2023年高考物理二轮复习讲练专题微专题气体实验定律(学生版)
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31 气体实验定律1.【2018全国I 卷】如图,容积为V 的汽缸由导热材料制成,面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K 。
开始时,K 关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0。
现将K 打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为8V 时,将K 关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了6V ,不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g 。
求流入汽缸内液体的质量。
2.【湖北、山东部分重点中学2019届高三第一次联考】如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下,压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。
粗细均匀的弯曲玻璃管A 臂插入烧瓶中,B 臂与玻璃管C 下部用橡胶管连接,C 管开口向上,一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。
开始时,烧瓶中气体温度为300 K ,B 、C 内的水银面等高。
已知大气压强p 0=75 cmHg 且保持不变,现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360 K 。
(1)为保证气体体积不变,C 管应该向哪移动?移动距离是多少?(2)为保证气体压强不变,C 管应该向哪移动?说明理由。
一、解答题3.【兰州一中2019届期中】如图所示,一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞的体积可忽略不计,距汽缸底部h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略),初始时,封闭气体温度为T0,活塞水平部分距离汽缸底部1.4h0。
现缓慢降低气体的温度,直到U形管中两边水银面恰好相平,此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。
已知大气压强为p0,汽缸横截面积为S,活塞竖直部分高为1.2h0,重力加速度为g。
求:(1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小;(2)两水银面相平时气体的温度。
4.【济宁2019届调研】如图所示,一个高为H=60 cm,横截面积S=10 cm2的圆柱形竖直放置的导热汽缸,开始活塞在汽缸最上方,将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,现在活塞上轻放一个质量为5 kg的重物,待整个系统稳定后,测得活塞与汽缸底部距离变为h。
气体的等温变化、玻意耳定律一、气体的状态参量1、温度T 热力学温度 :开尔文(K )T = t + 273 K2、体积V 就是气体所充满的容器的体积 .单位:有m 3 、升(L) 、毫升(mL)等 1 m 3 =103 升= 106 毫升3、压强 p产生:气体分子频繁碰撞容器壁而产生的容器单位面积上的压力.单位:Pa (帕斯卡) 、大气压、 mmHg 柱等1大气压=760 mmHg 柱=1.013× 105 Pa二、气体的等温变化:在物理学中,当需要研究三个物理量之间的关系时,往往采用“控制变量法”——保持一个量不变,研究其它两个量之间的关系,然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。
1、等温变化:当温度(T )保持不变时,体积(V )和压强(p )之间的关系。
2、玻意耳定律:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p 与体积V 成反比.或压强p 与体积V 的乘积保持不变,即 pV =常量三、 气体压强的微观意义气体压强是由于大量的气体分子频繁的碰撞器壁而产生的,气体的压强就是大量的气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
气体压强和单位时间内、单位面积上的分子的碰撞次数有关,次数越多,产生的压强越大,而碰撞次数多,需单位体积内的分子数多,所以和单位体积内的分子数有关;还和碰撞的强弱有关,气体的温度越高,分子热运动越剧烈,气体的平均速率越大,对器壁的撞击越强,压强越大。
四、玻意耳定律的微观解释一定质量(m )的理想气体,其分子总数(N )是一个定值,当温度(T )保持不变时,则分子的平均速率(v )也保持不变,当其体积(V )增大几倍时,则单位体积内的分子数(n )变为原来的几分之一,因此气体的压强也减为原来的几分之一;反之若体积减小为原来的几分之一,则压强增大为原来的几倍,即压强与体积成反比。
