2016步步高一轮物理第十一章 第3课时
步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第一章 运动的描述》 第1课时

注:各考点要求中罗马数字Ⅰ、Ⅱ的含义如下:Ⅰ.对所列知识要知道其内容及含义,并能在有关问题中识别和直接使用它们.Ⅱ.对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系,能够进行叙述和解释,并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用.第1课时运动的描述考纲解读1.知道参考系、质点、位移的概念,理解物体看成质点的条件和位移的矢量性.2.知道速度与加速度、平均速度和瞬时速度的区别,并理解二者间的关系.考点一对质点和参考系的理解1.质点(1)用来代替物体的有质量的点叫做质点.(2)研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小对问题的影响可以忽略,就可以看做质点.(3)质点是一种理想化模型,实际并不存在.2.参考系(1)参考系可以是运动的物体,也可以是静止的物体,但被选为参考系的物体,我们都假定它是静止的.(2)比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系.(3)选取不同的物体作为参考系,对同一物体运动的描述可能不同.通常以地球为参考系.例12013年8月15日消息,科学研究表明,在太阳系的边缘可能还有一颗行星——幸神星.这颗可能存在的行星是太阳系现有的质量最大的行星——木星质量的4倍,它的轨道半径是地球轨道的几千倍.根据以上信息,下列说法正确的是()A.幸神星质量太大,不能看做质点B.研究幸神星绕太阳运动,可以将其看做质点C.比较幸神星运行速度与地球运行速度的大小关系,可以选择太阳为参考系D.幸神星运行一周的位移要比地球运行一周的位移大解析物体能否看做质点与质量无关,A错;幸神星的形状和大小相对其到太阳的距离来说属于次要的因素,因此可以看做质点,B对;比较两个物体运动速度的大小,要选择同一参考系,C对;幸神星运行一周的位移和地球运行一周的位移均为零,D错.答案BC变式题组1.[对质点的理解]在研究下述运动时,能把物体看做质点的是()A.研究短跑运动员的起跑动作时B.研究飞往火星的宇宙飞船最佳运行轨道时C.将一枚硬币用力上抛并猜测它落地时正面是朝上还是朝下时D.研究汽车在上坡时有无翻倒的危险时答案 B2.[对质点和参考系的理解]美国宇航局科学家宣布,1977年9月5日发射升空的“旅行者1号”探测器经过36年的长途跋涉,终于飞出了太阳系,进入星际空间,则以下说法正确的是()A.在分析探测器36年的运动时,不能将其视为质点B .研究探测器的姿态控制问题时,能将其视为质点C .研究探测器的运动时,可选太阳为参考系D .研究探测器的位移时,可将其看作质点 答案 CD对“理想化模型”的理解(1)理想化模型是分析、解决物理问题常用的方法,它是对实际问题的科学抽象,可以使一些复杂的物理问题简单化.(2)物理学中理想化的模型有很多,如“质点”、“轻杆”、“光滑平面”、“自由落体运动”、“点电荷”、“纯电阻电路”等,都是突出主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型.考点二 平均速度和瞬时速度1.平均速度(1)在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度,即v -=ΔxΔt ,其方向与位移的方向相同.(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,它与一段时间或一段位移相对应. 2.瞬时速度(1)运动物体在某一时刻(或某一位臵)的速度,方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧,是失量.瞬时速度的大小叫速率,是标量.(2)瞬时速度能精确描述物体运动的快慢,它是在运动时间Δt →0时的平均速度,与某一时刻或某一位臵相对应.(3)平均速率是路程与时间的比值,它与平均速度的大小没有对应关系.例2 一质点沿直线Ox 方向做加速运动,它离开O 点的距离x 随时间变化的关系为x =3+2t 3(m),它的速度随时间变化的关系为v =6t 2m/s.则该质点在t =2s 时的瞬时速度和t =0到t =2s 间的平均速度分别为( ) A .8m /s,24 m/sB .24m /s,8 m/s C .12m /s,24 m/sD .24m /s,12 m/s解析 由速度随时间变化关系公式可得t =2s 时的速度为:v =6t 2m /s =6×22 m/s =24m/s ;由x 与t 的关系得出各时刻对应的位移,再利用平均速度公式可得t =0到t =2s 间的平均速度为:v 1=Δx Δt =19-32m /s =8 m/s ,故B 正确.答案 B变式题组3.[平均速度和瞬时速度的区别]关于瞬时速度和平均速度,以下说法正确的是() A.一般讲平均速度时,必须讲清楚是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度B.对于匀速直线运动,其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动D.瞬时速度是某时刻的速度,只有瞬时速度才能精确描述变速运动的物体运动的快慢答案ABD解析一般情况下,物体在不同时间(或不同位移)内的平均速度不同,但对于匀速直线运动,物体的速度不变,所以平均速度与哪段时间(或哪段位移)无关,故A、B均正确;平均速度只能粗略描述变速运动,只有瞬时速度才能精确描述变速运动的物体运动的快慢,故C错,D正确.4.[平均速度和瞬时速度的理解和计算]一质点沿一边长为2m的正方形轨道运动,每秒钟匀速移动1m,初始位置在bc边上的中点A,由A向c运动,如图1所示,A、B、C、D分别是bc、cd、da、ab边的中点,则下列说法正确的是()图1A.第2s末的瞬时速度是1m/sB.前2s内的平均速度为22m/sC.前4s内的平均速度为0.5m/sD.前2s内的平均速度为2m/s答案ABC两种速度的比较(1)区别:平均速度与位移和时间有关,表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度;瞬时速度与位置或时刻有关,表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度.(2)联系:瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度.(3)注意:平均速度的大小与物体运动的不同阶段有关,求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度;v =ΔxΔt是平均速度的定义式,适用于所有的运动.考点三 速度、速度变化量和加速度的关系1.速度(1)物理意义:描述物体运动快慢和方向的物理量,是状态量.(2)定义式:v =ΔxΔt(3)决定因素:v 的大小由v 0、a 、Δt 决定. (4)方向:与位移同向,即物体运动的方向. 2.速度变化量(1)物理意义:描述物体速度改变的物理量,是过程量. (2)定义式:Δv =v -v 0.(3)决定因素:Δv 由v 与v 0进行矢量运算得到,由Δv =a Δt 知Δv 由a 与Δt 决定. (4)方向:由Δv 或a 的方向决定. 3.加速度(1)物理意义:描述物体速度变化快慢和方向的物理量,是状态量.(2)定义式:a =Δv Δt =v -v 0Δt(3)决定因素:a 不是由v 、Δt 、Δv 来决定,而是由Fm 来决定.(4)方向:与Δv 的方向一致,由F 的方向决定,而与v 0、v 的方向无关.例3 沿直线做匀变速运动的一列火车和一辆汽车的速度分别为v 1和v 2,v 1、v 2在各个时A.火车的速度变化较慢B .汽车的加速度较小C .火车的位移在减小D .汽车的位移在增加解析 由加速度的定义式a =ΔvΔt 知汽车速度变化快,即加速度大;物体做单向直线运动,位移一定增加. 答案 AD 变式题组5.[加速度和速度关系的理解]有下列几种情景,请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法( )A .点火后即将升空的火箭,因火箭还没运动,所以加速度一定为零B .高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车.因轿车紧急刹车,速度变化很快,所以加速度很大C .高速行驶的磁悬浮列车,因速度很大,所以加速度也一定很大D .太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动,其加速度为零 答案 B6.[加速、减速的判断]根据给出的速度和加速度的正负,对下列运动性质的判断正确的是( )A .v 0>0,a <0,物体做加速运动B .v 0<0,a <0,物体做减速运动C .v 0<0,a >0,物体做减速运动D .v 0>0,a >0,物体做加速运动 答案 CD对速度与加速度关系的三点提醒(1)速度的大小与加速度的大小没有必然联系.(2)速度变化量与加速度没有必然的联系,速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间决定.(3)物体做加速运动还是减速运动,关键是看物体的加速度与速度的方向关系,而不是看加速度的变化情况.加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢. ①a 和v 同向(加速直线运动)⎩⎪⎨⎪⎧a 不变,v 随时间均匀增加a 增大,v 增加得越来越快a 减小,v 增加得越来越慢②a 和v 反向(减速直线运动)⎩⎪⎨⎪⎧a 不变,v 随时间均匀减小a 增大,v 减小得越来越快a 减小,v 减小得越来越慢考点四 “匀速运动”模型的实际应用1.模型介绍“匀速运动”是一种理想化模型,是最基本、最简单的运动,且应用广泛.例如:声、光的传播都可以看成匀速,而实际生活中的运动估算,也经常用到这一模型,如计算飞行时间。
2016步步高一轮物理第十一章 第1课时

第1课时 分子动理论 内能考纲解读 1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化.考点一 微观量的估算1.微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.2.宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V mol 、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:m 0=M N A =ρV mol N A .(2)分子的体积:V 0=V mol N A =MρN A.(3)物体所含的分子数:N =V V mol ·N A =m ρV mol ·N A 或N =m M ·N A =ρVM ·N A .4.两种模型(1)球体模型直径为d = 36V 0π.(适用于:固体、液体)(2)立方体模型边长为d =3V 0.(适用于:气体)特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积V 0=V molN A,仅适用于固体和液体,对气体不适用.2.对于气体分子,d =3V 0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.例1 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V =1.0×103 cm 3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg /m 3、摩尔质量M =1.8×10-2 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1.试求:(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N ;(2)一个水分子的直径d .解析 (1)水的摩尔体积为V mol =M ρ=1.8×10-21.0×103 m 3/mol =1.8×10-5 m 3/mol 该液化水中含有水分子的总数为N =VN A V mol =1.0×103×10-6×6.0×10231.8×10-5≈3×1025(个). (2)建立水分子的球体模型,有V mol N A =16πd 3,可得水分子直径:d = 36V mol πN A =36×1.8×10-53.14×6.0×1023 m ≈4×10-10m. 答案 (1)3×1025个 (2)4×10-10m变式题组1.[微观量的估算]某气体的摩尔质量为M ,摩尔体积为V ,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m 和V 0,则阿伏加德罗常数N A 不可能表示为( )A .N A =V V 0B .N A =ρVmC .N A =M mD .N A =MρV 0答案 AD解析 气体分子间距较大,分子占据空间的体积V 占≫V 0,N A =V V 占=MρV 占,故A 、D 错误.2.(微观量的估算)已知铜的摩尔质量为M (kg /mol),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A (mol -1).下列判断错误的是( )A .1 kg 铜所含的原子数为N AMB .1 m 3铜所含的原子数为MN AρC .1个铜原子的质量为MN A(kg)D .1个铜原子的体积为M ρN A(m 3)答案 B解析 1 kg 铜所含的原子数N =1M N A =N A M ,A 正确;同理,1 m 3铜所含的原子数N =ρMN A=ρN A M ,B 错误;1个铜原子的质量m 0=M N A (kg),C 正确;1个铜原子的体积V 0=m 0ρ=M ρN A (m 3),D 正确.3.(微观量的估算)若以M 表示水的摩尔质量,V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 表示阿伏加德罗常数,m 、V 0分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系错误的有( )A .N A =ρV mB .ρ=MN A V 0C .ρ<M N A V 0D .m =MN A答案 B解析 ρV =M ,N A =M m ,故A 正确;对水蒸气,由于分子间距的存在,N A ·V 0<V ,ρ<MN A ·V 0,故B 错误,C 正确;m =MN A,D 正确.考点二 布朗运动与分子热运动的,它是分子做无规则运动的反映例2 下列关于布朗运动的说法,正确的是( ) A .布朗运动是液体分子的无规则运动B .液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈C .布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D .布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的解析 布朗运动的研究对象是固体小颗粒,而不是液体分子,故A 选项错误;影响布朗运动的因素是温度和固体小颗粒大小,温度越高、固体小颗粒越小,布朗运动就越明显,故B 选项正确;布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的,不是由液体各部分的温度不同而引起的,故C 选项错误,D 选项正确. 答案 BD 递进题组4.[热运动的理解]下列哪些现象属于热运动( )A .把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间再把它们分开,会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时尝到了胡椒的味道C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清D.用砂轮打磨而使零件温度升高答案ABD解析热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”,物体的热传递等,而水的澄清过程是由于泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.5.[布朗运动的理解]下列关于布朗运动的叙述中正确的是()A.悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的B.液体的温度越低,悬浮小颗粒的运动越缓慢,当液体的温度到0℃时,固体小颗粒的运动就会停止C.被冻结在冰块中的小碳粒不能做布朗运动,是因为冰中的水分子不运动D.做布朗运动的固体颗粒越小,布朗运动越明显答案AD解析据布朗运动的特点知A正确,B、C错误,因为分子运动永不停息,不论在固体还是液体中,分子都在永不停息地做无规则运动;当颗粒越小时,各方向上的受力越不平衡,布朗运动越明显,故D正确.1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间.2.布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映.考点三分子间的作用力与分子势能1.