资源简介

[课时通关精练(三十八)]　课时2　气体实验定律和理想气体状态方程气体状态变化的图像问题
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.(传统文化融通题)我国瓷器的发展历史悠久，最早可追溯至商周时期。瓷器的烧制采用如图甲所示的窑炉，图乙是窑炉的简图，上方有一单向排气阀。某次烧制过程，排气阀关闭，初始时窑内温度t0＝27 ℃，窑内气体压强为p0。已知烧制过程中窑内气体体积不变，温度均匀且缓慢升高。气体可视为理想气体，绝对零度取－273 ℃，窑内气体压强升高到2.5p0时，窑内气体温度为(　　)
A.375 ℃ B.425 ℃
C.477 ℃ D.750 ℃
解析：选C。封闭在窑炉内的气体体积不变，烧制前温度T0＝(273＋27) K＝300 K，烧制过程中气体发生等容变化，根据查理定律有＝，又t1＝T1－273 ℃，解得t1＝477 ℃，C正确。
2.如图所示，一汽缸开口向上固定，一定质量的理想气体用密封性良好的活塞封闭在汽缸中，汽缸内有体积可忽略的加热丝，系统平衡时，活塞距离汽缸底部的距离为汽缸高度的，此时气体的压强为p1＝1.2×105 Pa、温度为T1＝300 K。现用加热丝对气体缓慢加热，当温度为T2时活塞刚好到汽缸口，然后在活塞上施加一竖直向下的外力，保持封闭气体的温度T2不变，使活塞缓慢回到原来的位置。已知活塞的横截面积为S＝1.0×10－4 m2，外界大气压强为p0＝1.0×105 Pa，活塞的厚度以及摩擦力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)
A.活塞的质量为4 kg
B.T2＝450 K
C.活塞回到原来位置时，封闭气体的压强为1.5×105 Pa
D.活塞回到原来位置时，竖直向下的外力大小为8 N
解析：选B。初始时，对活塞受力分析，由平衡条件得p1S＝p0S＋mg，代入题中数据，解得活塞质量m＝0.2 kg，A错误；加热过程为等压变换过程，设汽缸高度为h，则此过程有＝，解得T2＝450 K，B正确；根据题意回到原位置时体积与初始时相等，则有＝，解得p2＝1.8×105 Pa，对活塞受力分析，有p2S＝p0S＋mg＋F，解得F＝6 N，C、D错误。
3.一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C状态变化，已知该气体在状态C时的热力学温度为280 K，则该气体在状态A和状态B时的热力学温度分别为(　　)
A.567 K，280 K B.420 K，280 K
C.567 K，300 K D.420 K，300 K
解析：选B。从状态B到状态C，由理想气体状态方程可知＝，解得TB＝TC＝280 K，又因状态A到状态B为等容过程，有＝，解得TA＝420 K，B正确。
4.一定质量的理想气体经历了如图所示a→b→c过程，已知a状态的温度为T0，下列能正确描述气体状态变化的p-T图像是(　　)
解析：选D。a→b过程，V增大，根据＝C，变形可得p＝·T，其p-T图像上点与坐标原点连线的斜率减小；b→c过程为等容变化，根据＝C，即p＝·T，可知p-T图像为一条反向延长线过原点的倾斜直线，D正确。
5.如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，其中BC平行于T轴，CD平行于V轴。下列说法正确的是(　　)
A.A→B过程，压强不变，分子平均动能变大
B.B→C过程，压强变大，分子平均动能变小
C.B→C过程，压强变小，分子密集程度变大
D.C→D过程，压强变大，分子密集程度变小
解析：选A。由题图可知，A→B过程，气体发生等压变化，温度升高，分子平均动能变大，A正确；B→C过程，气体发生等容变化，分子密集程度不变，温度降低，分子平均动能变小，气体压强变小，B、C错误；C→D过程，气体发生等温变化，体积变小，气体压强变大，分子密集程度变大，D错误。
6.如图所示，导热良好的气筒内封闭一定质量体积为V0的理想气体。第1次缓慢推活塞，使气体体积减小到V1。第2次迅速压缩活塞，也把气体体积压缩至V1。两次压缩气体的过程中，下列关于气体压强p与气体体积V的图像可能正确的是(　　)
解析：选C。第1次缓慢推活塞，使气体体积减小到V1，气筒导热良好，封闭气体做等温压缩；第2次迅速压缩活塞至V1，封闭气体温度升高，由＝C可知第2次气体体积减小到V1时的压强大，A、B、D错误，C正确。
7.一根粗细均匀，长度为84 cm的导热玻璃管倾斜放置，倾角为θ，管中长度为24 cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60 cm，如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定，已知外界大气压强恒为76 cmHg，环境的热力学温度始终为300 K，sin θ＝。下列说法中正确的是(　　)
A.图甲中被封闭理想气体的压强为100 cmHg
B.图乙中水银到管口的距离为48 cm
C.对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到400 K
D.对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到375 K
解析：选C。图甲中封闭气体的压强为p1＝p0＋p＝76 cmHg＋24× cmHg＝80 cmHg，A错误；竖直放置且液体未溢出时p2＝p0＋p'＝76 cmHg＋24 cmHg＝100 cmHg，从图甲缓慢逆时针转动玻璃管至图乙位置为等温变化，则有p1L1S＝p2L2S，解得L2＝48 cm，图乙中水银到管口的距离为h＝84 cm－24 cm－48 cm＝12 cm，B错误；当水银柱上表面到达管口时，根据＝，解得T2＝375 K，继续加热则有液体溢出，气柱与液柱长度之和为84 cm，设此时液柱长为x，由＝，代入数据可得T3＝－(x－4)2＋400 K，可知温度的最小值T3＝400 K，C正确，D错误。
8.(生产生活融通题)如图所示，一台搬运平板玻璃的工业机器人有四个相同的吸盘，机器人工作时把吸盘贴在玻璃上，然后用抽气机抽走每个吸盘内四分之三质量的空气，这样就可以把玻璃吸起。已知每个吸盘与玻璃的接触面积S＝0.05 m2，大气压p0＝1×105 Pa，设吸气过程中吸盘内空气温度不变，吸盘的容积不变。求：
(1)搬运玻璃时吸盘内的气压p；
(2)这台机器人能吸起玻璃的最大重力G。
解析：(1)设吸盘的容积为V0，以吸盘内剩余的空气为研究对象，吸气前体积为V0，压强为p0，吸气后温度不变，体积为V0，根据玻意耳定律有