这就是玻意耳定律。
7、如图4所示,开口向上竖直放置的玻璃管中,两段水银柱封闭着两段气体,它们的体积分别为V 1、V 2,两段水银柱的高度分别为h 1、h 2,且V 1>V 2,h 1<h 2。
2022届高考物理二轮复习专题12分子动理论、气体及热力学定律基础篇一、单选题,共10小题1.(2022·山东·模拟预测)如图甲,竖直放置导热性能良好的密闭矩形容器中,一活塞上下各封闭一定质量的理想气体A和B,它们的温度相同,活塞重力不可忽略并可在密闭容器中无摩擦滑动,此时活塞处于静止状态,理想气体A和B在体积不变下的-图像如图乙所示,则以下说法正确的是()p T-图像A.图乙中图线Ⅰ表示在体积不变下的理想气体A的p TB.封闭的理想气体A的体积一定大于理想气体B的体积C.若环境温度升高,活塞一定向上移动D.若环境温度升高,理想气体B一定释放热量2.(2022·重庆·模拟预测)下列说法正确的是()A.两个邻近的分子之间的作用力变大时,分子间距一定减小B.水蒸气的实际压强越大,空气的相对湿度就越大C.制作晶体管、集成电路只能用单晶体,不能用多晶体D.由于可以从单一热源吸收热量全部用来做功,所以热机效率可以达到100% 3.(2022·北京·一模)1827年,英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了悬浮在液体中的小颗粒的运动。
某同学做了一个类似的实验,用显微镜观察炭粒的运动得到某个观测记录如图。
图中记录的是()A .某个分子无规则运动的情况B .某个微粒做布朗运动的轨迹C .某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D .按相等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线4.(2022·河北·石家庄二中实验学校高二阶段练习)如图所示,一定量的理想气体从状态A 开始,经历两个过程,先后到达状态B 和C 。
有关A 、B 和C 三个状态温度A B T T 、和C T 的关系,正确的是( )A .AB BC T T T T ==,B .A B BC T T T T <<, C .A C B C T T T T =>,D .A C B C T T T T =<,5.(2022·全国·高三专题练习)分子力F 随分子间距离r 的变化如图所示。
第六部分 选修系列专题13 分子动理论 气体及热力学定律【讲义】考点一 分子动理论 内能 一、突破三个重点 1.微观量的估算(1)油膜法估算分子直径:d =VSV 为纯油酸体积,S 为单分子油膜面积。
(2)分子总数:N =nN A =m M m ·N A =VV m N A 。
[注意] 对气体而言,N ≠VV 个。
(3)两种模型:球模型:V =43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径)立方体模型:V =a 3(适用于估算气体分子间距) 2.分子热运动的实验基础:扩散现象和布朗运动(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。
(2)对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
二、掌握两个关系(1)分子力与分子间距的关系、分子势能与分子间距的关系。
(2)分子力做功与分子势能变化的关系。
阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁,掌握宏观与微观的联系。
【典例分析1】(2020·济宁质检)物体的体积变化时,分子间距离会随之变化,分子势能也会发生变化。
已知两分子间的斥力和引力的合力F 与分子间距离r 的关系如图中曲线所示,设有A 、B 两个分子,A 分子固定在O 点,r 0为其平衡位置,现使B 分子由静止释放,并在分子力的作用下由距A 分子0.5r 0处开始沿r 轴正方向运动到无穷远处,则B分子的加速度如何变化:________。
分子力对B做功情况如何:________。
分子势能如何变化:________。
【题眼点拨】①B分子由“静止释放”说明v0=0。
①B分子由距A分子“0.5r0”处运动到无穷远,给出B分子与A分子之间的距离与r0的关系,进一步可以确定分子力是斥力还是引力。
【答案】B分子的加速度先变小再反向变大,再变小分子力先做正功再做负功分子势能先减小后增大【解析】由图象可知,曲线与r轴交点的横坐标为r0,B分子受到的分子力先变小,位于平衡位置时,分子力为零,过平衡位置后,分子力先变大再变小,故B分子的加速度先变小再反向变大,再变小。
考向2 气体实验定律和状态方程(2020·山东等级考)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。
常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口,上端留有抽气阀门。
