,
解得p1=。
(2)同理,第二次抽气有p1V0=p2V,
解得p2==p0()2,
以此类推……
则当第n次抽气后助力气室内的气体压强
pn=()np0,
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为
ΔF=(p0-pn)S=[1-()n]p0S。
答案:(1)　
(2)[1-()n]p0S
热点3　相关联气体的状态变化问题
6.(2023·全国乙卷)如图,竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20 cm的A、B两段细管组成,A管的内径是B管的2倍,B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10 cm。现将玻璃管倒置使A管在上方,平衡后,A管内的空气柱长度改变1 cm。求B管在上方时,玻璃管内两部分气体的压强。(气体温度保持不变,以 cmHg为压强单位)
解析:设B管在上方时上部分气压为pB,下方气压为pA,此时有
pA=pB+20 cmHg,
倒置后A管气体压强变小,即空气柱长度增加1 cm,A管中水银柱减小1 cm,A管的内径是B管的2倍,则SA=4SB,
可知B管水银柱增加4 cm,空气柱减小4 cm;
设此时两管的压强分别为pA′、pB′,所以有
pA′+23 cmHg=pB′,
倒置前后温度不变,根据玻意耳定律对A管气体有pASALA=pA′SALA′,
对B管气体有
pBSBLB=pB′SBLB′,
其中LA′=10 cm+1 cm=11 cm,
LB′=10 cm-4 cm=6 cm,
联立以上各式解得
pA=74.36 cmHg,pB=54.36 cmHg。
答案:74.36 cmHg　54.36 cmHg
7.(2022·全国甲卷)如图,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;
(2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
解析:(1)因两活塞的质量不计,当环境温度缓慢升高时,Ⅳ内的气体压强总等于大气压强,则该气体进行等压变化。当B中的活塞刚到达汽缸底部时,对Ⅳ部分气体,由盖吕萨克定律可得=,
解得T=T0。
(2)设当A中的活塞到达汽缸底部时,Ⅲ中气体的压强为p,则此时Ⅳ内的气体压强也等于p,设此时Ⅳ内气体的体积为V,则Ⅱ、Ⅲ两部分气体最终的总体积为V0-V,对气体Ⅳ有=,
对Ⅱ、Ⅲ两部分气体有
=,
联立解得V=V0,p=p0。
答案:(1)T0　(2)p0
8.(2022·山东卷)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉,如图所示。鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室,A室壁厚,可认为体积恒定,B室壁薄,体积可变;两室内气体视为理想气体,可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V,质量为m;设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等,鱼的质量不变,鱼鳔内气体温度不变,水的密度为ρ、重力加速度为g,大气压强为p0,求:
(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,需从A室充入B室的气体质量Δm;
(2)鱼静止于水面下H1处时,B室内气体质量m1。
解析:(1)鱼静止在水面下H处时,设鱼的体积为V0,所受浮力等于重力,有Mg=ρgV0,
鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,则由牛顿第二定律得ρg(V0+ΔV)-Mg=Ma,
又m=ρ气V,Δm=ρ气ΔV,联立解得Δm=。
(2)鱼静止在水面下H处时,B室内气体压强为p1=p0+ρgH,体积为V,
鱼静止在水面下H1处时,B室内气体压强为
p2=p0+ρgH1,体积也为V,
设该部分气体在压强为p1时体积为V1。
根据玻意耳定律有p2V=p1V1,
解得V1=V,
又温度不变,则有=,解得m1=m。
答案:(1)　(2)m
热点4　探究气体等温变化的规律
9.运用玻意耳定律可以测量小晶体的密度,实验步骤如下:
Ⅰ.取适量小晶体,用天平测出其质量,然后将小晶体装入注射器内。
Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1,并记录在表格中。
Ⅲ.重复步骤Ⅱ三次,分别记录活塞在各个位置的容积刻度V2、V3、V4和相应的气体压强p2、p3、p4,并记录在表格中。
物理量 1 2 3 4
p/(105 Pa) 0.77 1.00 1.33 1.82
V/(10-5 m3) 1.20 1.00 0.85 0.65
(1)为了减小实验误差,现采用作直线图线的方法来处理表格中的实验数据。若坐标系的纵坐标为体积V,横坐标则应标明的物理量是　　,并根据表格数据在图乙中作出相应图线。
(2)如果图线的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p的关系表达式为V0=　　　　。
(3)实验测得这些小晶体的质量为6.48×10-3 kg,则小晶体的密度大小为　　　　　　 kg/m3。(结果保留2位有效数字)
解析:(1)由测量数据可知,压强p随体积V减小而增大,则可能V图像为直线,故作V图像,图像如图所示,即结果符合预期。
(2)由于V图像为直线,可知注射器中的气体发生的是等温变化,因小晶体的影响,=0时V≠0,其纵轴截距表示小晶体的体积,有k==p(V-V0),解得V0=V-。
(3)由V图像,可知小晶体的体积V0≈0.25×10-5 m3,则小晶体的密度ρ== kg/m3≈2.6×103 kg/m3。
答案:(1)　图见解析　(2)V- (3)2.6×103
10.(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和),逐次增加砝码质量,采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题:
(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气体　　　　(填字母)。
A.p与V成正比 B.p与成正比
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,由图乙可读出封闭气体压强为　　　　Pa。(结果保留3位有效数字)
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　　　　(选填“增大”或“减小”)。
解析:(1)在实验误差允许范围内,题图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气体p与成正比。
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,则有= mL-1=100×10-3 mL-1,由题图乙可读出封闭气体压强为p=204×103 Pa。
(3)该组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,根据p(V0+ΔV)-pV0=pΔV,可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。
答案:(1)B　(2)204×103　(3)增大
气体、固体和液体　检测试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.关于温度和温标,下列说法正确的是(　C　)
A.温度就是温标的俗称
B.某物体的温度升高1 ℃和升高1 K冷热程度的改变是不同的
C.两个系统达到热平衡时,温度一定是相同的
D.在描述温度时,热力学温度的单位可根据实际情况选择 ℃或者K
