2、波产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多；

1、波的衍射：波绕过障碍物的现象。

5、多谱勒效应。

4、波产生明显干涉花样的条件；

3、波的干涉：

2、波的叠加：

1、波的衍射、波产生明显衍射的条件；

4.热力学定律

例题12.如图17所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定质量的氢气和氧气(视为理想气体)。初始时，两室的温度相同，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡。则下列说法中中确的是

.初始时，氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能

.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时小

.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气

.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小

解析：初始时，两室温度相同，分子的平均动能也相同，故错；松开固定栓后，氢气的体积变大，对外做功，其内能减小，温度减低，而氧气的体积减小，外界对它做功，内能增大，温度升高，最后通过导热板传热两者又达到相同的温度，但由于气缸是绝热的，达到新的热平衡时，两者的内能与初始时是相同的，所以错，而、是正确的。

所以，本题答案为。

知识链接：

①理想气体无分子势能，其内能只由分子动能决定，即由其温度决定。

②改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。它们在改变物体内能上是等效的，但本质不同，前者是其它形式的能和内能之间的相互转化，而后者则是物体间内能的转移。

③热力学第一定律的表达式为：。使用此表达式时，要注意它的符号法则，即对于和来说，外界对物体做功或传递热量给物体时，两者均为“+”，否则为“-”；而对于来讲，物体内能增加为“+”，减小则为“-”。

例题13.以下说法中不正确的是

.即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的

.空调机作为制冷剂使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷剂工作时是不遵守热力学第二定律的

.对于一定量的气体，当温度降低时，速率大的分子数目减小，而速率小的分子数目增加

.从单一热源吸取热量使之完全变成有用的机械功是不可能的

答案：

知识链接：

①气体的温度很高，只能说明气体分子的平均动能很大，但不能排除极个别分子由于碰撞等原因造成的运动速率非常小的现象。

②“热量不能自发的从低温物体传到高温物体”，这是热力学第二定律的克劳修斯表述，里面有“自发’二字！空调机作为制冷剂使用时，消耗了电能才把热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，不能说它不遵守热力学第二定律。

③热力学第二定律的开尔文表述为：“不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响”，定律的叙述中，最后有“而不产生其它影响”，答案是不完整的，所以错误。在作判断或推理时，一定要注意定律的完整性，不能理解片面。

3.气体实验定律

⑴气体的状态和状态参量

例题7.如图5所示，一端封闭的玻璃管中有一些空气和一段水银柱，将它倒立在水银槽中，上端与弹簧秤相连，则弹簧秤的示数为

.玻璃管的重力和弹簧秤的重力之和

.玻璃管的重力和露出液面的那段水银柱的重力之和

.大气向上的压力减去玻璃管的重力

.玻璃管、弹簧秤和露出液面的那段水银柱三者重力之和

解析：设大气压强为，玻璃管内被封闭空气的压强为，将玻璃管和露出液面的那段水银柱进行受力分析分别如图6甲、乙所示，由平衡条件得

对玻璃管

对水银柱

式中的、分别为玻璃管和水银柱的质量，为水银柱的横截面积，解以上两式，得

由牛顿第三定律可知，玻璃管对弹簧秤的拉力大小，即弹簧秤的示数为

故，答案为。

知识链接及误点警示：

①本题涉及气体压强的概念问题，压强、体积和温度是气体的三个状态参量。对于一定质量的气体来说，三个参量都不变，则这一定质量的气体就处于一定的状态中；三个参量同时变或其中的两个发生变化时，我们就说气体的状态改变了。注意，不存在只有一个参量发生变化的情况。

②这是一道受力分析、平衡条件应用的题目，平衡条件的应用应该是没有什么问题，只要受力分析正确，列出方程求解就可以了。关键在于受力分析时，特别是对于玻璃管的受力分析，容易把玻璃管上端所受的大气压力漏掉，在做类似的题目时应特别注意这一点。

对应训练：如图7所示，气缸质量为，活塞质量为，气缸内封闭气体质量可以忽略，气缸置于光滑水平面上。当用一水平外力拉活塞时，活塞和气缸能保持相对静止而向右加速运动，则气缸内气体的压强为＿＿＿＿。(活塞和气缸摩擦不计)

答案：

命题解读：

本题中，被封闭的气体处于加速运动状态，是牛顿第二定律的应用问题。受力分析采用的是先整体后隔离。

⑵气体实验定律

例题8.内壁光滑的导热气缸竖直放置在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为、体积为的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上沙子，使被封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓缓加热，使气体的温度变为。

