高考物理大一轮总复习 第一章 第2讲 固体 液体与气体 新人教版选修33

第第2讲固体、液体与气体讲固体、液体与气体01主干回顾固基础知识点1固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构 1.晶体(单晶体、多晶体)和非晶体的区别分类分类比较比较晶体晶体非晶体非晶体单晶体单晶体多晶体多晶体外形外形规则规则不规则不规则不规则不规则熔点熔点确定确定不确定不确定物理性质物理性质各向异性各向异性各向同性各向同性原子排列原子排列有规则，但多晶体中各个单晶体间有规则，但多晶体中各个单晶体间的排列无规则的排列无规则无规则无规则形成与转形成与转化化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态同一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些非晶体，在一定条件下也可转化为晶体典型物质典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、玻璃、蜂蜡、松香松香2.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点组成晶体的微观粒子有规则地、周期性地在空间排列(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点现象现象原因原因晶体有规则的外形晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的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不同相同距离上的微粒数不同晶体的多形性晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵间点阵3.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 异性异性流动性流动性液体液体晶体晶体杂乱无章杂乱无章发生改变发生改变 (5)应用 利用液晶的 ，可以制成液晶显示器 利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测_.光学效应光学效应温度温度知识点2液体的表面张力现象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 4大小液体的温度越高，表面张力 ；液体中溶有杂质时，表面张力 ；液体的密度越大，表面张力 互相吸引互相吸引最小最小相切相切垂直垂直越小越小变小变小越大越大5. 液体的毛细现象浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象.知识点3饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度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：没有达到的蒸汽2. 饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的 (2)特点：饱和汽压随温度而变温度越高，饱和汽压_，且饱和汽压与饱和汽的体积无关动态平衡动态平衡饱和状态饱和状态压强压强越大越大3. 湿度(1)定义：空气的程度(2)绝对湿度：空气中所含的压强(3)相对湿度：在某一温度下，空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比，潮湿潮湿水蒸气水蒸气知识点4气体分子运动速率的统计分布气体实验定律 理想气体一、气体分子运动的特点(1)分子很小，间距 ，除碰撞外不受力(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都 (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“_”的规律分布很大很大相等相等中间多，两头少中间多，两头少 (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是 的，温度升高时，速率小的分子数，速率大的分子数 ，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大确定确定减少减少增多增多二、气体的状态参量1气体的压强(1)产生原因由于气体分子无规则的 ，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力气体的压强在数值上等于作用在单位面积上的压力(2)单位及换算关系国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa1 N/m2常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)换算关系：1 atm76 cmHg1.013105 Pa1.0105 Pa.热运动热运动2气体的温度(1)物理意义宏观上温度表示物体的冷热程度，微观上 是分子平均动能的标志(2)国际单位开尔文，简称开，符号： .(3)热力学温度与摄氏温度的关系T.温度温度Kt273 K3. 气体的体积气体体积为气体分子所能达到的空间的体积，即气体所充满容器的容积国际单位：立方米，符号：m3常用单位：升(L)、毫升(mL)换算关系：1 m3103 L,1 L103 mL4. 气体实验定律(1)等温变化玻意耳定律：内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与体积V成 公式： p2V2或pVC(常量)温度温度反比反比p1V1 (2)等容变化查理定律： 内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与热力学温度T成 体积体积正比正比 (3)等压变化盖吕萨克定律： 内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，其体积V与热力学温度T成压强压强正比正比5. 理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何 下都遵从气体实验定律的气体理想气体是一种经科学的抽象而建立的模型，实际上不存在理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度 时都可当成理想气体来处理压强压强理想化理想化不太低不太低C(常量常量)一、基础知识题组1. 晶体和非晶体的区别(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A. 有规则的几何外形的固体一定是晶体B. 晶体在物理性质上一定是各向异性的C. 晶体熔化时具有一定的熔点D. 晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的解析：因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错误因为晶体可分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，所以选项B错误因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点，所以选项C正确理论和实验都证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此D正确答案：CD2. 液晶的特点关于液晶，下列说法中正确的是()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. 液晶的光学性质不随温度的变化而变化解析：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的方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，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，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力、外加电压等因素的变化，都会引起液晶光学性质的变化，C正确，D错误答案：C3. 气体实验定律的考查一定质量的气体，要从温度T1的状态变化到温度T2的状态，并且T2T1，则可供选择的过程是()A. 先等压压缩，再等容降压B. 先等容降压，再等压压缩C. 先等温膨胀，再等容降压D. 先等温压缩，再等压膨胀解析：先等压压缩，VT，再等容降压PT，A错，先等容降压，PT，再等压压缩，VT，B错，先等温膨胀T不变，再等容降压PT，先等温压缩T不变，再等压膨胀VT，D对答案：D4. 气体实验定律的应用如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变小的是()A. 环境温度升高B. 大气压强升高C. 沿管壁向右管内加水银D. U形玻璃管自由下落解析： 若环境温度升高，气体温度也会升高，假设h不变，则气体压强p会增大，所以在大气压强p0不变的情况下，h将变大，选项A错误；若大气压强p0升高，假设h不变，则右管中高出的水银柱的合力竖直向下，所以，h将变小，选项B正确；C选项中，在往右管内加入水银的过程中，假设左管中气体体积不变，沿管壁向右管内加水银后，封闭气体压强增大，体积减小，故高度差增大，所以选项C错误；若U形玻璃管自由下落，管内水银处于完全失重状态，水银的“压强”消失，两侧气体压强一定相等，所以左管中气体压强减小，体积增大，高度差增大，选项D错误答案：B5. 