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文檔簡(jiǎn)介

第32講固體、液體與氣體

崔好一切德?像弓目標(biāo)

考點(diǎn)一固體與液體的性質(zhì)

考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算

理好二切己?科金基礎(chǔ)

考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

考點(diǎn)四用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化

考點(diǎn)五理想氣體實(shí)驗(yàn)定律微觀解釋

磅怫三摒科?例履靖析

題型1晶體與非晶體

題型2液體表面張力

“題型3氣體壓強(qiáng)的

猿好回褥惠?題理與練

求解

'題型4氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

\題型5P-V圖像、V-Tm

\像、P-T圖像一

知植?復(fù)力。林

1.知道晶體、非晶體的區(qū)別.

2.理解表面張力,會(huì)解釋有關(guān)現(xiàn)象.

3.掌握氣體實(shí)驗(yàn)三定律,會(huì)用三定律分析氣體狀態(tài)變化問題.

知3?務(wù)支知的

考點(diǎn)一固體與液體的性質(zhì)

1.晶體與非晶體

單晶體多晶體非晶體

外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則

熔點(diǎn)確定確定不確定

物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性

典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香

形成與有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài).同一物質(zhì)可能以晶體和非晶

轉(zhuǎn)化體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體.

2.液體的表面張力

⑴作用:液體的表面張力使液面具有腹繾的趨勢(shì).

(2)方向:表面張力跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直.

3.液晶的物理性質(zhì)

(1)具有液體的流動(dòng)性.

(2)具有晶體的光學(xué)各向顯性.

(3)從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊,但從另一方向看,分子的排列是雜亂無章的.

探秘?例題樣析

[例題1](2024?臺(tái)州二模)2024年1月底,臺(tái)州迎來了近十年來最大的一場(chǎng)降雪,大地銀裝素裹。

下列說法正確的是()

A.毛絨絨的雪花是晶體

B.雪花在空中飄舞做的是布朗運(yùn)動(dòng)

C.雪花在風(fēng)中飄落過程中機(jī)械能一直減小

D.雪天路滑,汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)易側(cè)滑是因?yàn)槭艿诫x心力的作用

【解答】解:A、雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體,故A正確;

B、雪花形狀比較大,不是懸浮在空氣中的固體小顆粒,所以不能把雪花的運(yùn)動(dòng)認(rèn)為是布朗運(yùn)動(dòng),

故B錯(cuò)誤;

C、雪花飄落過程中風(fēng)可能對(duì)雪花做正功,雪花的機(jī)械能可能增大,故C錯(cuò)誤;

D、雪天路滑,汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)容易側(cè)滑是因?yàn)榈孛娴哪Σ亮Σ蛔阋蕴峁┫蛐牧?;車輛受到離心力

這樣的說法本身就是錯(cuò)誤的,故D錯(cuò)誤。

故選:Ao

[例題2](2024?汕頭一模)半導(dǎo)體摻雜對(duì)于半導(dǎo)體工業(yè)有著舉足輕重的作用,其中一種技術(shù)是將摻

雜源物質(zhì)與硅晶體在高溫(800到1250攝氏度)狀態(tài)下接觸,摻雜源物質(zhì)的分子由于熱運(yùn)動(dòng)滲

透進(jìn)硅晶體的表面,溫度越高摻雜效果越顯著,下列說法正確的是()

A.這種滲透過程是自發(fā)可逆的

B.硅晶體具有光學(xué)上的各向同性

C.這種滲透過程是分子的擴(kuò)散現(xiàn)象

D.溫度越高摻雜效果越好是因?yàn)闇囟壬邥r(shí),所有分子的熱運(yùn)動(dòng)速率都增加

【解答】解:AC、摻雜源物質(zhì)的分子由于熱運(yùn)動(dòng)滲透進(jìn)硅晶體的表面,這種滲透過程是分子的擴(kuò)

散現(xiàn)象,該過程為自發(fā)過程,其逆過程不能自發(fā)進(jìn)行,故A錯(cuò)誤,C正確;

B、由于硅晶體的晶格結(jié)構(gòu),硅晶體具有光學(xué)上的各向異性,故B錯(cuò)誤;

D、溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高摻雜效果越好是因?yàn)闇囟壬邥r(shí),分子的平均

動(dòng)能增大,則分子的平均速率增大,并不是所有分子的熱運(yùn)動(dòng)速率都增加,故D錯(cuò)誤。

故選:C=

[例題3](2024?泰州模擬)關(guān)于下列各圖所對(duì)應(yīng)現(xiàn)象的描述,正確的是()

甲乙丙丁

A.圖甲中水痘可以停在水面,是因?yàn)槭艿剿母×ψ饔?/p>

B.圖乙中玻璃容器中的小水銀滴呈球形,是因?yàn)楸砻鎻埩Φ木壒?/p>

C.圖丙中插入水中的塑料筆芯內(nèi)水面下降,說明水浸潤(rùn)塑料筆芯

D.圖丁中拖拉機(jī)鋤松土壤,是為了利用毛細(xì)現(xiàn)象將土壤里的水分引上來

【解答】解:A.水量可以停在水面是因?yàn)樗谋砻鎻埩Φ木壒?,故A錯(cuò)誤;

B.水銀的表面張力比較大,同時(shí)水銀不浸潤(rùn)玻璃,這就導(dǎo)致了玻璃容器中的小水銀滴,會(huì)盡可

能地減少表面積,從而形成球狀,故B正確;

C.當(dāng)一根內(nèi)徑很細(xì)的管垂直插入液體中,浸潤(rùn)液體在管里上升,而不浸潤(rùn)液體在管內(nèi)下降,圖

丙中插入水中的塑料筆芯內(nèi)水面下降,說明水不浸潤(rùn)塑料筆芯,故c錯(cuò)誤;

D.拖拉機(jī)鋤松土壤,是為了破壞毛細(xì)現(xiàn)象減小水分蒸發(fā),故D錯(cuò)誤。

故選:Bo

考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算

1.產(chǎn)生的原因

由于大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁,形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力,作用在器壁單位面積上

的壓力叫做氣體的壓強(qiáng).