使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。
抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。
某次使用火罐时,罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为450 K,最终降到300 K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的。
若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。
罐内气体均可视为理想气体,忽略抽气过程中气体温度的变化。
求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
(1)审题破题眼:(2)情境化模型:【标准解答】熟记气体问题的三种基本模型基本模型分析技巧“玻璃管—水银柱”模型关键是求封闭气体的压强和体积。
体积一般通过几何关系求解;如果系统处于平衡状态,则压强采用平衡法或取等压面法求解;如果系统有加速度,则选液柱为研究对象,受力分析,利用牛顿第二定律求解压强“活塞—汽缸”模型以汽缸或活塞为研究对象,受力分析,根据它们的状态列平衡方程或牛顿第二定律求解压强。
需要注意的是“活塞缓慢移动”不一定是等压变化。
要具体分析活塞的受力,只有活塞受到的除封闭气体压力之外的其他力都是恒力,则该过程才是等压变化“充气、抽气”变质量问题充气过程选取原有气体和充入气体的总和研究初状态,混合气体的状态作为末状态;放气过程选取原有气体研究初状态,剩余气体和放出气体的总和研究末状态,这样可以保证初末状态质量相等。
即=++……1.(T形管问题)内径相同、导热良好的“T”形细管竖直放置,管的水平部分左、右两端封闭,竖直管足够长且上端开口与大气相通,水银将水平管中的理想气体分为两部分,此时外界温度t1=27 ℃,各部分长度如图所示。
高中物理高三二轮复习专题:热力学定律一、单选题1.(2分)如图所示为一定质量的理想气体的p−V图像,其中ac段为双曲线,则下列有关说法正确的是()A.由b到c过程中,气体从外界吸收热量B.由c到a过程中,气体内能增加且外界对气体做功C.由a到b过程中,外界对气体不做功,气体分子的平均动能增大D.由b到c过程中,气体分子单位时间内对容器壁的撞击次数增加2.(2分)下列关于热现象的说法正确的是()A.某固体物质的摩尔体积为V,若该物体每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为N A=V VB.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小C.热量不能从低温物体传到高温物体D.对于一定质量的理想气体,压强不变时,若单位体积内的分子数增大,则气体分子的平均动能一定增大3.(2分)一定质量的理想气体处于初始状态A时,其体积为V0,温度为T0,压强为p0,该理想气体经过等压变化到状态B,温度升高到3T0,气体的内能增加了ΔU。
则下列说法中正确的是()A.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多B.在状态B时,气体的体积为2V0C.理想气体经过等压变化,外界对气体做功为2p0V0D.该过程中理想气体与外界交换的热量为ΔU+2p0V0二、多选题4.(3分)某容器内封闭一定量的理想气体。
气体开始处于状态A,第一次经过某一过程AB到达状态B,第二次再经过等压变化过程AC到达状态C,如p−T图所示。
设气体在状态B和状态C的体积分别为V B和V C,在过程AB和AC中气体对外做功分别为W AB和W AC,吸收的热量分别为Q AB和QAC,则下面说法正确的是()A.V B<V C,W AB=0,W AC>0B.V B>V C,W AB=0,W AC<0C.V B<V C,Q AB<Q AC,W AC>0D.W AB>0,W AC=0,Q AB>Q AC5.(3分)下列说法中正确的是()A.固体很难被压缩是因为分子之间有斥力B.当人们感到潮湿时,水蒸发慢,空气的绝对湿度一定较大C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体的表面张力作用E.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律6.(3分)下列说法正确的是()A.一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性,是不可逆的B.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点C.物体对外界做功同时吸收热量,物体的内能不可能减小D.当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,分子力可能先增大后减小E.水管中水的流速越大,水分子的热运动越剧烈7.(3分)下列说法正确的是()A.分子间引力和斥力同时存在,都随距离增大而减小,但斥力变化更快B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能D.