第二章 固体 液体和气体
【考纲知识梳理】
一、 固体的微观结构，晶体和非晶体
固体分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体
１. 晶体和非晶体的区别：
由以上表格内容可知：
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体.
(2)晶体中的单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.
2.液体
(1)液体的微观结构
(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大小:液体的温度越高,表面张力越小；液体中溶有杂质时,表面张力变小；液体的密度越大,表面张力越大.
(3)液晶
①液晶的产生:
具有液体的流动性
具有晶体的光学各向异性
②物理性质 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
3.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.
(3)湿度
①定义：空气的干湿程度.
②描述湿度的物理量
a.绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强.
b.相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比.
c.相对湿度公式
二、气体和气体分子运动的特点
1.三性
2.气体的压强
(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度.
(3)常用单位：帕斯卡(Pa):1 Pa=1 N/m2
1 atm=760 mmHg=1.013×105 Pa
(4)计算方法
①系统处于平衡状态下的气体压强计算方法
a.液体封闭的气体压强的确定
平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强.
取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强.
液体内部深度为h处的总压强为p=p0+ρgh.
b.固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定
由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系.
②加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选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.
三、 气体的实验定律，理想气体
1. 理想气体的状态参量：
理想气体：始终遵循三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖?吕萨克定律）的气体。
描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为：
温度：气体分子平均动能的标志。
体积：气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。
压强：大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位积上所受气体分子碰撞的总冲量。
内能：气体分子无规则运动的动能. 理想气体的内能仅与温度有关。
2. 玻－马定律及其相关计算：
（1）玻－马定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量。
（2）表达式： p1V1=p2V2=k
3. 等容过程??查理定律
（1）内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273. 一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强和热力学温标成正比。
（2）表达式：数学表达式是：
4. 等压变化??盖?吕萨克定律
（1）内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比.
（2）
5. 气体状态方程：
pV/T=恒量
=
说明（1）一定质量理想气体的某个状态，对应于p?V（或p?T、V?T）图上的一个点，从一个状态变化到另一个状态，相当于从图上一个点过渡到另一个点，可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B，可以经过许多不同的过程。为推导状态方程，可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。
（2）当气体质量发生变化或互有迁移（混合）时，可采用把变质量问题转化为定质量问题，利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。
【要点名师透析】
类型一 气体压强的产生与计算
【例1】一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示.
(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是( )
A.大于大气压强
B.是由于气体重力而产生的
C.是由于气体分子之间的斥力而产生的
D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的
(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变.下列说法正确的是( )
A.球内气体体积变大 B.球内气体体积变小
C.球内气体内能变大 D.球内气体内能不变
(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向气球一侧的表面贴上间距为2.0 cm的方格纸.表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”，如图所示.若表演时大气压强为1.013×105 Pa，取g=10 m/s2，则气球内气体的压强为 _______ Pa.(取4位有效数字)
【答案】(1)A、D (2)B、D (3)1.053×105
【详解】 (1)选A、D.气球充气后膨胀，内部气体的压强应等于大气压强加上气球收缩产生的压强，A对；气球内部气体的压强是大量气体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的，B、C错，D对.
(2)选B、D.该同学站上塑料板后，因温度视为不变，而压强变大，故气体体积变小，内能不变，所以A、C错，B、D对.
(3)每小方格的面积S0=4 cm2，每个印迹约占有93个方格.故4个气球与方格纸总的接触面积S=4×93×4×10-4 m2=0.148 8 m2
气球内气体的压强主要是由大气压和该同学的重力产生的.故
类型一 气体状态变化的图象问题
【例证2】一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状态D的压强是2×104 Pa.
(1)求状态A的压强.
(2)请在乙图中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.
【详解】(1)据理想气体状态方程： ,则
(2)p-T图象及A、B、C、D各个状态如图所示.
【感悟高考真题】
1.（2011?福建理综?T28（1））如图所示，曲线 、 分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间 ，纵轴表示温度 。从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母）
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点
B.曲线 的 段表示固液共存状态
C.曲线 的 段、曲线 的 段均表示固态
D.曲线 的 段、曲线 的 段均表示液态
【答案】选B.
【详解】由图像可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定熔点，A错；由于非晶体没有一定熔点逐步熔化，因此C、D错.
2.（2011?上海高考物理?T4）如图，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
(A)逐渐增大 (B)逐渐减小 (C)始终不变 (D)先增大后减小
【答案】选A.
【详解】因为 ，从图像上看， ，所以 ，选项A正确.
