【绿色通道】高考物理 固体液体气体的实验定律 选修33

一、固体一、固体1固固体体通通常常可可分分为为_和和_，其其结结构构和和性性质质见下表见下表分分类类微微观结观结构构宏宏观观表表现现外形外形物理性物理性质质晶晶体体单单晶晶体体组组成晶体的物成晶体的物质质微微粒粒(原子、分子、离原子、分子、离子子)在空在空间间按一定按一定规规则则排列排列空空间间点点阵阵几何形状几何形状天然有天然有规规则则各向各向异性异性_一定的一定的熔解温度熔解温度(熔点熔点)多多晶晶体体由无数的晶体微粒由无数的晶体微粒(小晶粒小晶粒)无无规则规则排排列列组组成成无天然无天然规规则则的几何的几何外形外形各向各向同性同性非非晶晶体体内部物内部物质质微粒是无微粒是无规则规则排列的排列的_一定的一定的熔解温度熔解温度2.晶体的微晶体的微观结观结构构(1)晶晶体体的的微微观观结结构构特特点点：组组成成晶晶体体的的物物质质微微粒粒有有规规则则地地、周期性地在空周期性地在空间间排列排列(2)用晶体的微用晶体的微观结观结构解构解释释晶体的特点晶体的特点晶晶体体有有天天然然的的规规则则几几何何形形状状是是由由于于内内部部微微粒粒_地地排列排列晶晶体体表表现现为为各各向向异异性性是是由由于于从从内内部部任任何何一一点点出出发发，在在不不同方向上相等距离内微粒数同方向上相等距离内微粒数_晶晶体体的的多多型型性性是是由由于于组组成成晶晶体体的的微微粒粒不不同同的的_形形成的成的二、液体二、液体1液体的表面张力液体的表面张力液液体体表表面面具具有有收收缩缩的的趋趋势势，液液体体表表面面各各部部分分间间相相互互吸吸引引的力叫做表面的力叫做表面张张力力表表面面张张力力使使液液体体自自动动收收缩缩，液液体体表表面面有有收收缩缩到到最最小小的的趋趋势势，表表面面张张力力的的方方向向和和液液面面_；表表面面张张力力的的大大小小除除了了跟跟边边界界线线的的_有有关关外外，还还跟跟液液体体的的_、_有有关关2液体的毛细现象液体的毛细现象浸浸润润液液体体在在细细管管里里上上升升的的现现象象和和不不浸浸润润液液体体在在细细管管里里下下降的降的现现象，称象，称为为毛毛细现细现象象.浸浸润润不浸不浸润润附着附着层层分子力表分子力表现为现为斥力斥力 分子力表分子力表现为现为引力引力在毛在毛细细管中管中 液面上升而呈凹形液面上升而呈凹形 液面下降而呈凸形液面下降而呈凸形3.液晶的性质特点液晶的性质特点(1)液液晶晶分分子子既既保保持持排排列列有有序序而而显显示示各各向向异异性性，又又可可以以自自由移由移动动位置，保持了液体的流位置，保持了液体的流动动性；性；(2)液液晶晶分分子子的的位位置置无无序序使使它它像像液液体体，排排列列有有序序使使它它像像晶晶体；体；(3)液液晶晶分分子子的的排排列列从从某某个个方方向向看看比比较较整整齐齐，从从另另外外一一个个方向看方向看则则是是杂杂乱无章的；乱无章的；(4)液晶的物理性液晶的物理性质质很容易在外界的影响下很容易在外界的影响下发发生改生改变变三、饱和汽和饱和汽压、相对湿度三、饱和汽和饱和汽压、相对湿度1饱和汽和未饱和汽饱和汽和未饱和汽(1)饱饱和和汽汽：在在密密闭闭容容器器中中的的液液体体，不不断断地地蒸蒸发发，液液面面上上的的蒸蒸汽汽也也不不断断地地凝凝结结，当当两两个个同同时时存存在在的的过过程程达达到到_时时，宏宏观观的的蒸蒸发发停停止止，这这种种与与液液体体处处于于动动态态平平衡衡的的蒸蒸汽汽称称为为饱饱和和汽汽(2)未未饱饱和汽：没有达到和汽：没有达到饱饱和状和状态态的蒸汽称的蒸汽称为为未未饱饱和汽和汽2饱饱和和汽汽压压：在在一一定定温温度度下下饱饱和和汽汽的的分分子子密密度度是是一一定定的的，因因而而饱饱和和汽汽的的压压强强也也是是一一定定的的，这这个个压压强强称称做做这这种种液液体体的的饱饱和和汽汽压压，饱饱和汽和汽压压随温度的升高而增大随温度的升高而增大3相对湿度相对湿度四、气体四、气体1气体的三个状态参量：气体的三个状态参量：