2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三2.3 氣體的等壓變化和等容變化（含答案） （人教2019選擇性必修三）

2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三2.3氣體的等壓變化和等容變化（含答案）（人教2019選擇性必修三）2.3氣體的等壓變化和等容變化基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、氣體的等壓變化1．等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。2．蓋—呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。(2)公式：V＝CT或eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)。(3)適用條件：氣體質(zhì)量一定；氣體壓強(qiáng)不變。(4)等壓變化的圖像：由V＝CT可知在V-T坐標(biāo)系中，等壓線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線。對于一定質(zhì)量的氣體，不同等壓線的斜率不同。斜率越小，壓強(qiáng)越大，如圖所示，p2>(選填“>”或“<”)p1。要點(diǎn)二、氣體的等容變化1．等容變化一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度變化的過程。2．查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。(2)公式：p＝CT或eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)。(3)等容變化的圖像：從圖甲可以看出，在等容過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。但是，如果把圖甲中的直線AB延長至與橫軸相交，把交點(diǎn)當(dāng)作坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系(如圖乙所示)，那么這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。圖乙坐標(biāo)原點(diǎn)的意義為氣體壓強(qiáng)為0時(shí)，其溫度為0K?？梢宰C明，新坐標(biāo)原點(diǎn)對應(yīng)的溫度就是0_K。甲乙(4)適用條件：氣體的質(zhì)量一定，氣體的體積不變。說明：氣體做等容變化時(shí)，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，即p∝T，不是與攝氏溫度t成正比，但壓強(qiáng)變化量Δp與熱力學(xué)溫度變化量ΔT和攝氏溫度的變化量Δt都是成正比的，即Δp∝ΔT、Δp∝Δt。要點(diǎn)三、理想氣體1．理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。2．理想氣體與實(shí)際氣體在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體看成理想氣體來處理。3．理想氣體的狀態(tài)方程(1)內(nèi)容一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，盡管壓強(qiáng)p、體積V、溫度T都可能改變，但是壓強(qiáng)p跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T之比保持不變。(2)表達(dá)式①eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)；②eq\f(pV,T)＝C。(3)成立條件一定質(zhì)量的理想氣體。說明：理想氣體是一種理想化模型，是對實(shí)際氣體的科學(xué)抽象。題目中無特別說明時(shí)，一般都可將實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理。要點(diǎn)四、對氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋用分子動理論可以定性解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律。1．玻意耳定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動能是一定的。在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)就增大。這就是玻意耳定律的微觀解釋。2．蓋—呂薩克定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動能增大；只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變。這就是蓋—呂薩克定律的微觀解釋。3．查理定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。這就是查理定律的微觀解釋。要點(diǎn)突破突破一：氣體的等壓變化1．蓋－呂薩克定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開始發(fā)生等壓變化，其體積的變化量ΔV與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比．2．V－T圖像和V－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等壓變化過程中(1)V－T圖像：氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖甲所示，且p1<p2，即斜率越小，壓強(qiáng)越大．(2)V－t圖像：體積V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等壓線是一條延長線通過橫軸上－273.15℃的傾斜直線，且斜率越大，壓強(qiáng)越小，圖像縱軸的截距V0是氣體在0℃時(shí)的體積。3．應(yīng)用蓋－呂薩克定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體；(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變；(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、體積；(4)根據(jù)蓋－呂薩克定律列式求解；(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)。突破二：氣體的等容變化1．查理定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開始發(fā)生等容變化，其壓強(qiáng)的變化量Δp與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比．2．p－T圖像和p－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等容變化過程中(1)p－T圖像：氣體的壓強(qiáng)p和熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖甲所示，且V1<V2，即體積越大，斜率越小。(2)p－t圖像：壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等容線是一條延長線通過橫軸上－273.15℃的傾斜直線，且斜率越大，體積越小．圖像縱軸的截距p0是氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)．3．應(yīng)用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體；(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，體積不變；(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)；(4)根據(jù)查理定律列式求解；(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)。突破三：理想氣體1．理想氣體嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程。2．理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計(jì)，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)。它是對實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，是一種理想模型，實(shí)際并不存在。3．理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力。4．理想氣體分子無分子勢能的變化，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動的動能之和，只和溫度有關(guān)。