2022年高考物理大一轮总复习(江苏专版-)题库-第十一章-热学-第2课时

第2课时固体、液体和气体考纲解读1.知道晶体、非晶体的区分.2.理解表面张力，会解释有关现象.3.把握气体试验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题．考点一固体与液体的性质1．晶体与非晶体单晶体多晶体非晶体外形规章不规章不规章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典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态毁灭，有些非晶体在确定条件下可以转化为晶体.2.液体的表面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．3．液晶的物理性质(1)具有液体的流淌性．(2)具有晶体的光学各向异性．(3)从某个方向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．例1下列有关物质属性及特征的说法中，正确的是()A．晶体的物理性质都是各向异性的B．温度上升，每个分子的动能都增大C．分子间的引力和斥力同时存在D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性，故A错误；温度上升时，分子的平均动能增大，而非每个分子的动能都增大，故B错误．答案CD变式题组1．[晶体、非晶体的理解]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1(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．则由此可推断出甲为______，乙为______，丙为________．(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)图1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．2．[固体和液体的理解]关于固体和液体，下列说法中正确的是()A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B．单晶体和多晶体的物理性质没有区分，都有固定的熔点和沸点C．液体的浸润与不浸润均是分子力作用的表现D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点答案CD解析玻璃属于非晶体，A错误；单晶体和多晶体的物理性质有区分，如单晶体在物理性质上表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，B错误．3．[液体表面张力的理解]对于液体在器壁四周的液面发生弯曲的现象，如图2所示.对此有下列几种解释，正确的是()图2A．表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B．表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C．附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密D．附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏答案ACD解析表面层内的分子比液体内部稀疏，分子间表现为引力，这就是表面张力，A正确，B错误；浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子密集，不浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏，而附着层Ⅰ为浸润液体，附着层Ⅱ为不浸润液体，故C、D均正确．4．[对饱和汽、湿度的理解]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．温度上升时，饱和汽压增大C．在相对湿度相同的状况下，夏天比冬天的确定湿度大D．饱和汽压和相对湿度都与体积无关答案BCD解析在确定温度下，饱和汽压是确定的，饱和汽压随温度的上升而增大，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，称为空气的确定湿度；相对湿度＝eq\f(水蒸气的实际压强,同温度下水的饱和汽压)，夏天的饱和汽压大，在相对湿度相同时，夏天的确定湿度大．考点二气体压强的产生与计算1．产生的缘由由于大量分子无规章运动而碰撞器壁，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．打算因素(1)宏观上：打算于气体的温度和体积．(2)微观上：打算于分子的平均动能和分子的密集程度．3．平衡状态下气体压强的求法(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为争辩对象，分析液片两侧受力状况，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)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为争辩对象进行受力分析，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．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强．4．加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为争辩对象，进行受力分析，利用牛顿其次定律列方程求解．例2[活塞封闭气体压强的求解]如图3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确定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？图3答案p0＋eq\f(mg,S)p0－eq\f(Mg,S)解析题图甲中选m为争辩对象．pAS＝p0S＋mg得pA＝p0＋eq\f(mg,S)题图乙中选M为争辩对象得pB＝p0－eq\f(Mg,S).递进题组5．[液体封闭气体压强的求解]若已知大气压强为p0，在图4中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．图4答案甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh丁：p0＋ρgh1解析在甲图中，以高为h的液柱为争辩对象，由二力平衡知p甲S＝－ρghS＋p0S所以p甲＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为争辩对象，由平衡方程F上＝F下有：pAS＋ρghS＝p0Sp乙＝pA＝p0－ρgh在图丙中，仍以B液面为争辩对象，有pA′＋ρghsin60°＝pB′＝p0所以p丙＝pA′＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh在图丁中，以液面A为争辩对象，由二力平衡得p丁S＝(p0＋ρgh1)S所以p丁＝p0＋ρgh16.[关联气体压强的计算]竖直平面内有如图5所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大．图5答案pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)解析从开口端开头计算：右端为大气压p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．此类题求气体压强的原则就是从开口端算起(一般为大气压)，沿着液柱在竖直方向上，向下加ρgh，向上减ρgh即可(h为高度差)．考点三气体试验定律的应用1．气体试验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容确定质量的某种气体，在温度不变的状况下，压强与体积成反比确定质量的某种气体，在体积不变的状况下，压强与热力学温度成正比确定质量的某种气体，在压强不变的状况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)图象2.抱负气体的状态方程(1)抱负气体①宏观上讲，抱负气体是指在任何条件下始终遵守气体试验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为抱负气体．