分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快,如图1所示.图1(1)当r=r0时,F引=F斥,F=0;(2)当r<r0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F引<F斥,F表现为斥力;(3)当r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引>F斥,F表现为引力;(4)当r>10r0(10-9m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F=0).2.分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为:(1)当r>r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大;(2)r<r0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,分子斥力做负功,分子势能增大;(3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零;(4)分子势能曲线如图2所示.图2例3如图3所示是分子间引力或斥力大小随分子间距离变化的图象,由此可知()图3A.ab表示引力图线B.cd表示引力图线C.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时,分子力一定为零D.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时,分子势能一定最小E.当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时,分子势能一定为零解析在F-r图象中,随r增加,斥力变化快,所以ab为引力图线,A对,B错;两图象相交点e为分子所受的引力和斥力大小相等,即分子间相互作用的受力平衡位置,分子力为0,分子势能最小,但不一定为0,故C、D对,E错.答案ACD递进题组6.[分子力的特点]清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠.这一物理过程中,水分子间的()A.引力消失,斥力增大B.斥力消失,引力增大C.引力、斥力都减小D.引力、斥力都增大答案 D解析当水汽凝结成水珠时,水分子之间的距离减小,分子间的引力和斥力同时增大,只是斥力比引力增加得更快一些.7.(分子力的应用)如图4所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲,图中点b是引力最大处,点d是两分子靠得最近处,则乙分子加速度最大处可能是()图4A.点a B.点bC.点c D.点d答案 D解析由分子力与分子之间距离的图象可以看出,在a、b、c、d四点中,乙分子在点d时分子力最大,根据牛顿第二定律知在点d时乙分子的加速度最大.8.(分子势能)图5为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线.下列说法中正确的是()图5A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功答案BC解析由图象可知r2对应的分子间距为分子的平衡距离r0,在此距离分子力为零,C正确;当分子间距r>r1时分子力可能表现为斥力、引力或为零,A错误;当r<r1时,分子力一定表现为斥力,B正确;当r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力表现为斥力,做正功,D 错误.高考模拟明确考向1.(2013·新课标Ι·33(1))两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是()A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案BCE解析分子力F与分子间距r的关系是:当r<r0时F为斥力;当r=r0时F=0;当r>r0时F为引力.综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大,A项错误.分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确,D项错误.因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确.2.(2013·福建·29(1))下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()答案 B解析分子间作用力f的特点是:r<r0时f表现为斥力,r=r0时f=0,r>r0时f表现为引力;分子势能E p的特点是r=r0时E p最小,因此只有B项正确.3.给一定质量的温度为0 ℃的水加热,在水的温度由0 ℃上升到4 ℃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”.某研究小组通过查阅资料知道:水分子之间存在着一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在着相互作用的势能.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.关于这个问题,下列说法中正确的是() A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功答案 D解析温度升高,水分子的平均动能增大,体积减小,分子间的结合力做负功,水分子间的总势能增大,选项D正确.4.下列说法正确的是()A.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数B.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映C.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能最大D.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量答案CD解析知道物质的摩尔质量和密度可以求出物质的摩尔体积,但不可以求出阿伏加德罗常数,A选项错误;布朗运动是液体分子对悬浮颗粒的无规则撞击形成的,B选项错误;a分子从远处向b分子移动过程中受到的分子引力逐渐增大,分子的动能增加,当移动至合力为0的位置时,动能最大,C选项正确;改变物体内能的两种方式是做功和热传递,所以D选项正确.5.有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是()A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈C.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的答案ABC解析温度是分子平均动能的标志,因此温度不变,分子的平均动能一定不变,A正确;温度升高,分子的平均动能增加,因此热运动越剧烈,B正确;物体的内能包括所有分子的动能和所有分子的势能之和,C正确;布朗运动是由悬浮在液体中的固体微粒受到液体分子永不停息的碰撞引起的,D错误.6.下列说法正确的是()A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其它元素E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大答案ACD解析根据布朗运动的定义,显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动,不是分子运动,是小炭粒的无规则运动,但却反映了小炭粒周围的液体分子运动的无规则性,A 选项正确;分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,可能先减小后增大,也可能一直减小,故B选项错误;由于分子间的距离不确定,故分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大,也可能一直增大,故C选项正确;根据扩散现象可知,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素,此种说法是正确的,故D选项正确;当温度升高时,分子的热运动加剧,但不是物体内每一个分子热运动的速率一定都增大,故E选项错误.练出高分一、单项选择题1.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图1所示,图中记录的是()图1A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒布朗运动的速度—时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线答案 D解析布朗运动不是分子的运动,A错误;图中轨迹不是微粒的运动轨迹,是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线,D正确,B、C错误.2.如图2所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是()图2A.铅分子做无规则热运动B.铅柱受到大气压力作用C.铅柱间存在万有引力作用D.铅柱间存在分子引力作用答案 D解析当两个接触面平滑的铅柱压紧时,接触面上的分子与分子间的距离非常小,分子之间的作用力表现为引力,使铅柱不脱落.3.关于物体的内能,以下说法正确的是()A.不同物体,温度相等,内能也相等B.所有分子的分子势能增大,物体的内能也增大C.温度升高,分子平均动能增大,但内能不一定增大D.只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相等答案 C4.如图3所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力,a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放,则()图3A.乙分子从a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.分子间从a至c只有引力,从c至d只有斥力D.从a至d的全过程中,引力减小,斥力增大答案 B解析乙分子位于c点时,两分子之间的分子力为零,从a到c的过程中分子力表现为引力,从c到d的过程中表现为斥力,所以乙分子从a到c的过程做加速运动,从c到d的过程做减速运动,到达c时速度最大,选项A错,B对.从a至d的全过程中,引力和斥力都存在且都增大,C、D错.5.下列关于布朗运动的说法,正确的是()A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B.布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动C.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著D.当物体温度达到0 °C时,物体分子的热运动就会停止答案 B解析布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,A错;布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,B对;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用越趋近于平衡,布朗运动越不明显,C错;热运动在0 °C时不会停止,D错.6.如图4所示,用F表示两分子间的作用力,用E p表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中()图4A.F不断增大,E p不断减小B.F先增大后减小,E p不断减小C.F不断增大,E p先增大后减小D.F、E p都是先增大后减小答案 B解析分子间的作用力是矢量,分子势能是标量,由图象可知F先增大后减小,E p则不断减小.7.从微观的角度来看,一杯水是由大量水分子组成的,下列说法中正确的是()A.当这杯水静止时,水分子也处于静止状态B.每个水分子都在运动,且速度大小相等C.水的温度越高,水分子的平均动能越大D.这些水分子的动能总和就是这杯水的内能答案 C解析水分子不停地做无规则运动,A错;水分子速度的大小不相等,B错;温度是分子平均动能的标志,温度升高,水分子的平均动能增大,故C对;内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和,D错.8.下列关于温度及内能的说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的温度高B.两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同C.质量和温度相同的冰和水,内能是相同的D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化答案 D解析温度是分子平均动能的标志,对个别分子没有意义,A项错误;物体的内能与质量、温度、体积有关,所以B项错误;质量和温度相同的冰和水,分子平均动能相同,但是分子势能不同,冰熔化为水要吸收热量,所以水的内能大,C项错误;一定质量的某种物质,即使温度不变,体积变化也会引起内能的变化,D项正确.二、多项选择题9.关于分子间作用力,下列说法中正确的是(r0为分子间的平衡位置)()A.当分子间距离为r0时,它们之间既没有引力,也没有斥力B.分子间的平衡距离r0可以近似看成分子直径的大小,其数量级为10-10 mC.两个分子间的距离由较大逐渐减小到r=r0的过程中,分子力先增大后减小,分子力表现为引力D.两个分子间的距离由极小逐渐增大到r=r0的过程中,引力和斥力都同时减小,分子力表现为斥力答案 BCD解析 分子之间的引力和斥力是同时存在的,r =r 0时合力等于零,但引力和斥力仍存在,A 错;r 0可看成是分子直径的大小,数量级为10-10 m ,B 对;r >r 0时分子力表现为引力,在无穷远处分子力趋于零,分子间距由较大逐渐减小到r =r 0的过程中,分子力先增大后减小,C 对;r <r 0时分子力表现为斥力,分子间距由极小增大到r =r 0的过程中,分子间的引力和斥力都同时减小,D 对.10.关于热力学温度与摄氏温度(0 ℃=273.15 K),下列说法中正确的是( )A .-33.15 ℃=240 KB .温度变化1 ℃,也就是温度变化1 KC .摄氏温度与热力学温度的零度是相同的D .温度由t ℃升到2t ℃时,对应的热力学温度由T K 升至2T K答案 AB解析 热力学温度与摄氏温度的关系:T =(t +273.15)K ,由此可知:-33.15 °C =240 K ,温度变化1 ℃,也就是温度变化1 K ,故A 、B 选项正确;D 中初态热力学温度为273.15 K +t K ,末态热力学温度为273.15 K +2t K ,温度变化t K ,故D 选项错误;对于摄氏温度可取负值的范围为0~-273.15 °C ,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C 选项错误.三、非选择题11.已知汞的摩尔质量为M =200.5×10-3 kg /mol ,密度为ρ=13.6×103 kg/m 3,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1.求: (1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可);(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字);(3)体积为1 cm 3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字).答案 (1)M N A(2)2×10-29 m 3 (3)4×1022个 解析 (1)一个汞原子的质量为m 0=M N A(2)一个汞原子的体积为V 0=V m N A =M ρN A =200.5×10-313.6×103×6.0×1023 m 3≈2×10-29 m 3 (3)1 cm 3的汞中含汞原子个数n =ρVN A M =13.6×103×1×10-6×6.0×1023200.5×10-3个≈4×1022个 12.地球是太阳系从内到外的第三颗行星.已知地球半径约为6.4×106 m ,空气的摩尔质量约为29×10-3 kg /mol ,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据估算出地球表面大气在标准状况下的体积为多少?(g 取9.8 m/s 2,计算结果保留一位有效数字)答案 4×1018 m 3解析 大气压强是由大气重力产生的,大气压强p =mg S =mg 4πR 2代入数据可得地球表面大气质量m ≈5.2×1018 kg标准状况下1 mol 气体的体积为V =22.4×10-3 m 3故标准状况下地球表面大气的体积为V ′=m m 0V =5.2×101829×10-3×22.4×10-3m 3≈4×1018 m 3.。
【新步步高】2015-2016学年高一物理人教版必修.

