2022年高三物理復習 第11章 固體 液體 氣體學案

2022年高三物理復習 第11章 固體 液體 氣體學案一、概念規(guī)律題組1下列關于晶體和非晶體的說法中正確的是()A所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C大粒鹽磨成細鹽，就變成了非晶體D所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點2關于液體的表面張力，下列說法中正確的是()A液體表面張力是液體各部分之間的相互吸引力B液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為零C不論是水還是水銀，表面張力都會使表面收縮D表面張力的方向與液面垂直3一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p1、V1、T1，在另一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p2、V2、T2，下列關系中正確的是()Ap1p2，V12V2，T1T2Bp1p2，V1V2，T12T2Cp12p2，V12V2，T12T2Dp12p2，V1V2，T12T2二、思想方法題組4在一定溫度下，當一定量氣體的體積增大時，氣體的壓強減小，這是由于()A單位體積內(nèi)的分子數(shù)變少，單位時間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的次數(shù)減少B氣體分子的密集程度變小，分子對器壁的吸引力變小C每個分子對器壁的平均撞擊力變小D氣體分子的密集程度變小，單位體積內(nèi)分子的重量變小5下列圖中，p表示壓強，V表示體積，T表示熱力學溫度其中能正確描述一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化的是()一、氣體壓強的幾種求法1平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強(2)力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等2加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解【例1】 若已知大氣壓強為p0，圖1中各裝置均處于靜止狀態(tài)，求被封閉氣體的壓強重力加速度為g，圖(1)、(2)中液體的密度為，圖(3)中活塞的質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為S圖1二、氣體實驗定律、狀態(tài)方程的應用應用氣體實驗定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟：(1)明確研究對象(即選取一定質(zhì)量的氣體)；(2)確定氣體在初、末狀態(tài)的參量；(3)結合氣體實驗定律或狀態(tài)方程列式求解；(4)討論結果的合理性圖2【例2】 (xx·課標全國理綜·39(2)如圖2所示，一開口汽缸內(nèi)盛有密度為的某種液體；一長為l的粗細均勻的小瓶底朝上漂浮在液體中，平衡時小瓶露出液面的部分和進入小瓶中液柱的長度均為l/4.現(xiàn)用活塞將汽缸封閉(圖中未畫出)，使活塞緩慢向下運動，各部分氣體的溫度均保持不變當小瓶的底部恰好與液面相平時，進入小瓶中的液柱長度為l/2，求此時汽缸內(nèi)氣體的壓強大氣壓強為p0，重力加速度為g.規(guī)范思維三、氣體實驗定律的圖象定律變化過程一定質(zhì)量氣體的兩條圖線圖線特點玻意耳定律等溫變化等溫變化在pV圖象中是雙曲線，由常數(shù)，知T越大，pV值就越大，遠離原點的等溫線對應的溫度就越高，即T1<T2.等溫變化在p圖象中是通過原點的直線，由p，即圖線的斜率與溫度成正比，斜率越大則溫度越高，所以T1<T2.查理定律等容變化等容變化在pt圖象中是通過t軸上273.15 的直線，在同一溫度下，同一氣體壓強越大，氣體的體積就越小，所以V1>V2.等容變化在pT圖象中是通過原點的直線，由p可知，體積大時圖線斜率小，所以V1>V2.蓋呂薩克定律等壓變化等壓變化在Vt圖象中是通過t軸上273.15 的直線，溫度不變時，同一氣體體積越大，氣體的壓強就越小，所以p1>p2.等壓變化在VT圖象中是通過原點的直線，由V可知，壓強大時斜率小，所以p1>p2.【例3】 (xx·上海物理·17)圖3一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖3所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在()Aab過程中不斷增加 Bbc過程中保持不變Ccd過程中不斷增加 Dda過程中保持不變四、晶體與非晶體【例4】 (xx·課標全國理綜·33(1)關于晶體和非晶體，下列說法正確的是_(填入正確選項前的字母)A金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的C單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點D單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的規(guī)范思維針對訓練1圖4(xx·福建·28(1)如圖4所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強下的熔化過程，圖中橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T.