突破四：理想氣體的狀態(tài)方程1．對理想氣體狀態(tài)方程的理解(1)成立條件：一定質(zhì)量的理想氣體；(2)該方程表示的是氣體三個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，與中間的變化過程無關(guān)；(3)公式中常量C僅由氣體的種類和質(zhì)量決定，與狀態(tài)參量(p、V、T)無關(guān)；(4)方程中各量的單位：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位制中的單位。2．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(T1＝T2時(shí)，p1V1＝p2V2玻意耳定律,V1＝V2時(shí)，\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)查理定律,p1＝p2時(shí)，\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)蓋－呂薩克定律))突破五：氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變。體積越小，分子的數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖。2．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：體積不變，則分子數(shù)密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖。3．蓋－呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小。(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素，即分子的數(shù)密度減小，所以氣體的體積增大，如圖。突破六：一定質(zhì)量的氣體不同圖象比較類別圖線特點(diǎn)舉例p－VpV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p－1/V斜率越大，溫度越高p－T斜率越大，體積越小V－T斜率越大，壓強(qiáng)越小典例精析題型一：查理定理的應(yīng)用例一．有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封有一定量氣體，與A相連的B管插在水槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出．設(shè)B管的體積與A玻璃泡的體積相比可忽略不計(jì)．在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對B管進(jìn)行溫度刻度(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg的壓強(qiáng)，等于101kPa)．已知當(dāng)溫度t1＝27℃時(shí)，管內(nèi)水銀面高度x1＝16cm，此高度即為27℃的刻度線，問t＝0℃的刻度線在何處．變式遷移1：用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會導(dǎo)致爆炸．我們通常用的可樂易拉罐容積V＝355mL.假設(shè)在室溫(17℃)罐內(nèi)裝有0.9V的飲料，剩余空間充滿CO2氣體，氣體壓強(qiáng)為1atm.若易拉罐承受的壓強(qiáng)為1.2atm，則保存溫度不能超過多少？題型二：蓋—呂薩克定律的應(yīng)用例二．如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)密閉氣體的溫度由T1升高到T2時(shí)，求：(1)溫度為T2時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)溫度為T2時(shí)的氣體體積．(汽缸的橫截面積為S，忽略活塞與汽缸間的摩擦，溫度T1時(shí)氣體的體積為V1)變式遷移2：一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00atm(即76.0cmHg)、溫度為27.0℃的氦氣時(shí)，體積為3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣的壓強(qiáng)逐漸減小至此高度上的大氣壓36.0cmHg，氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變．此后停止加熱，保持高度不變．已知在這一海拔高度氣溫為－48.0℃.求：(1)氦氣在停止加熱前的體積；(2)氦氣在停止加熱較長一段時(shí)間后的體積．題型三：氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像問題例三．如圖所示，一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A.問AB、BC、CD、DA是什么過程？已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的體積是1L，求在狀態(tài)B、C、D時(shí)的體積各為多少，并把此圖改為p－V圖．變式遷移3：如圖所示，為一定質(zhì)量的理想氣體p－1/V圖象，圖中BC為過原點(diǎn)的直線，A、B、C為氣體的三個(gè)狀態(tài)，則下列說法中正確的是()A．TA>TB＝TC B．TA>TB>TCC．TA＝TB>TC D．TA<TB<TC強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度由0升高到10時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp1，當(dāng)它由100升高到110時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp2，則Δp1與Δp2之比是（）A．1∶1 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶102．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化為a→b→c→a，其中縱坐標(biāo)表示氣體壓強(qiáng)p、橫坐標(biāo)表示氣體體積V，a→b是以p軸和V軸為漸近線的雙曲線。則下列結(jié)論正確的是（）A．狀態(tài)a→b，理想氣體的內(nèi)能減小B．狀態(tài)b→c，單位時(shí)間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的分子數(shù)變少C．狀態(tài)b→c，外界對理想氣體做正功D．狀態(tài)c→a，理想氣體的溫度降低3．一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，其狀態(tài)參量p、V、T的變化情況不可能是（）A．p、V、T都增大 B．p減小，V和T都增大C．p和V減小，T增大 D．p和T增大，V減小4、對于一定量的稀薄氣體，下列說法正確的是（

）A．保持壓強(qiáng)不變時(shí)，分子熱運(yùn)動可能變得劇烈B．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子熱運(yùn)動必然變得劇烈C．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子間的平均距離必然變小D．壓強(qiáng)變小時(shí)，分子間的平均距離不可能變小5、一根足夠長的試管開口豎直向下，中間用水銀封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，如圖所示?，F(xiàn)將試管繞定點(diǎn)緩慢向右轉(zhuǎn)到虛線處，則下列圖像中可能正確的是（）A． B． C．D．6、兩個(gè)容器A、B,用截面均勻的水平細(xì)玻璃管連通,如圖所示,A、B所裝氣體的溫度分別為17℃和27℃,水銀柱在管中央平衡。如果兩邊溫度都升高10℃,則水銀柱將()A.向右移動 B.向左移動C.不動 D.條件不足,不能確定7.對于一定量的理想氣體,下列說法正確的是()A.若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變,其內(nèi)能可能減小B.若氣體的內(nèi)能不變,其狀態(tài)也一定不變C.若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高,其壓強(qiáng)也一定不斷增大D.當(dāng)氣體溫度升高時(shí),氣體的內(nèi)能一定增大8.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體,從圖中A狀態(tài)開始,經(jīng)歷了B、C,最后到D狀態(tài)。下列說法中正確的是()A.A→B溫度升高,體積不變B.B→C壓強(qiáng)不變,體積變小C.C→D壓強(qiáng)變小,體積變小D.B點(diǎn)的溫度最高,C點(diǎn)的體積最小9．一定質(zhì)量的氣體在等容變化過程中，溫度每升高1℃，壓強(qiáng)的增加量等于它在27℃時(shí)壓強(qiáng)的（）A． B． C． D．