高考一轮复习物理(要点+命题导向+策略) 11-37固体、液体和气体.ppt

课时37固体 液体和气体 考点一固体 基础梳理 1 晶体和非晶体 1 外形方面 晶体具有规则的几何形状 而非晶体没有 2 物理性质方面 晶体表现各向异性 而非晶体则是各向同性的 3 晶体具有一定的熔点 而非晶体则没有 4 晶体和非晶体并不是绝对的 在适当的条件下可以相互转化 2 多晶体和非晶体 1 多晶体是由很多小单晶体 称为晶粒 杂乱无章地排列而成的 多晶体与非晶体都没有规则的几何形状 在物理性质上都表现为各向同性 2 区别 多晶体有一定的熔点 而非晶体则没有 3 晶体的微观结构组成晶体的物质微粒 分子 原子或离子 是依照一定的规律在空间中整齐排列的 微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动 疑难详析 多晶体的微观结构及性质多晶体是由很多杂乱无章的小晶粒排列而成的 平常看到的各种金属材料都是多晶体 把纯铁做成的样品放在显微镜下观察 可以看到它是由许许多多晶粒组成的 晶粒有大有小 最小的只有10 5cm 最大的也不超过10 3cm 每个晶粒都是一个小单晶体 具有各向异性的物理性质和规则的几何外形 因为晶粒在多晶体里杂乱无章的排列着 所以多晶体没有规则的几何外形 也不显示各向异性 多晶体在不同方向的物理性质是相同的 即各向同性 但多晶体与非晶体的明显区别在于是否有确定的熔点 深化拓展 晶体是否都具有各向异性晶体具有各向异性 并不是说每一种晶体都能够在各种物理性质上表现出各向异性 某种晶体可能只有某种或几种物理性质表现出各向异性 例如云母 石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性 沿不同方向传热的快慢不同 方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性 沿不同方向的电阻率不同 立方形的铜晶体在弹性上表现显著的各向异性 沿不同方向的弹性不同 方解石晶体在光的折射上表现出各向异性 沿不同方向的折射率不同 只有单晶体才会有各向异性的物理性质 多晶体与非晶体一样 物理性质表现为各向同性 考点二液体 基础梳理 1 液体的表面张力液体表面具有收缩的趋势 这是因为表面分子比较稀疏 分子间的相互作用力表现为引力的缘故 液体表面各部分间相互吸引的力叫做表面张力 表面张力使液体自动收缩 液体表面有收缩到最小的趋势 表面张力的方向和液面相切 表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外 还跟液体的种类 温度有关 2 液体的毛细现象浸润液体在细管中上升的现象 以及不浸润液体在细管中下降的现象 称为毛细现象 3 液晶的性质特点 1 液晶分子既保持排列有序而显示各向异性 又可以自由移动位置 保持了液体的流动性 2 液晶分子的位置无序使它像液体 排列有序使它像晶体 3 液晶分子的排列从某个方向看比较整齐 从另外一个方向看则是杂乱无章的 4 液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变 疑难详析 正确理解浸润和不浸润当水与玻璃板接触时 接触处形成一个附着层 附着层中的水分子受到玻璃分子的吸引比水内部水分子的吸引强 结果附着层中的水分子比内部更密 这时在附着层就出现了水相互推斥的作用 使和玻璃接触的水面有扩展的趋势 因而形成浸润现象 当水和石蜡接触时 在接触处形成一个附着层 附着层中的水分子受到石蜡分子的吸引比水内部水分子的吸引弱 结果附着层中的水分子比内部稀疏 这时在附着层就出现了和表面张力相似的收缩力 使和石蜡接触的水面有缩小的趋势 因而形成不浸润现象 深化拓展 毛细现象产生的根本原因是什么当毛细管插入浸润液体中时 附着层里的推斥力使附着层沿管壁上升 如图1所示 这部分液体上升引起液面弯曲 呈凹形弯月面使液体表面变大 与此同时由于表面层的表面张力的收缩作用 管内液体也随之上升 直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体的重力相等时即达到平衡 液体停止上升 稳定在一定的高度 利用类似的分析 也可以解释不浸润液体在毛细管里下降的现象 图1 考点三气体 基础梳理 1 状态参量 1 温度 宏观上表示物体的冷热程度 微观上是大量分子无规则运动剧烈程度的反映 是物体分子热运动的平均动能的标志 2 体积 指气体分子所能达到的空间 即气体所能充满容器的容积 3 压强 对一定质量的气体来说 单位体积内分子数越多 分子的平均速率越大 则单位时间内对单位面积器壁的撞击次数越多 每次的撞击力也越大 压强也越大 2 理想气体理想气体是从实际气体中抽象出来的一个物理模型 从宏观上讲 