已知阿伏加德罗常数,气体的摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离E.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润8.(3分)下列说法正确的是()A.随着物体运动速度的增大,物体内分子的动能也增大B.由于液体表面层分子较稀疏,分子间引力大于斥力,因此产生液体的表面张力C.若氧气与氢气的温度相同,则这两种气体分子的平均速率相同D.一定质量的理想气体经历等容放热过程,气体的内能减小E.第二类永动机是不能制造出来的,尽管它不违反热力学第一定律,但它违反热力学第二定律9.(3分)如图所示,内壁光滑导热气缸中用活塞封闭住一定质量的理想气体,现用一外力F将活塞缓慢向上拉动,在此过程中没有气体漏出,环境温度不变,下列说法正确的是()A.外力F逐渐变大B.气体的内能增加C.气体的压强变小D.气体从外界吸收热量E.气体吸收的热量大于对外做的功10.(3分)天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源.它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃烧,有“可燃水”、“固体瓦斯”之称,开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体,可燃冰的形成过程可简化为把甲烷气体压缩到低温的“容器”中,开采时通过升温再把甲烷气体从“容器”中释放出来,甲烷可视为理想气体,以下说法中正确的是()A.可燃冰在开采时甲烷气体对外做功,内能变小B.可燃冰在开采时甲烷气体对外做功,又从外界吸热,内能变大C.可燃冰在形成时外界对气体做功,内能变大D.可燃冰在形成时外界对气体做功,气体又对外放热,内能变小11.(3分)下列说法不正确的是()A.布朗运动证明液体中的花粉颗粒在做永不停息地无规则运动B.某些物质能够生成种类不同的晶体,因为它的物质微粒能够形成不同的空间结构C.第二类永动机无法实现是因为违反了热力学第一定律D.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力12.(3分)下列说法正确的是()A.某气体的摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为N A,则每个分子的体积可表示为V0=V N AB.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而减小C.晶体在熔化过程中吸收热量,内能增加,但其分子平均动能保持不变D.如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态,那么这两个系统的温度一定相等E.在热传递中,热量可以从高温物体传递给低温物体,也可以自发从低温物体传递给高温物体三、综合题13.(10分)某孵化设备制造厂出厂了一批鸡蛋孵化器,当孵化器内部的温度和相对湿度适合时能孵出小鸡。
分子动理论 气体及热力学定律热点视角备考对策本讲考查的重点和热点:①分子大小的估算;②对分子动理论内容的理解;③物态变化中的能量问题;④气体实验定律的理解和简单计算;⑤固、液、气三态的微观解释;⑥热力学定律的理解和简单计算;⑦用油膜法估测分子大小.命题形式基本上都是小题的拼盘. 由于本讲内容琐碎,考查点多,因此在复习中应注意抓好四大块知识:一是分子动理论;二是从微观角度分析固体、液体、气体的性质;三是气体实验三定律;四是热力学定律.以四块知识为主干,梳理出知识点,进行理解性记忆.`一、分子动理论 1.分子的大小(1)阿伏加德罗常数N A =×1023 mol -1.(2)分子体积:V 0=V molN A (占有空间的体积).(3)分子质量:m 0=M molN A.(4)油膜法估测分子的直径:d =VS . (5)估算微观量的两种分子模型 【①球体模型:直径为d =36V 0π.②立方体模型:边长为d =3V 0. 2.分子热运动的实验基础(1)扩散现象特点:温度越高,扩散越快.(2)布朗运动特点:液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动,颗粒越小、温度越高,运动越剧烈.3.分子间的相互作用力和分子势能(1)分子力:分子间引力与斥力的合力.分子间距离增大,引力和斥力均减小;分子间距离减小,引力和斥力均增大,但斥力总比引力变化得快.(2)分子势能:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加;当分子间距为r 0时,分子势能最小. —二、固体、液体和气体1.晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同.其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.2.液晶是一种特殊的物质,既可以流动,又可以表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性.3.