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本 章 优 化 总 结 专题归纳整合章末综合检测本 章 优 化 总 结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合1．单晶体中物质微粒按照一定的规律有序排列，沿不同方向排列的物质微粒在相同距离上的数目不同，因此不同方向上物理性质不同．
多晶体中物质微粒首先组成晶粒，但这些晶粒杂乱无章地排列而组成多晶体．因此，多晶体具有确定的熔点但没有规则外形和具有各向同性．
非晶体中物质微粒杂乱无章地排列，各个方向上物质微粒的排列情况相同，在熔化过程中，物质微粒的热运动逐渐加剧，且之间距离发生变化，因此，非晶体没有确定的熔点和规则外形．2．液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子也是密集在一起的，因而液体有一定的体积，且不易压缩．液体分子间的距离很小，液体分子约在10－9 m小区域内短暂保持规则性排列，但这个小区域的边界和大小，随时都在改变，这种小区域杂乱无章地分布，使液体在宏观上呈现出各向同性．由于液体分子间距离很小(略大于固体)，因而液体分子间的相互作用力很大，这个力使得液体分子只能在平衡位置附近做微小振动．但液体分子的力不可能使液体分子长时间地在一个平衡位置附近振动，经过一段时间，分子会转移到另一个平衡位置附近振动，即液体分子能够在液体中游走，这就是液体具有流动性的原因．许多有机化合物在由固态向液态转化的过程中，存在着中间态液体，它具有与晶体相似的性质，故称液态晶体，简称液晶． (单选)液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在( )
A．液体不浸润固体时的附着层
B．表面张力较大的液体的附着层
C．所有液体的附着层
D．液体浸润固体的附着层
【精讲精析】 液体不浸润固体时，附着层内分子之间相互吸引，有收缩的趋势．
【答案】 A1．表面层：液体与空气的接触表面存在的薄层．
2．特点：由于蒸发作用，表面层中的分子比液体内部稀疏，分子力表现为引力，液体表面像张紧的膜．
3．表面张力：若在液面画出一条直线将液面分为A、B两部分，则A区对B区，B区对A区存在拉力，该力即为表面张力，表面张力的方向平行于液面． 如图2－1所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？图2－1【精讲精析】 滴入混合液中的油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用．由于油的密度与液体密度相同，使得油滴好像处于失重状态．油滴在表面张力的作用下，收缩液面使液面有尽量小的趋势．因为在同体积的几何体中，球表面的面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液内．
【答案】 见精讲精析用图象表示气体状态变化的过程及变化规律具有形象、直观、物理意义明确等优点，另外，利用图象对气体状态、状态变化及规律进行分析，会给解题带来很大的方便．
图线上的一个点表示定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线或曲线表示定质量气体状态变化的一个过程．1．一定质量气体的等温变化图象
(1)在p－V图象中，等温线是以两坐标轴为渐近线的一簇双曲线(反比例图象)，每一条双曲线表示一个等温变化过程，由定质量理想气体状态方程pV/T＝C(恒量)可知：
a．T一定时，p与V成反比．故每一条等温线都表示在一定温度下，气体的压强p跟体积V的反比变化关系；b．pV∝T.对等温线上任意一点作两坐标轴的平行线围成的“矩形面积”，表示该状态下的pV值．“面积”越大，pV值就越大，对应的T值也越大，即温度越高的等温线离坐标轴越远．在图2－2甲中，T2＞T1.图2－22．一定质量气体的等容变化图象
(1)在p－T图象中，等容线是一簇延长线必定通过坐标原点的直线，对于质量一定的理想气体，由气态方程pV/T＝C(恒量)可知：
a．V一定时，p∝T.任一条等容线都表示气体压强p与温度T的正比变化关系．
b．图线的斜率为tanα＝p/T＝C/V.可见斜率越小，体积越大，体积越大的等容线离T轴越近．在图2－3甲中V2＞V1.