從圖中可以確定的是_(填選項前的字母)A晶體和非晶體均存在固定的熔點T0B曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)五、液體的表面張力及浸潤問題(1)液體與氣體、固體分別構成的兩個不同液體薄層，浸潤時液面是凹面，不浸潤時，液面是凸面(2)表面層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，不浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，表現(xiàn)引力，浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部小，表現(xiàn)斥力(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢圖5【例5】 對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖5所示對此有下列幾種解釋，正確的是()A表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏B表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密C附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密D附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏針對訓練2把極細的玻璃管插入水中與水銀中，如下圖所示，正確表示毛細現(xiàn)象的是()【基礎演練】1(xx·山東·36(1)人類對自然的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程以下說法正確的是_A液體的分子勢能與體積有關B晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的C溫度升高，每個分子的動能都增大D露球呈球狀是由于液體表面張力的作用2關于液晶，下列說法中正確的有()A液晶是一種晶體B液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性C液晶的光學性質(zhì)隨溫度的變化而變化D液晶的光學性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化3下列關于液體表面現(xiàn)象的說法中正確的是()A把縫衣針小心地放在水面上，針可以把水面壓彎而不沉沒，是因為針的重力小，又受到液體的浮力的緣故B處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會成球狀，是因為液體內(nèi)分子間有相互吸引力C玻璃管道裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，是因為熔化的玻璃在表面張力的作用下，表面要收縮到最小的緣故D飄浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是因為油滴液體呈各向同性的緣故4(xx·上海理綜·6)民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入一個小罐內(nèi)，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上其原因是，當火罐內(nèi)的氣體()A溫度不變時，體積減小，壓強增大B體積不變時，溫度降低，壓強減小C壓強不變時，溫度降低，體積減小D質(zhì)量不變時，壓強增大，體積減小5一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b變化到c，如圖6所示，則下列四圖中能正確反映出這一變化過程的是()圖6圖76(xx·上海物理·10)如圖7所示，玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體，氣柱長度為l，管內(nèi)外水銀面高度差為h，若溫度保持不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則()Ah，l均變大Bh，l均變小Ch變大，l變小Dh變小，l變大題號123456答案【能力提升】7(xx·開封模擬)(1)干濕泡溫度計通常由干泡溫度計和濕泡溫度計組成，由于蒸發(fā)_，濕泡所示的溫度_(選填“大于”或“小于”)干泡所示的溫度干濕泡溫度計溫差的大小與空氣濕度有關，溫度相差越大，說明空氣越_(選填“干燥”或“潮濕”)(2)一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，初始時氣體體積為3.0×103 m3.用DIS實驗系統(tǒng)測得此時氣體的溫度和壓強分別為300 K和1.0×105 Pa.推動活塞壓縮氣體，穩(wěn)定后測得氣體的溫度和壓強分別為320 K和1.6×105 Pa.求此時氣體的體積；保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強變?yōu)?.0×104 Pa，求此時氣體的體積8有一排氣口直徑為2.0 mm的壓力鍋，如圖8甲所示，排氣口上用的限壓閥A的質(zhì)量為34.5 g，根據(jù)圖乙所示的水的飽和汽壓跟溫度關系的曲線，求：當壓力鍋煮食物限壓閥放氣時(即限壓閥被向上頂起時)鍋內(nèi)能達到的最高溫度(g取10 m/s2,1標準大氣壓即1 atm1.0×105 Pa)圖89(xx·海南高考)一氣象探測氣球，在充有壓強為1.00 atm(即76.0 cmHg)、溫度為27.0 的氦氣時，體積為3.50 m3.