2020版高考物理一轮复习 第2讲 固体、液体与气体课件 新人教版选修3-3

选修3－3热学第2讲固体、液体与气体考点1固体和液体的性质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)有些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表面张力的方向和液面相切，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1．(多选)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体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BCD解析：晶体被敲碎后，构成晶体的分子或原子的空间点阵结构没有发生变化，仍然是晶体，A错误；有些晶体在光学性质方面是各向异性的，B正确；同种元素构成的不同晶体互为该元素的同素异形体，C正确；如果外界条件改变了物质分子或原子的排布情况，晶体和非晶体之间可以互相转化，D正确；晶体熔化过程中，分子势能发生变化，内能发生了变化，E错误．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．这是因为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．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ACD解析：水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而在干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，选项B错误．玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用，选项E错误．对饱和汽及饱和汽压的理解(1)饱和汽压跟液体的种类有关，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的．(2)饱和汽压跟温度有关，饱和汽压随温度的升高而增大．(3)饱和汽压跟体积无关，在温度不变的情况下，饱和汽压不随体积的变化而变化．考点2气体压强的计算及微观解释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．压强计算的两个常用模型(1)活塞模型(如图甲)对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．(2)连通器模型(如图乙)根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以密闭气体压强p＝p0＋ρgh.1．(2019·山东聊城模拟)(多选)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变E．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定ACE解析：单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故选项A正确，B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，故选项C正确，D错误；气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，选项E正确．2．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θ，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．p0＋MgcosθSB.p0cosθ＋MgScosθC．p0＋Mgcos2θSD．p0＋MgSD解析：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pScosθ，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力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上受力平衡，故p0S＋Mg＝pScosθcosθ，即p＝p0＋MgS，D正确．3．若已知大气压强为p0，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．解析：在图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p气·S＋ρgh·S＝p0S所以p气＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下，有：p气S＋ρghS＝p0Sp气＝p0－ρgh在图丙中，以B液面为研究对象，有p气S＋ρghSsin60°＝pBS＝p0S所以p气＝p0－32ρgh在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p气S＝(p0＋ρgh1)S所以p气＝p0＋ρgh1.答案：甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－32ρgh丁：p0＋ρgh1考点3气体实验定律及理想气体状态方程1．气体状态变化的图象问题2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1＝p2V2T2温度不变：p1V1＝p2V2玻意耳定律体积不变：p1T1＝p2T2查理定律压强不变：V1T1＝V2T2盖—吕萨克定律3．几个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp＝p1T1ΔT.(2)盖—吕萨克定律推论：ΔV＝V1T1ΔT.(3)理想气体状态方程的推论：p0V0T0＝p1V1T1＋p2V2T2＋….考向1气体图象的理解与应用(多选)如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是()A．A→B过程温度升高，压强不变B．B→C过程体积不变，压强变小C．B→C过程体积不变，压强不变D．C→D过程体积变小，压强变大E．C→D过程温度不变，压强变小ABD【解析】由题图可知，在A→B的过程中，气体温度升高，体积变大，且体积与温度成正比，由pVT＝C可知，气体压强不变，故选项A正确；在B→C的过程中，体积不变，而温度降低，由pVT＝C可知，气体压强变小，故选项B正确，C错误；在C→D的过程中，气体温度不变，体积变小，由pVT＝C可知，气体压强变大，故选项D正确，E错误．1．某一定质量理想气体发生等压膨胀、等温压缩、等容降温三个状态变化后回到初始状态，整个过程的p­V图象如图所示，则下列也能反映该过程的图象是()B解析：根据理想气体状态方程pVT＝C，等压膨胀过程，温度增加，p­T图象与T轴平行，等温压缩过程，压强增加，p­T图象与p轴平行，等容降温过程，压强减小，p­T图象经过坐标原点，故A错误，B正确；根据理想气体状态方程pVT＝C，等压膨胀过程，温度增加，V­T图象经过坐标原点，等温压缩过程，压强增加，V­T图象与V轴平行，等容降温过程，压强减小，V­T图象与T轴平行，故C、D错误．气体状态变化图象的应用技巧(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．考向2气体实验定律及状态方程的应用如图所示，长度为4l、横截面积为S的汽缸A、B导热良好、内壁光滑，A竖直固定、B水平固定，A、B之间由一段容积可忽略的细管相连，将整个装置置于温度为20℃、大气压强为p0的环境中，活塞C、D的质量均为m＝p0Sg.原长为2l的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在汽缸A底部．稳定后活塞C距汽缸A底部3l2，活塞D距汽缸B的底部3l.求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)若在活塞D上施加一水平向左的力缓慢推动活塞D，使汽缸A中弹簧恢复原长，此时活塞D距汽缸B底部的距离．[审题指导]两汽缸连通，稳定时，B汽缸中D活塞不运动，说明封闭气体的压强为p0，对A汽缸中活塞C受力分析可以求出弹簧的劲度系数．用力向左推动D，封闭气体做等温变化，当弹簧为原长时，对C受力分析，可以求出此时封闭气体的压强，根据玻意耳定律可以求出活塞D距汽缸B底部的距离．【解析】(1)对活塞C受力分析，有mg＝k2l－32l解得k＝2p0Sl(2)对活塞C，弹簧恢复原长时有mg＋p0S＝pS解得p＝2p0此时对汽缸A、B中的气体，根据玻意耳定律得，p03l＋32lS＝p(2l＋x)S解得x＝14l【答案】(1)2p0Sl(2)14l2．(2019·贵州铜仁模拟)如图所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形绝热汽缸，汽缸的横截面积S＝2.5×10－3m3，绝热活塞到汽缸底部的距离为L＝0.5m，活塞的质量和厚度均可忽略，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根竖直细杆与天花板固定好，气缸内密封有温度t1＝27℃的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0，若外界的大气压强p0＝1.0×105Pa保持不变，求：(1)如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到F＝300N时，密封气体温度升高到多少？(2)如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为x＝0.2m时力传感器的示数达到F＝450N，则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高到多少？解析：(1)温度T1＝t1＋273K＝300K，密封气体初态压强p1＝p0＝1.0×105Pa末态压强：p2＝p0＋FS＝2.2×105Pa密封气体发生等容变化，由查理定律得p1T1＝p2T2代入数据得T2＝660Kt2＝T2－273℃＝387℃(2)如果从初状态开始往下压，则气体的压强、体积、温度都会发生变化，则根据理想气体状态方程有p1V1T1＝p2V2T2代入数据有T2＝504Kt2＝T2－273℃＝231℃答案：(1)387℃(2)231℃利用气体实验定律及气体状态方程解决问题的基本思路考点4关联气体的状态变化问题考向1通过活塞相关联(2018·全国卷Ⅰ)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．[审题指导]关键词理解，隐含条件显性化(1)关键词“导热”说明气体上下两部分温度相等，且与环境温度相同．(2)外界温度保持不变，说明气体做等温变化．(3)流入液体产生的压强p′＝mgS.(4)K关闭，说明外部液体对气体压强不产生影响．【解析】本题考查气体实验定律、气体压强计算等知识．设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度保持不变，由玻意耳定律得p0V2＝p1V1①p0V2＝p2V2②由已知条件得V1＝V2＋V6－V8＝1324V③V2＝V2－V6＝V3④设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg⑤联立以上各式得m＝15p0S26g⑥【答案】15p0S26g考向2通过水银柱相关联在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当