(2)在p－V图象中，等容线是平行于p轴的直线，如图乙所示．图2－3(3)在V－T图象中，等容线是平行于T轴的直线，如图丙所示．
(4)在p－t图象中，等容线与t轴的交点为－273.15 ℃，是一条倾斜直线，在p轴上的截距表示在0 ℃时的压强，如图丁所示．
3．一定质量气体的等压变化图象
(1)在V－T图象中，等压线是一簇延长线必定通过坐标原点的直线，对于质量一定的理想气体，由气态方程pV/T＝C(恒量)可知：a．p一定时，V∝T.任一条等压线都表示气体体积V与温度T的正比变化关系．
b．图线的斜率为tanα＝V/T＝C/p.可见斜率越小，压强越大，压强越大的等压线离T轴越近．在图2－4甲中p2＞p1.
(2)在p－V图象中，等压线是平行于V轴的直线，如图乙所示．
图2－4(3)在p－T图象中，等压线是平行于T轴的直线，如图丙所示．
(4)在V－t图象中，等压线与t轴的交点为－273.15 ℃，是一条倾斜直线，在V轴上的截距表示在0 ℃时的体积，如图丁所示． 使一定质量的理想气体按图2－5中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线．
图2－5
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．【答案】 (1)TB＝600 K TC＝600 K TD＝300 K
(2)如图2－6所示，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．图2－6汽缸类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考查气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决．解决汽缸类问题的一般思路：1．弄清题意，确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)．
2．分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依气体定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程．
3．注意挖掘题目的隐含条件．如几何关系等，列出辅助方程．
4．多个方程联立求解．对求解的结果注意检验它们的合理性． 一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3.0×10－3 m3，用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105 Pa，推动活塞压缩气体，测得气体的温度和压强分别为320 K和1.0×105 Pa.
(1)求此时气体的体积；
(2)保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为8.0×104 Pa，求此时气体的体积．【答案】 (1)3.2×10－3 m3 (2)4.0×10－3 m3
【方法总结】 气体实验定律和理想气体状态方程的应用是解决此类问题的重要途径．第二章过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,1~6小题只有一个选项正确,7~10小题有多个选项正确.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
1.晶体吸收一定的热量后( )
A.温度一定升高
B.晶体的状态一定发生变化
C.温度和状态都会发生变化
D.在熔化过程中吸收热量,克服分子引力做功,增加分子势能
答案D
解析晶体吸收热量后在熔化前状态不变,温度升高,在熔化过程中,吸收的热量用于增加分子势能,温度保持不变,故选项A、B、C错误,D正确.
2.
甲
如图甲所示,金属框上阴影部分表示肥皂膜,它被棉线分割成a、b两部分.若将肥皂膜的a部分用热针刺破,棉线的形状是图乙中的( )
乙
答案D
解析表面张力使液体表面具有收缩的趋势.肥皂膜未被刺破时,作用在棉线两侧的表面张力互相平衡,棉线可以是任意形状.当把a部分肥皂膜刺破后,在b部分肥皂膜表面张力的作用下,棉线将被绷紧,因液体表面有收缩到面积最小的趋势,而在同周长的几何图形中,圆面积最大,所以棉线被拉成凹的圆弧形状.选项D正确.
3.
如图为水的饱和汽压图象,由图可以知道( )
A.饱和汽压与温度无关
B.饱和汽压随温度升高而增大
C.饱和汽压随温度升高而减小
D.未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强
答案B
解析由题图可知选项A、C错误,B正确;由于饱和汽压与温度有关,温度不确定时,未饱和汽压与饱和汽压无法比较,选项D错误.
4.
如图所示,ABCD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板,AC和BD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置转90°角后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好).关于圆板,下列说法正确的是( )
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.不知有无固定熔点,无法判定是晶体还是非晶体
答案C
解析电流表读数发生变化,说明圆板沿AC和BD两个方向的导电性能不同,即各向异性,所以圆板是单晶体,选项A、B、D错误,C正确.
5.
如图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
D.温度不变,压强减小
答案A
解析外界温度降低,若被封闭气体体积不变,根据 =C知压强减小,液柱上升,内外液柱高度差变大,若外界大气压升高也可能使液柱上升,选项A正确;由=C可知,当T增大V减小,则p一定增大,而液柱上升,说明外界大气压增大,选项B、C错误;被封闭气体温度不变,液柱升高,气体体积减小,由pV=C可知气体压强增大,则外界压强一定增大,选项D错误.
