（江蘇專版）2020版高考物理一輪復習 第十二章 第2節(jié) 固體、液體和氣體講義（含解析）.doc

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固體、液體和氣體(1)大塊塑料粉碎成形狀相同的顆粒，每個顆粒即為一個單晶體。()(2)單晶體的所有物理性質都是各向異性的。()(3)晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，是因為晶體的物質微粒是規(guī)則排列的。()(4)液晶是液體和晶體的混合物。()(5)船浮于水面上不是由于液體的表面張力。()(6)水蒸氣達到飽和時，水蒸氣的壓強不再變化，這時，水不再蒸發(fā)和凝結。()(7)壓強極大的氣體不遵從氣體實驗定律。()突破點(一)固體、液體的性質1晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現出各向異性。(2)凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)凡是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。2液體表面張力形成原因表面層中分子間的距離比液體內部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小題點全練1多選下列說法正確的是()A當分子力表現為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大B石墨晶體是層狀結構，層與層原子間作用力小，可用作固體潤滑劑C潮濕的房間內，開空調制熱，可降低空氣的絕對濕度D把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會變鈍，這跟表面張力有關解析：選BD兩分子之間的距離大于r0時，分子力表現為引力，分子力隨著分子間距的減小可能先增大后減小，也可能一直減小，分子勢能隨著分子間距的減小而減小，故A錯誤；石墨晶體是層狀結構，層與層原子間作用力小，可用作固體潤滑劑，故B正確；潮濕的房間內，開啟空調制熱，溫度升高，水蒸氣的壓強增大，空氣的絕對濕度升高，故C錯誤；玻璃管的裂口放在火焰上燒溶，它的尖端會變鈍，是由于變成液體后表面張力的作用，故D正確。2(2018宿遷期末)關于固體、液晶的性質，下列說法錯誤的是()A單晶體的某些物理性質具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的B有的物質能夠生成種類不同的幾種晶體，因為它們的物質微粒能夠形成不同的空間結構C液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學性質的各向異性D液晶就是液態(tài)的晶體，其光學性質與多晶體相似，具有光學的各向同性解析：選D單晶體只有在某些物理性質上具有各向異性，而多晶體和非晶體的物理性質是各向同性的，故A正確；同種物質能夠生成種類不同的幾種晶體，是因為組成它們的分子形成了不同的空間結構，故B正確；液晶像液體一樣具有流動性，又具有各向異性，故C正確，D錯誤。3多選下列說法中正確的是()A晶體一定具有規(guī)則形狀，且有各向異性的特征B空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢C布朗運動是指在顯微鏡下直接觀察到的液體分子的無規(guī)則運動D一般說來物體的溫度和體積變化時它的內能都要隨之改變解析：選BD單晶體一定具有規(guī)則形狀，且單晶體有各向異性的特征，多晶體各向同性，沒有規(guī)則的天然外形，故A錯誤；在一定氣溫條件下，大氣中相對濕度越大，空氣中水蒸氣壓強越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)也就越慢，故B正確；布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的固體顆粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的無規(guī)則運動，故C錯誤；物體的內能與物體的溫度、體積有關，物體的溫度和體積變化時它的內能都要隨之改變，所以D正確。突破點(二)氣體實驗定律的應用1氣體壓強(1)產生原因：由于大量氣體分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強。(2)決定因素宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度。2三大氣體實驗定律(1)玻意耳定律(等溫變化)：p1V1p2V2或pVC(常數)。(2)查理定律(等容變化)：或C(常數)。(3)蓋呂薩克定律(等壓變化)：或C(常數)。3利用氣體實驗定律解決問題的基本思路典例(2018徐州模擬)如圖所示，內壁光滑、導熱良好的汽缸中封閉了一定質量的理想氣體，活塞到缸底的距離h0.5 m。已知活塞質量m2 kg，橫截面積S1103m2，環(huán)境溫度t0 且保持不變，外界大氣壓強p01105 Pa，阿伏加德羅常數NA61023mol1，標準狀態(tài)下氣體的摩爾體積Vmol22.4 L/mol，g10 m/s2?