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一、試題再現(xiàn)

[物理—選修3-3]（15分）

（1）（5分）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界。現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度_____________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度_____________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。

（2）（10分）熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃。氬氣可視為理想氣體。

（i）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；

（ii）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。

本題分為兩個(gè)小題，其中第一小題為填空題，需根據(jù)題意完成兩個(gè)填空；第二小題為計(jì)算題，需根據(jù)題意完成兩問計(jì)算?，F(xiàn)結(jié)合考生的答卷對(duì)試題進(jìn)行解答，同時(shí)對(duì)考生普遍存在的問題進(jìn)行分析。

二、考生解答展示

類型一：

類型二：

類型三：

三、試題解答及考生問題分析

（一）第一小題分析

1.試題解析

本小題兩空的正確答案分別為“低于”“大于”。第一空主要考查熱力學(xué)第一定律：絕熱情況下Q=0，容器中氣體壓強(qiáng)減小，體積膨脹，氣體對(duì)外做功W＜0，則氣體內(nèi)能△U=W+Q＜0，所以容器中的氣體溫度降低，此空錯(cuò)誤率較低。

第二個(gè)空錯(cuò)誤率較高，有大量考生寫“等于”或“小于”。

2.考生存在的問題

對(duì)氣體狀態(tài)參量的微觀解釋認(rèn)知不到位。

由第一個(gè)空可知，容器內(nèi)空氣膨脹后溫度降低?？梢栽O(shè)想在容器外選取與容器內(nèi)膨脹后氣體等體積的空氣，如圖所示。

根據(jù)對(duì)氣體狀態(tài)參量的微觀認(rèn)知可得：容器內(nèi)膨脹后空氣溫度低，分子的平均運(yùn)動(dòng)速率??；容器外空氣溫度高，分子的平均運(yùn)動(dòng)速率大，而活塞兩側(cè)壓強(qiáng)相等，則必然是單位時(shí)間內(nèi)容器中空氣分子撞擊活塞的數(shù)目多于外部，說明內(nèi)部單位體積的空氣分子數(shù)多于外部，所以容器內(nèi)部空氣密度大于外部。

3.提醒考生注意

在熟練掌握理想氣體狀態(tài)方程的同時(shí)，還要注重對(duì)氣體狀態(tài)參量進(jìn)行微觀認(rèn)識(shí)，宏觀、微觀相結(jié)合，才能更好地理解氣體狀態(tài)變化問題，提高解題能力。

注：本空也可利用克拉伯龍方程求解，只是稍顯超綱。解答如下：由克拉伯龍方程 pV=nRT，又設(shè)m為容器內(nèi)空氣質(zhì)量，聯(lián)立兩式有取容器外質(zhì)量也為m的一部分空氣，由于容器內(nèi)空氣膨脹后溫度低于外界空氣溫度，為保證容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同，故容器內(nèi)空氣密度大于外界空氣密度。

（二）第二小題分析

1.試題解析

本小題的兩問主要考查考生對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的掌握情況。其中第一問難度大于第二問，是較為典型的“變質(zhì)量”問題，因其涉及的變化過程相對(duì)復(fù)雜，需要考生在“變中找不變”、精準(zhǔn)地確定研究對(duì)象、精準(zhǔn)地確定狀態(tài)點(diǎn)、精準(zhǔn)地列出對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參量，進(jìn)而正確解答。為方便理解題意和解答，請(qǐng)參閱下圖。