3.（2011?新课标全国卷?T33（1））对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）
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段升高，其压强也一定不断增大
D 气体温度每升高1K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】选A、D、E。
【详解】对一定质量的理想气体，有pVT =常量，当体积和压强不变时，温度也不变，而其内能仅由温度决定，故其内能不变，因此A正确。在等温时，理想气体内能不变，但其状态可以变化，并遵循玻意耳定律，故B错。由于pVT =常量，当V与T成正比时，p不变，故C错。对气体，在等压和等容情况下，比热容不同，因此D正确。由于理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能增大，故E正确。
4.（2011?上海高考物理?T30）如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为 、温度均为 。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，求气缸A中气体的体积 和温度 。
【详解】设初态压强为 ，膨胀后A，B压强相等
B中气体始末状态温度相等
故
A部分气体满足
故
5.（2011?新课标理综全国卷?T33（2））如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为Po=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。
【答案】12cm 9.2 cm
【详解】设玻璃管开中向上时，空气柱的压强为
p1=p0+ρgl3 ①
式中，ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度。
玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则
p2=ρgl1，p0= P2+ρgx ②
式中，p 2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律有
p1l2S= p2hS ③
式中，h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积，由①②③式和题给条件得
h=12cm
从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则
p3=p0+ρgx ④
由一玻意耳定律得
p1l2S=p3h′S ⑤
式中，h′是此时空气柱的长度，由①②③⑤⑥式得，
h′=9.2cm
6.（2011?海南物理?T17）（1）关于空气湿度，下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）。
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汽的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
（2）（8分）如图，容积为 的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为 。打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为 ，大气压强为 ，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强P1。
【答案】（1）BC（2）
【详解】(1)选BC。相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，使人感觉干燥，故B正确。用空气中水蒸汽的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸汽的压强与同一温度时水的饱和气压之比叫做相对湿度，故C正确，D错误。
(2)气阀打开前时，左管内气体的压强为 （1分）
气阀打开后稳定时的压强 ①（2分）
根据等温变化，则有 ②（2分）
联立①②两式解得 （3分）
7.( 2010?全国卷Ⅱ?16)如图，一绝热容器被隔板K 隔开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
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
8. (2010?上海物理?22)如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为 ，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为____pa（大气压强取1.01* ，g取 ）。若从初温 开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为____℃。
解析：
，T2=306K，t2=33℃
本题考查气体实验定律。
难度：易。
9．(2010?江苏物理?12(A))（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 ▲ 。
（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 ▲ KJ,空气 ▲ （选填“吸收”或“放出”）
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/ 和2.1kg/ ，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏伽德罗常数 =6.02 。若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。（结果保留一位有效数字）
答案：
10．(2010?福建?28)（1）1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标 表示分子速率，纵坐标 表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面国幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 。（填选项前的字母）
（2）如图所示，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。今对活塞施以一竖直向下的压力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 。（填选项前的字母）
A．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
答案：（1）D （2）C
11. (2010?上海物理?10)如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为 ，管内外水银面高度差为
，若温度保守不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则
（A） 均变大 （B） 均变小
（C） 变大 变小 （D） 变小 变大
【解析】根据 ， 变大， 变小，根据 ， 变大，选D。
本题考查气体状态方程。难度：中等。
12. (2010?上海物理?17)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的 、 、 、 四个过程，其中 的延长线通过原点， 垂直于 且与水平轴平行， 与 平行，则
气体体积在
（A） 过程中不断增加
（B） 过程中保持不变
（C） 过程中不断增加
（D） 过程中保持不变
【解析】首先，因为 的延长线通过原点，所以 是等容线，即气体体积在 过程中保持不变，B正确； 是等温线，压强减小则体积增大，A正确； 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 ，因为 ，所以 ，所以 过程中体积不是保持不变，D错误；本题选AB。
本题考查气体的 图象的理解。难度：中等。对D，需要作辅助线，较难。
13．(2010?海南物理?17)(1)下列说法正确的是
(A)当一定质量的气体吸热时，其内能可能减小
(B)玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
(C)单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
(D)当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部
(E)气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
【答案】ADE
【解析】一定质量的气体吸热时，如果同时对外做功，且做的功大于吸收的热量，则内能减小，(A)正确；玻璃是非晶体，(B)错；多晶体也有固定的熔点，(C)错；液体表面层内的分子液体内部分子间距离的密度都大于大气，因此分子力的合力指向液体内部，(D)正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，决定气体的压强，因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，(E)对。
(2)(8分)如右图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为 、压强为 的理想气体． 和 分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为 ， 为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求
(?)气缸内气体与大气达到平衡时的体积 ：
(ii)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q .
