复习方略高考物理一轮复习 2固体、液体与气体课件 沪科版选修33.ppt

第2讲固体 液体与气体 知识点1固体的微观结构 晶体和非晶体液晶的微观结构 思维激活1 在甲 乙 丙三种固体薄片上涂上石蜡 用烧热的针接触其上一点 石蜡熔化的范围如图中 1 2 3 所示 而甲 乙 丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图 4 所示 由此可判断出甲为 乙为 丙为 选填 单晶体 多晶体 或 非晶体 解析 晶体具有确定的熔点 非晶体没有确定的熔点 单晶体的物理性质具有各向异性 多晶体的物理性质具有各向同性 答案 多晶体非晶体单晶体 知识梳理 1 晶体和非晶体 不规则 确定 各向同性 无规则 在一定条件下 食盐 2 晶体的微观结构 1 结构特点 组成晶体的物质微粒有规则地 周期性地在空间排列 2 用晶体的微观结构特点解释晶体的特点 有规则 不同 空间点阵 3 液晶 1 液晶分子既保持排列有序而显示各向 又可以自由移动位置 保持了液体的 2 液晶分子的位置无序使它像 排列有序使它像 3 液晶分子的排列从某个方向看比较整齐 而从另外一个方向看则是 的 4 液晶的物理性质很容易在外界的影响下 异性 流动性 液体 晶体 杂乱无章 发生改变 知识点2液体的表面张力现象 思维激活2 如图所示 先把一个棉线圈拴在铁丝环上 再把环在肥皂液里浸一下 使环上布满肥皂液薄膜 如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜 则棉线圈将成为圆形 主要原因是 a 液体表面层分子间的斥力作用b 液体表面受重力作用c 液体表面张力作用d 棉线圈的张力作用 解析 选c 由于液体表层内分子间距离比较大 液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势 故松弛的棉线圈变为圆形 c正确 知识梳理 液体的表面张力 1 概念 液体表面各部分间 的力 2 作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积 的趋势 3 方向 表面张力跟液面 且跟这部分液面的分界线 4 大小 液体的温度越高 表面张力 液体中溶有杂质时 表面张力 液体的密度越大 表面张力 互相吸引 最小 相切 垂直 越小 变小 越大 知识点3饱和蒸汽 未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 相对湿度 思维激活3 如图所示 在一个带活塞的容器底部有一定量的水 现保持温度不变 上提活塞 平衡后底部仍有部分水 则 a 液面上方的水蒸气从饱和变成未饱和b 液面上方水蒸气的质量增加 密度减小c 液面上方水蒸气的密度减小 压强减小d 液面上方水蒸气的密度和压强都不变 解析 选d 活塞上提前 容器中水面上方水蒸气为饱和汽 水蒸气密度一定 其饱和汽压一定 当活塞上提时 容器中水面会有水分子飞出 使其上方水蒸气与水又重新处于动态平衡 达到饱和状态 在温度保持不变的条件下 水蒸气密度不变 饱和汽压也保持不变 故a b c错 d对 知识梳理 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 的蒸汽 2 饱和汽压 1 定义 饱和汽所具有的 2 特点 饱和汽压随温度而变 温度越高 饱和汽压 且饱和汽压与饱和汽的体积无关 动态平衡 饱和状态 压强 越大 3 湿度 1 定义 空气的 程度 2 绝对湿度 空气中所含 的压强 3 相对湿度 在某一温度下 空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比 即相对湿度 b 100 潮湿 水蒸气 知识点4气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 思维激活4 如图所示 d a b c表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程 则下列说法正确的是 a d a是一个等温过程b a b是一个等温过程c a与b的状态参量相同d b c体积减小 压强减小 温度不变 解析 选a d a是一个等温过程 a对 a b两状态温度不同 压强不同 a b是一个等容过程 体积不变 b c错 b c v增大 p减小 t不变 d错 知识梳理 1 气体分子运动的特点 1 分子很小 间距 除碰撞外不受力 2 气体分子向各个方向运动的气体分子数目都 3 分子做无规则运动 大量分子的速率按 的规律分布 4 温度一定时 某种气体分子的速率分布是 的 温度升高时 速率小的分子数 速率大的分子数 分子的平均速率增大 但不是每个分子的速率都增大 很大 相等 中间多 两头少 确定 减少 增多 2 气体的三个状态参量 1 2 3 3 气体的压强 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 2 大小 气体的压强在数值上等于气体作用在 的压力 公式 p 压强 体积 温度 压力 单位面积上 3 常用单位及换算关系 国际单位 符号 pa 1pa 1n m2 常用单位 atm 厘米汞柱 cmhg 换算关系 1atm cmhg 1 013 105pa 1 0 105pa 帕斯卡 标准大气压 76 4 气体实验定律 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p与体积v成 公式 p2v2或pv c 常量 温度 反比 p1v1 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p与热力学温度t成 公式 或 常量 推论式 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v与热力学温度t成 公式 或 常量 推论式 体积 正比 压强 正比 5 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 理想气体是一种经科学的抽象而建立的 模型 实际上不存在 理想气体不考虑分子间相互作用的分子力 不存在分子势能 