第十二章 第2讲 固体、液体与气体—2021高中物理一轮复习学案
第十二章 第2讲 固体、液体和气体—2021届(新课标版)高考物理一轮复习课件(共28张PPT)
◎ 考点一 对固体和液体性质的理解 对液体表面张力的理解
液体的表面张力是液面各部分相互吸引的力，液体 作用
的表面张力使液体表面有收缩的趋势 方向 表面张力与液面相切，跟这部分液面的分界线垂直
A．液体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】 液体体积与分子间相对位置相联系，从宏观上看， 分子势能与体积有关，A 正确；多晶体表现各向同性，B 错误；温 度升高，分子平均速率增大，遵循统计规律，但不是每个分子的动 能都增大，C 错误；露珠的表面张力使其表面积收缩到最小，呈球 状，D 正确。
◎ 考点二 液体的表面张力现象 1．定义：液体表面各部分间互相吸引的力。 2．作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。 3．方向：表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。 4．大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时， 表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
【解析】 金刚石、水晶和食盐是晶体，玻璃是非晶体，A 错误；晶体 的分子排列规则，且有固定的熔点，非晶体的分子排列不规则，且没有固 定的熔点，故 B、C 正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶 体的物理性质是各向同性，故 D 错误。
【答案】 BC
(多选)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( )
◎ 考点三 饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 相对湿度 1．饱和汽与未饱和汽 (1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。 (2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。 2．饱和汽压 (1)定义：饱和汽所具有的压强。 (2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大， 且饱和汽压与饱和汽的体积无关。 3．相对湿度 在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压
2021高考物理一轮复习第十二章热学第二节固体液体与气体学案新人教版
第二节固体、液体与气体一、固体和液体1．晶体与非晶体的比较晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则的、周期性的在空间排列．3．液体的表面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．4．毛细现象指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．毛细管越细，毛细现象越明显．5．液晶的物理性质(1)具有液体的流动性．(2)具有晶体的光学各向异性．(3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．1．(多选)下列现象中，主要是液体表面张力作用的是( )A．水黾可以停在水面上B．小木船漂浮在水面上C．荷叶上的小水珠呈球形D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来答案：ACD二、饱和汽、饱和汽压和湿度1．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．2．饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强．(2)特点：饱和汽压随温度而变．温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．3．湿度(1)定义：空气的潮湿程度．(2)描述湿度的物理量①绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．②相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的实际压强与同一温度下水的饱和汽压之比，称为空气的相对湿度，即相对湿度＝水蒸气的实验压强p1同温下水的饱和汽压p s.2．(多选)干湿泡温度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示 ( ) A．空气的绝对湿度越大B．空气的相对湿度越小C．空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近D．空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远解析：示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，故B、D正确，A、C错误．答案：BD三、气体1．气体分子运动的特点(1)分子间的距离大约是分子直径的10倍，分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．(2)分子沿各方向运动的机会均等．(3)分子的速率分布按“中间多、两头少”的统计分布规律．(4)温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．2．描述气体的状态参量(1)温度：T(或t)．①物理意义：宏观上表示物体的冷热程度；微观上表示物体分子热运动的剧烈程度．②温度是分子平均动能的标志，T＝αE k.(2)体积：(V)．①意义：气体分子所占的空间，也就是气体所充满的容器的容积．②单位：m3，1 m3＝103 L＝106 mL.(3)压强(p)．①产生的原因：由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强．②决定因素．Ⅰ.微观上：决定于分子的平均动能和分子数密度；Ⅱ.宏观上：决定于气体的温度和体积．③单位：帕斯卡(Pa)．1 Pa＝1 N/m2；1 atm＝1.013×105 Pa，1 atm也等于760 mm高的水银柱产生的压强．3．三个实验定律一定质量的某种理想气一定质量的某种理想气(1)理想气体．①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体．实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间．(2)状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T＝恒量．3．对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是( ) A ．保持压强和体积不变而改变它的温度 B ．保持压强不变，同时升高温度并减小体积 C ．保持温度不变，同时增加体积并减小压强 D ．保持体积不变，同时增加压强并降低温度 答案：C物质通常处于固态、液体或气态三种状态．研究物质在这些状态下的物理性质，并应用到生产生活(如利用液晶的各向异类制成显示器)是科学研究的意义所在．考点一 固体和液体性质的理解 1.晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性； (2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体； (3)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；(4)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；(5)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化； (6)液晶既不是晶体也不是液体． 2．液体表面张力 (1)形成原因．表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力． (2)表面特性．表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜． (3)表面张力的方向．和液面相切，垂直于液面上的各条分界线． (4)表面张力的效果．表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．(5)表面张力的大小．跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系．典例(多选)下列说法中正确的是( )A．液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润B．硬币或者钢针能够浮于水面上，是由于液体表面张力的作用C．晶体有固定的熔点，具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性D．影响蒸发快慢以及人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一气温下水的饱和汽压的差距[思维点拨] 不浸润：液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏；硬币或钢针能浮于水面上，是由于液体表面张力的作用；晶体有固定的熔点，单晶体具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的相对湿度，相对湿度＝空气中水蒸气的压强同温度下水的饱和汽压×100%，即空气中水蒸气越接近饱和湿度越大．解析：液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力，表现为不浸润，故A正确；硬币或钢针能浮于水面上，是由于液体表面张力的作用，故B正确；晶体有固定的熔点，单晶体具有规则的几何外形，单晶体物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性，故C错误；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的相对湿度，即：空气中水蒸气的压强同温度下水的饱和汽压×100%，即空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故D正确．答案：ABD解答固体和液体问题的技巧1．解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体和非晶体的区别和联系．2．解答液体的表面张力问题，应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等．考点二气体压强的计算(1)在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等．(2)液体内深为h 处的总压强为p ＝p 0＋ρgh ，式中p 0为液面上方的大气压强．例如，图中同一水平液面C 、D 处压强相等，则p A ＝p 0＋ρgh .(3)连通器内静止的液体，同种液体同一水平面上各处压强相等． (4)参考液片法的一般思路．①选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象．②分析液片两侧受力情况，建立力的方程，消去横截面积，得到液片两侧的压强平衡方程．③解方程，求得气体压强． (5)平衡条件法．欲求用固体(如活塞等)封闭在静止容器内的气体压强，应对固体进行受力分析，然后根据平衡条件求解．典例 汽缸的横截面积为S ，质量为m 的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图所示，当活塞上放质量为M 的重物时处于静止状态．设外部大气压强为p 0，若活塞与缸壁之间无摩擦．重力加速度为g ，求汽缸中气体的压强．[思维点拨] (1)对梯形活塞进行受力分析； (2)写出竖直方向受力平衡方程． 解析：对活塞进行受力分析，p 气S ′＝（m ＋M ）g ＋p 0Ssin α，又因为S ′＝Ssin α，所以p 气＝（m ＋M ）g ＋p 0S S ＝p 0＋（m ＋M ）gS.答案：p 0＋（m ＋M ）g S活塞封闭模型气体压强的求解方法下图所示是最常见的封闭气体的两种方式．对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．1．图甲中活塞的质量为m ，活塞横截面积为S ，外界大气压强为p 0.由于活塞处于平衡状态，所以p 0S ＋mg ＝pS ，则气体的压强为p ＝p 0＋mgS.2．图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS ＋mg ＝p 0S . 则气体压强为p ＝p 0－mg S＝p 0－ρgh .考点三 气体实验定律和状态方程的应用 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2⎩⎪⎨⎪⎧温度不变：p 1V 1＝p 2V 2（玻意耳定律）体积不变：p 1T 1＝p2T 2（查理定律）压强不变：V 1T 1＝V2T2（盖—吕萨克定律）2．两个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp ＝p 1T 1ΔT . (2)盖—吕萨克定律的推论：ΔV ＝V 1T 1ΔT . 3．利用气体实验定律解决问题的基本思路典例 (2017·全国卷Ⅲ)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2.K 1长为l ，顶端封闭，K 2上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通．开始测量时，M 与K 2相通；逐渐提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高，此时水银已进入K 1，且K 1中水银面比顶端低h ，如图(b)所示．设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变．已知K 1和K 2的内径均为d ，M 的容积为V 0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g .求：(1)待测气体的压强；(2)该仪器能够测量的最大压强．[思维点拨] (1)由题意，水银面上升后，求出气体的状态参量，然后由玻意耳定律求出压强的表达式；(2)根据题意可知，M 的直径不知道，所以当h ＝l 时，能准确测量的压强最大，然后代入上式即可求出压强．解析：(1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V ，压强等于待测气体的压强p .提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高时，K 1中水银面比顶端低h ；设此时封闭气体的压强为p 1，体积为V 1，则V ＝V 0＋14πd 2l ，① V 1＝14πd 2h .②由力学平衡条件得p 1＝p ＋ρgh ，③整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pV ＝p 1V 1，④联立①②③④式得p ＝ρπgh 2d 24V 0＋πd 2（l －h ）.⑤ (2)由题意知h ≤l ，⑥联立⑤⑥式有p ≤πρgl 2d24V 0，⑦该仪器能够测量的最大压强为p max ＝πρgl 2d24V 0.⑧答案：(1)ρπgh 2d 24V 0＋πd 2（l －h ） (2)πρgl 2d24V 0关联气体状态变化问题分析技巧多个系统相互联系的一定质量气体状态问题，往往以压强建立起系统间的关系，对各系统独立进行状态分析，分别应用相应的实验定律，并充分挖掘各研究对象之间的压强、体积等量的有效关联．若活塞可自由移动，一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系．考点四 气体状态变化的图象问题 1.四种图象的比较 项目特点(其中C 为常量)举例p-VpV ＝CT ，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p-1Vp ＝CT 1V，斜率k ＝CT ，即斜率越大，温度越高p-Tp ＝C V T ，斜率k ＝CV ，即斜率越大，体积越小V-TV ＝C p T ，斜率k ＝Cp，即斜率越大，压强越小利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系．例如：(1)在图甲中，V 1对应虚线为等容线，A 、B 分别是虚线与T 2、T 1两线的交点，可以认为从B 状态通过等容升压到A 状态，温度必然升高，所以T 2>T 1.(2)如图乙所示，A 、B 两点的温度相等，从B 状态到A 状态压强增大，体积一定减小，所以V 2<V 1.典例 (2019·吉林大学附中模拟)一定质量的理想气体，其状态变化过程如图中箭头方向所示，AB 平行于纵轴，BC 平行于横轴，CA 段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分．已知气体在A 状态的压强、体积、热力学温度分别为p A 、V A 、T A ，且气体在A 状态的压强是B 状态压强的3倍．则(1)求气体在B 状态的热力学温度和C 状态的体积；(2)从B 到C 过程中，是气体对外做功还是外界对气体做功？做了多少功？ [思维点拨] A →B 、B →C 和C →A 各是什么变化，对应的规律？ 解析：(1)从A 到B 是等容过程，由查理定律得p A T A ＝p B T B由题知p A ＝3p B ，解得T B ＝13T A .从B 到C 是等压变化过程，由盖—吕萨克定律有V B T B ＝V CT C， 又从C 到A 是等温变化过程，故T C ＝T A ， 解得V C ＝3V A .(2)从B 到C 等压过程中，气体的体积在增大，故气体对外界做功，做功为W ＝p B (V C －V B )＝23p A V A . 答案：(1)13T A 3V A (2)气体对外界做功 23p A V A气体状态变化的图象的应用技巧1．求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．2．在V-T 图象(或p-T 图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大．1.(多选)下列说法正确的是( )A ．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B ．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C ．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D ．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E ．