【答案】 (?) ；(?)
【解析】 (?)在气体由压缩 下降到 的过程中，气体体积不变，温度由 变为 ，由查理定律得 ①
在气体温度由 变为 的过程中，体积由 减小到 ，气体压强不变，由着盖?吕萨克定律得 ②
由①②式得 ③
(?)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为
④
在这一过程中，气体内能的减少为
⑤
由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
14.（09?全国卷Ⅰ?14）下列说法正确的是 （ A ）
A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小
D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。
15.（09?全国卷Ⅱ?16）如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 （ BC ）
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
解析：本题考查气体.当电热丝通电后,右的气体温度升高气体膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,内能增加,气体的温度升高.根据气体定律左边的气体压强增大.BC正确,右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错。
16.（09?上海物理?9）如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为?VA、?VB，压强变化量为?pA、?pB，对液面压力的变化量为?FA、?FB，则 （ AC ）
A．水银柱向上移动了一段距离B．?VA＜?VB
C．?pA＞?pBD．?FA＝?FB
解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A： ；对气体B： ，又初始状态满足 ，可见使A、B升高相同温度， ， ，因此 ，因此 液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此?VA=?VB，所以B、D错误。
17.（09?海南物理?14）（12分）（I）（4分）下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣2分，最低得分为0分）
（A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；
（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；
（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；
（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；
（E）一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；
（F）一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加。
（II）（8分）一气象探测气球，在充有压强为1．00atm（即76．0cmHg）、温度为27．0℃的氦气时，体积为3．50m3。在上升至海拔6．50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36．0cmGg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-48．0℃。求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
答案：（1）ADEF （4分，选对一个给1分，每选错一个扣2分，最低得分为0分）
（II）（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。
根据玻意耳?马略特定律有
式中， 是在此等温过程末氦气的体积。由①式得
②
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从 下降到与外界气体温度相同，即 。这是一等过程 根据盖?吕萨克定律有
③
式中， 是在此等压过程末氦气的体积。由③式得
④
评分参考：本题8分。①至④式各2分。
18.（09?上海物理?21）（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：
（1）稳定后右管内的气体压强p；
（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p0＝76cmHg）
解析：（1）插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0S＝p（l0－?h/2）S，
所以p＝78cmHg；
（2）插入水银槽后左管压强：p’＝p＋?g?h＝80cmHg，左管内外水银面高度差h1＝p’－p0?g ＝4cm，中、左管内气体p0l＝p’l’，l’＝38cm，
左管插入水银槽深度h＝l＋?h/2－l’＋h1＝7cm。
19.（09?宁夏物理?34）（1）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 （填入选项前的字母，有填错的不得分） （ C ）
A. Pb >Pc，Qab>Qac
B. Pb >Pc，QabC. Pb Qac
D. Pb(2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。
容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0，温度为T0=273K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求
（i）第二次平衡时氮气的体积；
（ii）水的温度。
解析：
（i）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为 ，体积为hS，末态体积为0.8hS。
设末态的压强为P，由玻意耳定律得
①
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1 ，体积为V；末态的压强为 ，体积为 ，则
②
③
由玻意耳定律得
④
(i i) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为 和 ，末态体积为 。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得
⑤
【考点模拟演练】
1．液体表面张力产生的原因是
( )
A．液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力
B．液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力
C．液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力
D．液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力
【答案】C
【详解】液体表面层分子间距离介于气体和液体之间．液体分子力可认为为零，则表面层分子力表现为引力，故C正确．
2．关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是
( )
A．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
B．晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性
