高中物理高考 2022年高考物理一轮复习（新高考版1(津鲁琼辽鄂)适用） 第15章 第2讲 固体、液体和气体

第2讲固体、液体和气体大一轮复习讲义第十五章热学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.【目标要求】考点一固体和液体性质的理解考点二气体压强的计算考点三气体实验定律及应用考点四气体状态变化的图像课时精练内容索引NEIRONGSUOYIN考点一固体和液体性质的理解011.固体(1)分类：固体分为和两类.晶体又分为和.(2)晶体和非晶体的比较基础回扣分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定_不确定确定晶体非晶体单晶体多晶体物理性质各向异性_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_各向同性转化2.液体液体的表面张力作用效果：液体的表面张力使液面具有的趋势，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.方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线.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.收缩垂直3.液晶(1)液晶的物理性质具有液体的.具有晶体的.(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.流动性光学各向异性1.(固体)(多选)下列说法中正确的是A.同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B.单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质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.单晶体和多晶体都有确定的熔点跟进训练1234解析同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态，故A错误；单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，故B错误；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，如金刚石和石墨，故C正确；单晶体和多晶体都有确定的熔点，故D正确.12342.(晶体、非晶体)(2020山东威海市二模)如图1所示为一透明的正方体物块，下列说法正确的是A.由于该物块有规则形状，所以它一定为晶体B.由于该物块透明，所以它一定为晶体C.若该物块为绝缘体，则它一定为非晶体D.若将该物块加热到某一温度才开始熔化，且熔化的过程中温度保持不变，则它一定为晶体1234图图13.(液体)(2020山东德州市二模)戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图2为一滴水滴在某一次性防护口罩内侧的照片，对此以下说法正确的是A.照片中的口罩一定为不合格产品B.照片中附着层内分子比水滴的内部稀疏C.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集D.水对所有材料都是不浸润的1234图图21234解析根据题图中水滴呈球形可知水与材料是不浸润的，是合格产品，A错误；水与材料不浸润说明附着层内分子比水滴的内部稀疏，B正确；水滴表面分子比水滴的内部稀疏，故C错误；浸润和不浸润都是相对而言的，故D错误.4.(表面张力)(多选)下列说法正确的是A.把一枚曲别针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故B.形成液体表面张力的原因是由于液体表层的分子分布比内部密集C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关1234考点二气体压强的计算021.活塞模型如图3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p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0SmgpS，则气体的压强为pp0.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pSmgp0S，则气体压强为pp0p0液gh.图图32.连通器模型如图4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pBgh2pA，而pAp0gh1，所以气体B的压强为pBp0g(h1h2).图图43.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)决定因素宏观上：决定于气体的温度和体积.微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.例1若已知大气压强为p0，图5中各装置均处于静止状态，液体密度均为，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强.图图5丁：p0gh1戊：p0g(h2h1h3)p0g(h2h1)解析题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件知p甲SghSp0S所以p甲p0gh题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件知pASghSp0Sp乙pAp0gh题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有pASghsin60Sp0S题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件得p丁Sp0Sgh1S所以p丁p0gh1.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pbp0g(h2h1)，故a气柱的压强为papbgh3p0g(h2h1h3).5.(气体压强的计算)如图6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p0，重力加速度为g，活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？56跟进训练图图656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pASp0Smg，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p0SpBSMg，6.(气体压强的微观解释)(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56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.5603考点三气体实验定律及应用1.气体实验定律基础回扣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_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_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_反比正比正比表达式p1V1_图像p2V22.理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何下都遵从气体实验定律的气体.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决定.(2)理想气体状态方程：或C.(质量一定的理想气体)压强温度1.解题基本思路技巧点拨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2(八省联考湖北14)水银气压计上有细且均匀的玻璃管，玻璃管外标识有压强刻度(1mm刻度对应压强值为1mmHg).测量时气压计竖直放置，管内水银柱液面对应刻度即为所测环境大气压强.气压计底部有水银槽，槽内水银体积远大于管内水银柱体积.若气压计不慎混入气体，压强测量值将与实际环境大气压强值不符.如图7所示，混入的气体被水银密封在玻璃管顶端.当玻璃管竖直放置时，气柱长度为l1100mm.如果将玻璃管倾斜，水银柱液面降低的高度为h20mm，气柱长度为l250mm，倾斜过程中水银槽液面高度变化忽略不计.整个过程中温度保持恒定，气体可近似为理想气体.图图7(1)已知环境大气压强为p0760mmHg，求此时竖直放置气压计的压强测量值p1(以mmHg为单位)；答案740mmHg解析设玻璃管横截面积为S，竖直放置时封闭气柱气体压强为p，倾斜时压强为p由pl1Spl2S得p2p设竖直放置时水银柱高为H，则有p0HmmHgp倾斜时有p0(H20)mmHgp联立解得p20mmHg，H740mmp1p0p740mmHg(2)此后由于环境大气压强变化，竖直放置气压计的压强测量值为p2730mmHg，求此时气柱长度l3和环境大气压强p3(以mmHg为单位，保留3位有效数字).答案110mm748mmHg解析设大气压变化后，压强测量值由740mmHg变为730mmHg又1mm刻度对应压强值为1mmHgl3l110mm110mm设管内气体压强变为p4，则有pl1Sp4l3S代入数值得p418.18mmHg则环境大气压强p3p4(H10)748mmHg7.(玻意耳定律)(2020河北衡水中学联考)如图8所示，劲度系数k500N/m的竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与一活塞相连，导热良好的汽缸内被活塞密封了一定质量的理想气体，整个装置处于静止状态.已知汽缸质量m15kg，汽缸底面积S10cm2，大气压强p01.0105Pa，此时活塞离汽缸底部的距离h140cm.现在汽缸顶部加一质量m25kg的重物.忽略汽缸壁厚度以及活塞与汽缸之间的摩擦力，汽缸下端离地足够高，环境温度保持不变，g取10m/s2.求汽缸稳定时下降的距离.答案0.2m跟进训练图图8解析设未加重物时内部气体压强为p1由平衡条件可得：p1Sm1gp0S解得：p11.5105Pa加重物后，设汽缸内气体压强为p2由平衡条件可得：p2Sm1gp0Sm2g解得：p22.0105Pa由玻意耳定律有：p1h1Sp2h2S解得：h20.3m所以汽缸稳定时下降的距离：hh1h2x0.2m04考点四气体状态变化的图像1.四种图像的比较类别特点(其中C为常量)举例pVpVCT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远pCT，斜率kCT，即斜率越大，温度越高pTpT，斜率k，即斜率越大，体积越小VTVT，斜率k，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平衡状态，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，就用相应规律求解.(2)在VT图像(或pT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3一定质量的理想气体经历了如图9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过程中保持不变图图9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VaVe，因为VdVe，所以Vdp1V1，所以T1T3T2.状态1与状态2时气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多，即N1N2；状态2与状态3时气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少，即N2N3.89课时精练051.(多选)(2020江苏卷13A(1)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