2021年高考物理【熱點(diǎn)?重點(diǎn)?難點(diǎn)】專練(新高考專用)

重難點(diǎn)11氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程

【知識(shí)梳理】

一分子動(dòng)理論、內(nèi)能及熱力學(xué)定律

1.分子動(dòng)理論要掌握的“一個(gè)橋梁、三個(gè)核心”

(1)宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁

(2)分子模型、分子數(shù)

①分子模型：球模型丫=飆3,立方體模型/=決

②分子數(shù)：%=〃必=譚-以=白刈(固體、液體).

"molVmol

(3)分子運(yùn)動(dòng):分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，即平均速

率越大，但某個(gè)分子的瞬時(shí)速率不一定大.

(4)分子勢(shì)能、分子力與分子間距離的關(guān)系.

2.理想氣體相關(guān)三量AU、W、。的分析思路

(1)內(nèi)能變化量AU的分析思路

①由氣體溫度變化分析氣體內(nèi)能變化.溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少.

②由公式AU=W+Q分析內(nèi)能變化.

(2)做功情況W的分析思路

①由體積變化分析氣體做功情況.體積膨脹，氣體對(duì)外界做功;體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功.

②由公式0分析氣體做功情況.

(3)氣體吸、放熱。的分析思路：一般由公式分析氣體的吸、放熱情況.

二固體、液體和氣體

1.固體和液體的主要特點(diǎn)

(1)晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同.晶體具有確定的熔點(diǎn)，單晶體表現(xiàn)

出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性.晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化.

(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，液晶具有流動(dòng)性，在光學(xué)、

電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.

(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切.

2.飽和汽壓的特點(diǎn)

液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān).

3.相對(duì)濕度

某溫度時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比.即B=￡

4.對(duì)氣體壓強(qiáng)的兩點(diǎn)理解

(1)氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是氣體分子頻繁碰撞的結(jié)果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對(duì)

容器壁因碰撞而產(chǎn)生的壓強(qiáng)就越大.

(2)地球表面大氣壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣重力產(chǎn)生的.

三氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程

1.氣體壓強(qiáng)的幾種求法

(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建

立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng).

(2)力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力

平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng).

(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等.

(4)加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力

分析，利用牛頓第二定律列方程求解.

2.巧選“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中的研究對(duì)象——化變質(zhì)量為定質(zhì)量

在“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中通過巧選研究對(duì)象可以把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的

問題.

(1)充氣問題

設(shè)想將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體用一個(gè)無形的彈性口袋收集起來，那么當(dāng)我們?nèi)∪萜骱涂诖鼉?nèi)的全部

氣體為研究對(duì)象時(shí)，這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化，其質(zhì)量總是不變的.這樣，就將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化

為定質(zhì)量問題.

(2)抽氣問題

用抽氣筒對(duì)容器抽氣的過程中，對(duì)每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，其解決方法同充氣問

題類似，假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.

(3)灌氣(分裝)問題

將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問題，可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的

氣體看作整體作為研究對(duì)象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.

(4)漏氣問題

容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,不能用理想氣體狀態(tài)方程求解.如果選容器內(nèi)剩余

氣體為研究對(duì)象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.

四氣體的狀態(tài)變化圖象與熱力學(xué)定律的綜合問題

1.一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化圖象與特點(diǎn)

類別圖象特點(diǎn)其他圖象

pV=C。其中C為恒量)，pV之

積越大，等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)

等溫線越遠(yuǎn)

p=CT^,斜率火=CT,即斜率

越大，溫度越高

P=yT,斜率2=電,即斜率越

等容線

大，體積越小

V=》斜率仁也即斜率越

等壓線

大，壓強(qiáng)越小

2.對(duì)熱力學(xué)第一定律的考查有定性判斷和定量計(jì)算兩種方式

⑴定性判斷

利用題中的條件和符號(hào)法則對(duì)W、2、AU中的其中兩個(gè)量做出準(zhǔn)確的符號(hào)判斷，然后利用AU

=W+Q對(duì)第三個(gè)量做出判斷.

(2)定量計(jì)算

一般計(jì)算等壓變化過程的功,即W=p-AV,然后結(jié)合其他條件,利用△〃=W+Q進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.

(3)注意符號(hào)正負(fù)的規(guī)定

若研究對(duì)象為氣體,對(duì)氣體做功的正負(fù)由氣體體積的變化決定.氣體體積增大,氣體對(duì)外界做

功，W<0；氣體的體積減小，外界對(duì)氣體做功，W>0.

【命題特點(diǎn)】這部分知識(shí)主要考查：分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合；固體、液體與氣體實(shí)驗(yàn)定

律的組合；熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合；熱學(xué)基本規(guī)律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合。

【限時(shí)檢測(cè)】(建議用時(shí)：30分鐘)

一、單選題

1.(2020?全國(guó)高三專題練習(xí))在圖甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，蠟

熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系

如圖丁所示，以下說法正確的是（）

A.甲、乙為非晶體，丙是晶體

B.甲、乙為晶體，丙是非晶體

C.甲、丙為非晶體，乙是晶體

D.甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體

【答案】D

【解析】

由圖甲、乙、丙可知，甲、乙各向同性，丙各向異性；由圖丁可知，甲、丙有固定熔點(diǎn)，乙無固定

熔點(diǎn)，所以甲、丙為晶體，乙為非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，D正確。

故選D。

2.（2021?全國(guó)高三專題練習(xí)）一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程外、be、cd、

da回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)。。下列判斷正確的是（）

A.氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等

B.氣體在狀態(tài)。時(shí)的內(nèi)能小于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能

