高中物理高考二轮复习二轮复习 专题34固体液体和气体-2023届高考物理二轮复习导学案

固体、液体和气体

1、知道气体分子运动速率的统计分布规律；固体、液体和气体2、知道气体的三大实验定律、内容、熟悉其图像；3、知道理想气体的状态方程，能结合力学知识解相关气体状态变化的问题。

【知识点1】气体分子动理论要点诠释：1、气体分子运动的特点：

①气体分子间距大，一般不小于10r0，因此气体分子间相互作用的引力和斥力都很小，以致可以忽略（忽略掉分子间作用力的气体称为理想气体）。

②气体分子间碰撞频繁，每个分子与其他的分子的碰撞多达65亿次／秒之多，所以每个气体分子的速度大小和方向是瞬息万变的，因此讨论气体分子的速度是没有实际意义的，物理中常用平均速率来描述气体分子热运动的剧烈程度。注意：温度相同的不同物质分子平均动能相同，如H2和O2，但是它们的平均速率不相同。

③气体分子的速率分布呈“中间多，两头少”分布规律。

④气体分子向各个方向运动的机会均等。⑤温度升高，气体分子的平均动能增加，随着温度的增大，分子速率随随时间分布的峰值向分子速度增大的方向移动，因此T1小于T2。

2、气体压强的微观解释：

气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大。

【知识点2】气体的状态参量要点诠释：对于气体的某种性质均需用一个物理量来描述，如气体的热学性质可用温度来描述，其力学性质可用压强来描述。描述气体性质的物理量叫状态参量。1、温度：温度越高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加，温度越高，分子热运动的平均动能越大，温度越低，分子热运动的平均动能越小。微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志。温标：温度的数量表示法。(1)摄氏温标：标准状况下冰水混合的温度为0度，水沸腾时的温度为100度，把0到100之间100等份，每一等份为1摄氏度（1℃）。(2)热力学温标：19世纪英国物理学家开尔文提出一种与测温物质无关的温标，叫热力学温标或绝对温标。用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号K。用热力学温度和摄氏温度表示温度的间隔是相等的，即物体升高或降低的温度用开尔文和摄氏度表示在数值上是相同的。热力学温度和摄氏温度的数量关系T＝t+2、体积：（1）体积是描述气体特性的物理量。由于气体分子的无规则热运动，每一部分气体都要充满所能给予它的整个空间。（2）一定质量的气体占有某一体积，气体分子可以自由移动，因而气体总要充满整个容积，气体的体积就是指气体所充满的容器的容积。在国际单位之中，体积用V表示，单位立方米m3。体积的单位还有升、毫升，符号是L、mL，关系1m3=103L（dm3）=106ml（cm3）3、压强：（1）压强是描述气体力学特性的宏观参量。（2）气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强，用符号P表示。气体分子做无规则热运动，对器壁频繁撞击而产生压力，用打气筒把空气打到自行车的车胎里去，会把车胎胀得很硬，就是因为空气对车胎有压力而造成的。（3）气体压强产生的原因：大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的。（4）压强的单位：在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa）,1Pa=1N/m。气体压强的单位在实际中还会见到“标准大气压”（符号是atm）和“毫米汞柱”（符号是mmHg）,1atm=×105Pa，1mmHg=133Pa。（5）压强的确定。见类型四。

例1.弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，在C处（AB连线的中垂线上）放一固体弹丸（弹丸重力不能忽略），一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则弹丸从D到C过程中（

）A.

橡皮筋弹力先变小再变大

B.

加速度逐渐变小

C.

速度先变大再变小

D.

E点的速度一定最大

【解析】解：A、弹丸从D到C得过程中，橡皮筋的伸长量减小，夹角增大，故橡皮筋的合力减小，到达C点时，合力为零，故A错误B、对弹丸分析，受到的合力先减小后增大，故加速度先减小后增大，故B错误C、由于加速度先减小后增大，速度先增大后减小，故C正确D、由于不知道橡皮筋的合力和弹丸的重力大小关系，故无法判断速度最大位置，故D错误故选：C例年英国物理学家和数学家斯•托马斯（）研究球体在液体中下落时，发现了液体对球的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关，有F=6πηrv，其中物理量η为液体的粘滞系数，它还与液体的种类及温度有关，如图所示，现将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的足够深量筒中，下列描绘小钢珠在下沉过程中加速度大小与时间关系的图像可能正确的是（A.

B.

C.

D.

【解析】根据牛顿第二定律得，小钢珠的加速度F=2Nsinθ，在下降的过程中，速度v增大，阻力F增大，则加速度a减小，当重力和阻力相等时，做匀速运动，加速度为零，D符合题意。故答案为：D例3.如图所示，一管壁半径为R的直导管（导管柱的厚度可忽略）水平放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里；沿导管向左流动的液体中，仅含有一种质量为m、带电荷量为+q的带电微粒，微粒受磁场力影响发生偏转，导管上、下壁a、b两点间最终形成稳定电势差U，导管内部的电场可看作匀强电场，忽略浮力，则液体流速和a、b电势的正负为（）A.

UBR，a正、b负

B.

UB2R，a正、b负

C.