C．若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体
D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
【答案】BD
【详解】考查晶体、非晶体、多晶体和单晶体的特点及区别．单晶体物理性质各向异性，多晶体物理性质各向同性，单晶体有天然规则外形，多晶体没有规则外形；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定熔点．
3．某校开展探究性课外活动，一同学用如图1所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内有理想气体，并将气缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气．把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，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，则
( )
A．外界对气体做功，内能增大
B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小
D．外界对气体做功，温度计示数增加
【答案】B
【详解】细沙漏出，气缸内气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；气缸导热良好，细沙慢慢漏出，外部环境温度稳定，气体温度不变，亦即内能不变，选项B正确．
4．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)．将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是( )
A．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小
B．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体内能减小
C．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体压强减小
D．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则欧姆表读数将变小
【答案】AD
【详解】发现欧姆表读数变大，由热敏电阻特性知，缸内气体温度降低，气体的内能减小，A正确；推动活塞使缸内气体体积减小，对气体做功，又因气缸和活塞均具有良好的绝热性能，没有热量交换，由热力学第一定律知，缸内气体的内能增大，温度升高，热敏电阻阻值变小，欧姆表读数将变小，而气体的压强将变大，B、C均错误，D正确．
5．用如图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
( )
A．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
【详解】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．
6．一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温度分别为p0、V0、T0，在另一状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，则下列关系错误的是 ( )
A．若p0＝p1，V0＝2V1，则T0＝12T1
B．若p0＝p1，V0＝12V1，则T0＝2T1
C．若p0＝2p1，V0＝2V1，则T0＝2T1
D．若p0＝2p1，V0＝V1，则T0＝2T1
【答案】ABC
【详解】根据p0V0T0＝p1V1T1可以判断出选项A、B、C错误，D正确．
7. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后变化到状态A的过程中，下列说法正确的是 ( )
A．从状态A变化到状态B的过程中，气体膨胀对外做功，放出热量
B．从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，压强减小，放出热量
C．从状态C变化到状态A的过程中，气体压强不变，体积减小，放出热量
D．若状态A的温度为300 K，则状态B的温度为600 K
【答案】BC
【详解】气体从状态A变化到状态B的过程中，气体体积增大，膨胀对外做功，压强升高，根据pVT＝C可知，其温度升高，根据热力学第一定律可知，气体要吸热，选项A错误；从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变W＝0，压强减小，则温度降低，由ΔU＝W＋Q可知气体放热，选项B正确；从状态C变化到状态A的过程中，气体体积减小W>0，压强不变，则温度降低，由ΔU＝W＋Q可知气体放热，选项C正确；由pVT＝C可求出状态B的温度为1 200 K，选项D错误．
8．(1)外力对气体做功100 J，气体向外放热20 J，在这个过程中气体的内能________(填“增加”或“减少”)，其改变量是________ J.
(2)晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于________．
A．破坏空间点阵结构，增加分子动能，不改变体积
B．破坏空间点阵结构，增加分子势能，改变体积
C．重新排列空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能和改变体积
D．重新排列空间点阵结构，但不增加分子势能和动能，也不改变体积
【答案】(1)增加 80 (2)B
【详解】(2)晶体熔化过程中保持温度不变，所以分子的平均动能不变，所以选项AC都不对；晶体分子是有序排列的空间点阵结构，熔化成液体后分子排列是无序的，故选项D不对；晶体熔化的过程是破坏空间点阵结构的过程，空间点阵结构被破坏以后，分子排列无序，故体积改变，分子势能增加，选项B正确．
9．(1)关于下列实验事实，说法正确的是________．
A．随着低温技术的发展，物体的温度可以降到0 K
B．由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
C．吸收了热量的物体，其温度可以降低
D．分子间引力和斥力可以单独存在
(2)在如图2－28所示的气缸中封闭着一定质量的常温理想气体，一重物用细绳经滑轮与缸中光滑的活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态．如果将缸内气体的摄氏温度降低一半，则缸内气体的体积________．
A．仍不变 B．为原来的一半
C．小于原来的一半 D．大于原来的一半
【答案】(1)C (2)D
【详解】(1)本题考查分子动理论，热力学第一定律．绝对温度是不可能达到的，A项错误；由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数只能算出每个分子平均占有的空间体积，B项错误；根据热力学第一定律可知，物体吸收了热量，如果同时对外做功，并且做功大于吸收的热量，则物体的内能减少，温度降低，C项正确；分子间的引力和斥力是同时存在的，不可能单独存在，D项错误．
(2)对气缸活塞研究，大气压强不变，绳的拉力不变，活塞重力不变，因此缸内的气体的压强恒定不变，气体的摄氏温度降低一半，由T＝t＋273可知，则缸内的气体的热力学温度降低的小于原来的一半，根据理想气体状态方程pVT＝K可知，缸内气体的体积大于原来的一半．
10．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求：
(1)活塞的质量；
(2)物体A的体积．
【答案】(1)4 kg (2)640 cm3
【详解】(1)设物体A的体积为ΔV.