学案1牛顿第一定律标定位一.理想实验的魅力知识探究问题设计1.日常生活中,我们有这样的经验:马拉车,车就前进,停止用力,车就停下来.是否有力作用在物体上物体才能运动呢?马不拉车时,车为什么会停下来呢?答案不是.车之所以会停下来是因为受到阻力的作用.2.如果没有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上运动的物体会怎样?请阅读课本中的“理想实验的魅力”,思考伽利略是如何由理想实验得出结论的.答案如果没有摩擦阻力,水平面上运动的物体将保持这个速度永远运动下去.理想实验再现:如图甲所示,让小球沿一个斜面由静止滚下,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度. 如果减小第二个斜面的倾斜角度,如图乙所示,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程.继续减小第二个斜面的倾斜角度,如图丙所示,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而将沿水平面以恒定的速度永远运动下去.1.关于运动和力的两种对立的观点⑴亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方力是维持物体运动的原因. 这种错误的观点统治了人们的思维近两千年.(2)伽利略的观点(伽利略第一次提出):物体的运动不需要(填“需要”或“不需要”)力来维持.2.伽利略的理想实验的意义⑴伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来即采用“可靠事实+抽象思维+科学推论”的方法推翻了亚里士多德的观点,初步揭示了运动和力的正确关系.⑵第一次确立了物理实验在物理学中的地位.二、牛顿物理学的基石——惯性定律1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,B 余非作用在它卜面的力迫使它改变这种状态2.对牛顿第一定律的理解⑴定性说明了力和运动的关系.①说明了物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态.②说明力是改变物体运瑰淋脑.(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性.因此牛顿第一定律也口曜隹定律.3.物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况:⑴速度的方向不变,只有包改变.(物体做直线运动)⑵速度的大小不变,只有方向改变.(物体做曲线运动)⑶速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动)三、惯性与质量坐在公共汽车里的人,当汽车突然启动时,有什么感觉?当运动的汽车突然停止时,又有什么感觉?解释上述现象. 答案当汽车突然启动时,人身体后倾.当汽车突然停止时, 人身体前倾.这是因为人具有惯性,原来人和车一起保持静止状态,当车突然启动时,人的身体下部随车运动了,但上部由于惯性保持原来的静止状态,所以会向后倾;原来人和车一起运动,当车突然停止时,人的身体下部随车停止了,但上部由于惯性保持原来的运动状态,故向前倾.1.惯性:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,我们把这个性质叫做惯性.牛顿第一定律又口暨隹定律.2.惯性与质量的关系⑴惯性是物体的固有属性切物体都具有惯性.(2)质量是物体惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大.3.惯性与力无关⑴惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此物体“受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等说法都是错误的.(2)力是改变物体运动状态的原因.圆生是维持物体运动状态的原因.4.惯性的表现⑴不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,有“惰性”的意思.(2)受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状态越蕊改变.人能推动冰面上的重箱子,用同样的力却推不动粗糙地面上不太重的箱子,是不是冰面上的重箱子惯性小于粗糙地面上不太重的箱子呢?为什么?答案不是.质量是物体惯性大小的唯一量度,重箱子的惯性大于轻箱子的惯性.判断物体惯性的大小应在相同情况下比较,比如用同样的力推都处于冰面上或都处于粗糙地面上质量不同的物体,比较哪个物体的运动状态更容易改变.I典例精析一、对伽利略理想实睑的认识例1理想实验有时能更深刻地反映自然规律.伽利略设计了一个如图1所示的理想实验,他的设想步骤如下:图1①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度;②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦小球将上升到原来释放的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.I请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列(只要填写序号即可).在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列有关事实和推论的分类正确的是()A.①是事实,②③④是推论B.②是事实,①③④是推论C.③是事实,①②④是推论D.④是事实,①②③是推论解析本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理,将实验理想化,并符合物理规律,得到正确的结论.而②是可靠事实,因此放在第一步,③、①是在斜面上无摩擦的设想,最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②③①④.答案②③①④B二.对牛顿第一定律的理解例2由牛顿第一定律可知()A.物体的运动是依靠惯性来维持的B.力停止作用后,物体的运动就不能维持C.物体做变速运动时,一定有外力作用D.力是改变物体惯性的原因解析物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性,由于惯性的存在,物体才保持原来的运动状态,A对.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,B 错,C对.惯性是物体的固有属性,力不能改变物体的惯性大小,骁昔答案AC针对训练做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体的运动情况将是()A.悬浮在空中不动B.速度逐渐减小C.保持一定速度向下做匀速直线运动D.无法判断解析物体自由下落时,仅受重力作用,重力消失以后物体将不受力,根据牛顿第一定律的描述,物体将以重力消失瞬间的速度做匀速直线运动,故选项C正确.答案C三、惯性的理解例3关于物体的惯性,下述说法中正确的是()A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯性也越大B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大C乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性解析惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关故A错误;质量是物体惯性大小的唯一量度,火车速度变化慢,表明它的惯性大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故B错误;乒乓球能被快速抽杀,表明它的运动状态容易发生改变是因为它的惯性小,故C正确;一切物体在任何情况下都有惯性,故D错误.答案C12 3 4 课堂要点小结1.(对伽利略理想实验的认识)关于伽利略的理 想实验,下列说法正确的是()A.只要接触面摩擦相当小,物体在水平面上就能匀速运动 下去B.这个实验实际上是永远无法做到的C.利用气垫导轨,就能使实验成功D.虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上 解析 两种观点亚里士多德的观点(错误)伽利略的观点(正确) 牛顿第一定律《 牛顿第一定律内容意义 【惯性只要接触面摩擦存在,物体就受到摩擦力的作用物体在水平面上就不能匀速运动下去,故A错误.没有摩擦是不可能的,这个实验实际上是永远无法做到的,故B正确.若使用气垫导轨进行理想实验,可以提高实验精度,但是仍然存在摩擦力,故C错误;12 3 4虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上故D正确.答案BD12 3 43 42.(对牛顿第一定律的理解)关于牛顿第一定律的理解正确的是()A.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变B.物体做变速运动时一定受外力作用C.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果D.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态12 3 4解析牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,A正确牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因.物体做变速运动说明运动状态在改变,B正确.12 3 4在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态.飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用迫使他改变了原来的运动状态,C错误,D正确.答案ABD12 3 43.(力与运动的关系)某人用力推一下原来静止在水平面上的小车,小车便开始运动,以后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见()A.力是维持物体速度不变的原因B.力是维持物体运动的原因C.力是改变物体惯性的原因D.力是改变物体运动状态的原因12 3 4解析力是改变物体运动状态的原因,小车原来静止,在力的作用下小车开始运动,是力使其运动状态发生了改变.用较小的力就能使小车做匀速直线运动是推力与摩擦力的合力为零的缘故.答案D4.(对惯性的理解)如图2所示,冰壶在冰面倒泮CHN即皿口加I上运动时受到的阻力很小,可以在较长时二;间内保持运动速度的大小和方向不变,我三〜佟们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”.这里所指的“本领”是冰壶的惯性,则惯性的大小取决于()A.冰壶的速度B.冰壶的质量C.冰壶受到的推力D.冰壶受到的阻力解析一个物体惯性的大小,与其运动状态、受力情况是没有任何关系的,衡量物体惯性大小的唯一因素是质量,故B正确.答案B。
步步高高考物理一轮复习配套第课时PPT学习教案

性.
(3)在某个方向上看其分子排列比较整齐,但从另一 方向看,分子的排列是 杂乱无章的.
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基础再现·深度思考
第2课时
再现·深度思考 本 课 栏 目
探究·突破考点 开 关
4.饱和汽 湿度 (1)饱和汽与未饱和汽 ①饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽. ②未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽. (2)饱和汽压 ①定义:饱和汽所具有的压强. ②特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高, 饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关.
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课堂探究·突破考点
Байду номын сангаас
第2课时
再现·深度思考 本 课 栏 目
探究·突破考点 开 关
跟踪训练 2 一气象探测气球,在充有压强为 76.0 cmHg、温度为 27.0 ℃
的氦气时,体积为 3.50 m3.在上升至海拔 6.50 km 高空的过程中,气球
内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压 36.0 cmHg,气球内部因启动
解得 m′=0.1 kg.
答案 (1)6.5 mL (2)0.1 kg
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课堂探究·突破考点
第2课时
再现·深度思考 本 课 栏 目
探究·突破考点 开 关
方法突破 应用实验定律及状态方程解题的 一般步骤 (1)明确研究对象,即一定质量的某理想气体; (2)确定气体在始末状态的参量 p1、V1、T1 及 p2、V2、T2; (3)由气体实验定律或状态方程列式求解. (4)讨论结果的合理性.
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基础再现·深度思考
第2课时
2.三个实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖·吕萨克定律
再现·深度思考 本 课 栏 目
【步步高】2012高中物理大一轮复习 第十一章 第3课时 带电粒子在匀强 磁场中的运动讲义课件 大纲人教版

随堂巩固训练
1.在xOy平面内有许多电子(质量为m, 电荷量为e),从坐标原点O不断以 相同大小的速度v0沿不同的方向射 入第一象限,如图8所示.现加上一 个垂直于xOy平面向里的磁感应强度
图8
为B的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能平行 于x轴向x轴正方向运动,试求出符合条件的磁场的最小 面积.
解析
设带电粒子在磁场中做圆周 2πm 运动的周期为 T,则有 T= qB , 若粒子带正电,其运动轨迹如图中 2π-2θ 的 1 所示,则运动时间为 t1= 2π 2m(π-θ) T= ;若粒子带负电,其运动轨迹如图中的 2 qB 2θ 2mθ 所示,则运动时间为 t2= T= qB . 2π
2m(π-θ) 答案 若粒子带正电, 则运动时间为 , 若粒子带负 qB 2mθ 电,则运动时间为 qB
答案
AC
3.运动方向不确定形成多解 例7 如图7所示,绝缘摆线长为L, 摆球带正电(电荷量为q,质量为m) 悬于O点,当它在磁感应强度为B的 匀强磁场中来回摆动经过最低点C时 速率为v,则摆线的拉力为多大?