p0V0＝pV0
联立解得p＝p0＝2.5×104 Pa。
(2)这台机器人能吸起玻璃的最大重力
G＝4p0S－4pS
代入题中数据，联立解得
G＝1.5×104 N。
答案：(1)2.5×104 Pa　(2)1.5×104 N
9.(传统文化融通题)“牧童吹笛”铜牛灯，是一件位于巴中市内一历史博物馆展品，这件宋代出土文物，不仅保存了历史的记忆，更具教育和借鉴的作用。如图为测量该文物体积的一种装置示意图，该装置封闭时总体积为V0，其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度，装置底部与活塞式抽气筒连接，将该文物放于其中封闭后，传感器显示内部温度为27 ℃、气压为p0，将空气视为理想气体。
(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，压强为多少；
(2)现将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，气压传感器显示温度为27 ℃，压强为p0，求该文物的体积。
解析：(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，根据T＝t＋273 ℃
可得T0＝300 K，T1＝280 K
气体体积不变，根据查理定律有＝
解得p1＝p0。
(2)将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，设文物的体积为V。由气体玻意耳定律得
p0(V0－V)＝p0
解得V＝V0。
答案：(1)p0　(2)V0(共106张PPT)
高三一轮总复习高效讲义
物 理
01
第十五章
热学
第2讲　固体、液体和气体
知识梳理　夯实基础
考点探究　提升能力
课时通关精练
02
03
01
学习目标
教考衔接
知识梳理　夯实基础
晶体
多晶体
确定
各向同性
引力
最小
相切
垂直
浸润
不浸润
上升
下降
细
流动
折射率
AI精准定位：高考命题关键点
反比
正比
正比
p2V2
温度
AI精准定位：高考命题关键点
考点探究　提升能力
知识延伸
固体和液体的性质
考点一
角度突破
能力要语
气体压强的计算及微观解释
考点二
破题路径
能力要语
角度突破
破题路径
能力要语
气体实验定律和理想气体状态方程
考点三
破题路径
破题路径
能力要语
破题路径
气体状态变化的图像问题
考点四
角度突破
破题路径
[课时通关精练(三十八)]　
课时1　固体和液体的性质　
气体压强的计算及微观解释
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
01
02
03
04
05
06
07
08
[课时通关精练(三十八)]　
课时2　气体实验定律和理想气体状态方程
气体状态变化的图像问题
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
05
06
07
08
09
03
04
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
01
02
03
04
05
06
07
08
09
谢谢观看[课时通关精练(三十八)]　课时1　固体和液体的性质　气体压强的计算及微观解释
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A.晶体都具有规则的几何外形
B.天上飘落的雪花是非晶体
C.物理性质表现为各向同性一定是非晶体
D.天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)是非晶体
解析：选D。晶体分为单晶体和多晶体，多晶体(如金属)无规则几何外形，A错误；雪花是水的晶体(冰晶)，属于晶体，B错误；多晶体(如金属)的物理性质表现为各向同性，因此各向同性可能是多晶体或非晶体，C错误；天然水晶(单晶体)熔化后快速凝固形成石英玻璃是非晶体，D正确。
2.(原创＋生产生活融通)洗完的羽毛球晾干后，若再次放入水中，其羽毛能将水撑开形成球状水膜，取出后羽毛仍能保持干燥。产生这一现象的主要原因是(　　)
A.羽毛在水中浸泡时间短
B.水对羽毛球的羽毛发生浸润现象
C.水不浸润羽毛，且水的表面张力使水聚成球状
D.羽毛的密度小于水，水对羽毛有向上的浮力
解析：选C。羽毛能否保持干燥与浸泡时间无关，关键取决于浸润性和表面张力，A错误；若水浸润羽毛，水会附着在羽毛纤维上导致其湿透，与 “羽毛保持干燥” 的现象矛盾，B错误；羽毛球羽毛表面有天然疏水结构(或后期处理的防水层)，水不浸润羽毛，同时水的表面张力会使液体表面积最小化(聚成球状水膜)，避免水附着在羽毛上，C正确；浮力在此场景中作用微弱，羽毛干燥与密度、浮力无关，核心是浸润性和表面张力的作用，D错误。
3.如图所示，活塞质量为M，上表面水平横截面积为S，下表面与水平成α角，摩擦不计，外界大气压为p0，被封闭气体的压强为(　　)
A.p0－ B.p0cos α－
C.p0－ D.p0－
解析：选C。对活塞受力分析，由平衡可知pS＋Mg＝p0cosα，解得p＝p0－，C正确。
4.如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，则封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为(　　)
A.p0＋h2 B.p0－h1
C.p0－(h1＋h2) D.p0＋(h2－h1)
解析：选B。选右边最高液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强为p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，则p＋h1＝p0，解得p＝p0－h1，B正确，A、C、D错误。
5.将密封的充气零食从低海拔地区带到高海拔地区，发现包装袋明显膨胀。若两地无温差，则(　　)
A.袋内气体压强减小
B.外界对气体做功
C.气体分子数密度不变
D.气体分子平均动能增大
解析：选A。当体积增大且温度不变时，根据等温变化，可知压强p与体积V成反比，因此袋内气体压强减小，A正确；气体体积膨胀时对外界做功，而非外界对气体做功，B错误；分子数密度为，体积V增大，气体总分子数N不变，故分子数密度减小，C错误；温度是分子平均动能的唯一决定因素，两地无温差，故平均动能不变，D错误。
6.(2025·江苏高考)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(　　)