②微观上讲，抱负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)抱负气体的状态方程确定质量的抱负气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.气体试验定律可看做确定质量抱负气体状态方程的特例．例3如图6所示，一竖直放置的、长为L的细管下端封闭，上端与大气(视为抱负气体)相通，初始时管内气体温度为T1.现用一段水银柱从管口开头注入管内将气柱封闭，该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出，平衡后管内上下两部分气柱长度比为1∶3.若将管内下部气体温度降至T2，在保持温度不变的条件下将管倒置，平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐(没有水银漏出)．已知T1＝eq\f(5,2)T2，大气压强为p0，重力加速度为g.求水银柱的长度h和水银的密度ρ.图6解析设管的截面积为S，初始时气体压强为p0，体积为V0＝LS注入一段水银柱后下部气体压强为p1＝p0＋ρgh体积为V1＝eq\f(3,4)(L－h)S由玻意耳定律有p0LS＝(p0＋ρgh)×eq\f(3,4)(L－h)S将管倒置后，管内气体压强为p2＝p0－ρgh体积为V2＝(L－h)S由抱负气体状态方程有eq\f(p0LS,T1)＝eq\f((p0－ρgh)(L－h)S,T2)解得h＝eq\f(2,15)L，ρ＝eq\f(105p0,26gL)答案eq\f(2,15)Leq\f(105p0,26gL)递进题组7．[气体试验定律的应用]在如图7所示的汽缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经光滑定滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm(设活塞与汽缸壁间无摩擦)．假如缸内空气变为0℃，问：图7(1)重物是上升还是下降？(2)这时重物将从原处移动多少厘米？答案(1)上升7(2)2.7cm解析(1)缸内气体等压变化，温度降低，体积减小，故活塞下移，重物上升．(2)分析可知缸内气体做等压变化．设活塞截面积为S，气体初态体积V1＝10S，温度T1＝373K，末态温度T2＝273K，体积设为V2＝hS(h为活塞到缸底的距离)据eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)可得h≈7.3cm则重物上上升度Δh＝(10－7.3)cm＝2.7cm考点四用图象法分析气体的状态变化1．利用垂直于坐标轴的线作挂念线去分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系．例如：在图8甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必定上升，所以T2T1.又如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积确定减小，所以V2V1.图82．确定质量的气体不同图象的比较类别图线特点举例p－VpV＝CT(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－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小例4如图9甲是确定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.图9(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并依据图象供应的信息，计算图甲中TA的温度值．(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.假如需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．解析(1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB依据盖—吕萨克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)所以TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f(0.4,0.6)×300K＝200K.(2)由题图甲可知，由B→C是等容变化，依据查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)所以pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB＝eq\f(4,3)×1.5×105Pa＝2.0×105Pa则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示．答案见解析递进题组8．[气体图象的应用]确定质量抱负气体的状态经受了如图10所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()图10A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变答案AB解析首先，由于bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，如图所示，则ae是等容线，即Va＝Ve，由于VdVe，所以VdVa，da过程中体积不是保持不变，D错误．本题选A、B.9．[气体图象的应用]确定质量的抱负气体由状态A变为状态D，其有关数据如图11甲所示，若状态D的压强是2×104Pa.图11(1)求状态A的压强；(2)请在图乙画出该状态变化过程的p－T图象，并分别标出A、B、C、D各个状态，不要求写出计算过程．答案(1)4×104Pa(2)见解析解析(1)据抱负气体的状态方程得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pDVD,TD)则pA＝eq\f(pDVDTA,VATD)＝4×104Pa(2)p－T图象及A、B、C、D各个状态如图所示．考点五抱负气体试验定律微观解释1．等温变化确定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．在这种状况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大．2．等容变化确定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种状况下，温度上升时，分子的平均动能增大，气体的压强增大．3．等压变化确定质量的气体，温度上升时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变．例5对于确定质量的气体，当压强和体积发生变化时，以下说法正确的是()A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不行能不变B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能确定不变D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大解析当体积增大时，单位体积内的分子数削减，只有气体的温度上升，分子平均动能增大，压强才能增大，A正确，B错误；当体积减小时，单位体积内的分子数增多，温度不变、降低、上升都可能使压强增大，C错误；同理体积增大时，温度不变、降低、上升都可能使压强减小，故D正确．答案AD变式题组10．[气体试验定律的微观解释]封闭在汽缸内确定质量的气体，假如保持气体体积不变，当温度上升时，以下说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多答案BD解析等容变化温度上升时，压强确定增大，分子密度不变，分子平均动能增大，单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多，B、D正确．11．[气体试验定律的微观解释]确定质量的抱负气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是由于()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．气体分子的密度增大答案BD解析抱负气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变，故B、D正确，A、C错误．