图7
解析
当摆球在最低点向右运动时,摆球受到的
洛伦兹力的方向竖直向上,由牛顿第二定律得FT v2 v2 -mg+qvB=m ,则FT=mg-qvB+m . L L
由①②式所确定的面积就是磁场的最小范围,如图所示, πR2 R2 π-2 mv0 2 其面积为S=2( - )= ( eB ) . 4 2 2 π -2 mv0 2 答案 2 ( eB )
2.如图9所示,一足够长的矩形区域 abcd内充满磁感应强度为B、方向 垂直纸面向里的匀强磁场,现从矩 形区域ad边的中点O处,垂直磁场 射入一速度方向与ad边夹角为30°、
3.两极板M、N相距为d,板长为 3d,两极板都未带电,板间有 垂直于纸面向外的匀强磁场, 如图10所示,一群电子沿平行 于极板的方向从各个位置以速 度v射入板间.为了使电子都不从板间穿出,磁感应强 度B的取值范围是多少?(设电子电荷量为e、质量为m)
《步步高》高三物理一轮复习-第1讲-电场的力的性质(人教版)省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课

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3.几个经典电场电场线(如图6-1-3所表示).
图6-1-3
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考点一 电场强度了解与应用
电场强度三个表示式比较
表示式 比较
E=Fq
E=krQ2
E=Ud
公式 意义
电场强度定 真空中点电荷电 匀强电场中E与
义式
场强度决定式 U关系式
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适用 条件
一切电场
①真空; ②点电荷
图6-1-4
Eb,方向与ab连线成60°角.则关于a、b两点场强大小及
电势高低,以下说法中正确是
( ).
A.Ea=3Eb,φa<φb C.Ea=2Eb,φa>φb
B.Ea=E3b,φa>φb D.Ea=E2b,φa<φb
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解析 通过作图找出点电荷 Q 的位置, 并设 a、b 间距为 2l,则 a、b 两点距点 电荷的距离分别为 3l 和 l,如图所示; 根据点电荷周围的场强公式 E=kQr2∝
后做负功
D.负试探电荷在a点含有电势能比在b点含有电势能小
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解析 两个点电荷之间连线上场强不为零,A选项错误; 负试探电荷从a点向b点移动过程中,电场力方向向右,电 场力一直做负功,电势能增大,C选项错误,D选项正确; 从a点到b点过程中,电场强度先变小后变大,故电场力先 减小后增大,B选项正确. 答案 BD
匀强电场
由电场本
决定 原因
身决定,
由场源电荷Q和场源电荷 由电场本身决定,d
到该点距离r共同决定
为沿电场方向距离
与q无关
相同点
矢量,恪守平行四边形定则,单位:1 N/C= 1 V/m
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2014《步步高》物理大一轮复习讲义 第11章 第2课时 固体、液体和气体

第2课时固体、液体和气体考纲解读 1.知道晶体、非晶体的区别.2.理解表面张力,会解释有关现象.3.掌握气体实验三定律,会用三定律分析气体状态变化问题.1.[晶体与非晶体的区别]关于晶体、非晶体、液晶,下列说法正确的是() A.所有的晶体都表现为各向异性B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体C.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点D.液晶的微观结构介于晶体和液体之间,其光学性质会随电压的变化而变化答案CD解析只有单晶体才表现为各向异性,故A错;单晶体有规则的几何形状,而多晶体的几何形状不规则,金属属于多晶体,故B错;晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,故C对;液晶的光学性质随温度、压力、外加电压的变化而变化,D对.2.[液体表面张力的理解]关于液体的表面现象,下列说法正确的是() A.液体表面层的分子分布比内部密B.液体有使其体积收缩到最小的趋势C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力D.液体有使其表面积收缩到最小的趋势答案 D解析液体表面层的分子分布比内部稀疏,故A错;液体由于表面张力作用,有使其表面积收缩到最小的趋势,故B错,D对;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,分子力表现为引力,故C错.3.[气体实验定律的理解和应用]一定质量理想气体的状态经历了如图1所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在()A.ab过程中不断减小B.bc过程中保持不变图1C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变答案 B解析首先,因为bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,即气体体积在bc过程中保持不变,B正确;ab是等温线,压强减小则体积增大,A错误;cd是等压线,温度降低则体积减小,C错误;连接aO交cd于e,则ae是等容线,即V a=V e,因为V d<V e,所以V d<V a,所以da过程中体积变化,D错误.考点梳理1.晶体与非晶体2.(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.3.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向上看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.4.气体实验定律(1)理想气体①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间. (2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pV T =C .气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.4. [对活塞进行受力分析求压强]如图2所示,上端开口的圆柱形汽缸竖直放置,截面积为5×10-3 m 2,一定质量的气体被质量为2.0 kg 的光滑活塞封闭在汽缸内,其压强为________ Pa(大气压强取1.01×105 Pa ,g 取 10 m/s 2). 答案 1.05×105图2解析 对活塞进行受力分析如图设缸内气体压强为p 1, 由平衡条件可知 p 1S =p 0S +mg所以p 1=p 0+mgS=1.05×105 Pa5. [选取液片法求压强]如图3,一端封闭的玻璃管内用长为L 厘米的水银柱封闭了一部分气体,已知大气压强为p 0厘米汞柱,则封闭气体的压强为________厘米汞柱. 答案 (p 0+L )解析 选取水银柱最下端的液片为研究对象,液片上面的压强为p 1=(p 0+L ) 厘米汞柱,下面的压强为气体的压强p .液片两面的压强应相等,则有p =p 1 图3=(p 0+L )厘米汞柱. 方法提炼1. 求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强,应对固体或液体进行受力分析,然后根据平衡条件求解.2.当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时,欲求封闭气体的压强,首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等),并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力),然后根据牛顿第二定律列方程求解.3.对于平衡状态下的水银柱,选取任意一个液片,其两侧面的压强应相等.考点一固体与液体的性质例1在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,石蜡熔化的范围如图4(1)、(2)、(3)所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)所示.则由此可判断出甲为______,乙为______,丙为________(填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体”).图4解析晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点.单晶体的物理性质具有各向异性,多晶体的物理性质具有各向同性.答案多晶体非晶体单晶体例2关于液体表面现象的说法中正确的是() A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针受到重力小,又受到液体浮力的缘故B.在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会成球状,是因为液体内分子间有相互吸引力C.玻璃管道裂口放在火上烧熔,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D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性的缘故解析A项的缝衣针不受浮力,受表面张力;B项水银会成球状是因为表面张力;D也是表面张力的作用,只有C正确.答案 C考点二气体压强的产生与计算1.产生的原因:由于大量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做气体的压强. 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.例3 如图5所示,一汽缸竖直倒放,汽缸内有一质量不可忽略的活塞,将一定质量的理想气体封在汽缸内,活塞与汽缸壁无摩擦,气体处于平衡状态,现保持温度不变把汽缸稍微倾斜一点,在达到平衡后,与原来相比,则( ) A .气体的压强变大图5B .气体的压强变小C .气体的体积变小D .气体的体积变大解析 汽缸竖直时,取活塞为研究对象,设大气压强为p 0,有p 1S +mg =p 0S p 1=p 0-mgS汽缸与竖直方向夹角为θ时,沿汽缸壁方向分析活塞受力,则p 2S +mg cos θ=p 0S 则p 2=p 0-mg cos θS.可见p 2>p 1,A 正确,B 错误;又因气体温度不变,故气体体积一定变小,C 正确,D 错误. 答案 AC突破训练1 如图6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p 0)图6答案p0+mFS(M+m)解析选取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+mFS(M+m).考点三用图象法分析气体的状态变化图7例4封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度T 的关系如图7所示,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O、A、D三点在同一直线上,阿伏加德罗常数为N A.(1)由状态A变到状态D过程中________.A.气体从外界吸收热量,内能增加B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大D.气体的密度不变(2)在上述过程中,气体对外做功为5 J,内能增加9 J,则气体________ (填“吸收”或“放出”)热量________ J.(3)在状态D,该气体的密度为ρ,体积为2V0,则状态D的温度为多少?该气体的分子数为多少?解析 (3)A →D ,由理想气体状态方程pVT =C ,得T D =2T 0 分子数n =2ρV 0N AM答案 (1)AB (2)吸收 14 (3)2T 02ρV 0N AM突破训练2 一定质量的理想气体经过一系列过程,如图8所示.下列说法中正确的是( )图8A .a →b 过程中,气体体积增大,压强减小B .b →c 过程中,气体压强不变,体积增大C .c →a 过程中,气体压强增大,体积变小D .c →a 过程中,气体内能增大,体积变小 答案 A考点四 理想气体实验定律的微观解释 1. 等温变化一定质量的气体,温度保持不变时,分子的平均动能一定.在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大. 2. 等容变化一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大. 3. 等压变化一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大.只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变.例5 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是________.A .气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在势能的缘故B .一定量100°C 的水变成100°C 的水蒸气,其分子之间的势能增加 C .对于一定量的气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热D .如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能增大,因此压强必然增大E .一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和F .如果气体温度升高,那么所有分子的速率都增大解析气体分子间的作用力近似为零,所以没有容器的约束,气体分子由于自身的热运动会扩散到很大空间,A错;一定量100°C的水变成100°C的水蒸气,需吸收一定热量,其内能增加;而分子个数、温度均未变,表明其分子势能增加,B对;气体的压强与气体分子密度和分子的平均速率有关,整体的体积增大,气体分子密度减小,要保证其压强不变,气体分子的平均速率要增大,即要吸收热量,升高温度,C对;对于一定量的气体,温度升高,分子的平均速率变大,但若气体体积增加得更多,气体的压强可能会降低,D错;根据内能的定义可知,E对;气体温度升高,分子的平均速率肯定会增大,但并不是所有分子的速率都增大,F错.答案BCE突破训练3有关气体的压强,下列说法正确的是() A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大C.气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D.气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小答案 D解析气体的压强与两个因素有关:一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度,或者说,一是温度,二是体积.密集程度或平均动能增大,都只强调问题的一方面,也就是说,平均动能增大的同时,气体的体积可能也增大,使得分子密集程度减小,所以压强可能增大,也可能减小.同理,当分子的密集程度增大时,分子平均动能也可能减小,压强的变化不能确定.综上所述正确答案为D.高考题组2.(2012·重庆理综·16)图11为伽利略设计的一种测温装置示意图,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.若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是()A.温度降低,压强增大B.温度升高,压强不变C.温度升高,压强减小图11D.温度不变,压强减小答案 A解析对被封闭的一定量的气体进行研究,当水柱上升时,封闭气体的体积V减小,结合理想气体状态方程pVT =C 得,当外界大气压强p 0不变时,封闭气体的压强p 减小,则温度T 一定降低,B 选项错误.当外界大气压强p 0减小时,封闭气体的压强p 减小,则温度T 一定降低,C 、D 选项均错误.当外界大气压强p 0增大时,封闭气体的压强p 存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况.当封闭气体的压强p 增大时,温度T 可能升高、不变或降低,封闭气体的压强p 不变时,温度T 一定降低,封闭气体的压强p 减小时,温度T 一定降低.故只有选项A 可能.2. (2012·江苏·12A)(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有________.A .水黾可以停在水面上B .叶面上的露珠呈球形C .滴入水中的红墨水很快散开D .