10．兩個(gè)容器A、B用截面均勻的水平玻璃管相通，如圖所示，A、B中所裝氣體溫度分別為10℃和20℃，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10℃，則水銀將（）A．向左移動 B．向右移動 C．不動 D．無法確定二、解答題11．如圖，上端帶卡環(huán)、底部有加熱裝置的圓柱形氣缸豎直放置在水平地面上，質(zhì)量為m、橫截面積為S、厚度不計(jì)的活塞到氣缸底部的距離為氣缸高度的一半，活塞下部封閉有溫度為T的理想氣體。已知重力加速度為g，外界大氣壓強(qiáng)恒為，忽略一切摩擦?，F(xiàn)對封閉氣體緩慢加熱，則活塞恰好到達(dá)氣缸上端卡口時(shí)氣體溫度T1=_______；保持封閉氣體的溫度T1不變，在活塞上表面緩慢倒入沙子，使活塞到氣缸底部的距離為氣缸高度的三分之一，則倒入沙子的總質(zhì)量m1=________。12.如圖所示，絕熱汽缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計(jì)，活塞下部空間與外界連通，汽缸底部連接一U形細(xì)管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)）。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T0，活塞距離汽缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差。已知水銀密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S（1）U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差；（2）通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh13、某充氣式座椅簡化模型如圖所示，質(zhì)量相等且導(dǎo)熱良好的兩個(gè)汽缸C、D通過活塞分別封閉質(zhì)量相等的兩部分同種氣體A、B，活塞通過輕彈簧相連，靜置在水平面上，已知汽缸的質(zhì)量為M（汽缸壁的厚度不計(jì)），輕彈簧的勁度系數(shù)為k、原長為L0，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g，初始時(shí)環(huán)境溫度為T0，被封閉氣體高度均為L，活塞的橫截面積為S、質(zhì)量和厚度不計(jì)，彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，活塞始終未脫離汽缸。（1）求初始時(shí)B氣體的壓強(qiáng)；（2）若環(huán)境溫度緩慢升至1.2T0，求穩(wěn)定后氣缸C底部離水平面的高度h。2.3氣體的等壓變化和等容變化基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、氣體的等壓變化1．等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。2．蓋—呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。(2)公式：V＝CT或eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)。(3)適用條件：氣體質(zhì)量一定；氣體壓強(qiáng)不變。(4)等壓變化的圖像：由V＝CT可知在V-T坐標(biāo)系中，等壓線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線。對于一定質(zhì)量的氣體，不同等壓線的斜率不同。斜率越小，壓強(qiáng)越大，如圖所示，p2>(選填“>”或“<”)p1。要點(diǎn)二、氣體的等容變化1．等容變化一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度變化的過程。2．查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。(2)公式：p＝CT或eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)。(3)等容變化的圖像：從圖甲可以看出，在等容過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。但是，如果把圖甲中的直線AB延長至與橫軸相交，把交點(diǎn)當(dāng)作坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系(如圖乙所示)，那么這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。圖乙坐標(biāo)原點(diǎn)的意義為氣體壓強(qiáng)為0時(shí)，其溫度為0K?？梢宰C明，新坐標(biāo)原點(diǎn)對應(yīng)的溫度就是0_K。甲乙(4)適用條件：氣體的質(zhì)量一定，氣體的體積不變。說明：氣體做等容變化時(shí)，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，即p∝T，不是與攝氏溫度t成正比，但壓強(qiáng)變化量Δp與熱力學(xué)溫度變化量ΔT和攝氏溫度的變化量Δt都是成正比的，即Δp∝ΔT、Δp∝Δt。要點(diǎn)三、理想氣體1．理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。2．理想氣體與實(shí)際氣體在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體看成理想氣體來處理。3．理想氣體的狀態(tài)方程(1)內(nèi)容一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，盡管壓強(qiáng)p、體積V、溫度T都可能改變，但是壓強(qiáng)p跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T之比保持不變。(2)表達(dá)式①eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)；②eq\f(pV,T)＝C。(3)成立條件一定質(zhì)量的理想氣體。說明：理想氣體是一種理想化模型，是對實(shí)際氣體的科學(xué)抽象。題目中無特別說明時(shí)，一般都可將實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理。要點(diǎn)四、對氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋用分子動理論可以定性解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律。1．玻意耳定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動能是一定的。在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)就增大。這就是玻意耳定律的微觀解釋。2．蓋—呂薩克定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動能增大；只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變。這就是蓋—呂薩克定律的微觀解釋。3．查理定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。這就是查理定律的微觀解釋。要點(diǎn)突破突破一：氣體的等壓變化1．蓋－呂薩克定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開始發(fā)生等壓變化，其體積的變化量ΔV與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比．2．V－T圖像和V－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等壓變化過程中(1)V－T圖像：氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖甲所示，且p1<p2，即斜率越小，壓強(qiáng)越大．(2)V－t圖像：體積V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等壓線是一條延長線通過橫軸上－273.15℃的傾斜直線，且斜率越大，壓強(qiáng)越小，圖像縱軸的截距V0是氣體在0℃時(shí)的體積。3．應(yīng)用蓋－呂薩克定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體；(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變；(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、體積；(4)根據(jù)蓋－呂薩克定律列式求解；(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)。突破二：氣體的等容變化1．