2021高考物理一轮复习 热学 第2讲 气体、固体与液体教案

1、2021高考物理一轮复习 热学 第2讲 气体、固体与液体教案2021高考物理一轮复习 热学 第2讲 气体、固体与液体教案年级：姓名：20第2讲气体、固体与液体晶体和非晶体晶体的微观结构1晶体和非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶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现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性

2、由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵液体和液晶1液晶(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液体的表面张力现象(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)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。(3)方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。(4)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。3饱和蒸汽、

3、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压(1)饱和汽与未饱和汽饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。(2)饱和汽压定义：饱和汽所具有的压强。特点：饱和汽压随温度而变。温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。4湿度(1)定义：空气的潮湿程度。(2)描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强。相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压相比。相对湿度公式：相对湿度气体分子动理论和气体压强1气体和气体分子运动的特点2气体压强(1)产生的原因：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，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作气体的压强。(2)决定因素宏

4、观上：取决于气体的温度和体积。微观上：取决于分子的平均动能和分子的密集程度。气体实验定律和理想气体状态方程1气体实验定律玻意耳定律查理定律盖 吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1v1p2v2或或图象2.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，即分子间无分子势能。(2)理

5、想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：或c。气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。1(2020河北衡水中学模拟)(多选)以下对固体和液体的认识，正确的有 ()a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b液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润c影响蒸发快慢以及人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一气温下水的饱和汽压的差距d液体汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功e车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象bce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，说明云母是

6、晶体，故a错误；液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力，表现为不浸润，故b正确；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的相对湿度b100%，即空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故c正确；液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸收热量。液体汽化过程中体积增大很多，体积膨胀时要克服外界气压做功，也要吸收热量，故d错误；车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水属于毛细现象，选项e正确。2(多选)关于饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是()a温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同b温度升高时，饱和汽

7、压增大c在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大d饱和汽压和相对湿度都与体积有关e在一定温度下水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不变bce在一定温度下，饱和汽压是一定的，饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与液体的种类有关，与体积无关。空气中所含水蒸气的压强，称为空气的绝对湿度；相对湿度，夏天的饱和汽压大，在相对湿度相同时，夏天的绝对湿度大。3(2020安徽合肥高三质量检测)(多选)下列说法正确的是()a相对湿度与同温度水的饱和汽压无关b松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变c若一个系统与另一个系统达到热平衡，则两系统温度一定相同d若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大e液

8、体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离cde在一定温度下水的饱和汽压越大，相对湿度越小，a错误；松香是非晶体，熔化时边吸热边升温，分子平均动能增大，b错误；若两个系统达到热平衡，则两系统温度一定相同，c正确；若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，即气体的体积减小、温度升高，由c可知气体的压强一定增大，d正确；液体表面张力的形成是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间平衡距离，e正确。4(2017全国卷)(多选)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是()a图中两条曲线下面积相等b图中虚线对

9、应于氧气分子平均动能较小的情形c图中实线对应于氧气分子在100 时的情形d图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目e与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大abca对：面积都等1。b对：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 时的情形，分子平均动能较小。c对：实线为氧气分子在100 时的情形。d错：曲线给出的是分子数占总分子数的百分比。e错：速率出现在0400 m/s区间内，100 时氧气分子数占总分子数的百分比较小。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

10、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)形成的原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，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)表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。(2015新课标卷33)(多选)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

11、，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，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体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bcd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。12018江苏高

12、考12a(1)如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则()a空气的相对湿度减小b空气中水蒸气的压强增大c空气中水的饱和汽压减小d空气中水的饱和汽压增大a若一段时间后发现该温度计示数减小，说明纱布上的水分蒸发，空气的相对湿度减小，选项a正确；纱布上的水分蒸发，说明空气中的水蒸气压强减小，选项b错误；由于饱和汽压只与温度有关，所以空气温度不变，空气中水的饱和汽压不变，选项c、d错误。2(多选)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液体的