在上升至海拔6.50 km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0 cmHg，氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變此后停止加熱，保持高度不變已知在這一海拔高度氣溫為48.0 .求：(1)氦氣在停止加熱前的體積；(2)氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積圖910(xx·寧夏高考)圖9中系統(tǒng)是由左右兩個側壁絕熱、底部導熱、截面積均為S的容器組成左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱材料封閉兩個容器的下端由可忽略容積的細管連通容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣大氣的壓強為p0，溫度為T0273 K，兩活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0.1p0.系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫熱水槽中，再次平衡時A上升了一定的高度用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0.8h.氮氣和氫氣均可視為理想氣體求：(1)第二次平衡時氮氣的體積；(2)水的溫度學案52固體液體氣體【課前雙基回扣】1D只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體，故B錯；大粒鹽磨成細鹽，而細鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，在放大鏡下能清楚地觀察到，故C錯；晶體和非晶體的一個重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，故D對2C液體表面張力就是液體表面各部分之間相互吸引的力，A錯液體的表面層分子要比內(nèi)部稀疏些，分子間的距離較內(nèi)部分子間的距離大，表面層分子間表現(xiàn)為引力，B錯液體的表面張力總使液面具有收縮的趨勢，C正確液體表面張力的方向總是與液面相切，總是跟液面分界線相垂直，D錯3D由理想氣體狀態(tài)方程可判斷，只有D項正確4A溫度不變，一定量氣體分子的平均動能、平均速率不變，每次碰撞分子對器壁的平均作用力不變，但體積增大后，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，因此單位時間內(nèi)碰撞次數(shù)減少，氣體壓強減小，A正確，B、C、D錯誤5ABA圖象橫坐標T不變，是等溫變化，A正確；而pVC，因此C，在p圖上等溫線是過原點的傾斜直線，B正確；C圖象中等溫線應是雙曲線，C錯誤；D圖線的溫度發(fā)生變化，不表示等溫變化，D錯誤思維提升1晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點單晶體表現(xiàn)為各向異性，而多晶體及非晶體則表現(xiàn)為各向同性2液體表面層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部的稀疏，分子間表現(xiàn)為引力，形成表面張力，它使液面具有收縮的趨勢方向沿液面的切線，與分界線垂直3理想氣體狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：或恒量氣體實驗定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例4可用pV、pT、VT圖象表示等溫、等容、等壓變化【核心考點突破】例1 (1)p0gh(2)p0gh(3)p0解析在圖(1)中，選B液面為研究對象，由二力平衡得F下F上，即p下Sp上S(S為小試管的橫截面積)，所求氣體壓強就是A液面所受壓強pA.B液面所受向下的壓強p下是pA加上液柱h所產(chǎn)生的液體壓強，由連通器原理可知B液面所受向上的壓強為大氣壓強p0，故有pAghp0，所以pAp0gh.在圖(2)中，以B液面為研究對象，由平衡方程F上F下有pASphSp0S(S為U型管的橫截面積)，所以pAp0gh.在圖(3)中，以活塞為研究對象，由平衡條件得pSmgp0S，所以pp0.例2 p0解析設當小瓶內(nèi)氣體的長度為l時，壓強為p1；當小瓶的底部恰好與液面相平時，瓶內(nèi)氣體的壓強為p2，汽缸內(nèi)氣體的壓強為p3.