查理定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開始發(fā)生等容變化，其壓強(qiáng)的變化量Δp與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比．2．p－T圖像和p－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等容變化過程中(1)p－T圖像：氣體的壓強(qiáng)p和熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖甲所示，且V1<V2，即體積越大，斜率越小。(2)p－t圖像：壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等容線是一條延長線通過橫軸上－273.15℃的傾斜直線，且斜率越大，體積越小．圖像縱軸的截距p0是氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)．3．應(yīng)用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體；(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，體積不變；(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)；(4)根據(jù)查理定律列式求解；(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)。突破三：理想氣體1．理想氣體嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程。2．理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計(jì)，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)。它是對實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，是一種理想模型，實(shí)際并不存在。3．理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力。4．理想氣體分子無分子勢能的變化，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動的動能之和，只和溫度有關(guān)。突破四：理想氣體的狀態(tài)方程1．對理想氣體狀態(tài)方程的理解(1)成立條件：一定質(zhì)量的理想氣體；(2)該方程表示的是氣體三個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，與中間的變化過程無關(guān)；(3)公式中常量C僅由氣體的種類和質(zhì)量決定，與狀態(tài)參量(p、V、T)無關(guān)；(4)方程中各量的單位：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位制中的單位。2．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(T1＝T2時(shí)，p1V1＝p2V2玻意耳定律,V1＝V2時(shí)，\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)查理定律,p1＝p2時(shí)，\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)蓋－呂薩克定律))突破五：氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變。體積越小，分子的數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖。2．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：體積不變，則分子數(shù)密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖。3．蓋－呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小。(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素，即分子的數(shù)密度減小，所以氣體的體積增大，如圖。突破六：一定質(zhì)量的氣體不同圖象比較類別圖線特點(diǎn)舉例p－VpV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p－1/V斜率越大，溫度越高p－T斜率越大，體積越小V－T斜率越大，壓強(qiáng)越小典例精析題型一：查理定理的應(yīng)用例一．有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封有一定量氣體，與A相連的B管插在水槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出．設(shè)B管的體積與A玻璃泡的體積相比可忽略不計(jì)．在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對B管進(jìn)行溫度刻度(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg的壓強(qiáng)，等于101kPa)．已知當(dāng)溫度t1＝27℃時(shí)，管內(nèi)水銀面高度x1＝16cm，此高度即為27℃的刻度線，問t＝0℃的刻度線在何處．思路點(diǎn)撥：解析：選玻璃泡A內(nèi)的一定量的氣體為研究對象，由于B管的體積可略去不計(jì)，溫度變化時(shí)，A內(nèi)氣體經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程．玻璃泡A內(nèi)氣體的初始狀態(tài)：T1＝300K，p1＝(76－16)cmHg＝60cmHg末態(tài)，即t＝0℃的狀態(tài)：T0＝273K由查理定律得p＝eq\f(T0,T1)p1＝eq\f(273,300)×60cmHg＝54.6cmHg所以t＝0℃時(shí)水銀面高度，即刻度線的位置是x0＝(76－54.6)cm＝21.4m.答案：21.4cm變式遷移1：用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會導(dǎo)致爆炸．我們通常用的可樂易拉罐容積V＝355mL.假設(shè)在室溫(17℃)罐內(nèi)裝有0.9V的飲料，剩余空間充滿CO2氣體，氣體壓強(qiáng)為1atm.若易拉罐承受的壓強(qiáng)為1.2atm，則保存溫度不能超過多少？解析：取CO2氣體為研究對象，則：初態(tài)：p1＝1atm，T1＝(273＋17)K＝290K末態(tài)：p2＝1.2atm，T2＝未知量，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律eq\f(p2,p1)＝eq\f(T2,T1)得：T2＝eq\f(p2,p1)T1＝eq\f(1.2×290,1)K＝348Kt＝(348－273)℃＝75℃.答案：75℃題型二：蓋—呂薩克定律的應(yīng)用例二．如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)密閉氣體的溫度由T1升高到T2時(shí)，求：(1)溫度為T2時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)溫度為T2時(shí)的氣體體積．(汽缸的橫截面積為S，忽略活塞與汽缸間的摩擦，溫度T1時(shí)氣體的體積為V1)思路點(diǎn)撥：解析：(1)以活塞為研究對象進(jìn)行受力分析，如圖所示．由平衡條件pS＝mg＋p0S，得p＝eq\f(mg,S)＋p0(2)由蓋—呂薩克定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)得：V2＝V1eq\f(T2,T1).答案：(1)eq\f(mg,S)＋p0(2)V1eq\f(T2,T1)變式遷移2：一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00atm(即76.0cmHg)、溫度為27.0℃的氦氣時(shí)，體積為3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣的壓強(qiáng)逐漸減小至此高度上的大氣壓36.0cmHg，氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變．此后停止加熱，保持高度不變．已知在這一海拔高度氣溫為－48.0℃.求：(1)氦氣在停止加熱前的體積；(2)氦氣在停止加熱較長一段時(shí)間后的體積．解析：(1)在氣球上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程．根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2①式中，p1＝76.0cmHg，V1＝3.50m3，p2＝36.0cmHg，V2是在此等溫過程末氦氣的體積．由①式得V2≈7.39m3②(2)在停止加熱較長一段時(shí)間后，氦氣的溫度逐漸從T1＝300K下降到與外界氣體溫度相同，即T2＝225K．這是一等壓過程．