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
解析：选C。根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子的数密度相同、分子的平均距离相同，A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，C正确；乙状态下气体分子平均速率大，气体体积不变，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
7.(2025·南通模拟)肥皂水浸润玻璃，现将粗细不同的两根玻璃管竖直插入肥皂水中，管内液面情形可能正确的是(　　)
答案：选B。
8.(科技前沿融通题)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则(　　)
A.铋块熔化过程中温度不断升高
B.液态铋表面分子间作用力表现为引力
C.铋片中的分子呈无规则排列
D.铋片中的分子在做布朗运动
解析：选B。金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，A错误；液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因，液态铋表面分子间作用力为引力，B正确；金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，题目中铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序(如单层晶体结构)，而非无规则排列，C错误；布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，D错误。第2讲　固体、液体和气体
对应学生用书P322
学习目标 教考链接
1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的性质 2.知道表面张力、浸润与不浸润、毛细现象，会解释相关现象 3.掌握气体压强计算方法及微观解释，会用气体实验定律解决实际问题，并会分析图像问题 1.概念生活化：晶体特性、液晶及毛细现象等知识，常以生活实例为载体考查概念辨析与现象解释 2.气体定律综合化：气体实验定律多结合p-V-T图像进行转换分析，并要求能用微观分子动理论进行定性解释 3.建模实用化：试题侧重将实际气体问题抽象成理想模型，综合应用玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等解决实际问题
一、固体和液体
1.固体
(1)分类：固体分为晶体和非晶体两类。晶体又分为单晶体和多晶体。
(2)晶体和非晶体的比较
项目 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 有规则的几何外形 没有确定的几何外形 没有确定的几何外形
熔点 确定 确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
(3)晶体的微观结构：组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)，在空间中有规则地周期性排列。
2.液体
(1)液体的表面张力
概念 液体表面各部分间相互吸引的力
成因 表面层中分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力
作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势
方向 表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直，使液体表面形成一层绷紧的膜
(2)浸润和不浸润
①一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。
②当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。
(3)毛细现象
毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，如图丙。毛细管越细，毛细现象越明显。
3.液晶
(1)液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的。
(2)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。
(3)分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。
AI精准定位：高考命题关键点
依据宏观特性辨析晶体与非晶体，并能用微观结构解释其成因
1.晶体与非晶体判断：依据有无固定熔点及各向异性区分，单晶体物理性质各向异性。
2.多晶体特征识别：多晶体由晶粒无序排列，表现为各向同性，但有固定熔点。
3.晶体熔化过程分析：晶体熔化时温度不变，吸收的热量全部用于破坏点阵结构。
4.物质性质微观解释：用晶体点阵结构解释其确定的熔点和规则的几何外形。
【例1】 白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料—黑磷，如图为黑磷微观结构，其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是(　　)
A.黑磷是非晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度不变
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.黑鳞分子在不同方向的导热性一定不同
液体表面分子引力致收缩，液面弯曲方向决定浸润与毛细现象
1.表面张力成因：表面层分子间距大于内部，分子力表现为引力，使液面具有收缩趋势。
2.浸润判断：液体在固体表面铺展(液面弯向固体)为浸润；液滴呈球形(液面背离固体)为不浸润。
3.毛细现象分析：浸润液体在细管中液面上升；不浸润液体则下降。管越细，现象越明显。
4.现象解释：解释肥皂泡、露珠等现象，核心是说明表面张力使液面收缩至最小。
【例2】 如图甲所示，系着细棉线的铁丝环从肥皂液里取出时留下一层薄膜，用烧热的针刺破左侧薄膜后，棉线和薄膜的形状如图乙所示。则(　　)
A.图甲中，两侧薄膜对棉线均没有作用力
B.图甲中，薄膜的表面层与内部分子间距离相等
C.图乙中，薄膜收缩使棉线绷紧