2.決定因素

(1)宏觀上:決定于氣體的溫度和體積.

(2)微觀上:決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度.

3.平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法

(1)液片法:選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方

程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程,求得氣體的壓強(qiáng).

(2)力平衡法:選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平

衡方程,求得氣體的壓強(qiáng).

(3)等壓面法:在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等.液體內(nèi)深〃處的總壓強(qiáng)p

=po+pgh,po為液面上方的壓強(qiáng).

4.加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法

選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,利用牛頓第二定律列方程求解.

探秘?創(chuàng)題樣析

[例題4](2024?重慶模擬)如圖,玻璃管中封閉一定質(zhì)量的理想氣體倒扣在水銀槽中,當(dāng)溫度為To

時(shí),管內(nèi)的水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)em,管中氣體的長(zhǎng)度也為hem。當(dāng)把玻璃管緩慢下壓至管

底部與槽內(nèi)水銀面持平,同時(shí)改變氣體的溫度保持管內(nèi)氣體體積不變,已知大氣壓強(qiáng)為po(單

位:emHg),則管內(nèi)氣體()

B.對(duì)外界做功

c.溫度的變化量為勁2

Vo-h

D.對(duì)外界放出熱量

【解答】解:A.當(dāng)玻璃管底部與槽內(nèi)水銀面持平,保持管內(nèi)氣體體積不變,則管內(nèi)的水銀面比槽

內(nèi)水銀面低hem,最終壓強(qiáng)為p=po+ph,故A錯(cuò)誤;

B.由于體積不變,所以對(duì)外界不做功W=0,故B錯(cuò)誤;

C.原來氣體的壓強(qiáng)pl=po-ph,根據(jù)查理定律q=2,解得T=沔,故C正確;

n

ToTPo~

D.由于溫度升高,則AU>0,根據(jù)AU=Q+W可得,Q>0,從外界吸收熱量,故D錯(cuò)誤。

故選:Co

[例題5](2024春?岳麓區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,一粗細(xì)均勻的細(xì)管開口向上豎直放置,管內(nèi)有一段

高度為4.0cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定質(zhì)量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為

2.0cm。若將細(xì)管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫

度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg,環(huán)境溫度為297K。

U)細(xì)管倒置后,氣體吸熱還是放熱;

(2)求細(xì)管的長(zhǎng)度;

(3)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此

【解答】解:(1)細(xì)管倒置后,由于氣體體積增大,氣體對(duì)外做功,W<0,而管內(nèi)氣體溫度不變,

內(nèi)能不變,AU=0

由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q可知:Q>0,即氣體吸熱;

(2)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面積為S,水銀柱高度為h。初始時(shí),設(shè)水銀柱上表面到管口的距

離為h,被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p;細(xì)管倒置時(shí),氣體體積為V1,壓強(qiáng)為pi。

由力的平衡條件可得,細(xì)管倒置前后,管內(nèi)氣體壓強(qiáng)分別為

p=po+pgh=(76+4)cmHg=80cmHg

pi=po-pgh=(76-4)cmHg=72cmHg

式中,p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,po為大氣壓強(qiáng)。

由題意有

V=S(L-hi-h)

Vi=S(L-h)

由玻意耳定律有

pV=piVi

聯(lián)立解得:L=24cm

(3)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為To和T,由蓋一呂薩克定律有

V%

--V

解得:T=330K

答:(1)細(xì)管倒置后,氣體吸熱;

(2)細(xì)管的長(zhǎng)度為24cm;

(3)此時(shí)密封氣體的溫度為330K。

[例題6](2023?江西模擬)如圖所示,一根一端封閉粗細(xì)均勻足夠長(zhǎng)的細(xì)玻璃管AB開口向上豎直

放置,管內(nèi)用高h(yuǎn)=15cm的水銀柱封閉了一段長(zhǎng)L=30cm的空氣柱。已知外界大氣壓強(qiáng)為po

2

=75cmHg,封閉氣體的溫度為27℃。g10m/so貝

(i)保持封閉氣體的溫度不變,將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至開口向下,求空氣柱的長(zhǎng)度;

(ii)使玻璃管靜止釋放且始終豎直,不計(jì)空氣阻力,溫度調(diào)至52℃,求空氣柱的長(zhǎng)度。

A

h

L

【解答】解:(i)溫度不變,封閉氣體有P1=po+ph=75cmHg+15cmHg=90cmHg

p2=po-ph=75cmHg-15cmHg=60cmHg

由玻意耳定律有

piLS=p2L,S

解得U=45cm

(ii)靜止釋放做自由落體運(yùn)動(dòng),液柱完全失重,封閉氣體壓強(qiáng)

p3=75cmHg

由理想氣體狀態(tài)方程得

P1LSp3LnS

~T2

其中TI=(27+273)K=300K,Ti=(52+273)K=325K

解得L"=39cm

答:(i)保持封閉氣體的溫度不變,將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至開口向下,空氣柱的長(zhǎng)度為45cm;