依題意知p1p0gl由玻意耳定律得p1Sp2(ll)S式中S為小瓶的橫截面積聯(lián)立兩式，得p2(p0gl)又有p2p3gl聯(lián)立式，得p3p0規(guī)范思維解此類題，先要分析氣體初、末狀態(tài)參量；然后明確氣體經(jīng)歷的過程特點，再選擇合適的方程進行求解例3 AB首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；連接aO交cd于e，則ae是等容線，即VaVe，因為Vd<Ve，所以Vd<Va，所以da過程中體積不是保持不變，D錯誤例4 BC玻璃是非晶體，選項A錯誤；多晶體和非晶體是各項同性的，選項D錯誤規(guī)范思維晶體和非晶體的根本區(qū)別在于有沒有確定的熔點；單晶體和多晶體的區(qū)別在于各向同性還是各向異性例5 ACD表面層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間表現(xiàn)為引力，這就是表面張力，A正確，B錯誤；浸潤液體的附著層內(nèi)的液體分子比液體內(nèi)部的分子密集，不浸潤液體的附著層內(nèi)的液體分子比液體內(nèi)部的分子稀疏，而附著層為浸潤液體，附著層為不浸潤液體，故C、D均正確針對訓練1B晶體有固定的熔點，非晶體無固定的熔點，在熔化過程中，是固液共存的，故B正確2.AC思想方法總結1液體的有關性質(zhì)：(1)液體與氣體、固體分別構成的兩個不同液體薄層，浸潤時液面是凹面，不浸潤時，液面是凸面(2)表面層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，不浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部大，表現(xiàn)為引力，浸潤的附著層內(nèi)液體分子間距比液體內(nèi)部小，表現(xiàn)為斥力(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢2封閉氣體壓強的計算方法：選與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象，進行受力分析；再根據(jù)運動狀態(tài)列出相應的平衡方程或牛頓第二定律方程，從而求出壓強3對氣體狀態(tài)變化圖象的理解(1)圖象上的一個點表示一定質(zhì)量氣體的一個平衡狀態(tài)它對應著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線或曲線表示一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的一個過程(2)在VT或pT圖象中，比較兩個狀態(tài)的壓強或體積大小，可以用這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率大小來判斷斜率越大，壓強或體積越?。恍甭试叫?，壓強或體積越大4應用實驗定律及狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由實驗定律或狀態(tài)方程列式求解(4)討論結果的合理性【課時效果檢測】1AD2.CD3.C4.B5C由題圖知：ab過程為氣體等容升溫，壓強增大；bc過程為氣體等溫降壓，根據(jù)玻意耳定律，體積增大，由此可知選項C正確6A根據(jù)pVplSC，l變大，S不變，故p變小，根據(jù)pp0gh知，h變大，選A.7(1)吸熱小于干燥(2)由狀態(tài)方程可知：代入數(shù)據(jù)可得：V22.0×103 m3在溫度不變的情況下，有p2V2p3V3所以V34.0×103 m38122 解析限壓閥被頂起時，壓力鍋內(nèi)最大壓強應為：pp01 atm Pa1 atm1.1 atm2.1 atm.由圖乙查得鍋內(nèi)溫度為122 左右9(1)7.39 m3(2)5.54 m3解析(1)在氣球上升至海拔6.50 km高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程根據(jù)玻意耳定律有p1V1p2V2式中，p176.0 cmHg，V13.50 m3，p236.0 cmHg，V2是在此等溫過程末氦氣的體積由式得V27.39 m3(2)在停止加熱較長一段時間后，氦氣的溫度逐漸從T1300 K下降到與外界氣體溫度相同，即T2225 K，這是一等壓過程，根據(jù)蓋呂薩克定律有式中，V3是在此等壓過程末氦氣的體積由式得V35.54 m3.10(1)2.7hS(2)368.55 K解析(1)考慮氫氣的等溫過程該過程的初態(tài)壓強為p0，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS.設末態(tài)的壓強為p，由玻意耳定律得p1.25p0活塞A從最高點被推回到第一次平衡時位置的過程是等溫過程，該過程的初態(tài)壓強為1.1p0，體積為V；末態(tài)壓強為p，體積為V，則pp0.1p01.35p0V2.2hS由玻意耳定律得V×2.2hS2.7hS(2)活塞A從最初位置升到最高點的過程為等壓過程該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0273 K，末態(tài)體積為2.7hS.設末態(tài)溫度為T，由蓋呂薩克定律得TT0368.55 K易錯點評1對液體、氣體產(chǎn)生的壓強的原因不清誤認為在完全失重的情況下，氣體的壓強也變?yōu)榱銡怏w壓強是由于大量氣體分子頻繁撞擊器壁的結果，而液體壓強的產(chǎn)生原因是由于液體受重力的作用2只能根據(jù)物體是否有固定的熔點判斷是晶體還是非晶體；只有單晶體才有各向異性3對于氣體圖象問題，看不清縱橫坐標軸的意義，不清楚圖象中圖線的意義是出錯的原因4分析氣體實驗定律的相關問題時，氣體狀態(tài)方程一定是對一定質(zhì)量的理想氣體如氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，則需要轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題求解5在解題時，若解題過程不規(guī)范、分析不清氣體所經(jīng)歷的過程，不能確定各過程的初、末狀態(tài)參量，也會出現(xiàn)錯誤