_、_、_.2气体的实验定律气体的实验定律(1)玻意耳定律玻意耳定律公式：公式：PV恒量，或恒量，或_微微观观解解释释：一一定定质质量量的的理理想想气气体体，分分子子的的总总数数是是一一定定的的，在在温温度度保保持持不不变变时时，分分子子的的平平均均动动能能保保持持不不变变，气气体体的的体体积积减减小小到到原原来来的的几几分分之之一一，气气体体的的密密度度就就增增大大到到原原来来的的几几倍倍，因因此此压压强强就就增增大大到到原原来来的的几几倍倍，反反之之亦亦然然，所所以以气气体体的的压压强强与与体体积积成反比成反比微微观观解解释释：一一定定质质量量的的理理想想气气体体，气气体体总总分分子子数数N不不变变；气气体体体体积积V不不变变，则则单单位位体体积积内内的的分分子子数数不不变变；当当气气体体温温度度升升高高时时，说说明明分分子子的的平平均均动动能能增增大大，则则单单位位时时间间内内跟跟器器壁壁单单位位面面积积上上碰碰撞撞的的分分子子数数增增多多，且且每每次次碰碰撞撞器器壁壁产产生生的的平平均均冲冲力力增增大大，因此气体因此气体压压强强p将增大将增大微微观观解解释释：一一定定质质量量的的理理想想气气体体，当当温温度度升升高高时时，气气体体分分子子的的平平均均动动能能增增加加；要要保保持持压压强强不不变变，必必须须减减小小单单位位体体积积内的分子个数，即增大气体的体内的分子个数，即增大气体的体积积(4)理想气体状理想气体状态态方程方程理理想想气气体体：任任何何条条件件下下始始终终遵遵守守气气体体_的的气气体体，实实际际气气体体在在_不不太太大大(与与_相相比比)、_不不太太低低(与与_相比相比)的情况下，可的情况下，可视为视为理想气体理想气体理理想想气气体体无无_，其其内内能能仅仅由由_和和气气体体的的_来决定来决定答案：答案：一一、1.晶晶体体非非晶晶体体有有没没有有2.(2)有有规规则则不不同同空空间排列间排列二、二、1.(1)相切长度种类温度相切长度种类温度三、三、1.(1)动态平衡动态平衡3.压强压强四、四、1.温度体积压强温度体积压强2p1V1p2V2(4)实实验验定定律律压压强强大大气气压压温温度度室室温分子势能温度物质的量温分子势能温度物质的量1气体分子运动的特点气体分子运动的特点(1)由由于于气气体体分分子子间间的的距距离离较较大大(约约为为分分子子直直径径的的10倍倍)，故气体分子可看做故气体分子可看做质质点点(2)气体分子气体分子间间的碰撞十分的碰撞十分频频繁繁(3)气气体体分分子子运运动动的的统统计计规规律律：某某任任一一时时刻刻，气气体体分分子子沿沿各各方方向向运运动动的的机机会会均均等等，即即沿沿各各个个方方向向运运动动的的分分子子数数目目相相同同；大大量量分分子子的的无无规规则则运运动动，其其速速率率按按一一定定规规律律分分布布，即即“中中间间多多、两两头头少少”的的分分布布规规律律(“中中间间多多”是是指指处处于于中中间间速速率率的的分分子子数数多多；“两两头头少少”是指速率很大的和速率很小的分子数少是指速率很大的和速率很小的分子数少)2分子的平均动能分子的平均动能(1)意意义义：物物质质分分子子由由于于热热运运动动而而具具有有的的动动能能的的平平均均值值，叫分子平均叫分子平均动动能能(2)温度是分子平均温度是分子平均动动能的能的标标志志3气体压强的微观解释气体压强的微观解释(1)气气体体的的压压强强是是由由气气体体中中大大量量做做无无规规则则运运动动的的分分子子对对器器壁壁频频繁繁持持续续的的碰碰撞撞产产生生的的压压强强数数值值上上等等于于大大量量气气体体分分子子作作用用在器壁在器壁单单位面位面积积上的平均作用力上的平均作用力(2)明确气体明确气体压压强强的决定因素的决定因素气体分子密集程度与平均气体分子密集程度与平均动动能能4气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释(1)一一定定质质量量的的气气体体，分分子子的的总