B2RB-mgqB，a负、b正

【解析】解：液体中带正电微粒流动时，根据左手定则，带电微粒受到向下的洛伦兹力，所以带电微粒向下偏，则a点电势为负，点电势为正，最终液体中的带电微粒所受的电场力与磁场力和带电微粒所受重力的合力为零，即为：Uq2解得：v=U2RB-mg故答案为：C

1.为研究钢球在液体中运动时所受到阻力的大小，让钢球从某一高度竖直落下进入液体中运动，用闪光照相方法拍摄钢球在不同时刻的位置，如图所示。已知钢球在液体中运动时所受阻力F=kv2，闪光照相机的闪光频率为f，图中刻度尺的最小分度为l0，钢球的质量为m，则阻力常数k的表达式为（

）A.

mgl02f2

B.

mg22.质量为m的小球（视为质点）从某液面上方一定高度处由静止释放，进入液体后受到的阻力与其速率成正比，小球在整个运动过程中的速率随时间变化的规律如图所示，取重力加速度为g．则下列分析中正确的是(

)A.

小球在液体中先做匀减速运动后做匀速运动

B.

小球在液体中受到的阻力与其速率的比值为

C.

小球进入液体瞬间的加速度大小为

D.

小球在t1～t2时间内的平均速度大于年6月20日，女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课。授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示。已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，σ为液体表面张力系数（其单位为N/m），α、β、γ是相应的待定常数。对于这几个待定常数的大小，下列说法中可能正确的是（

）A.

B.

C.

D.

4.在静止的液体中下落的物体由于阻力随物体的速度的增大而增大，所以最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。一个铁球质量为m，用手将它完全放入足够深的水中后由静止释放，最后铁球的收尾速度为v，若铁球在水中所受浮力保持不变恒为F，重力加速度为g。则关于该铁球，下列说法正确的是（

）

A.

若测得它从释放至达到收尾速度所用时间为t，则它下落的位移一定为​

B.

若测得它下落高度为h时的加速度大小为a，则此刻它的速度为​

C.

若测得某时刻它的加速度大小为a，则此刻它受到的水的阻力为m(a+g)－F​

D.

若测得它下落t时间通过的位移为y，则该过程的平均速度一定为​5.实验表明：密度大于液体的固体球，在液体中开始是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉．

下表是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”的实验中得到的数据记录次序固体球的半径

r/×10﹣3m固体球的密度

ρ/×103kg•m﹣3固体球匀速下沉的速度

v/m•s﹣11234567①分析第1、2、3三组数据可知：固体球在水中匀速下沉的速度与________成正比．

②若要研究固体球在水中匀速下沉的速度与固体球密度的关系可以选用上表中第________组数据进行分析．根据该组数据所反应的规律可推断，若一个半径为×10﹣3m、密度为×103kg•m﹣3的固体球在水中匀速下沉的速度应为________m/s．6今有一质量为M的气缸，用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体，当气缸水平横放时，空气柱长为L0(如图甲所示)，若气缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少？(已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，它与气缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变．)7.如图甲，一竖直导热气缸静置于水平桌面，用销钉固定的导热活塞将气缸分隔成A、B两部分，每部分都密闭有一定质量的理想气体，此时A、B两部分气体体积相等，压强之比为2:3，拔去销钉，稳定后A、B两部分气体体积之比为2:1，如图乙。已知活塞的质量为M，横截面积为S，重力加速度为g，外界温度保持不变，不计活塞和气缸间的摩擦，整个过程不漏气，求稳定后B部分气体的压强。1.【答案】C【解析】由题，闪光照相机的闪光频率为f，则闪光周期为T＝1f；由图看出：钢球最后在相等的时间内通过的位移相等，说明钢球在做匀速运动，则此时钢球的速度大小为：v=4l02T=2l0f；由平衡条件得，钢球受到的阻力大小为：F=mg；根据F=kv2，得：k=F故答案为：C．2.【答案】C【解析】A、有图象可得，小球在液体中先做减速运动后做匀速运动，但不是匀减速运动，A不符合题意；B、当速度为v2时，匀速下降，故小球在液体中受到的阻力与其速率的比值为mgv2，C、小球进入瞬间，有：mg-kv1=ma1，阻力与其速率的比值为mgD、速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移，由图象得，匀减速直线运动的位移大于变减速运动位移，匀减速直线运动的平均速度等于v1+v22，故小球小球在t1～t2平均速度小于故答案为：C。3.【答案】B【解析】解答：从物理单位的量纲来考虑，则A中单位，选项A错误；在B选项中，，选项B正确；对C选项，，选项C错误；在D选项中，，选项D错误；故选B.4.【答案】D

【解析】因物体在水中不是做匀变速运动，故在时间t内下落的位移不等于，选项A错误；因物体不是匀加速下降，故它下落高度为h时的加速度大小为a，则此刻它的速度不等于，选项B错误；若测得某时刻它的加速度大小为a，则由牛顿定律可得：，解得f=m(g-a)-F，选项C错误；若测得它下落t时间通过的位移为y，则该过程的平均速度一定为，选项D正确；故选D.5.【答案】固体球半径的平方；1、4、6（或2、5、7）；【解析】（1）根据表格中的数据，使用控制变量法（控制其中一个量不变，去研究其他量与这个量的关系），来探究水中匀速下沉的速度与什么因素有关，结果可知，固体球在水中匀速下沉的速度与固体球半径的平方成正比．（2）研究固体球在水中匀速下沉的速度与固体球密度的关系，要么控制半径为×10﹣3m，要么控制为×10﹣3m，即选用上表中第1，4，6或2，5，7组数据进行分析，这样得到下沉速度与密度的关系．从表格可知，当半径为×10﹣3m，密度为2×103kg•m﹣3时，下沉的速度为s；而当半径为×10﹣3m，密度为3×103