A．分子力先减小后增加
B．分子力先减小再增加然后再减小
C．分子势能先减小后增加
D．分子势能先增大后减小
解析：
rr0时，分子力为引力，故分子间距由r1变到r2的过程中，分子力先减小到零，再增加，然后再减小逐渐趋近零，A、B的情况都有可能，即选项A、B正确；分子力先做正功后做负功，故分子势能先减小而后增大，C正确．
答案：
ABC
3．（多选题）质量相等的氢气和氧气温度相同，若不考虑分子间的势能，则（ ）
A．氢气的内能较大
B．氧气的内能较大
C．两者的内能相等
D．氢气和氧气分子的平均动能相等
解析：
因为氢的摩尔质量小，故同质量的氢气和氧气，氢气的分子数多，内能大．
答案：
AD
4．轨道车运行时，车与轨道摩擦使轨道温度升高．下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，但轨道的内能不增加
B．温度升高，但轨道不会产生热辐射
C．摩擦生热与摩擦生电一样，都涉及能量转化
D．轨道对车的摩擦力方向与车的运动方向无关
解析：
温度是分子平均动能的标志，对于轨道，温度升高时分子平均动能增大，其内能也增大，A错误．轨道温度升高后与周围环境间存在温度差而发生热传递，其中包括传导、对流、辐射三种方式，B错误．从能量转化的情况来看，摩擦生热是机械能转化为内能，摩擦生电是机械能转化为电能，故C正确．轨道对车的摩擦力方向总是在作为动力时与车的运动方向相同，作为阻力时与车的运动方向相反，故D错误．
答案：
C
5．（多选题）下列事例能说明分子间有相互作用力的是（ ）
A．金属块经过锻打能改变它原来的形状而不断裂
B．拉断一根钢绳需要用一定的外力
C．食盐能溶于水而石蜡却不溶于水
D．液体一般很难压缩
解析：
金属块锻打后能改变形状而不断裂，说明分子间有引力；拉断钢绳需要一定外力，也说明分子间有引力；而液体难压缩说明分子间存在斥力；食盐能溶于水而石蜡不溶于水是由物质的溶解特性决定的，与分子间的相互作用力无关，故答案为A、B、D.
答案：
ABD
6．（多选题）人类对物质属性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．液晶的分子势能与体积有关
B．晶体的物理性质都是各向异性的
C．温度升高，每个分子的动能都增大
D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
解析：
液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关，A正确．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体物理性质表现为各向同性，B错误．温度升高时，分子的平均动能增大，但不是每一个分子动能都增大，C错误．露珠由于受到表面张力的作用，表面积有收缩到最小的趋势即呈球形，D正确．
答案：
AD
7．温度都是0℃的水和冰混合时，以下说法正确的是（ ）
A．冰将熔化成水
B．水将凝固成冰
C．如果水比冰多的话，冰熔化；如果冰比水多的话，水结冰
D．都不变，冰水共存
解析：
因为水和冰的温度均为0℃，它们之间不发生热交换，故冰和水可以共存，而且含量不变，故D正确．
答案：
D
8．一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经过足够长一段时间后，则（ ）
A．不再有液体分子飞出液面
B．停止蒸发
C．水蒸气中不再有分子进入液体中
D．在相同时间内从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体的饱和汽压达到了动态平衡
解析：
当液面上方的气体内所含的分子数达到饱和汽压后，处于动态平衡状态，但仍有分子跑出，只不过返回的分子数与跑出的分子数相等，故A、B、C全错，D项正确．
答案：
D
9．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．在一定条件下物体的温度可以降到0K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
答案：
B
10．如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是（ ）
A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．A、B、C项三种说法都不对
解析：
热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．
答案：
C
11．如图所示，用一跟与活塞相连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动，气缸开口向上，内封闭一定质量的气体，缸内活塞可自由活动且不漏气．现将绳剪断，让气缸自由下落，则下列说法正确的是（ ）
A．气体压强减小，内能增大
B．外界对气体做功，气体内能不变
C．气体的压强增大，内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
解析：
通过对气缸的受力分析可知气体的压力为p0－
，当气缸自由下落时，气体的压强变为p0，所以气体压强增大，气体体积减小，外界对气体做功，所以气体的内能增加，温度升高，C正确．
答案：
C
12．（多选题）关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是（ ）
A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大
D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析：
气体分子向真空中扩散时，分子数越少，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大；分子数越多，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越小，则A正确、B错误．扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大，即其宏观态对应的微观态最多，并且这一宏观态的无序性最强，C、D正确．
答案：
ACD
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、实验题（本题有2小题，共14分．请按题目要求作答）
13．（6分）在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，备有以下器材：
用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔，还缺少的器材有__________________________．
答案：
量筒、坐标纸（6分）
14．（8分）在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，
（1）实验简要步骤如下：
A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积S；
B．将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上；
C．用浅盘装入约2cm深的水，然后用痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上；
D．用公式L＝
求出薄膜厚度，即油酸分子的大小；
E．根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V；
F．用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数．
上述实验步骤的合理顺序是____________________．
（2）该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器得1mL上述溶液中有液滴50滴.1滴该溶液得到的油膜的轮廓形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm.根据上述数据，估测出油酸分子的直径为______________．（保留一位有效数字）
答案：
（1）CFBAED 或FECBAD（4分）
（2）5×10－10m．（4分）
三、计算题（本题有3小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（12分）已知地球表面积为S，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，大气压强为p0，写出地球周围大气层的空气分子数的表达式．若S＝5.1×1014m2，M＝2.9×10－2kg/mol，NA＝6.0×1023mol－1，p0＝1.0×105Pa，则地球周围大气层的空气分子数约为多少个？
（取两位有效数字）
解析：
设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生的原因得：
mg＝p0S，（3分）
N＝
NA（4分）
所以，分子数N＝
（2分）
代入数值得：
N＝
＝1.1×1044（个）.（3分）
答案：