(ii)使玻璃管靜止釋放且始終豎直,不計(jì)空氣阻力,溫度調(diào)至52℃,空氣柱的長(zhǎng)度為39cm。

考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

1.氣體實(shí)驗(yàn)定律

玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律

一定質(zhì)量的某種氣體,一定質(zhì)量的某種氣體,

一定質(zhì)量的某種氣體,

在體積不變的情況下,在壓強(qiáng)不變的情況下,

內(nèi)容在溫度不變的情況下,

壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正其體積與熱力學(xué)溫度成

壓強(qiáng)與體積成反比

比正比

包=及或匕=3或

Ti廿T1丁2次

表達(dá)式01義1=〃2義2

包匕

P2V2~T2

P\p/v/

圖象Vj---------Tj--------'T

。w

2.理想氣體的狀態(tài)方程

(1)理想氣體

①宏觀上講,理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體,實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、

溫度不太低的條件下,可視為理想氣體.

②微觀上講,理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,即分子間無分子勢(shì)能.

(2)理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程:號(hào)2=與"或4=c.

11,21

氣體實(shí)驗(yàn)定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例.

[例題7](2024?長(zhǎng)春一模)排球比賽中球內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣壓為1.300Xl()5pa?1.425X105pa。某次比賽時(shí)

環(huán)境大氣壓強(qiáng)為1.000Xl()5pa,一排球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.100Xl()5pa,球內(nèi)氣體體積為5L。為使

該排球內(nèi)的氣壓達(dá)到比賽用的標(biāo)準(zhǔn)氣壓,需用充氣筒給排球充氣,已知充氣筒每次能將環(huán)境中

0.23L的空氣充入排球,充氣過程中排球體積和氣體溫度的變化均可忽略不計(jì),氣體視為理想氣

體,則需要充氣的次數(shù)至少為()

A.9次B.7次C.5次D.4次

【解答】解:設(shè)至少充n次才能使球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到p=L300Xl()5pa。

賽前球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pi=1.100X105Pa,體積為Vo=5L,每次沖入氣體的壓強(qiáng)為p2=1.000X105Pa,

體積為V=0.23L。

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程“分態(tài)式”可得

piVo+np2V=pVo

代入數(shù)據(jù)解得:n-4.35次,所以賽前至少充氣的次數(shù)為5次,故ABD錯(cuò)誤,C正確。

故選:Co

[例題8](多選)(2024?天心區(qū)校級(jí)模擬)如圖所示,噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器,其藥液桶的總?cè)?/p>

積為14L,裝入藥液后,封閉在藥液上方的空氣體積為2L,氣壓為latm。打氣筒活塞每次可以

打進(jìn)氣壓為latm、體積為0.2L的空氣。不考慮環(huán)境溫度的變化。在打氣n次后,藥液上方的氣

體壓強(qiáng)增大到5atm,在藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到5atm時(shí)停止打氣,并開始向外噴藥,當(dāng)噴霧

器不能再向外噴藥時(shí),筒內(nèi)剩下的藥液還有V升,則n、V值為()

刁|"11

A.n=40次B.n=60次C.V=10LD.V=4L

【解答】解:AB.根據(jù)題意,設(shè)應(yīng)打n次氣,此時(shí)滿足

pi=latm,Vi=(0.2n+2)L,p2=5atm,V2=2L

根據(jù)玻意耳定律有

piVl=p2V2

代入數(shù)據(jù)解得

n=40

故A正確,B錯(cuò)誤;

CD.根據(jù)題意,設(shè)當(dāng)氣體體積為V4時(shí),不能再向外噴藥,此時(shí)滿足

p3=5atm,V3=2L,p4=latm

根據(jù)玻意耳定律有

p3V3=p4V4

代入數(shù)據(jù)解得:

V4=10L

則剩下的藥液

V=14L-10L=4L

故C錯(cuò)誤,D正確。

故選:AD。

[例題9](2024?江蘇模擬)“用DIS研究在溫度不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)

中,三位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的p-V圖像分別如圖線a、b、c所示。若a、b是不重合的兩

條雙曲線,c與b相交,則()

A.a、b不重合是由于b氣體質(zhì)量大

B.a、b不重合是由于b氣體溫度高

C.產(chǎn)生c圖線可能是容器密閉性不好

D.產(chǎn)生c圖線可能是推動(dòng)活塞過于快速

【解答】解:AB、由理想氣體狀態(tài)方程pV=CT,可知a、b是不重合的兩條雙曲線,即等溫線,

當(dāng)體積V相同時(shí),a圖線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)較大,pV值較大,溫度較高,可知a、b不重合是由于b氣

體溫度低,故AB錯(cuò)誤;

D、若推動(dòng)活塞過于快速導(dǎo)致溫度上升,體積減小時(shí),c應(yīng)與a相交才對(duì),故D錯(cuò)誤;

C、由理想氣體狀態(tài)方程可得:pV=nRT,c與b相交,可知n減小,即容器密閉性不好漏氣導(dǎo)

致,故C正確。

故選:Co

考點(diǎn)四用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化

1.利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度的兩條等溫線,不同體積的兩條等容線,

不同壓強(qiáng)的兩條等壓線的關(guān)系.

