（江苏专用版）2020版高考物理总复习 第十二章 第2讲 固体 液体与气体课件

第2讲固体液体与气体基础过关知识梳理1.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是 (C)A.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体B.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此薄片一定是非晶体C.一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,则该球一定是单晶体D.一块晶体,若其各个方向的导热性相同,则这块晶体一定是多晶体基础自测解析单晶体有各向异性,多晶体与非晶体都有各向同性,A项错误;薄片沿各个方向的强度一样,可能是多晶体,B项错误;只有单晶体才有各向异性,C项正确;单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性,故各个方向的导热性相同的晶体也可能是单晶体,D项错误。2.对一定质量的气体来说,下列几点能做到的是 (C)A.保持压强和体积不变而改变它的温度B.保持压强不变,同时升高温度并减小体积C.保持温度不变,同时增加体积并减小压强D.保持体积不变,同时增加压强并降低温度解析由理想气体的状态方程可知,可以确定C正确,A、B、D错误。考点一晶体与非晶体考点突破考点三气体分子运动速率的统计分布考点四饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度考点五理想气体状态方程考点二液体的性质液晶考点一晶体与非晶体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.凡是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体。3.凡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。例1(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有 (AD)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解析只有晶体才有固定的熔点,故A正确。熔化的蜂蜡呈椭圆形说明云母片的导热性具有各向异性的特点,故此现象说明云母片是晶体,B错误。晶体具有各向异性的原因是物质微粒在空间的排列是规则的,而在不同方向上单位长度内的物质微粒数目不同,引起不同方向上性质不同,故C错误。石墨的物质微粒在空间上是片层结构,而金刚石的物质微粒在空间上是立体结构,从而引起二者在硬度、熔点等物理性质上的差异,D正确。考点二液体的性质液晶1.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,表面层中分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向与液面相切,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2.对液体性质的两点说明(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力的根本原因。(2)液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质,其分子间的作用力较强,在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用,分子势能和体积有关。例2(多选)下列说法正确的是 (AC)A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面上,这是由于水表面存在表面张力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.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解析把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面上,由于浮力很小,可以忽略不计,故一定是由于水表面存在表面张力,故A项正确;同种分子的液体表面张力是一样的,故B项错误;宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力的缘故,故C项正确;薄玻璃板夹有水膜时很难被拉开是大气压强的缘故,故D项错误。例3(2018徐州调研)关于液晶,下列说法中正确的是 (D)A.液晶是晶体B.液晶是液体和晶体的混合物C.液晶表现各向同性的性质D.笔记本电脑的彩色显示器显示出各种颜色,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样解析液晶是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,它不是晶体,故A项错误;液晶不是液体和晶体的混合物,故B项错误;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故C项错误;笔记本电脑的彩色显示器,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样,所以显示出各种颜色,故D项正确。考点三气体分子运动速率的统计分布1.气体和气体分子运动的特点 例4(多选)(2017新课标Ⅰ改编)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 () A.图中两条曲线下面积相等B.图中实线对应氧气分子在100℃时的情形C.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目D.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案AB根据图线的物理意义可知,曲线下的面积表示总分子数,所以图中两条曲线下面积相等,选项A正确;温度是分子平均动能的标志,且温度越高,速率大的分子比例较大,所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形,虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目,选项C错误;由图线可知100℃时的氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0℃时的百分比小,选项D错误。