液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切. 4.气体实验定律:气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定. (1)等温变化:pV =C 或p 1V 1=p 2V 2.(2)等容变化:p T =C 或p 1T 1=p 2T 2.(3)等压变化:V T =C 或V 1T 1=V 2T 2.*(4)理想气体状态方程:pV T =C 或p 1V 1T 1=p 2V 2T 2.三、热力学定律 1.物体的内能 (1)内能变化温度变化引起分子平均动能的变化;体积变化,分子间的分子力做功,引起分子势能的变化. (2)物体内能的决定因素2.热力学第一定律 #(1)公式:ΔU =W +Q .(2)符号规定:外界对系统做功,W >0,系统对外界做功,W <0;系统从外界吸收热量,Q >0,系统向外界放出热量,Q <0.系统内能增加,ΔU >0,系统内能减少,ΔU <0. 3.热力学第二定律(1)表述一:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(2)表述二:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.(3)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,说明了第二类永动机不能制造成功.热点一 微观量的估算?命题规律:微观量的估算问题在近几年高考中出现的较少,但在2015年高考中出现的概率较大,主要以选择题的形式考查下列两个方面: (1)宏观量与微观量的关系;(2)估算固、液体分子大小,气体分子所占空间大小和分子数目的多少.1.若以μ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为在标准状态下水蒸气的密度,N A 为阿伏加德罗常数,m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面五个关系式中正确的是( )A .N A =VρmB .ρ=μN A ΔC .m =μN AD .Δ=V N AE .ρ=μV^[解析] 由N A =μm =ρVm ,故A 、C 对;因水蒸气为气体,水分子间的空隙体积远大于分子本身体积,即V ≫N A ·Δ,D 不对,而ρ=μV ≪μN A·Δ,B 不对,E 对.[答案] ACE2.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M =0.283 kg·mol -1,密度ρ=×103 kg·m -3.若100滴油酸的体积为1 mL ,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少(取N A =×1023 mol -1,球的体积V 与直径D 的关系为V =16πD 3,结果保留一位有效数字)[解析] 一个油酸分子的体积V =MρN A分子直径D =36M πρN A最大面积S =V 油D代入数据得:S =1×101 m 2. [答案] 1×101 m 2 $3.(2014·潍坊二模)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,若有一空调工作一段时间后,排出液化水的体积V =×103 cm 3.已知水的密度ρ=×103 kg/m 3、摩尔质量M =×10-2 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =×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] 水是液体,故水分子可以视为球体,一个水分子的体积公式为V ′0=16πd 3.(1)水的摩尔体积为V 0=Mρ①该液化水中含有水分子的物质的量n =VV 0②水分子总数N =nN A ③由①②③得N =ρVN AM `=错误!≈3×1025(个).(2)建立水分子的球模型有:V 0N A=16πd 3得水分子直径d =36V 0πN A= 36××10-5××1023m≈4×10-10m. [答案] (1)3×1025个 (2)4×10-10 m[方法技巧] 解决估算类问题的三点注意1固体、液体分子可认为紧靠在一起,可看成球体或立方体;气体分子只能按立方体模型计算所占的空间.2状态变化时分子数不变. ^3阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁,计算时要注意抓住与其有关的三个量:摩尔质量、摩尔体积和物质的量.)热点二 分子动理论和内能命题规律:分子动理论和内能是近几年高考的热点,题型为选择题.分析近几年高考命题,主要考查以下几点:(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系.(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系. :1.