T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330 K，p2＝(1.0×105＋mg40×10－4) Pa，V2＝V1
T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程p1T1＝p2T2
代入数据得m＝4 kg
(2)由状态2到状态3为等压过程V2T2＝V3T3
【考纲知识梳理】
一、 固体的微观结构，晶体和非晶体
固体分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体
１. 晶体和非晶体的区别：
由以上表格内容可知：
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体.
(2)晶体中的单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.
2.液体
(1)液体的微观结构
(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大小:液体的温度越高,表面张力越小；液体中溶有杂质时,表面张力变小；液体的密度越大,表面张力越大.
(3)液晶
①液晶的产生:
具有液体的流动性
具有晶体的光学各向异性
②物理性质 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
3.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.
(3)湿度
①定义：空气的干湿程度.
②描述湿度的物理量
a.绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强.
b.相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比.
c.相对湿度公式
二、气体和气体分子运动的特点
1.三性
2.气体的压强
(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度.
(3)常用单位：帕斯卡(Pa):1 Pa=1 N/m2
1 atm=760 mmHg=1.013×105 Pa
(4)计算方法
①系统处于平衡状态下的气体压强计算方法
a.液体封闭的气体压强的确定
平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强.
取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强.
液体内部深度为h处的总压强为p=p0+ρgh.
b.固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定
由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系.
②加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选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.
三、 气体的实验定律，理想气体
1. 理想气体的状态参量：
理想气体：始终遵循三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖?吕萨克定律）的气体。
描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为：
温度：气体分子平均动能的标志。
体积：气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。
压强：大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位积上所受气体分子碰撞的总冲量。
内能：气体分子无规则运动的动能. 理想气体的内能仅与温度有关。
2. 玻－马定律及其相关计算：
（1）玻－马定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量。
（2）表达式： p1V1=p2V2=k
3. 等容过程??查理定律
（1）内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273. 一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强和热力学温标成正比。
（2）表达式：数学表达式是：
4. 等压变化??盖?吕萨克定律
（1）内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比.
（2）
5. 气体状态方程：
pV/T=恒量
=
说明（1）一定质量理想气体的某个状态，对应于p?V（或p?T、V?T）图上的一个点，从一个状态变化到另一个状态，相当于从图上一个点过渡到另一个点，可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B，可以经过许多不同的过程。为推导状态方程，可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。
（2）当气体质量发生变化或互有迁移（混合）时，可采用把变质量问题转化为定质量问题，利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。
【要点名师透析】
类型一 气体压强的产生与计算
【例1】一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示.
(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是( )
A.大于大气压强
B.是由于气体重力而产生的
C.是由于气体分子之间的斥力而产生的
D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的
(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变.下列说法正确的是( )
A.球内气体体积变大 B.球内气体体积变小
C.球内气体内能变大 D.球内气体内能不变
(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向气球一侧的表面贴上间距为2.0 cm的方格纸.表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”，如图所示.若表演时大气压强为1.013×105 Pa，取g=10 m/s2，则气球内气体的压强为 _______ Pa.(取4位有效数字)
【答案】(1)A、D (2)B、D (3)1.053×105
【详解】 (1)选A、D.气球充气后膨胀，内部气体的压强应等于大气压强加上气球收缩产生的压强，A对；气球内部气体的压强是大量气体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的，B、C错，D对.
(2)选B、D.该同学站上塑料板后，因温度视为不变，而压强变大，故气体体积变小，内能不变，所以A、C错，B、D对.
(3)每小方格的面积S0=4 cm2，每个印迹约占有93个方格.故4个气球与方格纸总的接触面积S=4×93×4×10-4 m2=0.148 8 m2
气球内气体的压强主要是由大气压和该同学的重力产生的.故
类型一 气体状态变化的图象问题
【例证2】一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状态D的压强是2×104 Pa.
(1)求状态A的压强.
(2)请在乙图中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.
【详解】(1)据理想气体状态方程： ,则
(2)p-T图象及A、B、C、D各个状态如图所示.
【感悟高考真题】
1.（2011?福建理综?T28（1））如图所示，曲线 、 分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间 ，纵轴表示温度 。从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母）
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点
B.曲线 的 段表示固液共存状态
C.曲线 的 段、曲线 的 段均表示固态
D.曲线 的 段、曲线 的 段均表示液态
【答案】选B.
【详解】由图像可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定熔点，A错；由于非晶体没有一定熔点逐步熔化，因此C、D错.
2.（2011?上海高考物理?T4）如图，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
(A)逐渐增大 (B)逐渐减小 (C)始终不变 (D)先增大后减小
【答案】选A.
【详解】因为 ，从图像上看， ，所以 ，选项A正确.