6.
压力锅示意图
有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重力为0.7 N.使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
p(×105Pa)
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
t(℃)
100
110
112
114
116
p(×105Pa)
1.82
1.91
2.01
2.12
2.21
t(℃)
118
120
122
124
126
A.100 ℃ B.112 ℃
C.122 ℃ D.124 ℃
答案C
解析限压阀产生的压强p1= Pa=105 Pa,锅内压强为p=p1+p0=2.01×105 Pa,由表中对应的温度,可知选项C正确.
7.一定质量的理想气体被等温压缩时,压强增大,从微观角度分析是因为( )
A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B.器壁单位面积上在单位时间内受到分子碰撞次数增多
C.气体分子数增加
D.气体分子数密度增大
答案BD
解析理想气体被等温压缩,因温度不变,所以分子的平均动能不变,该气体分子的平均速率不变;而压缩气体,气体的体积变小,分子数密度增大,所以单位时间内器壁单位面积上碰撞的分子数增多,故选项B、D正确,选项A、C错误.
8.下列说法正确的是( )
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
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.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故
答案BC
解析布朗运动反映的是液体分子的热运动,选项A错误;表面张力使得小雨滴呈球形,选项B正确;液晶的光学性质具有各向异性的特点,液晶显示器正是利用的这个特点,选项C正确;高原地区的大气压小,导致水的沸点低,选项D错误.
9.
如图是一定质量的理想气体三种升温过程.那么,以下四种解释中正确的是( )
A.a→d的过程气体的体积增大
B.b→d的过程气体的体积不变
C.c→d的过程气体的体积增大
D.a→d的过程气体的体积减小
答案AB
解析在p-T图上的等容线的延长线是过原点的直线,且体积越大,直线的斜率越小.由此可见,a状态对应的体积最小,c状态对应的体积最大.A、B正确.
10.
一定质量的理想气体的状态变化过程的p-V图象如图所示,其中A是初状态,B、C是中间状态,A→B是等温变化,如将上述变化过程改用p-T图象和V-T图象表示,则下列各图象中正确的是( )
答案BD
解析在p-V图象中,由A→B,气体经历的是等温过程,气体的体积增大,压强减小;由B→C,气体经历的是等容过程,根据查理定律,pC>pB,则TC>TB,气体的压强增大,温度升高;由C→A,气体经历的是等压过程,根据盖—吕萨克定律,VC>VA,则TC>TA,气体的体积减小,温度降低.在选项A、B的图象中,由于B→C是等容过程,其图线应是经过坐标原点O(绝对零度)的直线,可见选项A错误,选项B正确;在选项C、D的图象中,表示B→C的等容过程的图线,应是平行于T轴的直线,表示C→A的等压过程的图线应是通过坐标原点O的直线,故选项C错误,选项D正确.
二、非选择题(11题9分,12题8分,13题10分,14题10分,15题13分,共50分)
11.
(2015·上海单科)简易温度计构造如图所示.两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接,在管中灌入液体后,将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡.在标准大气压下,调节右管的高度,使左右两管的液面相平,在左管液面位置标上相应的温度刻度.多次改变温度,重复上述操作.
(1)此温度计的特点是 .?
A.刻度均匀,刻度值上小下大
B.刻度均匀,刻度值上大下小
C.刻度不均匀,刻度值上小下大
D.刻度不均匀,刻度值上大下小
(2)影响这个温度计灵敏度的因素有 .?
A.液体密度 B.玻璃泡大小
C.左管内径粗细 D.右管内径粗细
(3)若管中液体是水银,当大气压变为75 cmHg时,用该温度计测得的温度值 (选填“偏大”或“偏小”).为测得准确的温度,在测量时需 ?
?
.?