悬浮在水中的花粉做无规则运动(2)封闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的________增大了.该气体在温度T 1、T 2时的分子速率分布图象如图12所示,则T 1________(选填“大于”或“小于”)T 2.图12答案 (1)AB (2)平均动能 小于解析 (1)红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动,选项C 、D 错误;水黾停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力,选项A 、B 正确. (2)温度升高时,气体分子平均速率变大,平均动能增大,即分子速率较大的分子占总分子数的比例较大,所以T 1<T 2. 模拟题组3. 下列说法中正确的是________.A .由于表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,所以液体存在表面张力B .用油膜法估测出了油酸分子直径,如果已知其密度可估测出阿伏加德罗常数C .在棉花、粉笔等物体内都有很多细小的孔道,它们起到了毛细管的作用D .一定质量的理想气体从外界吸收热量,温度一定升高 答案 ACE4. 下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母).A .布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,温度越高、微粒越大,运动越显著B .任何物体的内能都不可能为零C .毛细现象是液体的表面张力作用的结果,温度越高,表面张力越小D .液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质和某些晶体相似具有各向异性 答案 BCD5. (1)某气体的摩尔质量为M ,摩尔体积为V ,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V 0,则阿伏加德罗常数N A 可表示为________.(填选项前的字母) A .N A =VV 0B .N A =ρV m C .N A =ρV 0mD .N A =M ρV 0图11(2)一定质量的理想气体的p -V 图象如图11所示,气体由状态A →B →C →D →A 变化.气体对外做正功的变化过程是下列选项中的__________.(填选项前的字母) A .A →B B .B →C C .C →DD .D →A(3)封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持气体体积不变,当温度降低时,下列说法正确的是________.(填选项前的字母) A .气体的密度减小 B .气体分子的平均动能增大 C .气体的压强增大D .每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少 答案 (1)B (2)B (3)D(限时:45分钟)►题组1 对固体与液体的考查1. (2010·课标全国理综·33)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A .金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B .晶体的分子(或原子、离子)排列是规则的C .单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的答案BC2.关于液体的表面张力,下列说法中正确的是() A.表面张力是液体各部分间的相互作用B.液体表面层分子分布比液体内部稀疏,分子间相互作用表现为引力C.表面张力的方向总是垂直于液面,指向液体内部的D.表面张力的方向总是与液面相切的答案BD3.关于液晶,下列说法中正确的有() A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质随光照的变化而变化答案CD解析液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,选项A、B错误;外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质;温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,选项C、D正确.4.液体的饱和汽压随温度的升高而增大() A.其规律遵循查理定律B.是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C.是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D.是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大答案 D解析当温度升高时,蒸汽分子的平均动能增大,导致饱和汽压增大;同时,液体中平均动能大的分子数增多,从液面飞出的分子数将增多,在体积不变时,将使饱和汽的密度增大,也会导致饱和汽压增大,故选D.►题组2对气体实验定律微观解释的考查5.封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持气体体积不变,当温度降低时,以下说法正确的是() A.气体的密度减小B.气体分子的平均动能增大C.气体的压强增大D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少答案 D6.下列说法正确的是() A.一定质量的气体,当温度升高时,压强一定增大B.一定质量的气体,当体积增大时,压强一定减小C.一定质量的气体,当体积增大,温度升高时,压强一定增大D.一定质量的气体,当体积减小,温度升高时,压强一定增大答案 D解析一定质量的气体,其分子总数一定,当温度升高时,气体分子的平均动能增大,有引起压强增大的可能,但不知道分子的密度如何变化,故不能断定压强一定增大,A 项错误;当体积增大时,气体分子的密度减小,有使压强减小的可能,但不知气体分子的平均动能如何变化,同样不能断定气体压强一定减小,B项错误;体积增大有使压强减小的趋势,温度升高有使压强增大的趋势,这两种使压强向相反方向变化的趋势不知谁占主导地位,不能断定压强如何变化,故C项错误;体积减小有使压强增大的趋势,温度升高也有使压强增大的趋势,这两种趋势都使压强增大,故压强一定增大,D项正确.►题组3对气体实验定律与气态方程的考查7.如图1所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气()图1A.体积不变,压强变小B.体积变小,压强变大C.体积不变,压强变大D.体积变小,压强变小答案 B解析细管中封闭的气体,可以看成是一定质量的理想气体,洗衣缸内水位升高,气体压强增大,因温度不变,故做等温变化,由玻意耳定律pV=C得,气体体积减小,B 选项正确.8.用如图2所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律.A、B管下端由软管相连,注入一定量的水银,烧瓶中封有一定量的理想气体,开始时A、B两管中水银面一样高,那么为了保持瓶中气体体积不变( )图2A .将烧瓶浸入热水中时,应将A 管向上移动B .将烧瓶浸入热水中时,应将A 管向下移动C .将烧瓶浸入冰水中时,应将A 管向上移动D .将烧瓶浸入冰水中时,应将A 管向下移动 答案 AD解析 由pVT =C (常量)可知,在体积不变的情况下,温度升高,气体压强增大,右管A水银面要比左管B 水银面高,故选项A 正确;同理可知选项D 正确.9. 一定质量的理想气体,在某一状态下的压强、体积和温度分别为p 0、V 0、T 0,在另一状态下的压强、体积和温度分别为p 1、V 1、T 1,则下列关系错误的是( )A .若p 0=p 1,V 0=2V 1,则T 0=12T 1B .若p 0=p 1,V 0=12V 1,则T 0=2T 1C .若p 0=2p 1,V 0=2V 1,则T 0=2T 1D .若p 0=2p 1,V 0=V 1,则T 0=2T 1 答案 ABC解析 根据p 0V 0T 0=p 1V 1T 1可以判断出选项A 、B 、C 错误,D 正确.10.研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团.气团直径达几千米,边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响,气团在上升过程中可看成是一定质量理想气体的绝热膨胀,设气团在上升过程中,由状态Ⅰ(p 1,V 1,T 1)绝热膨胀到状态Ⅱ(p 2,V 2,T 2).倘若该气团由状态Ⅰ(p 1,V 1,T 1)作等温膨胀至状态Ⅲ(p 3,V 2,T 1),试回答: (1)下列判断正确的是________. A .p 3>p 2 B .p 3<p 2 C .T 1>T 2D .T 1<T 2(2)若气团在绝热膨胀过程中对外做的功为W 1,则其内能变化ΔU 1=________;若气团在等温膨胀过程中对外做的功为W 2,则其内能变化ΔU 2=________.(3)气团体积由V 1变化到V 2时,求气团在变化前后的密度比和分子间平均距离比.答案 (1)AC (2)-W 1 0 (3)V 2V 1 3V 1V 2解析 (3)气体的密度ρ=mV则变化前后密度比ρ1ρ2=V 2V 1设分子间平均距离为d ,气体分子数为N ,则所有气体体积V =Nd 3 变化前后分子间平均距离比d 1d 2= 3V 1V 211.(1)对下列相关物理现象的解释,正确的是( )A .水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙B .悬浮在液体中的大颗粒不做布朗运动,说明分子不运动C .清水中滴入墨水会很快变黑,说明分子在做无规则运动D .高压下的油会透过钢壁渗出,说明分子是不停地运动着的图3(2)如图3所示,一直立的汽缸用一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S ,气体最初的体积为V 0,气体最初的压强为p 02;汽缸内壁光滑且缸壁是导热的.开始活塞被固定,打开固定螺栓K ,活塞下落,经过足够长时间后,活塞停在B 点.设周围环境温度保持不变,已知大气压强为p 0,重力加速度为g .求活塞停在B 点时缸内封闭气体的体积V . 答案 (1)AC (2)p 0V 0S2(p 0S +mg )解析 (1)水和酒精混合后,水分子和酒精分子相互“进入”,总体积减小,说明分子间有空隙,选项A 正确;悬浮颗粒越小,温度越高,布朗运动越明显,布朗运动反映液体分子运动的无规则性,选项B 错误;选项C 属于扩散现象,它说明分子都在做无规则的热运动,选项C 正确;高压下的油会透过钢壁渗出,这属于物体在外力作用下的机械运动,并不能说明分子是不停运动着的,但能说明分子间有空隙,选项D 错误.本题答案为A 、C.(2)设活塞在B 点时被封闭气体的压强为p ,活塞受力平衡,p 0S +mg =pS 解得p =p 0+mg S由玻意耳定律:12p 0V 0=pV得气体体积:V =p 0V 0S2(p 0S +mg )12.(1)如图4是“探究气体等温变化规律”的简易装置图,下表是某小组测得的数据.图4①若要研究p 、V 之间的关系,绘制图象时应选用________(填“p —V ”或“p —1V ”)作为坐标系.②仔细观察发现pV 值越来越小,可能的原因是_____________.图5(2)如图5所示,光滑活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸里,活塞截面积为10 cm 2,汽缸内温度为27℃时,弹簧测力计的读数为10 N .已知气体压强比外界大气压强大2×104 Pa ,则活塞的重力多大? 答案 (1)①p -1V②漏气 (2)30 N解析 (2)对活塞进行受力分析,由平衡条件得:G =F +ΔpS =30 N.。
2016步步高一轮物理第十一章 第2课时

第2课时固体、液体和气体考纲解读 1.知道晶体、非晶体的区别.2.理解表面张力,会解释有关现象.3.掌握气体实验三定律,会用三定律分析气体状态变化问题.考点一固体与液体的性质2.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.3.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.例1下列有关物质属性及特征的说法中,正确的是()A.液体的分子势能与液体的体积有关B.晶体的物理性质都是各向异性的C.温度升高,每个分子的动能都增大D.分子间的引力和斥力同时存在E.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析单晶体的物理性质具有各向异性,而多晶体的物理性质具有各向同性,故B错误;温度升高时,分子的平均动能增大,而非每个分子的动能都增大,故C错误.答案ADE1.[晶体、非晶体的理解]在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,石蜡熔化的范围分别如图1(a)、(b)、(c)所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示.则由此可判断出甲为______,乙为______,丙为________.(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)图1答案多晶体非晶体单晶体解析晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点.单晶体的物理性质具有各向异性,多晶体的物理性质具有各向同性.2.[固体和液体的理解]关于固体和液体,下列说法中正确的是()A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B.单晶体和多晶体的物理性质没有区别,都有固定的熔点和沸点C.液体的浸润与不浸润均是分子力作用的表现D.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点答案CD解析玻璃属于非晶体,A错误;单晶体和多晶体的物理性质有区别,如单晶体在物理性质上表现为各向异性,多晶体在物理性质上表现为各向同性,B错误.3.[液体表面张力的理解]对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图2所示. 对此有下列几种解释,正确的是()图2A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C.附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏解析表面层内的分子比液体内部稀疏,分子间表现为引力,这就是表面张力,A正确,B错误;浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子密集,不浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏,而附着层Ⅰ为浸润液体,附着层Ⅱ为不浸润液体,故C、D 均正确.4.[对饱和汽、湿度的理解]关于饱和汽压和相对湿度,下列说法中正确的是()A.温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同B.温度升高时,饱和汽压增大C.在相对湿度相同的情况下,夏天比冬天的绝对湿度大D.饱和汽压和相对湿度都与体积无关答案BCD解析在一定温度下,饱和汽压是一定的,饱和汽压随温度的升高而增大,饱和汽压与液体的种类有关,与体积无关.空气中所含水蒸气的压强,称为空气的绝对湿度;相对湿度=水蒸气的实际压强,夏天的饱和汽压大,在相对湿度相同时,夏天的绝对湿度大.同温度下的饱和汽压考点二气体压强的产生与计算1.产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,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做气体的压强.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.液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强.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.例2如图3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)图3解析选取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+mFS(M+m).答案p0+mFS(M+m)递进题组5.[液体封闭气体压强的求解]若已知大气压强为p0,在图4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.