，F將汽缸緩慢地轉至開口水平，求：(1)汽缸開口水平時，被封閉氣體的體積V；(2)汽缸內空氣分子的個數(結果保留一位有效數字)。審題指導(1)先根據受力平衡求出汽缸開口豎直向上時缸內氣體的壓強，轉至水平位置時氣體壓強等于大氣壓強，根據玻意耳定律即可求解。(2)汽缸轉至水平位置時，氣體處于標準狀態(tài)，求出氣體的物質的量，再乘以阿伏加德羅常數，即可求解。解析(1)根據平衡條件得：p1p01.2105 Pa由玻意耳定律有：p1V1p0V解得V6104 m3。(2)汽缸內空氣分子的個數NNA6102321022個。答案(1)6104 m3(2)21022個集訓沖關1(2018揚州一模)游客到高原旅游常購買便攜式氧氣袋，袋內密閉一定質量的氧氣，可視為理想氣體，溫度為0 時，袋內氣體壓強為1.25 atm，體積為40 L，求袋內氧氣的分子數(計算結果保留一位有效數字)。已知阿伏加德羅常數為6.01023mol1，在標準狀況(壓強p01 atm、溫度t00 )下，理想氣體的摩爾體積都為22.4 L。解析：由于等溫變化，根據玻意耳定律得p1V1p0V0，得V0，代入數據，解得：V050 L那么分子數nNA6102311024個。答案：11024個2(2019南通一模)如圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結構示意簡圖，活塞只在受到壓力時才向下移動。倒入熱水后，活塞a的下表面與液體相距h，兩者間密閉有一定質量的氣體，密閉氣體的壓強等于外界大氣壓強p0。(1)剛倒入熱水時，瓶內空氣溫度為T1，經過一段時間溫度降至T2，此時瓶內氣體的壓強多大？(2)當溫度降至T2時，要把瓶中的水壓出瓶外，活塞a至少下降多少距離？(設壓活塞過程中氣體溫度不變)解析：(1)由查理定律可得解得p2。(2)設活塞的橫截面積為S，下降的距離為x由玻意耳定律有p2hSp0(hx)S解得xh。答案：(1)(2)h突破點(三)理想氣體狀態(tài)方程的應用1理想氣體(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。(2)微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據的空間認為都是可以被壓縮的空間。2狀態(tài)方程或C。3應用狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對象，即某一定質量的理想氣體。(2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2。(3)由狀態(tài)方程列式求解。(4)討論結果的合理性。典例(2018連云港模擬)如圖所示，足夠長的圓柱形汽缸豎直放置，其橫截面積為1103m2，汽缸內有質量m2 kg的活塞，活塞與汽缸壁封閉良好，不計摩擦。開始時活塞被銷子K銷于如圖位置，離缸底12 cm，此時汽缸內被封閉氣體的壓強為1.5105 Pa，溫度為300 K。外界大氣壓為1.0105 Pa，g取10 m/s2。(1)現對密閉氣體加熱，當溫度升到400 K時，其壓強多大？(2)若在此時拔去銷子K，活塞開始向上運動，當它最后靜止在某一位置時，汽缸內氣體的溫度為360 K，則這時活塞離缸底的距離為多少？審題指導(1)由于銷子的作用，氣體的體積不會變化，確定氣體的兩個狀態(tài)，分析其狀態(tài)參量，利用等容變化可解得結果。(2)拔去銷子K后，活塞會向上移動直至內外壓強一致，確定此時的狀態(tài)參量，結合第一個狀態(tài)，利用理想氣體的狀態(tài)方程可解得活塞距離缸底的距離。解析(1)由題意可知氣體體積不變，狀態(tài)：p11.5105 Pa，T1300 K，V111030.12 m3狀態(tài)：p2？，T2400 K由等容變化有：代入數據解得：p22105 Pa。(2)狀態(tài)：p3p01.2105 Pa，T3360 K，V31103l m3由理想氣體狀態(tài)方程有：代入數據解得：l0.18 m18 cm。答案(1)2105 Pa(2)18 cm集訓沖關1多選(2018南充期末)一定質量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài)，此時其壓強為p0，有人設計了四種途徑，使氣體經過每種途徑后壓強仍為p0。下面四種途徑中可能的途徑是()A先等溫膨脹，再等容降壓B先等溫壓縮，再等容降溫C先等容升溫，再等溫壓縮 D先等容降溫，再等溫壓縮解析：選BD氣體先等溫膨脹，溫度T不變，體積V增大，由理想氣體狀態(tài)方程C可知，壓強p減小，然后再等容降壓，壓強進一步減小，在整個過程中壓強不可能不變，故A錯誤；先等溫壓縮，溫度T不變，體積V變小，由C可知，壓強p變大，再等容降溫，體積V不變，溫度T減小，由C可知，壓強p減小，整個過程壓強可能不變，故B正確；先等容升溫，體積V不變，溫度T升高，由C可知，壓強p增大，再等溫壓縮，T不變，V變小，由C可知，壓強p增大，整個過程壓強變大，故C錯誤；先等容降溫，體積V不變，T降低，由C可知，壓強p降低，再等溫壓縮，T不變，V變小，由C可知，p變大，整個過程壓強可能不變，故D正確。2(2019泰州中學月考)如圖所示，絕熱汽缸開口向上放置在水平平臺上，質量為m10 kg、橫截面積為S50 cm2的活塞，封閉一定質量的理想氣體，被封閉氣體的溫度為t27 ，氣體氣柱長L10 cm。