《备考指南 物理 》课件-选修3-3 第2讲

热学(选考)选修3－3第2讲固体、液体与气体【考纲解读】1.知道晶体、非晶体的区别.2.理解表面张力，能解释有关现象.3.掌握气体的三个实验定律，能用三个实验定律分析气体状态变化问题．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养改造02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．晶体：晶体分为__________________．单晶体具有__________________、_____________、________________；多晶体是由许多_________________________组成的物体．和单晶体一样，也具有确定的________．2．非晶体：非晶体在外观上____________________，__________________；一些物理性质表现为____________．一固体单晶体和多晶体规则的几何形状各向异性有确定的熔点杂乱无章地排列的小晶体熔点没有规则的几何形状没有确定的熔点各向同性1．液体的微观结构与________非常类似．2．液体的表面张力：液体表面有________的趋势，液面呈绷紧状态，液面上的张力为表面张力．3．液晶：即液态晶体，是由固态向液态转化的_________液体．(1)力学性质上与________相同，具有流动性、连续性．光学性质、电学性质等方面具有________的某些性质，如各向异性．(2)液晶微观结构上具有液体、晶体的_________且液晶分子的排列会受电压、温度等的作用而改变．二液体非晶体收缩中间态液体晶体双重性夯基题组1．(多选)(2019年锦州期末)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(

)A．所有晶体沿各个方向的光学性质都相同B．非晶体沿各个方向的物理性质都相同C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D．物质是晶体还是非晶体，是绝对的，不可能相互转化E．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体【答案】BCE【解析】晶体分为单晶体和多晶体．单晶体具有各向异性．多晶体是由许多杂乱无章排列的小晶体组成的，多晶体和非晶体一样具有各向同性，选项A错误．非晶体具有各向同性，选项B正确．无论是单晶体还是多晶体，晶体内部的分子按一定的规律排布，即具有一定的规律性，空间上的周期性，选项C正确．物质是晶体还是非晶体，不是绝对的，在一定条件下可以相互转化，选项D错误，E正确．2．(多选)(2018年唐山名校期末)关于液体表面张力产生的原因，以下说法错误的是(

)A．在液体的表面层，分子间距大，分子之间斥力消失，只有引力B．由于气体分子对表面层液体分子的吸引C．在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势D．由于受到指向液内的吸引力的作用E．液体表面和里面的分子稀密不同，导致分子作用力存在差异引起的【答案】ABD【解析】与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离．液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力．表面张力使液体表面有收缩的趋势．故A、B、D错误，C、E正确．1．气体的状态参量(1)温度：在宏观上表示物体的________程度；在微观上是分子平均动能的________．(2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的________．(3)压强：气体的压强是由于气体分子____________器壁而产生的．三气体冷热标志容积频繁碰撞2．气体分子动理论(1)气体分子运动的特点：①气体分子除了相互碰撞或碰撞器壁外，__________的作用；②每个气体分子的运动是___________的，但对大量分子整体来说，分子的运动是_________的．(2)气体压强的微观意义：气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的____________；②分子的____________．不受力杂乱无章有规律平均动能密集程度(2)查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成________，即p∝T，________＝恒量．(3)盖—吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成________，即V∝T，________＝恒量．反比pV

正比正比4．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：在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发停止．这种与液体处于____________的蒸汽称为饱和汽．②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽称为未饱和汽．动态平衡增大压强夯基题组3．(多选)(2019年海口名校联考)下列对饱和汽、未饱和汽、饱和汽压以及湿度的认识，不正确的是(

)A．液体的饱和汽压只与液体的性质和温度有关，而与体积无关B．增大压强一定可以使未饱和汽变成饱和汽C．降低温度一定可以使未饱和汽变成饱和汽D．空气中所含水蒸气的压强越大，空气的湿度越大E．干湿泡温度计的示数差别越小，空气的湿度越大【答案】BCD【解析】饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，而与体积、压强无关，选项A正确，B错误．饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，降低温度可能使未饱和汽变成饱和汽，但不一定使未饱和汽变成饱和汽，选项C错误．空气的湿度是指相对湿度，空气中所含水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度越大，但相对湿度不一定越大，选项D错误．干湿泡温度计的示数差别越大，说明空气越干燥，相对湿度越小；干湿泡温度计的示数差别越小，空气的湿度越大．选项E正确．4．(多选)(2018年洛阳二模)一定质量的理想气体的状态变化如图所示，则该气体(

)A．状态b的压强大于状态c的压强B．状态a的压强大于状态b的压强C．从状态c到状态d，体积增大D．从状态a到状态c，温度升高E．从状态b到状态d，压强不断增大，温度先增大后减小【答案】ACD【解析】分别过abcd四个点作出等压变化线，如图所示，可知压强与等压线的斜率成反比．保持体积不变，温度越高，则压强越大．在V－T图像中，倾角越大，压强越小，所以pa＜pd＜pc＜pb，A正确，B错误．由图像可知，状态c到状态d体积增大，C正确．从状态a到状态c，温度升高，D正确．从状态b到状态d，温度不变，E错误．考点各个击破21．晶体与非晶体的比较考点1晶体和非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性微观粒子排列有规则，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，在一定的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．特别提醒．晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上，而不能依据是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体都没有规则的几何外形．有些晶体可能只有某种或几种物理性质表现为各向异性，其他物理性质是各向同性的．例1

