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专题09 内能和气体（学生版）
1.宏观量与微观量的关系
(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(3)关系 ①分子的质量：m0＝＝。 ②分子的体积：V0＝＝。
③物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA。
(4)两种模型 ①球体模型直径为d＝ 。②立方体模型边长为d＝。
2．分子力和分子势能的比较
分子力F 分子势能Ep
图象 ( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )
随分子间距离的变化情况 rr>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大
r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零
r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0
3.改变内能的方式
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4.物体的内能与机械能的比较
内能 机械能
定义 物体内所有分子的动能和势能的总和 物体的动能及重力势能和弹性势能的总和
决定 由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关 与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关，和物体内部分子运动情况无关
量值 任何物体都具有内能，恒不为零 可以为零
测量 无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度 可以测量
转化 在一定条件下可相互转化
【例题解析】
例1.图甲是浇花的一种喷壶 ( http: / / www.21cnjy.com )，图乙是喷壶的切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分大气压为p0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为p0的气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑酒精的蒸发，下列说法正确的是（　　）
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A．壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是由瓶内酒精分子存在斥力
C．阀门打开后壶内气体的压强不断减小
D．从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动
例2.下列说法中正确的是　　
A．漫天飞舞的杨柳絮做布朗运动
B．晶体内部原子按照一定的规则排列，其它分子不能扩散进去
C．用气筒打气时需用力压，是因为气体分子间存在斥力
D．分子势能增大时，分子间的作用力可能减小
例3.关于内能，下列说法正确的是　　
A．物体的内能包括物体运动的动能
B．的水结冰过程中温度不变，内能减小
C．提起重物，因为提力做正功，所以物体内能增大
D．摩擦冰块使其融化是采用热传递的方式改变物体的内能
例4.下列说法正确的是　　
A．大气中的运动是分子的无规则运动
B．增大气体的压强，可以使气体分子之间的斥力大于引力，使得分子力表现为斥力
C．扩散运动和布朗运动的剧烈程度都温度有关
D．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
例5.水的密度、摩尔质量，阿伏加德罗常数为，一滴露水的体积大约是，它含有　　个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进个水分子时，喝进水的质量是　　．（结果保留两位有效数字）21世纪教育网版权所有
【课堂练习】
1.2017年5月。我国成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家，可燃冰是一种白色固体物质，可燃冰在常温常压下释放的甲烷气体，常温常压下甲烷的密度，甲烷的摩尔质量，阿伏伽德罗常数，请计算可燃冰在常温常压下释放出甲烷气体分子数目（计算结果保留一位有效数字）
2.如图所示，两种不同的 ( http: / / www.21cnjy.com )金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（　　）
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A．Q1=W B．Q1>W C．Q13.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（　　）
A. 分子的无规则运动停息下来 B. 分子的速度保持不变
C. 分子的平均动能保持不变 D. 每个分子的速度大小均相等
4.物体分子热运动平均动能取决于物体的（　　）
A. 压强 B. 温度 C. 体积 D. 状态
5.很多家庭的玻璃窗都是双层的，两层玻璃间会残留一些密闭的稀薄气体。当阳光照射玻璃窗时，其间的密闭气体（　　）21cnjy.com
A. 分子平均距离增大 B. 每个分子速率均增大 C. 密度增大 D. 分子平均动能增大2·1·c·n·j·y
6.已知标准状态下气体的摩尔体积VA=22.4L/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023，估算标准状态下，1cm3气体中的分子数最接近（　　）【出处：21教育名师】
A. 2.7×1018 B. 2.7×1019 C. 2.7×1020 D. 2.7×1021
7.a、b两分子相距较远，此时它们之间的分子力可忽略，设a固定不动，b逐渐向a 靠近，直到很难再靠近的整个过程中 ( )21教育名师原创作品
A. 分子力总是对b做正功 B. b总是克服分子力做功
C. b先克服分子力做功，然后分子力对b做正功 D. 分子力先对b做正功，然后b克服分子力做功
8.在一杯清水中滴一滴墨汁，制成悬浊液在 ( http: / / www.21cnjy.com )显微镜下进行观察。若追踪一个小炭粒的运动，每隔30s把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接起来，就得到如图所示的折线。则以下判断正确的是（　　）21*cnjy*com
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A. 图中折线为小炭粒运动轨迹 B. 可以看出小炭粒的运动是无规则的
C. 记录的是炭分子无规则运动的状况 D. 可以看出炭粒越大布朗运动越明显
9.给一定质量的温度为的水加热，在水的温度由上升到的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。由此可知，反常膨胀时，水分子的平均动能　　（选填“增大”“减小”或“不变” ，吸收的热量　　（选填“大于”“小于”或“等于” 所有水分子的总势能增加量。
1．产生的原因
由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。
2．决定因素
(1)宏观上：决定于气体的温度和体积。
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．平衡状态下气体压强的求法
(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重 ( http: / / www.21cnjy.com )力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。
(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。
(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
4．加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。
5.油膜法实验注意事项及误差分析
注意事项：1．将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。
2．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。
3．浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
误差分析：1．纯油酸体积的计算引起误差；
2．油膜形状的画线误差；
3．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
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【例题解析】
例1.若已知大气压强为p0，在图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。