例如:在圖10甲中,對(duì)應(yīng)虛線為等容線,A、8分別是虛線與石、T1兩線的交點(diǎn),可以認(rèn)為從8

狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài),溫度必然升高,所以於Ti.

又如圖乙所示,A、8兩點(diǎn)的溫度相等,從8狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大,體積一定減小,所以LMi.

2.一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較

類別圖線特點(diǎn)舉例

pV=CT(其中C為恒量),即pV之積越大的等溫

p-v

線溫度越高,線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)

07>一

P

4T2

1P=CT^r,斜率左=CT,即斜率越大,溫度越高

P-V

0

T2>TXV

PA.

p二表,斜率左=§,即斜率越大,體積越小

P-T/

G

CCVk/P2

V-TV=~T,斜率%=萬,即斜率越大,壓強(qiáng)越小/P\

GP2VpiZ

探秘?例題樣析

[例題10](2024?聊城一模)布雷頓循環(huán)由兩個(gè)等壓變化、兩個(gè)絕熱過程構(gòu)成,其壓強(qiáng)p和體積V的

關(guān)系如圖所示。如果將工作物質(zhì)看作理想氣體,則下列說法中正確的是()

A.A到B過程,氣體的內(nèi)能在減小

B.狀態(tài)B的溫度低于狀態(tài)C的溫度

C.C到D過程,外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

D.經(jīng)過一個(gè)布雷頓循環(huán),氣體吸收的熱量小于放出的熱量

【解答】解:A.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

pV

—=C

T

A到B過程,氣體為等壓變化,體積增大,氣體對(duì)外界做功,熱力學(xué)溫度增加,即內(nèi)能在增加,

故A錯(cuò)誤;

B.B到C過程,氣體為絕熱過程,氣體的體積增大,對(duì)外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律

AU=W+Q

可知?dú)怏w內(nèi)能減小,熱力學(xué)溫度降低,所以狀態(tài)B的溫度高于狀態(tài)C的溫度,故B錯(cuò)誤;

C.C到D過程,氣體為等壓變化,體積減小,外界對(duì)氣體做功,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知熱

力學(xué)溫度降低,即內(nèi)能在減小。由熱力學(xué)第一定律,可知外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出

的熱量,故C正確;

D.經(jīng)過一個(gè)布雷頓循環(huán),氣體對(duì)外做功而內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體從外界吸

收熱量,即吸收的熱量大于放出的熱量,故D錯(cuò)誤。

故選:Co

[例題11](2024?齊齊哈爾一模)如圖甲所示,用氣體壓強(qiáng)傳感器“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓

1

強(qiáng)與體積的關(guān)系”,并通過計(jì)算機(jī)作出了如圖乙所示的圖像,下列說法正確的是()

甲乙

A.推拉活塞時(shí),動(dòng)作要快,以免氣體進(jìn)入或漏出

B.活塞移至某位置時(shí),應(yīng)立即記錄數(shù)據(jù)

C.圖線與縱軸相交的原因可能是沒有考慮注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位氣體的體積

D.若升高環(huán)境溫度,則該圖像斜率變大

【解答】解:A.推拉活塞時(shí),動(dòng)作快會(huì)改變氣體的溫度,動(dòng)作慢,可以使其溫度與環(huán)境溫度保持

一致,故A錯(cuò)誤;

B.活塞移至某位置時(shí),應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù),故B錯(cuò)誤;

C.圖線與縱軸相交的原因可能是沒有考慮注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部分氣體的體積,故C正確;

D.根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程匕=C可知

T

11

一=—y

pCT

則溫度升高時(shí),圖像斜率變小,故D錯(cuò)誤。

故選:Co

[例題12](多選)(2024?倉山區(qū)校級(jí)模擬)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過

程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程be到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正

A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加

B.在過程ca中外界對(duì)氣體做功

C.在過程ab中氣體對(duì)外界做功

D.在過程be中氣體向外界放出熱量

【解答】解:A、在過程ab中做等容升壓,根據(jù)牛=C可知溫度升高,一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能

決定于氣體的溫度,溫度升高,則內(nèi)能增加,故A正確;

B、在過程ca中壓強(qiáng)不變,體積減小,所以外界對(duì)氣體做功,故B正確;

C、在過程ab中氣體體積不變,根據(jù)W=pAV可知,氣體對(duì)外界做功為零,故C錯(cuò)誤;

D、在過程be中,屬于等溫變化,氣體膨脹對(duì)外做功,而氣體的溫度不變,則內(nèi)能不變;根據(jù)熱

力學(xué)第一定律AU=W+Q可知,氣體從外界吸收熱量,故D錯(cuò)誤;

故選:AB。

考點(diǎn)五理想氣體實(shí)驗(yàn)定律微觀解釋

1.等溫變化

一定質(zhì)量的氣體,溫度保持不變時(shí),分子的平均動(dòng)能不變.在這種情況下,體積減小時(shí),分子的密

集程度增大,氣體的壓強(qiáng)增大.

2.等容變化

一定質(zhì)量的氣體,體積保持不變時(shí),分子的密集程度保持不變.在這種情況下,溫度升高時(shí),分子

的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)增大.

