最新精编高中人教版高中物理第11章试题52及解析Word文档下载推荐.docx
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(1)参考液片法:
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.
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
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.
【例1】若已知大气压强为p0,图1中各装置均处于静止状态,求被封闭气体的压强.[重力加速度为g,图
(1)、
(2)中液体的密度为ρ,图(3)中活塞的质量为,活塞的横截面积为S]
图1
二、气体实验定律、状态方程的应用
应用气体实验定律或状态方程解题的一般步骤:
(1)明确研究对象(即选取一定质量的气体);
(2)确定气体在初、末状态的参量;
(3)结合气体实验定律或状态方程列式求解;
(4)讨论结果的合性.
图2
【例2】)如图2所示,一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体;
一长为的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为/4现用活塞将汽缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变.当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为/2,求此时汽缸内气体的压强.大气压强为p0,重力加速度为g
[规范思维]
三、气体实验定律的图象
定律
变
过程
一定质量气体
的两条图线
图线特点
玻意耳
等温
等温变在p-V图象中是双曲线,由=常,知T越大,pV值就越大,远离原点的等温线对应的温度就越高,即T1<
T2
等温变在p-图象中是通过原点的直线,由p=,即图线的斜率与温度成正比,斜率越大则温度越高,所以T1<
查
等容
等容变在p-图象中是通过轴上-27315℃的直线,在同一温度下,同一气体压强越大,气体的体积就越小,所以V1>
V2
等容变在p-T图象中是通过原点的直线,由p=可知,体积大时图线斜率小,所以V1>
盖-
吕萨克
等压
等压变在V-图象中是通过轴上-27315℃的直线,温度不变时,同一气体体积越大,气体的压强就越小,所以p1>
p2等压变在V-T图象中是通过原点的直线,由V=可知,压强大时斜率小,所以p1>
p2
【例3】
图3
一定质量想气体的状态经历了如图3所示的b、bc、cd、d四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于b且与水平轴平行,d与bc平行,则气体体积在( )
A.b过程中不断增加B.bc过程中保持不变
.cd过程中不断增加D.d过程中保持不变
四、晶体与非晶体
【例4】)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母).
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)排列是有规则的
.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性质是各向异性的,非晶体是各向同性的
[针对训练1]
图4
)如图4所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔过程,图中横轴表示时间,纵轴表示温度T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T0
B.曲线M的bc段表示固液共存状态
.曲线M的b段、曲线N的f段均表示固态
D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
五、液体的表面张力及浸润问题
(1)液体与气体、固体分别构成的两个不同液体薄层,浸润时液面是凹面,不浸润时,液面是凸面.
(2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现斥力.
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势.
图5
【例5】对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图5所示.对此有下列几种解释,正确的是( )
A.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
.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
[针对训练2] 把极细的玻璃管插入水中与水银中,如下图所示,正确表示毛细现象的是( )
【基础演练】
1.)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是________.
A.液体的分子势能与体积有关
B.晶体的物性质都是各向异性的
.温度升高,每个分子的动能都增大
D.露球呈球状是由于液体表面张力的作用
2.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
.液晶的光性质随温度的变而变
D.液晶的光性质随外加电压的变而变
3.下列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,是因为针的重力小,又受到液体的浮力的缘故
B.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
.玻璃管道裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔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
4.民间常用“拔火罐”治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是,当火罐内的气体( )
A.温度不变时,体积减小,压强增大
B.体积不变时,温度降低,压强减小
.压强不变时,温度降低,体积减小
D.质量不变时,压强增大,体积减小
5.一定质量的想气体,由状态经b变到c,如图6所示,则下列四图中能正确反映出这一变过程的是( )
图6
图7
6.如图7所示,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,若温度保持不变,把玻璃管稍向上提起一段距离,则( )
A.,均变大
B.,均变小
.变大,变小
D.变小,变大
题号
1
2
3
4
5
6
答案
【能力提升】
7.
(1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成,由于蒸发________,湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度.干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关,温度相差越大,说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”).
(2)一活塞将一定质量的想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为30×
10-33用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300K和10×
105P推动活塞压缩气体,稳定后测得气体的温度和压强分别为320K和16×
105P
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80×
104P,求此时气体的体积.
8.有一排气口直径为20的压力锅,如图8甲所示,排气口上用的限压阀A的质量为345g,根据图乙所示的水的饱和汽压跟温度关系的曲线,求:
当压力锅煮食物限压阀放气时(即限压阀被向上顶起时)锅内能达到的最高温度.(g取10/2,1标准大气压即1=10×
105P)
图8
9.一气象探测气球,在充有压强为100(即760cHg)、温度为270℃的氦气时,体积为3503在上升至海拔650高空的过程中,气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压360cHg,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-480℃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.
图9
10.图9中系统是由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面积均为S的容器组成.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.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.大气的压强为p0,温度为T0=273K,两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为01p0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08氮气和氢气均可视为想气体.求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(2)水的温度.
案52 固体 液体 气体
【课前双基回扣】
1.D [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,而多晶体无规则的几何形状,金属属于多晶体,故B错;
大粒盐磨成细盐,而细盐仍是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故错;
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D对.]
2. [液体表面张力就是液体表面各部分之间相互吸引的力,A错.液体的表面层分子要比内部稀疏些,分子间的距离较内部分子间的距离大,表面层分子间表现为引力,B错.液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,正确.液体表面张力的方向总是与液面相切,总是跟液面分界线相垂直,D错.]
3.D [由想气体状态方程=可判断,只有D项正确.]
4.A [温度不变,一定量气体分子的平均动能、平均速率不变,每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变,但体积增大后,单位体积内的分子减少,因此单位时间内碰撞次减少,气体压强减小,A正确,B、、D错误.]
