高中物理沪科技版（2020）选修第三册气体的状态优质导学案

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▉题型1 气体压强的微观解释
【知识点的认识】
1.气体压强的产生
单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生了持续，均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
2.决定气体压强大小的因素
（l）微观因素
①气体分子的数密度：气体分子数密度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。
②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）对器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大。
（2）宏观因素
1与温度有关：温度越高，气体的压强越大。
②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。
3.密闭气体压强和大气压强的区别与联系
1．一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是（ ）
A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变
B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变
C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变
D．以上说法都不对
2．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是（容器容积恒定）（ ）
A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA＞pB，乙容器中pC＝pD
D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
3．某同学记录2021年11月19日教室内温度如下：
教室内气压可认为不变，则当天16：00与10：00相比，下列说法正确的是（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）（ ）
A．教室内空气密度增加
B．教室内空气分子平均动能增加
C．墙壁单位面积受到气体压力增大
D．单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数增加
4．密闭容器中气体的压强（ ）
A．是由分子受到的重力所产生的
B．是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的
C．是由气体分子间的相互作用力（吸引力和排斥力）产生的
D．当容器自由下落时将减少为零
5．气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外（ ）
A．气体分子可以做布朗运动
B．气体分子的动能都一样大
C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动
D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力的缘故
6．气体的压强（ ）
A．与其体积、温度都有关
B．与其体积、温度都无关
C．只与体积有关
D．只与温度有关
（多选）7．下列说法中正确的是（ ）
A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
B．当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小
C．利用氧气的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以估算出一个氧气分子的体积
D．气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁持续频繁的撞击作用
（多选）8．关于理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．质量和温度都相同的理想气体，内能一定相同
B．对一定质量的理想气体，若温度降低，要保持压强不变，则一定要增加分子的数密度
C．对一定质量的理想气体，如果压强增大，气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定增大
D．一定量的某种理想气体在绝热膨胀过程中，温度一定降低
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，一定从外界吸收热量
▉题型2 平衡态及其特点
【知识点的认识】
1.平衡态的定义：要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统的参量会随时间变化。然而在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态。这种状态叫作平衡态（equilibrium state），否则就是非平衡态。
2.平衡态的特点：当系统处于平衡态时，系统所有状态参量都不随时间变化，我们就能比较准确地描述系统的状态。在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。
9．下列说法正确的是（ ）
A．两系统达到热平衡时都处于平衡态
B．物体的温度越高，物体的每一个分子热运动动能越大
C．物体温度升高，其内能一定增加
D．气体压强是气体分子间的斥力产生的
▉题型3 温度与热平衡及热平衡定律
【知识点的认识】
1.热平衡：两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化。
2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。
3.热平衡定律的意义
决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度。因为互为热平衡的系统具有相同的温度，所以在比较各系统的温度时，不需要直接接触系统，只需将温度计分别与各系统接触，即可比较温度的高低。
4.热平衡的两点注意方面
（1）热平衡的特征方面：温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。
（2）热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。
（多选）10．下列说法正确的是（ ）
A．目前实验室内所能达到的最低温度为﹣273.15℃，即绝对零度
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．热平衡定律为：当A、B两物体分别与C物体达到热平衡时，则A物体与B物体之间也会处于热平衡状态
D．扩散现象说明分子之间存在空隙，同时也说明分子在永不停息地做无规则运动
▉题型4 热力学温标和摄氏温标的换算
【知识点的认识】