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例2.如图中两个汽缸质量均为M ( http: / / www.21cnjy.com )，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？
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例3.完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是________。(填写步骤前面的数字)
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成 ( http: / / www.21cnjy.com )300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为________m。(结果保留一位有效数字)
例4.如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形气缸中，开始时活塞和气缸静止，此时气柱长度为l，现使气缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度，当气缸转动的角速度为1时，气柱长度为2l，当气缸转动的角速度为2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则1与2的比值为（　　）
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A． B． C．2：3 D．3：2
例5.油酸的摩尔质量，密度、则每个油酸分子的体积为　　，若125滴油酸的体积为，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约　　．（取，球的体积与直径的关系为，结果保留一位有效数字）
【课堂练习】
1.在用“油膜法”估测分子大小的 ( http: / / www.21cnjy.com )实验中，形成如图所示的单分子油膜，将分子看成______，那么油膜的厚度被认为是油分子的直径，先测出油滴的体积，再测出油膜的______，就可估算出油分子的直径。21*cnjy*com
2.若已知油酸分子的体积和阿伏伽德罗常数，则能算出（　　）
A. 油的密度 B. 一滴油的质量
C. 油酸的摩尔体积 D. 油酸的摩尔质量
3.在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏小，其原因可能是（　　）【来源：21cnj*y.co*m】
A. 油酸未充分散开
B. 已知的油酸溶液浓度高于真实值
C. 计算油膜面积时，少数了一个格子
D. 计算每滴溶液体积时，将1mL的溶液的滴数多记了10滴
4.在“用油膜法估测分子大 ( http: / / www.21cnjy.com )小”实验中，油酸酒精溶液浓度为A，记下N滴溶液总体积为V。边长为a正方形小格的透明方格纸板上，数得油膜占有的小格个数为X。用以上字母表示：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V油酸=______；油酸分子直径D=______。
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5.体积为V的油滴，落在平静的水面上，扩 ( http: / / www.21cnjy.com )展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为___________．已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为___________．
6.在“用单分子油膜估测分子直径”的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验中，需要配制低浓度的油酸酒精溶液而不使用纯油酸滴入蒸发皿中的水面，原因是_________________。注射器滴下的一滴溶液体积约0.005mL，分子直径约10-10m，则配制的溶液浓度相对合理的是______（选填“10%”、“1%”或“0.1%”）。
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
＝
2.重要的推论：查理定律的推论Δp＝ΔT。
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3.一定质量的气体不同图象的比较
过程 图线类别 图象特点 图象示例
等温过程 p V pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 ( http: / / www.21cnjy.com / )
p p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 ( http: / / www.21cnjy.com / )
等容过程 p T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
【例题解析】
例1.某同学设计了一种温度计，结构如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示，大玻璃泡A封装一定质量气体，与A相连的B管（内径可忽略）插在水槽中，管内有长度为x的水柱，可根据水柱长度来判断环境温度。下列分析正确的是（　　）2-1-c-n-j-y
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A．若大气压强不变，温度升高，x增大 B．若大气压强不变，温度降低，x增大
C．若气温不变，大气压强增大，x减小 D．若气温不变，大气压强减小，x增大
例2.图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷壶的 ( http: / / www.21cnjy.com )切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分大气压为p0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为p0的气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑酒精的蒸发，下列说法正确的是（　　）
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A．壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是由瓶内酒精分子存在斥力
C．阀门打开后壶内气体的压强不断减小
D．从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动
例3.一定量的理想气体从状态可以经历过程1或者过程2到达状态，其图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态、的温度分别为、．则　　（选填“”、“ ”或“” ，在过程1、2中气体对外做功分别为、，则　　（选填“”、“ ”或“” 。21教育网
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例4.如果氧气瓶的容积，由于用气，氧气瓶中的压强由降到，温度始终保持，已知标准状况下气体的体积是，求
①氧气瓶中原有的气体在标况时的体积；
②使用掉的氧气分子数为多少？（已知阿伏伽德罗常数，结果保留两位有效数字）
例5.如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，活塞只在受到压力时才向下移动，倒入热水后，活塞的下表面与液体相距，两者间密闭有一定质量的气体，密闭气体的压强等于外界大气压强。21·世纪*教育网
①刚倒入热水时，瓶内空气温度为，经过一段时间温度降至，此时瓶内气体的压强多大？
②当温度降至时，要把瓶中的水压出瓶外，活塞至少下降多少距离？（设压活塞过程中气体温度不变）。
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【课堂练习】
1.一定质量的理想气体由状态A经过如图所示过程变到状态B此过程中气体的体积（ ）
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A. 一直变小 B. 一直变大
C. 先变小后变大 D. 先变大后变小
2.如图为医院给病人输液的部分装置，A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通。在输液过程中（假设病人保持不动、瓶A液体未流完）（　　）【版权所有：21教育】
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A. 瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B. B. 瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C. 瓶A上方的气体压强增大，滴壶B中的气体压强不变
D. 瓶A上方的气体压强减小，滴壶B中的气体压强不变
3.如图所示为一定质量气体状态变化时的P—图像，由图像可知，此气体的温度（　　）