总数数是是一一定定的的，在在温温度度保保持持不不变变时时，分分子子的的平平均均动动能能保保持持不不变变，气气体体的的体体积积减减小小到到原原来来的的几几分分之之一一，气气体体的的密密集集程程度度就就增增大大到到原原来来的的几几倍倍，因因此此压压强强就就增增大大到到原原来来的的几几倍倍，反反之之亦亦然然，所所以以气气体体压压强强与与体体积积成成反反比比，这这就是玻意耳定律就是玻意耳定律(2)一一定定质质量量的的气气体体，体体积积保保持持不不变变而而温温度度升升高高时时，分分子子的的平平均均动动能能增增大大，因因而而气气体体压压强强增增大大，温温度度降降低低，情情况况相相反反，这这就是就是查查理定律所表达的内容理定律所表达的内容(3)一一定定质质量量的的气气体体，温温度度升升高高时时要要保保持持压压强强不不变变，只只有有增增大大气气体体体体积积，减减小小分分子子的的密密集集程程度度才才行行，这这就就是是盖盖吕吕萨萨克克定律所表达的内容定律所表达的内容续表续表 如如图图所所示示，一一个个横横截截面面积积为为S的的圆圆筒筒形形容容器器竖竖直直放放置置，金金属属圆圆块块A的的上上表表面面是是水水平平的的，下下表表面面是是倾倾斜斜的的，下下表表面面与与水水平平面面的的夹夹角角为为，圆圆块块的的质质量量为为M，不不计计圆圆块块与与容容器器内内壁壁之之间间的的摩摩擦擦，若若大大气气压压强强为为p0，则则被被圆圆块块封封闭闭在在容容器器中中的的气气体体的的压压强强p为为()Ap0Mgcos/SBp0/cos Mg/(Scos)Cp0Mgcos2/SDp0Mg/S思思路路点点拨拨：金金属属圆圆块块处处于于平平衡衡状状态态，隔隔离离圆圆块块进进行行受受力力分析，根据共点力作用下物体的平衡条件求解分析，根据共点力作用下物体的平衡条件求解解解析析：对对圆圆块块进进行行受受力力分分析析：重重力力Mg，大大气气压压的的作作用用力力p0S，封封闭闭气气体体对对它它的的作作用用力力pS/cos，容容器器侧侧壁壁的的作作用用力力F1和和F2，如如图图所所示示由由于于不不需需要要求求出出侧侧壁壁的的作作用用力力，所所以以只只考考虑虑竖竖直直方方向向合合外外力力为为零零，就就可可以以求求被被封封闭闭的的气气体体压压强强圆圆块块在在竖竖直直方方向向上上合合外外力力为为零零，有有p0SMg(pS/cos)cos，pp0Mg/S.答案：答案：D点点评评：气气体体对对器器壁壁及及活活塞塞的的压压力力始始终终垂垂直直于于表表面面，此此题中封闭气体对圆板下表面的压力斜向上，而非竖直向上题中封闭气体对圆板下表面的压力斜向上，而非竖直向上跟跟踪踪训训练练1一一圆圆形形汽汽缸缸静静置置于于地地面面上上，如如图图所所示示，汽汽缸缸筒筒的的质质量量为为M，活活塞塞的的质质量量为为m，活活塞塞面面积积为为S，大大气气压压强强为为p0.现现将将活活塞塞缓缓慢慢上上提提，求求汽汽缸缸刚刚离离开开地地面面时时汽汽缸缸内内气气体体的的压压强强(忽略摩擦忽略摩擦)某某登登山山运运动动员员在在一一次次攀攀登登珠珠穆穆朗朗玛玛峰峰的的过过程程中中，在在接接近近山山顶顶时时他他裸裸露露在在手手腕腕上上的的防防水水手手表表的的表表盘盘玻玻璃璃突突然然爆爆裂裂了了，而而手手表表没没有有受受到到任任何何撞撞击击，该该手手表表出出厂厂时时给给出出的的参参数数为为：27 时时表表内内气气体体压压强强为为1.0105 Pa(常常温温下下的的大大气气压压强强值值)，当当内内外外压压强强差差超超过过6.0104 Pa时时表表盘盘玻玻璃璃将将爆爆裂裂当当时时登登山山运运动动员员携携带带的的温温度度计计的的读读数数是是21，表表内内气气体体体体积积的的变变化化可可忽忽略略不不计计(1)通通过过计计算算判判断断手手表表的的表表盘盘玻玻璃璃是是向向外外爆爆裂裂还还是是向向内内爆爆裂？裂？(2)当当时时外界的大气外界的大气压压强强为为多少？多少？思思路路点点拨拨：对对于于实实际际问问题题，在在认认真真审审题题的的前前