高考物理大一轮复习 选修33（第2课时）固体液体与气体课件

第2课时 固体、液体与气体,回扣教材,考点扫描,真题在线,回扣教材梳理知识 夯基础,知识整合,一、固体和液体 1.晶体(单晶体、多晶体)和非晶体的比较,不规则,不确定,各向异性,2.液体 (1)液体的表面张力 作用:液体的 使液面具有收缩到表面积最小的趋势. 原因:液体表面层分子间距较大,分子力表现为引力. (2)液晶 液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向 ,又可以自由移动位置,保持了液体的 ; 液晶分子的位置无序使它像 ,排列有序使它像 ; 液晶的物理性质很容易在外界的影响下 . (3)毛细现象 浸润液体在细管中 的现象以及不浸润液体在细管中 的现象.,表面张力,异性,流动性,液体,晶体,发生改变,上升,下降,二、饱和汽、湿度、物态变化 1.饱和汽与未饱和汽 (1)饱和汽:与液体处于 的蒸汽. (2)未饱和汽:没有达到 状态的蒸汽. 2.饱和汽压 (1)定义:饱和汽所产生的压强. (2)特点:液体的饱和汽压与 有关,温度越高,饱和汽压越大,饱和汽压与饱和汽的 无关,与其他气体的压强无关. 3.湿度 (1)绝对湿度:空气中所含 的压强. (2)相对湿度:相对湿度= .,4.物态变化,动态平衡,饱和,温度,体积,水蒸气,三、气体实验定律、理想气体 1.气体的三个实验定律 (1)等温变化玻意耳定律 内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强与体积成 . 公式: 或pV=C(常量). (2)等容变化查理定律 内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强与热力学温度成 .,(3)等压变化盖吕萨克定律 内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,其体积与热力学温度成 .,温度,反比,p1V1=p2V2,体积,正比,压强,正比,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从气体实验定律的气体.实际气体在压强 、温度 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是可以被压缩的空间.,3.气体分子运动特点 速率按“中间多、两头少”分布.,不太大,不太低,问题思考,1. 在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中,建立了p-V坐标系.一定质量气体等温变化的p-V图像如图所示,称它为等温线.,(教师备用),选修3-3P20图8.1-5,(1)图中等温线的形状是什么样的曲线? (2)不同温度下的等温线是不同的,图中哪条等温线表示的是温度比较高时的情形?,解析:(1)图中等温线的形状为双曲线. (2)由图可知,在体积V一定情况下,上面的双曲线表示的压强大,等温过程的温度就高,所以T2T1. 答案:(1)双曲线 (2)上面那条等温线,2.(选修3-3P25第2题改编)汽车发动机工作时气体的压缩比是衡量发动机性能的一个很重要的参数.在研发发动机过程中,柴油机在压缩冲程中,活塞把空气压缩到原来体积的 ,压强增大到3.4106 Pa.已知压缩前空气的温度为47 ,压强为0.8105 Pa,把汽缸中空气看做理想气体.则: (1)压缩前空气的热力学温度为多大? (2)压缩后空气的温度约为多少摄氏度?,解析:(1)T1=(273+47)K=320 K.,答案:(1)320 K (2)527 ,3. 从微观的角度看,气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的.如图所示,用豆粒做气体分子的模型,可以演示气体压强产生的机理.,选修3-3P28图8.4-4,(1)从微观角度来看,气体压强的大小跟哪两个因素有关? (2)一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能如何变化?只有气体分子的密集程度如何变化才能保证压强不变?,解析:(1)从微观角度来看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关. (2)温度升高时,气体分子平均动能增大,气体分子单次对容器的碰撞增强.只有气体分子的密集程度减小,才能保证压强不变. 答案:(1)气体分子的平均动能和分子的密集程度 (2)增大 减小,4.有甲、乙两个由不同材料制成的薄片,把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在两个薄片上.把缝衣针烧热,然后用针尖接触蜂蜡层的背面,不要移动,观察到蜂蜡溶化区域的形状如图所示.,选修3-3P33图9.1-5,(1)甲薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体? (2)乙薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体?,解析:(1)由图甲可知,该材料在导热上具有各向同性,不是单晶体,可能是多晶体或非晶体. (2)由图乙可知,该材料在导热上具有各向异性,一定是单晶体. 答案:(1)可能是多晶体或非晶体 (2)单晶体,考点扫描重点透析 通热点,考点一 固体和液体的性质,要点透析,1.晶体与非晶体 (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)液晶和单晶体具有各向异性. (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. (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.,2.液体的表面张力,3.液晶的物理性质 (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.,典例突破,【例1】 (多选)如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中正确的是( ) A.(甲)图微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动 B.(乙)图当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C.(丙)图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D.(丁)图小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用,核心点拨 (1)微粒运动是布朗运动,反映了物质分子的无规则热运动. (2)单晶体具有各向异性. (3)表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小. 解析:物质分子的无规则运动叫热运动,而布朗运动是固体颗粒的运动,选项A错误;当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等,选项B正确;食盐是晶体,晶体具有各向异性的特点,选项C错误;小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用,选项D正确. 