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A. 先不变后升高 B. 先不变后降低 C. 先降低后不变 D. 先升高后不变
4.如图所示U型玻璃管静置于竖直平面，右管封闭一定质量的空气，左管上端开口且足够长，左管内水银面比右管内水银面高h，能使h变小的是（　　）【来源：21·世纪·教育·网】
A. 使U型管自由下落 B. 外界大气压强升高
C. 使U型管静置于水平面内 D. 沿管壁向左管内加注水银
5.如图所示，上端封闭的玻璃管插在水银槽中，管内封闭着一段气柱。现使玻璃管缓慢地绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，能描述管内气体状态变化的图像是（箭头表示状态的变化方向）（　　）www.21-cn-jy.com
A. ( http: / / www.21cnjy.com / )B. ( http: / / www.21cnjy.com / )C ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )
6.如图所示，左端封闭右侧开口的U型管内分别用水银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h。当左侧部分气体温度升高较小的，重新达到平衡后，h和p1的变化是（　　）
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A. h不变，p1不变 B. h不变，p1变大 C. h变小，p1变小 D. h变小，p1不变
7.图为伽利略设计的一种测温装 ( http: / / www.21cnjy.com )置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。若观察到玻璃管内水柱上升，则可推测外界大气的变化可能是（　　）
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A. 温度不变，压强减小 B. 温度升高，压强不变
C. 温度升高，压强减小 D. 温度不变，压强增大
8.如图所示，某人用托里拆利管做测 ( http: / / www.21cnjy.com )定大气压强的实验时，由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，但当时的实际大气压强为一个标准大气压(相当于76厘米高的汞柱产生的压强)．今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm
A. 把托里拆利管逐渐倾斜(管子露出部分长度不变)
B. 把托里拆利管慢慢向上提,但下端不离开汞槽
C. 保持装置不动,往汞槽内加汞,以增大压强
D. 整个装置竖直向上做加速运动
9.一定质量的理想气体从状态a沿abc过程到状态c，其P-T图像如图，其中ac连线的延长线过原点O。则在整个过程中气体的内能（　　）www-2-1-cnjy-com
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A. 先增大后不变 B. 先不变后减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
10.如图所示，两端封闭的玻璃管中 ( http: / / www.21cnjy.com )间有一段水银柱，经适当倾斜，使上下两部分气体的体积恰好相等。保持管的倾角不变，管内气体的温度始终与环境温度相同。若某时发现上部气体体积已变大重新稳定，说明（　　）21·cn·jy·com
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A. 环境温度已升高 B. 环境温度已降低
C. 上部气体压强增大，下部气体压强减小 D. 上部气体压强减小，下部气体压强增大
11.如图为一种减震垫，布满了圆柱 ( http: / / www.21cnjy.com )状相同薄膜气泡。每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体。现把平板状物品恰好水平放在n个完整的气泡上。设被压的气泡不漏气，且气体温度保持不变。当每个气泡的体积压缩了ΔV时，其与物品接触面的边界为S。则此时每个气泡内气体的压强为________，此减震垫对平板物品的支持力为________。
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12.“新冠肺炎”负压病房内气压低于室外气压25Pa，使室外与负压病房气流只能“从洁到污”单向流动。若室外与负压病房间的安全门面积为1.6m2，则安全门受到的内外气体的压力差为______N。若室外与负压病房温度相同，则室外1000cm3的气体流到负压病房后体积将变为_________cm3。（此空精确到两位小数）（设室外大气压强为1×105Pa）
13.一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎 ( http: / / www.21cnjy.com )“充满”气时，每个轮胎与地面的接触面积为130cm2，胎内气体体积为20L，压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时，胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎，假设在此过程中气体温度保持不变，则充满四个轮胎约需要_________分钟。（重力加速度g取10m/s2，1atm约为105Pa）
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14.宇航员航天服内气体的压强为1 ( http: / / www.21cnjy.com ).0×105Pa，每平方米航天服上承受的气体压力为_____________N。由于太空几乎是真空，在太空中行走时航天服会向外膨胀，影响宇航员返回密封舱。此时，宇航员可以采取应急措施来减少航天服内部气体的压强，从而减小航天服的体积。写出一种措施：___________。
15.如图所示，左端开口的气 ( http: / / www.21cnjy.com )缸固定在水平桌面，用截面积S=50cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞上系一轻绳通过定滑轮连接质量m=10kg的物体。开始时系统处于平衡状态，缸内气体温度t1=27℃。已知大气压强p0=1×105Pa，重力加速度g取10m/s2，气缸内壁光滑。求：
(1)开始时气缸内部的气体压强p1；
(2)现用一外力缓慢拉动活塞，当缸内气体体积变为初始体积的1.25倍时，对应的外力F为多大？
(3)在第2小问的基础上，若想撤去外力后活塞能静止在原处，写出可行的方案，并通过计算说明你的方案。
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一、分子动理论和内能
二、气体压强的微观解释和油膜法估测分子直径
三、理想气体方程应用及图像问题
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专题09 内能和气体（教师版）
1.宏观量与微观量的关系
(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(3)关系 ①分子的质量：m0＝＝。 ②分子的体积：V0＝＝。
③物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA。
(4)两种模型 ①球体模型直径为d＝ 。②立方体模型边长为d＝。
2．分子力和分子势能的比较
分子力F 分子势能Ep
图象 ( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )
随分子间距离的变化情况 rr>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大
r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零
r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0
3.改变内能的方式
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4.物体的内能与机械能的比较
内能 机械能
定义 物体内所有分子的动能和势能的总和 物体的动能及重力势能和弹性势能的总和
决定 由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关 与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关，和物体内部分子运动情况无关
量值 任何物体都具有内能，恒不为零 可以为零
测量 无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度 可以测量
转化 在一定条件下可相互转化
【例题解析】