N＝
1.1×1044个
16．（12分）一电炉的功率P＝200W，将质量m＝240g的固体样品放在炉内，通电后的电炉内的温度变化如图所示．设全部电能转化为热能并全部被样品吸收，求：
该固体样品的熔点和熔化热为多大？
解析：
由熔化曲线上温度不变的部分可找出熔点，根据熔化时间和电炉功率可知电流做功的多少，这些功全部转化为热并全部用于样品的熔化．
样品的熔点为60℃，熔化时间t＝2min，电流做功W＝Pt，设样品的熔化热为λ，样品熔化过程中共吸收热量Q＝λm.（4分）
由W＝Q，即Pt＝λm.（4分）
整理并代入数据计算得
λ＝
＝
J/kg＝1×105J/kg.（4分）
答案：
60℃ 1×105J/kg
17．（14分）如图所示，封闭有一定质量气体的气缸固定在水平桌面上，开口向右放置，活塞的横截面积为S.活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体，轻绳跨在定滑轮上．开始时气缸内外压强相同，均为大气压p0（mg（1）气体体积减半时的温度T1；
（2）在pV图象中画出气体变化的整个过程．
解析：
（1）设初始气体体积为V，根据理想气体状态方程
＝
，（5分）
得T1＝
T0.（4分）
（2）如图所示（5分）
答案：
（1）
T0
（2）见解析图
2019-2020年高中物理8.3、理想气体的状态方程教案新人教版选修3-3
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
（1）初步理解“理想气体”的概念。
（2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。
（3）熟记盖·吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。
2．通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖·吕萨克定律的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。
3．通过用实验验证盖·吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。
二、重点、难点分析
1．理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。
2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。
另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。
三、教具
1．气体定律实验器、烧杯、温度计等。
四、主要教学过程
（一）引入新课
前面我们学习的玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？
这就是我们今天这节课要学习的主要问题。
（二）教学过程设计
1．关于“理想气体”概念的教学
设问：
（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？
即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？
答案是：
由实验总结归纳得出的。
（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？
老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。
老师讲解：
在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。
这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。
而且实验事实也证明：
在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。
出示表格
（1）：
P
（×1.013×105Pa）
pV值（×1.013×105PaL）
H2
N2
O2
空气
1
1.000
1.000
1.000
1.000
100
1.0690
0.9941
0.9265
0.9730
200
1.1380
1.0483
0.9140
1.0100
500
1.3565
1.3900
1.1560
1.3400
1000
1.7200
2.0685
1.7355
1.9920
说明讲解：
投影片
（1）所示是在温度为0℃，压强为1.013×105Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV乘积值。
从表中可看出在压强为1.013×105Pa至1.013×107Pa之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为1.013×108Pa时，玻意耳定律就完全不适用了。
这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。
而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。
为了研究方便，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。
我们把这样的气体叫做“理想气体”。
（板书“理想气体”概念意义。
）
2．推导理想气体状态方程
前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。
换句话说：
若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。
它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。
根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1，T1），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2，V2，T2），这中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：
第一种：
从（p1，V1，T1）先等温并使其体积变为V2，压强随之变为pc，此中间状态为（pc，V2，T1）再等容并使其温度变为T2，则其压强一定变为p2，则末状态（p2，V2，T2）。
第二种：
从（p1；V1，T1）先等容并使其温度变为T2，则压强随之变为p′c，此中间状态为（p′c，V1，T2），再等温并使其体积变为V2，则压强也一定变为p2，也到末状态（p2，V2，T2）。
将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。
（即要求找出p1、V1、T1与p2、V2、T2间的等量关系。
）
理想气体状态方程。
它说明：
一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。
3．推导并验证盖·吕萨克定律
设问：
（1）若上述理想气体状态方程中，p1=p2，方程形式变化成怎样的形式？
（2）p1=p2本身说明气体状态变化有什么特点？
答案：
说明等效地看作气体做等压变化。
（即压强保持不变的变化）
由此可得出结论：
当压强不变时，一定质量的理想气体的体积与热力学温度成正比。
这个结论最初是法国科学家盖·吕萨克在研究气体膨胀的实验中得到的，也叫盖·吕萨克定律。
它也属于实验定律。
当今可以设计多种实验方法来验证这一结论。
今天我们利用在验证玻意耳定律中用过的气体定律实验器来验证这一定律。
演示实验：
实验装置如图所示，此实验保持压强不变，只是利用改变烧杯中的水温来确定三个温度状态t1、t2、t3，这可从温度计上读出，再分别换算成热力学温度T1、T2、T3，再利用气体实验器上的刻度值作为达热平衡时，被封闭气体的体积值，分别为V1、V2、V3，填入下表：
出示投影幻灯片（3）：
t1
t2
t3
T1
T2
T3
V1
V2
V3
这几个值会近似相等，从而证明了盖·吕萨克定律。
4．课堂练习
显示例题
（1）：
例题 一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
教师引导学生按以下步骤解答此题：
（1）该题研究对象是什么？
答案：
混入水银气压计中的空气。
（2）画出该题两个状态的示意图：
（3）分别写出两个状态的状态参量：
p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3（S是管的横截面积）。
T1=273+27=300K
p2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3
T2=273+（-3）=270K
解得 p=762.2mmHg
（三）课堂小结
1．在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理想气体。
3．盖·吕萨克定律是指：
一定质量的气体在压强不变的条件下，它的体积与热力学温度成正比。
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