【物理】2018届一轮复习苏教版第11章第2节固体、液体和气体教案 12页

第2节　固体、液体和气体 知识点1　固体和液体 ‎1．固体 ‎(1)固体分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．‎ ‎(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．‎ ‎(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性，非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．‎ ‎2．液体 ‎(1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多，液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小；液体内部分子间的距离在10－‎10 m左右．‎ ‎(2)液体的表面张力 液体表面层分子间距离较大，因此分子间的作用力表现为引力；液体表面存在表面张力，使液体表面绷紧，浸润与不浸润也是表面张力的表现．‎ ‎3．液晶 液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，液晶在显示器方面具有广泛的应用．‎ 知识点2　气体分子动理论和气体压强 ‎1．气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．‎ ‎2．气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律．‎ ‎3．气体分子向各个方向运动的机会均等．‎ ‎4．温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．‎ ‎5．气体压强 ‎(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)决定气体压强大小的因素 ‎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数密度．‎ 知识点3　气体实验定律和理想气体状态方程 ‎1．气体实验定律 ‎(1)等温变化——玻意耳定律：‎ ‎①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．‎ ‎②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．‎ ‎(2)等容变化——查理定律：①内容：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．‎ ‎②公式：＝或＝C(常数)．‎ ‎(3)等压变化——盖—吕萨克定律：‎ ‎①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比．‎ ‎②公式：＝或＝C(常数)．‎ ‎2．理想气体及其状态方程 ‎(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．‎ ‎(2)状态方程：＝或＝C(常数)．‎ ‎[核心精讲]‎ ‎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 ‎(1)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．‎ ‎(2)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．‎ ‎(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．‎ ‎(4)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．‎ ‎[题组通关]‎ ‎1．(多选)(2015·江苏高考)对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　)‎ A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B．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的排列不规则 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 AD ‎　晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性的，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确．‎ ‎2．(多选)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．这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 ACD　水的表面张力托起针，A正确；水在油脂上不浸润，在干净的玻璃上浸润，B错误，C、D正确．‎ ‎[名师微博]‎ 晶体理解的四点提醒 ‎1．单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性．‎ ‎2．不能从形状上区分晶体与非晶体．‎ ‎3．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．‎ ‎4．液晶既不是晶体也不是液体．‎ ‎ ‎ ‎[师生共研]‎ ‎●考向1　气体实验定律的应用 ‎　(2015·全国卷Ⅱ)如图1121所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l＝‎10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h＝‎3.0 cm.现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝‎‎10.0 cm 时将开关K关闭．已知大气压强p0＝75.0 cmHg.‎ 图1121‎ ‎(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；‎ ‎(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度．‎ ‎【解题关键】‎ 关键信息 信息解读 两侧水银面的高度差为h1＝‎‎10.0 cm B侧水银面比A侧的低‎10.0 cm 在B侧注入水银两侧水银面同高 A侧内部气体压强为p0‎ ‎【规范解答】　(1)以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l＝‎10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝‎10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.由玻意耳定律得pl＝p‎1l1 ①‎ 由力学平衡条件得 p＝p0＋h ②‎ 打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止．由力学平衡条件有 p1＝p0－h1 ③‎ 联立①②③式，并代入题给数据得 l1＝‎12.0 cm. ④‎ ‎(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律得 pl＝p‎2l2 ⑤‎ 由力学平衡条件有 p2＝p0 ⑥‎ 联立②⑤⑥式，并代入题给数据得 l2＝‎10.4 cm ⑦‎ 设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1 ⑧‎ 联立④⑦⑧式，并代入题给数据得 Δh＝‎13.2 cm.