内能取决于温度 与体积无关 实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大 温度 时都可当成理想气体来处理 2 一定质量的理想气体状态方程 或 压强 理想化 不太低 c 常量 微点拨 1 对晶体理解的四点提醒 1 单晶体的各向异性使晶体的某些物理性质显示各向异性 2 不能从形状上区分晶体与非晶体 3 晶体与非晶体可以相互转化 4 液晶既不是晶体也不是液体 2 气体实验定律的三个疑点 1 玻意耳定律 查理定律 盖 吕萨克定律在温度足够低时并不适用 2 一定质量的气体等容变化时 气体压强跟摄氏温度不成正比 3 气体等容变化时 气体压强的变化量与温度的变化量成正比 考点1固体和液体的性质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 4 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 深化理解 2 液体表面张力 1 形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大 分子间的相互作用力表现为引力 2 表面特性 表面层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绷紧的弹性薄膜 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 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 而在体积相同的条件下 球形的表面积最小 5 表面张力的大小 跟边界线的长度 液体的种类 温度都有关系 题组通关方案 典题1 2013 上海高考 液体与固体具有的相同特点是 a 都具有确定的形状b 体积都不易被压缩c 物质分子的位置都确定d 物质分子都在固定位置附近振动 典题解析 选b 液体没有确定的形状 不易被压缩 物质分子的位置不确定 固体有确定的形状 不易被压缩 物质分子在固定位置附近振动 因此液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩 选项b正确 典题2 多选 2011 山东高考 人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程 以下说法正确的是 a 液晶的分子势能与体积有关b 晶体的物理性质都是各向异性的c 温度升高 每个分子的动能都增大d 露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 典题解析 选a d 液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质 其分子间的作用力较强 在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用 分子势能和体积有关 a正确 晶体分为单晶体和多晶体 单晶体物理性质表现为各向异性 多晶体物理性质表现为各向同性 b错误 温度升高时 分子的平均动能增大 但不是每一个分子动能都增大 c错误 露珠由于受到表面张力的作用 表面积有收缩到最小的趋势即呈球状 d正确 加固训练 1 2014 南京模拟 下列说法中正确的是 a 一定质量的理想气体在体积不变的情况下 压强p与摄氏温度成正比b 液体的表面张力是由于液体表面层分子间相互吸引所致c 控制液面上方饱和汽的体积不变 升高温度 则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大 密度增大 压强不变d 温度不可以改变某些液晶的光学性质 解析 选b 在a中情况下压强应与热力学温度成正比 a错误 表面层内的分子分布比较稀疏 分子间距较大 表现为引力 形成表面张力 b正确 c中情况下饱和汽压强应增大 c错误 温度不同时液晶的流动性不同 光学性质也不同 d错误 2 1 关于晶体和非晶体 下列说法中正确的是 a 可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体b 一块均匀薄片 沿各个方向对它施加拉力 发现其强度一样 则此薄片一定是非晶体c 一个固体球 如果沿其各条直径方向的导电性不同 则该球一定是单晶体d 一块晶体 若其各个方向的导热性相同 则一定是多晶体 2 小强新买了一台照相机 拍到如图所示照片 他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中 他认为是靠水的浮力作用 同班的小明则认为小强的说法不对 事实上小昆虫受到的支持力是由提供的 解析 1 选c 多晶体和非晶体都显示各向同性 只有单晶体显示各向异性 所以a b错 c对 单晶体具有各向异性的特性 仅是指某些物理性质 并不是所有的物理性质都是各向异性的 换言之 某一物理性质显示各向同性 并不意味着该物质一定不是单晶体 所以d错 2 水的表面好像张紧的橡皮膜 使小昆虫受到一个支持力而不陷入水中 实质上是由水的表面张力提供的 答案 1 c 2 水的表面张力 学科素养升华 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 考点2气体状态变化的图像问题一定质量的气体不同图像的比较 对比分析 题组通关方案 典题3 一定质量的理想气体 从图示a状态开始 经历了b c 最后到d状态 下列说法中正确的是 a a b温度升高 体积不变b b c压强不变 体积变大c c d压强变小 体积变小d b点的温度最高 c点的体积最大 典题解析 选a 据气体实验定律可得c为恒量 据此可知a b温度升高 体积不变 a对 b c压强不变 体积变小 b错 c d压强变小 体积增大 c错 综上所述 可知b点温度最高 c点的体积最小 d错 典题4 2014 大连模拟 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 则如图所示的p t图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是 