已知大氣壓強為p01105 Pa，標準狀況下(壓強為一個標準大氣壓，溫度為0 )理想氣體的摩爾體積為22.4 L，阿伏加德羅常數NA61023 mol1。(活塞摩擦不計，重力加速度g取10 m/s2)求：(1)被封閉理想氣體的壓強；(2)被封閉氣體內所含分子的數目。解析：(1)根據活塞受力平衡：p0SmgpS其中：S50 cm25103 m2可得被封閉理想氣體的壓強：pp01105 Pa Pa1.2105 Pa。(2)設標準狀況下氣體的體積為 V0，根據理想氣體的狀態(tài)方程可得：解得：V00.546 L，氣體的物質的量：n，其中Vm22.4 L/mol，則被封閉的分子數NnNA聯(lián)立解得分子數：N1.51022個。答案：(1)1.2105 Pa(2)1.51022個突破點(四)氣體狀態(tài)變化的圖像問題一定質量的氣體不同圖像的比較過程類別圖線特點示例等溫過程p VpVCT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p pCT，斜率kCT，即斜率越大，溫度越高等容過程p TpT，斜率k，即斜率越大，體積越小等壓過程V TVT，斜率k，即斜率越大，壓強越小典例(2018揚州一模)一定質量的理想氣體體積V與熱力學溫度T的關系圖像如圖所示，氣體在狀態(tài)A時的壓強pAp0，溫度TAT0，線段AB與V軸平行，BC的延長線過原點。求：(1)氣體在狀態(tài)B時的壓強pB；(2)氣體在狀態(tài)C時的壓強pC和溫度TC。解析(1)由A到B是等溫變化，壓強和體積成反比，根據玻意耳定律有：pAVApBVB解得：pB。(2)由B到C是等壓變化，根據蓋呂薩克定律得：解得：TC由A到C是等容變化，根據查理定律得：解得：pC。答案(1)(2)方法規(guī)律氣體狀態(tài)變化的圖像的應用技巧(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確斜率的物理意義：在VT圖像(pT圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(或體積)越??；斜率越小，壓強(或體積)越大。集訓沖關1.(2014福建高考)圖為一定質量理想氣體的壓強p與體積V關系圖像，它由狀態(tài)A經等容過程到狀態(tài)B，再經等壓過程到狀態(tài)C。設A、B、C狀態(tài)對應的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關系式中正確的()ATATB，TBTCBTATB，TBTCCTATB，TBTC DTATB，TBTC解析：選C由狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中，氣體體積不變，由查理定律可知，隨壓強減小，溫度降低，故TATB，A、D項錯；由狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中，氣體壓強不變，由蓋呂薩克定律可知，隨體積增大，溫度升高，即TBTC，B項錯，C項對。2.(2019修遠中學月考)一定質量的理想氣體經歷一系列變化過程，如圖所示，下列說法正確的是()Abc過程中，氣體壓強不變，體積增大Bab過程中，氣體體積減小，壓強減小Cca過程中，氣體壓強增大，體積不變Dca過程中，氣體內能增大，體積變小解析：選C由題圖可知bc過程中，氣體壓強不變，溫度降低，即TbTc，根據，可得VbVc，即體積減小，故A錯誤。由題圖可知ab過程中氣體的溫度保持不變，即氣體發(fā)生等溫變化，由題圖可知papb，根據玻意耳定律paVapbVb，可得VaVb，即壓強減小，體積增大，故B錯誤。根據C，可得，可知ca過程中氣體的體積保持不變，即發(fā)生等容變化，由題圖可知，壓強增大，故C正確。由選項C分析可知ca的過程中，氣體的體積不變，溫度升高，而理想氣體的內能與氣體的體積無關，僅與氣體的物質的量和溫度有關，并且溫度升高氣體的內能增大，故D錯誤。3一足夠高的內壁光滑的導熱汽缸豎直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質量的活塞封閉了一定質量的理想氣體，活塞的面積為1.5103 m2，如圖甲所示。開始時氣體的體積為3.0103 m3，現緩慢地在活塞上倒上一定質量的細沙，最后活塞靜止時氣體的體積恰好變?yōu)樵瓉淼娜种弧ＴO大氣壓強為1.0105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)最后汽缸內氣體的壓強為多少？(2)最終倒在活塞上細沙的總質量為多少千克？(3)在圖乙中的pV圖上畫出汽缸內氣體的狀態(tài)變化過程(并用箭頭標出狀態(tài)變化的方向)。解析：(1)汽缸內氣體的溫度保持不變，根據玻意耳定律p1V1p2V2式中p11.0105 Pa，V13.0103 m3，V21.0103 m3，代入數據得：p23.0105 Pa。(2)活塞受力分析如圖所示。根據力的平衡條件：p2Sp0Smg，代入數據可得：m30 kg。(3)該過程是等溫變化，pV圖像是雙曲線，由以上數據可畫出如圖所示的狀態(tài)變化圖線。答案：(1)3.0105 Pa(2)30 kg(3)見解析圖