2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第十三章 第2讲 固体、液体和气体 Word版含解析.pdf
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1、第第 2 讲 固体、液体和气体讲 固体、液体和气体 一、固体和液体 1.固体 (1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体.玻璃、蜂蜡、 松香、沥青、橡胶等是非晶体. (2)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶体有确定的熔点, 非晶体没有确定的熔点. (3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的光学性质不同,这类 现象称为各向异性.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的,这叫做各向同性. 2.液体 (1)液体的表面张力 作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势. 方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂
2、直. (2)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. 3.液晶 (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. 自测 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
3、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 自测 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 答案 BD 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
4、离饱和程度越远,故 B、D 正确,A、C 错误. 三、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)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.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,即分子间无分子势能. 3.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,
5、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 p1V1p2V2 或 p1 T1 p2 T2 p1 p2 T1 T2 或 V1 T1 V2 T2 V1 V2 T1 T2 图象 4.理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程:或C. p1V1 T1 p2V2 T2 pV T 自测 3 对一定质量的气体来说,下列几点能做到的是( )教材P25第1题改编 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
6、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 命题点一 固体和液体性质的理解命题点一 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:表面层中分子间距
7、离比液体内部分子间距离大,分子间作用力表现为引力; (2)表面特征: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:使液体表面具有收缩的趋势,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. 例 1 (多选)(2018河北省衡水金卷模拟一)下列说法正确的是( ) A.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 B.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润,以便吸取药液 C.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化
8、的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体 D.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 E.在一定温度下,当人们感到潮湿时,水蒸发慢,空气的绝对湿度一定较大 答案 ABD 解析 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,选项 A 正确;脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润,以便吸 取药液,选项 B 正确;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, 说明云母片的物理性质具有各向异性,云母片是单晶体,选项 C 错误;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,选项 D
9、正确 ; 在一定温度下, 空气的相对湿度越大,水蒸发越慢,人就感到越潮湿,故当人们感到潮湿时,空气的相对湿 度一定较大,但绝对湿度不一定大,故 E 错误. 变式 1 (多选)(2018河北省承德市联校期末)下列说法正确的是( ) A.晶体有固定的熔点 B.液晶既有液体的流动性,又有晶体的各向异性 C.物体吸收热量后,其温度一定升高 D.给自行车打气时气筒压下后反弹,是分子斥力造成的 E.雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面张力的存在 答案 ABE 解析 晶体区别于非晶体的是晶体有固定的熔点,故 A 正确;液晶既有液体的流动性,又有 晶体的各向异性,故 B 正确;物体吸收热量的同时,可能还对外做功
10、,其温度不一定升高, 故 C 错误;给自行车打气时气筒压下后反弹,是由于气体压强的原因,不是分子作用力的作 用,故 D 错误;雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面存在张力,从而不会透过雨伞,故 E 正确. 变式 2 (多选)(2018山东省青岛二中第二学段模考)下列说法正确的是( ) A.水的饱和汽压随温度的升高而增大 B.浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现 C.一定质量的 0 的水的内能大于等质量的 0 的冰的内能 D.气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的 E.一些昆虫可以停在水面上,是由于水表面存在表面张力的缘故 答案 ACE 解析 饱和汽压与液体种类和温度有关,温度越高,饱
11、和汽压越大,故 A 正确;浸润与不浸 润均是分子作用的表现,是由于液体的表面层与固体表面的分子之间相互作用的结果,故 B 错误 ; 由于水结冰要放热, 故一定质量的 0 的水的内能大于等质量的 0 的冰的内能, 故 C 正确;气体的压强是由气体分子对容器壁的频繁碰撞引起,与分子数密度和分子平均动能有 关,故 D 错误;小昆虫可以停在水面上,是由于水表面存在表面张力的缘故,故 E 正确. 变式 3 (多选)(2018河南省濮阳市第三次模拟)关于固体、液体和物态变化,下列说法正确 的是( ) A.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大 B.当分子间距离增大时,分子间的引力减小、斥力增大 C.一定