图4答案甲:p0-ρgh乙:p0-ρgh丙:p0-32ρgh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-ρgh在图乙中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有:p A S+ρghS=p0Sp乙=p A=p0-ρgh在图丙中,仍以B液面为研究对象,有p A′+ρgh sin 60°=p B′=p0所以p丙=p A′=p0-32ρgh在图丁中,以液面A 为研究对象,由二力平衡得 p 丁S =(p 0+ρgh 1)S 所以p 丁=p 0+ρgh 16.[活塞封闭气体压强的求解]如图5中两个汽缸质量均为M ,内部横截面积均为S ,两个活塞的质量均为m ,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p 0,求封闭气体A 、B 的压强各多大?图5答案 p 0+mg S p 0-MgS解析 题图甲中选m 为研究对象. p A S =p 0S +mg 得p A =p 0+mgS题图乙中选M 为研究对象得p B =p 0-MgS.7. [关联气体压强的计算]竖直平面内有如图6所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱a 、b ,各段水银柱高度如图所示,大气压为p 0,求空气柱a 、b 的压强各多大.图6答案 p a =p 0+ρg (h 2-h 1-h 3) p b =p 0+ρg (h 2-h 1)解析 从开口端开始计算:右端为大气压p 0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b 气柱的压强为p b =p 0+ρg(h 2-h 1),而a 气柱的压强为p a =p b -ρg h 3=p 0+ρg(h 2-h 1-h 3).此类题求气体压强的原则就是从开口端算起(一般为大气压),沿着液柱在竖直方向上,向下加ρgh ,向上减ρgh 即可(h 为高度差).考点三 气体实验定律的应用p 2T 2V 2T 22.理想气体的状态方程 (1)理想气体①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,即分子间无分子势能. (2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pV T =C .气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.例3 如图7所示,容器A 和汽缸B 都能导热,A 放置在127 ℃的恒温槽中,B 处于27 ℃的环境中,大气压强为p 0=1.0×105 Pa ,开始时阀门K 关闭,A 内为真空,其容积V A =2.4 L ,B 内活塞横截面积S =100 cm 2、质量m =1 kg ,活塞下方充有理想气体,其体积V B =4.8 L ,活塞上方与大气连通,A 与B 间连通细管体积不计,打开阀门K 后活塞缓慢下移至某一位置(未触及汽缸底部).g 取10 N/kg.试求:图7(1)稳定后容器A 内气体的压强;(2)稳定后汽缸B 内气体的体积.解析 (1)p A =p B =p 0S +mgS=1.01×105 Pa(2)B 气体做等压变化,排出汽缸的气体体积为V B ′根据盖-吕萨克定律有V B ′T B =V A T A ,所以V B ′=300400×2.4 L =1.8 L留在汽缸内的气体体积为V B ″=4.8 L -1.8 L =3 L. 答案 (1)1.01×105 Pa (2)3 L 递进题组8.[等温、等容变化的应用]如图8,由U 形管和细管连接的玻璃泡A 、B 和C 浸泡在温度均为0 ℃的水槽中,B 的容积是A 的3倍.阀门S 将A 和B 两部分隔开,A 内为真空,B 和C 内都充有气体.U 形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S ,整个系统稳定后,U 形管内左右水银柱高度相等.假设U 形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.图8(1)求玻璃泡C 中气体的压强(以mmHg 为单位);(2)将右侧水槽的水从0 ℃加热到一定温度时,U 形管内左右水银柱高度差又为60 mm ,求加热后右侧水槽的水温. 答案 (1)180 mmHg (2)364 K解析 (1)在打开阀门S 前,两水槽水温均为T 0=273 K .设玻璃泡B 中气体的压强为p 1,体积为V B ,玻璃泡C 中气体的压强为p C ,依题意有p 1=p C +Δp ①式中Δp =60mmHg.打开阀门S 后,两水槽水温仍为T 0,设玻璃泡B 中气体的压强为p B .依题意,有p B =p C ②玻璃泡A 和B 中气体的体积为V 2=V A +V B ③ 根据玻意耳定律得p 1V B =p B V 2④联立①②③④式,并代入题给数据得p C =V BV AΔp =180 mmHg ⑤(2)当右侧水槽的水温加热到T ′时,U 形管左右水银柱高度差为Δp ,玻璃泡C 中气体的压强为p C ′=p B +Δp ⑥玻璃泡C 中气体体积不变,根据查理定律得p C T 0=p C ′T ′⑦联立②⑤⑥⑦式,并代入题给数据得T ′=364 K.9.[理想气体状态方程的应用]如图9所示,均匀薄壁U 形管竖直放置,左管上端封闭,右管上端开口且足够长,用两段水银封闭了A 、B 两部分理想气体,下方水银的左右液面高度相差ΔL =10 cm ,右管上方的水银柱高h =14 cm ,初状态环境温度为27 ℃,A 气体长度l 1=30 cm ,外界大气压强p 0=76 cmHg.现保持温度不变,在右管中缓慢注入水银,使下方水银左右液面等高.然后给A 部分气体缓慢升温,使A 中气柱长度回到30 cm.求:图9(1)右管中注入的水银高度是多少? (2)升温后的温度是多少? 答案 (1)Δh =30 cm (2)t =117 ℃解析 (1)设右管中注入的水银高度是Δh ,对A 气体分析,其做等温变化,根据玻意耳定律有p 1V 1=p 2V 2p 1=p 0+14 cmHg +10 cmHg ,p 2=p 0+14 cmHg +Δh HgV 1=l 1S ,V 2=(l 1-12ΔL )S代入数据解得再加入的水银高Δh =30 cm.(2)设升温前温度为T 0,升温后温度为T ,缓慢升温过程中,对A 中气体分析,升温前V 2=(l 1-12ΔL )S ,p 2=p 0+14 cmHg +Δh Hg升温结束后V 3=l 1S ,p 3=p 0+14 cmHg +Δh Hg +ΔL Hg由理想气体状态方程得p 2V 2T 0=p 3V 3TT 0=300 K 得T =390 K则升温后的温度为t =117 ℃考点四 用图象法分析气体的状态变化1.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线,不同体积的两条等容线,不同压强的两条等压线的关系.例如:在图10甲中,V 1对应虚线为等容线,A 、B 分别是虚线与T 2、T 1 两线的交点,可以认为从B 状态通过等容升压到A 状态,温度必然升高,所以T 2T 1.又如图乙所示,A 、B 两点的温度相等,从B 状态到A 状态压强增大,体积一定减小,所以V 2V 1.图102举例之积越大的等温线例4 如图11甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V -T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105 Pa.图11(1)说出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值. (2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p -T 图象,并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程. 解析 (1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V BT B所以T A =V A V B T B =0.40.6×300 K =200 K.(2)由题图甲可知,由B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p CT C所以p C =T C T B p B =400300p B =43p B =43×1.5×105 Pa =2.0×105 Pa则可画出由状态A →B →C 的p -T 图象如图所示.答案 见解析 递进题组10.[气体图象的应用]一定质量理想气体的状态经历了如图12所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程,其中bc 的延长线通过原点,cd 垂直于ab 且与水平轴平行,da 与bc 平行,则气体体积在( )图12A .ab 过程中不断增加B .bc 过程中保持不变C .cd 过程中不断增加D .da 过程中保持不变 答案 AB解析 首先,因为bc 的延长线通过原点,所以bc 是等容线,即气体体积在bc 过程中保持不变,B 正确;ab 是等温线,压强减小则体积增大,A 正确;cd 是等压线,温度降低则体积减小,C 错误;连接aO 交cd 于e ,如图所示,则ae 是等容线,即V a =V e ,因为V d V e ,所以V d V a ,da 过程中体积不是保持不变,D 错误.本题选A 、B.11.[气体图象的应用]一定质量的理想气体由状态A 变为状态D ,其有关数据如图13甲所示,若状态D 的压强是2×104 Pa.图13(1)求状态A 的压强;(2)请在图乙画出该状态变化过程的p -T 图象,并分别标出A 、B 、C 、D 各个状态,不要求写出计算过程.答案 (1)4×104 Pa (2)见解析解析 (1)据理想气体的状态方程得p A V A T A =p D V D T D 则p A =p D V D T A V A T D=4×104 Pa (2)p -T 图象及A 、B 、C 、D 各个状态如图所示.考点五 理想气体实验定律微观解释1.等温变化一定质量的气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变.在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大.2.等容变化一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大.3.等压变化一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大.只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变.例5 对于一定质量的气体,当压强和体积发生变化时,以下说法正确的是( )A .压强和体积都增大时,其分子平均动能不可能不变B .压强和体积都增大时,其分子平均动能有可能减小C .压强增大,体积减小时,其分子平均动能一定不变D .压强减小,体积增大时,其分子平均动能可能增大解析当体积增大时,单位体积内的分子数减少,只有气体的温度升高,分子平均动能增大,压强才能增大,A正确,B错误;当体积减小时,单位体积内的分子数增多,温度不变、降低、升高都可能使压强增大,C错误;同理体积增大时,温度不变、降低、升高都可能使压强减小,故D正确.答案AD变式题组12.[气体实验定律的微观解释]封闭在汽缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是()A.气体的密度增大B.气体的压强增大C.气体分子的平均动能减小D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多答案BD解析等容变化温度升高时,压强一定增大,分子密度不变,分子平均动能增大,单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多,B、D正确.13.[气体实验定律的微观解释]一定质量的理想气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这是因为()A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C.气体分子的总数增加D.气体分子的密度增大答案BD解析理想气体经等温压缩,压强增大,体积减小,分子密度增大,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,故B、D 正确,A、C错误.高考模拟明确考向1.(2014·福建·30)如图14,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比.图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()图14A.曲线①B.曲线②C.曲线③D.曲线④答案 D解析速率较大或较小的分子占少数,接近平均速率的分子占多数,分子速率不可能为0,也不可能为无穷大,因此只有曲线④符合要求.2.(2013·海南·15(1))下列说法正确的是()A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面.这是由于水表面存在表面张力B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大C.在围绕地球飞行的守宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形.这是表面张力作用的结果D.大毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力答案ACD解析水的表面张力托起针,A正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B错误;当宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,里面的所有物体均处于完全失重状态,此时自由飘浮的水滴在表面张力作用下呈现球形,C正确;对于浸润液体,在毛细管中上升,对于非浸润液体,在毛细管中下降,D正确;在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开,是大气压的作用,E错误.3.(2014·大纲全国·16)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是()A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小答案BD解析本题考查气体性质,压强变大,温度不一定升高,分子热运动不一定变得剧烈,A错误;压强不变,温度也有可能升高,分子热运动可能变得剧烈,B正确;压强变大,体积不一定减小,分子间的平均距离不一定变小,C错误;压强变小,体积可能减小,分子间的平均距离可能变小,D正确.4.图15甲是晶体物质微粒在平面上的排列情况,图中三条等长线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同,由此得出晶体具有______的性质.如图乙所示,液体表面层分子比较稀疏,分子间的距离大于分子平衡时的距离r0,因此表面层分子间作用力的合力表现为______.图15答案各向异性引力解析沿不同方向物质微粒的数目不同,使得晶体具有各向异性.当分子间的距离等于分子间的平衡距离时,分子间的引力等于斥力,合力为0;当分子间的距离大于分子间的平衡距离时,引力和斥力都减小,但斥力减小得快,合力表现为引力.5.如图16所示,U形汽缸固在水平地面上,用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体,已知汽缸不漏气,活塞移动过程无摩擦.初始时,外界大气压强为p0,活塞紧压小挡板.现缓慢升高缸内气体的温度,则图中能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图象是()图16答案 B解析缓慢升高缸内气体的温度,当缸内气体的压强p p0时,气体的体积不变,由查理定律知p=p1TT1,故缸内气体的压强p与热力学温度T呈线性关系;当汽缸内气体的压强p=p0时发生等压变化,正确的图象为图B.6.(2014·山东·37(2))一种水下重物打捞方法的工作原理如图17所示.将一质量M=3×103 kg、体积V0=0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内充入一定量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h1=40 m,筒内气体体积V1=1 m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h2时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮,求V2和h2.已知大气压强p0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度的大小g=10 m/s2.