C.在過程〃中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功

D.在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功

【答案】A

【解析】

A.由四的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)。知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，A正確;

B.理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，。狀態(tài)時(shí)溫度較高，故在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)。時(shí)的內(nèi)能,

B錯(cuò)誤；

C.過程4是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由理想氣體狀態(tài)方程可知，壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對(duì)

氣體做功，由熱力學(xué)第一定律知，氣體對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，c錯(cuò)誤；

D.過程而氣體溫度升高，內(nèi)能增大，由理想氣體狀態(tài)方程可知，溫度升高，體積變大，氣體對(duì)外

做功，故從外界吸收的熱量應(yīng)大于氣體對(duì)外界做的功，D錯(cuò)誤。

故選Ao

3.（2021?全國(guó)高三專題練習(xí)）房間里氣溫升高3。（3時(shí)，房間內(nèi)的空氣將有1%逸出到房間外，由此

可計(jì)算出房間內(nèi)原來的溫度是（）

A.-7℃B.7℃C.27℃D.24℃

【答案】D

【解析】

充氣、抽氣與漏氣問題中往往以所有的氣體為研究對(duì)象。以升溫前房間里的氣體為研究對(duì)象，由蓋

呂薩克定律得

解得

故

"24C

所以D正確；ABC錯(cuò)誤；

故選D。

4.（2021?全國(guó)高三專題練習(xí)）在“探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)

據(jù)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示如下表所示，仔細(xì)觀察’?尸一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來越小，造成這一現(xiàn)象的

原因可能是（）

序號(hào)V(ml)p(xlO5Pa)p-V(xlO5Paml)

1

2

3

4

5

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力越來越大

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度升高了

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏

【答案】D

【解析】

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大，不會(huì)影響氣壓與體積，故A錯(cuò)誤:

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

PV乘積變大，故B錯(cuò)誤；

C.封閉氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)無關(guān)，故c錯(cuò)誤；

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

常數(shù)C與質(zhì)量有關(guān)，變小，故PV乘積減小，故D正確；

故選D。

二、多選題

5.（2020?全國(guó)高三專題練習(xí)）在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，蠟

熔化的范圍如圖所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，

則（）

A.甲、乙是非晶體，丙是晶體

B.甲、丙是晶體，乙是非晶體

C.甲、丙是多晶體，乙是晶體

D.甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體

【答案】BD

【解析】

由題圖知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由題圖知，甲、丙有固定的熔點(diǎn)，乙沒有固定

的熔點(diǎn)，所以甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體。

故選BDo

6.（2021?山東日照市?高三期末）下列說法正確的是（）

A.布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體內(nèi)各個(gè)部分的溫度不同引起的

B.分子間的引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小

C.物體的溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能和物體的內(nèi)能一定都增大

D.根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)、氣體的密度和摩爾質(zhì)量，可以估算分子間的平均距離

【答案】BD

【解析】

A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體內(nèi)微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是由液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，A錯(cuò)誤；

B.分子間的引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小，B正確；

C.物體的溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，而內(nèi)能還跟分子勢(shì)能有關(guān)，故內(nèi)能不一定增大，C錯(cuò)

誤：

D.根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)NA、氣體的密度。和摩爾質(zhì)量M,由

可求得摩爾體積V,則每個(gè)分子所占據(jù)的空間體積

把每個(gè)分子所占據(jù)的空間體積看成立方體，可知分子間的平均距離為

故根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)、氣體的密度和摩爾質(zhì)量，可以估算分子間的平均距離，D正確。

故選BD。

三、解答題

7.(2021.全國(guó)高三其他模擬)有一粗細(xì)均勻、上端開口下端封閉的玻璃管，其總長(zhǎng)為L(zhǎng)

(1)求大氣壓強(qiáng)和玻璃管回到原來的位置時(shí)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度；

(2)現(xiàn)對(duì)回到原來位置的玻璃管底部加熱，求當(dāng)管內(nèi)封閉氣體的溫度為多少時(shí)，管內(nèi)的水銀柱又會(huì)與

管口恰好相平。

32

【答案】(1)kcm；(2)450K

【解析】

⑴設(shè)大氣壓強(qiáng)為曲，玻璃管的橫截面積為5,以管內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，初狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)為

pi—po+21cmHg,Vi=10Scm3,Ti=300K

末狀態(tài)時(shí)，氣體的壓強(qiáng)

P2=po-15cmHg,吻=165cn?,4=300K

由玻意耳定律可得

PWI=P2y2

解得

po=75cmHg

當(dāng)玻璃管回到原來位置時(shí)，設(shè)此時(shí)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度為“，此時(shí)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為

必=(75+15)cmHg=90cmHg,Vy—L'S

由玻意耳定律有

p\Vt=piVi

解得

32

U———cm

3

(2)設(shè)當(dāng)水銀柱再次與管口相平時(shí)，管內(nèi)封閉氣體的溫度為加，此時(shí)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為

*=p3=90cmHg,W=(31cm-15cm)S=16Scm3,T3=3OOK

由蓋-呂薩克定律有

解得

A=450K

8.(2021?湖南高三月考)如圖所示，“7”字形玻璃管中注有一段水銀，水銀柱在玻璃管中封閉一段豎

直的氣柱B,活塞與水平水銀柱間也封閉一段氣柱A,開始時(shí)氣柱A長(zhǎng)為L(zhǎng)=5cm,壓強(qiáng)為76cmHg,

豎直管中水銀柱長(zhǎng)力|=14cm,豎直氣柱8長(zhǎng)