13、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e液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性ade液体分子的势能与体积有关，a正确；多晶体的物理性质是各向同性，b错误；温度升高时，分子的平均动能增大，但并非是每个分子的动能都增大，c错误；由于液体的表面张力作用，露珠呈球形，d正确；由液晶的特点可知，它既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，e正确。3(多选)下列对饱和汽、未饱和汽、饱和汽压以及湿度的认识，正确的是()a液体的饱和汽压只与液体的性质和温度有关，而与体积无关b增大压强一定可以使未饱和汽变成饱和汽c降低温度一定可以使未

14、饱和汽变成饱和汽d空气中所含水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度越大e干湿泡湿度计的干、湿两支温度计的示数差越小，空气的相对湿度越大ade饱和汽压的大小取决于物质的性质和温度，而与体积无关，故a正确；饱和汽压与压强无关，故b错误；降低温度可能使饱和汽变成未饱和汽，但不一定使未饱和汽变成饱和汽，故c错误；空气的湿度是指相对湿度，空气中所含水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度越大，但相对湿度不一定越大，故d正确；干湿泡湿度计的干、湿两支温度计示数差越小，说明空气越潮湿，相对湿度越大，故e正确。考点二气体压强的产生与计算1产生的原因由于大量气体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

15、在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。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气体压强求解的“两类模型”(1)活塞模型如图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。图甲中活塞的质量为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p0smgps。则气体的压强为pp0。图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以psmgp0s。则气体压强为pp0p0液gh。(2)连通器模型如图所示，u形管竖直放置。根据

16、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联系起来。则有pbgh2pa。而pap0gh1，所以气体b的压强为pbp0g(h1h2)。若已知大气压强为p0，图甲、乙、丙、丁所示的各装置均处于静止状态，液体密度均为，求被封闭气体的压强。解析：设各装置中管的横截面积均为s，在图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲sghsp0s所以p甲p0gh；在图乙中，以b液面为研究对象，有p乙sghsp0s则p乙p0gh；在图丙中，仍以b液面为研究对象，有p丙sghssin 60p0s所以p丙p0gh；在图丁中，以液面a为研究对象，由二力平衡得p丁s(p0

17、gh1)s所以p丁p0gh1。答案：甲：p0gh乙：p0gh丙：p0gh丁：p0gh14(2020河北唐山模拟)(多选)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()a若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大b若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变c若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加d若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数可能不变e若气体体积减小，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次数增多，平均撞击力增大，因此压强增大ace气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关。若单位体积内分子数不变，当分子

18、热运动加剧时，决定压强的两个因素中一个不变，一个增大，故气体的压强一定变大，a对，b错；若气体的压强不变而温度降低，只有增大单位体积内的分子个数才能实现，故c对，d错，由气体压强产生原因知，e对。5如图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？解析：题图甲中选m为研究对象。pasp0smg得pap0题图乙中选m为研究对象得pbp0。答案：p0p0考点三气体实验定律的应用1三大气体实验定律(1)玻意耳定律(等温变化)：p1v1p

19、2v2或pvc(常数)。(2)查理定律(等容变化)：或c(常数)。(3)盖 吕萨克定律(等压变化)：或c(常数)。2利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路单独气体问题2019全国卷33(2)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmhg，环境温度为296 k。()求细管的长度；()若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度

20、。解析：()设细管的长度为l，横截面的面积为s，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为v，压强为p；细管倒置时，气体体积为v1，压强为p1。由玻意耳定律有pvp1v1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh式中，、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有vs(lh1h)v1s(lh)由式和题给条件得l41 cm()设气体被加热前后的温度分别为t0和t，由盖吕萨克定律有由式和题给数据得t312 k答案：(1)41 cm(2)312 k关联气体问题2019全国卷33(2)如图，一容器由横截面积分别为2s和s的两个汽缸连通而成，容器平放在水平

