（课标通用版）2020版高考物理总复习第十三章02第2讲固体、液体和气体课件.pptx

第2讲固体、液体和气体,一固体,二液体,三饱和汽湿度,基础过关,四气体,五理解气体状态方程,考点一固体液体,考点二气体压强的产生和计算,考点三气体实验定律,考点突破,考点四理想气体状态方程,基础过关,一、固体1.分类:固体分为晶体和非晶体两类。晶体分单晶体和多晶体。,2.晶体与非晶体的比较,二、液体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到表面积最小的趋势。(2)方向:表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。(3)大小:液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大。,2.液晶的物理性质具有液体的流动性,具有晶体的光学的各向异性。在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。,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。,三、饱和汽湿度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。,3.湿度(1)绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强。(2)相对湿度:空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比。(3)相对湿度公式相对湿度=。,四、气体1.气体分子运动的特点(1)气体分子间距较大,分子力可以忽略,因此可以认为气体分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满整个空间。(2)分子做无规则的运动,速率有大有小,且时而变化,大量分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布。(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率将增大,但速率分布规律不变。,2.气体的压强(1)产生原因由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力。(2)决定因素a.宏观上:决定于气体的温度和体积。b.微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度。,3.气体实验三定律,五、理想气体状态方程1.理想气体(1)宏观上讲,理想气体是指在任何温度、任何压强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是可以被压缩的空间。,2.理想气体的状态方程(1)内容:一定质量的某种理想气体发生状态变化时,压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。(2)公式:=或=C(C是与p、V、T无关的常量)。,1.判断下列说法对错。(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒,每个颗粒即一个单晶体。()(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,是因为晶体的物质微粒是规则排列的。(),(4)液晶是液体和晶体的混合物。()(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。()(6)水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时,水不再蒸发和液化。(),2.(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有(AD)A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.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,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同,3.液体的饱和汽压随温度的升高而增大(D)A.其规律遵循查理定律B.是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C.是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D.是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大,4.如图所示为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图像,它由状态A经等温过程到状态B,再经等容过程到状态C。设A、B、C状态对应的压强分别为pA、pB、pC,则下列关系式中正确的是(A)A.pApB,pB=pC,C.pApB,pBpC,考点一固体液体,考点突破,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.对液体表面张力的理解,1.(多选)下列说法正确的是(BCD)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,解析晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A项错误;单晶体光学性质各向异性,B项正确;同种元素由于空间的排列结构不同而形成不同的晶体,C项正确;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项正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发生改变,内能也会改变,E项错误。,2.下列关于液体表面现象的说法中正确的是(C)A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力B.在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会呈球状,是因为液体内分子间有相互吸引力C.玻璃管裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面积要收缩到最小D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性,解析A项中的缝衣针不沉没的原因是受水的表面张力的作用;B项中的水银会呈球状是由于表面张力的作用;D项中的油滴在热菜汤表面是圆形的也是由于表面张力的作用,A、B、D错误。,3.(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,而不是反映了花粉分子的热运动,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,彩色液晶显示器就利用了这一性质,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,所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,选项E正确。,考点二气体压强的产生和计算,1.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:利用在连通器中同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等的特点列方程求解。,2.加速运动系统中封闭气体压强的求法选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。,1.如图所示,只有一端开口的U形玻璃管竖直放置,用水银封住两段空气柱和,大气压为p0,水银柱高为压强单位,那么空气柱的压强p1为(D)A.p0+hB.p0-hC.p0+2hD.p0,解析取左侧h高水银柱为研究对象,受力如图所示,其中p0S+Sh是右侧气体给左侧h高水银柱的向上压力(连通器原理),则由平衡条件知p0S+Sh=p1S+Sh,解得p1=p0,D项正确。