固体、液体和气体

第十一章第二讲固体液体和气体高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步每课一得每课一测回扣一晶体与非晶体1．关于晶体和非晶体，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．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点解析：只有单晶体才表现为各向异性，故A错；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；大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒后依然是非晶体，C错；晶体和非晶体的一个重要区别，就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对。答案：D2．下列说法中正确的是 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，故A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金钢石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体的物理性质各向异性是指某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确。答案：D回扣二液体3．关于液体的表面现象，下列说法正确的是 A．液体表面层的分子分布比内部密B．液体有使其体积收缩到最小的趋势C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势解析：液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，表现为引力，故C错。答案：D4．关于液晶，下列说法中正确的有 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．液晶的光学性质随光照的变化而变化解析：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，选项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。温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项C、D正确。答案：CD5．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，B对；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对；在体积不变的情况下，可以通过降低温度降低饱和汽压，使未饱和汽达到饱和状态，D对。答案：BCD6．液体的饱和汽压随温度的升高而增大A．其规律遵循查理定律B．是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C．是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D．是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大解析：当温度升高时，蒸汽分子的平均动能增大，导致饱和汽压增大；同时，液体中平均动能大的分子数增多，从液面飞出的分子数将增多，在体积不变时，将使饱和汽的密度增大，也会导致饱和汽压增大，故选D。答案：D图11－2－1回扣三气体7如图11－2－1所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是A．由图可知T1＞T2B．由图可知T1＜T2C．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的D．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比解析：根据等温线的物理意义可知C、D选项都对；气体的温度越高时，等温线的位置就越高，所以A错，B对。答案：BCD8．下列说法正确的是 A．一定质量的气体，当温度升高时，压强一定增大B．一定质量的气体，当体积增大时，压强一定减小C．一定质量的气体，当体积增大，温度升高时，压强一定增大D．一定质量的气体，当体积减小，温度升高时，压强一定增大解析：一定质量的气体，其分子总数一定，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，有引起压强增大的可能，但不知道分子的密度如何变化，故不能断定压强一定增大，A项错；当它的体积增大时，气体分子的密度减小，有使压强减小的可能，但不知气体分子的平均动能如何变化，同样不能断定气体压强一定减小，B项也错；当体积增大有使压强减小的趋势，温度升高也有使压强增大的趋势，这两种使压强向相反方向变化的趋势不知谁占主导地位，也不能断定压强如何变化，故C项也错；体积减小时有使压强增大的趋势，温度升高也有使压强增大的趋势，这两种趋势都使压强增大，故压强一定增大，D项正确。答案：D9．有关气体压强，下列说法正确的是 A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小解析：气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积。密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小。同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定。综上所述正确答案应为D。答案：D10．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm，一个人手持开口向下的玻璃管潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm，求管口距水面的深度取水面上大气压强/s2。答案：202m11．一定质量空气，27℃时的体积为10×10－2m3，在压强不变的情况下，温度升高100℃时体积为多大？解析：空气的初、末状态参量分别为，初状态：T1＝273＋27＝300，V1＝10×10－2m3，末状态：T2＝273＋27＋100＝400，答案：133×10－2m31．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数密度。3．气体压强的计算在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等。2液体内深为h处的总压强Hg做单位时可表示为p＝H＋h。3连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。4求用固体如活塞或液体如液柱封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解。5当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象如与气体关联的液柱、活塞等，并对其进行正确的受力分析特别注意内、外气体的压力，然后根据牛顿第二定律列方程求解。1气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生，大小不随高度而变化；2求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强；3封闭气体对器壁的压强处处相等。图11－2－2如图11－2－2所示，一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体封在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变把汽缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则 A．气体的压强变大B．气体的压强变小C．气体的体积变小D．气体的体积变大根据活塞受力平衡分析气体的压强及其体积变化。AC图11－2－31如图11－2－3所示，只有一端开口的U形玻璃管，竖直放置，用水银封住两段空气柱Ⅰ和Ⅱ，大气压为p0，水银柱高为压强单位，那么空气柱Ⅰ的压强p1为 A．p1＝p0＋hB．p1＝p0－hC．p1＝p0＋2hD．p1＝p0解析：取左侧h高水银柱为研究对象，受力如图所示，其中p0S＋ρShg是右侧Ⅱ气体给左侧h水银柱的向上压力连通器原理，则由平衡条件知p0S＋ρShg＝p1S＋ρShg，解得p1＝p0，故D正确。答案：D图11－2－42如图11－2－4所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 A．体积不变，压强变小B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大D．体积变小，压强变小解析：本题考查气体的体积、压强、温度的关系，意在考查考生的分析综合能力。以细管中封闭气体为研究对象，当洗衣缸内水位升高时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意尔定律知，气体体积变小，故B项正确。答案：B1．三个实验定律比较