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变解析：晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A 错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B 正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C 正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D 正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E 错误．答案：BCD2．(多选)下列说法正确的是( )A ．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B ．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C ．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D ．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E ．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果解析：悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A 错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B 正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C 正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，选项D 错误；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项E 正确．答案：BCE3．如图中两个汽缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A 、B ，大气压强为P 0，重力加速度为g ，求封闭气体A 、B 的压强．甲 乙解析：题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知p A S ＝p 0S ＋mg ，得p A ＝p 0＋mg S.(a) (b)题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知p 0S ＝p B S ＋Mg ， 得p B ＝p 0－Mg S .答案：p 0＋mg S p 0－Mg S4．若已知大气压强为p 0，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 ，求各被封闭气体的压强．甲 乙丙 丁解析：图甲中，以高为h 的液柱为研究对象，由平衡条件知p 甲S ＋ρghS ＝p 0S ，所以p 甲＝p 0－ρgh .图乙中，以B 液面为研究对象，由平衡条件知p A S ＋ρghS ＝p 0S ，p 乙＝p A ＝p 0－ρgh .图丙中，以B 液面为研究对象，由平衡条件有p ′A S ＋ρgh sin 60°·S ＝p 0S ，所以p 丙＝p ′A ＝p 0－32ρgh . 图丁中，以液面A 为研究对象，由平衡条件得p 丁S ＝(p 0＋ρgh 1)S ，所以p 丁＝p 0＋ρgh 1.答案：甲：p 0－ρgh 乙：p 0－ρgh 丙：p 0－32ρgh 丁：p 0＋ρgh 15.(2018·全国卷Ⅰ)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V 6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得 p 0V 2＝p 1V 1，p 0V 2＝p 2V 2. 由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ， V 2＝V 2－V 6＝V 3. 设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg ，联立以上各式得m ＝15p 0S 26g. 答案：15p 0S 26g6．(2019·全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m 3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m 3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa ，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa ；室温为27 ℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时熔腔中气体的压强．解析：(1)设初始时每瓶气体的体积为V 0，压强为p 0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1.假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时，其体积膨胀为V 1.由玻意耳定律p 0V 0＝p 1V 1，被压入熔腔的气体在室温和p 1条件下的体积为V ′1＝V 1－V 0，设10瓶气体压入完成后熔腔中气体的压强为p 2，体积为V 2.由玻意耳定律，得p 2V 2＝10p 1V ′1，联立①②③式并代入题给数据，得p 2＝3.2×107 Pa.(2)设加热前炉腔的温度为T 0，加热后炉腔温度为T 1，气体压强为p 3.由查理定律p 3T 1＝p 2T 0， 联立④⑤式并代入题给数据，得 p 3＝1.6×108 Pa.答案：(1)3.2×107 Pa (2)1.6×108Pa7．(2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，空气的压强为p .现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)设抽气前氢气的压强为p 10，根据力的平衡条件，得(p 10－p )·2S ＝(p 0－p )·S ，①得p 10＝12(p 0＋p )．② (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1，氢气的压强和体积分别为p 2和V 2，根据力的平衡条件，有p 2·S ＝p 1·2S ，③由玻意耳定律得：p 1V 1＝p 10·2V 0，④p 2V 2＝p 0·V 0.⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V 1－2V 0＝2(V 0－V 2)，⑥联立②③④⑤⑥式，解得：p 1＝12p 0＋14p ，⑦V 1＝4（p 0＋p ）V 02p 0＋p .⑧ 答案：(1)12(p 0＋p ) (2)12p 0＋14p 4（p 0＋p ）V 02p 0＋p8．如图甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V-T 图象．已知气体在状态A 时的压强是1.5×105 Pa.(1)写出A →B 过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中T A 的值．(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p-T 图象，并在图线相应的位置上标出状态A 、B 、C .如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．解析：(1)从题图甲可以看出，A 与B 连线的延长线过原点，所以A →B 是一个等压变化，即p A ＝p B ，根据盖—吕萨克定律可得V A T A ＝V BT B， 所以T A ＝V A V B T B ＝0.40.6×300 K ＝200 K. (2)由题图甲可知，B →C 是等容变化，根据查理定律得p B T B ＝p CT C， 所以p C ＝T C T B ·p B ＝400300×1.5×105 Pa ＝2.0×105 Pa ， 则可画出状态A →B →C 的p-T 图象，如图所示．答案：见解析。
高中物理第一轮专题复习全套学案选修气体液体与固体
图1 第2课时 气体 液体与固体 导学目标 1.掌握气体三定律的内容、表达式及图象.2.掌握理想气体的概念，理解气体热现象的微观意义.3.掌握晶体与非晶体以及液晶的微观结构，理解液体的表面张力现象．一、气体[基础导引]1. 一定质量理想气体的状态经历了如图1所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在 ( )A ．ab 过程中不断减小B ．bc 过程中保持不变C ．cd 过程中不断增加D ．da 过程中保持不变2．电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500°C 时的压强不超过一个大气压，则在20°C 的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？[知识梳理]1．气体分子运动的特点(1)气体分子间距较______，分子力可以________，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满________________________．(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(3)温度升高时，速率小的分子数________，速率大的分子数________，分子的平均速率将________，但速率分布规律________．2.3.理想气体的状态方程(1)理想气体①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间．(2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：________________或________．气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例．二、液体和固体[基础导引]关于晶体和非晶体，下列说法正确的是() A．有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性C．晶体一定具有各向异性的特点D．某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布[知识梳理]12．液体的表面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有________的趋势．(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线________．3．液晶的物理性质(1)具有液体的________性．(2)具有晶体的光学各向______性．(3)在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是____________的．4．饱和汽湿度(1)饱和汽与未饱和汽①饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．(2)饱和汽压①定义：饱和汽所具有的压强．②特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．(3)湿度①定义：空气的干湿程度．②描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度时水的饱和汽压的百分比．即：相对湿度＝水蒸气的实际汽压同温度水的饱和汽压×100%考点一气体压强的产生与计算考点解读1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强．2．决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积．(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度．3．常用单位：帕斯卡(Pa)：1 Pa＝1 N/m21 atm＝760 mmHg＝1.013×105 Pa4．计算方法(1)系统处于平衡状态下的气体压强计算方法①液体封闭的气体压强的确定平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强．液体内部深度为h处的总压强p＝p0＋ρgh.②固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来求出气体压强．图3(2)加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．特别提醒 1.气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生，大小不随高度而变化．2．容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产生的，并非因其重力而产生的．3．求解液体内部深度为h 处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强． 典例剖析例1 (2010·上海单科·22改编)如图2所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3 m 2，一定质量的气体被质量为2.0 kg 的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________ Pa(大气压强取1.01×105 Pa ，g 取10m/s 2)．跟踪训练1 如图3所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是 ( ) A ．若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些B ．若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大C ．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小D ．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大考点二 理想气体实验定律的微观解释及应用 考点解读实验定律的微观解释典例剖析例2 如图4所示，带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，其下部放入盛水的烧杯中，注射器活塞的横截面积S ＝5×10－5 m 2，活塞及框架的总质量m 0＝5×10－2 kg ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa.当水温为t 0＝13 °C 时，注射器内气体的体积为5.5 mL.(g ＝10 m/s 2)(1)向烧杯中加入热水，稳定后测得t 1＝65 °C 时，气体的体积为多大？(2)保持水温t 1＝65 °C 不变，为使气体的体积恢复到5.5 mL ，则要在框架上挂质量多大的钩码？方法突破 应用实验定律及状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的某理想气体；(2)确定气体在始末状态的参量p 1、V 1、T 1及p 2、V 2、T 2；(3)由气体实验定律或状态方程列式求解．(4)讨论结果的合理性．跟踪训练2 一气象探测气球，在充有压强为76.0 cmHg 、温度为27.0 ℃的氦气时，体积为3.50 m 3.在上升至海拔6.50 km 高空的过程中，气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压36.0 cmHg ，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0 ℃.求：(1)氦气在停止加热前的体积；(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．考点三 气体实验定律图象的应用 考点解读 一定质量的气体不同图象的比较类别图线特点 举例 p —VpV ＝CT (其中C 为恒量)，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p —1V p ＝CT 1V，斜率k ＝CT ，即斜率越大，温度越高p —Tp ＝C V T ，斜率k ＝C V ，即斜率越大，体积越小 V —TV ＝C p T ，斜率k ＝C p ，即斜率越大，压强越小典例剖析例3 一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，如图5所示．开始时气体的体积为2.0×10－3 m 3，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细砂，最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为136.5°C.(大气压强为1.0×105 Pa)图5(1)求汽缸内气体最终的体积；(2)在p －V 图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(请用箭头在图线上标出状态变化的方向)．图6图7跟踪训练3 一定质量的理想气体经过一系列过程，如图6所示．下列说法中正确的是 ( )A ．a →b 过程中，气体体积增大，压强减小B ．b →c 过程中，气体压强不变，体积增大C ．c →a 过程中，气体压强增大，体积变小D ．c →a 过程中，气体内能增大，体积变小考点四 固体、液体的性质 考点解读1．液体的微观结构特点：(1)分子间的距离很小；(2)液体分子间的相互作用力很大；(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合．2．液体的表面张力：(1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．(3)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大．3．液晶 物理,性质⎩⎪⎨⎪⎧ 具有液体的流动性具有晶体的光学各向异性在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方 向看，分子的排列是杂乱无章的 典例剖析例4 (1)下列说法中正确的是 ( )A ．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体B ．同一种物质只能形成一种晶体C ．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D ．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状 (2)经实验证明，表面张力的大小与液体的种类、温度和边界长度有关，我们把某种液体在一定温度下单位边界长度的表面张力大小定义为这种液体的表面张力系数，它的大小反映了液体表面张力作用的强弱．图7所示是测量表面张力系数的一种方法．若已知金属环质量为m ＝0.10 kg ，半径为r ＝0.20 m ，当用F T ＝1.15 N 的力向上提金属环时，恰好可以将金属环提离液面，求该种液体的表面张力系数α.(g ＝9.80 m/s 2)方法归纳 本题第(2)问属于信息给予题，根据所学物理知识，结合题目描述的内容，理解所给信息的含义是解决这类问题的关键．本题首先需理解表面张力系数的含义，其次是分析环所受的力．