D.图乙中，棉线某处受薄膜作用力方向沿棉线切线方向
液晶兼具液体流动性与晶体光学各向异性，且对外界刺激敏感
【例3】 液晶在现代生活中扮演着重要角色，下列对于液晶的认识正确的是(　　)
A.液晶态就是固态和液态的混合
B.液晶具有光学各向同性的性质
C.液晶态分子的有序排列程度不受温度高低的影响
D.液晶的光学性质会随温度的变化而变化
题后反思：
二、气体
1.气体实验定律
项目 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律
内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比
表达式 p1V1＝p2V2 ＝ ＝
图像
2.理想气体状态方程
(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。
①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
[提醒]理想气体的内能并不只取决于温度，还和分子数(物质的量)有关。
(2)理想气体状态方程：＝或＝C(质量一定的理想气体)。
依据恒定参量选择对应定律，确定另两个参量间的比例关系
1.定律选择：根据题目条件(温度、体积、压强哪个不变)选择对应的气体实验定律。
2.等温过程应用：温度不变时使用玻意耳定律，压强与体积成反比。
3.等容过程应用：体积不变时使用查理定律，压强与热力学温度成正比。
4.等压过程应用：压强不变时使用盖-吕萨克定律，体积与热力学温度成正比。
【例4】 一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m深处，设湖中温度不变(水的密度ρ取1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa)，则气泡的体积约变为原来体积的(　　)
A.3倍　　　　　　 B.2倍
C.1.5倍 D.
确认三状态量，统一单位，在质量不变条件下应用方程求解
1.状态量确认：明确初、末状态的压强、体积、温度三个状态量，统一单位制。
2.方程形式选择：根据已知条件选用＝C形式进行计算，但要确保研究对象气体的质量保持不变。
【例5】 如图所示，a、b、c三点表示一定质量理想气体的三个状态，则气体在a、b、c三个状态的热力学温度之比是(　　)
A.1∶1∶1 B.1∶2∶1
C.3∶4∶3 D.1∶2∶3
题后反思：
【例1】 解析：选B。根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误，B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷具有各向异性，但不一定体现在导热性上，D错误。
【例2】 解析：选C。图甲中，两侧薄膜对棉线均有作用力，由于表面水分子蒸发，薄膜的表面层与内部分子间距离不相等，A、B错误；图乙中，由于表面张力使液体表面收缩，所以薄膜收缩使棉线绷紧，C正确；因表面张力与液体表面相切，图乙中，棉线某处受薄膜作用力方向垂直棉线切线方向，D错误。
【例3】 解析：选D。液晶态是介于液态与固态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误；温度、光照、外加电压等因素变化时，都会改变液晶态分子的有序排列程度，从而影响液晶的光学性质，故C错误，D正确。
【例4】 解析：选C。设气泡的体积分别为V1、V2，初态时气泡的压强p1＝p0＋ρgh1＝3×105 Pa，在10 m深处时气泡的压强p2＝p0＋ρgh2＝2×105 Pa，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得＝，体积应变为原来的1.5倍，C正确。
【例5】 解析：选C。根据理想气体状态方程＝C可知，T∝pV，所以Ta∶Tb∶Tc＝(paVa)∶(pbVb)∶(pcVc)＝3∶4∶3，C正确。
考点一　固体和液体的性质
固体性质辨析：通过物理性质判断晶体与非晶体，并解释其微观结构成因
【例1】 关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是(　　)
A.图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B.图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂
C.图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关
D.图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体
知识延伸
对单晶体的各向异性的理解
(1)单晶体的各向异性是指沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同。
(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体在各种物理性质上均表现出各向异性。
【例1】 解析：选D。图甲晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂，B正确；图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确；图丁为雪花的微观结构，雪花有规则的几何形状，所以是晶体，当雪化成水后，具有流动性，是液体不再是固体，水不是晶体，D错误。
液体现象解释：分析液体表面张力、浸润与毛细现象的成因及宏观表现
【例2】 (2025·南通调研)关于下图中所涉及物理知识的论述中正确的是(　　)
A.图甲中烧熔后玻璃管的裂口的尖端变钝，是因为表面张力的缘故
B.图乙中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用
C.图丙中液体和管壁表现为不浸润
D.图丁中液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的
题后反思：
【例3】 水可以浸润玻璃，而水银不浸润玻璃，它们在玻璃毛细管中将发生上升或下降的现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，其中正确的是(　　)
角度突破
1.表面张力
2.浸润和不浸润
能力要语
1.浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降。