根據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(V2,T1)＝eq\f(V3,T2)③式中，V3是在此等壓過程末氦氣的體積．由③式得V3≈5.54m3答案：(1)7.39m3(2)5.54m3題型三：氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像問題例三．如圖所示，一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A.問AB、BC、CD、DA是什么過程？已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的體積是1L，求在狀態(tài)B、C、D時(shí)的體積各為多少，并把此圖改為p－V圖．解析：A→B為等容線，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大．B→C為等壓過程，體積隨溫度升高而增大．C→D為等溫變化，體積隨壓強(qiáng)減小而增大．D→A為等壓變化，體積隨溫度降低而減?。深}意知VB＝VA＝1L，因?yàn)閑q\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，所以VC＝eq\f(TC,TB)·VB＝eq\f(900,450)×1L＝2L．VD＝eq\f(pC,pD)·VC＝eq\f(3,1)×2L＝6L，據(jù)以上數(shù)據(jù)，題中四個(gè)過程的p－V圖象如圖所示．答案：見解析變式遷移3：如圖所示，為一定質(zhì)量的理想氣體p－1/V圖象，圖中BC為過原點(diǎn)的直線，A、B、C為氣體的三個(gè)狀態(tài)，則下列說法中正確的是()A．TA>TB＝TC B．TA>TB>TCC．TA＝TB>TC D．TA<TB<TC解析：由題圖可知A→B為等容變化，根據(jù)查理定律，pA>pB，TA>TB.由B→C為等溫變化，即TB＝TC.所以TA>TB＝TC，選項(xiàng)A正確．答案：A強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度由0升高到10時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp1，當(dāng)它由100升高到110時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp2，則Δp1與Δp2之比是（）A．1∶1 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶10【答案】A【解析】等容變化中，這四個(gè)狀態(tài)在同一條等容線上，因ΔT相同，所以Δp也相同。故選A。2．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化為a→b→c→a，其中縱坐標(biāo)表示氣體壓強(qiáng)p、橫坐標(biāo)表示氣體體積V，a→b是以p軸和V軸為漸近線的雙曲線。則下列結(jié)論正確的是（）A．狀態(tài)a→b，理想氣體的內(nèi)能減小B．狀態(tài)b→c，單位時(shí)間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的分子數(shù)變少C．狀態(tài)b→c，外界對理想氣體做正功D．狀態(tài)c→a，理想氣體的溫度降低【答案】C【解析】A．因?yàn)閍→b是以p軸和V軸為漸近線的雙曲線，所以a→b是等溫過程，溫度不變，理想氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；B．狀態(tài)b→c，壓強(qiáng)不變，體積變小，所以單位時(shí)間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的分子數(shù)變多，故B錯(cuò)誤；C．狀態(tài)b→c，壓強(qiáng)不變，體積變小，所以外界對理想氣體做正功，故C正確；D．狀態(tài)c→a，體積不變，壓強(qiáng)升高，理想氣體的溫度升高，故D錯(cuò)誤；故選C。3．一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，其狀態(tài)參量p、V、T的變化情況不可能是（）A．p、V、T都增大 B．p減小，V和T都增大C．p和V減小，T增大 D．p和T增大，V減小【答案】C【解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有因此不可能出現(xiàn)壓強(qiáng)和體積減小而溫度升高的情形。故選C。4、對于一定量的稀薄氣體，下列說法正確的是（

）A．保持壓強(qiáng)不變時(shí)，分子熱運(yùn)動可能變得劇烈B．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子熱運(yùn)動必然變得劇烈C．壓強(qiáng)變大時(shí)，分子間的平均距離必然變小D．壓強(qiáng)變小時(shí)，分子間的平均距離不可能變小【答案】A【解析】A．保持壓強(qiáng)不變，若溫度升高，分子熱運(yùn)動將變得劇烈，若溫度下降，則相反，故A正確；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，壓強(qiáng)變大時(shí)，溫度不一定升高，所以分子熱運(yùn)動不一定變得劇烈，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，壓強(qiáng)變大時(shí)，體積不一定變大，壓強(qiáng)變小時(shí)，體積可以變小，故CD錯(cuò)誤。故選A。5、一根足夠長的試管開口豎直向下，中間用水銀封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，如圖所示?，F(xiàn)將試管繞定點(diǎn)緩慢向右轉(zhuǎn)到虛線處，則下列圖像中可能正確的是（）A． B． C．D．【答案】D【解析】設(shè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p、體積為V，水銀柱的長度為h，轉(zhuǎn)過的角度為θ。則當(dāng)θ增大時(shí)，cosθ減小，封閉氣體的壓強(qiáng)增大、體積減小、溫度不變。A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得壓強(qiáng)增大、V-T圖像中斜率應(yīng)該減小，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得氣體體積減小、p-T圖像的斜率增大，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得溫度不變，壓強(qiáng)增大，圖中箭頭方向反了，故C錯(cuò)誤；D．p-V圖像的等溫線為雙曲線的一支，由于封閉氣體的壓強(qiáng)增大、體積減小、溫度不變，故D正確。故選D。6、兩個(gè)容器A、B,用截面均勻的水平細(xì)玻璃管連通,如圖所示,A、B所裝氣體的溫度分別為17℃和27℃,水銀柱在管中央平衡。如果兩邊溫度都升高10℃,則水銀柱將()A.向右移動 B.向左移動C.不動 D.條件不足,不能確定解析:假設(shè)水銀柱不動,A、B內(nèi)氣體都做等容變化,由Δp=ΔTΔp∝1T,因?yàn)門A<TB,所以ΔpA>ΔpB7.對于一定量的理想氣體,下列說法正確的是()A.若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變,其內(nèi)能可能減小B.若氣體的內(nèi)能不變,其狀態(tài)也一定不變C.若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高,其壓強(qiáng)也一定不斷增大D.當(dāng)氣體溫度升高時(shí),氣體的內(nèi)能一定增大解析:對于一定量的理想氣體,若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變,則它的溫度一定不變,所以內(nèi)能一定不變,故A錯(cuò)誤;對于一定量的理想氣體,若氣體的內(nèi)能不變,則它的溫度一定不變,但壓強(qiáng)和體積可以發(fā)生改變,只需要滿足pV=C,它的溫度就能保持不變,故B錯(cuò)誤;對于一定量的理想氣體,若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高,由理想氣體狀態(tài)方程pVT8.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體,從圖中A狀態(tài)開始,經(jīng)歷了B、C,最后到D狀態(tài)。下列說法中正確的是()A.A→B溫度升高,體積不變B.B→C壓強(qiáng)不變,體積變小C.C→D壓強(qiáng)變小,體積變小D.B點(diǎn)的溫度最高,C點(diǎn)的體積最小解析:從圖像直接看出A→B溫度升高,因?yàn)锳B延長線經(jīng)過原點(diǎn),是等容線,體積不變,A正確;B→C是等壓線,壓強(qiáng)不變,根據(jù)pVT=C,壓強(qiáng)不變,隨著溫度降低,體積變小,B正確;根據(jù)pVT=C,C→D溫度不變,壓強(qiáng)變小,體積增大,C錯(cuò)誤;由圖線直接看出,B點(diǎn)的溫度最高;根據(jù)pVT=C得,pT=CV,氣體的體積與pT圖像的斜率成反比,由圖像得kA=kB<kD<kC,則VA=VB>V9．