定律

名称比较项目玻意耳定律(等温变化)查理定律(等容变化)盖—吕萨克定律(等压变化)同一气体的两条图线

定律

名称比较项目玻意耳定律(等温变化)查理定律(等容变化)盖—吕萨克定律(等压变化)图线特点A：在p－V图中是双曲线，由＝C知：T越大，pV值越大，所以远离原点的等温线温度越高，即T2＞T1

A：在p－t图中是通过t轴上－273.15℃的直线。由于在同一温度(如0℃)下同一气体的压强大时，体积小，所以V1＞V2A：在V－t图中是通过t轴上－273.15℃的直线，由于在同一温度(如0℃)下同一气体的体积大时，压强小，所以p1＞p2

2．理想气体的状态方程1理想气体：①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。②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，不考虑分子势能；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。1气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例；2一般情况下，压强参量从受力角度分析，而体积参量要从几何角度分析，温度参量要注意温标的选取。图11－2－5如图11－2－5所示，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1＝66cm的水银柱，中间封有长l2＝66cm的空气柱，上部有长l3＝44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为Hg。如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。1题中“缓慢转动”说明被封闭气体将作等温变化；2开口向下时，原来上部的水银将会流出一部分，封闭端会有部分真空。设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为p1＝p0＋ρgl3 ①式中ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度。玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为，则p2＝ρgl1，p2＋ρg＝p0 ②式中 ④从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则12cm92cm图11－2－63如图11－2－6所示，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终不变D．先增大后减小答案：A4．2011·海南高考如图11－2－7所示，容积为V1的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2。打开气阀，左管中水银面下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1。图11－2－75．2011·上海高考如图11－2－8所示，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的12倍。设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA。图11－2－83．由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功。然后由热力学第一定律ΔU＝Q＋W确定热量Q的正、负，判断出吸热、放热。图11－2－92011·浙江高考吸盘是由橡胶制成的一种生活用品，其上固定有挂钩用于悬挂物体。如图11－2－9所示，现有一吸盘。其圆形盘面的半径为20×10－2m，当其与天花板轻轻接触时，吸盘与天花板所围容积为10×10－5m3；按下吸盘时，吸盘与天花板所围容积为20×10－6m3，盘内气体可看作与大气相通，大气压强为p0＝10×105Pa。设在吸盘恢复原状过程中，盘面与天花板之间紧密接触，吸盘内气体初态温度与末态温度相同。不计吸盘的厚度及吸盘与挂钩的重量。1吸盘恢复原状时，盘内气体压强为________；2在挂钩上最多能悬挂重为________的物体；3请判断在吸盘恢复原状过程中盘内气体是吸热还是放热，并简述理由。1吸盘恢复原状时盘内气体温度不变，做等温变化；2根据平行条件判断所悬挂物体的重量；3由热力学第一定律判断气体吸热还是放热。3吸盘恢复原状过程中盘内气体发生等温膨胀，其内能不变却对外做功，由热力学第一定律可知气体吸热。120×104Pa210×102N3吸热。理由是：初态与末态温度相同，表示气体内能不变，恢复原状时，气体体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体需要吸热。或：若气体绝热膨胀，对外做功，由热力学第一定律可知，内能减少，温度下降。现温度不变，故需要吸热。6．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是________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℃的水蒸气，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解析：气体分子间的作用力近似为零，所以没有容器的约束，气体分子由于自身的热运动会扩散到很大空间，A错；一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，需吸收一定热量，其内能增加；而分子个数、温度均未变，表明其分子势能增加，B对；气体的压强与气体分子数密度和分子的平均速率有关，整体的体积增大，分子数密度减小，要保证其压强不变，气体分子的平均速率要增大，即要吸收热量，升高温度，C对；对于一定量的气体，温度升高，分子的平均速率变大，但若气体体积增加得更多，气体的压强可能会降低，D错；根据内能的定义可知，E项正确；气体的温度升高，分子的平均速率肯定会增大，但并不是所有分子的速率都增大，F错。答案：BCE7．2011·全国高考对于一定量的理想气体，下列说法正确的是____________。A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大律ΔU＝Q＋W知，温度升高1，内能增量ΔU一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关如体积变化时，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，内能一定增大，E项正确。答案：ADE图11－2－108某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图11－2－10所示。已知：该装置密封气体的体积为480cm3，玻璃管内部横截面积为04cm2，瓶口外的有效长度为48cm。当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置。1求该气温计能测量的最高气温。2假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收3J热量，问在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？已知大气压为1×105Pa2内能增加。水银柱移动过程中外界对气体做功W＝－p0S·L＝－1×105×04×10－4×48×10－2J＝－192J