解析:温标是描述温度的一套方法,温度是表达热学性质的一个状态参量,二者意义不同,选项A错误;热力学温度与摄氏温度的分度值在数值上是相等的,表示温度差时1 ℃与1 K相等,选项B错误;两个系统达到热平衡时,温度一定相同,选项C正确;描述温度时,热力学温度的单位是K,不能用℃,选项D错误。
2.下列四幅图中有关固体和液体性质的描述,正确的是(　C　)
A.图甲中实验现象说明薄板材料是晶体
B.图乙中液体和管壁表现为不浸润
C.图丙中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的
D.图丁中水黾静止在水面上,说明其受到的表面张力等于重力
解析:题图甲中实验现象表明薄板材料向各个方向的导热性能相同,无法判断薄板材料是晶体,A错误;题图乙中液体和管壁表现为浸润,B错误;题图丙中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的,C正确;题图丁中水黾静止在水面上,说明其受到水面的支持力等于重力,表面张力沿水面的切线方向,D错误。
3.封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持体积不变,当温度升高时,下列说法正确的是(　D　)
A.气体的密度增大
B.气体的压强减小
C.气体分子的平均速率减小
D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
解析:由于体积不变,则气体的密度不变,故A错误;一定质量的理想气体,如果保持体积不变,当温度升高时,根据查理定律=C,可知气体的压强增大,故B错误;由于温度升高,气体分子的平均速率增大,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多,故C错误,D正确。
4.如图所示,一端开口的玻璃管水平放置在桌面上,玻璃管内有10 cm的水银柱封闭了长为8 cm的气体。以玻璃管底端为支点,向上抬起30° 角,则空气柱的长度变为(外界大气压强为75 cmHg)(　B　)
A.8.6 cm B.7.5 cm C.7.2 cm D.7.1 cm
解析:封闭气体的初始压强为p1=p0=75 cmHg,向上抬起30° 角,设封闭气体的压强为p2,玻璃管的横截面积为S,根据受力平衡可得p2S=p0S+ρghSsin 30° ,解得p2=80 cmHg;根据玻意耳定律可得p1l1S=p2l2S,解得l2== cm=7.5 cm,故选 B。
5.一定质量的理想气体,在体积不变的情况下缓慢改变温度,能正确表示该过程的图像是(　B　)
　　　　
A B
　　　　
C D
解析:一定质量的理想气体,在体积不变的情况下缓慢改变温度,则根据查理定律可得=C,即p=CT,所以pT图像是过原点的直线,选项A错误,B正确;根据p=CT=C(t+273 K),则pt图像是在p轴上有截距的倾斜直线,选项C、D错误。
6.如图所示,两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内,有一长为h的水银柱将管内气体分为两部分,已知上、下两部分气体温度相同,且l2=2l1。现使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱移动情况为(　C　)
A.不动
B.水银柱下移
C.水银柱上移
D.无法确定是否移动
解析:温度升高后,两部分气体的压强都增大。若Δp1>Δp2,水银柱所受合外力方向向上,应向上移动;若Δp1=Δp2,水银柱不移动;若Δp1<Δp2,水银柱向下移动。在同一pT图像上画出两段气体的等容线,如图所示,因为在温度相同时p1>p2,由图可得气柱l1等容线的斜率较大,当两气柱升高相同的温度时,其压强的增量Δp1>Δp2,所以水银柱上移,故选C。
7.自热米饭底层有一发热包,加入水后,将饭菜层盖上,在底层会密封一部分气体,发热包中物质与水反应放出大量的热,一段时间后饭菜即被加热。底层内的气体可视为理想气体,忽略加热过程中饭盒的体积变化,下列说法正确的是(　C　)
A.加热后底层气体压强变小
B.加热后底层所有气体分子的动能都增大
C.加热后底层气体内能增大
D.使饭菜加热的热量来自底层气体做功
解析:由题意可知,加热过程视为等容变化,则加热后底层气体压强变大,故A错误;加热后,分子的平均动能增大,但并不是饭盒内每一个气体分子的动能都增大,故B错误;加热后底层气体温度升高,内能增大,故C正确;发热包中物质与水反应放出大量的热,使饭菜温度升高,故D错误。
8.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为V;每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中,经5次充气后,臂带内气体体积变为5V,压强计示数为 150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于(　D　)
A.30 cm3 B.40 cm3
C.50 cm3 D.60 cm3
解析:根据玻意耳定律可知p0V+5p0V0=p1×5V,已知p0=750 mmHg,V0=60 cm3,
p1=750 mmHg+150 mmHg=900 mmHg,代入数据整理得V=60 cm3。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,这些晶体不仅美丽,而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态;高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体,下列说法正确的是(　BD　)
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体和非晶体是绝对的,是不可以相互转化的
B.多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有天然、规则的几何形状
C.单晶体沿不同方向的导热或导电性能相同,沿不同方向的光学性质也相同
D.单晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点
解析:固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体和非晶体不是绝对的,是可以相互转化的,例如天然石英是晶体,熔化以后再凝固的水晶却是非晶体,A错误;多晶体由许许多多的单晶体组合而成,所以多晶体没有天然、规则的几何形状,B正确;单晶体具有各向异性,C错误;单晶体和多晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,D正确。
10.关于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　AB　)
A.体积不变,压强减小时,气体分子的平均动能一定减小
B.温度不变,压强减小时,气体分子的数密度一定减小
C.压强不变,温度降低时,气体分子的数密度一定减小
D.温度升高,压强和体积可能都不变
解析:由理想气体状态方程=C可知,体积不变,压强减小时,温度降低,所以气体分子的平均动能一定减小,故A正确;温度不变,压强减小时,体积变大,所以气体的数密度一定减小,故B正确;压强不变,温度降低时,体积减小,所以气体的数密度一定增大,故C错误;温度升高,p、V的乘积变大,压强和体积不可能都不变,故D错误。
11.一定质量的理想气体从状态a开始,缓慢经历ab、bc、ca回到a状态,其VT图像如图所示。状态a的压强为p1、体积为V0、热力学温度为T0,状态c的热力学温度为Tc,下列判断正确的是(　ACD　)
A.气体从状态a到状态b的过程中密度一直减小
B.pb=2.5p1
C.pc=p1
D.Tc=2.5T0
解析:由题图可知,气体由状态a到b的过程体积变大,气体密度减小,故A正确;气体由状态a到b为等温膨胀,所以p1V0=pb·2.5V0,所以pb=0.4p1,故B错误;由于ac是一条过原点的直线,即等压线,所以pc=p1,故C正确;由状态c到a,有=,所以Tc=2.5T0,故D正确。