5.AB [A图象横坐标T不变,是等温变,A正确;
而pV=,因此=,在p-图上等温线是过原点的倾斜直线,B正确;
图象中等温线应是双曲线,错误;
D图线的温度发生变,不表示等温变,D错误.]
思维提升
1.晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点.
单晶体表现为各向异性,而多晶体及非晶体则表现为各向同性.
2.液体表面层内的分子比液体内部的稀疏,分子间表现为引力,形成表面张力,它使液面具有收缩的趋势.方向沿液面的切线,与分界线垂直.
3.想气体状态方程
一定质量的想气体状态方程:
=或=恒量.气体实验定律可看做一定质量想气体状态方程的特例.
4.可用p-V、p-T、V-T图象表示等温、等容、等压变.
【核心考点突破】
例1
(1)p0-ρg
(2)p0-ρg (3)p0+
解析 在图
(1)中,选B液面为研究对象,由二力平衡得F下=F上,即p下S′=p上S′(S′为小试管的横截面积),所求气体压强就是A液面所受压强pAB液面所受向下的压强p下是pA加上液柱所产生的液体压强,由连通器原可知B液面所受向上的压强为大气压强p0,故有pA+ρg=p0,所以pA=p0-ρg
在图
(2)中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有pAS″+pS″=p0S″(S″为U型管的横截面积),所以pA=p0-ρg
在图(3)中,以活塞为研究对象,由平衡条件得
pS=g+p0S,所以p=p0+
例2p0+
解析 设当小瓶内气体的长度为时,压强为p1;
当小瓶的底部恰好与液面相平时,瓶内气体的压强为p2,汽缸内气体的压强为p3依题意知p1=p0+ρg①
由玻意耳定律得 p1S=p2(-)S②
式中S为小瓶的横截面积.联立①②两式,得
p2=(p0+ρg)③
又有p2=p3+ρg④
联立③④式,得p3=p0+
[规范思维] 解此类题,先要分析气体初、末状态参量;
然后明确气体经历的过程特点,再选择合适的方程进行求解.
例3AB [
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;
b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,错误;
连接O交cd于,则是等容线,即V=V,因为Vd<
V,所以Vd<
V,所以d过程中体积不是保持不变,D错误.]
例4B [玻璃是非晶体,选项A错误;
多晶体和非晶体是各项同性的,选项D错误.]
[规范思维] 晶体和非晶体的根本区别在于有没有确定的熔点;
单晶体和多晶体的区别在于各向同性还是各向异性.
例5AD [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、D均正确.]
[针对训练]
1.B [晶体有固定的熔点,非晶体无固定的熔点,在熔过程中,是固液共存的,故B正确.] 2A
思想方法总结
1.液体的有关性质:
(2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现为引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现为斥力.
2.封闭气体压强的计算方法:
选与气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象,进行受力分析;
再根据运动状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程,从而求出压强.
3.对气体状态变图象的解
(1)图象上的一个点表示一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一定质量气体状态变的一个过程.
(2)在V-T或p-T图象中,比较两个状态的压强或体积大小,可以用这两个状态到原点连线的斜率大小判断.斜率越大,压强或体积越小;
斜率越小,压强或体积越大.
4.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,即某一定质量的想气体;
(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2;
(3)由实验定律或状态方程列式求解
【课时效果检测】
1.AD 2D 3 4B
5. [由题图知:
→b过程为气体等容升温,压强增大;
b→c过程为气体等温降压,根据玻意耳定律,体积增大,由此可知选项正确.]
6.A [根据pV=pS=,变大,S不变,故p变小,根据p=p0-ρg知,变大,选A]
7.
(1)吸热 小于 干燥
(2)①由状态方程可知:
=
代入据可得:
V2=20×
10-33
②在温度不变的情况下,有p2V2=p3V3
所以V3==40×
8.122℃
解析 限压阀被顶起时,压力锅内最大压强应为:
p=p0+
=1+P
≈1+11=21
由图乙查得锅内温度为122℃左右.
9.
(1)7393
(2)5543
解析
(1)在气球上升至海拔650高空的过程中,气球内氦气经历一等温过程.
根据玻意耳定律有
p1V1=p2V2①
式中,p1=760cHg,V1=3503,p2=360cHg,V2是在此等温过程末氦气的体积.
由①式得V2≈7393②
(2)在停止加热较长一段时间后,氦气的温度逐渐从T1=300K下降到与外界气体温度相同,即T2=225K,这是一等压过程,根据盖—吕萨克定律有
=③
式中,V3是在此等压过程末氦气的体积.由③式得V3≈5543
10.
(1)27S
(2)36855K
解析
(1)考虑氢气的等温过程.该过程的初态压强为p0,体积为S,末态体积为08S设末态的压强为p,由玻意耳定律得
p==125p0
活塞A从最高点被推回到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11p0,体积为V;
末态压强为p′,体积为V′,则
p′=p+01p0=135p0
V′=22S
由玻意耳定律得
V=×
22S=27S
(2)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2S和T0=273K,末态体积为27S设末态温度为T,由盖—吕萨克定律得
T=T0=36855K
易错点评
1.对液体、气体产生的压强的原因不清.误认为在完全失重的情况下,气体的压强也变为零.
气体压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁的结果,而液体压强的产生原因是由于液体受重力的作用.
2.只能根据物体是否有固定的熔点判断是晶体还是非晶体;
只有单晶体才有各向异性.
3.对于气体图象问题,看不清纵横坐标轴的意义,不清楚图象中图线的意义是出错的原因.
4.分析气体实验定律的相关问题时,气体状态方程一定是对一定质量的想气体.如气体的质量发生变,则需要转为定质量问题求解.
5.在解题时,若解题过程不规范、分析不清气体所经历的过程,不能确定各过程的初、末状态参量,也会出现错误.
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