易错警示(1)分子热运动的速率与温度有关,温度升高,分子的平均速率一定增大,但是个别分子的速率不一定增大,大量分子热运动的速率遵循统计规律。(2)对气体压强的理解:从宏观角度看,决定于气体的温度和体积;从微观角度看,决定于分子的平均动能和分子的密集程度。考点四饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度例5(2019启东中学月考)4月11日我市凌晨2时气温为10℃,空气的相对湿度为98%,10℃时水的饱和汽压为1.2×103Pa。若当天空气中水蒸气的压强不变,则当天空气中水蒸气的压强(选填“略大于”或“略小于”)1.2×103Pa。下午15时气温为25℃,空气的相对湿度(选填“大于”或“小于”)98%。答案略小于小于解析根据相对湿度= 得出水蒸气的实际压强=相对湿度×同温度水的饱和汽压,则当天空气中水蒸气的压强略小于1.2×103Pa。下午温度升高,水的饱和汽压变大,空气的相对湿度小于98%。水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压考点五理想气体状态方程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)。111pVT222pVTpVT3.汽缸或“水银柱”类问题中常见的求解方法参考液片法 选取假想的液体薄片为研究对象,建立平衡方程消去面积,得到液片两侧压强相等,进而求得气体压强,即pA=p0+ph平衡法 选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析,由F合=0列等式求气体压强。p1S=p0S+mg得p1=p0+ 牛顿运动定律解决变速态 选与气体相关联的液柱或活塞为研究对象进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程,pS-p0S-mg=ma,S为横截面积,得p=p0+ mgSm(ga)S例6(2018苏州质检)如图所示,在长为l=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体,管内外气体的温度均为33℃。现将水银徐徐注入管中,直到水银面与管口相平,此时管中气体的压强为多少?接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时,管中刚好只剩下4cm高的水银柱?(大气压强为p0=76cmHg) 答案85cmHg318K解析设玻璃管的横截面积为S,初态时,管内气体的温度为T1=306K,体积为V1=51S(cm3),压强为p1=p0+ρgh=80cmHg。当水银面与管口相平时,设水银柱高为H,则管内气体的体积为V2=(57cm-H)S,压强为p2=p0+ρgH。由玻意耳定律得p1V1=p2V2,代入数据,解得H=9cm,所以p2=85cmHg。设温度升至T时,水银柱刚好高为4cm,管内气体的体积为V3=53S(cm3),压强为p3=p0+ρgh=80cmHg。由盖-吕萨克定律得 = ,代入数据,解得T=318K。11VT3VT例7(2018连云港模拟)如图所示为竖直放置的足够长的圆柱形汽缸,其横截面积为1×10-3m2,汽缸内有质量m=2kg的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦。开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底12cm,此时汽缸内被封闭气体的压强为1.5×105Pa,温度为300K。外界大气压为1.0×105Pa,g取10m/s2。 (1)现对密闭气体加热,当温度升到400K时,其压强多大?(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度为360K,则这时活塞离缸底的距离为多少?答案(1)2×105Pa(2)18cm解析(1)由题意可知气体体积不变,状态Ⅰ:p1=1.5×105Pa,T1=300K,V1=1×10-3×0.12m3状态Ⅱ:T2=400K由等容变化有 = 代入数据解得p2=2×105Pa。11pT22pT(2)状态Ⅲ:p3=p0+ =1.2×105Pa,T3=360K,V3=1×10-3×l(m3)由理想气体状态方程有 = mgS111pVT333pVT代入数据解得l=0.18m=18cm。方法点拨利用气体实验定律及理想气体状态方程解决问题的基本思路 随堂巩固1.(2018泰兴一中测试)下列属于液晶分子示意图的是 (B) 解析由题图可知,分子排列规则的A、C项示意图属于固体,分子排列最不规则的D项示意图属于液体,液晶具有流动性,但不能像液体一样任意流动,故B项属于液晶分子示意图。2.(2018江苏单科)(1)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变时,若一段时间后发现该温度计示数减小,则 () A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大(2)一定量的氧气贮存在密封容器中,在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见表,则T1(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T1,则在泄漏后的容器中,速率处于400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。速率区间/(m·s-1)各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%温度T1温度T2100以下0.71.4100~2005.48.1200~30011.917.0300~40017.421.4400~50018.620.4500~60016.715.1600~70012.99.2700~8007.94.5800~9004.62.0900以上3.90.9答案(1)A(2)大于等于解析(1)温度计示数减小说明蒸发加快,空气中水蒸气的压强减小,选项B错误;因空气的饱和汽压只与温度有关,空气温度不变,所以饱和汽压不变,选项C、D错误;根据相对湿度的定义可知,空气的相对湿度减小,选项A正确。(2)分子速率分布与温度有关,温度升高,分子的平均速率增大,速率大的分子数所占比例增加,速率小的分子数所占比例减小,所以T1大于T2;泄漏前后容器内温度不变,则在泄漏后的容器中,速率处于400~500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比不变,仍为18.6%。3.[2015江苏单科,12A(2)]给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,气体的体积变为0.45L。