例1.图甲是浇花的一种喷壶，图 ( http: / / www.21cnjy.com )乙是喷壶的切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分大气压为p0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为p0的气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑酒精的蒸发，下列说法正确的是（　　）
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A．壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是由瓶内酒精分子存在斥力
C．阀门打开后壶内气体的压强不断减小
D．从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动
【答案】C
【解析】A．充气过程中壶内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，故选项A错误；
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是因为瓶内的气体压强大于外界压强，故选项B错误；
C．将阀门打开后壶内气体膨胀，气体从壶中逸出，壶内气体分子数减小，故压强减小，因此选项C正确；
D．从喷壶中喷出的酒精水雾不属于布朗运动，布朗运动人眼看不到，选项D错误。
例2.下列说法中正确的是　　
A．漫天飞舞的杨柳絮做布朗运动
B．晶体内部原子按照一定的规则排列，其它分子不能扩散进去
C．用气筒打气时需用力压，是因为气体分子间存在斥力
D．分子势能增大时，分子间的作用力可能减小
【答案】D
【解析】A漫天飞舞的杨柳絮是在气流作用下的运动，不是布朗运动，故A错误；B晶体内部原子按照一定的规则排列，但是分子间仍有间隔，其他分子仍能扩散进去，故B错误；C用气筒打气时需用力压，是因为气体压强作用的缘故，与气体分子间的斥力无关，故C错误；D当时分子力表现为引力，当分子距离变大时，分子力做负功，则分子势能增大，分子间的作用力减小，故D正确。www.21-cn-jy.com
例3.关于内能，下列说法正确的是　　
A．物体的内能包括物体运动的动能
B．的水结冰过程中温度不变，内能减小
C．提起重物，因为提力做正功，所以物体内能增大
D．摩擦冰块使其融化是采用热传递的方式改变物体的内能
【答案】B
【解析】A内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和，不包括物体运动的动能，故A错误；B的水结冰过程中温度不变，但放出热量，内能减小，B正确；C提起重物，提力做正功，但增加的是物体的机械能，故C错误；D摩擦冰块使其融化是做功的方式改变内能，故D错误。2·1·c·n·j·y
例4.下列说法正确的是　　
A．大气中的运动是分子的无规则运动
B．增大气体的压强，可以使气体分子之间的斥力大于引力，使得分子力表现为斥力
C．扩散运动和布朗运动的剧烈程度都温度有关
D．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
【答案】C
【解析】A大气中的运动是悬浮在气体中的固体颗粒的无规则运动，故A错误；B气体分子之间的距离相对于分子非常大，所以增大气体的压强，气体分子之间的作用力仍然可以忽略不计，故B错误；C扩散运动和布朗运动都是分子的物质热运动的反映，故剧烈程度都温度有关，故C正确；D热量能够自发的从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，如电冰箱，但要引起其他变化（耗电），故D错误；
例5.水的密度、摩尔质量，阿伏加德罗常数为，一滴露水的体积大约是，它含有　　个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进个水分子时，喝进水的质量是　　．（结果保留两位有效数字）2-1-c-n-j-y
【答案】
【解析】解：（1）知水的摩尔质量为：；水的摩尔体积为：，
一个水分子的体积为：；一滴露水含有水分子的个数：个；
（2）小虫喝进水的物质的量为：；喝进水的质量为：
【课堂练习】
1.2017年5月。我国成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家，可燃冰是一种白色固体物质，可燃冰在常温常压下释放的甲烷气体，常温常压下甲烷的密度，甲烷的摩尔质量，阿伏伽德罗常数，请计算可燃冰在常温常压下释放出甲烷气体分子数目（计算结果保留一位有效数字）
【答案】
【解析】解：甲烷分子数目为：
（个
2.如图所示，两种不同的金属组成一 ( http: / / www.21cnjy.com )个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（　　）
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A．Q1=W B．Q1>W C．Q1【答案】B
【解析】根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响；所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即21cnjy.com
根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2【版权所有：21教育】
3.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体（　　）
A. 分子的无规则运动停息下来 B. 分子的速度保持不变
C. 分子的平均动能保持不变 D. 每个分子的速度大小均相等
【答案】C
【解析】
A．由分子动理论可知，分子总是在永不停息的无规则运动，故A错误；
B．因为分子总是在无规则运动，所以分子速度总是在变化，故B错误；
C．在没有外界影响的情况下，密闭 ( http: / / www.21cnjy.com )容器内的理想气体静置足够长时间后，理想气体将会达到平衡态，即理想气体的温度、体积和压强等状态参量均不会发生变化，因温度不变，所以分子的平均动能保持不变，故C正确；
D．在相同温度下各个分子的动能并不相同，故速度大小也不相等，故D错误。
4.物体分子热运动平均动能取决于物体的（　　）
A. 压强 B. 温度 C. 体积 D. 状态
【答案】B
【解析】
由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度，故ACD错误，B正确。
5.很多家庭的玻璃窗都是双层的，两层玻璃间会残留一些密闭的稀薄气体。当阳光照射玻璃窗时，其间的密闭气体（　　）
A. 分子平均距离增大 B. 每个分子速率均增大
C. 密度增大 D. 分子平均动能增大
【答案】D
【解析】A．因为是密闭气体，则气体的体积不变，分子平均距离不变，选项A错误；
B．当光照使得温度升高时，分子平均动能变大，但并非每个分子速率均增大，选项B错误，D正确；
C．因气体质量和体积都不变，则气体的密度不变，选项C错误。
6.已知标准状态下气体的摩尔体积VA=22.4L/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023，估算标准状态下，1cm3气体中的分子数最接近（　　）
A. 2.7×1018 B. 2.7×1019 C. 2.7×1020 D. 2.7×1021
【答案】B【解析】
设1cm3气体中的分子数为n，则，故ACD错误，B正确。
7.a、b两分子相距较远，此时它们之间的分子力可忽略，设a固定不动，b逐渐向a 靠近，直到很难再靠近的整个过程中 ( )
A. 分子力总是对b做正功 B. b总是克服分子力做功
C. b先克服分子力做功，然后分子力对b做正功 D. 分子力先对b做正功，然后b克服分子力做功
【答案】D
【解析】开始时由于两分子间的距离大于，因此分子力为引力，当相互靠近时分子力对b做正功，当分子间距小于时，分子力为斥力，相互靠近时，分子力对b做负功，所以分子力对b先做正功，后做负功，
8.在一杯清水中滴一滴墨汁，制成悬浊液在 ( http: / / www.21cnjy.com )显微镜下进行观察。若追踪一个小炭粒的运动，每隔30s把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接起来，就得到如图所示的折线。则以下判断正确的是（　　）
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A. 图中折线为小炭粒运动轨迹 B. 可以看出小炭粒的运动是无规则的
C. 记录的是炭分子无规则运动的状况 D. 可以看出炭粒越大布朗运动越明显
【答案】B
【解析】A．根据题意，每隔30s ( http: / / www.21cnjy.com )把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线；故布朗运动图象是每隔30s固体微粒的位置，而不是运动轨迹，只是按时间间隔依次记录位置的连线。故A错误；21*cnjy*com
B．由图可以看出小炭粒的运动是无规则的，故B正确；
C．记录的是炭粒受到液体分子撞击的冲力而做不规则运动，反映了液体分子热运动的杂乱无章，故C错误；
D．炭粒越大，受到液体分子撞击的冲力越容易平衡，布朗运动越不显著，故D错误。
9.给一定质量的温度为的水加热，在水的温度由上升到的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。由此可知，反常膨胀时，水分子的平均动能　　（选填“增大”“减小”或“不变” ，吸收的热量　　（选填“大于”“小于”或“等于” 所有水分子的总势能增加量。