3.等壓變化

一定質(zhì)量的氣體,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大.只有氣體的體積同時(shí)增大,使分子的密集程

度減小,才能保持壓強(qiáng)不變.

探秘?例題樣析

[例題13](2024?昆明一模)如圖所示,質(zhì)量相等的同種理想氣體甲和乙分別用絕熱活塞封閉在兩個(gè)

絕熱氣缸中,兩氣缸固定在同一水平面上,開口分別豎直向上和水平向右,活塞質(zhì)量不能忽略

且可沿氣缸無摩擦滑動(dòng)。甲、乙兩氣體的體積相等,它們的壓強(qiáng)分別用p甲、p乙表示,溫度分

別用T甲、T乙表示。下列關(guān)系正確的是()

甲乙

A.p甲>p乙,T甲>丁乙B.p甲>p乙,T甲VT乙

C.p甲Vp乙,T甲>丁乙D.p甲Vp乙,T甲VT乙

【解答】解:對(duì)氣體甲,對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,設(shè)活塞是面積為S,質(zhì)量為m,根據(jù)平衡條件有

p甲S=mg+poS

對(duì)氣體乙,根據(jù)平衡條件有

p乙S=poS

通過比較可得p甲>p乙

對(duì)兩個(gè)缸內(nèi)氣體,質(zhì)量相等,體積也相等設(shè)為V,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有

T甲VzY

因?yàn)閜甲>p乙,可以得出T¥>T乙。

故A正確,BCD錯(cuò)誤。

故選:Ao

[例題14](2024?重慶模擬)小明將海邊拾到的漂流瓶豎直放入熱水中(如圖),以便打開瓶塞。瓶

塞的質(zhì)量為m,橫截面積為S,瓶?jī)?nèi)密閉氣體的壓強(qiáng)等于此時(shí)外界大氣壓強(qiáng)po、溫度為攝氏溫

度ti;當(dāng)瓶子被置于熱水中一段時(shí)間后,氣體的溫度為攝氏溫度t2,瓶塞恰好能移動(dòng)。0℃時(shí)的

熱力學(xué)溫度為To,重力加速度為g,不考慮瓶子的容積變化。瓶塞所受最大靜摩擦力大小為(

七2一11七2一七1

A-+m9B-+m9

C.——p0S-mgD.——pS-mg

【解答】解:瓶?jī)?nèi)初態(tài)氣體壓強(qiáng)為po,加熱后,設(shè)瓶子內(nèi)壓強(qiáng)為P1,瓶?jī)?nèi)氣體發(fā)生等容變化,根

據(jù)查理定律

Po_Pl

n)+12

解得Pl=^^p°

對(duì)瓶塞恰好能移動(dòng)時(shí)進(jìn)行受力分析,有

piS=mg+f+poS

解得f=r-poS-mg

1o十q

故ABC錯(cuò)誤,D正確。

故選:D。

[例題15](2024?廣州二模)如圖為某同學(xué)根據(jù)“馬德堡半球模型”設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)底面積相同的

輕質(zhì)圓筒,開口端緊密對(duì)接,圓筒內(nèi)封閉氣體的總體積為Vo=28mL,其壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相等,

均為p0=L0X105pa,將注射器活塞推至針筒底部,通過細(xì)管與氣閥連通;打開氣閥,然后緩慢

拉動(dòng)活塞,當(dāng)注射器內(nèi)氣體體積為AV=12mL時(shí)停止拉動(dòng)。已知圓筒的底面積S=6X10「4m2,

裝置氣密性良好,圓筒形狀與氣體溫度全程不變。

(1)求停止拉動(dòng)活塞時(shí)圓筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p;

(2)關(guān)閉氣閥,撤去注射器,求將兩個(gè)圓筒沿軸線拉開的最小拉力F。

細(xì)管活塞

兩個(gè)圓筒

【解答】解:(1)拉動(dòng)活塞時(shí),氣體發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意耳定律得:

poVo=p(Vo+AV)

解得:p=7X104Pa

(2)對(duì)其中一個(gè)圓筒受力分析,根據(jù)平衡條件得:

F+pS=poS

解得:F=18N

答:(1)停止拉動(dòng)活塞時(shí)圓筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為7X104pa;

(2)將兩個(gè)圓筒沿軸線拉開的最小拉力為18N0

解惑?題型有繪

題型1晶體與非晶體

1.(多選)(2024?溫江區(qū)校級(jí)三模)下列說法正確的是()

A.晶體有固定的熔點(diǎn),非晶體沒有固定的熔點(diǎn)

B.給莊稼松土的目的是破壞土壤中的毛細(xì)管,從而減少土壤內(nèi)部的水分蒸發(fā)

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

D.理想氣體溫度升高,所有分子的動(dòng)能都增大

E.在相同溫度和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,相同質(zhì)量的氧氣和氫氣,氫氣內(nèi)能較大

【解答】解:A、所有晶體都有固定的熔點(diǎn),非晶體沒有固定的熔點(diǎn),故A正確;

B、給莊稼松土是利用毛細(xì)現(xiàn)象,為了破壞土壤中的毛細(xì)管,可防止水分蒸發(fā),故B正確;

C、布朗運(yùn)動(dòng)是微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),并不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;

D、溫度是分子平均動(dòng)能變化的標(biāo)志,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,個(gè)別分子動(dòng)能可能減小或

不變,故D錯(cuò)誤;

