高考物理新课标一轮复习(课件+习题)第十二章热学第2讲固体、液体和气体分析

1、课标版课标版 物理物理第2讲固体、液体和气体一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体教材研读教材研读 晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则 熔点确定确定不确定物理性质各向 各向同性各向 原子排列 无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的 。同一物质可能以 和 两种不同的形态出现,有些 在一定条件下也可以转化为 典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香异性异性不规则不规则同性同性有规则有规则晶体晶体晶体晶体非晶体非晶体晶体晶体非晶体非晶体自测自测1 (辨析题)(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。( )(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

2、有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体。( )答案 (1) (2) (3)二、液体的表面张力现象液晶二、液体的表面张力现象液晶1.液体的表面张力(1)概念:液体表面各部分间 的力。(2)作用:液体的 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 ,且跟这部分液面的分界线 。(4)大小:液体的温度越高,表面张力 ;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 。2.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向 ,又可以自由移动位置,保持了液体的 。互相吸引互相吸引表面张力表面张力相切相切垂直垂直越小越小越大越大异性异性流动性流动性(2)液晶分子的位置无序使它像 ,

3、排列有序使它像 。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐,而从另外一个方向看则是 的。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下 。液体液体晶体晶体杂乱无章杂乱无章发生改变发生改变三、饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度三、饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽:与液体处于 的蒸汽。(2)未饱和汽:没有达到 状态的蒸汽。2.饱和汽压(1)定义:饱和汽所具有的压强。(2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压 ,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。3.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即:相对湿度=。水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压动态平衡

4、动态平衡饱和饱和越大越大自测自测2 (多选)下列关于湿度的说法中,正确的是( )A.绝对湿度大,相对湿度一定大B.相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中蒸气已达饱和状态C.相同温度下绝对湿度越大,表明空气中蒸气越接近饱和D.露水总是出现在夜间和清晨,是因为气温的变化使空气中原来饱和的水蒸气液化的缘故答案 BCD绝对湿度大、相对湿度不一定大,A错误。四、气体分子运动速率的统计分布气体的压强四、气体分子运动速率的统计分布气体的压强1.气体和气体分子运动的特点2.气体的压强(1)产生原因:由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的 。压力压力(2)大小:气体的压强在数

5、值上等于气体作用在 的压力。(3)公式:p=。(4)常用单位及换算关系:a.国际单位: ,符号:Pa,1 Pa=1 N/m2。b.常用单位:标准大气压标准大气压 (atm);厘米汞柱(cmHg)。c.换算关系:1 atm= cmHg=1.013105 Pa1.0105 Pa。FS单位面积上单位面积上帕斯卡帕斯卡76答案 AC若单位体积内分子数不变,当分子热运动加剧时,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时,气体的体积一定减小,故单位体积内的分子个数一定增加,C对,D错。自测自测3 (多选)对于一定质量的理想气体,下列论述中正确的是 ( )A.若单位体积内分子个数不变,当分

6、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五、气体实验定律理想气体五、气体实验定律理想气体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,体积与热力学温度成正比表达式p1V1=p2V2=或=图像11pT22pT12pp12TT12VV12TT2.理想气体的状态方程(

7、1)理想气体a.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(相对大气压)、温度不太低(相对室温)的条件下,可视为理想气体。b.微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,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。(2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程:=或=C。气体实验定律可看做是一定质量的理想气体状态方程的特例。1 11pVT222p VTpVT自测自测4 (多选)对于一定质量的气体,下列状态变化可能实现的是( )A.增大压强时,温度降低,体积增大B.升高温度时,压强增大,体积减小C.降低温度时,压强增大,体积不变D

8、.降低温度时,压强减小,体积增大答案 BD由=C(常量)可知,B、D正确,A、C错误。pVT考点一对固体和液体性质的理解考点一对固体和液体性质的理解1.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点: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考点突破考点突破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由于内部从任一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2.晶体与非晶体熔化过程的区别(1)晶体熔化过程,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变