【答案】增大；大于。
【解析】解：温度是分子平均动 ( http: / / www.21cnjy.com )能的标志，温度升高，分子的平均动能增大；分子的平均动能增大，所有水分子间的总势能增大，内能是增大的；反常膨胀，水体积减小，外界对水做功，根据热力学第一定律，吸收的热量大于所有水分子的总势能增加量。
1．产生的原因
由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。
2．决定因素
(1)宏观上：决定于气体的温度和体积。
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．平衡状态下气体压强的求法
(1)液片法：选取假想的液 ( http: / / www.21cnjy.com )体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。
(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。
(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
4．加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。
5.油膜法实验注意事项及误差分析
注意事项：1．将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。
2．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。
3．浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
误差分析：1．纯油酸体积的计算引起误差；
2．油膜形状的画线误差；
3．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
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【例题解析】
例1.若已知大气压强为p0，在图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。
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【答案】：甲：p0－ρgh　乙：p0－ρgh　丙：p0－ρgh　丁：p0＋ρgh1
【解析】：在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知：p甲S＝－ρghS＋p0S所以p甲＝p0－ρghwww-2-1-cnjy-com
在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：
pAS＋ρghS＝p0S p乙＝pA＝p0－ρgh
在图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA′＋ρghsin 60°＝pB′＝p0
所以p丙＝pA′＝p0－ρgh
在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p丁S＝(p0＋ρgh1)S；所以p丁＝p0＋ρgh1
例2.如图中两个汽缸质量均为M， ( http: / / www.21cnjy.com )内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？
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【答案】：p0＋　p0－
【解析】：题图甲中选m为研究对象。
pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋
题图乙中选M为研究对象得pB＝p0－。
例3.完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是________。(填写步骤前面的数字)
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精， ( http: / / www.21cnjy.com )制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为________m。(结果保留一位有效数字)21*cnjy*com
【答案】：(1)④①②⑤③　(2)5×10－10
【解析】：(1)依据实验顺序，先配制混合溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )(④)，然后在浅盘中放水和痱子粉(①)，将一滴溶液滴入浅盘中(②)，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤)，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积(③)。故正确的操作顺序为④①②⑤③。
(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝×＝6.7×10－5 cm3，故油酸分子直径d＝＝＝≈5×10－10 m。
例4.如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形气缸中，开始时活塞和气缸静止，此时气柱长度为l，现使气缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度，当气缸转动的角速度为1时，气柱长度为2l，当气缸转动的角速度为2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则1与2的比值为（　　）
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A． B． C．2：3 D．3：2
【答案】A
【解析】当气缸转动的角速度为1时，根据向心力方程：
当气缸转动的角速度为2时，
根据等温方程：；解得1与2的比值为。
例5.油酸的摩尔质量，密度、则每个油酸分子的体积为　　，若125滴油酸的体积为，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约　　．（取，球的体积与直径的关系为，结果保留一位有效数字）
【答案】，8
【解析】解：因油酸的摩尔质量，密度，
那么油酸的摩尔体积为：
则每个油酸分子的体积为：
1滴油酸的质量为：，
1滴油酸分子的个数：个，
一个油酸分子体积：，
解得：，油膜的面积约为：；
【课堂练习】
1.在用“油膜法”估测分子大 ( http: / / www.21cnjy.com )小的实验中，形成如图所示的单分子油膜，将分子看成______，那么油膜的厚度被认为是油分子的直径，先测出油滴的体积，再测出油膜的______，就可估算出油分子的直径。
【答案】 (1). 球形 (2). 面积
【解析】[1]根据题图可知，液体分子可以看成球形。
[2]液体分子的直径即为油膜的厚度，根据体积可知先测出油滴的体积，再测出油膜的面积，就可估算出油分子的直径。
2.若已知油酸分子的体积和阿伏伽德罗常数，则能算出（　　）
A. 油的密度 B. 一滴油的质量
C. 油酸的摩尔体积 D. 油酸的摩尔质量
【答案】C
【解析】
已知油酸分子体积，根据V=NAV ( http: / / www.21cnjy.com )0可以计算出油酸的摩尔体积；但由于不知道密度，故无法求解油酸的摩尔质量，更不能求解一滴油的质量；故C正确，ABD错误。
3.在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏小，其原因可能是（　　）
A. 油酸未充分散开
B. 已知的油酸溶液浓度高于真实值
C. 计算油膜面积时，少数了一个格子
D. 计算每滴溶液体积时，将1mL的溶液的滴数多记了10滴
【答案】D
【解析】
A．油酸未充分散开，则测得的油膜面积偏小，根据：
可知，油分子直径的测量值偏大，选项A错误；
B．已知的油酸溶液浓度高于真实值，则油膜散开时面积偏小，根据：
可知，油分子直径的测量值偏大，选项B错误；
C．计算油膜面积时，少数了一个格子，则面积测量值偏小，根据：
可知，油分子直径的测量值偏大，选项C错误；
D．计算每滴溶液体积时，将1mL的溶液的滴数多记了10滴，则每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V偏小，则根据：
可知，油分子直径的测量值偏小，选项D正确。
4.在“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒 ( http: / / www.21cnjy.com )精溶液浓度为A，记下N滴溶液总体积为V。边长为a正方形小格的透明方格纸板上，数得油膜占有的小格个数为X。用以上字母表示：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V油酸=______；油酸分子直径D=______。
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【答案】 (1). (2).