12.某学习小组设计了一种测温装置,用于测量教室内的气温(教室内的气压为一个标准大气压,相当于76 cm汞柱产生的压强),结构如图所示,导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体,与A相连的B管插在水银槽中,B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度,据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时,B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计,下列说法正确的是(　AD　)
A.B管上所刻的温度数值上低下高
B.B管内水银面的高度为16 cm时,教室内的温度为17 ℃
C.B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的
D.若把这个已刻好温度值的装置移到高山上,测出的温度比实际温度偏高
解析:由题意知,封闭气体做等容变化,当温度升高时,压强增大,而封闭气体的压强为p=(76-x) cmHg,所以B管液面降低,则B管上所刻的温度数值应该是上低下高,故A正确;温度为7 ℃时,即T1=(273+7) K=
280 K,玻璃泡A内气体压强为p1=76 cmHg-20 cmHg=56 cmHg,温度改变为T2时,气体压强为p2=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg,根据查理定律有=,解得T2=300 K,即t2=27 ℃,故B错误;令温度变为T时,气体压强为p=(76-x) cmHg,根据=,可得T=(380-5x) K,可知温度与B管内水银面的高度呈线性关系,则B管上所刻的温度数值间隔是均匀的,故C错误;根据上述可知,B管上所刻的温度数值应该是上低下高,若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上,大气压强比地面偏小,导致A内体积偏大,管内液面下降,则测出的温度比实际偏高,故D正确。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(6分)某实验小组用传感器研究“温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”的实验,如图甲所示。所测得的压强和注射器内气体的体积(不包括连接管内气体的体积)数据如下表所示:
实验次数 压强p/kPa 体积V/cm3
1 101.5 18
2 112.8 16
3 126.9 14
4 145.0 12
5 169.2 10
(1)该实验小组利用实验所测得的数据,画出如图乙所示的图像,则他们画的是　　　。(填字母)
A.pV图像 B.Vp图像
C.p图像 D.V图像
(2)图乙中纵轴截距为-a,横轴截距为b,利用上述图线求得连接管内气体的体积为　　　　。
(3)某同学将图乙中横坐标轴下移a后得出实验结论:一定质量的气体在温度不变时, 　　　　　　　　。
解析:(1)设连接管内气体体积为V0,注射器的容积为V,根据玻意耳定律有p(V+V0)=C,根据图线变形可得V=-V0,可知他们画的是V图像。故选D。
(2)根据V=-V0,结合题图乙可知,纵轴截距的绝对值表示连接管内气体的体积,即V0=a。
(3)坐标轴下移之后,可得V与成正比,即V与p成反比;因此可得出结论,一定质量的气体在温度不变时,压强与体积成反比。
答案:(1)D　(2)a　(3)压强与体积成反比
14.(12分)用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。
(1)在本实验操作过程中,需要保持不变的量是气体的　　 　　　和　　　　　。
(2)实验中测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出　　　　 　　(选填“pV”或“p”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条　　　　　　,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)另一小组对实验装置进行了改进,如图乙所示,将注射器与导气管、压强传感器连接在一起,该小组绘出的V图像如图丙所示,该图像不过原点的原因是　　　　。(填字母)
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
D.漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
解析:(1)探究气体等温变化的规律,需要保持不变的量是气体的质量和温度。
(2)由玻意耳定律可知一定质量的理想气体温度不变时,压强与体积成反比,故为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出p图像。如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)根据=C,可得V=CT·。若实验过程中有漏气现象、气体温度降低或气体温度升高,图像会发生弯曲,故A、B、C错误。V图像整体下移,可知相同压强下的体积偏小,即漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积,故D正确。
答案:(1)质量　温度 (2)p　过原点的倾斜直线　(3)D
15.(10分)如图甲所示,在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积
S=50 cm2的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体(可视为理想气体),活塞上静止一质量为m的物块。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的VT图像,密闭气体在A状态的压强pA=1.05×105 Pa,已知外界大气压强p0=1.01×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)物块的质量;
(2)气体在状态B的体积。
解析:(1)在A状态,根据平衡条件有mg+p0S=pAS,
解得物块的质量为
m=
= kg
=2 kg。
(2)由题图乙可知,气体从状态A变化到状态B的过程中做等压变化,则有=,
解得
VB== m3
=3.2×10-3 m3。
答案:(1)2 kg　(2)3.2×10-3 m3
16.(10分)如图所示,一根一端封闭粗细均匀的细玻璃管AB开口向上竖直放置,管内用高h=24 cm的水银柱封闭了一段长L=45 cm的空气柱。已知外界大气压强为p0=76 cmHg,封闭气体的温度为t1=27 ℃,g取10 m/s2。
(1)若玻璃管AB长度为L0=75 cm,现对封闭气体缓慢加热,则温度升高到多少摄氏度时,水银刚好不溢出
(2)若玻璃管AB足够长,缓慢转动玻璃管至管口向下后竖直固定,同时使封闭气体的温度缓慢降到t3=-13 ℃,求此时玻璃管内空气柱的长度。
解析:(1)若对封闭气体缓慢加热,直到水银刚好不溢出,封闭气体发生等压变化,设玻璃管的横截面积为S,则
初状态V1=LS,T1=(273+27) K=300 K
末状态V2=(L0-h)S,
封闭气体发生等压变化,则=,
解得T2=340 K,
此时的温度为t2=(340-273) ℃=67 ℃。
(2)初始时刻,气体的压强为p1=p0+ρgh=100 cmHg,
玻璃管倒过来后的压强为p3=p0-ρgh=52 cmHg,
且T3=(273-13) K=260 K
由理想气体状态方程得=,
解得L3=75 cm。
答案:(1)67 ℃　(2)75 cm
17.(10分)如图所示,一导热性能良好的汽缸竖直固定,光滑活塞将缸内理想气体分成体积之比为1∶3 的A、B两部分,B部分气体的压强为p,活塞重力产生的压强为0.1p,环境温度不变。因阀门封闭不严,B中气体向外缓慢漏气,活塞缓慢向上移动,当B中气体体积减为原来的时,求:
(1)A中气体的压强p′;
(2)B中漏出的气体和剩下气体质量的比值。
解析:(1)设初始时气体A的体积为V,气体B的体积为3V,可知末态B的体积为2V,A的体积为2V。