注意表面张力在环内外均有作用，所以作用边界长度为4πr .跟踪训练4 关于液体表面现象的说法中正确的是 ( )图8图9A ．把缝衣针小心地放在水面上，针可以把水面压弯而不沉没，是因为针受到重力小，又受液体的浮力的缘故B ．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C ．玻璃管道裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃，在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D ．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故A 组 气体实验定律1． (1)下列有关热现象的说法中，正确的是________．A ．布朗运动是液体或气体分子的运动，它说明分子永不停息做无规则运动B ．两分子间距离增大，分子间的势能一定增加C ．在热传导过程中，热量可以自发地由低温物体传递到高温物体D ．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的(2)如图8所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L 、底面积为S ，缸内有一个质量为m 的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T 0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L 0.已知重力加速度为g ，大气压强为p 0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求： ①采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？②当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU ，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？2. 标准状况下的压强为p 0＝1.013×105 Pa ，在标准状况下用充气筒给一个体积为V 0＝2.5 L 的足球充气，如图9所示．充气前足球呈球形、内部空气的压强为1.013×105 Pa ，设充气过程中球内、外的温度始终保持20 °C 不变．在充气的最后时刻，对打气活塞施加的压力为F ＝200 N ．设打气筒为圆柱形，其活塞的截 面积为S ＝10 cm 2，打气筒每次打气压下的高度为20 cm.不计各种摩擦，打气筒的活塞与 连杆、把手的重力均不计．求：充气过程中，打气筒的活塞下压了多少次？B 组 固体与液体3．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图10甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则 ( )图10A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，丙是晶体D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体4．下列现象，哪些是因液体的表面张力所造成的() A．使用洗洁精易清除餐具上的油渍B．融化的蜡烛从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形C．早上看到叶面上的露珠呈球形D．小昆虫能漂浮在水面上课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．(2010·课标全国理综·33)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是() A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的2．关于液体的表面张力，下列说法中正确的是() A．表面张力是液体各部分间的相互作用B．液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部的D．表面张力的方向总是与液面相切的3．封闭在汽缸内的一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是() A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．气体分子的平均动能增大4．用如图1所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变()图1A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动5．分子动能随分子速率的增大而增大，早在1859年麦克斯韦就从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．下列描述分子动能与温度关系正确的是() A．气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大B．气体温度升高，其内部少数分子的动能可能减少C．不同气体相同温度下，分子的平均动能相同，平均速率也相同D．当气体温度一定时，其内部绝大多数分子动能相近，动能很小或很大的很少图2图36. 某同学用导热性能良好的汽缸和活塞将一定质量的空气(视为理想气体)封闭在汽缸内(活塞与缸壁间的摩擦不计)，待活塞静止后，将小石子缓慢的加在活塞上，如图2所示．在此过程中，若大气压强与室内的温度均保持不变，下列说法正确的是 ( )A ．由于汽缸导热，故缸内气体的压强保持不变B ．缸内气体温度不变，缸内气体对活塞的压力保持不变C ．外界对缸内气体做的功大小等于缸内气体向外界释放的热量D ．外界对缸内气体做功，缸内气体内能增加7．一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温度分别为p 0、V 0、T 0，在另一状态下的压强、体积和温度分别为p 1、V 1、T 1，则下列关系错误的是 ( )A ．若p 0＝p 1，V 0＝2V 1，则T 0＝12T 1 B ．若p 0＝p 1，V 0＝12V 1，则T 0＝2T 1 C ．若p 0＝2p 1，V 0＝2V 1，则T 0＝2T 1D ．若p 0＝2p 1，V 0＝V 1，则T 0＝2T 1二、非选择题8．(1)小强新买了一台照相机，拍到如图3所示照片，他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，他认为是靠水的浮力作用，同班的小明则认为小强的说法不对．事实上小昆虫受到的支持力是由________________提供的．小强将照相机带入房间时，发现镜头上蒙上了一层雾，说明室内水蒸气的温度相对室外温度，超过了其对应的________________．(2)若把体积为V 的油滴滴在平静的水面上，扩展成面积为S 的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为________．已知阿伏加德罗常数为N A ，油的摩尔质量为M ，则一个油分子的质量为________．9．(2010·上海单科·28)用DIS 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图4所示，实验步骤如下：图4①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V ，同时记录对应的由计算机 显示的气体压强值p ；③用V －1p图象处理实验数据，得出如图5所示的图线．图5图6图7 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是________________________________________________________________________；(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_____________________ 和______________________________________________________________________；(3)如果实验操作规范正确，但图中的V －1p图线不过原点，则V 0代表______________． 10．(1)关于分子运动和热现象的说法，正确的是________(填入正确选项前的字母)A ．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动B ．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C ． 一定量100°C 的水变成100°C 的水蒸汽，其分子之间的势能增加D ．气体压强的大小只与气体分子的平均动能有关(2)如图6所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30 cm 3，气压表读数为1.1×105 Pa.若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2×105 Pa.不计活塞与汽缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．①求活塞稳定后气体的体积；②对该过程中压强变化做出微观解释．11. 吸盘是由橡胶制成的一种生活用品，其上固定有挂钩用于悬挂物体．如图7所示，现有一吸盘，其圆形盘面的半径为2.0×10－2 m ， 当其与天花板轻轻接触时，吸盘与天花板所围容积为1.0×10－5 m 3；按下吸盘时，吸盘与天花板所围容积为2.0×10－6 m 3，盘内气体可看作与大气相通，大气压强为p 0＝1.0×105 Pa.设在吸盘恢复原状过程中，盘面与天花板之间紧密接触，吸盘内气体初态温度与末态温度相同．不计吸盘的厚度及吸盘与挂钩的重量．(1)吸盘恢复原状时，盘内气体压强为________；(2)在挂钩上最多能悬挂重为________的物体．12．(1)下列说法正确的是________．A ．区分晶体与非晶体最有效的方法是看其有没有规则的几何外形B ．已知某种液体的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则该液体分子间的平均距离可以表示为 3M ρN A 或 36M πρN AC ．分子间距离减小时，分子力一定增大D ．空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值(2)用活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，当汽缸开口竖直向上时封闭气体的长度为h ，如图8甲．将汽缸慢慢转至开口竖直向下时，如图乙所示，封闭气柱的长度为4h /3.已知汽缸的导热性能良好，活塞与缸壁间的摩擦不计，外界温度不变，大气压强为p 0.汽缸开口向上时，缸内气体的压强为多少？图8复习讲义基础再现一、基础导引 1.B2．0.38个大气压知识梳理 1.(1)大 忽略 它能达到的整个空间 (3)减少 增加 增大 不变 2.p 1V 1＝p 2V 2 p1T 1＝p 2T 2 p 1p 2＝T 1T 2 V 1T 1＝V 2T 2 V 1V 2＝T 1T 2 3.(2)p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2 pV T＝C 二、基础导引 D知识梳理 1.规则 确定 各向异性2．(1)收缩 (2)垂直 3.(1)流动 (2)异(3)杂乱无章课堂探究例1 1.05×105跟踪训练1 D例2 (1)6.5 mL (2)0.1 kg跟踪训练2 (1)7.39 m 3 (2)5.54 m 3例3 (1)1.5×10－3 m 3 (2)见解析图跟踪训练3 A例4 (1)D (2)6.77×10－2 N/m跟踪训练4 C分组训练1．(1)D (2)①LT 0L 0②ΔU ＋(p 0－mg S )(L －L 0)S2．25次3．BD4．BCD课时规范训练1．BC 2.BD3．BD4．AD5．BD6．C7．ABC [根据p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1可以判断出选项A 、B 、C 错误，D 正确．]8．(1)水的表面张力 饱和汽压(2)V S MN A9．(1)在注射器活塞上涂润滑油(2)移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积10．(1)AC (2)①15 cm 3 ②体积减小，气体分子的密集程度增大，温度不变，分子的平均动能不变，故该过程中压强增大11．(1)2.0×104 Pa (2)100 N12．(1)BD (2)87p 0。
2021年高考物理一轮复习第12章热学第2讲固体液体与气体学案
第2讲固体、液体与气体知识点固体的微观结构、晶体和非晶体、液晶的微观结构Ⅰ1.晶体和非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则01不规则熔点确定02确定不确定物理性质各向异性03各向同性各向同性原子排列有规则每个晶粒的排列04无规则无规则转化晶体和非晶体05在一定条件下可以相互转化。
如天然水晶是晶体，熔化再凝固成的石英玻璃是非晶体典型物质石英、云母、明矾、06食盐玻璃、橡胶(1)如图所示，金刚石、石墨晶体的晶体微粒有07规则地、08周期性地在空间排列。
(2)晶体特性的解释现象原因具有规则的外形晶体微粒有09规则地排列各向异性晶体内部从任一结点出发在不同方向的相等10距离上的微粒数11不同具有异构性有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，是因为组成晶体的同一种微粒，能够按12不同的规则在空间分布，如碳原子可以形成石墨和金刚石(1)13流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向14异性，这些化合物叫做液晶。
(2)微观结构：分子在特定的方向上排列比较整齐，具有15晶体的各向异性，同时也具有一定的无规则性，所以也具有液体的流动性，如图所示。
(3)有些物质在特定的16温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的17浓度范围具有液晶态。
(4)天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的。
(5)应用：显示器、人造生物膜。
知识点液体的表面张力现象Ⅰ1．液体的表面张力(1)概念：液体表面各部分间01互相吸引的力。
(2)作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积02最小的趋势。
(3)方向：表面张力跟液面03相切，且跟液面的分界线04垂直。
2．浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做05浸润。
一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做06不浸润。
如图所示。
3．毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。
高考物理一轮复习 固体 液体与气体教学案
固体 液体与气体1单晶体具有 性，但不是在各种物理性质上都表现出 性；只要是具有 性的物体必定是晶体，且是单晶体．只要是具有确定 的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．23．液体的表面张力：⑴ 作用：液体的表面张力使液面具有 的趋势．⑵ 方向：表面张力跟液面 ，跟这部分液面的边界线 ．⑶ 大小：液体的温度越高，表面张力越 ，液体中溶有杂质时，表面张力变小，液体的密度越大，表面张力越 ． 4．液晶：⑴ 液晶的产生：晶体 ――→加热 液晶 ――→加热液体⑵ 物理性质：具有液体的 性；具有晶体的 学各向异性；在某个方向上看其分子排列比较________，但从另一个方面上，分子排列是杂乱无章的． 5．气体和气体分子运动的特点⑴ 理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体；理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在；实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太 ，温度不太 时都可当做理想气体来处理．一定质量的理想气体状态方程：pV /T = C （恒量）． ⑵ 三个实验定律比较：① 玻意耳定律（等温变化）：p 1V 1 = p 2V 2或pV = C （常数，C 与 、物质的量有关）； ② 查理定律（等容变化）：p 1/T 1 = p 2/T 2或 p /T = C （常数，C 与 、物质的量有关）； ③ 盖—吕萨克定律（等压变化）：V 1/T 1 = V 2/T 2或 V /T = C （常数，C 与 、物质的量有关）； ④ 图像：1．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图中⑴、⑵、⑶所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图⑷所示．则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________（选填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体”）． 2．如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜．如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是 （ ） A ．液体表面层分子间的斥力作用 B ．液体表面受重力作用 C ．液体表面张力作用 D ．棉线圈的张力作用 3．一定质量的理想气体由状态A 变化到状态B ，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程 （）A ．气体的密度增大B ．外界对气体做功C ．气体从外界吸收了热量D ．气体分子的平均动能增大 〖考点1〗气体实验定律和理想气体状态方程的应用【例1】如图所示，由U 形管和细管连接的玻璃泡A 、B 和C 浸泡在温度均在0 ℃的水槽中，B 的容积是A 的3倍．阀门S 将A 和B 两部分隔开．A 内为真空，B 和C 内都充有气体．U 形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S ，整个系统稳定后，U 形管内左右水银柱高度相等，假设U 形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．⑴ 求玻璃泡C 中气体的压强（以mmHg 为单位）；⑵ 将右侧水槽的水从0 ℃加热到一定温度时，U 形管内左右水银柱高度差又为60 mm ，求加热后右侧水槽的水温．【变式跟踪1】一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3.0×10－3 m 3．用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K 和1.0×105Pa ．推动活塞压缩气体，稳定后测得气体的温度和压强分别为320 K 和1.6×105Pa ． ⑴ 求此时气体的体积．