气体-液体与固体(含答案)

图1第2课时气体液体与固体导学目标1.掌握气体三定律的内容、表达式及图象.2.掌握理想气体的概念，理解气体热现象的微观意义.3.掌握晶体与非晶体以及液晶的微观结构，理解液体的表面张力现象．一、气体[基础导引]1.一定质量理想气体的状态经历了如图1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()A．ab过程中不断减小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2．电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500°C时的压强不超过一个大气压，则在20°C的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？[知识梳理]1．气体分子运动的特点(1)气体分子间距较______，分子力可以________，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满________________________．(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(3)温度升高时，速率小的分子数________，速率大的分子数________，分子的平均速率将________，但速率分布规律________．2.三个实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比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表达式________________或________________或________图象3.理想气体的状态方程(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)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：________________或________．气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例．二、液体和固体[基础导引]关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性C．晶体一定具有各向异性的特点D．某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布[知识梳理]1．晶体与非晶体单晶体多晶体非晶体外形______不规则不规则熔点确定______不确定物理性质________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出现，有些非晶体在一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________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________．3．液晶的物理性质(1)具有液体的________性．(2)具有晶体的光学各向______性．(3)在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是____________的．4．饱和汽湿度(1)饱和汽与未饱和汽①饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．(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，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．(3)湿度①定义：空气的干湿程度．②描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度时水的饱和汽压的百分比．即：相对湿度＝水蒸气的实际汽压同温度水的饱和汽压×100%考点一气体压强的产生与计算考点解读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＝1.013×105Pa4．计算方法(1)系统处于平衡状态下的气体压强计算方法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．(2)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．图3图4特别提醒1.气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，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而产生，大小不随高度而变化．2．容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产生的，并非因其重力而产生的．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．典例剖析例1(2010·上海单科·22改编)如图2所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa，g取10m/s2)．跟踪训练1如图3所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是()A．若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些B．若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大考点二理想气体实验定律的微观解释及应用考点解读实验定律的微观解释等温变化等容变化等压变化微观解释一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大一定质量的气体，温度升高时，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，才能保持压强不变典例剖析例2如图4所示，带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，其下部放入盛水的烧杯中，注射器活塞的横截面积S＝5×10－5m2，活塞及框架的总质量m0＝5×10－2kg，大气压强p0＝1.0×105Pa.当水温为t0＝13°C时，注射器内气体的体积为5.5mL.(g＝10m/s2)(1)向烧杯中加入热水，稳定后测得t1＝65°C时，气体的体积为多大？(2)保持水温t1＝65°C不变，为使气体的体积恢复到5.5mL，则要在框架上挂质量多大的钩码？方法突破应用实验定律及状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的某理想气体；(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由气体实验定律或状态方程列式求解．(4)讨论结果的合理性．跟踪训练2一气象探测气球，在充有压强为76.0cmHg、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0℃.求：(1)氦气在停止加热前的体积；(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．考点三气体实验定律图象的应用考点解读一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—1Vp＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p—Tp＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大，体积越小V—TV＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大，压强越小典例剖析例3一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，如图5所示．开始时气体的体积为2.0×10－3m3，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细砂，最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为136.5°C.(大气压强为1.0×105Pa)图5(1)求汽缸内气体最终的体积；(2)在p－V图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(请用箭头在图线上标出状态变化的方向)．跟踪训练3一定质量的理想气体经过一系列过程，如图6所图6图7示．下列说法中正确的是()A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小考点四固体、液体的性质考点解读1．液体的微观结构特点：(1)分子间的距离很小；(2)液体分子间的相互作用力很大；(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合．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)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大．3．液晶物理,性质具有液体的流动性具有晶体的光学各向异性在某个方向上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典例剖析例4(1)下列说法中正确的是()A．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状(2)经实验证明，表面张力的大小与液体的种类、温度和边界长度有关，我们把某种液体在一定温度下单位边界长度的表面张力大小定义为这种液体的表面张力系数，它的大小反映了液体表面张力作用的强弱．图7所示是测量表面张力系数的一种方法．若已知金属环质量为m＝0.10kg，半径为r＝0.20m，当用FT＝1.15N的力向上提金属环时，恰好可以将金属环提离液面，求该种液体的表面张力系数α.(g＝9.80m/s2)方法归纳本题第(2)问属于信息给予题，根据所学物理知识，结合题目描述的内容，理解所给信息的含义是解决这类问题的关键．本题首先需理解表面张力系数的含义，其次是分析环所受的力．注意表面张力在环内外均有作用，所以作用边界长度为4πr.跟踪训练4关于液体表面现象的说法中正确的是()A．把缝衣针小心地放在水面上，针可以把水面压弯而不沉没，是因为针受到重力小，又受液体的浮力的缘故B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸图8图9引力C．玻璃管道裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃，在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故A组气体实验定律1．(1)下列有关热现象的说法中，正确的是________．A．布朗运动是液体或气体分子的运动，它说明分子永不停息做无规则运动B．两分子间距离增大，分子间的势能一定增加C．在热传导过程中，热量可以自发地由低温物体传递到高温物体D．液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的(2)如图8所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0.已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：①采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？②当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下