‎ ‎【答案】　(1)‎12.0 cm　(2)‎‎13.2 cm ‎●考向2　理想气体状态方程的应用 ‎　如图1122所示，有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内，温度均是‎27 ℃‎.M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝‎2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为H＝‎27 cm，N活塞相对于底部的高度为h＝‎18 cm.现将一质量为m＝‎400 g的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降．已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，‎ 图1122‎ ‎(1)求下部分气体的压强多大；‎ ‎(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为‎127 ℃‎，求稳定后活塞M、N距离底部的高度．‎ ‎【规范解答】　(1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得：pS＝mg＋p0S 解得p＝1.2×105 Pa.‎ ‎(2)对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得：‎ ＝ 得：h2＝‎20 cm，故活塞N距离底部的距离为h2＝‎‎20 cm 对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得：p0(H－h)S＝pLS 得：L＝‎‎7.5 cm 故此时活塞M距离底端的距离为 H2＝20＋7.5＝‎27.5 cm.‎ ‎【答案】　(1)1.2×105 Pa ‎(2)‎27.5 cm　‎‎20 cm 利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 ‎[题组通关]‎ ‎3．(2016·全国甲卷)一氧气瓶的容积为‎0.08 m3‎，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‎0.36 m3‎.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．【导学号：96622191】‎ ‎【解析】　设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得 p1V1＝p2V2 ①‎ 重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为 V3＝V2－V1 ②‎ 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0‎ 则有 p2V3＝p0V0 ③‎ 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为 N＝V0/ΔV ④‎ 联立①②③④式，并代入数据得 N＝4(天)． ⑤‎ ‎【答案】　4天 ‎4．如图1123所示，在两端封闭、粗细均匀的竖直长管道内，用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体．开始时管道内气体温度都为T0＝500 K，下部分气体的压强p0＝1.25×105 Pa，活塞质量m＝‎0.25 kg，管道的内径横截面积S＝‎1 cm2.现保持管道下部分气体温度不变，上部分气体温度缓慢降至T，最终管道内上部分气体体积变为原来的，若不计活塞与管道壁间的摩擦，g取‎10 m/s2，求此时上部分气体的温度T.‎ 图1123‎ ‎【解析】　设初状态时两部分气体体积均为V0‎ 对下部分气体，等温变化 p0V0＝pV V＝V0‎ 解得p＝1×105 Pa 对上部分气体，初态p1＝p0－＝1×105 Pa 末态p2＝p－＝0.75×105 Pa 根据理想气体状态方程，有 ＝ 解得T＝281.25 K.‎ ‎【答案】　281.25 K ‎[核心精讲]‎ 一定质量气体状态变化图象对比 图线 特点 举例 pV pV＝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 p＝CT，斜率k＝CT，‎ 即斜率越大，温度越高 ‎ pT p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 VT V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 ‎[师生共研]‎ ‎　图1124甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.‎ 图1124‎ ‎(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，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pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．‎ ‎【规范解答】　(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 根据盖—吕萨克定律可得＝ 所以TA＝TB＝×300 K＝200 K.‎ ‎(2)由题图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得＝ 所以pC＝pB＝pB＝pB＝×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa 则可画出由状态A→B→C的pT图象如图所示．‎ ‎【答案】　见解析 ‎1．要清楚等温、等压、等容变化在p V图象、p T图象、V T图象中的特点．‎ ‎2．若题中给出了图象，则从中提取相关的信息，如物态变化的特点、已知量、待求量等．‎ ‎3．若需作出图象，则分析物态变化特点，在特殊点处，依据题给已知量、解得待求量，按要求作图象．若从已知图象作相同坐标系的新图象，则在计算后也可以应用“平移法”．‎ ‎[题组通关]‎ ‎5．(多选)(2016·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图1125所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是(　　) 【导学号：96622192】‎ 图1125‎ A．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 ABE　由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：‎ ＝＝＝＝C，即 paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.‎ 设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，‎ 过程da中压强为p′0＝pd＝pa.‎ 由外界对气体做功W＝p·ΔV知，‎ 过程bc中外界对气体做的功Wbc＝P0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝P′0(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确(此选项也可用排徐法直接判断更快捷)．‎ ‎6．(2014·福建高考)图1126为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是________．(填选项前的字母)‎ 图1126‎ A．TATB，TB＝TC C．TA>TB，TBTC C　根据气体实验定律比较．‎ 由题中图象可知，气体由A到B过程为等容变化，由查理定律得＝，pA>pB，故TA>TB；由B到C过程为等压变化，由盖·吕萨克定律得＝，VB