⑵ 保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为8.0×104Pa ，求此时气体的体积．〖考点2〗气体状态变化的图象分析【例2】一定质量的理想气体，状态从A → B → C → D → A 的变化过程可用如图所示的p – V 图线描述，图中p 1、p 2、V 1、V 2和V 3为已知量． ⑴ 气体状态从A 到B 是______过程（选填“等容”“等压”或“等温”）； ⑵ 状态从B 到C 的变化过程中，气体的温度________（选填“升高”“不变”或“降低”）；⑶ 状态从C 到D 的变化过程中，气体______（选填“吸热”或“放热”）；⑷ 状态从A → B → C → D 的变化过程中，气体对外界所做的总功为________． 【变式跟踪2】一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p – V 图象如图所示．已知该气体在状态A 时的温度为27℃． ⑴ 该气体在状态B 、C 时的温度分别为多少℃？⑵ 该气体从状态A 到状态C 的过程中内能的变化量是多大？ ⑶ 该气体从状态A 到状态C 的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？〖考点3〗热力学第一定律与气体实验定律的综合问题【例3】⑴ 密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大．从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________增大了．该气体在温度T 1、T 2时的分子速率分布图象如图甲所示，则T 1________（选填“大于”或“小于”） T 2． ⑵ 如图乙所示，一定质量的理想气体从状态A 经等压过程到状态B ．此过程中，气体压强p =1.0×105 Pa ，吸收的热量Q = 7.0×102J ，求此过程中气体内能的增量．【变式跟踪3】如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l 1 = 20 cm （可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h = 10 cm ．（环境温度不变，大气压强p 0 = 75 cmHg ） ⑴ 求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”作单位）； ⑵ 此过程中左管内的气体对外界________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将________（选填“吸热”或“放热”）．1．【2013·上海】已知湖水深度为20m ，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为1.0×105Pa ．当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（取g = 10m/s 2，ρ = 1.0×103kg/m 3） （ ） A ．12.8倍 B ．8.5倍 C ．3.1倍 D ．2.1倍【预测1】如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是（ ） A ．温度降低，压强增大 B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小 2．【2013·江苏】如图所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A ．其中，A →B 和C →D 为等温过程，B →C 和D →A 为绝热过程（气体与外界无热量交换）．这就是著名的“卡诺循环”． ⑴ 该循环过程中，下列说法正确的是_________ A ．A → B 过程中，外界对气体做功B ．B →C 过程中，气体分子的平均动能增大C ．C →D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D ．D → A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 ⑵ 该循环过程中，内能减小的过程是 ______ （选填“A →B ”、“B →C ”、“C →D ”或“D →A ”）；若气体在A →B 过程中吸收63 kJ 的热量，在C →D 过程中放出38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________ kJ ．⑶ 若该循环过程中的气体为1 mol ，气体在A 状态时的体积为10 L ，在B 状态时压强为A 状态时的 2/3．求气体在B 状态时单位体积内的分子数．（已知阿伏加德罗常数N A = 6.0×1023 mol -1,计算结果保留一位有效数字）【预测2】如图所示，教室内用截面积为0.2 m 2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦．a 状态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m ；b 状态是汽缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.65 m ．设室内大气压强始终保持1.0×105Pa ，忽略活塞质量．⑴ 求教室内的温度；⑵ 若气体从a 状态变化到b 状态的过程中，内能增加了560 J ，求此过程中气体吸收的热量．1．如图所示，曲线M 、N 分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t ，纵轴表示温度T ．从图中可以确定的是 （ ） A ．晶体和非晶体均存在固定的熔点T 0 B ．曲线M 的bc 段表示固液共存状态C ．曲线M 的ab 段、曲线N 的ef 段均表示固态D ．曲线M 的cd 段、曲线N 的fg 段均表示液态2．下列现象中，能说明液体存在表面张力的有 （ ）A ．水黾可以停在水面上B ．叶面上的露珠呈球形C ．滴入水中的红墨水很快散开D ．悬浮在水中的花粉做无规则运动3．一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A 到状态B ，外界对该气体做功为6J ；第二种变化是从状态A 到状态C ，该气体从外界吸收的热量为9J ．图线AC 的反向延长线通过坐标原点O ，B 、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求： ⑴ 从状态A 到C 的过程，该气体对外界做的功W 1和其内能的增量ΔU 1；⑵ 从状态A 到B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q 2．甲 乙参考答案：1．各向异各向异各向异熔点2．规则微粒数空间点阵3．收缩相切垂直小大4．流动光整齐5．大低温度体积压强1．多晶体非晶体单晶体2．C；由于液体表层内分子间距离比较大，液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势，故松弛的棉线圈变为圆形，C正确．3．AB；气体由状态A变化到状态B为等温变化，由玻意耳定律p A V A = p B V B，p B＞p A，所以V A＞V B，气体体积减小，外界对气体做功，气体密度增加，A、B正确．由于温度不变．气体的分子平均动能不变，D 错误．温度不变，气体的内能不变，外界对气体做功，由ΔU＝W + Q，气体放出热量，C错．例1 ⑴在打开阀门前，两水槽水温均为T0 = 273 K．设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为V B，玻璃泡C中气体的压强为p C，依题意有p1 = p C + Δp①式中Δp = 60 mmHg．打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为p B，依题意有，p B = p C②玻璃泡A和B中气体的体积为V2 = V A + V B③根据玻意耳定律得p1V B = p B V2④联立①②③④式，并代入题给数据得p C = (V B/V A)Δp = 180 mmHg ⑤⑵当右侧水槽的水温加热到T′时，U形管左右水银柱高度差为Δp，玻璃泡C中气体的压强为p C′=p B + Δp⑥玻璃泡C中的气体体积不变，根据查理定律得p C/T0 = p C′/T′⑦联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T′ = 364 K．变式1 ⑴对缸内封闭气体初态：p1= 1×105 Pa，V1= 3.0×10－3m3，T1= 300 K，末态：p2=1.6×105 Pa，V2=？，T2=320 K 由理想气体状态方程可知p1V1/T1= p2V2/T2，所以V2= p1V1T2/T1p2= 2×10－3 m3，即末态时气体体积为2×10－3 m3．⑵当气体保持T2不变，变到状态3时最后状态：p3 = 0.8×105 Pa，V3 = ？，T3 = T2 = 320 K 所以p2V2 = p3V3，即V3 = p2V2/p3 = 4×10－3 m3．例2 答案：⑴等压⑵降低⑶放热⑷p2(V3–V1) –p1(V3–V2)解析：⑴由题图可知，气体状态从A到B的过程为等压过程．⑵状态从B到C的过程中，气体发生等容变化，且压强减小，根据p/T= C（常量），则气体的温度降低．⑶状态从C到D的过程中，气体发生等压变化，且体积减小，外界对气体做功，即W> 0，根据V/T= C（常量），则气体的温度T降低，气体的内能减小，由ΔU = Q + W，则Q = ΔU–W < 0，所以气体放热．⑷状态从A→B→C→D的变化过程中气体对外界所做的总功W = p2(V3–V1) –p1(V3–V2)．变式2 ⑴对于理想气体：A→B，由p A/T A= p B/T B得：T B= 100 K，所以t B= –173℃，B→C由V B/T A= V C/T C 得：T C = 300 K，所以t C = 27℃．⑵A →C由温度相等得：ΔU = 0．⑶A →C的过程中是吸热．吸收的热量Q = W = pΔV = 1×105×(3×10－3–1×10－3) J = 200 J．例3答案：⑴平均动能小于⑵ 5.0×102 J解析：⑴温度升高时，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子的速率较大的分子占总分子数比例较大，所以T1＜T2．⑵等压变化V A/T A = V B/T B，对外做的功W = p(V B–V A)，根据热力学第一定律ΔU = Q–W，解得ΔU = 5.0×102 J．变式3答案：⑴ 50 cmHg ⑵做正功吸热解析：⑴设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p，左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1=p2V2①p1= p0②p2= p+ p h③V1 = l1S④V2 = l2S⑤由几何关系得h = 2(l2–l1) ⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p = 50 cmHg．⑵左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU= 0，根据热力学第一定律，ΔU= Q+ W且W＜ 0，所以Q = –W＞0，气体将吸热．1．C预测1 A；对被封闭的气体研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体的状态方程pV/T = C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况．当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度一定降低．故只有选项A可能．2．⑴ C⑵B→ 25⑶等温过程p A V A = p B V B，单位体积内的分子数n = γN A/V B解得n = γN A p B/p A V A代入数据解得n =4×1025m－3．预测2 ⑴由题意知气体是等压变化，设教室内温度为T2，由V1/T1 = V2/T2知T2 = V2T1/T2 = 295.75 K.⑵气体对外界做功为W = p0S(h2–h1) = 103 J，由热力学第一定律得Q = 1560 J．1．B；根据实际可知，晶体与非晶体的最大区别就是晶体有固定的熔点，即当晶体因温度升高而熔化时，在熔化过程中晶体的温度将保持不变，只有晶体全部熔化后其温度才继续上升，而非晶体没有这个特点，结合题目中的图象特点可知答案为B．2．AB；红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动，选项C、D错误；水黾停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力，选项A、B正确．3．答案：⑴W1 = 0；ΔU1 = 9 J ⑵ΔU2 = 9 J；Q2 = 3 J解析：⑴从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化，该气体对外界做的功W1 = 0，根据势力学第一定律有ΔU1 = W1 + Q1，内能的增量ΔU1 = Q1 = 9 J．⑵从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高，该气体内能的增量ΔU2 = ΔU1 = 9 J，根据热力学第一定律有ΔU2 = W2 + Q2，从外界吸收的热量Q2 = ΔU2–W2 = 3 J．。
(通用版)2021版高考物理大一轮复习第13章热学第2节固体、液体和气体教学案
第2节固体、液体和气体一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1．晶体与非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
二、液体的表面张力1．作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
2．方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
3．大小液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度1．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。
2．饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强。
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
3．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。
即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。
四、气体分子运动速率的统计分布1．气体分子运动的特点和气体压强2．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
(2)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积。
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
五、气体实验定律理想气体1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2V1T1＝V2T2图象(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。
高考一轮复习固体液体与气体
第2讲 固体 液体与气体一、晶体与非晶体1(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的．( × )(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体．( √) (3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体．( √ )(4)液晶是液体和晶体的混合物．( × )2、关于晶体、非晶体、液晶，下列说法正确的是( CD )．A ．所有的晶体都表现为各向异性B ．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体C ．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点D ．液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化3、在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)所示．则由此可判断出甲为____多晶体____，乙为____非晶体____，丙为____单晶体____(填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体”)。
二、液体的表面张力现象1. 形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力．2．作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势．4、如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜。
