高考物理一轮复习 热学 基础课时2 固体、液体和气体课件（选修33）.ppt

基础课时2固体 液体和气体 知识梳理 知识点一 晶体和非晶体 固体的微观结构液晶1 晶体与非晶体 异性 同性 2 晶体的微观结构 1 晶体的微观结构特点 组成晶体的物质微粒有 地 周期性地在空间排列 2 用晶体的微观结构解释晶体的特点 规则 不 不 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 流动性 液体 晶体 杂乱无章 发生改变 异性 知识点二 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 知识点三 饱和汽 未饱和汽和饱和汽压相对湿度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 且饱和汽压与饱和汽的体积无关 3 相对湿度 动态平衡 饱和 越大 知识点四 气体分子热运动速率的统计分布规律气体实验定律理想气体1 气体和气体分子运动的特点 2 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 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 压力 单位面积上 帕斯卡 标准大气压 76 3 气体实验定律 p1v1 p2v2 思考 下列说法是否正确 正确的画 错误的画 1 单晶体的所有物理性质都是各向异性的 2 晶体有天然规则的几何形状 是因为物质微粒是规则排列的 3 液晶是液体和晶体的混合物 4 船浮于水面上是液体的表面张力作用的结果 5 水蒸气达到饱和时 水蒸气的压强不再变化 这时蒸发和凝结仍在进行 答案 1 2 3 4 5 诊断自测 1 关于晶体 非晶体 液晶 下列说法正确的是 a 所有的晶体都表现为各向异性b 晶体一定有规则的几何形状 形状不规则的金属一定是非晶体c 所有的晶体都有确定的熔点 而非晶体没有确定的熔点d 液晶的微观结构介于晶体和液体之间 其光学性质会随电压的变化而变化解析只有单晶体才表现为各向异性 故a错误 单晶体有规则的几何形状 而多晶体的几何形状不规则 金属属于多晶体 故b错误 晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点 而非晶体没有确定的熔点 故c正确 液晶的光学性质随温度 压力 外加电压的变化而变化 d正确 cd 2 液体表面张力产生的原因是 a 液体表面层分子较紧密 分子间斥力大于引力b 液体表面层分子较紧密 分子间引力大于斥力c 液体表面层分子较稀疏 分子间引力大于斥力d 液体表面层分子较稀疏 分子间斥力大于引力解析在液体内部 分子间的距离在r0左右 而在表面层 分子比较稀疏 分子间的距离大于r0 因此分子间的作用力表现为引力 故c正确 答案c 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 升高温度解析饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态 分子密度不变 a错误 b正确 在一定温度下 通过减小体积增加分子密度使未饱和汽转化为饱和汽 c正确 在体积不变的情况下 可以通过降低温度来降低饱和汽压 使未饱和汽达到饱和状态 d错误 答案bc 4 对于一定质量的理想气体 下列四种状态变化中 可能实现的是 a 增大压强时 温度降低 体积增大b 升高温度时 压强增大 体积减小c 降低温度时 压强增大 体积不变d 降低温度时 压强减小 体积增大 答案bd 5 如图1所示 有一圆柱形汽缸 上部有固定挡板 汽缸内壁的高度是2l 一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体 开始时活塞处在离底部l高处 外界大气压强为1 0 105pa 温度为27 现对气体加热 求 当加热到427 时 封闭气体的压强 图1 答案1 17 105pa 考点一对固体和液体性质的理解 例1 2015 江苏单科 12a 1 对下列几种固体物质的认识 正确的有 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 解析若物体是晶体 则在熔化过程中 温度保持不变 可见a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是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的 说明云母片是晶体 所以b错误 沿晶格的不同方向 原子排列的周期性和疏密程度不尽相同 由此导致晶体在不同方向的物理性质不同 这就是晶体的各向异性 选项c错误 d正确 答案ad 变式训练 1 2015 新课标全国卷 33 1 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 某些晶体可以转化为非晶体 某些非晶体也可以转化为晶体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 解析晶体有固定的熔点 并不会因为颗粒的大小而改变 即使敲碎为小颗粒 仍旧是晶体 选项a错误 固体分为晶体和非晶体两类 有些晶体在不同方向上光学性质不同 表现为晶体具有各向异性 选项b正确 同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体 如金刚石和石墨 选项c正确 晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体 反之亦然 选项d正确 熔化过程中 晶体要吸热 温度不变 但是内能增大 选项e错误 答案bcd 考点二气体压强的计算1 活塞模型图2和图3所示是最常见的封闭气体的两种方式 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2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p0s mg ps 图2图3 2 连通器模型如图4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所示的等高线联系起来 图4 则有pb gh2 pa 而pa p0 gh1 所以气体b的压强为pb p0 g h1 h2 