3.（2011?新课标全国卷?T33（1））对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）
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段升高，其压强也一定不断增大
D 气体温度每升高1K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】选A、D、E。
【详解】对一定质量的理想气体，有pVT =常量，当体积和压强不变时，温度也不变，而其内能仅由温度决定，故其内能不变，因此A正确。在等温时，理想气体内能不变，但其状态可以变化，并遵循玻意耳定律，故B错。由于pVT =常量，当V与T成正比时，p不变，故C错。对气体，在等压和等容情况下，比热容不同，因此D正确。由于理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能增大，故E正确。
4.（2011?上海高考物理?T30）如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为 、温度均为 。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，求气缸A中气体的体积 和温度 。
【详解】设初态压强为 ，膨胀后A，B压强相等
B中气体始末状态温度相等
故
A部分气体满足
故
5.（2011?新课标理综全国卷?T33（2））如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为Po=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。
【答案】12cm 9.2 cm
【详解】设玻璃管开中向上时，空气柱的压强为
p1=p0+ρgl3 ①
式中，ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度。
玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则
p2=ρgl1，p0= P2+ρgx ②
式中，p 2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律有
p1l2S= p2hS ③
式中，h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积，由①②③式和题给条件得
h=12cm
从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则
p3=p0+ρgx ④
由一玻意耳定律得
p1l2S=p3h′S ⑤
式中，h′是此时空气柱的长度，由①②③⑤⑥式得，
h′=9.2cm
6.（2011?海南物理?T17）（1）关于空气湿度，下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）。
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汽的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
（2）（8分）如图，容积为 的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为 。打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为 ，大气压强为 ，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强P1。
【答案】（1）BC（2）
【详解】(1)选BC。相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，使人感觉干燥，故B正确。用空气中水蒸汽的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸汽的压强与同一温度时水的饱和气压之比叫做相对湿度，故C正确，D错误。
(2)气阀打开前时，左管内气体的压强为 （1分）
气阀打开后稳定时的压强 ①（2分）
根据等温变化，则有 ②（2分）
联立①②两式解得 （3分）
7.( 2010?全国卷Ⅱ?16)如图，一绝热容器被隔板K 隔开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
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
8. (2010?上海物理?22)如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为 ，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为____pa（大气压强取1.01* ，g取 ）。若从初温 开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为____℃。
解析：
，T2=306K，t2=33℃
本题考查气体实验定律。
难度：易。
9．(2010?江苏物理?12(A))（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 ▲ 。
（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 ▲ KJ,空气 ▲ （选填“吸收”或“放出”）
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/ 和2.1kg/ ，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏伽德罗常数 =6.02 。若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。（结果保留一位有效数字）
答案：
10．(2010?福建?28)（1）1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标 表示分子速率，纵坐标 表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面国幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 。（填选项前的字母）
（2）如图所示，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。今对活塞施以一竖直向下的压力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 。（填选项前的字母）
A．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
答案：（1）D （2）C
11. (2010?上海物理?10)如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为 ，管内外水银面高度差为
，若温度保守不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则
（A） 均变大 （B） 均变小
（C） 变大 变小 （D） 变小 变大
【解析】根据 ， 变大， 变小，根据 ， 变大，选D。
本题考查气体状态方程。难度：中等。
12. (2010?上海物理?17)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的 、 、 、 四个过程，其中 的延长线通过原点， 垂直于 且与水平轴平行， 与 平行，则
气体体积在
（A） 过程中不断增加
（B） 过程中保持不变
（C） 过程中不断增加
（D） 过程中保持不变
【解析】首先，因为 的延长线通过原点，所以 是等容线，即气体体积在 过程中保持不变，B正确； 是等温线，压强减小则体积增大，A正确； 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 ，因为 ，所以 ，所以 过程中体积不是保持不变，D错误；本题选AB。
本题考查气体的 图象的理解。难度：中等。对D，需要作辅助线，较难。
13．(2010?海南物理?17)(1)下列说法正确的是
(A)当一定质量的气体吸热时，其内能可能减小
(B)玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
(C)单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
(D)当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部
(E)气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
【答案】ADE
【解析】一定质量的气体吸热时，如果同时对外做功，且做的功大于吸收的热量，则内能减小，(A)正确；玻璃是非晶体，(B)错；多晶体也有固定的熔点，(C)错；液体表面层内的分子液体内部分子间距离的密度都大于大气，因此分子力的合力指向液体内部，(D)正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，决定气体的压强，因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，(E)对。
(2)(8分)如右图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为 、压强为 的理想气体． 和 分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为 ， 为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求
(?)气缸内气体与大气达到平衡时的体积 ：
(ii)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q .