一定質(zhì)量的氣體在等容變化過程中，溫度每升高1℃，壓強(qiáng)的增加量等于它在27℃時(shí)壓強(qiáng)的（）A． B． C． D．【答案】C【解析】一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)有設(shè)27℃時(shí)的體積為，故有故有即溫度每升高1℃，增加的體積等于它在27℃時(shí)體積的。故選C。10．兩個(gè)容器A、B用截面均勻的水平玻璃管相通，如圖所示，A、B中所裝氣體溫度分別為10℃和20℃，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10℃，則水銀將（）A．向左移動 B．向右移動 C．不動 D．無法確定【答案】B【解析】假定兩個(gè)容器的體積不變，即V1，V2不變，A、B中所裝氣體溫度分別為283K和293K，當(dāng)溫度升高△T時(shí)，容器A的壓強(qiáng)由p1增至p'1△p1=p'1﹣p1容器B的壓強(qiáng)由p2增至p′2△p2=p′2﹣p2由查理定律得因?yàn)閜2=p1所以△p1＞△p2即水銀柱應(yīng)向右移動，故B正確，ACD錯(cuò)誤．故選B。二、解答題11．如圖，上端帶卡環(huán)、底部有加熱裝置的圓柱形氣缸豎直放置在水平地面上，質(zhì)量為m、橫截面積為S、厚度不計(jì)的活塞到氣缸底部的距離為氣缸高度的一半，活塞下部封閉有溫度為T的理想氣體。已知重力加速度為g，外界大氣壓強(qiáng)恒為，忽略一切摩擦?，F(xiàn)對封閉氣體緩慢加熱，則活塞恰好到達(dá)氣缸上端卡口時(shí)氣體溫度T1=_______；保持封閉氣體的溫度T1不變，在活塞上表面緩慢倒入沙子，使活塞到氣缸底部的距離為氣缸高度的三分之一，則倒入沙子的總質(zhì)量m1=________?！敬鸢浮?T；4m【解析】[1]對封閉氣體緩慢加熱，則活塞恰好到達(dá)氣缸上端卡口，對封閉氣體處于等壓過程，由蓋-呂薩克定律可知其中解得[2]未在活塞上表面緩慢倒入沙子前，對活塞列受力平衡保持封閉氣體的溫度T1不變,對封閉氣體處于等溫過程，由玻意耳定律可知對活塞列受力平衡其中聯(lián)立可解12.如圖所示，絕熱汽缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計(jì)，活塞下部空間與外界連通，汽缸底部連接一U形細(xì)管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)）。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T0，活塞距離汽缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差。已知水銀密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S（1）U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差；（2）通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh答案：（1）MSρ（2）解析：（1）設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，對活塞分析有p用水銀柱表達(dá)氣體的壓強(qiáng)p=解得Δh=（2）加熱過程是等壓變化h0ST13、某充氣式座椅簡化模型如圖所示，質(zhì)量相等且導(dǎo)熱良好的兩個(gè)汽缸C、D通過活塞分別封閉質(zhì)量相等的兩部分同種氣體A、B，活塞通過輕彈簧相連，靜置在水平面上，已知汽缸的質(zhì)量為M（汽缸壁的厚度不計(jì)），輕彈簧的勁度系數(shù)為k、原長為L0，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g，初始時(shí)環(huán)境溫度為T0，被封閉氣體高度均為L，活塞的橫截面積為S、質(zhì)量和厚度不計(jì)，彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，活塞始終未脫離汽缸。（1）求初始時(shí)B氣體的壓強(qiáng)；（2）若環(huán)境溫度緩慢升至1.2T0，求穩(wěn)定后氣缸C底部離水平面的高度h。【答案】（1）；（2）【解析】（1）初始時(shí)A、B氣體壓強(qiáng)相等對氣缸C進(jìn)行受力分析可得得到（2）環(huán)境溫度升高，AB氣體壓強(qiáng)均不變，氣體發(fā)生等圧変化彈簧壓縮量不變C氣缸底部上升的高度即2.4固體基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、晶體和非晶體1．固體可以分為晶體和非晶體兩類．晶體又可以分為單晶體與多晶體。2．石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。3．非晶體(1)沒有(填“有”或“沒有”)規(guī)則的外形；(2)物理性質(zhì)：a.沒有(填“有”或“沒有”)確定的熔化溫度；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)；4．晶體(1)單晶體：①有(填“有”或“沒有”)天然的規(guī)則的幾何形狀②a.有(填“有”或“沒有”)確定的熔點(diǎn)；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性(填“異性”或“同性”)。(2)多晶體：①沒有(填“有”或“沒有”)規(guī)則的幾何形狀②a.有(填“有”或“沒有”)確定的熔點(diǎn)；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)。要點(diǎn)二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。2．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體．那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布。3．同一種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)．有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。要點(diǎn)突破突破一：單晶體、多晶體及非晶體的異同比較分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列——空間點(diǎn)陣有天然、規(guī)則的幾何形狀各向異性有確定的熔點(diǎn)多晶體由無數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無規(guī)則排列組成沒有天然、規(guī)則的幾何形狀各向同性非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的沒有確定的熔化溫度突破二：對單晶體的各向異性的理解(1)單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時(shí)，測試結(jié)果不同。(2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同；②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同；③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同；④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。突破三：晶體的微觀結(jié)構(gòu)對晶體的微觀解釋(1)對單晶體各向異性的解釋圖為在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少。因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。(2)對晶體具有確定熔點(diǎn)的解釋晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。典例精析題型一：晶體與非晶體的區(qū)別例一．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是()A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C．大塊塑料粉碎成形狀相同的顆粒，每個(gè)顆粒即為一個(gè)單晶體D．所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)變式遷移1：（多選）某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅芟嗤瑒t該物體()A．一定是非晶體B．可能具有確定的熔點(diǎn)C．一定是單晶體，因?yàn)樗幸?guī)則的幾何外形D．一定不是單晶體，因?yàn)樗哂懈飨蛲缘奈锢硇再|(zhì)題型二：晶體的微觀結(jié)構(gòu)例二．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)B．晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，也有確定的熔點(diǎn)C．不可以根據(jù)各向同性或各向異性來鑒別晶體和非晶體D．晶體在熔化過程中，分子平均動能不變，內(nèi)能增加變式遷移2：下列說法不正確的是（）A．氣球充氣后會膨脹，是由于所充氣體分子斥力造成的B．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體C．若兩個(gè)分子在相互靠近的過程中分子力逐漸增大，分子勢能也可能逐漸增大D．氣體體積不變時(shí)，溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、將冰塊放在燒杯中，冰塊慢慢熔化成水，再逐漸蒸發(fā)。以下說法正確的是（）A．幾何形狀不規(guī)則的冰塊不是晶體B．冰熔化成水的過程中，水分子的平均動能增加C．在水的表面層，分子比較稀疏，分子間作用力表現(xiàn)為斥力D．水變成水蒸氣，分子間距增大，分子勢能增大2、石墨是碳原子按圖甲排列形成的，其微觀結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)。圖乙為石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，單碳層石墨烯是單層的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大約三百萬層石墨烯。石墨烯是現(xiàn)有材料中厚度最薄、強(qiáng)度最高、導(dǎo)熱性最好的新型材料。則（）A．石墨中的碳原子靜止不動B．碳原子的直徑大約為3×10-9mC．石墨烯碳原子間只存在分子引力D．石墨烯的熔解過程中，碳原子的平均動能不變3．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．有些晶體在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)B．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體4．下雪了，晶瑩的雪花像輕盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形狀如圖所示。下列關(guān)于雪花的說法正確的是（）A．是多晶體 B．是非晶體C．具有各向異性 D．飛舞時(shí)，說明分子在做無規(guī)則運(yùn)動5．大自然之中存在許多絢麗奪目的晶體，這些晶體不僅美麗，而且由于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)各不相同而呈現(xiàn)出千姿百態(tài)：高貴如鉆石，平凡如雪花，都是由無數(shù)原子嚴(yán)謹(jǐn)而有序地組成。關(guān)于晶體與非晶體，正確的說法是（）A．不具有規(guī)則幾何形狀的物體一定不是晶體B．多晶體是許多單晶體雜亂無章的組合而成的，所以多晶體沒有確定的幾何形狀C．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的D．天然水晶是晶體，熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）也是晶體6.(2020·廣東江門期中)(多選)下列說法中正確的是()A.晶體和非晶體的主要區(qū)別在于晶體具有固定的熔點(diǎn)B.單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體沒有固定的熔點(diǎn)C.某種固體物理性質(zhì)各向異性,則它一定是單晶體D.同一種物質(zhì)只能形成一種晶體7.(2020·遼寧錦州月考)某物體表現(xiàn)出各向異性是由于組成物體的物質(zhì)微粒()A.在空間的排列不規(guī)則B.在空間按一定的規(guī)則排列C.數(shù)目較多D.數(shù)目較少8.(2020·山東臨沂期中)晶體在熔化過程中所吸收的熱量,主要用于()A.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),增加分子動能B.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),增加分子勢能C.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),增加分子勢能,同時(shí)增加分子動能D.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),但不增加分子勢能和分子動能9．2020年，“嫦娥五號”探測器勝利完成月球采樣任務(wù)并返回地球。探測器上裝有用石英制成的傳感器，石英是單晶體，其受壓時(shí)表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷。石英晶體（）A．沒有確定的熔點(diǎn) B．具有各向同性的性質(zhì)C．沒有確定的幾何形狀 D．能夠把力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量10．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中正確的是（）A．凡是晶體，都具有確定的幾何外形B．晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)C．晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動著的D．晶體都有各向異性，非晶體是各向同性11．下列四幅圖的有關(guān)說法中不正確的是（）A．分子間距離為r0時(shí)，分子間同時(shí)存在引力和斥力B．水面上的單分子油膜，在測量分子直徑d大小時(shí)可把分子當(dāng)做球形處理C．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性D．猛推木質(zhì)推桿，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，分子間表現(xiàn)為斥力，可看做是絕熱變化12．下列說法不正確的是()A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)B．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體C．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體2.4固體基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、晶體和非晶體1．固體可以分為晶體和非晶體兩類．晶體又可以分為單晶體與多晶體。2．石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。3．非晶體(1)沒有(填“有”或“沒有”)規(guī)則的外形；(2)物理性質(zhì)：a.沒有(填“有”或“沒有”)確定的熔化溫度；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)；4．晶體(1)單晶體：①有(填“有”或“沒有”)天然的規(guī)則的幾何形狀②a.有(填“有”或“沒有”)確定的熔點(diǎn)；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性(填“異性”或“同性”)。(2)多晶體：①沒有(填“有”或“沒有”)規(guī)則的幾何形狀②a.有(填“有”或“沒有”)確定的熔點(diǎn)；b．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)。要點(diǎn)二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。2．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體．那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布。3．同一種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)．有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。要點(diǎn)突破突破一：單晶體、多晶體及非晶體的異同比較分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列——空間點(diǎn)陣有天然、規(guī)則的幾何形狀各向異性有確定的熔點(diǎn)多晶體由無數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無規(guī)則排列組成沒有天然、規(guī)則的幾何形狀各向同性非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的沒有確定的熔化溫度突破二：對單晶體的各向異性的理解(1)單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時(shí)，測試結(jié)果不同。