2.管的横截面积越小，液柱上升或下降的高度就越大。
教学札记：
【例2】 解析：选A。玻璃管的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，A正确；水黾可以停在水面是因为水的表面张力的缘故，B错误；图丙中液体和管壁表现为浸润，C错误；图丁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错误。
【例3】 解析：选B。水可以浸润玻璃，而水银不浸润玻璃；毛细管越细，毛细现象越明显，即液面上升或下降的高度越大，故B正确。
考点二　气体压强的计算及微观解释
结合汽缸中的活塞受力平衡，计算气体压强，关联平衡条件
【例4】 根据下列情境，分析相关问题：
(1)两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，图甲中汽缸静止在水平面上，图乙中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气体A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。(重力加速度为g)
(2)如图丙所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)
解析：(1)题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图1所示，由受力平衡知
pAS＝p0S＋mg
得pA＝p0＋
题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由受力平衡知p0S＝pBS＋Mg
得pB＝p0－。
(2)选取题图丙中汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有
F＝(M＋m)a
再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有
pS－p0S＝ma
解得p＝p0＋。
答案：(1)p0＋　p0－　(2)p0＋
破题路径
能力要语
与气体相连的系统加速运动，以汽缸和活塞整体为研究对象，有F＝(m＋M)a，以活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS－p0S＝ma，解得p＝p0＋。
教学札记：
结合液柱受力平衡，计算气体压强，关联平衡条件
【例5】 若已知大气压强为p0，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。
解析：在图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲S＋ρghS＝p0S，所以被封闭气体的压强p甲＝p0－ρgh。在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程有pAS＋ρghS＝p0S，解得被封闭气体的压强pA＝p0－ρgh。在图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA'S＋ρghsin 60°S＝p0S，所以被封闭气体的压强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，所以被封闭气体的压强p丁＝p0＋ρgh1。在图戊中，从开口端开始计算：右端为大气压p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。
答案：甲：p0－ρgh，乙：p0－ρgh，丙：p0－ρgh，丁：p0＋ρgh1，戊：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)；pb＝p0＋ρg(h2－h1)
角度突破
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
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。液体内深h处的总压强为p＝p0＋ρgh(p0为液面上方的压强)
教学札记：
从分子动理论出发，定性分析温度、体积变化对气体压强的微观影响机制
【例6】 空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，硝化棉燃烧。在压缩气体的过程中(　　)
A.气体分子的数密度不变
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力不变
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减少
解析：选B。在压缩气体的过程中，气体的体积减小，所以气体分子的数密度增大，A错误；在压缩气体的过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，B正确；根据＝C，由于气体的体积减小，温度升高，则气体的压强增大，所以单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，C错误；由于气体的体积减小，气体分子的数密度增大，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加，D错误。
破题路径
考点三　气体实验定律和理想气体状态方程
聚焦单一实验定律(等容、等压、等温)，结合某参量变化计算另一状态参量
【例7】 (2025·湖南高考)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱。液柱长为h，密度为ρ。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2，大气压强为p0。
(1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；
(2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长h＝0.200 0 m，细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1＝305.7 K。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度T2＝300.0 K时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ＝1.0×103 kg/m3，p0＝1.0×105 Pa。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。