根据平衡条件可得初态A的压强为pA=p+0.1p=1.1p,
A中气体发生等温变化,则有pAV=p′·2V,
解得末态A中气体的压强为p′=p。
(2)根据平衡条件可得末态B的压强为pB=p′-0.1p=0.45p,
假设B中气体质量不变,当压强为pB时其体积为VB,根据玻意耳定律有
p·3V=pBVB,
解得VB=V,
B中漏出的气体和剩下气体质量的比值为=。
答案:(1)p　(2)
18.(12分)水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示,汽缸中间有一固定隔板,将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分,H形连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过,连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为SL0,各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向,稳定后,上部分气体的体积为原来的,设整个过程温度保持不变,求:
(1)此时上、下部分气体的压强;
(2)H形连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。
解析:(1)旋转前后,上部分气体发生等温变化,根据玻意耳定律可知
p0·SL0=p1·SL0,
解得旋转后上部分气体压强为p1=2p0,
旋转前后,下部分气体发生等温变化,下部分气体体积增大为SL0+SL0=SL0,则p0·SL0=p2·SL0,
解得旋转后下部分气体压强为p2=p0。
(2)对H形连杆活塞整体受力分析,活塞所受重力mg竖直向下,上部分气体对活塞的作用力竖直向上,下部分气体对活塞的作用力竖直向下,大气压力上下部分抵消,根据平衡条件可知p1S=mg+p2S,
解得活塞的质量为m=。
答案:(1)2p0　p0　(2)
第一、二章　阶段检测试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.关于分子动理论,下列说法正确的是(　B　)
A.扩散现象能说明分子间存在相互作用力
B.1 mol水中包含的水分子数是6.02×1023个
C.气体很容易被压缩,说明气体分子之间存在引力
D.显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动,这是分子的运动
解析:扩散现象能说明分子间存在间隙,并且分子在永不停息地做无规则运动,故A错误;根据mol这个单位的定义,1 mol任何物质中包含的分子数都是 6.02×1023个,故B正确;气体分子间作用力较小,对于是否能被压缩影响不大,气体分子间距离较大是气体容易被压缩的主要原因,故C错误;显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动,这是布朗运动,反映了水分子运动的无规则性,但并不是分子的运动,故D错误。
2.两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力,它们随分子之间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线,实线是分子合力曲线。当分子间距为r=r0时,分子之间合力为零。设分子1在O点固定不动,相邻的分子2仅在二者之间分子力的作用下从相距较远的位置由静止开始运动,直至不能再靠近。在此过程中,下列说法正确的是(　B　)
A.二者之间分子合力的大小先减小,后一直增大
B.二者之间的分子合力对分子2先做正功,后做负功
C.分子2的动能先减小后增大
D.当r=r1时,分子1、2系统的分子势能最小
解析:二者之间分子合力的大小先增大后减小,再增大,故A错误;从相距较远的位置到r0,分子合力表现为引力,对分子2做正功,从r0直至不能再靠近,分子合力表现为斥力,对分子2做负功,故 B正确;分子合力对分子2先做正功,后做负功,分子2的动能先增大后减小,故C错误;当r=r0时,分子1、2系统的分子势能最小,故D错误。
3.常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标。关于温度和温标,下列说法正确的是(　D　)
A.摄氏温度升高1 ℃小于热力学温度升高1 K
B.某物体热力学温度是20 K,即摄氏温度为 293.15 ℃
C.热力学温标亦称“绝对温标”,是由玻意耳首先引入的
D.摄氏温度有负值,热力学温度不可能取负值
解析:摄氏温度升高1 ℃等于热力学温度升高 1 K,故A错误;某物体摄氏温度为20 ℃,即热力学温度为T=(20+273.15)K=293.15 K,故 B错误;热力学温标亦称“绝对温标”,是由开尔文首先引入的,开尔文所利用的实验事实是气体发生等容变化时,压强与摄氏温度呈线性关系,再进行合理外推得到的,故C错误;摄氏温度有负值,热力学温度最小是零,不可能为负值,故D正确。
4.夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体(　A　)
A.分子的平均动能更小
B.单位体积内分子的个数更少
C.所有分子的运动速率都更小
D.分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
解析:夜间气温低,分子的平均动能更小,但不是所有分子的运动速率都更小,A正确,C错误;由于汽车轮胎内的气体压强变低,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,轮胎会略微被压瘪,则单位体积内分子的个数更多,B、D错误。
5.对下列几种固体物质的认识,正确的是(　A　)
A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于石墨是非晶体,金刚石是晶体
解析:食盐熔化过程中,温度保持不变,即有确定的熔点,说明食盐是晶体,故A正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,只能说明云母片是晶体,故B错误;天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列规则,故C错误;组成石墨和金刚石的化学元素是相同的,都是碳原子,它们的物理性质不同,是由于碳原子排列结构不同造成的,故D错误。
6.如图所示,向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可忽略)。如果不计大气压的变化,该装置就是一支简易的气温计。则(　A　)
A.吸管上的气温计刻度是均匀的
B.温度升高后,罐中气体压强增大
C.用更粗的透明吸管,其余条件不变,则测温范围会减小
D.用更小的饮料罐,其余条件不变,可提高该气温计的测温灵敏度
解析:设初始温度为T0、罐中空气体积为V0、吸管内空气柱长为L0、吸管横截面积为S,温度变化后温度为T1、罐中空气体积不变、吸管内空气柱长变为L1。在温度变化时,罐中气体压强始终等于大气压,气体做等压变化,有C==,可知Δx=L1-L0=Δt,故温度变化量与距离的变化量成正比,故A正确,B错误;根据题意及以上分析可得,油柱距离的变化与温度变化量的关系为Δx=Δt,可知,若更换更粗的透明吸管,其余条件不变,即在温度变化相同的条件下,吸管中的油柱左右移动距离会变小,则测量范围会变大,故C错误;根据C=,Δx=Δt,可得Δx=Δt,若用更小的饮料罐,其余条件不变,即在温度变化相同的条件下,吸管中的油柱左右移动距离会变小,即该气温计的测温灵敏度会降低,故D错误。
7.一定质量的理想气体,其状态变化过程为pV图像中的A→B→C→A,如图所示。则对应过程的VT图像或pT图像可能正确的是(　C　)
　
A B
　
C D
解析:根据图像可知A→B过程压强不变,即不变,故此时VT图像为一条过原点的倾斜直线;同时此时体积在减小,温度在降低,A、B错误。根据图像可知C→A过程体积不变,即不变,故此时 pT图像为一条过原点的倾斜直线;同时压强在增大,温度在升高;由pV图像可知
B→C过程中图线为直线,则p、V乘积先增大后减小,根据 =C可知,温度先增大后减小,C正确,D错误。