(2014·唐山一模)如图为两分子系统的势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线.下列说法正确的是( )A .当r 大于r 1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r1时,分子间势能E p最小D.当r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做正功E.当r等于r2时,分子间势能E p最小[解析]由图象知:r=r2时分子势能最小,E对,C错;平衡距离为r2,r<r2时分子力表现为斥力,A错,B对;r由r1变到r2的过程中,分子势能逐渐减小,分子力做正功,D对.[答案]BDE,2.(2014·长沙二模)下列叙述中正确的是()A.布朗运动是固体小颗粒的运动,是液体分子的热运动的反映B.分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能也越小C.两个铅块压紧后能粘在一起,说明分子间有引力D.用打气筒向篮球充气时需用力,说明气体分子间有斥力E.温度升高,物体的内能却不一定增大[解析]布朗运动不是液体分子的运动,而是悬浮在液体中的小颗粒的运动,它反映了液体分子的运动,A正确;若取两分子相距无穷远时的分子势能为零,则当两分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功),当分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功),故B错误;将两个铅块用刀刮平压紧后便能粘在一起,说明分子间存在引力,C正确;用打气筒向篮球充气时需用力,是由于篮球内压强在增大,不能说明分子间有斥力,D错误;物体的内能取决于温度、体积及物体的质量,温度升高,内能不一定增大,E正确.[答案]ACE¥3.对一定量的气体,下列说法正确的是()A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体的体积大于所有气体分子的体积之和C.气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高D.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞产生的E.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减小[解析]气体分子间的距离远大于分子直径,所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和,A项错,B项对;温度是物体分子平均动能大小的标志,是表示分子热运动剧烈程度的物理量,C项对;气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁产生的,D项对;气体膨胀,说明气体对外做功,但不能确定吸、放热情况,故不能确定内能变化情况,E项错误.[答案]BCD;[方法技巧]1分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增大,两分子为平衡距离时,分子势能最小.2注意区分分子力曲线和分子势能曲线.)热点三热力学定律的综合应用命题规律:热力学定律的综合应用是近几年高考的热点,分析近三年高考,命题规律有以下几点:(1)结合热学图象考查内能变化与做功、热传递的关系,题型为选择题或填空题.(2)以计算题形式与气体性质结合进行考查.(3)对固体、液体的考查比较简单,备考中熟记基础知识即可.】1.(2014·南昌一模)下列叙述和热力学定律相关,其中正确的是()A.第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律B.能量耗散过程中能量不守恒C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E .物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功[解析] 由热力学第一定律知A 正确;能量耗散是指能量品质降低,反映能量转化的方向性仍遵守能量守恒定律,B 错误,D 正确;电冰箱的热量传递不是自发,不违背热力学第二定律,C 错误;在有外界影响的情况下,从单一热源吸收的热量可以全部用于做功,E 正确. 。
2023年高考物理二轮复习讲练专题 微专题 气体实验定律
姓名:___________班级:___________
一、解答题
1.如图为气压升降椅,可升降部分由坐櫈和当活塞用的不锈钢圆柱组成,圆柱光滑、横截面积210cm =S ,圆柱封闭着体积为3120cm V =的理想气体。
当小明坐上升降椅后,气体被压缩,椅子缓慢下降10cm 后静止。
小明离开椅
子后,椅子又缓缓上升到原来的位置。
已知大气压为50 1.010p =⨯Pa ,椅子可移动部分质量m =2kg ,设环境温度不
变,重力加速度为210m /s g =。
求:
(1)小明坐上椅子前封闭气体的压强p 及小明的质量M ;
(2)在小明坐上椅子到椅子恢复最初状态过程中,封闭气体放出的热量Q 。