典题解析 选b 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 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c图是错误的 故选b 加固训练 1 多选 一定质量理想气体的状态经历了如图所示的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过程中不断增加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 解析 选a b 首先 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正确 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va ve 因为vd ve 所以vd va 所以da过程中体积不断增大 d错误 2 如图所示 一定质量的理想气体 由状态a沿直线ab变化到状态b 在此过程中 气体分子的平均速率的变化情况是 a 不断增大b 不断减小c 先减小后增大d 先增大后减小 解析 选d 对于图像问题的解答 首先要明确图像的物理意义 由题图可知 a b两点的pv乘积相同 因此a b两点的温度也相同 在ab直线上的中点c 题图中未标出 其pv乘积比a b两点要大 所以c点温度比a b两点高 即ta tb tc 又因为气体分子的平均速率随温度的升高而增大 所以气体分子的平均速率是先增大后减小 故应选d 学科素养升华 气体状态变化的图像的应用技巧 1 求解气体状态变化的图像问题 应当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 它对应着三个状态参量 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 2 在v t图像 或p t图像 中 比较两个状态的压强 或体积 大小 可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小 其规律是 斜率越大 压强 或体积 越小 斜率越小 压强 或体积 越大 考点3理想气体状态方程与气体实验定律的应用1 理想气体的状态方程 1 理想气体 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 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 拓展延伸 2 状态方程 3 应用状态方程解题的一般步骤 明确研究对象 即一定质量的理想气体 确定气体在始末状态的参量p1 v1 t1及p2 v2 t2 由状态方程列式求解 讨论结果的合理性 2 理想气体状态方程与气体实验定律的关系 1 当m不变 t1 t2时 p1v1 p2v2 玻意耳定律 2 当m不变 v1 v2时 查理定律 3 当m不变 p1 p2时 盖 吕萨克定律 题组通关方案 典题5 多选 2013 广东高考 如图为某同学设计的喷水装置 内部装有2l水 上部密封1atm的空气0 5l 保持阀门关闭 再充入1atm的空气0 1l 设在所有过程中空气可看作理想气体 且温度不变 下列说法正确的有 a 充气后 密封气体压强增加b 充气后 密封气体的分子平均动能增加c 打开阀门后 密封气体对外界做正功d 打开阀门后 不再充气也能把水喷光 典题解析 选a c 对理想气体 由于充气前 后发生的是等温变化 有pv c 充气后体积变小 压强增大 a选项正确 温度不变 气体分子平均动能不变 b选项错误 充气前后由玻意耳定律p1 v1 v p 1v1 得p 1 1 2atm 由于p 1 p0 打开阀门 水就会在气体压力作用下外流 气体膨胀对外做功 c选项正确 当封闭气体压强变小与外界大气压压强相等时 上部的空气变为0 6l 喷出0 1l的水后就不再喷水了 故d选项错误 典题6 2012 新课标全国卷 如图 由u形管和细管连接的玻璃泡a b和c浸泡在温度均为0 的水槽中 b的容积是a的3倍 阀门s将a和b两部分隔开 a内为真空 b和c内都充有气体 u形管内左边水银柱比右边的低60mm 打开阀门s 整个系统稳定后 u形管内左右水银柱高度相等 假设u形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积 1 求玻璃泡c中气体的压强 以mmhg为单位 2 将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时 u形管内左右水银柱高度差又为60mm 求加热后右侧水槽的水温 典题解析 1 在打开阀门s前 两水槽水温均为t0 273k 设玻璃泡b中气体压强为p1 体积为vb 玻璃泡c中气体压强为pc 依题意有p1 pc p 式中 p 60mmhg 在打开阀门s后 两水槽水温均为t0 设玻璃泡b中气体压强为pb 依题意 有pb pc 玻璃泡a和b中气体的体积为v2 va vb 根据玻意耳定律得p1vb pbv2 联立 式 并代入题给数据得 180mmhg 2 当右侧水槽的水温加热至t 时 u形管左右水银柱高度差为 p 玻璃泡c中气体压强为p c pb p 玻璃泡c的气体体积不变 根据查理定律得 联立 式 并代入题给数据得t 364k答案 1 180mmhg 2 364k 加固训练 1 2014 郑州模拟 如图所示 质量为m的绝热活塞把一定质量的理想气体 不考虑分子势能 密封在竖直放置的绝热汽缸内 活塞可在汽缸内无摩擦地滑动 现通过电热丝对理想气体缓慢地加热 汽缸处在大气中 设大气压强恒定 经过一段时间后 a 汽缸中气体的体积比加热前减小b 汽缸中气体的压强比加热前增大c 活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少d 汽缸中气体的内能和加热前一样大 解析 选c 在缓慢加热过程中可认为活塞始终处于平衡状态 由活塞受力平衡可知缸内气体压强不变 b错误 缸内气体为理想气体 不考虑分子势能 加热时气体温度升高 内能增大 再由知气体体积增大 a d错误 因压强不变 气体温度升高后分子无规则