12、质量的理想气体,在压强不变时,气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温 度升高而减少 D.水的饱和汽压随温度的升高而增大 E.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 答案 CDE 解析 在一定气温条件下,大气中相对湿度越大,水蒸发越慢,人就感受到越潮湿,故当人 们感到潮湿时,空气的相对湿度一定较大,但绝对湿度不一定大,故 A 错误;分子间距离增 大时,分子间的引力和斥力均减小,故 B 错误;温度升高,分子对器壁的平均撞击力增大, 要保证压强不变,分子单位时间对器壁单位面积的平均碰撞次数必减少,故 C 正确;饱和汽 压与液体种类和温度有关,水的饱和汽压随温度的升高而增大,故 D 正确;
13、叶面上的小露珠 呈球形是由于液体表面张力的作用,故 E 正确. 命题点二 气体压强求解的“两类模型”命题点二 气体压强求解的“两类模型” 1.活塞模型 如图 1 所示是最常见的封闭气体的两种方式. 图 1 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.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. mg S 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 pSmgp0S. 则气体压强为 pp0p0液gh. mg S 2.连通器
14、模型 如图 2 所示, U 形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知, 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. 图 2 而 pAp0gh1, 所以气体 B 的压强为 pBp0g(h1h2). 例 2 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 ,如图 3 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 p0,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. 图 3 答案 p0mMg S 解析 对活塞进行受力分析,如图所示 由平衡条件得 p气SmMg
15、p 0S sin 又因为 S S sin 所以 p气p0. mMgp0S S mMg S 变式 4 如图 4 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,求封闭气体 A、B 的压强各多大? 图 4 答案 p0 p0 mg S Mg 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 pASp0Smg, 得 pAp0mg S 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 p0SpBSM
16、g, 得 pBp0. Mg S 例 3 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 5 答案 甲:p0gh 乙:p0gh 丙:p0gh 3 2 丁:p0gh1 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 pASghSp0S p乙pAp0gh 题图丙中,以 B 液面为研究对象,由平衡条件有 pASghsin 60Sp0S 所以 p丙pAp0gh 3 2 题图丁中,以 A 液面为研究对象,由平衡条件得 p丁S(p0gh1
17、)S 所以 p丁p0gh1. 变式 5 竖直平面内有如图 6 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,重力加速度为 g,求空气柱 a、b 的压强各多大. 图 6 答案 pap0g(h2h1h3) pbp0g(h2h1) 解析 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),而 a 气柱的压强为 papbgh3p0g(h2h1h3). 命题点三 气体状态变化的图象问题命题点三 气体状态变化的图象问题 1.四种图象的比较 类别特点(其中 C 为常量)举例 pV pVC
18、T,即 pV 之积越大的等温线温度越高,线离 原点越远 p1 V pCT ,斜率 kCT,即斜率越大,温度越高 1 V pT p T,斜率 k ,即斜率越大,体积越小 C V C V VT V T,斜率 k ,即斜率越大,压强越小 C p C p 2.分析技巧 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 7 甲中,V1对应虚线为等容线,A、B 分别是虚线与 T2、T1两线的交点,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 T2T1. (2)如图乙所示, A、 B 两点的温度相等, 从 B
19、 状态到 A 状态压强增大, 体积一定减小, 所以 V2V1. 图 7 例 4 (多选)(2018湖北省十堰市调研)热学中有很多图象,对图 8 中一定质量的理想气体图 象的分析,正确的是( ) 图 8 A.甲图中理想气体的体积一定不变 B.乙图中理想气体的温度一定不变 C.丙图中理想气体的压强一定不变 D.丁图中理想气体从 P 到 Q,可能经过了温度先降低后升高的过程 E.戊图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度 答案 ACE 解析 由理想气体方程C 可知,A、C 正确;若温度不变,pV 图象应该是双曲线的一 pV T 支,题图乙不一定是双曲线的一支,故 B 错误;题图丁中理想气体从
20、 P 到 Q,经过了温度先 升高后降低的过程,D 错误;温度升高分子平均动能增大,分子平均速率增大,所以题图戊 中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度,E 正确. 变式 6 (2018辽宁省大连市第二次模拟)一定质量的理想气体,状态从 ABCDA 的 变化过程可用如图9所示的pV图线描述,其中DA为等温线,气体在状态A时温度为TA300 K,求: 图 9 (1)气体在状态 C 时温度 TC; (2)若气体在 AB 过程中吸热 1 000 J,则在 AB 过程中气体内能如何变化?变化了多少? 答案 (1)375 K (2)气体内能增加 增加了 400 J 解析 (1)DA 为等温线,则
21、TATD300 K,C 到 D 过程由盖吕萨克定律得: VC TC VD TD 所以 TC375 K (2)AB 过程压强不变, WpV21053103 J600 J 由热力学第一定律,得: UQW1 000 J600 J400 J 则气体内能增加,增加了 400 J. 命题点四 气体实验定律的微观解释命题点四 气体实验定律的微观解释 例 5 (多选)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( ) A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 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.单位体积内的分子数目增加
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