2.某同学制作了一个简易温度计,将一定质量的理想气体封闭在玻璃泡A 中,与玻璃泡相连的玻璃管B 插入足够大、足够深的水银槽中,两者位置加以固定,露出液面的玻璃管长度为36cm ,当环境温度为27℃时,管中水银柱的高度26cm h =,如图所示。
已知外界大气压相当于76cm 汞柱产生的压强,热力学温度T 与摄氏温度t 满足(273)K T t =+。
(1)若管中气体的体积可忽略不计,试写出环境温度t 与水银柱的高度h 之间的关系;
(2)上述温度的测量值与真实值相比偏大还是偏小。
3.工人浇筑混凝土墙壁时,内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔,墙壁导热性能良好。
(1)空腔内气体的温度变化范围为3347-℃℃,问空腔内气体的最小压强与最大压强之比;
(2)填充空腔前,需要测出空腔的容积。
在墙上钻一个小孔,用细管将空腔和一个带有气压传感器的气缸连通,形成密闭空间。
当气缸内气体体积为1L 时,传感器的示数为1.0atm 。
将活塞缓慢下压,气缸内气体体积为0.7L 时,传感器的示数为1.2atm 。
求该空腔的容积。
4.如图所示,左侧连有一横截面积为S 的大活塞的汽缸A 通过细导管(容积可忽略)与汽缸B 相连接,导管里面
有一绝热活塞(质量可忽略)。
大气压强为0p ,大活塞的重力为013
p S ,大活塞到汽缸A 底部的距离为L 。
两汽缸内封闭温度为27℃的同种理想气体。
先将整个装置顺时针缓慢转过90°,为使细导管中绝热活塞位置不变,需要给汽缸B 加热。
忽略一切摩擦,求:
(1)汽缸A 中活塞下降的距离d 。
(2)汽缸B 中气体的最终温度B T '。
5.如图所示,某种药瓶的容积为V 0,内装有110()V V V <的药液,药液上方为空气,压强为p 0。
护士把注射器针插入药液中,拉动注射器手柄,抽出体积为2V 的药液。
瓶内空气温度保持不变,且视为理想气体。
(1)判断该次抽药液过程中瓶内空气是吸热还是放热,并说明理由;
(2)抽出体积为2V 的药液后,药瓶内空气的压强。
参考答案:
1.(1)51.210Pa ⨯;60kg ;(2)60J
【详解】(1)初始状态时,以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象,根据平衡条件得
01mg p S p S +=
解得
510 1.210Pa mg p p S
=+=⨯ 当小明坐上升降椅后,气体被压缩,椅子缓慢下降10cm 后静止
20()m M g p S p S ++=
根据玻意耳定律得
12p LS p L h S =-() ,V L S
= 解得
60kg M =
(2)环境温度不变,则气体内能不变,根据热力学第一定律可知
12W W Q -=
其中
12W p Sh = ,21W p Sh =
解得
60J Q =
2.(1)(1836)t h =-℃;(2)见解析
【详解】(1)忽略管中气体的体积,玻璃泡内的气体做等容变化,则有
00
p p T T = 27376273277626
t h +-=+- 解得
(1836)C t h =-
(式中h 的单位为cm )。
(2)实际测量时,若环境温度低于27℃,管中水银柱上升,封闭气体的体积缩小少许,测量值小于真实值;若环境温度高于27℃,管中水银柱下降,封闭气体的体积增大少许,测
量值大于真实值。
3.(1)34
;(2)0.8L 【详解】(1)以空腔内的气体为研究对象,最低温度时,压强1p ,1240K T =;最高温度时,压强2p ,2320K T =;根据查理定律可知
1122
p T p T = 解得
1234
p p = (2)设空腔的体积为0V ,气缸的容积为V ,以整个系统内的气体为研究对象,则未下压时气体的压强3 1.0atm p =,体积
10V V V =+,1L V =
下压后气体的压强4 1.2atm p =,体积
20V V V =+',0.7L V '=
根据波意耳定律
3142p V p V =
解得
00.8L V =
4.(1)4
L d =;(2)127C 【详解】(1)旋转前后,汽缸A 中的压强分别为
A 0p p =
A 0001433
p p p p '=+= 对汽缸A 分析,根据玻意耳定律有
A A
p LS p L S ''= 汽缸A 中活塞下降的距离
d L L =-'
解得
4
L d =
(2)对汽缸B 中气体进行分析,末状态压强 B A 043
p p p ''== 根据查理定律有
B B B B p p T T '='
''
解得
B
400K T '= 即127C 。
5.(1)见解析;(2)001012()()
p V V V V V --+ 【详解】(1)抽液过程,体积变大,对外做功,温度不变,内能不变,由热力学第一定律,空气吸热。
(2)以注入后的所有气体为研究对象,由题意可知瓶内气体发生等温变化,设瓶内气体体积为V ,有
01V V V =-
抽出液体为2V 后
3012V V V V =-+
根据理想气体状态方程有
0011012()()p V V p V V V -=-+
代入数据解得
0011012()()
p V V p V V V -=-+。