高考模拟明确考向1．(2022·福建·30)如图12，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()图12A．曲线①B．曲线②C．曲线③D．曲线④答案D解析速率较大或较小的分子占少数，接近平均速率的分子占多数，分子速率不行能为0，也不行能为无穷大，因此只有曲线④符合要求．2．(2021·海南·15(1))下列说法正确的是()A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面．这是由于水表面存在表面张力B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在洁净的玻璃板上却不能，这是由于油脂使水的表面张力增大C．在围绕地球飞行的守宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形．这是表面张力作用的结果D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力答案AC解析水的表面张力托起针，A正确；水在油脂上不浸润，在洁净的玻璃上浸润，B错误；当宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时，里面的全部物体均处于完全失重状态，此时自由飘浮的水滴在表面张力作用下呈现球形，C正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开，是大气压的作用，D错误．3．(2022·大纲全国·16)对于确定量的淡薄气体，下列说法正确的是()A．压强变大时，分子热运动必定变得猛烈B．保持压强不变时，分子热运动可能变得猛烈C．压强变大时，分子间的平均距离必定变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小答案BD解析本题考查气体性质，压强变大，温度不愿定上升，分子热运动不愿定变得猛烈，A错误；压强不变，温度也有可能上升，分子热运动可能变得猛烈，B正确；压强变大，体积不愿定减小，分子间的平均距离不愿定变小，C错误；压强变小，体积可能减小，分子间的平均距离可能变小，D正确．4．下列关于气体的压强说法正确的是()A．确定质量的抱负气体温度不断上升，其压强确定不断增大B．确定质量的抱负气体体积不断减小，其压强确定不断增大C．大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强D．气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关答案CD5．图13甲是晶体物质微粒在平面上的排列状况，图中三条等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，由此得出晶体具有______的性质．如图乙所示，液体表面层分子比较稀疏，分子间的距离大于分子平衡时的距离r0，因此表面层分子间作用力的合力表现为______．图13答案各向异性引力解析沿不同方向物质微粒的数目不同，使得晶体具有各向异性．当分子间的距离等于分子间的平衡距离时，分子间的引力等于斥力，合力为0；当分子间的距离大于分子间的平衡距离时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快，合力表现为引力．练出高分一、单项选择题1．液体的饱和汽压随温度的上升而增大()A．其变化规律遵循查理定律B．是由于饱和汽的质量随温度的上升而增大C．是由于饱和汽的体积随温度的上升而增大D．是由于饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的上升而增大答案D解析当温度上升时，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.2．如图1，确定量的抱负气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()图1A．渐渐增大B．渐渐增小C．始终不变D．先增大后减小答案A解析由图象可得，体积V减小，温度T增大，由公式eq\f(pV,T)＝C得压强p确定增大．故答案选A.3．图2为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有确定质量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是()图2A．温度降低，压强增大B．温度上升，压强不变C．温度上升，压强减小D．温度不变，压强减小答案A解析对被封闭的确定质量的气体进行争辩，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合抱负气体状态方程eq\f(pV,T)＝C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T确定降低，B选项错误．当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T确定降低，C、D选项均错误．当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在增大、不变、减小三种状况．当封闭气体的压强p增大时，温度T可能上升、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度T确定降低，封闭气体的压强p减小时，温度T确定降低．故只有选项A可能．4．下列说法正确的是()A．确定质量的气体，当温度上升时，压强确定增大B．确定质量的气体，当体积增大时，压强确定减小C．确定质量的气体，当体积增大、温度上升时，压强确定增大D．确定质量的气体，当体积减小、温度上升时，压强确定增大答案D解析确定质量的气体，其分子总数确定，当温度上升时，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，故不能断定压强确定增大，A项错误；当体积增大时，气体分子的密度减小，有使压强减小的可能，但不知道气体分子的平均动能如何变化，同样不能断定压强确定减小，B项错误；体积增大有使压强减小的趋势，温度上升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，不能断定压强如何变化，故C项错误；体积减小有使压强增大的趋势，温度上升也有使压强增大的趋势，这两种趋势都使压强增大，故压强确定增大，D项正确．二、多项选择题5．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)排列是规章的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BC6．关于液体的表面张力，下列说法中正确的是()A．表面张力是液体各部分间的相互作用B．液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部的D．表面张力的方向总是与液面相切的答案BD7．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答案CD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，从而转变液晶的某些性质；温度、压力、外加电压等因素变化时，都会转变液晶的光学性质，选项C、D正确．8．关于空气湿度，下列说法正确的是()A．当人们感到潮湿时，空气的确定湿度确定较大B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度确定较小C．空气的确定湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比答案BC解析当人们感到潮湿时，空气的相对湿度确定较大，当人们感到干燥时，空气的相对湿度确定较小，这是由于无论空气的确定湿度多大，只要比饱和汽压小得越多，液体就越简洁蒸发，这时人身上分泌的液体越简洁蒸发，人感觉就越干燥，选项A错误，B正确；空气的确定湿度用空气中所含水蒸气的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，选项C正确，D错误．9.用如图3所示的试验装置来争辩气体等容变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入不定量的水银，烧瓶中封有确定量的抱负气体，开头时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