8.如图所示,一粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,左、右两管分别封有一定质量的理想气体A、B,水银面a、b间的高度差为h1,水银柱cd的长度为h2,且h2=h1,a面与c面恰好处于同一高度。若在右管开口端注入少量水银,系统重新达到平衡,则(　C　)
A.A气体的压强小于外界大气压强
B.B气体的压强变化量小于A气体的压强变化量
C.水银面c下降的高度大于水银面a上升的高度
D.水银面a、b间新的高度差大于右管上段新水银柱的长度
解析:注入水银前,A气体压强pA=p0+ρgh2-ρgh1=p0,当在右管开口端注入少量水银时,即h2增大,A气体压强变大,即A气体的压强大于外界大气压强,A错误;右管注入水银后,两部分封闭气体压强均变大,由玻意耳定律可知A、B气体体积均变小。假设B气体体积不变,则水银面a上升的高度等于水银面c下降的高度,也等于b下降的高度;由于B气体体积同时要变小,故水银面c下降的高度大于水银面a上升的高度,C正确;假设注入Δh高度的水银,则B气体的压强变化量一定为ΔpB=ρgΔh,假设A、B气体的体积均不变,则A气体的压强变化量也为ΔpA=ρgΔh,压强增大后,根据玻意耳定律,体积要变小,故A气体压强变化量小于ρgΔh,即B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量,B错误;注入水银后,设右管上段新水银柱的长度为h2′,a、b间新的高度差为h1′,根据平衡可得pA′+ρgh1′=p0+ρgh2′,由于pA′>p0,所以h2′>h1′,即水银面a、b间新的高度差小于右管上段新水银柱的长度,D错误。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共 16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 关于下列各图中的实验现象或规律,说法正确的是(　BC　)
A.图甲中薄板是多晶体
B.图乙说明气体分子的速率分布随温度变化而变化,且T1C.图丙中,水黾停在水面上是因为受到了水的表面张力作用
D.图丁中,微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,布朗运动越明显
解析:题图甲只说明薄板在导热性方面具有各向同性,仅凭这一点不能确定薄板是多晶体,A错误;温度越高,分子热运动越剧烈,由题图乙可知T1图线的峰值所对应的分子速率小于T2图线峰值所对应的分子速率,所以T110.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和 C→D为等温过程,B→C为等压过程,
D→A为等容过程。在该循环过程中,下列说法正确的是(　AB　)
A.A到B的过程中,气体体积变小
B.B到C的过程中,气体分子的平均动能增大
C.C到D的过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D到A的过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
解析:由题图可知,A到B的过程体积变小,故A正确;B到C的过程为等压过程,由于体积增大,由盖吕萨克定律=C可知,气体温度升高,故气体分子的平均动能增大,故B正确;C到D的过程为等温过程,压强变小,体积增大,说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少,
C错误;D到A的过程为等容过程,体积不变,压强变小,由=C可知,温度降低,气体分子的平均动能减小,故气体分子的速率分布曲线会发生变化,D错误。
11.如图所示,水平桌面上有一个水银槽,薄壁细玻璃管的底部连接着一根细线,细线的另一端悬挂在铁架台的支架上。玻璃管开口向下并插入水银槽中,管内外水银面高度差为h,管内被封闭了一定质量的理想气体,下列各种情况下能使细线拉力变小的是(开始时细线的拉力不为零,且不计玻璃管所受的浮力)(　AC　)
A.随着环境温度升高,管内气体温度也升高
B.大气压强变大
C.再向水银槽内注入水银
D.稍降低水平桌面的高度,使玻璃管位置相对水银槽上移
解析:对玻璃管受力分析,由平衡条件得F+pS=mg+p0S,解得细线的拉力大小为F=(p0-p)S+mg=ρghS+mg,即细线的拉力等于玻璃管的重力和管中高出液面部分水银受到的重力。随着环境温度升高,管内气体温度也升高,由理想气体状态方程可得,封闭气体压强增大,水银柱高度h减小,故拉力F减小,A正确;大气压强变大,水银柱上移,h增大,所以拉力F增大,B错误;向水银槽内注入水银,封闭气体的压强增大,平衡时水银柱高度h减小,故拉力F减小,C正确;稍降低水平桌面的高度,使玻璃管位置相对水银槽上移,封闭气体体积增大,压强减小,平衡时水银柱高度h增大,故拉力F增大,D错误。
12.如图,在恒温的环境里,a、b两个球形导热容器用一根细管相连,细管中有阀门K,两容器中充有同种理想气体,a容器容积是b容器容积的2倍,a中气体压强为p0,b中气体压强为2p0。打开阀门K,经过足够长的时间后(　ACD　)
A.a中气体压强为p0
B.b中气体压强为p0
C.a中气体质量是原来的
D.b中气体质量是原来的
解析:设b容器容积为V0,a容器容积为2V0,打开阀门K,经过足够长的时间后,a中气体和b中气体压强相等,设为p,根据玻意耳定律可得p0·2V0+2p0·V0=p·3V0,解得p=p0,故A正确,B错误;对原a内气体,平衡后根据玻意耳定律有p0·2V0=p·Va′,对原b内气体有2p0·V0=
p·Vb′,解得Va′=V0,Vb′=V0,可知a中气体质量与原气体质量之比为=,b中气体质量与原气体质量之比为=,故C、D正确。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(6分)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下:
①向1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到500 mL。
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入100滴时,测得其体积恰好是1 mL。
③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状。
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,小方格的边长为20 mm,数出轮廓范围内小方格的个数N。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)油酸分子的直径是　　　　m。(结果保留2位有效数字)
(2)在实验中,认为油酸分子在水面上形成的是单分子层,这体现的物理思想方法是　　　　。(填字母)
A.等效替代法 B.类比法
C.理想模型法 D.控制变量法
(3)(多选)若某同学计算油酸分子直径的结果偏大,可能原因是　　。(填字母)
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴
解析:(1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL=
2×10-11 m3,根据大于半个方格的计为一个,小于半个方格的舍弃原则,可得油膜形状占据的方格数约为N=121格,
所以油膜的面积为S=121×202×10-6 m2≈4.8×10-2 m2,
所以油酸分子的直径为d== m≈4.2×10-10 m。
(2)实验中把分子看作小球,认为油酸分子能够一个一个紧密排列,在水面上形成单分子油膜层,都是采用了理想模型法,C正确。