解析：(1)设液柱的横截面积为S，竖直放置时空气柱的压强为p1，水平放置时空气柱的压强为p2，则竖直放置时，对液柱由力的平衡条件有
ρShg＋p0S＝p1S
水平放置时，对液柱由力的平衡条件有
p2S＝p0S
若整个过程中温度不变，则对空气柱由玻意耳定律可得
p1SL1＝p2SL2
联立可得g＝。
(2)若调控空气柱温度，使水平放置时空气柱长度与竖直放置时相同，则空气柱的体积不变，由查理定律可得＝
联立可得g＝＝9.5 m/s2。
答案：(1)　(2)9.5 m/s2
能力要语
准确判断过程特点并选择对应定律，确保温度单位使用热力学温度(K)。
破题路径
教学札记：
以两种定律结合(如等温→等压)为情境，分析气体状态参量的连续变化
【例8】 如图所示，固定的竖直汽缸内有一个轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内气体的初始热力学温度为T0，高度为h0。已知大气压强为p0，重力加速度为g。现对缸内气体缓慢加热，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦。
(1)当气体的温度变为1.5T0时，求活塞上升的距离Δh；
(2)若在对气体缓慢加热的同时，在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变。当汽缸内气体的温度变为1.5T0时，求所加沙子的质量M。
解析：(1)汽缸内的气体为等压变化
初态V1＝h0S
T1＝T0
末态V2＝(h0＋Δh)S
T2＝1.5T0
根据盖-吕萨克定律＝
Δh＝0.5h0。
(2)汽缸内的气体为等容变化
初态p1＝p0
T1＝T0
末态p2＝p0＋
T2＝1.5T0
根据查理定律＝
解得M＝。
答案：(1)0.5h0　(2)
破题路径
能力要语
抓住中间状态参量(通常是压强或体积)作为纽带，实现不同过程方程的衔接。
教学札记：
用理想气体状态方程，求解质量不变时气体初、末状态的多参量关系
【例9】 如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，一块玉石放在汽缸内，横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在缸内，活塞与缸壁无摩擦且不漏气，此时封闭气体压强为p1，气体温度为T1，活塞静止时活塞离缸底的高度为h；现将缸内的温度缓慢升高为T1，此时活塞离缸底的距离为h，重力加速度为g。
(1)求玉石体积大小；
(2)温度升高后，保持温度不变，向活塞上缓慢倒上细沙，当活塞与缸底的距离变为h时，求倒在活塞上的细沙质量。
解析：(1)设玉石体积大小为V0，根据盖-吕萨克定律有＝
解得V0＝hS。
(2)设活塞质量为M，大气压为p0，则初态时有
p1＝p0＋
向活塞上缓慢倒上细沙，设细沙质量为m，当活塞与缸底的距离变为h时，末态有
p2＝p0＋＝p1＋
则由理想气体状态方程有＝
联立解得m＝。
答案：(1)hS　(2)
破题路径
教学札记：
考点四　气体状态变化的图像问题
图像识别与转换：识别p-V、p-T、V-T图像，并能准确进行不同图像间的转换
【例10】 (2025·徐州模拟)如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C。关于该过程，以下图像可能正确的是(　　)
【例11】 一定质量的理想气体，状态变化过程如V-T图像中A→B→C图线所示，BC平行于横轴。若将这一变化过程表示在p-T图像或p-V图像上，其中正确的是(　　)
题后反思：
角度突破
比较项目 特点
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
p- p＝CT·，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
等容过程 p-T p＝·T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
等压过程 V-T V＝ ·T，斜率k＝ ，即斜率越大，压强越小
【例10】 解析：选D。由p-V图可知，A到B是等压过程，在p-T或p-t图中也为平行于横轴的图线，B到C是等容过程，在p-T图中为过原点的一条倾斜直线，在p-t图中为过－273.15 ℃的一条倾斜直线，又pAVA＝pCVC，知TA＝TC，D正确。
【例11】 解析：选B。根据理想气体状态方程＝C，可得V＝T，由V-T图像可知，A→B过程，气体的压强不变，体积增大，温度升高；可知该过程，p-V、p-T图像均为一条平行于横轴向右的直线；B→C过程，气体的压强逐渐增大，体积不变，温度升高，可知该过程，p-V图像为一条与横轴垂直向上的直线，p-T图像为一条过原点倾斜向上的直线，B正确。
过程分析与判断：根据图像斜率、面积等特征，分析气体状态变化过程并比较状态参量
【例12】 一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p-图线如图所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与 轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　)
A.a→b，压强减小、温度不变、体积减小
B.b→c，压强增大、温度升高、体积增大
C.c→d，压强不变、温度升高、体积减小
D.d→a，压强减小、温度升高、体积不变
破题路径
【例12】 解析：选B。由题图可知，a→b过程，气体发生等温变化，气体压强减小而体积增大，A错误；由题图可知，b→c过程，压强p变大、体积V增大，由理想气体状态方程＝C知，温度一定升高，B正确；由题图可知，c→d过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，C错误；由题图可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，D错误。
[课时通关精练(三十八)]　课时1　固体和液体的性质　气体压强的计算及微观解释
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A.晶体都具有规则的几何外形
B.天上飘落的雪花是非晶体
C.物理性质表现为各向同性一定是非晶体