E、質(zhì)量相等的氫氣和氧氣,溫度相同,分子的平均動(dòng)能相同,而氫氣的分子數(shù)多,則氫氣的內(nèi)能

較大,故E正確;

故選:ABEo

2.(多選)(2024?寧波模擬)下列說法正確的是()

A.有些非晶體在一定條件下可能轉(zhuǎn)化為晶體

B.普朗克首先將量子觀念引入了原子領(lǐng)域

C.霍爾元件可以測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向

D.不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能,質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能

【解答】解:A、同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),在一定條件下非晶體可以

轉(zhuǎn)化為晶體,如把晶體硫加熱熔化(溫度超過300℃)再倒進(jìn)冷水中,會(huì)變成柔軟的非晶硫,再

過一段時(shí)間又會(huì)轉(zhuǎn)化為晶體硫,故A正確;

B、波爾首先將量子觀念引入了原子領(lǐng)域,故B錯(cuò)誤;

C、置于磁場(chǎng)中的載流體,如果電流方向與磁場(chǎng)垂直,則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附

加的橫向電場(chǎng),這個(gè)現(xiàn)象是霍普金斯大學(xué)研究生霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的,后被稱為霍爾效應(yīng)?;魻?/p>

元件可以測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向,故C正確;

D、不計(jì)分子之間的分子勢(shì)能,氣體內(nèi)能由分子的平均動(dòng)能與分子總數(shù)共同決定,由于溫度決定

了分子的平均動(dòng)能,即氣體內(nèi)能由溫度與分子數(shù)目共同決定,質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣,分

子的平均動(dòng)能相等,但分子數(shù)目不相等,所以質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣內(nèi)能不相同,故D錯(cuò)

誤。

故選:ACo

3.(2023?南通模擬)石墨烯中碳原子呈單層六邊形結(jié)構(gòu)。南京大學(xué)的科學(xué)家將多層石墨烯疊加,

得到了一種結(jié)構(gòu)規(guī)則的新材料,其中層與層間距約為六邊形邊長(zhǎng)的兩倍。則()

A.新材料屬于非晶體

B.新材料沒有固定的熔點(diǎn)

C.低溫下新材料中碳原子停止運(yùn)動(dòng)

D.層間相鄰碳原子間作用力表現(xiàn)為引力

【解答】解:AB、新材料由多層石墨烯疊加而成,可知結(jié)構(gòu)規(guī)則的新材料為晶體,晶體具有固定

的熔點(diǎn),故A、B錯(cuò)誤;

C、由分子動(dòng)理論可知,一切物質(zhì)的分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;

D、由題意可知,石墨烯中層與層間距約為六邊形邊長(zhǎng)的兩倍,遠(yuǎn)大于分子間距離,由分子力的

特點(diǎn)可知,層間相鄰碳原子間作用力表現(xiàn)為引力,故D正確。

故選:D。

題型2液體表面張力

4.(2024?遼陽一模)春天來了,雨后荷葉上有很多晶瑩剔透的水珠,如圖所示。下列說法正確的

是()

A.荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)樗槭艿街亓?/p>

B.在水珠表面層,水分子間的作用力表現(xiàn)為引力

C.在水珠表面層,水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力

D.在水珠表面層,水分子間的作用力為零

【解答】解:A.荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)橐后w的表面張力,故A錯(cuò)誤;

BCD.在水珠表面層,水分子相對(duì)于水珠內(nèi)部分布比較稀疏,水分子間的作用力表現(xiàn)為引力,故B

正確,CD錯(cuò)誤。

故選:Bo

(多選)(2024?南充二模)人類對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過程,以下說法

正確的是()

A.液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān)

B.晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的

C.溫度升高,每個(gè)分子的動(dòng)能都增大

D.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用

E.液晶既有液體的流動(dòng)性,又具有光學(xué)各向異性

【解答】解:A、分子勢(shì)能取決于分子間的距離,而分子距離與體積有關(guān),所以液體的分子勢(shì)能

與體積有關(guān),故A正確;

B、多晶體的物理性質(zhì)是各向同性,同時(shí)單晶體也是在某一性質(zhì)上具有各向異性,故B錯(cuò)誤;

C、溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大,但并非是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大,故C錯(cuò)誤;

D、由于液體的表面張力作用,露珠呈球形,故D正確;

E、液晶既有液體的流動(dòng)性,又具有光學(xué)現(xiàn)象的中的各向異性,故E正確。

故選:ADE。

(2023?浙江模擬)在2022年11月3日,如圖甲所示的中國(guó)空間站“夢(mèng)天”“問天”拉著中間

“天和”的手構(gòu)成“T字組合”,一起繞地球每天飛行16圈左右。在空間站內(nèi)航天員演示了包

括“毛細(xì)現(xiàn)象”一三根插入水中粗細(xì)不同的長(zhǎng)玻璃管最后水從上口溢出(圖乙)、“水球變懶”

一懸浮空中的球形水球中扔入的鋼球能在里面運(yùn)動(dòng)而不穿出水球(圖丙)等實(shí)驗(yàn),下列說法正

確的是()甲乙丙

A.只有丙實(shí)驗(yàn)與完全失重(或微重力)及表面張力有關(guān)

B.乙、丙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都與完全失重(或微重力)及表面張力有關(guān)