(3)计算油酸分子直径的依据是d=,油酸未完全散开,测得的油膜面积所占方格数目偏少,所以导致油酸分子直径计算值偏大,A正确;油酸溶液浓度低于实际值,一滴溶液中纯油酸计算体积偏小,导致油酸分子直径计算值偏小,B错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,测得的油膜面积所占方格数目偏少,所以导致油酸分子直径计算值偏大,C正确;求每滴体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴,导致一滴溶液体积计算值偏小,则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小,导致油酸分子直径计算值偏小,D错误。
答案:(1)4.2×10-10　(2)C　(3)AC
14.(8分)某同学通过如图甲所示的实验装置,利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。
　
甲 乙
实验步骤:
①将冰糖装进注射器,插入活塞,再将注射器通过软管与压强传感器连接并固定注射器;
②推动活塞,透过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V,同时记录对应的传感器数据;
③建立平面直角坐标系。
(1)下列关于实验操作的说法正确的是　　　　。(填字母)
A.活塞应用润滑油涂抹以保证空气密闭性
B.推动活塞时,可以用手握住注射器封闭空气部分
C.为快速完成实验,可快速推动活塞
(2)为了在坐标系中获得直线图像,若取y轴为V,则x轴为　　　
(选填“”或“p”)。
(3)选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到图像如图乙所示(截距a、b已知),若传感器和注射器连接处的软管容积为V0,则冰糖的体积为　　　　　　。
解析:(1)活塞应用润滑油涂抹以保证空气密闭性,故A正确;推动活塞时,为了保证封闭空气温度不变,不可以用手握住注射器封闭空气部分,故B错误;为了保证封闭空气温度不变,应缓慢推动活塞,故C
错误。
(2)气体发生等温变化,根据pV=C,可得V=C·,为了在坐标系中获得直线图像,若取y轴为V,则x轴为。
(3)设冰糖体积为V1,对一定量的气体,根据玻意耳定律得p(V+V0-V1)=C,
整理得V=C·+V1-V0,由图像可知V1-V0=b,解得冰糖的体积为V1=b+V0。
答案:(1)A　(2)　(3)b+V0
15.(10分)氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性。某轿车的灯泡容积V=1.5 mL,充入氙气的密度ρ=5.9 kg/m3,摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算灯泡中:
(结果均保留1位有效数字)
(1)氙气分子的总个数;
(2)氙气分子间的平均距离。
解析:(1)设氙气的物质的量为n,则n=,
氙气分子的总个数
N=NA=×6×1023mol-1≈4×1019(个)。
(2)每个氙气分子所占的空间为V0=,
设氙气分子间的平均距离为a,有V0=a3,
则a== m≈3×10-9 m。
答案:(1)4×1019个　(2)3×10-9 m
16.(10分)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,水的密度ρ取1.0×103 kg/m3。求水底的压强p和水的深度h。
解析:在水面上方时,封闭气体的压强为p0,
气体的体积V1=(380-80) mL=300 mL。
潜入水底后,封闭气体的压强等于水底的压强,即p=p0+ρgh,
封闭气体的体积为V2=(380-230) mL=150 mL,
由玻意耳定律得p0V1=pV2,
代入数据解得p=2.0×105 Pa,
h=10 m。
答案:2.0×105 Pa　10 m
17.(12分)篮球是中学生喜欢的一项体育运动,打篮球前需要将篮球内部气体的压强调至p标=1.6×105 Pa,才能让篮球发挥最佳性能。如图所示,某同学使用简易充气筒给篮球充气,该充气筒每次可以将压强p0=1.0×105 Pa,体积V0=100 cm3的空气打进篮球。已知篮球的容积V=7.6×103 cm3,初始时内部气压等于标准大气压p0=1.0×105 Pa。
(忽略所有过程温度的变化与篮球容积的变化)
(1)该同学利用充气筒向篮球打了19次气,求此时篮球内部的气压p1;
(2)若篮球内部的气压为p2=1.8×105 Pa,可以采取缓慢放气的办法使篮球内部的气压恢复到p标,求放出气体的质量与放气后球内气体的质量的比值。
解析:(1)取篮球内原有气体和打入的气体为研究对象,气体做等温变化,有p0(V+nV0)=p1V,
解得此时篮球内部的气压p1=1.25×105 Pa。
(2)若放出的气体压强也为p标,设放出的气体体积为V′,根据玻意耳定律得p2V=p标(V+V′),
代入数据解得V′=V,
放出气体的压强与放气后球内的压强一样,温度也一样,故密度相同,则放出气体的质量与放气后球内气体的质量的比值==。
答案:(1)1.25×105 Pa　(2)
18.(14分) 如图,一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体,两活塞用一轻质弹簧连接,汽缸连接处有小卡销,活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m,面积分别为2S、S,弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态,此时弹簧的伸长量为0.1l,活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等,两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0,忽略活塞与缸壁间的摩擦,汽缸无漏气,不计弹簧的体积。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)缓慢加热两活塞间的气体,求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时,活塞间气体的压强和温度。
解析:(1)设初始状态汽缸内气体的压强为p1,对两活塞整体有
p0·2S+p1·S+3mg=p0·S+p1·2S,
对活塞Ⅱ有k·0.1l+p0·S=p1·S+mg,
解得k=。
(2)设活塞Ⅱ刚到汽缸连接处时内部气体压强为p2,对两活塞整体有
p0·2S+p2·S+3mg=p0·S+p2·2S,
解得p2=p1=p0+。
设弹簧伸长量为x,对活塞Ⅱ有k·x+p0·S=p2·S+mg,
气体体积为V2=2(l+x)S,
初始时气体的体积V1=0.55lS+0.55l·2S=1.65lS,
由盖吕萨克定律有=,
解得T2=T0。
答案:(1)　(2)p0+　T0本章小结
排查易错易混
易错点1　对热力学平衡态的理解
1.(多选)关于热平衡,下列说法正确的是(　　)
A.两个系统均处于平衡态时,这两个系统即处于热平衡
B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统也必定处于热平衡
C.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的内能
2.关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是(　　)
A.只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态
B.两个能传热的系统在接触时,它们的状态不发生变化,说明这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等
【易错点拨】
　(1)平衡态与热平衡不同,平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
(2)处于热平衡的两个传热系统,接触后相互影响的是温度,传递的是热量。达到热平衡后温度一定相同,但压强可能不同。
易错点2　封闭气体压强的计算
3.如图所示,活塞质量为M,上表面水平且横截面积为S,下表面与水平面成α角,在汽缸内封闭了一定质量的气体,活塞与汽缸之间的摩擦不计,已知外界大气压为p0,重力加速度为g,则被封闭气体的压强为(　　)
A. B.
C.p0- D.