气体实验定律解决变质量的问题2012福建高考空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为()A. 2.5 atm B. 2.0 atmC. 1.5 atm D. 1.0 atm解析：取全部气体为研究对象，由p1V1p2V2pV1得p2.5 atm，故A正确答案：A二、规律方法题组6. 气体实验定律解决液柱的移动问题两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管相通，如图所示，A、B所装气体的温度分别为17和27，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10，则水银柱将()A. 向右移动B. 向左移动C. 不动 D. 条件不足，不能确定答案：A要判断液柱的移动方向，应首先假设液柱不动，然后需要选择好研究对象，进行受力分析，综合应用玻意耳定律、查理定律和力学规律进行推理和判断02典例突破知规律考点1固体和液体的性质 考点解读：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 (5)表面张力的大小： 跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系3. 对液体性质的三点说明(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因(2)同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能不浸润(3)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等典例透析2012江苏高考(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有()A. 水黾可以停在水面上B. 叶面上的露珠呈球形C. 滴入水中的红墨水很快散开D. 悬浮在水中的花粉做无规则运动 尝试解答选AB.滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象，悬浮在水中的花粉做无规则运动是布朗运动，反映了液体分子的热运动解答固体和液体问题的技巧(1)解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体和非晶体的区别和联系(2)解答液体的表面张力问题，应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等变式训练1. 2011山东高考(多选)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是()A. 液体的分子势能与体积有关B. 晶体的物理性质都是各向异性的C. 温度升高，每个分子的动能都增大D. 露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析： 液体的分子势能与分子之间的距离有关，而分子之间的距离影响物体的体积，因而分子势能与体积有关，选项A正确；有些晶体在某些物理性质上表现为各向异性，选项B错误；温度越高，分子的平均动能越大，但并非每个分子的动能都增大，选项C错误；由于液体表面张力的作用，液体的表现有收缩到最小的趋势，因同等体积的物体，以球面的面积最小，所以露珠呈球状，选项D正确答案：AD2. 2014福州质检以下说法正确的是()A. 露珠呈球形是由于液体表面张力的作用B. 用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力C. 在温度不变的情况下，减小液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的压强增大D. 教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动解析：露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项A正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体压强增大，选项B错误；在温度不变的情况下，减小液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的压强不变，选项C错误；教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动不是布朗运动，选项D错误答案：A考点2对气体压强的理解及计算 考点解读：1. 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数密度 2. 气体压强的计算(1)在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等(2)液体内深为h处的总压强pp0gh，式中的p0为液面上方的压强，在水银内，用cmHg做单位时可表示为pp0h.(3)连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等 (4)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解 (5)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解知能拓展(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，大小不随高度而变化；(2)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；(3)封闭气体对器壁的压强处处相等典例透析如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块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，圆块的质量为M，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为()A. p0Mgcos/SB. p0/cosMg/(Scos)C. p0Mgcos2/S D. p0Mg/S解题探究(1)应确定哪个物体为研究对象？提示：以圆块为研究对象，对圆块进行受力分析(2)应根据什么规律来分析？提示：根据共点力作用下物体的平衡条件求解尝试解答选D.对圆块进行受力分析：重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力pS/cos，容器侧壁的作用力F1和F2，如图所示由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强圆块在竖直方向上合外力为零，有p0SMg(pS/cos)cos，即pp0Mg/S.封闭气体的压强，不仅与气体的状态变化有关，还与相关的水银柱、活塞、汽缸等物体的受力情况和运动状态有关解决这类问题的关键是要明确研究对象，然后分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程，然后解方程，就可求得封闭气体的压强 变式训练 如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的气缸，气缸内放有一质量为m的可在气缸内无摩擦滑动的活塞，活塞的横截面积为S.现用水平恒力F向右推气缸，最后气缸和活塞达到相对静止状态，求此时气缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压强为p0)考点3气体实验定律及状态方程的应用 考点解读：1. 气体实验定律的比较 2. 理想气体的状态方程(1)理想气体宏观上讲，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典例透析一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是()A. AB温度升高，体积不变B. BC压强不变，体积变大C. CD压强变小，体积变小D. B点的温度最高，C点的体积最大解题探究(1)pT图象中过原点的倾斜直线表示哪一状态变化？提示：倾斜直线过原点表示等容过程(2)对于pT图象中与坐标轴平行的线段：与T轴平行，表示_与p轴平行，表示_提示：等压过程等温过程气体状态变化的图象的应用技巧(1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程(2)在VT图象(或pT图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大变式训练1. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 始终不变D. 先增大后减小解析：在VT图象中，各点与坐标原点的连线的斜率越小，压强越大，A正确答案：A2. 2012课标全国卷如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0的水槽中，B的容积是A的3倍阀门S将A和B两部分隔开A内为真空，B和C内都充有气体U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温解析：(1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0273 K设玻璃泡B中气体压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体压强为pC，依题意有p1pCp 式中p60 mmHg.在打开阀门S后，两水槽水温均为T0，设玻璃泡B中气体压强为pB，依题意，有答案：(1)180 mmHg(2)364 K