理想气体是指在任何条件下始终遵守实验定律的气体 从微观上讲 理想气体的分子间除碰撞以外没有其他相互作用力 分子本身没有体积 一定质量的理想气体满足状态方程 常量 疑难详析 关于气体实验定律玻意耳定律 查理定律 盖 吕萨克定律都是在温度不太低 相对于室温 压强不太高 相对于大气压 的条件下总结出来的 这也是定律成立的条件 对于一定质量的理想气体 在状态方程中 如果当状态变化时假定一个参量不变 就可以从理想气体的状态方程得到三个实验定律 通过这样的对比学习 结合数学函数规律 容易确定气体实验定律中图象的特点 1 气体的等温变化 玻意耳定律一定质量的某种气体 在温度不变的情况下 压强p与体积V成反比 数学表达式为pV 常量 等温变化图象的特点是一条以p V轴为渐近线的双曲线 称为等温线 一定质量的气体保持在不同温度下 可以得到一簇等温线 温度越高 对应等温线距离原点越远 图2 1 中所示 T2 T1 图2 2 气体的等容变化 查理定律一定质量的某种气体 在体积不变的情况下 压强p与热力学温度T成正比 数学表达式为p CT 等容图象的特点是 p T图象中的等容线是一条延长线通过原点的倾斜直线 斜率C 体积越大 斜率越小 图2 2 3 中所示 V1 V2 3 气体的等压变化 盖 吕萨克定律一定质量的某种气体 在压强不变的情况下 其体积V与热力学温度T成正比 数学表达式为V CT 等压图象的特点是 V T图中的等压线是一条延长线通过原点的倾斜直线 斜率C 压强越大 斜率越小 图2 4 5 中所示 p1 p2 深化拓展 如何正确认识理想气体理想气体是不存在的 它是实际气体在一定程度上的近似 是一种理想化的模型 理想气体 如同力学中的 质点 弹簧振子 一样 是一种重要的理论模型 在温度不太低 压强不太大的情况下 实际气体可当作理想气体来处理 因为理想气体的分子间没有作用力 所以理想气体没有分子势能 理想气体的内能只由温度和气体的物质的量来决定 题型一晶体和非晶体 例1 下列说法正确的是 A 黄金可以切割加工成任意形状 所以是非晶体B 同一种物质只能形成一种晶体C 单晶体的所有物理性质都是各向异性的D 玻璃没有确定的熔点 也没有规则的几何形状 解析 所有的金属都是晶体 因而黄金也是晶体 只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章 才使黄金没有规则的几何形状 A错 同一种物质可以形成多种晶体 如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体 故B错 单晶体的物理性质各向异性是某些物理性质各向异性 有些物理性质各向同性 故C错 玻璃是非晶体 因而没有确定的熔点和规则的几何形状 D对 答案 D 题后反思 晶体具有各向异性 非晶体具有各向同性是针对物理性质来说的 但要注意的是 晶体具有各向异性 并不是说每一种晶体都能在各物理性质上表现各向异性 具体到某种晶体 在某种物理性质上具有各向异性 可能在另一种物理性质上具有各向同性 关于液晶 下列说法中正确的是 A 液晶是一种晶体B 液晶分子的空间排列是稳定的 具有各向异性C 液晶的光学性质随温度的变化而变化D 液晶的光学性质不随温度的变化而变化 解析 液晶的微观结构介于晶体和液体之间 虽然液晶分子在特定的方向排列比较整齐 具有各向异性 但分子的排列是不稳定的 所以A B错误 外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化 从而改变液晶的某些性质 如温度 压力 外加电压等因素的变化 都会引起液晶光学性质的变化 答案 C 题型二气体实验定律的应用 例2 如图3所示 在大气中有一水平放置的固定圆筒 它由a b和c三个粗细不同的部分连接而成 各部分的横截面积分别为2S S和S 已知大气压强为p0 温度为T0 两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连 把温度为T0的空气密封在两活塞之间 此时两活塞的位置如图3所示 现对被密封的气体加热 使其温度缓慢上升到T 若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略 此时两活塞之间气体的压强可能为多少 图3 解析 设加热前 被密封气体的压强为p1 轻线的张力为f 根据平衡条件有 对活塞A 2p0S 2p1S f 0 对活塞B p1S p0S f 0解得 p1 p0 f 0即被密封气体的压强与大气压强相等 轻线处在拉直的松弛状态 这时气体的体积为 V1 2Sl Sl Sl 4Sl对气体加热时 被密封气体温度缓慢升高 两活塞一起向左缓慢移动 气体体积增大 压强保持p1不变 若持续加热 此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止 