第2课时 固体、液体和气体
基本技能练
1．(多选)如图1所示，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是
( )
图1
A．水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大 B．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的 C．当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象
D．在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压 解析 当液体处于饱和汽状态时，液体与气体达到了一种动态平衡，液体蒸发现象不会停止，选项C错误；在实际问题中，水面上方含有水分子、空气中的其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，选项D错误，A、B正确。 答案 AB
2．(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图2所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是
( )
图2
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨是单质，石墨烯是化合物 C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体 D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
解析 晶体分子在空间分布具有规则性，故石墨、石墨烯都是晶体，也都是单质，故C项正确，A、B项错误；获取石墨烯的方法为物理方法，故D项正确。 答案 CD
3．(多选) (2014·湖南十校联考)如图3，固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中。现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状态发生了变化。下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，Ek表示该气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线。能正确反映上述过程的是
( )
图3
解析 汽缸置于温度不变的环境中说明气体做等温变化，其p－V图象是双曲线，A正确；理想气体的内能由分子平均动能决定，温度不变，气体的内能不变，B正确，C错误；单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数，容器内分子总数不变，D正确。 答案 ABD
4．(多选)如图4所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，气缸固定不动。一条细线一端连结在活塞上，另一端跨过两个光滑的定滑轮后连结在一个小桶上，开始时活塞静止，现不断向小桶中添加细砂，使活塞缓慢向上移动(活塞始终未被拉出，气缸、周围环境温度不变)。则在活塞移动的过程中，下列说法正确的是
( )
图4
A．气缸内气体的分子平均动能不变 B．气缸内气体的内能变小 C．气缸内气体的压强变小 D．气缸内气体向外界放热
解析 气缸导热且活塞缓慢移动，则封闭气体温度不变，气体内能不变，分子平均动能不变，A正确，B错误；绳子对活塞拉力增大，则气缸内气体压强减小，C正确；气体温度不变，内能不变，体积增大，对外做功，由热力学第一定律知，应从外界吸收热量，D错误。 答案 AC
5．如图5所示，大气压强为p0，气缸水平固定，开有小孔的薄隔板将其分为A、B两部分，光滑活塞可自由移动。初始时气缸内被封闭气体温度为T，A、B两部分容积相同。加热气体，使A、B两部分体积之比为1∶2。
图5
(1)气体温度应加热到多少？
(2)将活塞向左推动，把B部分气体全部压入A中，气体温度变为2T，求此时气体的压强。
解析 (1)加热后，A、B两部分体积之比为1∶2，设A部分气体的体积为V，则初始状态A、B两部分总体积为2V，末状态总体积为3V，气体做等压变化，所以满足得T1＝1.5T。
2V3V＝，TT1
(2)由理想气体状态方程得答案 (1)1.5T (2)4p0
p0·2Vp2·V＝，解得p2＝4p0。 T2T能力提高练
6．如图6所示，粗细均匀两端开口的U形管竖直放置，管的内径很小，水平部分BC长为16 cm，一空气柱将管内水银分隔成左右两段，大气压强p0＝76 cmHg。当空气柱温度为
T0＝273 K，长为l0＝9 cm时，BC管内左边水银柱长2 cm，AB管内水银柱长为3 cm。求：
图6
(1)右边水银柱总长度；
(2)当空气柱温度升高到多少时，左边的水银柱恰好全部进入竖直管AB内。 解析 设U形管的截面积为S (1)右侧CD管中水银柱长为L1＝3 cm 水平管中右端水银柱长L2＝5 cm U形管右边水银柱总长是L＝8 cm (2)水平管封闭气体初始状态
p1＝79 cmHg，T1＝273 K，V1＝9S
水平管封闭气体末状态
p2＝81 cmHg，V2＝13S
由
p1V1p2V2
＝ T1T2
解得T2＝404.3 K
答案 (1)8 cm (2)404.3 K
7．(2014·海南卷，15)一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为
p10，如图7(a)所示，若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比
为3∶1，如图(b)所示。设外界温度不变，已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。
图7
解析 设活塞的质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为p20，倒置后上下部气体的压强分别为p2、p1，由力的平衡条件有p20＝p10＋，p1＝p2＋
倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得
mgSmgSV0V03V03V0p10＝p1，p20＝p2
2
4
2
4
4p10S解得m＝
5g答案
4p10S 5g8．[2014·新课标全国卷Ⅱ，33(2)]如图8，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、
b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均
1
为7 ℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的 ，活塞b在气缸正中间。
4
图8
(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度； 1
(2)继续缓慢加热，使活塞a上升。当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的16压强。
解析 (1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，且活塞a不动，设气缸A的容积为V0，氮气初始状态的体积为V1，温度为T1，末态体积V2，温度为
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