【解析】
[1]由N滴溶液的总体积为V，以及油酸酒精溶液的浓度为A，总体积V除以N，再乘以油酸酒精溶液的浓度A，即可求出一滴酒精溶液中纯油酸的体积：
[2]油膜的表面积Xa2，由油膜法的原理得：
5.体积为V的油滴，落在平静的水面上，扩 ( http: / / www.21cnjy.com )展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为___________．已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为___________．
【答案】 (1). (2).
【解析】单分子油膜可视为横截面积为S，高度为分子直径D的长方体，则体积V=SD，故分子直径约为；取1摩尔油，含有NA个油分子，则一个油分子的质量为．
6.在“用单分子油膜估测分子 ( http: / / www.21cnjy.com )直径”的实验中，需要配制低浓度的油酸酒精溶液而不使用纯油酸滴入蒸发皿中的水面，原因是_________________。注射器滴下的一滴溶液体积约0.005mL，分子直径约10-10m，则配制的溶液浓度相对合理的是______（选填“10%”、“1%”或“0.1%”）。
【答案】纯油酸无法散开成为单分子油膜，0.1%
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
＝
2.重要的推论：查理定律的推论Δp＝ΔT。
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3.一定质量的气体不同图象的比较
过程 图线类别 图象特点 图象示例
等温过程 p V pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 ( http: / / www.21cnjy.com / )
p p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 ( http: / / www.21cnjy.com / )
等容过程 p T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
【例题解析】
例1.某同学设计了一种温度计，结构如图所示， ( http: / / www.21cnjy.com )大玻璃泡A封装一定质量气体，与A相连的B管（内径可忽略）插在水槽中，管内有长度为x的水柱，可根据水柱长度来判断环境温度。下列分析正确的是（　　）21教育名师原创作品
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A．若大气压强不变，温度升高，x增大 B．若大气压强不变，温度降低，x增大
C．若气温不变，大气压强增大，x减小 D．若气温不变，大气压强减小，x增大
【答案】B
【解析】设玻璃泡A中气体压强为p，外界大气压强为p'，则p'=p+pgx，且玻璃泡中气体与外界大气温度相同。
AB．根据理想气体的状态方程可知，当大气压强不变，温度升高，A压强增大，x减小，温度降低，x增大，A错误，B正确；
CD．气温不变，大气压强增大，x增大，大气压强减小，x减小，CD错误。
例2.图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷 ( http: / / www.21cnjy.com )壶的切面图，假设喷壶中装有一部分酒精但未装满，里面有一部分大气压为p0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门后，再通过打气筒向喷壶内充入一部分大气压也为p0的气体，并保持阀门关闭，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑酒精的蒸发，下列说法正确的是（　　）
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A．壶内充入气体，壶内气体的分子的平均动能增加
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是由瓶内酒精分子存在斥力
C．阀门打开后壶内气体的压强不断减小
D．从喷壶中喷出的酒精水雾飘在空中后，水雾的运动为布朗运动
【答案】C
【解析】A．充气过程中壶内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，故选项A错误；
B．阀门打开后喷嘴中有雾状酒精喷出是因为瓶内的气体压强大于外界压强，故选项B错误；
C．将阀门打开后壶内气体膨胀，气体从壶中逸出，壶内气体分子数减小，故压强减小，因此选项C正确；
D．从喷壶中喷出的酒精水雾不属于布朗运动，布朗运动人眼看不到，选项D错误。
例3.一定量的理想气体从状态可以经历过程1或者过程2到达状态，其图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态、的温度分别为、．则　　（选填“”、“ ”或“” ，在过程1、2中气体对外做功分别为、，则　　（选填“”、“ ”或“” 。
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【答案】（1）；（2）。
【解析】解：（1）在过程1中，气体始终与外界无热量交换，即，气体体积增大，气体对外做功，有，根据热力学第一定律△，有△，则分子平均动能减小，升温降低，即；
（2）图象中，图象对应的面积为气体做功，根据图象可知，过程1对应的面积比较大，故。
例4.如果氧气瓶的容积，由于用气，氧气瓶中的压强由降到，温度始终保持，已知标准状况下气体的体积是，求
①氧气瓶中原有的气体在标况时的体积；
②使用掉的氧气分子数为多少？（已知阿伏伽德罗常数，结果保留两位有效数字）
【答案】①氧气瓶中原有的气体在标况时的体积为；②使用掉的氧气分子数为个。
【解答】解：①氧气瓶中原有的气体变为标准状况时，温度不变，选择初始瓶内气体为研究对象，
根据玻意耳定律：；可得：
②选瓶中剩余气体为研究对象，根据玻意耳定律：；可得：
则用掉的气体在标况下的体积为：△；所以使用掉的气体的分子数：
可得：个。
例5.如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，活塞只在受到压力时才向下移动，倒入热水后，活塞的下表面与液体相距，两者间密闭有一定质量的气体，密闭气体的压强等于外界大气压强。
①刚倒入热水时，瓶内空气温度为，经过一段时间温度降至，此时瓶内气体的压强多大？
②当温度降至时，要把瓶中的水压出瓶外，活塞至少下降多少距离？（设压活塞过程中气体温度不变）。
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【答案】①刚倒入热水时，瓶内空气温度为，经过一段时间温度降至，此时瓶内气体的压强；
②当温度降至时，要把瓶中的水压出瓶外，活塞至少下降距离为
【解答】解：①由查理定律可得，解得
②设活塞的横截面积为，下降的距离为，
由玻意耳定律有，
解得
【课堂练习】
1.一定质量的理想气体由状态A经过如图所示过程变到状态B此过程中气体的体积（ ）