(2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同；②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同；③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同；④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。突破三：晶體的微觀結(jié)構(gòu)對晶體的微觀解釋(1)對單晶體各向異性的解釋圖為在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少。因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。(2)對晶體具有確定熔點(diǎn)的解釋晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。典例精析題型一：晶體與非晶體的區(qū)別例一．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是()A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C．大塊塑料粉碎成形狀相同的顆粒，每個(gè)顆粒即為一個(gè)單晶體D．所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)解析：晶體和非晶體的區(qū)別.選項(xiàng)個(gè)性分析A錯(cuò)誤只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性B錯(cuò)誤單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體C錯(cuò)誤大塊塑料是非晶體，粉碎成形狀規(guī)則的顆粒，依然是非晶體D正確晶體和非晶體的一個(gè)重要區(qū)別就是有無確定的熔點(diǎn)答案：D【反思總結(jié)】晶體和非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有．由于多晶體和非晶體都具有各向同性、無規(guī)則外形的特點(diǎn)，僅從各向同性或幾何形狀不能斷定某一固體是晶體還是非晶體．變式遷移1：（多選）某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅芟嗤?，則該物體()A．一定是非晶體B．可能具有確定的熔點(diǎn)C．一定是單晶體，因?yàn)樗幸?guī)則的幾何外形D．一定不是單晶體，因?yàn)樗哂懈飨蛲缘奈锢硇再|(zhì)解析：導(dǎo)熱性能各向相同的物體可能是非晶體，也可能是多晶體，因此，A選項(xiàng)不正確；多晶體具有確定的熔點(diǎn)，因此B選項(xiàng)正確；物體外形是否規(guī)則不是判斷是否是單晶體的依據(jù)，應(yīng)該說，單晶體具有規(guī)則的幾何外形是“天生”的，而多晶體和非晶體也可以有規(guī)則的幾何外形，當(dāng)然，這只能是“后天”人為加工的，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)閱尉w區(qū)別于多晶體和非晶體在于其物理性質(zhì)上的各向異性，因此D選項(xiàng)正確．答案：BD題型二：晶體的微觀結(jié)構(gòu)例二．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)B．晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，也有確定的熔點(diǎn)C．不可以根據(jù)各向同性或各向異性來鑒別晶體和非晶體D．晶體在熔化過程中，分子平均動能不變，內(nèi)能增加【答案】B【解析】A．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，例如天然水晶與石英玻璃，A正確，不符合題意；B．單晶體有規(guī)則的幾何形狀，多晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀，晶體有確定的熔點(diǎn)，B錯(cuò)誤，符合題意；C．多晶體和非晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，單晶體某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，所以不可以根據(jù)各向同性或各向異性來鑒別晶體和非晶體，C正確，不符合題意；D．晶體在熔化中，晶體的溫度不變，分子平均動能不變，可分子的勢能增加，內(nèi)能增加，D正確，不符合題意。故選B。變式遷移2：下列說法不正確的是（）A．氣球充氣后會膨脹，是由于所充氣體分子斥力造成的B．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體C．若兩個(gè)分子在相互靠近的過程中分子力逐漸增大，分子勢能也可能逐漸增大D．氣體體積不變時(shí)，溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多【答案】A【解析】A．氣球充氣后會膨脹，這是氣體壓強(qiáng)作用的緣故，與分子斥力無關(guān)，A錯(cuò)誤，符合題意；B．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，例如石墨和金剛石，B正確，不符合題意；C．當(dāng)時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，兩個(gè)分子在相互靠近的過程中分子力逐漸增大，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，C正確，不符合題意；D．氣體體積不變時(shí)，溫度越高，分子平均動能越大，單位時(shí)間內(nèi)容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)越多，導(dǎo)致壓強(qiáng)越大，D正確，不符合題意。故選A。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、將冰塊放在燒杯中，冰塊慢慢熔化成水，再逐漸蒸發(fā)。以下說法正確的是（）A．幾何形狀不規(guī)則的冰塊不是晶體B．冰熔化成水的過程中，水分子的平均動能增加C．在水的表面層，分子比較稀疏，分子間作用力表現(xiàn)為斥力D．水變成水蒸氣，分子間距增大，分子勢能增大【答案】D【解析】A．單晶體有規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有規(guī)則的天然外形，幾何形狀不規(guī)則的冰塊具有確定的熔點(diǎn)，屬于多晶體，故A錯(cuò)誤；B．溫度是分子平均動能變化的標(biāo)志，冰融化成水的過程中，溫度不變，水分子的平均動能不變，故B錯(cuò)誤；C．在水的表面層，分子比較稀疏，分子間距大于分子間的平衡距離，分子作用力表現(xiàn)為引力，故C錯(cuò)誤；D．水變成水蒸氣，分子間距增大，分子間作用力表現(xiàn)為引力，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，故D正確。故選D。2、石墨是碳原子按圖甲排列形成的，其微觀結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)。圖乙為石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，單碳層石墨烯是單層的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大約三百萬層石墨烯。石墨烯是現(xiàn)有材料中厚度最薄、強(qiáng)度最高、導(dǎo)熱性最好的新型材料。則（）A．石墨中的碳原子靜止不動B．碳原子的直徑大約為3×10-9mC．石墨烯碳原子間只存在分子引力D．石墨烯的熔解過程中，碳原子的平均動能不變【答案】D【解析】A．石墨中的碳原子是運(yùn)動的，A錯(cuò)誤；B．由意義可知單層的距離為且層與層之間有間距，B錯(cuò)誤；C．石墨烯碳原子間不僅存在分子引力，同時(shí)也存在分子斥力，C錯(cuò)誤；D．石墨烯是晶體，在熔解過程中，溫度不變，故碳原子的平均動能不變，D正確。故選D。3．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．有些晶體在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)B．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體【答案】B【解析】A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體有各向異性，有些晶體在不同的方向上具有不同的光學(xué)性質(zhì)，A正確，不符合題意；B．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒還是晶體，B錯(cuò)誤，符合題意；C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，例如石墨和金剛石，C正確，不符合題意；D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，例如天然石英是晶體，熔融的石英后卻是非晶體；把晶體硫加熱熔化，到入冷水中，會變成柔軟的非晶體硫，再經(jīng)一些時(shí)間又