答案:BD,题后反思 解答固体和液体问题的技巧 (1)解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体和非晶体的区别和联系. (2)解答液体的表面张力问题,应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果以及与表面张力大小相关的因素等.,即时巩固,解析:晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异性,B正确;同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,温度保持不变,只是分子平均动能保持不变,分子势能会发生改变,内能也会改变,E错误.,1.晶体和非晶体的特点(2015全国卷,33)(多选)下列说法正确的是( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 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.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变,BCD,2. 导学号 00622864 液体的性质(2016福建福州模拟)(多选)下列说法正确的是( ) A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则热运动 B.清晨荷叶上晶莹剔透的露珠成球形,是水的表面张力作用的结果 C.一定质量的理想气体发生等温变化时,其内能一定不变 D.夏天大气压强要比冬天的低,六月与十一月相比,单位面积上撞击地面的空气分子个数要多 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果,BCE,解析:布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动,是由于液体分子无规则的碰撞造成的,布朗运动反映了液体分子的无规则运动,故选项A错误;液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力,即是表面张力,表面张力的存在使液体表面像被拉伸的弹簧一样,总有收缩的趋势,草叶上的露珠呈球形是表面张力作用的结果,故选项B正确;温度是理想气体内能的决定因素,故一定质量的理想气体在等温变化时,其内能一定不改变,故选项C正确;压强减小,可知气体分子的密集程度减小,则单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少,故选项D错误;干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,主要是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热,从而温度降低的缘故,故选项E正确.,考点二 气体压强的产生与计算,要点透析,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 (1)宏观上:决定于气体的温度和体积. (2)微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度. 3.平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强. (2)力平衡法:选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强.,(3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h处的总压强p=p0+gh,p0为液面上方的压强. 4.加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解.,多维突破,高考题型1,液体封闭气体压强的计算,【例2】 若已知大气压强为p0,在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.,核心点拨 以两个液面之间的液柱为研究对象,由平衡条件列式求被封闭气体的压强.,题后反思 关联气体压强的计算 此类问题求气体压强的原则就是从开口端算起(一般为大气压),沿着液柱在竖直方向上,向下加gh,向上减gh即可(h为高度差).,【针对训练】 导学号 00622865 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,求空气柱a,b的压强各多大. 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,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),高考题型2,活塞封闭气体压强的计算,【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.两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A,B,大气压为p0,求封闭气体A,B的压强各多大?,核心点拨 (1)对图(乙)既可以活塞m为研究对象,也可以汽缸为研究对象. (2)根据共点力作用下的平衡条件分析求解.,题后反思 活塞封闭气体压强的计算 (1)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强,应对固体或液体进行受力分析,然后根据平衡条件求解. (2)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时,欲求封闭气体的压强,首先选择恰当的研究对象(如与气体关联的液柱、活塞等),并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力),然后根据牛顿第二定律列方程求解.,【针对训练】 导学号 00622866 如图所示,光滑水平面上放有一质量为M的汽缸,汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸和活塞达到相对静止状态,求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0),考点三 气体状态变化的图像问题,1.一定质量的理想气体不同图像的比较,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(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状态到A状态压强增大,体积一定减小,所以V2V1.,典例突破,【例4】 一定质量的理想气体由状态A变为状态D,其有关数据如图(甲)所示,若状态D的压强是2104 Pa.,(1)求状态A的压强; (2)请在图(乙)中画出该状态变化过程的p-T图像,并分别标出A,B,C,D各个状态,不要求写出计算过程.,核心点拨 读出V-T图上各点的体积和温度,由理想气体状态方程即可求出各点对应的压强.,(2)p-T图像及A,B,C,D各个状态如图所示. 