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A. 一直变小 B. 一直变大
C. 先变小后变大 D. 先变大后变小
【答案】B
【解析】根据理想气体状态方程，得，从状态A到状态B，压强P减小，温度T增大，体积V增大，故B正确，ACD错误。
2.如图为医院给病人输液的部分装置，A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通。在输液过程中（假设病人保持不动、瓶A液体未流完）（　　）
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A. 瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B. B. 瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C. 瓶A上方的气体压强增大，滴壶B中的气体压强不变
D. 瓶A上方的气体压强减小，滴壶B中的气体压强不变
【答案】C
【解析】瓶A中上方气体的压强为外 ( http: / / www.21cnjy.com )界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液面下降，液体产生的压强就減小，所以瓶A上方气体的压强会增大。进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，故ABD错误，C正确。
3.如图所示为一定质量气体状态变化时的P—图像，由图像可知，此气体的温度（　　）
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A. 先不变后升高 B. 先不变后降低 C. 先降低后不变 D. 先升高后不变【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】D
【解析】第一阶段为等容变化，压强变大，根据气体状态方程：
可知，温度升高。根据数学 ( http: / / www.21cnjy.com )关系可知图像的斜率代表温度。第二阶段的图像为一次函数即斜率不变，所以该阶段为等温变化。因此温度变化先升高后不变，故ABC错误，D正确。
4.如图所示U型玻璃管静置于竖直平面，右管封闭一定质量的空气，左管上端开口且足够长，左管内水银面比右管内水银面高h，能使h变小的是（　　）【来源：21cnj*y.co*m】
A. 使U型管自由下落 B. 外界大气压强升高
C. 使U型管静置于水平面内 D. 沿管壁向左管内加注水银
【答案】B
【解析】A．由图可知被封闭气体的压强为：p=p0+ρgh
当U型玻璃管自由下落时，水银处于完 ( http: / / www.21cnjy.com )全失重状态，此时被封闭气体压强与大气压相等，故被封闭气体压强减小，体积将增大，此时h将增大，故A不符合题意；
B．若大气压强增大，则被封闭气体压强增大，假设被封闭气体体积不变，根据玻意耳定律：p1V1=p2V2
可知等温变化压强增大，体积变小，所以气体体积减小，则h变小，故B符合题意；
C．使U型管静置于水平面内，则被封闭气体压强减小，假设被封闭气体体积不变，根据：p1V1=p2V2
可知等温变化压强增大，体积变 ( http: / / www.21cnjy.com )小，故假设错误，气体体积增大，则h变大，故C不符合题意；
D．若向左管内加水银，则被封闭气体压强增大，同理被封闭气体体积减小，压强增大，所以h将增大。
5.如图所示，上端封闭的玻璃管插在水银槽中，管内封闭着一段气柱。现使玻璃管缓慢地绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，能描述管内气体状态变化的图像是（箭头表示状态的变化方向）（　　）
A. ( http: / / www.21cnjy.com / )B. ( http: / / www.21cnjy.com / )C ( http: / / www.21cnjy.com / ) D. ( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】C
【解析】玻璃管倾斜，水银柱和液面的高度差减小，根据压强平衡可知管内气体压强增大，管内封闭气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知，气体体积减小，图像为双曲线的一支，ABD错误，C正确。
6.如图所示，左端封闭右侧开口的U型管内分别用水银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h。当左侧部分气体温度升高较小的，重新达到平衡后，h和p1的变化是（　　）
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A. h不变，p1不变 B. h不变，p1变大 C. h变小，p1变小 D. h变小，p1不变
【答案】D
【解析】设大气压强为p0，右侧液体压强为h1，对右侧部分封闭气体：
根据题意，p0和h1均不变，故p1不变。设左侧气体压强p2，根据理想气体状态方程：
对左侧液体：
当左侧部分气体温度升高时，p2增大，h变小。故ABC错误，D正确。
7.图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻 ( http: / / www.21cnjy.com )璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。若观察到玻璃管内水柱上升，则可推测外界大气的变化可能是（　　）
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A. 温度不变，压强减小 B. 温度升高，压强不变
C. 温度升高，压强减小 D. 温度不变，压强增大
【答案】D
【解析】D．设玻璃泡中气体压强为p，外界气压为，则有：
且玻璃泡中气体与外界大气温度相同，液柱上升，气体体积减小；由理想气体的状态方程：
可知，在V减小时，若p增大，则T可能增大、减小或不变，故选项D正确；
B．若p不变，则T减小，所以选项B错误；AC．若p减小，则T减小，所以选项AC错误。
8.如图所示，某人用托里拆利管做测 ( http: / / www.21cnjy.com )定大气压强的实验时，由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，但当时的实际大气压强为一个标准大气压(相当于76厘米高的汞柱产生的压强)．今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm
A. 把托里拆利管逐渐倾斜(管子露出部分长度不变)
B. 把托里拆利管慢慢向上提,但下端不离开汞槽
C. 保持装置不动,往汞槽内加汞,以增大压强
D. 整个装置竖直向上做加速运动
【答案】B
【解析】A.将托里拆利管逐渐倾斜，假设气体压强不变，由于体积减小，温度不变，所以压强变大，所以内外高度差变小，故A错误．21·cn·jy·com
B. 把托里拆利管慢慢向上提，假设气体压强不变，则气体体积会增大，但温度不变，所以压强会减小，所以内外高度差变大，故B正确．21·世纪*教育网
