《2020版高考物理总复习 第2节 固体、液体与气体 第3节 热力学定律与能量守恒 第4节 光的波动性 电磁波 相对论练习（含解析）（选修3-3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理总复习 第2节 固体、液体与气体 第3节 热力学定律与能量守恒 第4节 光的波动性 电磁波 相对论练习（含解析）（选修3-3）（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节固体、液体与气体一、固体1.晶体与非晶体的比较分类比较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转化晶体和非晶体在一定条件下可以转化典型物质石英、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.二、液体和液晶1.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.2.毛细现象是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.3.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.
2、(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.三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度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实际压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即相对湿度=.四、气体1.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做气体的压强.(2
3、)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.2.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=p2V2=或=或=图像3.理想气体的状态方程(1)宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵从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
4、是可以被压缩的空间.(3)状态方程:= 或=C(常量).4.气体分子运动特点过关巧练1.思考判断(1)液晶是液体和晶体的混合物.()(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.()(3)晶体有天然规则的几何形状,是因为物质微粒是规则排列的.()(4)压强极大的气体不遵从气体实验定律.()(5)当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小.()(6)草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的.()(7)水能浸润任何固体.()(8)气体的温度升高,压强可能不变.()(9)一定质量的理想气体的内能只与温度有关.()2.(多选)下列说法正确的是(BCE)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
5、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.干湿泡湿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热运动,而不是反映花粉分子的热运动,选项A错误;由于表面张力的作用使液体表面的面积收缩,使小雨滴呈球形,选项B正确;液晶的光学性质具有各向异性,彩色液晶显示器利用了这一性质,选项C正确;高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小,水的沸点随大气压强的降低而降低,选项D错误;由于液体蒸发时吸收热量,温度降低,所以湿泡显
6、示的温度低于干泡显示的温度,选项E正确.3. 人教版选修3-3P23T2如图,向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略).如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计.已知铝罐的容积是360 cm3,吸管内部粗细均匀,横截面积为0.2 cm2,吸管的有效长度为 20 cm,当温度为25 时,油柱离管口10 cm. (1)吸管上标刻温度值时,刻度是否应该均匀?(2)估算这个气温计的测量范围.解析:(1)由于罐内气体压强始终不变,所以=有=得T=SL由于T与L成正比,所以刻度是均匀的.解析:(2)T=0.2(20-10)K1.6 K故这
7、个气温计可以测量的温度范围为(25-1.6)(25+1.6)即23.4 26.6 .答案:(1)刻度是均匀的(2)23.4 26.6 考点研析考点一固体、液体、气体的性质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.2.液体表面张力(1)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)表面特性:表面层中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张紧的弹性薄膜;(3)表面张力的效果:使液体表面具有收缩的趋势
8、,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.3.气体分子速率分布特点(1)大量气体分子的速率分布呈现“中间多(即中间速率区域的分子数目多)、两头少(速率大或小的速率区域分子数目少)”的规律.(2)温度升高时,所有分子热运动的平均速率增大,即大部分分子的速率增大,但也有少数分子的速率减小,“中间多、两头少”的规律不变,但中间速率区域向速率大的方向偏移.【典例1】 (2019江西抚州模拟)(多选)关于固体、液体和气体,下列说法正确的是(ACD)A.固体可以分为晶体和非晶体两类,非晶体和多晶体都没有确定的几何形状B.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些多晶体相似,具有各向同
9、性C.在围绕地球运行的“天宫二号”中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压E.大量气体分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率按“中间少,两头多”的规律分布解析:固体可以分为晶体和非晶体两类,单晶体有规则的几何外形,多晶体和非晶体没有规则的外形,故A正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质具有各向异性,故B错误;在围绕地球运行的“天宫二号”中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果,故C正确;相对湿度为空气中水蒸气的压强与相同温度下水的饱和汽压的比值,空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同一温度
10、时水的饱和汽压,故D正确;大量气体分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布,故E错误.【针对训练】 (2017全国卷,33)(多选)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是(ABC)A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大解析:温度是分子平均动能的标志,温度升
11、高分子的平均动能增加,不同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子占比例越高,故虚线为0 对应的曲线,实线是100 对应的曲线,曲线下的面积都等于1,选项A,B,C正确;由图像可知选项D错误;0 时300400 m/s速率的分子最多,100时400500 m/s速率的分子最多,选项E错误.考点二气体压强的产生与计算1.气体压强的计算气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力,因此可根据平衡或牛顿运动定律计算气体压强的大小.2.常见两种模型(1)活塞模型如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
12、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p0S+mg=pS.则气体的压强为p=p0+.图(乙)中的液柱也可以看成一“活塞”,由于液体处于平衡状态,所以pS+mg=p0S.则气体压强为p=p0-=p0-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所示的等高线联系起来.则有pB+gh2=pA.而pA=p0+gh1,所以气体B的压强为pB=p0+g(h1-h2).【典例2】 若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为.求被封闭气体的压强.
13、解析:在图(甲)中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件知p甲S+ghS=p0S所以p甲=p0-gh;在图(乙)中,以B液面为研究对象,由平衡条件知,p乙S+ghS=p0Sp乙=p0-gh;在图(丙)中,以B液面为研究对象,由平衡条件有p丙S+ghsin 60S=p0S所以p丙=p0-gh;在图(丁)中,以液面A为研究对象,由平衡条件得p丁S=(p0+gh1)S所以p丁=p0+gh1.答案:甲:p0-gh乙:p0-gh丙:p0-gh丁:p0+gh1【典例3】 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
14、缸内分别封闭有一定质量的空气A,B,大气压为p0,活塞与汽缸间无摩擦,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m为研究对象.pAS=p0S+mg得pA=p0+题图(乙)中选M为研究对象则pB=p0-.答案:p0+p0-题组训练1. 连通器模型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,大气压为p0,水银的密度为,重力加速度为g,求空气柱a,b的压强各多大.解析:从开口端开始计算,右端为大气压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pb=p0+g(h2-h1),而a气柱的压强为pa=pb-gh3=p0+g(h2-h1-h3).答案:p0+g(h2-h1-h3)p0+g(h2-h1)2. 活塞模型如图所示,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m1,横截面积为S1;小活塞的质量为m2,横截面积为S2;两活塞用刚性轻杆连接,汽缸外大气的压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间的摩擦,求系统静止时缸内气体的压强.解析:以大、小活塞及轻杆整体为研究对象,由受力平衡m1g+m2g+p0S1+pS2=p0S2+pS1,得p=.答案:见解析考点三气体实验定律的应用1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系2.两个重要的推论(1