解：(1)取任意一瓶氣體為研究對(duì)象，經(jīng)等溫變化，設(shè)氣體體積由V0膨脹到V1,

由玻意耳定律 p0V0=p1V1………………①

解得 V1=2.4×10-2m3

所以每瓶氣體壓入爐腔的體積V＇1

V＇1=V1-V0…………………………………②

再取這10V＇1為整體研究對(duì)象，經(jīng)等溫變化壓入爐腔中

由玻意耳定律 p1×10V＇1=p2V2…………③

解得p2=3.2×107pa

注：①②③聯(lián)立可得推導(dǎo)式（p0-p1）×10V0=p2V2或 p0×10V0=p1×10V0+p2V2

上述兩個(gè)推導(dǎo)式在考生的答卷中也常常出現(xiàn)，可惜缺少推導(dǎo)過程。

(2)將爐腔中的氣體等容升溫

其中 T0=273+27=300K

T1=273+1227=1500K

解得 p3=1.6×108pa

2.考生存在的問題

（1）類型一：①審題不清，對(duì)題中氣體的“質(zhì)量變化”視而不見。具體表現(xiàn)就是認(rèn)為瓶中氣體全部被打入爐中。②對(duì)氣體變化的多過程分析不透，不能準(zhǔn)確地選擇研究對(duì)象、精準(zhǔn)地確定狀態(tài)點(diǎn)、精準(zhǔn)地列出對(duì)應(yīng)狀態(tài)參量。

（2）類型二：①變化量與狀態(tài)量混淆。即，將瓶中氣體壓強(qiáng)的變化量作為打入爐中前瓶中氣體壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)量。②錯(cuò)誤地認(rèn)為壓強(qiáng)的變化量與打入爐中氣體的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，以為解決了“變質(zhì)量”問題，滿足了氣體實(shí)驗(yàn)定律對(duì)“一定質(zhì)量”的要求。③對(duì)狀態(tài)參量體積理解有誤等。

（3）類型三：遺漏重要推導(dǎo)過程，使解題顯得缺少依據(jù)。詳見該問解答中兩個(gè)推導(dǎo)式的獲得過程。

（4）其他問題：①考生不善于利用畫圖展現(xiàn)氣體的變化過程；②解題缺少必要的文字說明；③個(gè)別考生未將溫度單位進(jìn)行換算；④計(jì)算能力差。

3.提醒考生注意

氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體的狀態(tài)方程均是對(duì)“一定質(zhì)量的某種氣體”而言的，應(yīng)對(duì)“變質(zhì)量”問題的基本方法就是在“變中找不變”，而勾畫過程草圖可使問題一目了然，然后進(jìn)入解題的一般步驟，根據(jù)變化過程，確定研究對(duì)象、狀態(tài)點(diǎn)及狀態(tài)參量，列出方程求解。

輕松一刻

1.半夜睡不著覺在床頭吸煙，結(jié)果第二天近視500多度的室友說：“我昨晚看見你磨牙磨出火星子了?！?/p>

2.食堂打飯，不小心把身邊的一暖壺碰翻打爛，轉(zhuǎn)身一看是一美女，一邊想：看樣子馬上就要開啟一段浪漫的校園戀情了，一邊抱歉地說：“我明天賠給你！”

就看見那女生露出迷人的笑容說：“不用，現(xiàn)在賠錢就行！”

3.每次去廁所抽完煙回來怕被老師或部分同學(xué)發(fā)現(xiàn)都要吃顆薄荷糖。

后被細(xì)心的同桌發(fā)現(xiàn)，問我：為啥你每次去完廁所要吃薄荷糖，你是去吃啥了怕被我聞出來么？

我：……

4.一同學(xué)最近在追一個(gè)女學(xué)妹，昨天問他戰(zhàn)況如何，他說：“已經(jīng)確定關(guān)系了?！?/p>

“這么快？”

他：“嗯，已經(jīng)確定沒關(guān)系了?！?/p>

5.我們班一個(gè)男同學(xué)，數(shù)學(xué)滿分，英語不及格，被英語老師罰站到走廊……

沒一會(huì)兒數(shù)學(xué)老師路過，帶他到另一個(gè)班上數(shù)學(xué)課去了……

6.同學(xué)要和我下象棋，我說：“我不會(huì)?！?/p>

他說：“沒事，我教你?！?/p>

棋盤擺好后，他拿著“士”問我：“知道這是啥不？”

我說：“干！”

從此他再也不和我提下棋了。