答案(1)A (2)BC (3)偏大 调整两管液面高度差,使右管液面比左管液面高1 cm,然后读数
解析(1)细玻璃管中因液面上升而改变的气体体积可以不计,即可认为气体发生了等容变化,此时气体的压强与热力学温度成正比,所以刻度均匀,刻度值上小下大,故选A.(2)因为此温度计要求玻璃泡体积很大,而左玻璃管内径很细,误差才小,故选B、C.(3)因为此温度计是在标准大气压下标的刻度,所以当大气压是75 cmHg时,用此温度计测得的温度值偏大,为测得准确的温度,在测量时需调整两管液面高度差,使右管液面比左管液面高1 cm,也就是76 cmHg(相当于标准大气压),然后读数.
12.
如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉.
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为?
. ?
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”).?
答案(1)pA
解析(1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强,故 pAp0.
综合比较,pA(2)只要瓶中有液体,b管上端压强恒定不变,B气室中气体压强pB也恒定不变,那么药液滴注的速度就恒定.
13.如图,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.
(1)求玻璃泡C中气体的压强;
(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)玻璃泡C中气体的压强大小等同于180 mm 高水银柱产生的压强 (2)364 K
解析(1)在打开阀门S前,两水槽水温均为T0=273 K.设玻璃泡B中气体的压强为p1,体积为VB,玻璃泡C中气体的压强为pC,依题意,有
p1=pC+Δp. ①
式中Δp大小等同于60 mm高水银柱产生的压强,打开阀门S后,两水槽水温仍为T0,设玻璃泡B中气体的压强为pB.依题意,有
pB=pC. ②
玻璃泡A和B中气体的体积为
V2=VA+VB. ③
根据玻意耳定律,得
p1VB=pBV2. ④
联立①②③④式,并代入题给数据,得
pC=Δp=3Δp. ⑤
即玻璃泡C中气体的压强大小等同于180 mm高水银柱产生的压强.
(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
pC'=pB+Δp. ⑥
玻璃泡C中的气体体积不变,根据查理定律,得
. ⑦
联立②⑤⑥⑦式,并代入题给数据,得
T'=364 K.
14.一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立筒形汽缸内,活塞上堆放着铁砂,如图所示.最初活塞搁置在汽缸内壁的卡环上,气体柱的高度为H0,压强等于大气压强p0,现对气体缓慢加热,当气体温度升高了ΔT=60 K时,活塞(及铁砂)开始离开卡环而上升.继续加热直到气柱高度为H1=1.5H0.此后在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂直到铁砂全部取走时,气柱高度变为H2=1.8H0,求此时气体的温度.(不计活塞与气体之间的摩擦)
答案540 K
解析以汽缸内的气体为研究对象,气体先等容升温升压,离开卡环后等压升温膨胀至H1,再等温膨胀到H2.根据各个阶段的状态变化特点分别运用气体实验定律即可建立方程求解.
设气体初态温度为T0,气柱高度为H1时的温度为T1,活塞刚离开卡环时气体压强为p1.
气体等容升温过程,由查理定律,有. ①
气体等压膨胀过程,由盖—吕萨克定律,有
. ②
气体等温膨胀过程,由玻意耳定律,有
p1H1=p0H2 ③
联立①②③式,解得
T1=ΔT=×60 K=540 K.
15.
(2015全国理综Ⅱ)如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0 cm,B侧水银面比A侧的高 h=3.0 cm.现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm时将开关K关闭.已知大气压强p0=75.0 cmHg.
(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;
(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.
答案(1)12.0 cm (2)13.2 cm
解析(1)以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度 l=10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm 时,空气柱的长度为l1,压强为p1.由玻意耳定律,得
pl=p1l1. ①
由力学平衡条件,得
p=p0+h. ②
打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h为止.由力学平衡条件,有
p1=p0-h. ③
联立①②③式,并代入题给数据,得
l1=12.0 cm. ④
(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2.由玻意耳定律,得
pl=p2l2. ⑤
由力学平衡条件,有
p2=p0. ⑥
联立②⑤⑥式,并代入题给数据,得
l2=10.4 cm. ⑦
设注入的水银在管内的长度Δh,依题意,得
Δh=2(l1-l2)+h1. ⑧
联立④⑦⑧式,并代入题给数据,得
Δh=13.2 cm. ⑨