【答案】 (?) ；(?)
【解析】 (?)在气体由压缩 下降到 的过程中，气体体积不变，温度由 变为 ，由查理定律得 ①
在气体温度由 变为 的过程中，体积由 减小到 ，气体压强不变，由着盖?吕萨克定律得 ②
由①②式得 ③
(?)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为
④
在这一过程中，气体内能的减少为
⑤
由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
14.（09?全国卷Ⅰ?14）下列说法正确的是 （ A ）
A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小
D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。
15.（09?全国卷Ⅱ?16）如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 （ BC ）
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
解析：本题考查气体.当电热丝通电后,右的气体温度升高气体膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,内能增加,气体的温度升高.根据气体定律左边的气体压强增大.BC正确,右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错。
16.（09?上海物理?9）如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为?VA、?VB，压强变化量为?pA、?pB，对液面压力的变化量为?FA、?FB，则 （ AC ）
A．水银柱向上移动了一段距离B．?VA＜?VB
C．?pA＞?pBD．?FA＝?FB
解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A： ；对气体B： ，又初始状态满足 ，可见使A、B升高相同温度， ， ，因此 ，因此 液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此?VA=?VB，所以B、D错误。
17.（09?海南物理?14）（12分）（I）（4分）下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣2分，最低得分为0分）
（A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；
（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；
（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；
（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；
（E）一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；
（F）一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加。
（II）（8分）一气象探测气球，在充有压强为1．00atm（即76．0cmHg）、温度为27．0℃的氦气时，体积为3．50m3。在上升至海拔6．50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36．0cmGg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-48．0℃。求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
答案：（1）ADEF （4分，选对一个给1分，每选错一个扣2分，最低得分为0分）
（II）（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。
根据玻意耳?马略特定律有
式中， 是在此等温过程末氦气的体积。由①式得
②
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从 下降到与外界气体温度相同，即 。这是一等过程 根据盖?吕萨克定律有
③
式中， 是在此等压过程末氦气的体积。由③式得
④
评分参考：本题8分。①至④式各2分。
18.（09?上海物理?21）（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：
（1）稳定后右管内的气体压强p；
（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p0＝76cmHg）
解析：（1）插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0S＝p（l0－?h/2）S，
所以p＝78cmHg；
（2）插入水银槽后左管压强：p’＝p＋?g?h＝80cmHg，左管内外水银面高度差h1＝p’－p0?g ＝4cm，中、左管内气体p0l＝p’l’，l’＝38cm，
左管插入水银槽深度h＝l＋?h/2－l’＋h1＝7cm。
19.（09?宁夏物理?34）（1）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 （填入选项前的字母，有填错的不得分） （ C ）
A. Pb >Pc，Qab>Qac
B. Pb >Pc，Qab
D. Pb
容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0，温度为T0=273K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求
（i）第二次平衡时氮气的体积；
（ii）水的温度。
解析：
（i）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为 ，体积为hS，末态体积为0.8hS。
设末态的压强为P，由玻意耳定律得
①
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1 ，体积为V；末态的压强为 ，体积为 ，则
②
③
由玻意耳定律得
④
(i i) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为 和 ，末态体积为 。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得
⑤
【考点模拟演练】
1．液体表面张力产生的原因是
( )
A．液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力
B．液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力
C．液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力
D．液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力
【答案】C
【详解】液体表面层分子间距离介于气体和液体之间．液体分子力可认为为零，则表面层分子力表现为引力，故C正确．
2．关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是
( )
A．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
B．晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性
C．若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体
D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
