一轮复习全案：第二章固体液体和气体.doc

2011届高三物理一轮复习全案：第二章固体液体和气体（选修3-3）【考纲知识梳理】一、 固体的微观结构，晶体和非晶体固体分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体. 晶体和非晶体的区别：晶 体：有固定的熔点，晶体内部物质微粒的排列有一定的规律。非晶体：没有固定的熔点，内部物质微粒的排列没有一定的规律。2. 单晶体和多晶体的区别：单晶体：具有规则的几何外形，物理特性各向异性。多晶体：整体没有规则的几何外形，物理特性各向同性。3. 晶体的结合类型：离子晶体离子键NaCl 6Na6Cl原子晶体共价键SiO2 正四面体，Si4O金属晶体金属键Cu 正方体各个顶角和对角线交点，1Cu12Cu4. 同一种物质微粒在不同条件下可能生成不同的晶体：例如：金刚石，石墨，C60二、 液晶的微观结构1. 液晶：物理学中把这种既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向物理异性特点的流体，叫做液晶。2. 液晶的分类和特点：向列型分子呈长棒型长度相同但无规律排放液晶显示器胆甾型分层排布呈螺旋型结构测温（温度升高，由红变紫）近晶型分层排布每层有序排列三、 液体的表面张力现象1. 表面张力：液体表面各部分相互吸引的力叫做表面张力。2. 表面张力的微观解释：3. 表面张力的作用使液体表面具有收缩的趋势，液体就像被绷紧的弹性膜覆盖着。4. 液滴在表面张力的作用下呈球形这是因为在体积相同的各种形状中，球形的表面积最小。若液滴过大，在重力的作用下往往呈椭球形。四、物态变化 1.三态变化 2.内能变化五、蒸汽压、湿度 1.蒸汽压、饱和蒸汽压、未饱和蒸汽压 2.湿度、绝对湿度、相对湿度六、 气体的实验定律，理想气体1. 理想气体的状态参量：理想气体：始终遵循三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律）的气体。描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为：温度：气体分子平均动能的标志。体积：气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。压强：大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位积上所受气体分子碰撞的总冲量。内能：气体分子无规则运动的动能. 理想气体的内能仅与温度有关。2. 玻马定律及其相关计算：（1）玻马定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量。（2）表达式： p1V1=p2V2=k3. 等容过程查理定律（1）内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的压强等于它0时压强的1/273. 一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强和热力学温标成正比。（2）表达式：数学表达式是：4. 等压变化盖吕萨克定律（1）内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比. （2）5. 气体状态方程： pV/T=恒量= 6.图象说明（1）一定质量理想气体的某个状态，对应于pV（或pT、VT）图上的一个点，从一个状态变化到另一个状态，相当于从图上一个点过渡到另一个点，可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B，可以经过许多不同的过程。为推导状态方程，可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。（2）当气体质量发生变化或互有迁移（混合）时，可采用把变质量问题转化为定质量问题，利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。【要点名师精解】类型一 用气体实验定律解决质量问题【例1】（08海南卷）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B一定量100的水变成100的水蒸汽，其分子之间的势能增加C对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大E一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和F如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加（8分）如图，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔管内下部被活塞封住一定量的气（可视为理想气体），气体温度为T1开始时，将活塞上方的气体缓慢抽出，当活塞上方的压强达到p0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变然后将密封的气体缓慢加热求：活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；当气体温度达到1.8T1时气体的压强解析：（1）BCEA错误之处在于气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开；D选项中没考虑气体的体积对压强的影响；F选项对气温升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率增大，对单个分子的研究是毫无意义的。（2）由玻意耳定律得：，式中V是抽成真空后活塞下方气体体积由盖吕萨克定律得： 解得：由查理定律得： 解得：【感悟高考真题】1.( 2010全国卷16)如图，一绝热容器被隔板K 隔开a 、 b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中A气体对外界做功，内能减少 B气体不做功，内能不变 C气体压强变小，温度降低 D气体压强变小，温度不变2. (2010上海物理22)如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为_pa（大气压强取1.01*，g取）。若从初温开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为_。解析：，T2=306K，t2=33本题考查气体实验定律。难度：易。3(2010江苏物理12(A)（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 。（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 KJ,空气 （选填“吸收”或“放出”）（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/和2.1kg/，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏伽德罗常数=6.02。若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。（结果保留一位有效数字）答案：4(2010福建28)（1）1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面国幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 。（填选项前的字母） （2）如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热（即与外界不发生热交换）容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体 。（填选项前的字母）A温度升高，压强增大，内能减少 B温度降低，压强增大，内能减少 C温度升高，压强增大，内能增加 D温度降低，压强减小，内能增加答案：（1）D （2）C5. (2010上海物理10)如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为，管内外水银面高度差为，若温度保守不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则（A）均变大 （B）均变小（C）变大变小 （D）变小变大【解析】根据，变大，变小，根据，变大，选D。本题考查气体状态方程。难度：中等。6. (2010上海物理17)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的、四个过程，其中的延长线通过原点，垂直于且与水平轴平行，与平行，则气体体积在（A）过程中不断增加（B）过程中保持不变（C）过程中不断增加（D）过程中保持不变【解析】首先，因为的延长线通过原点，所以是等容线，即气体体积在过程中保持不变，B正确；是等温线，压强减小则体积增大，A正确；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，因为，所以，所以过程中体积不是保持不变，D错误；本题选AB。本题考查气体的图象的理解。难度：中等。对D，需要作辅助线，较难。7(2010海南物理17)(1)下列说法正确的是: 【答案】ADE (A)当一定质量的气体吸热时，其内能可能减小(B)玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体(C)单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 (D)当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部(E)气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关(2)(8分)如右图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为、压强为的理想气体和分别为大气的压强和温度已知：气体内能U与温度T的关系为，为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的求()气缸内气体与大气达到平衡时的体积： (ii)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q .