高考物理一轮复习-第十三章-第2讲-固体、液体和气体

第2讲固体、液体和气体

一、晶体、非晶体、晶体的微观结构1．晶体与非晶体异性

同性

原子排列有规则，但多晶体每个晶粒间的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形态，同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.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

地、周期性地在空间排列。(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点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结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数

同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成

同的空间点阵规则不不二、液体与液晶1．液体的表面张力(1)概念液体表面各部分间

的力。(2)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积

的趋势。(3)方向表面张力跟液面

，且跟这部分液面的分界线

。互相吸引最小相切垂直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

。(2)液晶分子的位置无序使它像

，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

。异性流动性液体晶体杂乱无章发生改变三、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。动态平衡饱和越大压力

单位面积上

2．气体实验定律命题点一固体和液体的性质

自主探究1．晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。2．液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小1．(2021·四川省攀枝花统考)下列关于物理现象的解释正确的是(

)A.荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体有表面张力B.人们感到潮湿是因为空气的绝对湿度较大C.土壤里有很多毛细管，若要防止地下的水分沿着它们引到地表，可将地面的土壤锄松D.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动E.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点ACE

解析：表面张力有使液体的表面积最小化的趋势，夏天荷叶上的小水珠呈球形，是液体表面张力作用的结果，故A正确；人们感到潮湿时，与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，故B错误；土壤里有很多毛细管，如果将地面的土壤锄松，毛细管被破坏，地下的水将不会被引到地面，故C正确；布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动，由于花粉是由大量花粉分子组成的，所以布朗运动不能反映花粉分子的热运动，故D错误；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些单晶体相似，具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故E正确。2．(2021·河南开封四校联考)下列说法正确的是(

)A.蔗糖受潮后粘在一起形成糖块，粘在一起的糖块是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上的导热性能不同C.有的物质在不同的条件下能够生成不同的晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布D.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变BCD

解析：蔗糖受潮后会粘在一起形成糖块，该糖块是多晶体，故A错误；固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上具有各向异性，例如具有不同的导热性能，故B正确；有些物质在不同条件下能生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布，例如：金刚石和石墨都是由碳元素构成的，它们有不同的点阵结构，故C正确；在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，把晶体硫加热熔化(温度超过300℃)再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故D正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能要增加，故E错误。命题点二气体压强的计算

自主探究1．气体压强产生的原因分子热运动不断撞击容器壁(或者假想气壁)，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作气体的压强。2．气体压强的决定因素压强与分子热运动速度以及撞击频率有关，从宏观上取决于气体的温度和体积。从微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度。3．气体压强计算的两类模型(1)活塞模型图甲和图乙是最常见的封闭气体的两种方式。其基本的方法就是先对“活塞”进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。(2)液柱模型如图丁所示，U形管竖直放置。根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等。所以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来，则有pB＋ρgh2＝pA而pA＝p0＋ρgh1所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2)。3．若已知大气压强为p0，在图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。4.(1)如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板质量为m，不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则封闭在容器内的气体的压强为多少？(2)如图，两个汽缸的质量均为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一定质量的空气A、B，大气压为p0，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？(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)方法技巧求解压强问题常见的4种方法(1)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，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。(4)牛顿第二定律法：选取与气体接触的液体(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。

命题点三气体实验定律及状态方程的应用

师生互动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，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)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？[解析]

(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的横截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2。由玻意耳定律有p1V1＝p2V2，①设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有p1＝p0＋ρgh0，②p2＝p0＋ρgh，③V1＝(2H－l－h0)S，V2＝HS，④联立①②③④式并代入题给数据得h＝12.9cm。⑤[解析]

(1)设应打气n次，初态为：p1＝1atm，V1＝150cm3·n＋2L＝0.15nL＋2L；末态为：p2＝2.5atm，V2＝2L。根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得n＝20。(2)由题意可知p2′＝1atm，根据玻意耳定律得p2V2＝p2′V2′，代入数据解得V2′＝5L，剩下的药液为V＝15L－5L＝10L。[答案]

(1)20

(2)10L5．(2020·高考全国卷Ⅱ)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H≫h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。(1)求进入圆筒内水的高度l；(2)保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。6．(2021·广东茂名模拟)一位消防员在火灾现场发现一个容积为V0的废弃的氧气罐(认为容积不变)，经检测，内部封闭气体压强为1.2p0(p0为1个标准大气压)。为了消除安全隐患，消防员拟用下面两种处理方案：(1)冷却法：经过合理冷却，使罐内气体温度降为27℃，此时气体压强降为p0，求氧气罐内气体原来的温度是多少摄氏度？(2)放气法：保持罐内气体温度不变，缓慢地放出一部分气体，使罐内气体压强降为p0，求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量的比值。命题点四气体状态变化的图像问题

师生互动1．一定质量的气体不同图像的比较2.分析技巧利用作垂直于坐标轴的辅助线去分析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：(1)如图甲所示，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，温度必然升高，所以T2>T1。(2)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，体积一定减小，所以V2<V1。[典例4]

如图所示，一定质量的理想气体，从A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是(

)A.A→B过程温度升高，压强不变B.B→C过程体积不变，压强变小C.B→C过程体积不变，压强不变D.C→D过程体积变小，压强变大E.C→D过程温度不变，压强变小图像信息的应用

ABD

图像间的转换[典例5]

(2021·云南曲靖高三质检)一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示。若状态D的压强是2×104Pa。(1)求状态A的压强；(2)请在图乙中画出该状态变化过程的p-T图像，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)图见解析