(多选)(2018年汕头一模)下列说法正确的是(

)A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间有规则排列D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同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【答案】ACD【解析】根据晶体具有固定的熔点可知，食盐熔化过程中温度保持不变，说明食盐是晶体，选项A正确．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片具有各向异性，云母片是晶体．选项B错误．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间有规则排列，选项C正确．石墨和金刚石都由碳分子组成，但它们的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同，选项D正确．在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但内能增大，选项E错误．【答案】ABD【解析】晶体具有比较固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，选项A正确．固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形；固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形．选项B正确．在热传导方面，固体甲若是多晶体，则不一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，选项C错误．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，选项D正确．晶体在熔化时具有一定的熔点，但由于晶体吸收热量，内能在增大，选项E错误．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．1．液体由于液体分子排列的特点，使得液体具有一些特有的物理性质：(1)液体和气体没有一定的形状，是流动的．(2)液体和固体具有一定的体积，而气体的体积变化不定．(3)液体和固体都很难被压缩，而气体可以很容易被压缩．(4)液体在物理性质上表现为各向同性．考点2液体和液晶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到表面积最小的趋势；(2)方向：表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直．(3)浸润和不浸润附着层内液体分子间距比液体内部小，表现为浸润；附着层内液体分子间距比液体内部大，表现为不浸润．(4)毛细现象一种现象是浸润液体在细管中上升，另一种现象是不浸润液体在细管中下降．3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性；(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体；(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杂乱无章的．例2

(多选)(2019年河南模拟)下列说法正确的是(

)A．液晶是一种晶体，液晶的光学性质随温度的变化而变化B．液晶分子没有固定的位置，但排列有大致相同的取向C．生物膜的主要构成部分是某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶D．有些物质在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围内具有液晶态E．通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质一般不容易具有液晶态【答案】BCD【解析】液晶是一种晶体．液晶的光学性质随电场的变化而变化，与温度无关．选项A错误．液晶具有流动性，故其分子没有固定的位置，但排列有大致相同的取向，因而其光学性质表现为各向异性．选项B正确．生物膜的主要构成部分是某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶，选项C正确．当有些物质溶解度达到饱和时，溶解会达到平衡．所以有些物质在适当溶剂中溶解时在一定浓度范围内具有液晶态，选项D正确．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质虽并不都是呈液晶态，但也可能呈液晶态，选项E错误．

思路液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态．练2

(多选)(2018年厦门模拟)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的缘故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关E．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的缘故【答案】ACD【解析】把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，选项A正确．水对油脂表面是不浸润的，所以成水珠状；水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，选项B错误．宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，选项C正确．毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，选项D正确．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，这是由于大气压力的缘故，选项E错误．1．表面张力实质是表面层的液体分子间的相互作用力的宏观表现．2．液晶既不是液体也不是晶体．液晶的性质既具有液体的流动性，又具有晶体的物理性质各向异性．1．气体的状态参量表征气体状态的物理量称为气体的状态参量．对于一定质量的某种气体，在宏观上常用温度T、体积V和压强p来描述其状态．2．气体的温度(1)从宏观上看，表示物体的冷热程度；从微观上看，是物体内大量分子平均动能的标志，反映了气体分子无规则运动的激烈程度．(2)温标指温度的数值表示法．常用温标有摄氏温标和热力学温标2种，所对应的温度分别叫摄氏温度和热力学温度(绝对温度)．考点3气体的状态参量3．气体的体积(1)由于气体分子间的平均距离是分子直径的10倍以上，分子间的相互作用力可以认为是零，因而极易流动和扩散，总是要充满整个容器，故气体的体积等于盛气体的容器的容积．(2)气体的体积用V表示，其国际单位是m3；常用单位有L(dm3)、mL(cm3)．换算关系：1m3＝103L＝106mL.4．气体的压强(1)产生的原因．由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，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)决定因素：①宏观上：决定于气体的温度和体积．②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度．(3)常用单位：帕斯卡(Pa)．1Pa＝1N/m21atm＝760mmHg＝1.013×105Pa(4)计算方法：①液体封闭的气体压强的确定．平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡求出气体的压强．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处的压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强．液体内部深度为h处的总压强p＝p0＋ρgh.②固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定．由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来求出气体压强．③加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般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．特别提醒：(1)气体压强与大气压强不同，大气压强由重力产生，随高度增大而减小；气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁产生，大小不随高度变化而变化．(2)容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的，并非因其重力产生的．(3)求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强．例3

(2018届嘉定一模)一开口向下导热均匀直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上．玻璃管下端浸没在固定水银槽中，管内外水银面高度差为h.下列情况能使细绳拉力增大的是(

)A．大气压强增加B．环境温度升高C．向水银槽内注入水银D．略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移【答案】A练3

(多选)下图为某实验器材的结构示意图．金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水．在水加热升温的过程中，被封闭的空气(

)A．内能增大B．压强增大C．分子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大【答案】AB【解析】水加热升温使空气温度升高，故封闭空气的内能增大，气体分子的平均动能增大，分子对器壁的撞击力增大，故压强增大．但分子间距离不变，故分子间作用力不变．由于温度是分子平均动能的标志，是一个统计规律，温度升高时并不是所有分子的动能都增大，有少数分子动能甚至可能减小．故A、B正确，C、D错误．1．气体状态变化的图像问题考点4理想气体及气体实验定律例4

一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．【答案】4天练4一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中没有气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg.环境温度不变．【答案】9.42cm利用气体实验定律解决问题的基本思路核心素养改造3问题专攻：气体压强的计算1．气体压强的计算气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力，因此可根据平衡或牛顿运动定律计算气体压强的大小．2．常见的两种模型(1)