21、地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和v0，氢气的体积为2v0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：()抽气前氢气的压强；()抽气后氢气的压强和体积。解析：()设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10p)2s(p0p)s得p10(p0p)()设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和v1，氮气的压强和体积分别为p2和v2。根据力的平衡条件有p2sp12s由玻意耳定律得p1v1p102v0p2v2p0v0由于两活塞用刚性

22、杆连接，故v12v02(v0v2)联立式解得p1p0pv1答案：(2)()(p0p)()p0p“变质量气体”问题分析气体变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使变质量问题转化为气体质量一定的问题，然后利用理想气体状态方程求解。1充气问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来，那么，当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时，这些气体的状态不管怎样变化，其质量总是不变的。 这样，我们就将变质量的问题转化成质量一定的问题了。2抽气问题在用抽气筒对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始

23、末状态中，即用等效法把变质量问题转化为质量一定的问题。3灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是 一种典型的变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即将变质量问题转化为质量一定的问题。4漏气问题容器漏气过程中容器内气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能直接用理想气体状态方程求解。如果选容器内原有气体为研究对象，便可使问题变成质量一定的气体状态变化问题，这时可用理想气体状态方程求解。2019全国卷33(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，

24、利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2102 m3，使用前瓶中气体压强为1.5107 pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0106 pa；室温温度为27 。氩气可视为理想气体。()求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；()将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ，求此时炉腔中气体的压强。解析：()设初始时每瓶气体的体积为v0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为v0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为

25、v1。由玻意耳定律p0v0p1v1被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为v1v1v0设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为v2。由玻意耳定律p2v210p1v1联立式并代入题给数据得p23.2107 pa()设加热前炉腔的温度为t0，加热后炉腔温度为t1，气体压强为p3。由查理定律联立式并代入题给数据得p31.6108 pa答案：()3.2107 pa()1.6108 pa62016全国卷33(2)一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持

26、不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。解析：设氧气开始时的压强为p1，体积为v1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为v2。根据玻意耳定律得p1v1p2v2重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为v3v2v1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为v0，则有p2v3p0v0设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为v，则氧气可用的天数为n联立式，并代入数据得n4(天)答案：4天7(2020广东深圳调研)如图所示，为了测量某刚性导热容器a的容积，用细管把它与水平固定的导热汽缸b相连，汽缸中活塞的横截面积为s100 cm2。初始时，环境温度t300 k，活塞离缸底距离d40 cm。

27、现用水平向左的力f缓慢推活塞，当f1.0103 n时，活塞离缸底距离d10 cm。已知大气压强p01.0105 pa。不计一切摩擦，整个装置气密性良好。求：(1)容器a的容积va；(2)保持力f1.0103 n不变，当外界温度缓慢变化，活塞向缸底缓慢移动了d3 cm时，此时环境温度为多少摄氏度？解析：本题考查的是水平汽缸中气体的等温变化。(1)由题意，汽缸和容器a内气体做等温变化，由玻意耳定律有p1v1p2v2其中压缩前有p1p0，v1vads，压缩后有p2p0，v2vads，解得va2 l。(2)依题意，气体做等压变化，由盖吕萨克定律有，其中变化前t2t，变化后v3v2ds，t3(t3273

28、) k，解得t33 。答案：(1)2 l(2)3 82018全国卷33(2)在两端封闭、粗细均匀的u形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当u形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l118.0 cm和l212.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmhg。现将u形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求u形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。解析：设u形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。u形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l1和l2。由力的平衡条件有p1p2g(l1l2)式中为水银密度，g为重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2两边气柱长度的变化量大小相等l1l1l2l2由式和题给条件得l122.5 cml27.5 cm答案：22.5 cm7.5 cm考点四气体状态变化的图象过程图线类别图象特点图象示例等温过程p vpvct(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 pct，斜率kct，即斜率越大，温度越高等容过程p tpt，斜率k，即斜率越大，体积越小等压过程v tvt，斜率k，即斜率越大，压强越小(2019全国卷33)如p v图所示，1、2、3三