- 气体的实验定律
- 共50题
选考题
[物理-选修3-3] (15分)
31.(6分)下列说法正确的是______(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得0分)。
32. (9分)如图所示是小明自制的简易温度计。在空玻璃瓶内插入一根两端开口.内横截面积为0.4cm2的玻璃管，玻璃瓶与玻璃管接口处用蜡密封，整个装置水平放置。玻璃管内有一段长度可忽略不计的水银柱，当大气压为1.0×105Pa.气温为7℃时，水银柱刚好位于瓶口位置，此时封闭气体体积为480cm3，瓶口外玻璃管有效长度为48cm。求
①此温度计能测量的最高气温；
②当气温从7℃缓慢上升到最高气温过程中，密封气体吸收的热量为3J，则在这一过程中密封气体的内能变化了多少。
正确答案
解析
A、分子力做功等于分子势能的减小量；若分子力的合力是斥力，分子间距离增大时，分子势能减小；若分子力的合力是引力，分子间距离增大时，分子势能增大,故A错误；
B、单晶体的物理性质是各向异性,而非晶体的物理性质是各向同性，故B正确;
C、温度是分子的平均动能的标志，物体温度升高，物体内分子运动的平均动能增大，所以平均速率增加，故C正确;
D、并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生， 一切与热现象有关的宏观自然过程是不可逆的，即宏观自然过程具有方向性,故D错误;
E、布朗运动是在显微镜中看到的固体颗粒的无规则运动，温度越高，悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动越明显,故E正确;
考查方向
热力学第二定律；分子间的相互作用力；晶体和非晶体
解题思路
分子力做功等于分子势能的减小量；多晶体的物理性质是各向同性的；物体温度升高，物体内分子运动的平均动能增加；一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行；布朗运动是在显微镜中看到的固体颗粒的无规则运动.
易错点
理解布朗运动的实质和意义；液体分子不停地做无规则的运动，不断地随机撞击悬浮微粒。当悬浮的微粒足够小的时候，由于受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。在某一瞬间，微粒在另一个方向受到的撞击作用超强的时候，致使微粒又向其它方向运动，这样，就引起了微粒的无规则的运动就是布朗运动.
教师点评
本题考查了热力学定律的理解和应用，要知道墒增加原理，明确布朗运动的实质和意义，在近几年的各省高考题出现的频率较高.
正确答案
①18.2℃ ( 5分)
②1.08J (4分)
解析
①当水银柱到达管口时，达到能测量的最高气温T2，则
初状态：T1=(273+7)K=280K V1=480cm3
末状态：V2=(480+48×0.4)cm3=499.2 cm3
由盖吕萨克定律
代入数据得T2=291.2K=18.2℃
②水银移动到最右端过程中，外界对气体做功
W=-P0SL=-1.92J
由热力学第一定律得气体内能变化为
△E=Q+W=3J+(-1.92J)=1.08J
考查方向
气体实验定律；热力学第一定律
解题思路
①气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律直接求解.
②根据热力学第一定律列式求解.
易错点
关键分析清楚气体状态变化过程，根据气体实验定律列方程.
教师点评
本题考查了气体实验定律,热力学第一定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与共点力的平衡条件交汇命题.
如图所示，用轻拮活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间摩擦不计，开始时活塞距离气缸底部高度H1＝0.60m，气体的温度T1＝300K；现给气缸缓慢加热至T2＝480K，活塞缓慢上升到距离气缸底部某一高度H2处，此过程中穠内气体的内能△U＝300J，已知大气压强P0＝1.0×105Pa，活塞横截面积S＝5.0×10-3m2，求：
30.活塞距离气缸底部的高度H2；
31.此过程中缸内气体吸收的热量Q。
正确答案
①H2＝0.96 m（5分）
解析
①气体做等压变化，根据盖吕萨定律得：
即
解得H2＝0.96 m
考查方向
气体实验定律
解题思路
气体压强保持不变，气体发生等压变化，应用盖吕萨克定律可以汽车活塞到气缸底部的距离.
易错点
关键找出气体两个状态的状态参量，依据气体实验定律解答.