4.(2021·湖北卷)质量为m的薄壁导热柱形汽缸,内壁光滑,用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中,汽缸不漏气且与活塞不脱离。当汽缸如图甲所示竖直倒立静置时,缸内气体体积为V1,温度为T1,已知重力加速度为g,大气压强为p0。
(1)将汽缸如图乙竖直悬挂,缸内气体温度仍为T1,求此时缸内气体体积V2;
(2)如图丙所示,将汽缸水平放置,稳定后对汽缸缓慢加热,当缸内气体体积为V3时,求此时缸内气体的温度。
【易错点拨】
　(1)对液柱或活塞封闭的气体压强计算时,由活塞、液柱所处的状态列式求解。
(2)对封闭气体,状态变化中某一状态的压强计算时,可根据气体的变化特点,利用气体实验定律或状态方程列式求解。
易错点3　对浸润和不浸润现象的理解
5.某同学发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面,他认为如果选用合适的瓶口材料就能保持瓶子清洁。如图是酱油滴在两种材料表面的油滴形状,下列说法正确的是(　　)
A.油滴对甲材料不浸润
B.油滴对乙材料浸润
C.油瓶口的材料选用乙材料较合适
D.水银滴在这两种材料表面的形状一定与酱油滴形状相同
6.(多选)关于浸润和不浸润及毛细现象,下列说法正确的是(　　)
A.水银是浸润液体,水是不浸润液体
B.在内径小的细管中,如果液体能浸润管壁,则液面成凹形,且液体在管内上升
C.如果固体分子对液体分子的引力较弱,就会形成浸润现象
D.在空间站中,一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中液体一定会分布于器壁内外
【易错点拨】
　(1)浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的,与这两种物质的性质都有关系,不存在绝对的浸润或不浸润液体。
(2)液体表面出现凸或凹时,其总的表面张力方向向下或向上。
(3)固、液接触面处固体分子对液体分子的作用力与液体内部分子的作用力的大小决定浸润还是不浸润。
回扣命题热点
热点1　气体状态变化图像的考查
1.(2020·北京卷)如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系正确的是(　　)
A.TA=TB,TB=TC B.TAC.TA=TC,TB>TC D.TA=TC,TB2.(2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的pT图像如图所示。该过程对应的pV图像可能是(　)
A　　　B
C　　　D
3.(2022·重庆卷) 某同学探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性,得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为V1的等容过程,当温度为t1时气体的压强为p1;图线Ⅱ描述的是压强为p2的等压过程。取0 ℃ 为273 K,求:
(1)等容过程中,温度为0 ℃时气体的压强;
(2)等压过程中,温度为0 ℃时气体的体积。
热点2　气体实验定律和理想气体状态方程的应用
4.(2022·湖南卷)如图,小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积V0=9.9 L的导热汽缸下接一圆管,用质量m1=90 g、横截面积S=10 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量m2=10 g 的U形金属丝,活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中,缓慢升起汽缸,使金属丝从液体中拉出,活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离h=10 cm,外界大气压强p0=1.01×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,环境温度保持不变。求:
(1)活塞处于A位置时,汽缸中的气体压强p1;
(2)活塞处于B位置时,液体对金属丝拉力F的大小。
5.(2023·湖南卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图,刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成,连杆AB与助力活塞固定为一体,驾驶员踩刹车时,在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接,通过抽气降低助力气室压强,利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时,K1打开、K2闭合,抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动,助力气室中的气体充满抽气气室,达到两气室压强相等;然后,K1闭合、K2打开,抽气活塞向下运动,抽气气室中的全部气体从K2排出,完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0,初始压强等于外部大气压强p0,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中,助力活塞保持不动,气体可视为理想气体,温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1;
(2)第n次抽气后,求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
热点3　相关联气体的状态变化问题
6.(2023·全国乙卷)如图,竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20 cm的A、B两段细管组成,A管的内径是B管的2倍,B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10 cm。现将玻璃管倒置使A管在上方,平衡后,A管内的空气柱长度改变1 cm。求B管在上方时,玻璃管内两部分气体的压强。(气体温度保持不变,以 cmHg为压强单位)
7.(2022·全国甲卷)如图,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;
(2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
8.(2022·山东卷)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉,如图所示。鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室,A室壁厚,可认为体积恒定,B室壁薄,体积可变;两室内气体视为理想气体,可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V,质量为m;设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等,鱼的质量不变,鱼鳔内气体温度不变,水的密度为ρ、重力加速度为g,大气压强为p0,求:
(1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度,需从A室充入B室的气体质量Δm;
(2)鱼静止于水面下H1处时,B室内气体质量m1。
热点4　探究气体等温变化的规律
9.运用玻意耳定律可以测量小晶体的密度,实验步骤如下:
Ⅰ.取适量小晶体,用天平测出其质量,然后将小晶体装入注射器内。
Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1,并记录在表格中。
Ⅲ.重复步骤Ⅱ三次,分别记录活塞在各个位置的容积刻度V2、V3、V4和相应的气体压强p2、p3、p4,并记录在表格中。
物理量 1 2 3 4
p/(105 Pa) 0.77 1.00 1.33 1.82
V/(10-5 m3) 1.20 1.00 0.85 0.65
(1)为了减小实验误差,现采用作直线图线的方法来处理表格中的实验数据。若坐标系的纵坐标为体积V,横坐标则应标明的物理量是 ,并根据表格数据在图乙中作出相应图线。
(2)如果图线的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p的关系表达式为V0= 。
(3)实验测得这些小晶体的质量为6.48×10-3 kg,则小晶体的密度大小为 kg/m3。(结果保留2位有效数字)
10.(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和),逐次增加砝码质量,采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题:
(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气体 (填字母)。
A.p与V成正比 B.p与成正比
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,由图乙可读出封闭气体压强为 Pa。(结果保留3位有效数字)
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而 (选填“增大”或“减小”)。
气体、固体和液体　检测试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.关于温度和温标,下列说法正确的是(　　)
A.温度就是温标的俗称
B.某物体的温度升高1 ℃和升高1 K冷热程度的改变是不同的
C.两个系统达到热平衡时,温度一定是相同的
D.在描述温度时,热力学温度的单位可根据实际情况选择 ℃或者K
2.下列四幅图中有关固体和液体性质的描述,正确的是(　　)