答案:(1)4104 Pa (2)见解析,题后反思 气体状态变化图像问题的分析技巧 (1)图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图像上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程. (2)在V-T或p-T图像中,比较两个状态的压强或体积大小,可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断.斜率越大,压强或体积越小;斜率越小,压强或体积越大.,1. 导学号 00622867 由气体状态变化特征选择图像 如图所示,一向右开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位置有小挡板.初始时,外界大气压为p0,活塞紧压小挡板处,现缓慢升高缸内气体温度,则下列选项中的p-T图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是( ),即时巩固,解析:初始时刻,活塞紧压小挡板,说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强;在缓慢升高汽缸内气体温度时,气体先做等容变化,温度升高,压强增大,当压强等于大气压时活塞离开小挡板,气体做等压变化,温度升高,体积增大,选项A,D是错误的;在p-T图像中,等容线为通过原点的直线,所以选项C错误,B正确.,B,2.挖掘p-V图像信息判断气体状态参量(2014福建卷,29) 图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像,它由状态A经等容过程到状态B,再经等压过程到状态C.设A,B,C状态对应的温度分别为TA,TB,TC,则下列关系式中正确的是( ) A.TATB,TB=TC C.TATB,TBTC,C,考点四 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.应用状态方程或实验定律解题的一般步骤 (1)明确研究对象,即某一定质量的理想气体; (2)确定气体在始末状态的参量p1,V1,T1及p2,V2,T2; (3)由状态方程或实验定律列式求解; (4)讨论结果的合理性.,多维突破,高考题型1,一部分气体状态变化问题,【例5】 (2016上海静安期末)一质量M=10 kg、高度L=35 cm的圆柱形汽缸,内壁光滑,汽缸内有一薄活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞质量m=4 kg、截面积S=100 cm2.温度t0=27 时,用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来,如图(甲)所示,汽缸内气体柱的高L1=32 cm,如果用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂起来,如图(乙)所示,汽缸内气体柱的高L2=30 cm,两种情况下汽缸都处于竖直状态,求:,(1)当时的大气压强;,核心点拨(1)等温过程应用玻意耳定律,三个状态参量都变化应用理想气体状态方程.,答案:(1)9.8104 Pa,(2)图(乙)状态时,在活塞下挂一质量m=3 kg的物体,如图(丙)所示,则温度升高到多少时,活塞将从汽缸中脱落.,核心点拨 (2)解题时注意分析好初末状态的p,V和T.,答案: (2)66 ,题后反思 气体实验定律求解注意点 (1)注意计算时不必换算单位,只要前后单位统一即可,因为相同物理量的单位会在计算时消除. (2)要确定好临界状态时的体积、压强的值.,【针对训练】 导学号 00622868 (2016山东寿光现代中学模拟)如图所示,一端封闭且粗细均匀的L型玻璃管,竖直部分长为l=50 cm,水平部分足够长,当温度为288 K时,竖直管中有一段长h=20 cm的水银柱,封闭着一段长l1=20 cm的空气柱,外界大气压强始终保持76 cmHg不变,求: (1)被封闭空气柱长度为l2=40 cm时的温度;,答案:(1)516 K,(2)温度升高至627 K时,被封闭空气柱的长度l3.,答案: (2)55 cm,高考题型2,两部分气体状态变化问题,【例6】如图所示,U形管两臂粗细不等,开口向上,右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍,管中装入水银,大气压为76 cmHg.左端开口管中水银面到管口距离为11 cm,且水银面比封闭管内高4 cm,封闭管内空气柱长为11 cm.现在开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞,使两管液面相平,推动过程中两管的气体温度始终不变,试求:,(1)粗管中气体的最终压强; (2)活塞推动的距离.,核心点拨 (1)U形管内的水银的体积不变,左端管中水银下降的距离是右端管中水银上升的距离的三倍. (2)左端管中气体的长度会缩短,左端管中水银会下降,活塞推动的距离与这两个因素有关. 解析:(1)设左管横截面积为S,则右管横截面积为3S,以右管封闭气体为研究对象.初状态p1=80 cmHg, V1=113S=33S, 两管液面相平时,Sh1=3Sh2,h1+h2=4 cm, 解得h2=1 cm, 此时右端封闭管内空气柱长l=10 cm,V2=103S=30S 气体做等温变化有p1V1=p2V2,即8033S=p230S 解得p2=88 cmHg. (2)以左管被活塞封闭气体为研究对象, p1=76 cmHg,V1=11S,p2=p2=88 cmHg 气体做等温变化有p1V1=p2V2 解得V2=9.5S 活塞推动的距离为L=11 cm+3 cm-9.5 cm=4.5 cm. 答案:(1)88 cmHg (2)4.5 cm,题后反思 (1)利用连通器原理分析两封闭气体压强之间的关系. (2)末状态下,先由玻意耳定律求右端封闭气体压强,再由连通器原理,将左、右两端封闭气体的压强关联在一起. (3)活塞推动过程中,气体体积会变小,而液体体积不改变,但左端液面下降.,【针对训练】 导学号 00622869 (2016湖北四校联考)如图所示,两容器A,B中分别装置同种理想气体,用粗细均匀的U形管连通两容器,管中的水银滴把两容器隔开,两容器A,B的体积(包括连接它们的U形管部分)均为 1 740 cm3,U形管的横截面积为S=1 cm2.容器A中气体的温度为7 ,容器B中气体温度为27 ,水银滴恰在U形管水平部分的中央保持平衡.调节两容器的温度,使两容器温度同时升高10 ,水银滴将向何方移动,移动距离为多少?,答案:见解析,真题在线体验高考 提素能,1.(2014全国卷,33)(多选) 一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab,bc,ca回到原状态,其p-T图像如图所示,下列判断正确的是( ) A.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a,b和c三个状态中,状态