D.天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)是非晶体
解析：选D。晶体分为单晶体和多晶体，多晶体(如金属)无规则几何外形，A错误；雪花是水的晶体(冰晶)，属于晶体，B错误；多晶体(如金属)的物理性质表现为各向同性，因此各向同性可能是多晶体或非晶体，C错误；天然水晶(单晶体)熔化后快速凝固形成石英玻璃是非晶体，D正确。
2.(原创＋生产生活融通)洗完的羽毛球晾干后，若再次放入水中，其羽毛能将水撑开形成球状水膜，取出后羽毛仍能保持干燥。产生这一现象的主要原因是(　　)
A.羽毛在水中浸泡时间短
B.水对羽毛球的羽毛发生浸润现象
C.水不浸润羽毛，且水的表面张力使水聚成球状
D.羽毛的密度小于水，水对羽毛有向上的浮力
解析：选C。羽毛能否保持干燥与浸泡时间无关，关键取决于浸润性和表面张力，A错误；若水浸润羽毛，水会附着在羽毛纤维上导致其湿透，与 “羽毛保持干燥” 的现象矛盾，B错误；羽毛球羽毛表面有天然疏水结构(或后期处理的防水层)，水不浸润羽毛，同时水的表面张力会使液体表面积最小化(聚成球状水膜)，避免水附着在羽毛上，C正确；浮力在此场景中作用微弱，羽毛干燥与密度、浮力无关，核心是浸润性和表面张力的作用，D错误。
3.如图所示，活塞质量为M，上表面水平横截面积为S，下表面与水平成α角，摩擦不计，外界大气压为p0，被封闭气体的压强为(　　)
A.p0－ B.p0cos α－
C.p0－ D.p0－
解析：选C。对活塞受力分析，由平衡可知pS＋Mg＝p0cosα，解得p＝p0－，C正确。
4.如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，则封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为(　　)
A.p0＋h2 B.p0－h1
C.p0－(h1＋h2) D.p0＋(h2－h1)
解析：选B。选右边最高液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强为p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，则p＋h1＝p0，解得p＝p0－h1，B正确，A、C、D错误。
5.将密封的充气零食从低海拔地区带到高海拔地区，发现包装袋明显膨胀。若两地无温差，则(　　)
A.袋内气体压强减小
B.外界对气体做功
C.气体分子数密度不变
D.气体分子平均动能增大
解析：选A。当体积增大且温度不变时，根据等温变化，可知压强p与体积V成反比，因此袋内气体压强减小，A正确；气体体积膨胀时对外界做功，而非外界对气体做功，B错误；分子数密度为，体积V增大，气体总分子数N不变，故分子数密度减小，C错误；温度是分子平均动能的唯一决定因素，两地无温差，故平均动能不变，D错误。
6.(2025·江苏高考)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(　　)
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
解析：选C。根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子的数密度相同、分子的平均距离相同，A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，C正确；乙状态下气体分子平均速率大，气体体积不变，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
7.(2025·南通模拟)肥皂水浸润玻璃，现将粗细不同的两根玻璃管竖直插入肥皂水中，管内液面情形可能正确的是(　　)
答案：选B。
8.(科技前沿融通题)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则(　　)
A.铋块熔化过程中温度不断升高
B.液态铋表面分子间作用力表现为引力
C.铋片中的分子呈无规则排列
D.铋片中的分子在做布朗运动
解析：选B。金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，A错误；液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因，液态铋表面分子间作用力为引力，B正确；金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，题目中铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序(如单层晶体结构)，而非无规则排列，C错误；布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，D错误。
[课时通关精练(三十八)]　课时2　气体实验定律和理想气体状态方程
气体状态变化的图像问题
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.(传统文化融通题)我国瓷器的发展历史悠久，最早可追溯至商周时期。瓷器的烧制采用如图甲所示的窑炉，图乙是窑炉的简图，上方有一单向排气阀。某次烧制过程，排气阀关闭，初始时窑内温度t0＝27 ℃，窑内气体压强为p0。已知烧制过程中窑内气体体积不变，温度均匀且缓慢升高。气体可视为理想气体，绝对零度取－273 ℃，窑内气体压强升高到2.5p0时，窑内气体温度为(　　)
A.375 ℃ B.425 ℃
C.477 ℃ D.750 ℃
解析：选C。封闭在窑炉内的气体体积不变，烧制前温度T0＝(273＋27) K＝300 K，烧制过程中气体发生等容变化，根据查理定律有＝，又t1＝T1－273 ℃，解得t1＝477 ℃，C正确。
2.如图所示，一汽缸开口向上固定，一定质量的理想气体用密封性良好的活塞封闭在汽缸中，汽缸内有体积可忽略的加热丝，系统平衡时，活塞距离汽缸底部的距离为汽缸高度的，此时气体的压强为p1＝1.2×105 Pa、温度为T1＝300 K。现用加热丝对气体缓慢加热，当温度为T2时活塞刚好到汽缸口，然后在活塞上施加一竖直向下的外力，保持封闭气体的温度T2不变，使活塞缓慢回到原来的位置。已知活塞的横截面积为S＝1.0×10－4 m2，外界大气压强为p0＝1.0×105 Pa，活塞的厚度以及摩擦力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)
A.活塞的质量为4 kg
B.T2＝450 K