9、,所以晶体有固定的熔点。非晶体没有空间点阵,熔化时不需要去破坏空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的平均动能,不断吸热,温度就不断上升。(2)由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同,而晶体有固定的熔点,因此有固定的熔化热,非晶体没有固定的熔点,也就没有固定的熔化热。典例典例1 (多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的答案 BC金刚石、水晶和食盐是晶体,玻璃是非晶体,A错误;晶体的分子(或

10、原子、离子)排列规则,且有固定的熔点,非晶体的分子(或原子、离子)排列不规则,且没有固定的熔点,故B、C正确;单晶体的物理性质是各向异性,多晶体和非晶体的物理性质是各向同性,故D错误。1-1在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,石蜡熔化的范围分别如图(a)、(b)、(c)所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示。则由此可判断出甲为 ,乙为 ,丙为 。(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)答案多晶体非晶体单晶体解析晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点。单晶体的物理性质具有各向异性,多晶体的物理性质具有各向同性。1-2下列说法中正确的

11、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答案 D黄金是晶体,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,B错误;单晶体的物理性质是各向异性是指某些物理性质各向异性,有些物理性质是各向同性的,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。考点二对液体性质的理解考点二对液体性质的理解1.液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因。2.同一种液体,对一些固体是浸润的,对另一些固体可能不

12、浸润。3.液体沸腾的条件是液体中气泡内的饱和汽压和外部大气压强相等。典例典例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.液晶的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答案 AD晶体分为单晶体和多晶体,单晶体的物理性质表现为各向异性,多晶体的物理性质表现为各向同性,B错误;温度升高时,分子的平均动能增大,但不是每一个分子动能都增大,C错误。2-1 (多选)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

13、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,降低温度答案 BCD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,液面上方的分子密度不变,A、错B对;在一定温度下,通过减小体积从而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,可以通过降低温度来降低饱和汽压,使未饱和汽达到饱和状态,D对。考点三气体压强的计算考点三气体压强的计算1.平衡状态下气体压强的求法(1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强。(2)力

14、平衡法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强。(3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。2.加速运动系统中封闭气体压强的求法选与气体接触的液柱或活塞为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。典例典例3如图所示,光滑水平面上放有一质量为M的汽缸,汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸和活塞达到相对静止状态,求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)答案 p0+解析选取汽缸和活塞整体为研究对象,()mFS Mm相对静止时有:

15、F=(M+m)a再选活塞为研究对象,根据牛顿第二定律有:pS-p0S=ma解得:p=p0+。()mFS Mm答案 p0+解析容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关。活塞对气体产生的压强为p=,则容器内气体的压强p=p0+p=p0+。cosmgScosmgScosmgS3-1如图所示,内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞。容器固定放置在倾角为的斜面上。一定量的气体被密封在容器内,温度为T0,活塞底面与容器底面平行,距离为h。已知大气压强为p0,重力加速度为g。求:容器内气体压强为多大?3-2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

16、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? 答案 p0+ p0-解析题图甲中选活塞为研究对象,对其受力分析如图1所示,则有p0S=S+mgpAS=p0S+mg得pA=p0+ mgSMgS0ppmgS图1题图乙中选汽缸为研究对象,对其受力分析,如图2所示,则有p0S=pBS+Mg得pB=p0-。MgS图2考点四气体实验定律及状态方程的应用考点四气体实验定律及状态方程的应用1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系:=2.几个重要的推论:1 11pVT222p VT(1)查理定律的推论:p=T(2)盖吕萨克定律

17、的推论:V=T(3)理想气体状态方程的推论:=+11pT11VT000p VT1 11pVT222p VT典例典例4 2015课标,33(2),10分如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00105 Pa,温度为T=303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1=495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略

18、两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求2l()在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;()缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。答案 ()330 K ()1.01105 Pa解析 ()设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2。由题给条件得V1=S2+S1V2=S2l在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)故缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有2ll2l=联立式并代入题给数据得T2=330 K()在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定理,有=联立式并代入题给数据得p=1.01105 Pa11VT22VTpT12pT分析气体状态变化的问题要抓住三点(1)阶段性:即弄清一个物理过程分为哪几个阶段。(2)联系性:即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。(3)规律性:即明确哪个阶段应遵循什么实验定律。4-1如图所示,上端开口的圆柱形汽缸竖直放置,截面积为510-3 m2,一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在汽缸内,其