【答案】BD
【详解】考查晶体、非晶体、多晶体和单晶体的特点及区别．单晶体物理性质各向异性，多晶体物理性质各向同性，单晶体有天然规则外形，多晶体没有规则外形；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定熔点．
3．某校开展探究性课外活动，一同学用如图1所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内有理想气体，并将气缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气．把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，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，则
( )
A．外界对气体做功，内能增大
B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小
D．外界对气体做功，温度计示数增加
【答案】B
【详解】细沙漏出，气缸内气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；气缸导热良好，细沙慢慢漏出，外部环境温度稳定，气体温度不变，亦即内能不变，选项B正确．
4．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)．将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是( )
A．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小
B．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体内能减小
C．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体压强减小
D．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则欧姆表读数将变小
【答案】AD
【详解】发现欧姆表读数变大，由热敏电阻特性知，缸内气体温度降低，气体的内能减小，A正确；推动活塞使缸内气体体积减小，对气体做功，又因气缸和活塞均具有良好的绝热性能，没有热量交换，由热力学第一定律知，缸内气体的内能增大，温度升高，热敏电阻阻值变小，欧姆表读数将变小，而气体的压强将变大，B、C均错误，D正确．
5．用如图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
( )
A．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
【详解】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．
6．一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温度分别为p0、V0、T0，在另一状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，则下列关系错误的是 ( )
A．若p0＝p1，V0＝2V1，则T0＝12T1
B．若p0＝p1，V0＝12V1，则T0＝2T1
C．若p0＝2p1，V0＝2V1，则T0＝2T1
D．若p0＝2p1，V0＝V1，则T0＝2T1
【答案】ABC
【详解】根据p0V0T0＝p1V1T1可以判断出选项A、B、C错误，D正确．
7. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后变化到状态A的过程中，下列说法正确的是 ( )
A．从状态A变化到状态B的过程中，气体膨胀对外做功，放出热量
B．从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，压强减小，放出热量
C．从状态C变化到状态A的过程中，气体压强不变，体积减小，放出热量
D．若状态A的温度为300 K，则状态B的温度为600 K
【答案】BC
【详解】气体从状态A变化到状态B的过程中，气体体积增大，膨胀对外做功，压强升高，根据pVT＝C可知，其温度升高，根据热力学第一定律可知，气体要吸热，选项A错误；从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变W＝0，压强减小，则温度降低，由ΔU＝W＋Q可知气体放热，选项B正确；从状态C变化到状态A的过程中，气体体积减小W>0，压强不变，则温度降低，由ΔU＝W＋Q可知气体放热，选项C正确；由pVT＝C可求出状态B的温度为1 200 K，选项D错误．
8．(1)外力对气体做功100 J，气体向外放热20 J，在这个过程中气体的内能________(填“增加”或“减少”)，其改变量是________ J.
(2)晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于________．
A．破坏空间点阵结构，增加分子动能，不改变体积
B．破坏空间点阵结构，增加分子势能，改变体积
C．重新排列空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能和改变体积
D．重新排列空间点阵结构，但不增加分子势能和动能，也不改变体积
【答案】(1)增加 80 (2)B
【详解】(2)晶体熔化过程中保持温度不变，所以分子的平均动能不变，所以选项AC都不对；晶体分子是有序排列的空间点阵结构，熔化成液体后分子排列是无序的，故选项D不对；晶体熔化的过程是破坏空间点阵结构的过程，空间点阵结构被破坏以后，分子排列无序，故体积改变，分子势能增加，选项B正确．
9．(1)关于下列实验事实，说法正确的是________．
A．随着低温技术的发展，物体的温度可以降到0 K
B．由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
C．吸收了热量的物体，其温度可以降低
D．分子间引力和斥力可以单独存在
(2)在如图2－28所示的气缸中封闭着一定质量的常温理想气体，一重物用细绳经滑轮与缸中光滑的活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态．如果将缸内气体的摄氏温度降低一半，则缸内气体的体积________．
A．仍不变 B．为原来的一半
C．小于原来的一半 D．大于原来的一半
【答案】(1)C (2)D
【详解】(1)本题考查分子动理论，热力学第一定律．绝对温度是不可能达到的，A项错误；由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数只能算出每个分子平均占有的空间体积，B项错误；根据热力学第一定律可知，物体吸收了热量，如果同时对外做功，并且做功大于吸收的热量，则物体的内能减少，温度降低，C项正确；分子间的引力和斥力是同时存在的，不可能单独存在，D项错误．
(2)对气缸活塞研究，大气压强不变，绳的拉力不变，活塞重力不变，因此缸内的气体的压强恒定不变，气体的摄氏温度降低一半，由T＝t＋273可知，则缸内的气体的热力学温度降低的小于原来的一半，根据理想气体状态方程pVT＝K可知，缸内气体的体积大于原来的一半．
10．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求：
(1)活塞的质量；
(2)物体A的体积．
【答案】(1)4 kg (2)640 cm3
【详解】(1)设物体A的体积为ΔV.
T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330 K，p2＝(1.0×105＋mg40×10－4) Pa，V2＝V1
T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程p1T1＝p2T2
代入数据得m＝4 kg
(2)由状态2到状态3为等压过程V2T2＝V3T3