如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是( C )．A ．液体表面层分子间的斥力作用B ．液体表面受重力作用C ．液体表面张力作用D ．棉线圈的张力作用5、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( AD )．A ．液体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三、气体实验定律 理想气体1、气体压强产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力．2、气体实验定律表达式：p 1V 1＝p 2V 2p 1T 1＝p 2T 2或p 1p 2＝T 1T 2 V 1T 1＝V 2T 2或V 1V 2＝T 1T 2图 象： 3、一定质量理想气体的状态方程： p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T＝C . 6、一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为( BD )．A ．气体分子每次碰撞器壁的平均作用力增大B ．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C ．气体分子的总数增加D ．气体分子的密度增大7、如图所示，一定质量的理想气体经历A →B 、B →C 、C →A 三个变化过程，则：(1)符合查理定律的变化过程是______________ B →C ___________________；C →A 过程中气体___吸收__(选填“吸收”或“放出”)热量，___气体对外界_____(选填“外界对气体”或“气体对外界”)做功，气体的内能_____增加___(选填“增加”、“减少”或“不变”)．(2)已知理想气体在状态A 时的温度是27 ℃，求气体在状态C 时的温度．C →A 过程中气体压强不变，由盖－吕萨克定律可知：V C T C ＝V A T A，可得T C ＝150 K. 8、关于一定量的气体，下列说法正确的是__ABE______．A ．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B ．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E ．气体在等压膨胀过程中温度一定升高9、(2012·重庆理综，16)如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( A )．A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小10、(2012·广东理综，14)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( B )．A ．气体温度升高，压强不变B ．气体温度升高，压强变大C ．气体对外界做正功，气体内能增加D ．外界对气体做正功，气体内能减少11、如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm 的空气柱，中间有一段长l 2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l 3＝40.0 cm.已知大气压强为p 0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l 1′＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．解：对下部气体：（p 0＋l 2）l 1＝p 1′l 1′对上部气体：p 0l 3＝（p 1′－l 2）（l 3＋l 1－l 1′－Δl ） 解得Δl ＝15.0 cm ⑥12、如图所示，汽缸放置在水平平台上，活塞质量10 kg ，横截面积50 cm 2，厚度1 cm ，汽缸全长21 cm ，汽缸质量20 kg ，大气压强为1×105 Pa ，当温度为7 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm ，若将汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．g 取10 m/s 2，求：(1)汽缸倒置时，活塞封闭的气柱多长；(2)当温度多高时，活塞刚好接触平台．解析 (1) 由玻意耳定律可得：（p 0＋mg S ）L 1S ＝（p 0－mg S ）L 2S 解得：L 2＝p 1p 2L 1＝15 cm.(2) 由盖—吕萨克定律可得L 2S T 2＝L 3S T 3， 所以T 3＝L 3L 2T 2＝373 K. 13、一定质量的理想气体，从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到状态A ，其体积V 与温度T的关系如图所示．图中T A 、V A 和T D 为已知量．(1)从状态A 到B ，气体经历的是____等容____过程(填“等温”、“等容”或“等压”)；(2)从B 到C 的过程中，气体的内能___不变_____(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)从C 到D 的过程中，气体对外_____做负功___(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时___放热_____(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D 时的体积VD ＝_____T D T AV A ___. 14、一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在( B )．A ．ab 过程中不断减小B ．bc 过程中保持不变C ．cd 过程中不断增加D ．da 过程中保持不变15、(1)密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大．从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的____平均动能____增大了．该气体在温度T 1、T 2时的分子速率分布图象如图所示，则T 1_____小于___(选填“大于”或“小于”)T 2.16、如图所示，一定质量的理想气体从状态A 经等压过程到状态B .此过程中，气体压强p ＝1.0×105 Pa ，吸收的热量Q ＝7.0×102 J ，求此过程中气体内能的增量．解：等压变化V A T A ＝V B T B，对外做的功W ＝p (V B －V A ) 根据热力学第一定律ΔU ＝Q －W ，解得ΔU ＝5.0×102 J.17、一定质量的理想气体，状态从A ―→B ―→C ―→D ―→A 的变化过程可用如图所示的p－V 图线描述，图中p 1、p 2、V 1、V 2和V 3为已知量．(1)气体状态从A 到B 是____等压____过程(填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B 到C 的变化过程中，气体的温度___降低_____(填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C 到D 的变化过程中，气体_____放热___(填“吸热”或“放热”)；(4)状态从A ―→B ―→C ―→D 的变化过程中，气体对外界所做的总功为____ p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)____．18、如图所示，由U 形管和细管连接的玻璃泡A 、B 和C 浸泡在温度均在0 ℃的水槽中，B 的容积是A 的3倍．阀门S 将A 和B 两部分隔开．A 内为真空，B 和C 内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S ，整个系统稳定后，U 形管内左右水银柱高度相等，假设U 形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．(1)求玻璃泡C 中气体的压强(以mmHg 为单位)；(2)将右侧水槽水从0 ℃加热到一定温度，U 形管内左右水银柱高度差又为60 mm ，求加热后右侧水槽的水温． 解析 (1)对A 、B 内气体：（p C ＋Δp ）V B ＝p B V （V A ＋V B ）＝p C V （V A ＋V B ） 解得：p B ＝p C ＝180 mmHg(2)对C 内气体：p C T 0＝p C ′T ′又：p C ′＝p B ＋Δp 解得T ′＝364 K 基础训练1、(单选)如图所示，在绝热的汽缸中封闭着两部分同种类的气体A 和B ，中间用绝热的活塞隔开，活塞用销钉K 固定着．开始时两部分气体的体积和温度都相同，气体A 的质量大于气体B 的质量．拔去销钉后活塞可以自由移动，最后达到平衡．在拔去销钉前后，对气体B 的内能和压强的大小，下列判断正确的是( C )．A ．内能增大，压强不变B ．内能不变，压强不变C ．内能增大，压强增大D ．内能不变，压强增大2、一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图象如图所示．已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃则：(1)该气体在状态B 、C 时的温度分别为多少℃？(2)该气体从状态A 到状态C 的过程中内能的变化量是多大？(3)该气体从状态A 到状态C 的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？解析 (1)A →B ，由p A T A ＝p B T B 得：T B ＝100 K ，所以t B ＝－173 ℃B →C 由V B T B ＝V C T C得：T C ＝300 K ，所以t C ＝27 ℃ (2)A →C ，由温度相等得：ΔU ＝0(3)A →C 的过程中是吸热． Q ＝W ＝p ΔV ＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J ＝200 J.3、如图所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A .其中，A ―→B 和C ―→D 为等温过程，B ―→C 和D ―→A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是____C____．A ．A ―→B 过程中，外界对气体做功B ．B ―→C 过程中，气体分子的平均动能增大C ．C ―→D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D ．D ―→A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是___ B →C _____(选填“A ―→B ”、“B ―→C ”、“C ―→D ”或“D ―→A ”)．若气体在A ―→B 过程中吸收63 kJ 的热量，在C ―→D 过程中放出38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为____25____kJ.(3)若该循环过程中的气体为1 mol ，气体在A 状态时的体积为10 L ，在B 状态时压强为A 状态时的23.求气体在B 状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1，计算结果保留一位有效数字) 解析 (1)A →B 体积增大，气体对外做功，A 错误；B →C 体积增大，气体对外做功，W <0、Q ＝0，由热力学第一定律，ΔU ＝W ＋Q 知内能减小，温度降低，分子平均动能减小，B 错误；C →D ，T 不变，V 减小，p 增大，C 正确；D →A ，V 减小，外界对气体做功，W >0，Q ＝0，ΔU >0，T 增大，气体分子平均速率增大，D 错误．(2)由(1)可知，B →C 过程内能减小．经过一个循环，ΔU ＝0，所以对外做功W ＝(63－38)kJ ＝25 kJ.(3)等温过程p A V A ＝p B V B ，单位体积内的分子数n ＝γN A V B .解得n ＝γN A p B p A V A，代入数据得n ＝4×1025m －3.。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版)：固体、液体和气体
第2讲固体、液体和气体目标要求 1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质.2.了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因.3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释.4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题．考点一固体和液体性质的理解1．固体(1)分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体．(2)晶体和非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的几何形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化2.液体(1)液体的表面张力①作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小．②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力．(2)浸润和不浸润①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固定．反之，液体不浸润固体．②毛细现象：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降．3．液晶(1)液晶的物理性质①具有液体的流动性．②具有晶体的光学各向异性．(2)液晶的微观结构从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．1．晶体的所有物理性质都是各向异性的．(×)2．液晶是液体和晶体的混合物．(×)3．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体．(×) 4．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用．(√)考向1晶体和非晶体例1在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示．甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是()A．甲一定是单晶体B．乙可能是金属薄片C．丙在一定条件下可能转化成乙D．甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的答案 C考向2液体例2关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是()A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果B ．乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果C ．丙图液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的D ．丁图中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润 答案 B解析 因为液体表面张力的存在，水黾才能在水面上行走自如，故A 错误；将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B 正确；液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故C 错误；从题图丁中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润(不浸润液滴会因为表面张力呈球形)，故D 错误．考点二 气体压强的计算1．气体压强的计算 (1)活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式．求气体压强的基本方法：先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程． 图甲中活塞的质量为m ，活塞横截面积为S ，外界大气压强为p 0.由于活塞处于平衡状态，所以p 0S ＋mg ＝pS ，则气体的压强为p ＝p 0＋mg S.图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS ＋mg ＝p 0S ， 则气体压强为p ＝p 0－mgS ＝p 0－ρ液gh .(2)连通器模型如图所示，U 形管竖直放置．同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B 和A 的压强关系可由图中虚线联系起来．则有p B ＋ρgh 2＝p A ，而p A ＝p 0＋ρgh 1， 所以气体B 的压强为p B ＝p 0＋ρg (h 1－h 2)． 2．气体分子运动的速率分布图像当气体分子间距离大约是分子直径的10倍时，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示．3．气体压强的微观解释(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力．(2)决定因素(一定质量的某种理想气体) ①宏观上：决定于气体的温度和体积．②微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度．例3 (2022·江苏卷·6)自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是( )A ．体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B ．压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C ．因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D ．温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化 答案 D解析 密闭容器中的氢气质量不变，分子个数N 0不变，根据n ＝N 0V 可知，当体积增大时，单位体积的分子个数n 变少，氢气分子的密集程度变小，故A 错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁进行持续的、无规则的撞击，压强增大并不是因为分子间斥力增大，故B 错误；普通气体在温度不太低、压强不太大的情况下才能看作理想气体，故C 错误；温度是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两头少”的规律，温度变化时，大量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化，故D 正确．例4 求气缸中气体的压强．(大气压强为p 0，重力加速度为g ，活塞的质量为m ，横截面积为S ，气缸、物块的质量均为M ，活塞与气缸间均无摩擦，均处于平衡状态)甲________ 乙________ 丙________ 答案 p 0＋mg S p 0－MgS p 0＋(M ＋m )g S解析 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知p A S ＝p 0S ＋mg ，得p A ＝p 0＋mgS；题图乙中选气缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知p 0S ＝p B S ＋Mg ，得p B ＝p 0－Mg S；题图丙中选活塞为研究对象，受力分析如图(c)所示，p C S 下sin α＝p 0S 上＋F N ＋mg ，F N ＝Mg ，S 下sin α＝S 上，S 上＝S ，由以上可得p C ＝p 0＋(M ＋m )gS.例5 若已知大气压强为p 0，液体密度均为ρ，重力加速度为g ，图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强．答案 甲：p 0－ρgh 乙：p 0－ρgh 丙：p 0－32ρgh 丁：p 0＋ρgh 1 戊：p a ＝p 0＋ρg (h 2－h 1－h 3) p b ＝p 0＋ρg (h 2－h 1)解析题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件有p甲S＋ρghS＝p0S所以p甲＝p0－ρgh题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有p乙S＋ρghS＝p0Sp乙＝p0－ρgh题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有p丙S＋ρgh sin 60°·S＝p0S所以p丙＝p0－32ρgh题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有p丁S＝p0S＋ρgh1S所以p丁＝p0＋ρgh1题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为p b＝p0＋ρg(h2－h1)，故a气柱的压强为p a＝p b－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．