1.如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标（ thermmetric scale ）。
2.常用的两种温标是摄氏温标和热力学温标。
摄氏温标表示的温度是摄氏温度，单位是摄氏度，符号为℃。
开尔文温标表示的温度是热力学温度，单位是开尔文，简称开，是国际单位制中七个基本物理量之一，符号是K。
3.摄氏温标和热力学温标的关系
①两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同，
△t＝△T．
②换算关系为：T＝t+273.15K．
11．关于温度与温标，下列说法中正确的是（ ）
A．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度由T升至2T
B．气体的温度升高1℃，也可以说温度升高1K
C．绝对零度是通过实验的方法测出的温度，是气体体积为零时的温度
D．随着制冷技术的不断提高，总有一天绝对零度会达到
12．下列说法中正确的是（ ）
A．因为空气分子间存在斥力，所以用气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气
B．用手捏面包，面包体积会缩小，这是分子间有间隙的缘故
C．打开酒瓶后可嗅到酒的气味，说明分子在做无规则的运动
D．热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃
13．荷兰人华伦海特引入了华氏温度。规定水凝固时的温度为32华氏度，标准大气压下水沸腾的温度为212华氏度，中间分为180等份，每一等份代表1华氏度。今年1月份上海出现了近几年罕见的低温，最低温度接近﹣10摄氏度，换算成华氏温度为（ ）
A．14度B．16度C．18度D．20度
（多选）14．下列关于热力学温度的说法中正确的是（ ）
A．﹣33℃＝240K
B．温度变化1℃，也就是温度变化1K
C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t+273K
15．天气预报说上海的最高气温为35℃，它是 K．中国在研究超导问题方面走在世界前列，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是 ℃。
▉题型5 气体压强的计算
【知识点的认识】
1．气体压强的特点
（1）气体自重产生的压强一般很小，可以忽略。但大气压强P0却是一个较大的数值（大气层重力产生），不能忽略。
（2）密闭气体对外加压强的传递遵守帕斯卡定律，即外加压强由气体按照原来的大小向各个方向传递。
2．封闭气体压强的计算
（1）理论依据
①液体压强的计算公式 p＝ρgh。
②液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为p＝p0+ρgh
③帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体）
④连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。
（2）计算的方法步骤（液体密封气体）
①选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象
②分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压强平衡方程
③解方程，求得气体压强
16．如图所示，活塞质量为m，气缸质量为M，通过弹簧吊在空中，气缸内封住一定质量的空气，气缸内壁与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，则（ ）
A．气缸内空气的压强等于p0+mgS
B．气缸内空气的压强等于p0−MgS
C．内外空气对气缸的作用力大小为（M+m）g
D．内外空气对活塞的作用力大小为mg
17．若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh
B．乙图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh
C．丙图中密闭气体的压强大小是p0﹣ρgh
D．丁图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh1
18．如图a所示，玻璃管上端封闭下端开口，管中通过两段水银柱封闭两段空气柱。轻弹玻璃管使两段水银柱及被两段水银柱封闭的空气柱合在一起（如图b所示）。若此过程中温度不变，水银柱与管壁密封很好，则b管水银柱的下端A'与原来a管水银柱的下端面A相比（ ）
A．在同一高度B．比A稍高
C．A'比A稍低D．条件不足，无法判断
19．如图所示，在一端开口且足够长的玻璃管内，有一小段水银柱封住了一段空气柱．玻璃管绕通过其封闭端的水平轴，从竖直位置开始，顺时针方向缓慢转动，在转动一周的过程中（水银不溢出），管内空气压强p随夹角θ变化的关系图象大致为（ ）
A．B．
C．D．
20．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，竖直插在水银槽内，管内长度为h的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将管向右倾斜30°，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再次达到稳定时，则下列说法中不正确的是（ ）
A．管内水银柱产生的压强变大
B．管内水银柱的长度变大
C．管内空气柱的密度变大
D．管内空气柱的压强变大
（多选）21．如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为20cm的水银柱，封闭了长度均为20cm的A、B两段空气柱，已知大气压强p0＝75cmHg，环境温度保持不变。则A、B两段空气柱的压强是多大（ ）
A．pA＝55cmHgB．pA＝95cmHg
C．pB＝115cmHgD．pB＝120cmHg
22．如图所示的实验装置，研究体积不变时的气体压强与温度的关系，当时大气压为H（cm）汞柱．封有一定质量气体的烧瓶，浸在冰水混合物中，U形压强计可动管A和固定管B中的水银面刚好相平．将烧瓶浸入温度为t℃的热水中时B管的水银面将 ，这时应将A管 ，（以上两空填“上升”或“下降”）使B管中水银面 ．记下此时A、B两管中水银面的高度差为h（cm），此状态下瓶中气体的压强为 ．
23．如图所示，活塞把密闭汽缸分成左、右两个气室，每室各与U形管压强计的一臂相连，压强计的两壁截面处处相同，U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102kg/m3的液体。开始时左、右两气室的体积都为V0＝1.2×10﹣2m3，气压都为p0＝4.0×103Pa，且液体的液面处在同一高度，如图所示，现缓慢向左推进活塞，直到液体在U形管中的高度差h＝40cm，求此时左、右气室的体积V1、V2．假定两气室的温度保持不变，计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积，g取10m/s2。
题型1 气体压强的微观解释
题型2 平衡态及其特点
题型3 温度与热平衡及热平衡定律
题型4 热力学温标和摄氏温标的换算
题型5 气体压强的计算
时刻
8：00
10：00
12：00
14：00
16：00
温度
7℃
11℃
12℃
17℃
16℃