不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量的筒壁厚度可忽略.图17答案 2.5 m310 m解析当F=0时,由平衡条件得Mg=ρg(V0+V2)①代入数据得V2=2.5 m3②设浮筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2,由题意得p1=p0+ρgh1③p2=p0+ρgh2④在此过程中浮筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得p1V1=p2V2⑤联立②③④⑤式,代入数据得h2=10 m练出高分一、单项选择题1.液体的饱和汽压随温度的升高而增大()A .其变化规律遵循查理定律B .是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C .是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D .是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大答案 D解析 当温度升高时,蒸汽分子的平均动能增大,导致饱和汽压增大;同时,液体中平均动能大的分子数增多,从液面飞出的分子数将增多,在体积不变时,将使饱和汽的密度增大,也会导致饱和汽压增大,故选D.2.如图1,一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ,在此过程中,其压强( )图1A .逐渐增大B .逐渐增小C .始终不变D .先增大后减小答案 A解析 由图象可得,体积V 减小,温度T 增大,由公式pV T=C 得压强p 一定增大.故答案选A.3. 图2为伽利略设计的一种测温装置示意图,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质量的空气.若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是( )图2A .温度降低,压强增大B .温度升高,压强不变C .温度升高,压强减小D .温度不变,压强减小答案 A解析 对被封闭的一定质量的气体进行研究,当水柱上升时,封闭气体的体积V 减小,结合理想气体状态方程pV T=C 得,当外界大气压强p 0不变时,封闭气体的压强p 减小,则温度T 一定降低,B 选项错误.当外界大气压强p 0减小时,封闭气体的压强p 减小,则温度T 一定降低,C 、D 选项均错误.当外界大气压强p 0增大时,封闭气体的压强p 存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况.当封闭气体的压强p 增大时,温度T 可能升高、不变或降低,封闭气体的压强p 不变时,温度T 一定降低,封闭气体的压强p 减小时,温度T 一定降低.故只有选项A 可能.4.下列说法正确的是( )A .一定质量的气体,当温度升高时,压强一定增大B .一定质量的气体,当体积增大时,压强一定减小C .一定质量的气体,当体积增大、温度升高时,压强一定增大D .一定质量的气体,当体积减小、温度升高时,压强一定增大答案 D解析 一定质量的气体,其分子总数一定,当温度升高时,气体分子的平均动能增大,有引起压强增大的可能,但不知道分子的密度如何变化,故不能断定压强一定增大,A 项错误;当体积增大时,气体分子的密度减小,有使压强减小的可能,但不知道气体分子的平均动能如何变化,同样不能断定压强一定减小,B 项错误;体积增大有使压强减小的趋势,温度升高有使压强增大的趋势,这两种使压强向相反方向变化的趋势不知谁占主导地位,不能断定压强如何变化,故C 项错误;体积减小有使压强增大的趋势,温度升高也有使压强增大的趋势,这两种趋势都使压强增大,故压强一定增大,D 项正确.二、多项选择题5.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A .金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B .晶体的分子(或原子、离子)排列是规则的C .单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点D .单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的答案 BC6.关于液体的表面张力,下列说法中正确的是()A.表面张力是液体各部分间的相互作用B.液体表面层分子分布比液体内部稀疏,分子间相互作用表现为引力C.表面张力的方向总是垂直于液面,指向液体内部的D.表面张力的方向总是与液面相切的答案BD7.关于液晶,下列说法中正确的有()A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质随光照的变化而变化答案CD解析液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,选项A、B错误;外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质;温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,选项C、D正确.8.关于空气湿度,下列说法正确的是()A.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大B.当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小C.空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D.空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比答案BC解析当人们感到潮湿时,空气的相对湿度一定较大,当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小,这是因为无论空气的绝对湿度多大,只要比饱和汽压小得越多,液体就越容易蒸发,这时人身上分泌的液体越容易蒸发,人感觉就越干燥,选项A错误,B正确;空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示,空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和汽压之比,选项C正确,D错误.9. 用如图3所示的实验装置来研究气体等容变化的规律.A、B管下端由软管相连,注入不定量的水银,烧瓶中封有一定量的理想气体,开始时A、B两管中水银面一样高,那么为了保持瓶中气体体积不变()。
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第3课时热力学定律与能量守恒考纲解读 1.知道改变内能的两种方式,理解热力学第一定律.2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性,了解热力学第二定律.3.掌握能量守恒定律及其应用.考点一热力学第一定律的理解及应用1.热力学第一定律的理解不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系.2.对公式ΔU3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量.(2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加量.(3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量.例1在如图1所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9 J.图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零.求:图1(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.解析(1)由题意知从状态A到状态C的过程,气体发生等容变化该气体对外界做的功W1=0根据热力学第一定律有ΔU1=W1+Q1内能的增量ΔU1=Q1=9 J.(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高由题意可知,该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9 J根据热力学第一定律有ΔU2=W2+Q2从外界吸收的热量Q2=ΔU2-W2=3 J.答案(1)09 J(2)9 J 3 JΔU=W+Q,使用时注意符号法则(简记为:外界对系统取正,系统对外界取负).对理想气体,ΔU仅由温度决定,W仅由体积决定,绝热情况下,Q=0.气体向真空膨胀不做功.递进题组1.[热力学第一定律的理解]一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104J,气体对外界做功1.0×104J,则该理想气体的()A.温度降低,密度增大B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增大D.温度升高,密度减小答案 D解析理想气体从外界吸热大于对外界做功,所以内能增大,温度是理想气体内能的标志,内能增大,温度一定升高;气体对外做功,体积膨胀,质量不变,所以密度要减小.D正确.2.[热力学第一定律的应用]如图2所示,一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340 J的热量,并对外做功120 J.若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,则这一过程中气体______(填“吸收”或“放出”)热量______J.图2答案吸收260解析对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c,由热力学第一定律可得:ΔU=Q+W=340 J+(-120 J)=220 J,即从a状态到c状态,理想气体的内能增加了220 J;若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,此过程理想气体的内能还是增加220 J,所以可以判定此过程是吸收热量,再根据热力学第一定律可得:ΔU=Q′+W′,得Q′=ΔU -W′=220 J-(-40 J)=260 J.3.[热力学第一定律的应用]一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J的热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J解析(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化量应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化量,则从状态2到状态1的内能应减少160 J,即ΔU′=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得:ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J.考点二热力学第二定律的理解1.热力学第二定律的理解(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.特别提醒热量不可能自发地...从低温物体传到高温物体,但在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能,如气体的等温膨胀过程.3.热力学过程方向性实例:低温物体①高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给②功能自发地完全转化为热不能自发地且不能完全转化为③气体体积V 1能自发膨胀到气体体积V2(较大)不能自发收缩到混合气体AB④不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成4.例2根据你学过的热学中的有关知识,判断下列说法中正确的是()A.机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部用来做功转化成机械能B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量只能从高温物体传递给低温物体,而不能从低温物体传递给高温物体C.尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机却可以使温度降到-293 ℃D.第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,随着科技的进步和发展,第二类永动机可以制造出来解析机械能可以全部转化为内能,而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能,A 正确;凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量可以自发地从高温物体传递给低温物体,也能从低温物体传递给高温物体,但必须借助外界的帮助,B错误;尽管科技不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机也不能使温度降到-293 °C,只能无限接近-273.15 °C,却永远不能达到,C错误;第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,而是违背了热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来,D 错误.答案 A递进题组4.[热力学第二定律的理解]下列说法正确的是()A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.外界对物体做功,物体的内能必定增加C.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律D.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化答案 D解析根据热力学第二定律,热量不能自发地由低温物体传递到高温物体,但在一定条件下,热量可以由低温物体传向高温物体,例如电冰箱的工作过程,故A错误;根据热力学第一定律,物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素,所以B错误;第二类永动机不违反能量守恒定律,而违反了热力学第二定律,C错误;D是热力学第二定律的表述形式之一,是正确的.5.[热力学定律的理解]地球上有很多的海水,它的总质量约为1.4×1018吨,如果这些海水的温度降低0.1 °C,将要放出5.8×1023焦耳的热量,有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的,其原因是()A.内能不能转化成机械能B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D.上述三种原因都不正确答案 C解析本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用,内能可以转化成机械能,如热机,A错误;内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律,即能量守恒定律,B错误;热力学第二定律告诉我们:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,C正确.6.[热力学定律的理解]关于热力学定律,下列说法中正确的是()A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案ACE解析对某物体做功,物体同时放热,则物体的内能可能减少或者不变;不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体,但在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传向高温物体.考点三热力学定律与气体实验定律综合问题例3 一定质量的理想气体,从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到A ,体积V 与温度T 的关系如图3所示.图中T A 、V A 和T D 为已知量.(1)从状态A 到B ,气体经历的是______过程(填“等温”、“等容”或“等压”).(2)从B 到C 的过程中,气体的内能______(填“增大”、“减小”或“不变”).(3)从C 到D 的过程中,气体对外______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),同时______(填“吸热”或“放热”).