考点三气体实验定律及应用1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2拓展：Δp＝p1T1ΔTV1T1＝V2T2拓展：ΔV＝V1T1ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动分子的平均动能不变．体积减小时，分子的数密度增大，气体的压强增大密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变图像2．理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体．②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定．(2)理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pVT＝c .(质量一定的理想气体)1．压强极大的实际气体不遵从气体实验定律．( √ )2．一定质量的理想气体，当温度升高时，压强一定增大．( × ) 3．一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大．( √ )1．解题基本思路2．分析气体状态变化的问题要抓住三点 (1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段．(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的． (3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律．例6 (2023·广东广州市越秀区月考)为了更方便监控高温锅炉外壁的温度变化，在锅炉的外壁上镶嵌一个导热性能良好的气缸，气缸内气体温度可视为与锅炉外壁温度相等．气缸开口向上，用质量为m ＝1 kg 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ＝1 cm 2.当气缸内温度为300 K 时，活塞与气缸底相距H ＝6 cm ，活塞上部距活塞h ＝4 cm 处有一用轻质绳悬挂的重物．当绳上拉力为零时，警报器报警．已知缸外气体压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度大小g ＝10 m/s 2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦．求：(1)当活塞刚刚碰到重物时，锅炉外壁温度为多少？(2)若锅炉外壁的安全温度为800 K ，那么重物的质量应是多少？ 答案 (1)500 K (2)1.2 kg解析 (1)活塞上升过程缸内气体发生等压变化． V 1＝HS V 2＝(H ＋h )S则根据盖－吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2解得T 2＝500 K.(2)活塞碰到重物后到绳的拉力为零，缸内气体发生等容变化，设重物质量为M ，则 p 2S ＝p 0S ＋mg p 3S ＝p 0S ＋(m ＋M )g 根据查理定律得p 2T 2＝p 3T 3解得M ＝1.2 kg.例7 (2023·广东佛山市模拟一)如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭，A 侧空气柱的长度为L ＝12.0 cm ，温度为300 K ；B 侧水银面比A 侧的高h ＝4.0 cm.已知大气压强p ＝76.0 cmHg.为了使A 、B 两侧的水银面等高，可以用以下两种方法：(1)开关关闭的情况下，改变A 侧气体的温度，使A 、B 两侧的水银面等高，求此时A 侧气体温度；(2)在温度不变的条件下，将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，使A 、B 两侧的水银面等高，再闭合开关K.求U 形管中放出水银的长度．(结果保留一位小数) 答案 (1)237.5 K (2)5.2 cm解析 (1)气体压强为p 1＝p 0＋4 cmHg ＝80 cmHg ，p 2＝76 cmHg 依题意空气柱长度L ＝12.0 cm ，L 2＝10.0 cm ，根据理想气体状态方程有 p 1LS T 1＝p 2L 2ST 2代入数据解得T 2＝237.5 K(2)温度不变，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 3V 3 即p 1LS ＝p 0L 3S 得L 3≈12.6 cm所以流出水银长度为ΔL ＝4 cm ＋0.6 cm ＋0.6 cm ＝5.2 cm.考点四 气体状态变化的图像问题1．四种图像的比较类别 特点(其中c 为常量)举例p －VpV ＝cT ，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p －1Vp ＝cT 1V，斜率k ＝cT ，即斜率越大，温度越高p －Tp ＝c V T ，斜率k ＝cV，即斜率越大，体积越小V －T V ＝c p T ，斜率k ＝cp，即斜率越大，压强越小2.处理气体状态变化的图像问题的技巧(1)首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．看此过程属于等温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解．(2)在V －T 图像(或p －T 图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大． 例8 一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p －1V 图像如图所示，变化顺序为A →B →C →D →A ，图中AB 线段延长线过坐标原点，CD 线段与p 轴垂直，DA 线段与 1V 轴垂直．气体在此状态变化过程中( )A ．A →B 过程，压强减小，温度不变，体积增大 B ．B →C 过程，压强增大，温度降低，体积减小 C ．C →D 过程，压强不变，温度升高，体积减小 D ．D →A 过程，压强减小，温度升高，体积不变 答案 A解析 由题图可知，A →B 过程，气体发生等温变化，气体压强减小，体积增大，故A 正确；由理想气体状态方程pV T ＝c 可知p ＝cT 1V ，斜率k ＝cT ，连接O 、B 的直线比连接O 、C 的直线的斜率小，所以B 的温度低，B →C 过程，温度升高，压强增大，且体积也增大，故B 错误；C →D 过程，气体压强不变，体积变小，由理想气体状态方程pVT ＝c 可知，气体温度降低，故C 错误；D →A 过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程pVT ＝C 可知，气体温度降低，故D 错误．例9 (2021·全国甲卷·33(1))如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积－温度(V －t )图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V 1和V 2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t 0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t 0＝－273.15 ℃；a 为直线Ⅰ上的一点．由图可知，气体在状态a 和b 的压强之比p a p b ＝______；气体在状态b 和c 的压强之比p b p c＝________.答案 1 V 2V 1解析 由体积－温度(V －t )图像可知，直线Ⅰ为等压线，则a 、b 两点压强相等，则有p a p b＝1； t ＝0 ℃时，当气体体积为V 1时，设其压强为p 1，当气体体积为V 2时，设其压强为p 2，温度相等，由玻意耳定律有p 1V 1＝p 2V 2由于直线Ⅰ和Ⅱ为两条等压线，则有p 1＝p b ，p 2＝p c联立解得p b p c ＝p 1p 2＝V 2V 1. 课时精练1．(2023·山西省榆次一中模拟)中国最早的农学论文《吕氏春秋·任地》论述到：“人耨必以旱，使地肥而土缓”．农谚“锄板底下有水”、“锄头自有三寸泽”，这都是对松土保墒功能的生动总结．关于农业生产中的松土保墒环节蕴含的科学原理，下列说法正确的是( )A ．松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分B ．松土是为了让土壤里的毛细管变得更细，保护土壤里的水分C ．松土保墒利用了浸润液体在细管中下降，不浸润液体在细管中上升的科学原理D ．松土除了保墒、刈草外，还可促进蒸发、降低地温，“多锄地发暖”这句农谚没有科学道理答案 A解析 松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，防止发生浸润现象，可有效减少水分蒸发，保存水分，A 正确，B 错误；水对土壤是浸润液体，松土保墒是利用了浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降的原理，C 错误；松土除了保墒、刈草外，还减少土壤下水分蒸发，提高地温，D 错误．2．下列说法中正确的是( )A．液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，这是因为液体内分子间有相互吸引力C．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力答案 A解析液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变，A正确；在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是表面张力原因，B错误；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而在干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，C错误；玻璃板很难被拉开是由于分子引力和大气压的作用，D错误．3．(多选)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体，下列关于玻璃的说法正确的是()A．没有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列答案AC解析玻璃是非晶体，根据非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈周期性排列的固体，它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上都是相同的，叫各向同性，它没有固定的熔点，故A、C正确，B、D错误．4．(多选)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()A．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变答案AC解析气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误．5．(2023·福建省名校联盟测试)负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以大大减少医务人员被感染的概率，病房中气压小于外界环境的大气压．若负压病房的温度和外界温度相同，负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是()A．负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能B．负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率C．负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数D．相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力答案 C解析因为负压病房的温度和外界温度相同，而温度是分子平均动能的标志，则负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能，负压病房内每个气体分子的运动速率不一定都小于外界环境中每个气体分子的运动速率，A、B错误；负压病房内的压强较小，温度与外界相同，则分子的数密度较小，即负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，C正确；负压病房内的压强较小，根据F＝pS可知，相同面积负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力，D错误．6.一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()A．ab过程中不断减小B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增大D．da过程中保持不变答案 B解析因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B 正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即V a＝V e，因为V d<V e，所以V d<V a，所以da过程中气体体积发生变化，D错误．7.(2023·江苏省如皋中学高三模拟)如图所示，两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A 、B 两部分理想气体．下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，现使环境温度降低10 ℃，外界大气压保持不变，下列说法正确的是( )A ．活塞下降B ．活塞上升C ．活塞静止不动D ．不能确定 答案 A解析 初态时，对“工”字形活塞整体受力分析，有p A S A ＋M 工g ＋p 0S B ＝p B S B ＋p 0S A ，对上面气缸受力分析，有p A S A ＝p 0S A ＋M 上缸g ，末态时，对“工”字形活塞整体受力分析，有p A ′S A ＋M 工g ＋p 0S B ＝p B ′S B ＋p 0S A ，对上面气缸受力分析，有p A ′S A ＝p 0S A ＋M 上缸g ，联立方程解得p A ′＝p A ，p B ′＝p B ，对A 、B 两部分气体，根据理想气体状态方程可得p A V A T ＝p A ′V A ′T ′，p B V B T ＝p B ′V B ′T ′，因温度降低，p A ′＝p A ，p B ′＝p B ，则V A ′＜V A 、V B ′＜V B ，则活塞下降，上面气缸下降，才能使A 、B 气体体积均变小，故选A.8.(2023·广东广州市越秀区模拟)如图所示，在湖水里固定一个导热性较好的长圆管，管内横截面积为S ＝2 cm 2，管内有一活塞封闭着一定质量的理想气体，当白天外界温度为27℃时，活塞的下端距湖面的高度为h 1＝70 cm ，圆管内、外水面高度差为h 2＝50 cm ，大气压强为p 0＝1.0×105 Pa ，且保持不变，湖水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m 3，取重力加速度g ＝10 m/s 2，求：(1)活塞的质量；(2)当夜晚外界温度为7℃时，活塞的下端距湖面的高度．答案 (1)0.1 kg (2)62 cm解析 (1)设活塞的质量为m ，由平衡条件有p0S＋mg＝p0S＋ρgh2S解得m＝0.1 kg；(2)设外界温度为7℃时，由于被封气体压强不变，发生等压变化，设活塞的下端距湖面的高度为h3V1＝(h1＋h2)ST1＝(27＋273)K＝300 KV2＝(h3＋h2)ST2＝(7＋273)K＝280 KV1 T1＝V2 T2解得h3＝62 cm.9．(2021·广东卷·15(2))为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105 Pa，护士把注射器内横截面积为0.3 cm2、长度为0.4 cm、压强为1.0×105 Pa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强．答案 1.3×105 Pa解析以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有V1＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL＝0.4 cm3注射器内气体体积为V2，有V2＝0.3×0.4 cm3＝0.12 cm3根据玻意耳定律有p0(V1＋V2)＝p1V1代入数据解得p1＝1.3×105 Pa.10．(2021·全国乙卷·33(2))如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通．A、B 两管的长度分别为l1＝13.5 cm，l2＝32 cm.将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h＝5 cm.已知外界大气压为p0＝75 cmHg.求A、B两管内水银柱的高度差．答案 1 cm解析设A、B两管的横截面积分别为S1、S2，注入水银后如图所示，A、B气柱分别减少了h1和h2，压强分别为p1和p2则有：p0l1S1＝p1(l1－h1)S1p0l2S2＝p2(l2－h2)S2压强：p2＝p0＋ρghp1＝p2＋ρg(h2－h1)代入数据解得Δh＝h2－h1＝1 cm.11.(2023·广东深圳市调研)“手掌提杯”实验可反映大气压的存在．先将热水加入不计壁厚的玻璃杯中，杯子升温后将水倒掉，再迅速用手盖住杯口，待杯中密封气体缓慢冷却至室温，手掌竖直向上提起，杯子跟着手掌被提起而不脱落(杯内气体各处温度相等)．(1)杯口横截面积为S ，手掌刚盖上时，杯内气体温度为T 1，冷却后温度为T 2，大气压强为p 0，忽略杯内气体体积变化，则能提起的杯子最大重力G 为多少？(2)若杯口横截面积S ＝40 cm 2，p 0＝1.00×105 Pa ，冷却后杯内气体温度为17 ℃，杯内气体体积减为原来的2930，将杯子固定，需要用F ＝25 N 竖直向上的力才能将手掌和杯子分开(不计拉开过程中杯内气体体积变化的影响)，则刚封闭时杯内气体温度约为多少摄氏度？答案 (1)T 1－T 2T 1p 0S (2)47 ℃ 解析 (1)气体的体积不变，根据查理定律有p 0T 1＝p 2T 2，得降温后杯内气体压强为p 2＝T 2T 1p 0 由杯子受力平衡可知杯子重力最大值为G ＝(p 0－p 2)S ＝T 1－T 2T 1p 0S . (2)根据手受力平衡可知降温后杯内气体压强为p 3＝p 0－F S＝9.375×104 Pa 根据理想气体状态方程有p 0V 0T 0＝p 3V 3T 3其中T 3＝(273＋17) K ＝290 K ，V 3＝2930V 0 解得T 0＝320 K ，则t 0＝47 ℃.。
第十二章 第2讲 固体、液体与气体—2021高中物理一轮复习学案
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO 核心考点·重点突破