其实该类问题与 活塞模型 并没有什么本质的区别 熟练后以上压强的关系式均可直接写出 不一定都要从受力分析入手 例2 若已知大气压强为p0 在图5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 图5 在戊图中 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 变式训练 2 如图6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 图6 解析题图甲中选m为研究对象 方法提炼利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 变式训练 3 2015 江苏单科 12a 3 给某包装袋充入氮气后密封 在室温下 袋中气体压强为1个标准大气压 体积为1l 将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时 气体的体积变为0 45l 请通过计算判断该包装袋是否漏气 解析若不漏气 设加压后的体积为v1 由等温过程得 p0v0 p1v1 代入数据得v1 0 5l 因为0 45l 0 5l 故包装袋漏气 答案漏气 考点四气体状态变化的图象问题 例4 2014 福建理综 29 2 图7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 图7a tatb tb tcc ta tb tbtc 答案c 反思总结气体状态变化的图象的应用技巧 1 明确点 线的物理意义 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 明确斜率的物理意义 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 变式训练 4 如图8甲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图象 已知气体在状态a时的压强是1 5 105pa 图8 1 说出a b过程中压强变化的情形 并根据图象提供的信息 计算图甲中ta的温度值 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图象 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a b是一个等压变化 即pa pb 答案见解析 1 2016 南京 盐城第一学期期末 把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔 它的尖端就变钝了 产生这一现象的原因是 a 玻璃是非晶体 熔化再凝固后变成晶体b 玻璃是晶体 熔化再凝固后变成非晶体c 熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧d 熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张解析玻璃是非晶体 熔化再凝固后仍为非晶体 所以a b均错误 液体表面分子间间距r r0 分子力表现为引力 熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧 即c正确 d错误 答案c 2 如图9所示 是水的饱和汽压与温度关系的图线 请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是 图9 a 水的饱和汽压随温度的变化而变化 温度升高 饱和汽压增大b 在一定温度下 饱和汽的分子数密度是不变的c 当液体处于饱和汽状态时 液体会停止蒸发现象d 在实际问题中 饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压解析当液体处于饱和汽状态时 液体与气体达到了一种动态平衡 液体蒸发现象不会停止 选项c错误 在实际问题中 水面上方含有水分子 空气中的其他分子 但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压 选项d错误 a b正确 答案ab 3 2015 江苏单科 12a 2 在装有食品的包装袋中充入氮气 可以起到保质作用 某厂家为检测包装袋的密封性 在包装袋中充满一定量的氮气 然后密封进行加压测试 测试时 对包装袋缓慢地施加压力 将袋内的氮气视为理想气体 则加压测试过程中 包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力 选填 增大 减小 或 不变 包装袋内氮气的内能 选填 增大 减小 或 不变 解析因为测试时 对包装袋缓慢地施加压力 包装袋内的氮气的温度不变 即内能不变 由玻意耳定律可知 气体体积变小 所以压强变大 由于气体的压强是由于气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的 所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大 答案增大不变 4 2016 上海金山期末 底面积s 40cm2 高l0 15cm的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上 开口处两侧有挡板 如图10所示 缸内有一可自由移动的质量为2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体 不可伸长的细线一端系在活塞上 另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体a 开始时 气体温度t1 7 活塞到缸底的距离l1 10cm 物体a的底部离地h1 4cm 对汽缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升 已知大气压p0 1 0 105pa 试求物体a刚触地时 气体的温度 图10 答案119 5 2015 山东理综 37 2 扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象 如图11 截面积为s的热杯盖扣在水平桌面上 开始时内部封闭气体的温度为300k 压强为大气压强p0 当封闭气体温度上升至303k