C.“T字組合”的運(yùn)行速度介于第一宇宙速度與第二宇宙速度之間

D.空間站每一部分的發(fā)射速度都要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度

【解答】解:AB.乙、丙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)是毛細(xì)現(xiàn)象,一個(gè)是水球變懶”,都與完全失重(或微重力)

及表面張力有關(guān),故A錯(cuò)誤,B正確;

C.“T字組合”是地球的衛(wèi)星,“T字組合”的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度,故C錯(cuò)誤;

D.空間站每一部分的發(fā)射速度都要大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度,故D錯(cuò)誤;

故選:Bo

題型3氣體壓強(qiáng)的求解

7.(2023春?海淀區(qū)校級(jí)期中)對(duì)溫度的測(cè)量有很多方法,下面討論以下設(shè)計(jì)方案。

如圖為伽利略設(shè)計(jì)的一種測(cè)溫裝置示意圖,玻璃管的上端與導(dǎo)熱良好的玻璃泡連通,下端插入水

槽中(水槽內(nèi)的水足夠多,并且水面位置保持不變),玻璃泡中封閉有一定量的理想空氣。玻璃管

內(nèi)的體積和玻璃泡的體積相比可以忽略不計(jì)。根據(jù)玻璃管中水柱距離水槽的高度h在玻璃管上進(jìn)

行標(biāo)定溫度to

(1)溫度越高在玻璃管上標(biāo)定的位置越偏上還是越偏下?

(2)玻璃管上標(biāo)定的刻度是否均勻?請(qǐng)通過適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行推理說明。

(3)當(dāng)水柱高度為ho時(shí),小明查詢到當(dāng)前室溫為to=27℃,在該處標(biāo)注好溫度。他再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

大氣壓po,推算出水柱高度為h時(shí)對(duì)應(yīng)溫度為t=17℃,并標(biāo)記在玻璃管上。如果當(dāng)時(shí)的大氣壓

小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,則當(dāng)液柱高度為h時(shí),實(shí)際的溫度高于17℃還是低于17℃?請(qǐng)通過適當(dāng)?shù)墓?/p>

式進(jìn)行推理說明。

【解答】解:(1)由于玻璃管內(nèi)的體積可忽略不計(jì),該過程為等容過程,溫度越高,壓強(qiáng)越大,

氣體壓強(qiáng)與大氣壓po的關(guān)系:p=po-pgh

所以溫度越高,玻璃管上標(biāo)定的位置越偏下。

(2)方法一:

等容變化滿足:p°~pgx°=

ToT

變形后得到:"fT。

T=t+273℃

解得:t-po~pgx_273.15℃

T0

p0-pgx0

t與x為一次關(guān)系式,所以刻度均勻。

方法二:

Po-pgx。_仁_絲_4(如一即)一pgAh

根據(jù)查理定律有:

To——4T_4(t+273.15℃)At

顯然有:當(dāng)=常數(shù)

相同的At,具有相同的Ah,所以刻度均勻。

(3)方法一:

其中:x=xo+Ah

由以上結(jié)論可知」=H等7。=(一系打。

因?yàn)閜o減小,所以T減小,即實(shí)際溫度低于17℃。

方法二:

+日短女由一工由后Po-pgx,/(po-pg九)-pgAhpgAhpgAhAP

根據(jù)查理定理有:--------o

=c=—=-------AT_-AT-(T-T)—AT

ToATATo

△h、To一定,由于po減小,所以T減小,即實(shí)際溫度低于17℃。

(2023春?開福區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,一個(gè)粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好的U形細(xì)玻璃管豎直放置,

A端封閉,D端開口。玻璃管內(nèi)通過水銀柱封閉a、b兩段氣體,a氣體下端浮有一層體積、質(zhì)

量均可忽略的隔熱層,各段長(zhǎng)度如圖所示。已知大氣壓強(qiáng)po=75cmHg,環(huán)境溫度為27℃。

(1)通過加熱器對(duì)b氣體加熱,使其溫度升高到177℃,求b部分氣體的長(zhǎng)度。

(2)保持b氣體溫度177℃不變,以BC為軸將玻璃管緩慢旋轉(zhuǎn)90°至水平狀態(tài),則玻璃管內(nèi)剩

余水銀柱的總長(zhǎng)度為多少?