C.活塞回到原来位置时，封闭气体的压强为1.5×105 Pa
D.活塞回到原来位置时，竖直向下的外力大小为8 N
解析：选B。初始时，对活塞受力分析，由平衡条件得p1S＝p0S＋mg，代入题中数据，解得活塞质量m＝0.2 kg，A错误；加热过程为等压变换过程，设汽缸高度为h，则此过程有＝，解得T2＝450 K，B正确；根据题意回到原位置时体积与初始时相等，则有＝，解得p2＝1.8×105 Pa，对活塞受力分析，有p2S＝p0S＋mg＋F，解得F＝6 N，C、D错误。
3.一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C状态变化，已知该气体在状态C时的热力学温度为280 K，则该气体在状态A和状态B时的热力学温度分别为(　　)
A.567 K，280 K B.420 K，280 K
C.567 K，300 K D.420 K，300 K
解析：选B。从状态B到状态C，由理想气体状态方程可知＝，解得TB＝TC＝280 K，又因状态A到状态B为等容过程，有＝，解得TA＝420 K，B正确。
4.一定质量的理想气体经历了如图所示a→b→c过程，已知a状态的温度为T0，下列能正确描述气体状态变化的p-T图像是(　　)
解析：选D。a→b过程，V增大，根据＝C，变形可得p＝·T，其p-T图像上点与坐标原点连线的斜率减小；b→c过程为等容变化，根据＝C，即p＝·T，可知p-T图像为一条反向延长线过原点的倾斜直线，D正确。
5.如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，其中BC平行于T轴，CD平行于V轴。下列说法正确的是(　　)
A.A→B过程，压强不变，分子平均动能变大
B.B→C过程，压强变大，分子平均动能变小
C.B→C过程，压强变小，分子密集程度变大
D.C→D过程，压强变大，分子密集程度变小
解析：选A。由题图可知，A→B过程，气体发生等压变化，温度升高，分子平均动能变大，A正确；B→C过程，气体发生等容变化，分子密集程度不变，温度降低，分子平均动能变小，气体压强变小，B、C错误；C→D过程，气体发生等温变化，体积变小，气体压强变大，分子密集程度变大，D错误。
6.如图所示，导热良好的气筒内封闭一定质量体积为V0的理想气体。第1次缓慢推活塞，使气体体积减小到V1。第2次迅速压缩活塞，也把气体体积压缩至V1。两次压缩气体的过程中，下列关于气体压强p与气体体积V的图像可能正确的是(　　)
解析：选C。第1次缓慢推活塞，使气体体积减小到V1，气筒导热良好，封闭气体做等温压缩；第2次迅速压缩活塞至V1，封闭气体温度升高，由＝C可知第2次气体体积减小到V1时的压强大，A、B、D错误，C正确。
7.一根粗细均匀，长度为84 cm的导热玻璃管倾斜放置，倾角为θ，管中长度为24 cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60 cm，如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定，已知外界大气压强恒为76 cmHg，环境的热力学温度始终为300 K，sin θ＝。下列说法中正确的是(　　)
A.图甲中被封闭理想气体的压强为100 cmHg
B.图乙中水银到管口的距离为48 cm
C.对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到400 K
D.对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到375 K
解析：选C。图甲中封闭气体的压强为p1＝p0＋p＝76 cmHg＋24× cmHg＝80 cmHg，A错误；竖直放置且液体未溢出时p2＝p0＋p'＝76 cmHg＋24 cmHg＝100 cmHg，从图甲缓慢逆时针转动玻璃管至图乙位置为等温变化，则有p1L1S＝p2L2S，解得L2＝48 cm，图乙中水银到管口的距离为h＝84 cm－24 cm－48 cm＝12 cm，B错误；当水银柱上表面到达管口时，根据＝，解得T2＝375 K，继续加热则有液体溢出，气柱与液柱长度之和为84 cm，设此时液柱长为x，由＝，代入数据可得T3＝－(x－4)2＋400 K，可知温度的最小值T3＝400 K，C正确，D错误。
8.(生产生活融通题)如图所示，一台搬运平板玻璃的工业机器人有四个相同的吸盘，机器人工作时把吸盘贴在玻璃上，然后用抽气机抽走每个吸盘内四分之三质量的空气，这样就可以把玻璃吸起。已知每个吸盘与玻璃的接触面积S＝0.05 m2，大气压p0＝1×105 Pa，设吸气过程中吸盘内空气温度不变，吸盘的容积不变。求：
(1)搬运玻璃时吸盘内的气压p；
(2)这台机器人能吸起玻璃的最大重力G。
解析：(1)设吸盘的容积为V0，以吸盘内剩余的空气为研究对象，吸气前体积为V0，压强为p0，吸气后温度不变，体积为V0，根据玻意耳定律有
p0V0＝pV0
联立解得p＝p0＝2.5×104 Pa。
(2)这台机器人能吸起玻璃的最大重力
G＝4p0S－4pS
代入题中数据，联立解得
G＝1.5×104 N。
答案：(1)2.5×104 Pa　(2)1.5×104 N
9.(传统文化融通题)“牧童吹笛”铜牛灯，是一件位于巴中市内一历史博物馆展品，这件宋代出土文物，不仅保存了历史的记忆，更具教育和借鉴的作用。如图为测量该文物体积的一种装置示意图，该装置封闭时总体积为V0，其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度，装置底部与活塞式抽气筒连接，将该文物放于其中封闭后，传感器显示内部温度为27 ℃、气压为p0，将空气视为理想气体。
(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，压强为多少；
(2)现将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，气压传感器显示温度为27 ℃，压强为p0，求该文物的体积。
解析：(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，根据T＝t＋273 ℃
可得T0＝300 K，T1＝280 K
气体体积不变，根据查理定律有＝
解得p1＝p0。
(2)将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，设文物的体积为V。由气体玻意耳定律得
p0(V0－V)＝p0
解得V＝V0。
答案：(1)p0　(2)V0

展开更多......

收起↑