⑴求将气缸刚从水槽中移出时气体的压强及缸内气体的最终体积；

⑵在图8中画出整个过程中气缸内气体的状态变化(大气压强为)。

解析：⑴在活塞上方缓缓倒沙的过程中，因气缸导热，所以气缸内被封闭的气体的温度不变，由玻意耳定律得

将气缸移出水槽，缓缓加热至的过程中，气体的压强不变，则由盖·吕萨克定律得

解以上两式，得

代入数据，解得

　　　　 ，

⑵整个过程中缸内气体的状态变化表示为如图9所示的过程。

命题解读及知识链接：

①本题巧妙地设置了两个特殊的状态变化过程：第一个过程因气缸导热，又处在冰水混合物的环境中，并且是将沙子缓缓倒在活塞上，所以是一个等温变化过程；第二个过程因是缓缓加热，并且气缸内壁光滑，所以可以保证气体作等压膨胀。所以，在解题时要注意分析题目中所给的条件，特别是一些隐含的条件，只有这样才能准确判断出气体的状态变化过程，以便选择合适的物理规律进行解题。

②气体的实验定律共有三个，本题中就用了两个，还有一个就是“查理定律”，其表达式为。在应用这三个实验定律的表达式解题时，除了温度的单位必须采用国际单位制中的单位“”以外，其他状态参量的单位，只要能保证同一个状态参量在同一个表达式中的单位统一就可以了。

例题9.如图10所示，两端封闭的竖直玻璃管，其中间有一段水银柱将两种气体、隔开，水银柱静止。若将整个玻璃管保持图示状态不变浸入热水中，水银柱将如何移动？

解析：当把把玻璃管浸入热水中后，管内、两部分气体的温度将同时升高，先假定水银柱不动，即两部分气体都做等容变化，画出它们的等容变化图象如图11所示。

初始状态，、两部分气体的温度均为，压强＜；

当两部分气体的温度都升高，即温度变为时，由图象可知，气体的压强增加量要大于气体的压强增加量，即＞，故水银柱将会向上移动。

命题解读：

①这类问题一般就是用假设法去解决，假定水银柱不动，则两部分气体均做等容变化。

②此题是借助图象解决问题，有它独特的优越性：即根据图象中两部分气体升高相同的温度，很直观地看出所对应的压强的变化情况，从而快速地判断出水银柱的移动方向。用函数表达式照样可以使问题得到解决，但相对要麻烦一些，不妨试一下？

做完这个题目后，可以进行下面的讨论：

⑴其它条件不变，若将两部分气体的温度降低相同的温度呢？(向下移动)

⑵其它条件不变，若初始温度＜，再将两部分气体的温度升高相同的温度呢？(向上移动)

⑶若将玻璃管水平放置，且初始温度＜，，再将两部分气体的温度升高相同的温低呢？(向下移动)

对应训练(07海南)：在大气中放置的固定圆筒，它由、和三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为、和。大气压强为，温度为。两活塞、用一根长为不可伸长的轻线相连，把温度为的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图12所示。现对被封闭的气体加热，使其温度缓慢上升到。若活塞与圆筒之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间的气体的压强可能为多少？

解析：设加热前，被封闭气体的压强为，轻线的张力为。因活塞都处于静止，对活塞有

对活塞有

解得　　 ，

即，被封闭气体的压强与大气压相等，轻线处于松弛状态。这时气体的体积为

对气体进行加热时，被封闭气体的温度缓慢升高，两活塞一起向左移动，气体的体积增大，压强保持不变。若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于为止，这时气体的体积为

设此时的温度为，由盖·吕萨克定律得

可以解得

由此可知，当≤时，气体的压强为；而当＞时，活塞已无法移动，被封闭气体的体积不变，气体还要经过一个等容过程。当气体的温度为时，设其压强为，由查理定律得

解得　　

命题解读：

本题涉及了力的平衡和气体实验定律规律的应用，解题的关键有三：一是应用力的平衡知识求解气体的压强，考查利用所学知识综合分析问题的能力；二则是利用题中所给条件(温度缓慢上升)分析出活塞左移时，里面的气体发生的是一个等压变化过程；第三则是要考虑到活塞左移是有限度的，在那个限度上应该对应一个特定的温度，要考虑题中所给的温度与这个特定温度的关系，所以出现了两解。

⑶理想气体的状态方程

例题10.如图13所示，一个质量可以忽略不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂。最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气柱高度为，压强等于大气压强。现对气体缓慢加热，当气体温度升高了时，活塞及铁砂开始离开卡环而上升，继续加热直到气柱高度为。此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂被全部取走时，气柱高度为，求此时气体的温度(不计活塞与气缸之间的摩擦)。

分析：本题阐述的是一个较复杂的气体的状态变化过程，巧妙的把气体的三个特殊的状态变化(等温、等容和等压)过程联系在了一起，融洽在一个题目中，涉及4个状态、12个状态参量。再加上文字叙述冗长，极易将各个状态参量混淆而导致错误。为明确变化过程及各状态参量，可在草纸上列表如下：