C 保持装置不动，往汞槽内加汞，假设气体压强不变，则气体体积会减小，但温度不变，气体压强变大，内外高度差变小，故C错误．
C. 整个装置竖直向上做加速运动，水银柱超重，内外高度差减小，故D错误
9.一定质量的理想气体从状态a沿abc过程到状态c，其P-T图像如图，其中ac连线的延长线过原点O。则在整个过程中气体的内能（　　）
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A. 先增大后不变 B. 先不变后减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
【答案】B
【解析】
从a到b气体的温度不变，则内能不变；从b到c，气体的温度降低，则内能减小，即整个过程中气体的内能先不变后减小，B正确ACD错误。21世纪教育网版权所有
10.如图所示，两端封闭的玻璃管中间有一 ( http: / / www.21cnjy.com )段水银柱，经适当倾斜，使上下两部分气体的体积恰好相等。保持管的倾角不变，管内气体的温度始终与环境温度相同。若某时发现上部气体体积已变大重新稳定，说明（　　）
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A. 环境温度已升高 B. 环境温度已降低
C. 上部气体压强增大，下部气体压强减小 D. 上部气体压强减小，下部气体压强增大
【答案】B
【解析】设上方气体状态为 p1，V1，T，下方为 p2，V2，T．根据理想气体方程从而有：
，其中C1，C2为常量，其它量都是变量．由题设知V2减小，V1增大，现假定T升高，则根据上两式可知，p2比p1上升更多，p2-p1较初始状态增大，而事实上，要保持平衡，显然p2-p1在整个过程中不变．故假设错误，T只能减小，减小的原因只能是环境温度降低；要保持平衡，下面气体压强=上面气体压强+水银柱产生的压强，而玻璃管倾斜角不变，所以水银柱产生的压强不变，即上下压强差不变，所以也就是上下压强的变化量相等，则选项B正确，ACD错误。
11.如图为一种减震垫，布满了圆 ( http: / / www.21cnjy.com )柱状相同薄膜气泡。每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体。现把平板状物品恰好水平放在n个完整的气泡上。设被压的气泡不漏气，且气体温度保持不变。当每个气泡的体积压缩了ΔV时，其与物品接触面的边界为S。则此时每个气泡内气体的压强为________，此减震垫对平板物品的支持力为________。
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【答案】 (1). (2).
【解析】[1][2]．设压缩后每个气泡气体压强为p，由玻意耳定律得到：
解得： ，对其中的一个气泡：
解得： ，平台对减震垫的压力为：
12.“新冠肺炎”负压病房内气压低于室外气压25Pa，使室外与负压病房气流只能“从洁到污”单向流动。若室外与负压病房间的安全门面积为1.6m2，则安全门受到的内外气体的压力差为______N。若室外与负压病房温度相同，则室外1000cm3的气体流到负压病房后体积将变为_________cm3。（此空精确到两位小数）（设室外大气压强为1×105Pa）
【答案】 (1). 40 (2). 1000.25
【解析】[1]由压强公式 可知安全门受到的内外气体的压力差为：
[2]在室外压强 ，气体体积 ，室内压强为：
设室外气体体积为，由波意耳定律可知：，解得：
13.一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎 ( http: / / www.21cnjy.com )“充满”气时，每个轮胎与地面的接触面积为130cm2，胎内气体体积为20L，压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时，胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎，假设在此过程中气体温度保持不变，则充满四个轮胎约需要_________分钟。（重力加速度g取10m/s2，1atm约为105Pa）21教育网
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【答案】 (1). 3.5105 (2). 4.4
【解析】[1]以一个轮胎与地面的接触部分为研究对象，设胎内气体压强为，每个轮胎与地面的接触面积，汽车质量，大气压强，由平衡条件得
解得
[2]设每个轮胎需要打入一个大气压的气体体积为，充满气后，每个轮胎气体的体积为，压强，充气前，每个轮胎气体的体积为，压强，气体温度保持不变，由玻意耳定律得【出处：21教育名师】
解得
所以充满四个轮胎需要时间：
14.宇航员航天服内气体的 ( http: / / www.21cnjy.com )压强为1.0×105Pa，每平方米航天服上承受的气体压力为_____________N。由于太空几乎是真空，在太空中行走时航天服会向外膨胀，影响宇航员返回密封舱。此时，宇航员可以采取应急措施来减少航天服内部气体的压强，从而减小航天服的体积。写出一种措施：___________。
【答案】 (1). (2). 降低航天服气体温度或排出航天服内的气体
【解析】[1][2]物体单位面积上受到的压力叫压强。根据压强的定义可知压力为N；为减小航天服的体积，最直接的办法就是排出航天服内的一些气体，又或者可以选择降低温度，根据气体热胀冷缩的规律，使航天服内气体的体积减小。
15.如图所示，左端开口的气缸固定在水 ( http: / / www.21cnjy.com )平桌面，用截面积S=50cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞上系一轻绳通过定滑轮连接质量m=10kg的物体。开始时系统处于平衡状态，缸内气体温度t1=27℃。已知大气压强p0=1×105Pa，重力加速度g取10m/s2，气缸内壁光滑。求：
(1)开始时气缸内部的气体压强p1；
(2)现用一外力缓慢拉动活塞，当缸内气体体积变为初始体积的1.25倍时，对应的外力F为多大？
(3)在第2小问的基础上，若想撤去外力后活塞能静止在原处，写出可行的方案，并通过计算说明你的方案。
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【答案】(1)；(2)；(3)见解析所示
【解析】
(1)以活塞为研究对象，根据平衡分析可知
(2)设开始时缸内气体体积为，则，因为缓慢推动活塞，所以气体温度不变，根据玻意耳定律 ，所以
以活塞为研究对象，受力如图
根据平衡
(3)以气缸内气体为研究对象，因为活塞静止在原处，所以气体体积不变且
根据查理定律 即
解得：
利用销子把活塞固定在原处，加 ( http: / / www.21cnjy.com )热气缸使气体温度上升至102℃，再拔去销子。（或在逐渐升高气缸内气体温度的同时减少外力F，当气体温度升高至102℃（375K）时撤去外力）
一、分子动理论和内能
二、气体压强的微观解释和油膜法估测分子直径
三、理想气体方程应用及图像问题
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