A.图甲中实验现象说明薄板材料是晶体
B.图乙中液体和管壁表现为不浸润
C.图丙中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的
D.图丁中水黾静止在水面上,说明其受到的表面张力等于重力
3.封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持体积不变,当温度升高时,下列说法正确的是(　　)
A.气体的密度增大
B.气体的压强减小
C.气体分子的平均速率减小
D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
4.如图所示,一端开口的玻璃管水平放置在桌面上,玻璃管内有10 cm的水银柱封闭了长为8 cm的气体。以玻璃管底端为支点,向上抬起30° 角,则空气柱的长度变为(外界大气压强为75 cmHg)(　　)
A.8.6 cm B.7.5 cm C.7.2 cm D.7.1 cm
5.一定质量的理想气体,在体积不变的情况下缓慢改变温度,能正确表示该过程的图像是(　　)
　　　　
A B
　　　　
C D
6.如图所示,两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内,有一长为h的水银柱将管内气体分为两部分,已知上、下两部分气体温度相同,且l2=2l1。现使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱移动情况为(　　)
A.不动
B.水银柱下移
C.水银柱上移
D.无法确定是否移动
7.自热米饭底层有一发热包,加入水后,将饭菜层盖上,在底层会密封一部分气体,发热包中物质与水反应放出大量的热,一段时间后饭菜即被加热。底层内的气体可视为理想气体,忽略加热过程中饭盒的体积变化,下列说法正确的是(　　)
A.加热后底层气体压强变小
B.加热后底层所有气体分子的动能都增大
C.加热后底层气体内能增大
D.使饭菜加热的热量来自底层气体做功
8.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为V;每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中,经5次充气后,臂带内气体体积变为5V,压强计示数为 150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于(　　)
A.30 cm3 B.40 cm3
C.50 cm3 D.60 cm3
9.大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,这些晶体不仅美丽,而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态;高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体,下列说法正确的是(　　)
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体和非晶体是绝对的,是不可以相互转化的
B.多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有天然、规则的几何形状
C.单晶体沿不同方向的导热或导电性能相同,沿不同方向的光学性质也相同
D.单晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点
10.关于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　　)
A.体积不变,压强减小时,气体分子的平均动能一定减小
B.温度不变,压强减小时,气体分子的数密度一定减小
C.压强不变,温度降低时,气体分子的数密度一定减小
D.温度升高,压强和体积可能都不变
11.一定质量的理想气体从状态a开始,缓慢经历ab、bc、ca回到a状态,其VT图像如图所示。状态a的压强为p1、体积为V0、热力学温度为T0,状态c的热力学温度为Tc,下列判断正确的是(　　)
A.气体从状态a到状态b的过程中密度一直减小
B.pb=2.5p1
C.pc=p1
D.Tc=2.5T0
12.某学习小组设计了一种测温装置,用于测量教室内的气温(教室内的气压为一个标准大气压,相当于76 cm汞柱产生的压强),结构如图所示,导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体,与A相连的B管插在水银槽中,B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度,据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时,B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计,下列说法正确的是(　　)
A.B管上所刻的温度数值上低下高
B.B管内水银面的高度为16 cm时,教室内的温度为17 ℃
C.B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的
D.若把这个已刻好温度值的装置移到高山上,测出的温度比实际温度偏高
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(6分)某实验小组用传感器研究“温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”的实验,如图甲所示。所测得的压强和注射器内气体的体积(不包括连接管内气体的体积)数据如下表所示:
实验次数 压强p/kPa 体积V/cm3
1 101.5 18
2 112.8 16
3 126.9 14
4 145.0 12
5 169.2 10
(1)该实验小组利用实验所测得的数据,画出如图乙所示的图像,则他们画的是 。(填字母)
A.pV图像 B.Vp图像
C.p图像 D.V图像
(2)图乙中纵轴截距为-a,横轴截距为b,利用上述图线求得连接管内气体的体积为 。
(3)某同学将图乙中横坐标轴下移a后得出实验结论:一定质量的气体在温度不变时, 。
14.(12分)用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。
(1)在本实验操作过程中,需要保持不变的量是气体的 和 。
(2)实验中测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出 (选填“pV”或“p”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条 ,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)另一小组对实验装置进行了改进,如图乙所示,将注射器与导气管、压强传感器连接在一起,该小组绘出的V图像如图丙所示,该图像不过原点的原因是 。(填字母)
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
D.漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
15.(10分)如图甲所示,在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积
S=50 cm2的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体(可视为理想气体),活塞上静止一质量为m的物块。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的VT图像,密闭气体在A状态的压强pA=1.05×105 Pa,已知外界大气压强p0=1.01×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)物块的质量;
(2)气体在状态B的体积。
16.(10分)如图所示,一根一端封闭粗细均匀的细玻璃管AB开口向上竖直放置,管内用高h=24 cm的水银柱封闭了一段长L=45 cm的空气柱。已知外界大气压强为p0=76 cmHg,封闭气体的温度为t1=27 ℃,g取10 m/s2。
(1)若玻璃管AB长度为L0=75 cm,现对封闭气体缓慢加热,则温度升高到多少摄氏度时,水银刚好不溢出
(2)若玻璃管AB足够长,缓慢转动玻璃管至管口向下后竖直固定,同时使封闭气体的温度缓慢降到t3=-13 ℃,求此时玻璃管内空气柱的长度。
17.(10分)如图所示,一导热性能良好的汽缸竖直固定,光滑活塞将缸内理想气体分成体积之比为1∶3 的A、B两部分,B部分气体的压强为p,活塞重力产生的压强为0.1p,环境温度不变。因阀门封闭不严,B中气体向外缓慢漏气,活塞缓慢向上移动,当B中气体体积减为原来的时,求:
(1)A中气体的压强p′;
(2)B中漏出的气体和剩下气体质量的比值。
18.(12分)水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示,汽缸中间有一固定隔板,将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分,H形连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过,连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为SL0,各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向,稳定后,上部分气体的体积为原来的,设整个过程温度保持不变,求:
(1)此时上、下部分气体的压强;
(2)H形连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。

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