考点一 固体和液体的性质 1．晶体和非晶体 (1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。 (2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。 (3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。 (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。 2．液体表面张力 (1)形成原因： 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力。 (2)表面特性： 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。 (3)表面张力的方向： 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。 (4)表面张力的效果： 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下， 球形的表面积最小。 (5)表面张力的大小： 跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。
A．也熔化一部分 B．一点儿都没熔化 C．全部熔化 D．下边的熔化，上边的没熔化 [解析] 冰是晶体，当给烧杯中的冰加热时，烧杯中的冰会熔化，但在冰的熔化过程中 温度为 0 ℃，保持不变，所以试管中的冰能达到熔点 0 ℃，但试管中的冰和烧杯中的冰的温 度相同，所以试管中的冰不能从烧杯中继续吸热，所以不能熔化。故选 B。 4．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化 情况是( B ) A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍 B．气体的热力学温度升高到原来的二倍 C．气体的摄氏温度降为原来的一半 D．气体的热力学温度降为原来的一半 [解析] 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即Tp11＝Tp22，得 T2＝pp2T1 1 ＝2T1，B 正确。
体的压强 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱 力平衡法 (或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强 在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深 等压面法 h 处的总压强 p＝p0＋ρgh，p0 为液面上方的压强 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程 求解。 例 2 如图所示两个气缸质量均为 M，内部横截面积均为 S，两个活塞的质量 均为 m，左边的气缸静止在水平面上，右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下。不计活塞与 气缸壁间的摩擦，两个气缸内分别封闭有一定质量的气体 A、B，大气压为 p0，重力加速度 为 g，求封闭气体 A、B 的压强各多大？
高考物理一轮复习 固体、液体和气体教案(含解析)沪科
第2课时固体、液体和气体[知识梳理]知识点一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1．晶体与非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
知识点二、液体的表面张力现象1．概念液体表面各部分间互相吸引的力。
2．作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
3．方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
4．大小液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
知识点三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 相对湿度 1．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。
2．饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强。
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
3．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。
即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。
高三物理一轮复习第十二章第2讲 气体、固体和液体学案
第十二章第2讲气体、固体和液体一、复习目标：1.正确区分晶体、非晶体.2.理解表面张力并会解释有关现象.3.掌握气体的三个实验定律，会用三个实验定律分析气体状态变化问题.4.掌握气体实验定律在玻璃管——液封模型、汽缸——活塞类模型、变质量气体模型中的应用.5.熟练地选取研究对象和状态变化过程，掌握处理三类模型问题的基本思路和方法二、二、基础知识梳理（阅读选择性必修三课本P19-P39页）1．思考判断(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体．( )(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的．( )(3)单晶体有天然规则的几何形状，是因为单晶体的物质微粒是规则排列的．( )(4)液晶是液体和晶体的混合物．( )(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力．( )(6)压强极大的气体不遵从气体实验定律．( )2．[晶体与非晶体](原创)(多选)下列说法正确的是()A．只要是具有各向异性的物体必定是晶体B．只要是具有固定的熔点的物体必定是晶体C．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同D．晶体的内部结构具有规则性3．[表面张力](原创)(多选)关于表面张力，下列说法正确的是()A．液体表面层的分子间的距离比内部的小B．表面张力的产生，是由于表面层中分子间的引力大于斥力C．表面张力的方向是与液面相切，与分界线相平行D．叶面上的露珠呈球形，是表面张力使液体表面收缩的结果4．[理想气体状态方程的应用](多选)一定质量的理想气体经历一系列变化过程所对应的p －T图像如图所示，下列说法正确的是()A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大B．a→b过程中，气体压强减小，体积增大C．c→a过程中，气体压强增大，体积不变D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小三、考点分析考点1、1．晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性．(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体．(3)只要是具有固定熔点的物体必定是晶体，反之，必定是非晶体．2．液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象例1．[固体的性质](多选)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的．关于晶体与非晶体，正确的说法是()A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状C．晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点变式1．[液体的性质](多选)关于液体，下列叙述正确的是()A．露珠呈球形是因为液体的表面张力B．液体的表面张力垂直于液面指向液体的内部C．当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体不浸润固体D．对特定的液体和特定材质的毛细管，管的内径越小毛细现象越明显考点2、压强的计算(逐点突破类)1．理解气体压强的三个角度2.平衡状态下气体压强的求法力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体(中间不间断)，液体静止时同一深度处压强相等．液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强3.加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．例2．（“活塞＋汽缸”封闭气体压强的计算）如图所示，甲、乙两个汽缸的质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，甲中的汽缸静止在水平面上，乙中的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压强为p0，重力加速度为g，求封闭气体A、B的压强．变式2．如图所示，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距为L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程温度保持不变．求小车加速度的大小．例3 （液柱封闭气体的压强计算）已知大气压强为p0，如图所示，各装置均处于静止状态，各装置中液体的密度均为ρ，重力加速度为g，求各装置中被封闭气体的压强．变式3．竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，水银的密度为ρ，重力加速度为g，求空气柱a、b的压强．考点3、气体实验定律和理想气体状态方程的应用1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1＝p2V2T2⎩⎪⎨⎪⎧温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）体积不变：p1T1＝p2T2（查理定律）压强不变：V1T1＝V2T2（盖—吕萨克定律）注意：适用条件是一定质量的某种理想气体．2．解决问题的基本思路3、活塞气缸类问题解决汽缸类问题的一般思路(1)弄清题意，确定研究对象．一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的产生原因气体分子对容器壁频繁地碰撞产生的决定因素宏观上决定于气体的温度和体积微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度计算方法a＝0力的平衡条件a≠0牛顿第二定律理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)．(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程．(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程．(4)多个方程联立求解，对求解的结果注意分析它们的合理性．例4．（单一气体）(2021·湖南卷)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示．导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600 g、截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1200 g的铁块，并将铁块放置到电子天平上．轻杆始终保持水平．当电子天平示数为600.0 g时，测得环境温度T1＝300 K．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g ＝10 m/s2.(1)当电子天平示数为400.0时，环境温度T2为多少？(2)该装置可测量的最高环境温度T max为多少？变式4．[单一气体的汽缸问题](2020·全国卷Ⅱ)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似．潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要．为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H≫h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化．(1)求进入圆筒内水的高度l.(2)保持H不变，压入空气使筒内水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积．关联气体问题的处理技巧相互联系的气体问题，往往以压强、体积、温度等量建立起气体间的关系，对各部分气体要独立进行状态分析，要确定每个研究对象的状态变化的特点，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联；若活塞可自由移动，一般要根据活塞的平衡条件确定两部分气体的压强关系．例5. (2021·全国甲卷)如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动．气体温度始终保持不变．向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V2.(1)求A的体积和B的压强．(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强．变式5[关联气体的汽缸问题](2019·全国卷Ⅱ)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处．求：(1)抽气前氢气的压强．(2)抽气后氢气的压强和体积．4.液柱类问题：解答液柱类问题的几个注意解答液柱类问题关键是封闭气体压强的计算，而求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意：(1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)．(2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力．(3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等．(4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷．例6. (2021·全国乙卷)如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通．A、B两管的长度分别为l1＝13.5 cm，l2＝32 cm.将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h＝5 cm.已知外界大气压为p0＝75 cmHg.求A、B两管内水银柱的高度差．变式6.[液柱直径不同] 如图，导热性能良好的U形容器，右管顶部封闭，容器的左、右两部分横截面积之比为1∶2，容器内部封闭一部分水银．现测得右管的水银液面到容器顶端的高度h＝5 cm，左、右两部分容器的水银面的高度差H＝15 cm，设大气压p0＝75cmHg，外界环境温度t＝27 ℃.(1)向左边的容器部分缓慢注入水银，直到两边容器的水银柱恰好相平齐，求此时被封闭气体的长度．(2)当左、右两部分的水银柱相平齐后，将整个容器置于一温控室内，然后使温控室的温度缓慢升高，直到右管内被封闭的气体的长度为5 cm时，此时温控室内的温度．变式7.[液柱直径相同](2018·全国卷Ⅲ)如图所示，在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．(在整个过程中，气体温度不变).5.变质量问题气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是一定质量理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，有两个解题思路，思路一是可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而根据气体实验定律解答；思路二是可以利用如下知识解答气体变质量问题：(1)含有密度的理想气体状态方程：p1ρ1T1＝p2ρ2T2，该方程根据理想气体状态方程和物质密度的定义式可导出，此式虽是从定质量的条件下推导出来的，但它却与质量无关，可适用于任何两部分同类气体，方便解决变质量的一些问题，该式也称为理想气体密度方程．(2)理想气体状态方程的分态式pVT＝p1V1T1＋p2V2T2＋…＋p n V nT n，式中(p1，V1，T1)、(p2，V2，T2)…(p n，V n，T n)是气体终态的n个部分的状态参量．当理想气体状态发生变化时，如伴随着有气体的迁移、分装、混合等各种情况，使用该式会显得特别方便．例7(2022·新课标卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)．甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为12p.现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中温度保持不变，调配后两罐中气体的压强相等．求调配后：(1)甲、乙两罐中气体的压强．(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比．变式8“漏气”类变质量问题](2022·甘肃兰州模拟)如图所示，热气球下端有一个小开口，以保持球内外压强始终为1个大气压．设气球的总体积V0＝500 m3(球壳体积忽略不计)．热气球内部充有温度为480 K的热空气．已知热气球外部大气温度T0＝280 K，密度ρ0＝1.20 kg/m3，如果把大气视为理想气体，重力加速度g取10 m/s2.(1)求该热气球受到的空气浮力大小．(2)若气球质量M＝130 kg，求除球内空气外，该热气球还能托起的质量．变式9[“充气”类变质量问题](2021·河北卷)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27 ℃时，压强为3.0×103 Pa.(1)当夹层中空气的温度升至37 ℃，求此时夹层中空气的压强．(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量示例T 2>T 1T 2>T 1V 2<V 1p 2<p 1。
高考物理一轮复习 第12章 热学 第2节 固体、液体和气体教案(含解析)-人教版高三全册物理教案
第2节固体、液体和气体一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1．晶体与非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶2.晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
二、液体的表面X力1．作用液体的表面X力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