教师点评
本题考查了气体实验定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与共点力的平衡条件等知识点交汇命题.
正确答案
②480 J （5分）
解析
②在气体膨胀的过程中，气体对外做功为：
W0＝pΔV＝[1.0×105×(0.96－0.60)×5.0×10-3] J＝180 J
根据热力学第一定律可得气体内能的变化为
ΔU＝－W0＋Q
代入数据得Q＝ΔU＋W0＝480 J
考查方向
功；热力学第一定律
解题思路
由功的计算公式求出气体对外做的功，然后由热力学第一定律可以求出气体吸收的热量.
易错点
关键理解和应用热力学第一定律.
教师点评
本题考查了功；热力学第一定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与理想气体状态方程等知识点交汇命题.
11.两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管相连，如图所示，A、B所装气体的温度分别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10℃，那么水银柱将（ ）
正确答案
解析
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，A、B中所装气体温度分别为290k和300k，当温度升高△T时，容器A的压强由p1增至p'1，△p1=p'1-p1，容器B的压强由p2增至p′2，△p2=p′2-p2．
由查理定律得：
因为p2=p1，所以△p1＞△p2，即水银柱应向右移动,故A正确，BCD错误；
考查方向
气体的实验定律
解题思路
因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的，所以压强变化分析.
易错点
关键假定体积不变，分析两边气体压强的变化.
知识点
如图所示，气缸A、B由导热材料制成，截面积相等，长度均为45cm，通过带有阀门的管道连接。初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强pA＝2.8×105Pa的理想气体，B内充满压强pB＝1.4×105Pa的理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温保持恒定．现打开阀门，则：
30.平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；
31.自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热？
正确答案
x＝15cm，p＝2.1×105Pa
解析
解：①气体状态参量：
PA=2.8×105Pa，VA=LS=45S，VA′=（45-x）S，pA′=p
PB=l.4×105Pa，VA=LS=45S，VB′=（45-x）S，pB′=p，
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：
A气体：PALS=p（L+x）S，即：2.8×l05×60=p（45+x），
B气体：PBLS=p（L-x）S，即1.4×l05×60=p（45-x），
解得：x=15cm，p=2.1×105Pa；
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
两边气体都是等温变化，根据玻意耳定律列式后联立求解；
易错点
本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等．
正确答案
活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等温变化，内不变，故B气体放热
解析
活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等温变化，内不变，故B气体放热.
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
气体温度不变，内能不变，外界对其体做功，根据热力学第一定律分析．
易错点
本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等．
选作题(3-3)
33.(6分）关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是
34.（9分）如图甲，一质量为M.横截面积为S的光滑活塞静止时密封一定量的理想气体，此时活塞距气缸底部距离为H。现将气缸倒转悬挂（活塞不脱离气缸）如图乙，求活塞平衡时到缸底的距离.（已知大气压强为P0.）
正确答案
解析
A、做功和热传递都能改变内能，气体吸收热量，其内能不一定增大，故A错误；
B、可以使热量由低温物体传递到高温物体，但要引起其它变化，如电冰箱，故B错误；
C、若分子间距小于平衡位置时，分子间距离增大，分子势能反而减小，故C错误；
D、若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大，D正确；
考查方向
分子间的相互作用力；热力学第一定律
解题思路
做功和热传递都能改变内能，不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化，若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大.
易错点
掌握分子力与分子之间距离的关系，理解分子力做的功量度分子势能的变化.
正确答案
解析
开口向上时，对活塞受力分析：
Mg+P0S=P1S
得：
而
气缸倒置后对活塞受力分析得：Mg+P2S=P0S
所以
而
对封闭气体运用玻意耳定律，得：P1HS=P2H2S
解得：
考查方向
气体实验定律
解题思路
对活塞受力分析，根据平衡条件求出开始时气体的压强；气缸倒置后，对活塞受力分析根据平衡条件列出等式求出气体的压强，然后对封闭气体运用玻意耳定律求解.
易错点
关键根据平衡条件求出开口向上及开口向下时气体的压强.
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