这时气体的体积为 V2 4Sl Sl 5Sl 答案 见解析 题后反思 气体实验定律类问题往往与力学问题相结合 受力分析仍然是解决问题的基础 选取合适的研究对象是解决问题的前提 选取研究对象时 一是要选取一定质量的封闭气体为研究对象 二是选取与气体相接触联系的固体或液体进行受力分析 气体的压强是联系气体和力学的桥梁 熟练掌握压强的各种求解方法是解决此类问题关键 如图4所示 汽缸放置在水平平台上 活塞质量为10kg 横截面积50cm2 厚度1cm 汽缸全长21cm 汽缸质量20kg 大气压强为1 105Pa 当温度为7 时 活塞封闭的气柱长10cm 若将汽缸倒过来放置时 活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通 g取10m s2 求 1 气柱多长 2 当温度多高时 活塞刚好接触平台 图4 答案 1 15cm 2 100 题型三气体实验定律的图象问题 例3 一定质量的理想气体由状态A变为状态D 其有关数据如图5甲所示 若状态D的压强是2 104Pa 图5 1 求状态A的压强 2 请在乙图中画出该状态变化过程的p T图象 并分别标出A B C D各个状态 不要求写出计算过程 2 p T图象及A B C D各个状态如图6所示 图6 答案 1 4 104Pa 2 见解析 题后反思 1 图象上的一个点表示一定质量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或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程 2 在V T或p T图象中 比较两个状态的压强或体积大小 可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断 斜率越大 压强或体积越小 斜率越小 压强或体积越大 图7甲中的实线表示1mol的理想气体发生状态变化时的p V图象 变化过程是由状态A出发 经过B C D各状态 最后又回到状态A 试将这全部过程准确的画在图乙所示的p T图中 图7 解析 由图甲可知状态A的p 1 0 105Pa V 22 4L 所以T 273K 在图乙中确定A点 由A B 气体发生了等压变化 因为VB 2VA 所以TB 2TA 在图乙中确定B点 由B C 气体发生了等容变化 因为pC 2pB 所以TC 2TB 在图乙中确定C点 由C D 气体发生了等温变化 且pD 2pC 所以在图 b 中也确定了D点 答案 如图8所示图8 1 如图9所示 两端开口的弯管 左管插入水银槽中 右管有一段高为h的水银柱 中间封有一段空气 则 A 弯管左管内外水银面的高度差为hB 若把弯管向上移动少许 则管内气体体积增大C 若把弯管向下移动少许 则右管内的水银柱沿管壁上升D 若环境温度升高 则右管内的水银柱沿管壁上升 图9 解析 气体压强px p0 ph 由此可知 左边液面高度差等于h A正确 弯管向上移动时 气体发生等压变化 体积也不变 B错误 同理 知C正确 若T值增大 C可知 等压变化 V必然增大 右侧水银柱上升 D正确 答案 ACD 2 温度计是生活 生产中常用的测温装置 图10为一个简易温度计 一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内 封闭一定质量的气体 当外界温度发生变化时 水柱位置将上下变化 已知A D间的测量范围为20 80 A D间刻度均匀分布 由图可知 A D及有色水柱下端所示温度分别为 图10 A 20 80 64 B 20 80 68 C 80 20 32 D 80 20 34 解析 由盖吕萨克定律 C得V T 由此可知 A为80 D为20 每格的温度为 4 故水柱下端为32 因此 C正确 A B D错误 答案 C 3 一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内 活塞相对于底部的高度为h 可沿气缸无摩擦地滑动 取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上 沙子倒完时 活塞下降了h 4 再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上 外界大气的压强和温度始终保持不变 求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度 图11 4 如图12 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体 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