,2.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是(BD)A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小,解析压强变大,温度不一定升高,分子热运动不一定变得剧烈,A项错误;压强不变,温度也有可能升高,分子热运动可能变得剧烈,B项正确;压强变大,体积不一定减小,分子间的距离不一定变小,C项错误;压强变小,体积可能减小,分子间的距离可能变小,D项正确。,考点三气体实验定律,1.气体实验定律的拓展式(1)查理定律的拓展式:p=T。(2)盖吕萨克定律的拓展式:V=T。,2.利用气体实验定律解决问题的基本思路,3.一定质量的理想气体的不同图像的比较,例12017课标,33(2),10分如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27,汽缸导热。,()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;()接着打开K3,求稳定时活塞的位置;()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20,求此时活塞下方气体的压强。,答案()2p0()B的顶部()1.6p0,解析()设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1(3p0)V=p1(2V-V1)联立式得V1=p1=2p0,()打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2由式得p2=p0由式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2=p0。,()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中,由查理定律得=将有关数据代入式得p3=1.6p0,考向1等温变化玻意尔定律1.2018课标,33(2),10分如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。,答案解析本题考查气体实验定律、气体压强计算等知识。设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。在活塞下移的过程中,活塞上、下方气体的温度均保持不变,由玻意耳定律得p0=p1V1p0=p2V2,由已知条件得V1=+-=VV2=-=设活塞上方液体的质量为m,由力的平衡条件得p2S=p1S+mg联立以上各式得m=,考向2等容变化查理定律2.2018课标,33(2),10分如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。,答案T0(p0S+mg)h解析本题考查气体实验定律等知识。开始时活塞位于a处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动,设此时汽缸中气体的温度为T1,压强为p1,根据查理定律有=根据力的平衡条件有p1S=p0S+mg,联立式可得T1=T0此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时汽缸中气体的温度为T2;活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖吕萨克定律有=式中,V1=SHV2=S(H+h)联立式解得T2=T0从开始加热到活塞到达b处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为W=(p0S+mg)h,考向3等圧变化盖吕萨克定律3.2017课标,33(2),10分一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。()求该热气球所受浮力的大小;()求该热气球内空气所受的重力;()设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。,答案()Vg0()Vg0()V0T0(-)-m0解析()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为0=在温度为T时的体积为VT,密度为(T)=,由盖吕萨克定律得=联立式得(T)=0气球所受到的浮力为f=(Tb)gV联立式得,f=Vg0()气球内热空气所受的重力为G=(Ta)Vg联立式得G=Vg0()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=f-G-m0g联立式得m=V0T0(-)-m0,考向4气体实验定律中的图像问题分析4.如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5105Pa。,(1)说出AB过程中压强变化的情况,并根据图像提供的信息,计算图甲中TA的值。(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p-T图像,并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程。,解析(1)从题图甲可以看出,A与B连线的延长线过原点,所以AB是一个等压变化,即pB=pA=1.5105Pa根据盖吕萨克定律可得=所以TA=TB=300K=200K。(2)由题图甲可知,由BC是等容变化,根据查理定律得=所以pC=pB=1.5105Pa=2.0105Pa则可画出由状态ABC的p-T图像如图所示。,答案见解析,考点四理想气体状态方程,1.重要的推论理想气体状态方程的推论:=+,2.应用理想气体状态方程解题的一般步骤(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)由状态方程列式求解。(4)讨论结果的合理性。,例2如图所示,有两个不计质量和厚度的活塞M、N,将两部分理想气体A、B封闭在绝热汽缸内,温度均是27。M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿汽缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S=2cm2,初始时M活塞相对于底部的高度为h1=27cm,N活塞相对于底部的高度为h2=18cm。现将一质量为m=1kg的小物体放在M活塞的上表面上,活塞下降。已知大气压强为p0=1.0105Pa。(取g=10m/s2),(1)求下部分气体的压强多大;(2)现通过电热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为127,求稳定后活塞M、N距离底部的高度。,解析(1)设末状态下部分气体的压强为p,以两个活塞和重物作为整体进行受力分析得pS=mg+p0S得p=p0+=1.0105Pa+Pa=1.5105Pa。(2)对下部分气体进行分析,初状态压强为p0,体积为h2S,温度为T1,末状态压强为p,体积设为h3S,即N活塞相对底部的高度为h3,温度为T2由理想气体状态方程可得=,答案(1)1.5105Pa(2)22cm16cm,得h3=h2=18cm=16cm对上部分气体进行分析,根据玻意耳定律可得p0(h1-h2)S=pLS得L=6cm故此时活塞M距离底部的高度为h4=16cm+6cm=22cm。,考向1汽缸活塞模型1.一质量M=10kg、高度L=35cm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=4kg、截面积S=100cm2。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=32cm。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=30cm,两种情况下汽缸都处于竖直状态,重力加速度g=9.8m/s2,求:,(1)当时的大气压强;(2)图乙状态时,在活塞下挂一质量m=3kg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?,解析(1)由题图甲状态到图乙状态,为