状态　 压强　　 体积　　 温度　　　　 变化过程

：等容 　　 　　　　　　　　：等压 　　 　　　　　　　　：等温

解析(一)：以封闭气体为研究对象，则

从状态1状态2是等容变化过程，由查理定律得

从状态2状态3是等压变化过程，由盖·吕萨克定律得

从状态3状态4是等温变化过程，由玻意耳定律得

解以上三式，得

解析(二)：因被封闭的气体质量一定，所以对于任意的两个状态，均满足理想气体的状态方程，则

对于状态1和状态4，有

对于状态2和状态3，有

即　　　 ，

解得　　

解析(三)：以封闭气体为研究对象，由题意可知，这一定质量的气体由初态()到末态()经历了三个变化过程，即

过程Ⅰ：气体由初态加热到活塞及铁砂开始离开卡环，这一过程是等容变化

过程Ⅱ：继续加热至气柱高度为，这一过程是等压变化

过程Ⅲ：维持温度不变到铁砂全部被取走，这一过程是等温变化

由以上分析，可画出气体的---图象如图14所示，由图象可知

　　　　 ∽

所以　　

又　　　 ∽

所以　　

解以上两式，得

命题解读：

此题的特点是状态多、涉及的状态参量繁杂，它们之间又相互联系，必须弄清楚每一变化过程，才能正确地写出各个状态参量。解析(一)是按连续发生的三个变化过程，对每一过程分别选择相应的气体实验定律进行列式求解，思路清晰；解析(二)则是在分析了每一变化过程的基础上，分别巧妙地选择了状态1和状态4、状态2和状态3利用理想气体的状态方程进行求解，求解过程简捷；解析(三)则是更加巧妙地利用气体的---图象和数学知识解决了此题，方法是最简单的。但不管哪种方法，气体状态的变化过程分析是非常重要的，这是前提，也是最关键的第一步！过程变化分析清楚了，即便是再复杂的题目也能顺利解决。另外，像本题这样，解题前用表格的形式画出各状态及对应的变化过程，也不失为一个正确解题的良法。

⑷有关变质量问题

例题11.如图15所示，、两个容器分别装有、和、的同种气体，它们分别放在和的恒温装置中，、之间用带有阀门的细管相连，打开阀门后，容器内气体的压强最终为多大？进入中的气体占原有质量的百分之几？

解析：把容器中的气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分，体积分别是()和。设想把阀门打开后，是容器中的Ⅱ气体进入了容器，在容器中占据的体积为，与此同时，容器中的气体体积被压缩为()，分别如图16中的甲、乙所示，这样也就保证了容器中的Ⅰ、Ⅱ两部分和容器中的气体的质量均不变，则

以容器中的Ⅰ气体为研究对象，它发生等温变化，由玻意耳定律得

再以容器中的Ⅱ气体为研究对象，它的变化过程满足理想气体的状态方程，即

再以容器中的气体为研究对象，它发生等温变化，由玻意耳定律得

代入数据，解以上几式得

　　　　 ，

所以　　

命题解读：

本题很明显是一个变质量的求解问题，处理的办法是把“跑出”容器之外的气体和剩留在容器内的气体分别看作一定质量的气体(或者把这两部分气体看作一个整体)，然后根据各自的状态变化过程，选择合适的气体实验定律或理想气体的状态方程列式求解。本题中是把原来的两部分气体看作三部分气体来处理的。

2.物态和物态变化

例题5.在密闭的容器中，放置一定量的液体，如图4甲所示。若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应该是

.仍然是图甲所示

.只能是图乙中的所示

.可能是图乙中的或所示

.可能是图乙中的或所示

解析：题目中只是说容器中放置了一定量的液体，但并没有说明液体和容器壁之间是否浸润。将此容器放在正常运行的人造地球卫星上时，卫星内的所有物体都处于完全失重状态。所以，当容器内的液体与容器壁发生不浸润现象时，由于液体表面张力的作用，使得液体收缩成一个球体，此时容器内液体的分布情况将会是图乙中的；同理，发生浸润现象时，液体将会均匀地附着在容器壁的周围，呈现图乙中的所示的分布情况。

所以，本题的答案为。

命题解读：

此题把分子动理论和超重、失重现象联系在了一起，是一道小型综合题。由于是把容器放置在正常运行的卫星里面，所以自然想到了失重现象，并且是完全失重；又由于需要考虑液体形状的问题，所以应该能够联想到液体表面张力的问题；再由于题目中没有给出液体和容器壁是否浸润，所以应该考虑两种可能的情况，即多解问题。

例题6.假如白天的气温是，空气的相对湿度为；而天气预报说夜间的气温要降到，那么空气中的水蒸汽会不会成为饱和汽？

解析：查表得，和时水的饱和汽压分别为

根据题意可得，时的水蒸气压强为

到了夜间，设空气中的水蒸气的压强不变，则空气的相对湿度为

代入数据，解以上几式得

　　　　 ＞

所以，空气中的水蒸气会变为饱和蒸汽。

命题解读：

正确理解绝对湿度和相对湿度的含义，并与题目中的具体情景相联系，是正确解题的前提。这部分内容理解并不难，只要多看、多记就足够了。