优化方案高考物理大一轮复习 第十一章 第二节 热力学定律与能量守恒课件.ppt

第二节固体 液体和气体 第十一章热学 一 固体1 分类 固体分为 和 两类 晶体分 和 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 2 晶体与非晶体的比较 规则 确定 各向异性 1 关于晶体和非晶体 下列说法正确的是 a 有规则几何外形的固体一定是晶体b 晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的 具有空间上的周期性c 晶体一定具有各向异性的特点d 某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布 d 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 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 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 收缩 垂直 2 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 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 下列说法正确的是 a 液体表面层的分子分布比内部密b 王亚平太空授课中水球的形成是液体表面张力作用的结果c 液晶分子的空间排列是稳定的 具有各向异性d 液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的 bd 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 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 关于饱和汽 下面说法正确的是 a 达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大b 达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变c 将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变 减小体积d 将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变 降低温度 bcd 四 气体1 气体分子运动的特点 1 气体分子间距 分子力可以忽略 因此分子间除碰撞外不受其他力的作用 故气体能充满它能达到的整个空间 2 分子做无规则的运动 速率有大有小 且时刻变化 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 速率大的分子数 分子的平均速率将 但速率分布规律不变 较大 减少 增加 增大 2 气体实验三定律 温度 体积 压强 p1v1 p2v2 4 2014 高考福建卷 如图 横坐标v表示分子速率 纵坐标f v 表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比 图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 a 曲线 b 曲线 c 曲线 d 曲线 d 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 5 2014 高考福建卷 如图为一定质量理想气体的压强p与体积v关系图象 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 ta tb tb tcb ta tb tb tcc ta tb tb tcd ta tb tb tc c 考点一固体和液体的性质 考点二气体压强的产生与计算 考点三气体状态变化的图象问题 考点四理想气体状态方程与实验定律的应用 考点一固体和液体的性质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 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 分子势能大于液体内部的分子势能 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 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 ad 解析 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 1 2013 高考上海卷 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解析 液体没有确定的形状 物质分子的位置也不确定 a c d均错 b 考点二气体压强的产生与计算1 产生的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 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 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 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 2 2014 高考浙江自选模块改编 如图所示 内壁光滑的圆柱型金属容器内有一个质量为m 面积为s的活塞 容器固定放置在倾角为 的斜面上 一定量的气体被密封在容器内 温度为t0 活塞底面与容器底面平行 距离为h 已知大气压强为p0 重力加速度为g 求 容器内气体压强为多大 考点三气体状态变化的图象问题 p v pv ct 其中c为恒量 即pv之积越大的等温线温度越高 线离原点越远 p t v t 一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的a b b c c d d a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 a b过程中不断增加b b c过程中保持不变c c d过程中不断增加d d a过程中保持不变 解析 由图象可知a b温度不变 压强减小 所以体积增大 b c是等容变化 体积不变 因此a b正确 c d体积不断减小 d a体积不断增大 故c d错误 ab 方法总结 气体状态变化图象的应用技巧 1 求解气体状态变化的图象问题 应当明确图象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 图象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图象 或p t图象 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 3 1 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是 b 2 带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体 气体开始处于状态a 由过程ab到达状态b 后又经过程bc到达状态c 如图所示 设气体在状态a时的压强 体积和温度分别为pa va和ta 在状态b时的体积为vb 在状态c时的温度为tc 求气体在状态b时的温度tb 求气体在状态a的压强pa与状态c的压强pc之比 考点四理想气体状态方程与实验定律的应用 3 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 2014 高考山东卷 一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示 将一质量m 3 103kg 体积v0 0 5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上 向浮筒内充入一定量的气体 开始时筒内液面到水面的距离h1 40m 筒内气体体积v1 1m3 在拉力作用下浮筒缓慢上升 当筒内液面到水面的距离为h2时 拉力减为零 此时气体体积为v2 随后浮筒和重物自动上浮 求v2和h2 已知大气压强p0 1 105pa 水的密度 1 103kg m3 重力加速度的大小g 10m s2 不计水温变化 筒内气体质量不变且可视为理想气体 浮筒质量和筒壁厚度可忽略 解析 当f 0时 由平衡条件得mg g v0 v2 代入数据得v2 2 5m3 设筒内气体初态 末态的压强分别为p1 p2 由题意得 p1 p0 gh1 p2 p0 gh2 在此过程中筒内气体温度和质量不变 由玻意耳定律得p1v1 p2v2 联立 式 代入数据得h2 10m 答案 2 5m310m 4 2015 石家庄模拟 如图所示 u形管右管横截面积为左管横截面积的2倍 在左管内用水银封闭一段长为26cm 温度为280k的空气柱 左右两管水银面高度差为36cm 外界大气压为76cmhg 若给左管的封闭气体加热 使管内气柱长度为30cm 则此时左管内气体的温度为多少 答案 371 5k 方法技巧 两部分气 问题的求解技巧 10分 2014 高考新课标全国卷 如图 两汽缸a b粗细均匀 等高且内壁光滑 其下部由体积可忽略的细管连通 a的直径是b的2倍 a上端封闭 b上端与大气连通 两汽缸除a顶部导热外 其余部分均绝热 两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a b 活塞下方充有氮气 活塞a上方 审题点睛 1 活塞上升的过程中 氮气的状态变化遵守什么规律 活塞a是否移动 2 继续加热氮气的过程中 氧气的状态变化遵守什么规律 末态时两种气体的压强有何关系 总结提升 解决此类问题的一般思路 1 每一部分气体