【解答】解:(1)假設(shè)b氣體膨脹過程中未到達(dá)C,膨脹過程中水銀不斷從D口流出,但水銀柱

高度不變,氣體a、b的壓強(qiáng)不變,a氣體體積不變,b做等壓膨脹。

對(duì)b部分氣體,由蓋一呂薩克定律得

即得小=更

TiT2

把Li=12cm,Ti=(27+273)K=300K,T2=(177+273)K=450K代入,解得b氣體的長(zhǎng)度變

為:L2=18cm

則知b氣體右端向右移動(dòng)距離s=18cm-12cm=6cm<10cm

所以假設(shè)成立,b部分氣體的長(zhǎng)度為18cm。

(2)以BC為軸將玻璃管旋轉(zhuǎn)到水平狀態(tài),a、b兩部分氣體均做等溫變化,且壓強(qiáng)均變?yōu)?5cmHg

由平衡關(guān)系可知a氣體初狀態(tài)的壓強(qiáng):pa=po+l5cmHg=75cmHg+l5cmHg=90cmHg,a氣柱初狀

態(tài)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)a=15cm

末狀態(tài)的壓強(qiáng):pa'=75cmHg

根據(jù)玻意耳定律有

paVa=pa'Va,

即paLaS—pa'La'S

解得:La'=18cm

對(duì)b氣體,初狀態(tài)的壓強(qiáng)為pb=po+25cmHg=75cmHg+25cmHg=lOOcmHg

末狀態(tài)的壓強(qiáng)為pb'=75cmHg

根據(jù)玻意耳定律有

pbVb=pb/VbZ

即pbLiS=pb,Lb'S

解得:Lb'=16cm

則剩余水銀柱的長(zhǎng)度L余'=20cm+25cm+(32cm-13cm-16cm)=48cm

(2024?撫順三模)如圖所示,在粗細(xì)均勻、頂端平齊、導(dǎo)熱良好的豎直固定U形管右側(cè),用水

銀封閉一段長(zhǎng)L=76cm的理想氣體,左、右兩管水銀面的高度差h=19cm;現(xiàn)向左側(cè)管中緩慢

加入水銀,已知大氣壓強(qiáng)po=76cmHg,環(huán)境溫度保持不變,求:

(1)當(dāng)兩側(cè)液面相平時(shí),加入的水銀柱高度Ah;

(2)封閉氣體的最大壓強(qiáng)pm。

【解答】解:(1)設(shè)開始封閉氣體的壓強(qiáng)為P1,向左側(cè)管中加入水銀至兩側(cè)液面相平時(shí),右管內(nèi)

水銀面上升了X,有

pi=po-Pgh

封閉氣體作等溫變化,根據(jù)玻意耳定律有

piSL=poS(L-x)

由幾何關(guān)系有

Ah=h+2x

解得:Ah=57cm

(2)繼續(xù)向左側(cè)加入水銀,直至左側(cè)液面與管口相平,此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)最大,設(shè)此時(shí)封閉氣

體柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)o,根據(jù)玻意耳定律有

piSL=(po+pgLo)SLo

且有pm=po+pgLo

解得:pm=114cmHg

題型4氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

10.(2023?泰安一模)氣壓式升降椅通過氣缸上下運(yùn)動(dòng)來支配椅子升降,其簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖乙所示,

圓柱形氣缸與椅面固定連接,柱狀氣缸桿與底座固定連接??勺杂梢苿?dòng)的氣缸與氣缸桿之間封

閉一定質(zhì)量的理想氣體,設(shè)氣缸氣密性、導(dǎo)熱性能良好,忽略摩擦力。設(shè)氣體的初始狀態(tài)為A,

某人坐上椅面后,椅子緩慢下降一段距離達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)B?然后打開空調(diào),一段時(shí)間后,室內(nèi)

溫度降低到設(shè)定溫度,穩(wěn)定后氣體狀態(tài)為C(此過程人的雙腳懸空);接著人緩慢離開座椅,直

到椅子重新達(dá)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)D,室內(nèi)大氣壓保持不變,則氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)D的過程

中,關(guān)于p、V、T的關(guān)系圖正確的是()

【解答】解:從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中,氣體等溫壓縮,體積減小,壓強(qiáng)增大,溫度不變,從B

到C,氣體等壓降溫,溫度降低,體積減小,壓強(qiáng)不變,從C到D過程中,氣體等溫膨脹,體積

變大,壓強(qiáng)減小,且D狀態(tài)的壓強(qiáng)恢復(fù)為原A狀態(tài)的壓強(qiáng)。

A、A圖中A、D、O三點(diǎn)不在同一條直線上,說明A與D的壓強(qiáng)不同,故A錯(cuò)誤;

B、B圖中的過程與發(fā)生的過程一一對(duì)應(yīng),故B正確;

CD、C圖與D圖中各過程是正確的,但A與D點(diǎn)的壓強(qiáng)不相等,故CD錯(cuò)誤。

故選:Bo

11.(2024?廬陽區(qū)校級(jí)四模)絕熱的活塞與汽缸之間封閉一定質(zhì)量的理想氣體,汽缸開口向上置于

水平面上,活塞與汽缸壁之間無摩擦,缸內(nèi)氣體的內(nèi)能Up=72J,如圖甲所示。已知活塞面積S

=5X10-4m2,其質(zhì)量為m=lkg,大氣壓強(qiáng)po=l.OXl()5pa,重力加速度g=lOm/s2如果通過電

熱絲給封閉氣體緩慢加熱,活塞由原來的P位置移動(dòng)到Q位置,此過程封閉氣體的V-T圖像

如圖乙所示,且知?dú)怏w內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比。求:

(1)封閉氣體最后的體積;

(2)封閉氣體吸收的熱量。

【解答】解:(1)以氣體為研究對(duì)象,根據(jù)蓋一呂薩克定律,有7=刀

解得:%=6xKT,7n3

(2)由氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比如=①

UQTQ

解得:UQ=1O8J

活塞從P位置緩慢移到Q位置,活塞受力平衡,氣體為等壓變化,以活塞為研究對(duì)象有

pS=poS+mg

解得:p=1.2X105Pa

外界對(duì)氣體做功W=-p(VQ-VP)

由熱力學(xué)第一定律UQ-Up=Q+W

聯(lián)立解得:Q=60J

12.(2024?海安市校級(jí)模擬)一定質(zhì)量的理想氣體,從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷a-b、b-c、c-a三個(gè)過

程回到原狀態(tài),其p-V圖像如圖所示。圖線ac的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)O

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