(4)气体在状态D 时的体积V D =________.图3解析 (1)由题图可知,从状态A 到B ,气体体积不变,故是等容变化;(2)从B 到C 温度不变,即分子平均动能不变,该理想气体的内能不变;(3)从C 到D 气体体积减小,外界对气体做正功,W ,所以气体对外做负功,同时温度降低,说明内能减小,由热力学第一定律ΔU =W +Q 知气体放热;(4)从D 到A 是等压变化,由V A T A =V D T D 得V D =T D T AV A . 答案 (1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)T D T AV A 递进题组7.[热力学定律与等温变化的结合]如图4所示,一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l 1=20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h =10 cm.(环境温度不变,大气压强p 0=75 cmHg)图4(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位).(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),气体将________(填“吸热”或“放热”).答案(1)50 cmHg(2)做正功吸热解析(1)设U形管横截面积为S,右端与大气相通时,左管中封闭气体的压强为p1,右端与一低压舱接通后,左管中封闭气体的压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2①p1=p0②p2=p+p h③V1=l1S④V2=l2S⑤由几何关系得h=2(l2-l1)⑥联立①②③④⑤⑥式,代入数据得p=50 cmHg(2)左管内气体膨胀,气体对外界做正功,温度不变,ΔU=0,根据热力学第一定律ΔU=Q +W且W<0,所以Q=-W>0,气体将吸热.8.[热力学定律与理想气体状态方程的结合]我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米,再创载人深潜新纪录.在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K.某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化.如图5所示,导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,汽缸所处海平面的温度T0=300 K,压强p0=1 atm,封闭气体的体积V0=3 m3.如果将该汽缸下潜至990 m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体.(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强).(2)下潜过程中封闭气体______(填“吸热”或“放热”),传递的热量______(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功.图5答案 (1)2.8×10-2 m3 (2)放热 大于 解析 (1)以汽缸内封闭的气体为研究对象,初态压强p 0=1 atm ,温度T 0=300 K ,体积V 0=3 m 3,汽缸在990 m 深处时,封闭气体的压强p =1 atm +99010atm =100 atm ,温度T =280 K ,设封闭气体的体积变为V .由理想气体状态方程有p 0V 0T 0=pV T,代入数据解得V =2.8×10-2 m 3.(2)封闭气体的体积减小,外界对封闭气体做正功,而封闭气体的温度降低,内能减小,由热力学第一定律可知,封闭气体要放热,且传递的热量大于外界对封闭气体所做的功.9.[热力学定律与图象的结合]一定质量的理想气体压强p 与热力学温度T 的关系图象如图6所示,AB 、BC 分别与p 轴和T 轴平行,气体在状态A 时的压强为p 0、体积为V 0,在状态B 时的压强为2p 0,则气体在状态B 时的体积为______;气体从状态A 经状态B 变化到状态C 的过程中,对外做的功为a (a >0),内能增加了b (b >0),则此过程气体______(选填“吸收”或“放出”)的热量为______.图6答案 V 02吸收 a +b 解析 对A 到B 过程,温度不变,由玻意耳定律可知,气体在状态B 时的体积为V =V 02;气体从状态A 经状态B 变化到状态C 的过程中,对外做的功为a ,内能增加了b ,由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为a +b .高考模拟 明确考向1.(2014·广东·17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图7所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体( )图7A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小答案AC解析充气袋被挤压时,气体体积减小,外界对气体做正功,由于袋内气体与外界无热交换,故由热力学第一定律知,气体内能增加,故选项A、C正确;体积减小,内能增加,由理想气体状态方程可知气体压强变大,选项B、D错误.2.(2014·重庆·10(1))重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)() A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做功,分子平均动能减小答案 B解析质量一定的气体,体积不变,当温度升高时,是一个等容变化,据压强的微观解释:温度升高,气体的平均动能增加;单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多,可知压强增大.由于温度升高,所以分子平均动能增大,物体的内能变大;体积不变,对内外都不做功,内能增大,所以只有吸收热量,故A、C、D错误;B正确.3.(2014·山东·37(1))如图8所示,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,缸内气体______.(双选,填正确答案标号)图8A.内能增加B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大答案AB解析根据理想气体状态方程,缸内气体压强不变,温度升高,体积增大,对外做功,理想气体不计分子间的作用力,温度升高,内能增加.选项A、B正确.4.如图9所示,固定在水平面上的汽缸内封闭着一定质量的理想气体,汽缸壁和活塞绝热性能良好,汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计,则以下说法正确的是()图9A.使活塞向左移动,汽缸内气体对外界做功,内能减少B.使活塞向左移动,汽缸内气体内能增大,温度升高C.使活塞向左移动,汽缸内气体压强减小D.使活塞向左移动,汽缸内气体分子无规则运动的平均动能减小答案 B解析使活塞向左移动,外界对缸内气体做功,故W,汽缸壁的绝热性能良好,由热力学第一定律:ΔU=W+Q得,汽缸内气体的内能增大,所以缸内气体温度增大,所以汽缸内气体分子的平均动能增大,压强增大,故B正确,A、C、D错误.5.某次科学实验中,从高温环境中取出一个如图10所示的圆柱形导热汽缸,把它放在大气压强p0=1 atm、温度t0=27 ℃的环境中自然冷却.该汽缸内壁光滑,容积V=1 m3,开口端有一厚度可忽略的活塞.开始时,汽缸内密封有温度t=447 ℃、压强p=1.2 atm的理想气体,将汽缸开口向右固定在水平面上,假设汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:图10(1)活塞刚要向左移动时,汽缸内气体的温度t1;(2)最终汽缸内气体的体积V1;(3)在整个过程中,汽缸内气体对外界______(选填“做正功”、“做负功”或“不做功”),汽缸内气体放出的热量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)气体内能的减少量.答案(1)327 ℃(2)0.5 m3(3)做负功大于解析(1)汽缸内的气体做等容变化,T=(273+447) K=720 K由查理定律得pT=p0T1解得T1=600 K,即t1=327 ℃.(2)最终汽缸内气体的压强为p0,温度为T0,且T0=(273+27) K=300 K,由理想气体状态方程得pV T =p 0V 1T 0解得V 1=0.5 m 3.(3)体积减小,汽缸内气体对外界做负功,由ΔU =W +Q 知,汽缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量.6.如图11所示p -V 图中,一定质量的理想气体由状态A 经过ACB 过程至状态B ,气体对外做功280 J ,放出热量410 J ;气体又从状态B 经BDA 过程回到状态A ,这一过程中外界对气体做功200 J.图11(1)ACB 过程中气体的内能如何变化?变化了多少?(2)BDA 过程中气体吸收还是放出多少热量?答案 (1)减少了690 J (2)吸收490 J解析 (1)ACB 过程中W 1=-280 J ,Q 1=-410 J由热力学第一定律U B -U A =W 1+Q 1=-690 J气体内能的减少量为690 J(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数,BDA 过程中气体内能变化量U A -U B =690 J由题知W 2=200 J由热力学第一定律U A -U B =W 2+Q 2解得Q 2=490 J即气体吸收热量490 J .练出高分一、单项选择题1.(2013·山东·36(1))下列关于热现象的描述正确的一项是( )A .根据热力学定律,热机的效率可以达到100%B .做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C .温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D .物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规则的解析 根据热力学第二定律可知,热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,因此,热机的效率不可能达到100%,选项A 错误;做功是通过能量转化的方式改变系统的内能,热传递是通过能量的转移的方式改变系统的内能,选项B 错误;温度是表示热运动的物理量,热传递过程中达到热平衡时,温度相同,选项C 正确;单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动表现出统计规律,选项D 错误.2.已知理想气体的内能与温度成正比,如图1所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( )图1A .先增大后减小B .先减小后增大C .单调变化D .保持不变答案 B解析 题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程pV T =C 知,在V 一定时p ∝1T,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先减小后增大,即理想气体的内能先减小后增大,B 正确.3. 如图2所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施加一竖直向下的压力F ,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则被密封的气体( )图2A .温度升高,压强增大,内能减少B .温度降低,压强增大,内能减少C .温度升高,压强增大,内能增加D .温度降低,压强减小,内能增加解析向下压活塞,力F对容器中的气体做功,气体的内能增加,温度升高,对活塞受力分析可得出容器中的气体的压强增大,故选项C正确.4. 一物理爱好者利用如图3所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的关系.导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止,现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则()图3A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.外界对气体做功,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大答案 B解析题中“导热良好的汽缸”和“细沙缓慢漏出”表明缸内气体温度不变,等于环境温度,所以温度计示数不变,气体内能不变,细沙漏出的过程活塞向上移动,外界对气体做功,B 正确.5. A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升到如图3所示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法中正确的是()图3A .A 中水银的内能增量大于B 中水银的内能增量B .B 中水银的内能增量大于A 中水银的内能增量C .A 和B 中水银体积保持不变,故内能增量相同D .A 和B 中水银温度始终相同,故内能增量相同答案 B解析 在水银进入管中的过程中,大气压力对水银做功,把大气的能量转化为水银的内能和重力势能,在一定的大气压下,静止时,A 、B 管中水银柱的高度是相同的,则进入管中的水银体积相同,所以大气压力做功相同.但两装置中水银重力势能的增量不同,所以两者内能的改变也不同,由图可知B 管水银的重力势能较小,所以B 管中水银的内能增量较多.故B 正确.二、多项选择题6.对于一定量的理想气体,下列说法中正确的是( )A .若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B .若气体的内能不变,其状态也一定不变C .若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大D .气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关E .当气体温度升高时,气体的内能一定增大答案 ADE解析 理想气体的内能只由温度决定,故E 正确.由理想气体状态方程pV T=C 可知,若气体的压强和体积都不变,温度T 也不变,所以内能也一定不变,A 正确.若气体的内能不变,则温度T 不变,但气体的压强和体积可以改变,B 错误.若气体的温度升高,体积增大,其压强可以不变,C 错误.由热力学第一定律,ΔU =Q +W 知,D 正确.7. (2013·广东·18)图4为某同学设计的喷水装置,内部装有2 L 水,上部密封1 atm 的空气0.5 L ,保持阀门关闭,再充入1 atm 的空气0.1 L ,设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变,下列说法正确的有( )图4A .充气后,密封气体压强增加B .充气后,密封气体分子的平均动能增加C .打开阀门后,密封气体对外界做正功D .打开阀门后,不再充气也能把水喷光答案 AC解析 由pV =nRT 知,当V 、T 不变时,n 增加,p 增大,故A 对.密封气体的温度不变,密封气体分子的平均动能就不变,故B 错.通过公式p 1V 1+p 2V 2=pV 1计算出,密封气体压强变为1.2 atm ,大于外界压强,故打开阀门后气体就会压水把水喷出,显然密封气体对外界做正功,密封气体体积变大,压强变小,当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候,就不再喷水了,故C 对,D 错.8. 如图5所示,在开口向下的竖直导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的气体,活塞与汽缸壁之间无摩擦,汽缸外温度不变,且不考虑汽缸内气体的分子势能,若在活塞下面悬挂一个小重物,则稳定后( )图5A .缸内气体的压强不变B .缸内气体对外做功C .缸内气体从外界吸收热量D .缸内气体内能增大答案 BC解析 不挂小重物时,汽缸内气体压强p =p 0-m 活塞g S,若活塞下挂一小重物,设小重物的质量为m ,则p ′=p 0-(m 活塞+m )g S,即缸内气体压强变小,A 错误. 由于汽缸内的气体等温变化,故缸内气体内能不变,D 错误;由pV T=C 可知,缸内压强减小,体积增大,缸内气体对外做功,B 正确;由ΔU =W +Q 可知,缸内气体从外界吸收热量,C 正确.9. 如图6,一绝热容器被隔板K 隔开成a 、b 两部分.已知a 内有一定量的稀薄气体,b 内为真空.抽开隔板K 后,a 内气体进入b ,最终达到平衡状态.在此过程中( )。