【答案】 () ；() 【解析】 ()在气体由压缩下降到的过程中，气体体积不变，温度由变为，由查理定律得 在气体温度由变为的过程中，体积由减小到，气体压强不变，由着盖吕萨克定律得 由式得 ()在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为在这一过程中，气体内能的减少为由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为由式得8.（09全国卷14）下列说法正确的是 （ A ）A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。9.（09全国卷16）如图，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 （ BC ）A右边气体温度升高，左边气体温度不变B左右两边气体温度都升高C左边气体压强增大D右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析：本题考查气体.当电热丝通电后,右的气体温度升高气体膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,内能增加,气体的温度升高.根据气体定律左边的气体压强增大.BC正确,右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错。10.（09上海物理9）如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为DVA、DVB，压强变化量为DpA、DpB，对液面压力的变化量为DFA、DFB，则（ AC ）A水银柱向上移动了一段距离BDVADVBCDpADpBDDFADFB解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：；对气体B：，又初始状态满足，可见使A、B升高相同温度，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此DVA=DVB，所以B、D错误。11.（09浙江自选模块14）“物理3-3”模块（10分）一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示。（1）关于气球内气体的压强，下列说法正确的是A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的（2）在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变。下列说法正确的是A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变 (3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸。表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图所示。若表演时大气压强为1.013105Pa，取g=10 m/s2，则气球内气体的压强为 Pa。（取4位有效数字）气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？答案：（1）AD ；(2)BD；（3）1.053*105Pa 面积相同12.（09海南物理14）（12分）（I）（4分）下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣2分，最低得分为0分）（A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；（E）一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；（F）一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加。（II）（8分）一气象探测气球，在充有压强为100atm（即760cmHg）、温度为270的氦气时，体积为350m3。在上升至海拔650km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压360cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-480。求：（1）氦气在停止加热前的体积；（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。答案：（1）ADEF （4分，选对一个给1分，每选错一个扣2分，最低得分为0分）（II）（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。根据玻意耳马略特定律有式中，是在此等温过程末氦气的体积。由式得 （2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从下降到与外界气体温度相同，即。这是一等过程 根据盖吕萨克定律有 式中，是在此等压过程末氦气的体积。由式得 评分参考：本题8分。至式各2分。13.（09上海物理21）（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求： （1）稳定后右管内的气体压强p；（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p076cmHg）解析：（1）插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0Sp（l0Dh/2）S，所以p78cmHg；（2）插入水银槽后左管压强：pprgDh80cmHg，左管内外水银面高度差h14cm，中、左管内气体p0lpl，l38cm，左管插入水银槽深度hlDh/2lh17cm。14.（09宁夏物理34）（1）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，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 （填入选项前的字母，有填错的不得分） （ C ）A. Pb Pc，QabQac B. Pb Pc，QabQac C. Pb Qac D. Pb Pc，QabQac (2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。 容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0，温度为T0=273K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求（i）第二次平衡时氮气的体积； （ii）水的温度。解析：（i）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为，体积为hS，末态体积为0.8hS。设末态的压强为P，由玻意耳定律得 活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1，体积为V；末态的压强为，体积为，则 由玻意耳定律得 ： (i i) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为和，末态体积为。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得 15.(2011广东)图4为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中A.外界对气体做功，气体内能增大 B.外界对气体做功，气体内能减小C.气体对外界做功，气体内能增大 D.气体对外界做功，气体内能减小16、2011江苏（选修模块33）（12分）(1)如题12A-1图所示，一淙用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是A转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C转动的叶片不断搅动热水，水温升高D叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量(2)如题12A-2图所示，内壁光滑的气缸水平放置。一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为P0。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。则在此过程中，气体分子平均动能_(选增“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_。(3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kgmol-1，密度=0.895103kgm-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.021023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字)【考点精题精练】1一定质量的气体(分子力及分子势能不计)处于平衡状态，现设法使其温度升高同时压强减小，达到平衡状态，则在状态变为状态的过程 （ BD ）A气体分子的平均动能必定减小 B单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数减少C气体的体积可能不变 D气体必定吸收热量2.下列关于分子运动和热现象的说法中正确的是 （ ）A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B一定量100的水变成100的水蒸汽，其分子之间的势能不变 C对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定增大 D如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增大3分子间的引力和斥力都与分子间的距离有关，下列说法正确的是A无论分子间的距离怎样变化，分子间的引力和斥力总是相等的B无论分子间的距离怎样变化，分子间的斥力总小于引力C当分子间的引力增大时，斥力一定减小D当分子间的距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快4.一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么使用下