2．方向表面X力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
3．大小液体的温度越高，表面X力越小；液体中溶有杂质时，表面X力变小；液体的密度越大，表面X力越大。
三、气体分子运动速率的统计分布1．气体分子运动的特点和气体压强2．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
(2)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积。
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
四、气体实验定律 理想气体1．气体实验定律玻意耳定律查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比 表达式 p 1V 1＝p 2V 2 p 1T 1＝p 2T 2 V 1T 1＝V 2T 2图象2.理想气体状态方程 (1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。
在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。
理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
2021年高考物理一轮复习第2节 固体、液体和气体
是正确的
()
A．各向同性的物质一定没有确定的熔点
B．晶体熔化时温度和内能都不变
C．通常的金属材料是各向同性的，所以这些金属都是非晶体
D．晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化 解析：多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，A 错误；晶体
熔化时温度不变而内能增加，B 错误；通常的金属都是多晶体，
C 错误；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，D 正确。 答案：D
越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。 3．相对湿度
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。 水蒸气的实际压强
即：相对湿度＝同温度水的饱和汽压。
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三、气体 1．气体压强 (1)产生的原因
由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处 均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体 的压强。 (2)决定因素 ①宏观上：决定于气体的温度和体积。 ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．气体实验定律
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玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
一定质量的某种 一定质量的某种气 一定质量的某种气
内 气体，在温度不变 体，在体积不变的 体，在压强不变的情
容 的情况下，压强与 情况下，压强与热 况下，其体积与热力
体积成反比
力学温度成正比 学温度成正比
表
达
p1V1＝p2V2
式
Tp11＝Tp22或pp12＝TT12
VT11＝VT22或VV12＝TT12
图 像
4．理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程：pT1V1 1＝pT2V2 2或pTV＝C。
【基础自测】
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一、判断题
(1)大块晶体粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体。
2021高考物理一轮复习热学第2讲气体固体与液体教案202103222128
第2讲气体、固体与液体知识点一晶体和非晶体晶体的微观结构1．晶体和非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵知识点二液体和液晶1．液晶(1)具有液体的流动性。
(2)具有晶体的光学各向异性。
(3)在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。
2．液体的表面张力现象(1)形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力。
(2)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
(3)方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
(4)大小 液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
3．饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压(1)饱和汽与未饱和汽①饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。
②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。
(2)饱和汽压①定义：饱和汽所具有的压强。
②特点：饱和汽压随温度而变。
温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
4．湿度(1)定义：空气的潮湿程度。
(2)描述湿度的物理量①绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强。
②相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压相比。
③相对湿度公式：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压⎝ ⎛⎭⎪⎫B ＝p p s ×100% 知识点三 气体分子动理论和气体压强1．气体和气体分子运动的特点2．气体压强(1)产生的原因：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。
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第2讲固体、液体与气体ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固知识点1固体、液晶的微观结构1．晶体和非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则__不规则__熔点确定__确定__不确定物理性质各向异性__各向同性__各向同性原子排列有规则每个晶粒的排列__无规则__无规则转化晶体和非晶体__在一定条件下__可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、__食盐__ 玻璃、橡胶(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒__有规则__的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数__不同__ 晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的__空间点阵__(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向__异性__，又可以自由移动位置，保持了液体的__流动性__。
(2)液晶分子的位置无序使它像__液体__，排列有序使它像__晶体__。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是__杂乱无章__的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下__发生改变__。
知识点2液体的表面张力1．概念液体表面各部分间__互相吸引__的力。
2．作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积__最小__的趋势。
3．方向表面张力跟液面__相切__，且跟这部分液面的分界线__垂直__。
4．大小液体的温度越高，表面张力__越小__；液体中溶有杂质时，表面张力__变小__；液体的密度越小，表面张力__越大__。
知识点3饱和汽、未饱和汽和饱和汽压、相对湿度1．饱和汽与未饱和汽：(1)饱和汽：与液体处于__动态平衡__的蒸汽。
(2)未饱和汽：没有达到__饱和状态__的蒸汽。
2．饱和汽压：(1)定义：饱和汽所具有的__压强__。
(2)特点：饱和汽压随温度而变。
温度越高，饱和汽压__越大__，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
3．湿度：(1)定义：空气的__潮湿__程度。
(2)绝对湿度：空气中所含__水蒸气__的压强。
(3)相对湿度：空气中的水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比，相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压×100%。
知识点4气体分子运动速率的统计分布、气体实验定律、理想气体1．气体分子运动特点：(1)气体分子间距较大，分子力为零，分子间除碰撞外__不受其他力__作用，向各个方向运动的气体分子__数目相等__。
(2)分子做无规则运动，分子速率按“__中间多，两头少__”的统计规律分布。
(3)温度一定时某种气体分子速率分布是确定的，温度升高时，__速率小的分子数减少__，速率大的分子数增多，分子的__平均速率__增大，但不是每个分子的速率都增大。
2．气体的状态参量：(1)气体的压强。
①产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生__持续而稳定__的压力。
②决定气体压强大小的因素。
宏观上：决定于气体的温度和体积。
微观上：决定于气体分子的__平均动能__和分子密集程度。
(2)气体的温度：①物理意义：宏观上表示物体的__冷热程度__，微观上是__分子平均动能__的标志。
②热力学温度与摄氏温度的关系：T ＝__t ＋273.15__K__。
3．气体实验定律：名称项目玻意耳定律 查理定律 盖－吕萨克定律 成立 条件质量一定， __温度__不变 质量一定， __体积__不变 质量一定， __压强__不变公式p 1V 1＝p 2V 2 或pV ＝C (常量)p 1p 2＝T 1T 2或 pT＝C (常量) V 1V 2＝T 1T 2 或VT＝C (常量) 图象(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从__气体实验定律__的气体。
①理想气体是经过科学抽象而建立的__理想化模型__，实际上并不存在。
②理想气体不考虑分子间作用力，不存在__分子势能__，内能只与__温度__有关，与体积无关。
③实际气体(特别是不易液化的气体)在压强不太大，温度不太低时可看作理想气体。
(2)理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pVT ＝__C (常量)__。
思维诊断：(1)气体的压强是由气体的自身重力产生的。
( × ) (2)当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大。
( × ) (3)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。
( √ ) (4)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。
( √ ) (5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。
( √ )(6)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时，水不再蒸发和凝结。
( × ) (7)压强极大的气体不再遵从气体实验定律。
( √ )自测巩固ZI CE GONG GU1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( BD ) A ．晶体和非晶体都有固定的熔点B ．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点C ．所有晶体都是各向异性的D ．多晶体没有确定的几何形状[解析] 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，所以选项A 错，B 正确；晶体中的单晶体各向异性，多晶体各向同性，所以选项C 错；单晶体有确定的几何形状，而多晶体和非晶体均无确定的几何形状，所以选项D 正确，故选B 、D 。
2．我们在河边会发现有些小昆虫能静止于水面上，这是因为( D ) A ．小昆虫的重力可忽略 B ．小昆虫的重力与浮力平衡 C ．小昆虫的重力与表面张力平衡D ．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对小昆虫产生一个向上的支持力，小昆虫的重力和支持力平衡[解析] 小昆虫静止在水面上是因为小昆虫所受的合外力为零，表面张力不是作用于小昆虫上的力，而是作用于液体表面层中的力。
3．把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，用酒精灯在烧杯底部慢慢加热，如图所示。
当烧杯中的冰块大部分熔化时，试管中的冰块( B )A ．也熔化一部分B ．一点儿都没熔化C ．全部熔化D ．下边的熔化，上边的没熔化[解析] 冰是晶体，当给烧杯中的冰加热时，烧杯中的冰会熔化，但在冰的熔化过程中温度为0 ℃，保持不变，所以试管中的冰能达到熔点0 ℃，但试管中的冰和烧杯中的冰的温度相同，所以试管中的冰不能从烧杯中继续吸热，所以不能熔化。
故选B 。
4．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( B )A ．气体的摄氏温度升高到原来的二倍B ．气体的热力学温度升高到原来的二倍C ．气体的摄氏温度降为原来的一半D ．气体的热力学温度降为原来的一半[解析] 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即p 1T 1＝p 2T 2，得T 2＝p 2T 1p 1＝2T 1，B 正确。
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO核心考点·重点突破考点一固体和液体的性质1．晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。
(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。
(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。
(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
2．液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力。
(2)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。
(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。
(4)表面张力的效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。
(5)表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。
例1(多选)下列说法正确的是(BC)A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变[解析]晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项C正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项D错误。
〔类题演练1〕(2020·江苏南通一模)(多选)下列说法中正确的有(CD)A．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出B．液体表面层分子间的平均距离等于液体内部分子间的平均距离C．用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，这属于毛细现象D．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成球形[解析] 本题考查了毛细现象、液体表面分子排布等知识点。
液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故A 错误；液体表面层分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离r 0，故B 错误；用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，属于毛细现象，故C 正确；完全失重情况下，熔化的金属由于表面张力的收缩作用，以及球形表面积最小，金属最终能够收缩成标准的球形，故D 正确。
考点二 气体压强的产生与计算 1．产生的原因由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。
2．决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积。
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．平衡状态下气体压强的求法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
液体内深h 处的总压强p ＝p 0＋ρgh ，p 0为液面上方的压强选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。
例2 如图所示两个气缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的气缸静止在水平面上，右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下。
不计活塞与气缸壁间的摩擦，两个气缸内分别封闭有一定质量的气体A 、B ，大气压为p 0，重力加速度为g ，求封闭气体A 、B 的压强各多大？[解析] 题图甲中选活塞m 为研究对象 p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋mgS题图乙中选气缸M 为研究对象p 0S ＝p B S ＋Mg ，得p B ＝p 0－MgS[答案] p 0＋mg S p 0－MgS〔类题演练2〕若已知大气压强为p 0，在图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。