2020年物理高考大一轮复习 第13章 热学 第36讲 固体、液体和气体课件

第十三章热学(选修3－3)高考总复习·物理第36讲固体、液体和气体高考总复习·物理板块一板块二板块三课时达标目录板块一︿︿[知识梳理]1．固体(1)固体分为______和_______两类．晶体可分为_______和________．(2)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___________．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__________．晶体非晶体单晶体多晶体各向异性各向同性2．液体(1)液体的表面张力：液体的表面张力使液面具有_____的趋势．表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线______．(2)毛细现象：指浸润液体在细管中_____的现象，以及不浸润液体在细管中____的现象，毛细管越细，毛细现象越明显．3．液晶(1)具有液体的_____性．(2)具有晶体的光学各向____性．收缩垂直上升下降流动异4．饱和汽、饱和汽压与液体处于___________的蒸汽叫做饱和汽．饱和汽所具有的压强叫饱和汽压，液体的饱和汽压与_____有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的_____无关．5．气体(1)气体压强：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁___________的压力叫做气体的压强．动态平衡温度体积单位面积上(2)决定因素①宏观上：决定于气体的______和_______．②微观上：决定于分子的__________和分子的_________．(3)理想气体①理想气体：指在任何温度、任何压强下始终遵守______________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理想气体状态方程：____________________.温度体积平均动能密集程度气体实验定律p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C6．气体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某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成____比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____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____比反正正表达式_________________________________________图象p1T1＝p2T2或p1p2＝T1T2p1V1＝p2V2V1T1＝V2T2或V1V2＝T1T2[基础小练]判断下列说法是否正确(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的．()(2)晶体有天然规则的几何形状，是因为晶体的物质微粒是规则排列的．()(3)液晶同时具有液体的流动性和晶体的各向异性．()(4)绣花针浮于水面上是由于液体的表面张力．()×√√√(5)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．()(6)理想气体分子间距离足够大，无分子力和分子势能．()(7)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时水不再蒸发和凝结．()(8)压强极大的气体不遵从气体实验定律．()√√×√板块二︿︿[考法精讲]考法一固体和液体的性质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)液体沸腾时，其饱和汽压和外部压强相等．【自主练1】(2019·广西陆川中学高三期末)(多选)分子在不停地做无规则运动，它们之间存在着相互作用．这两种因素决定了分子的三种不同的聚集状态：固体、液体和气体．下列说法正确的是()A．固体、液体、气体中的分子均做无规则运动B．液体变为气体时对外做功，故温度一定会降低C．气体与液体温度相同时，分子平均动能相同D．液体在任何温度下都能发生蒸发现象E．汽化现象是由于液体中的分子相互排斥使一部分分子离开液体而发生的ACD解析不论固体、液体还是气体，分子均是永不停息地做无规则运动，选项A正确；液体变为气体时对外做功，同时吸收热量，其温度可以升高，选项B错误；温度是分子平均动能的标志，温度相同时，其分子平均动能一定相等，选项C正确；蒸发可以在任何温度下，只发生在液体表面的汽化现象，选项D正确；汽化是物质从液态变成气态的过程，汽化分蒸发和沸腾，而不是分子间的相互排斥而产生的，选项E错误．【自主练2】(2019·承德高三期末)(多选)下列说法正确的是()A．晶体有固定的熔点B．液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性C．物体吸收热量后，其温度一定升高D．土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着管道引到地表，可以将地面的土壤锄松E．雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面张力的存在ABE解析晶体区别于非晶体的是有固定的熔点，选项A正确；液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性，选项B正确；物体吸收热量后，可能还对外做功，其温度不一定升高，选项C错误；锄松土壤破坏毛细管，不能引水到地表，选项D错误；雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面存在张力，从而不会透过雨伞，选项E正确．考法二气体压强的计算平衡状态下气体压强的求法(1)参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强．(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．【自主练3】(2019·临沂质检)如图所示两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．不计活塞与汽缸壁间的摩擦，两个汽缸内分别封闭有一定质量的气体A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强．解析题图甲中选活塞m为研究对象．pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋mgS，题图乙中选汽缸M为研究对象．pBS＋Mg＝p0S，得pB＝p0－MgS.答案p0＋mgSp0－MgS【自主练4】竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，重力加速度为g，水银密度为ρ，求空气柱a、b的压强．解析从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．答案pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)考法三气体实验定律的微观解释1．气体的压强是大量分子频繁的碰撞容器壁而产生的．2．影响气体压强的两个因素：①气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的温度决定．②单位体积内的分子数，从宏观上看是气体的体积．【自主练5】(多选)对于一定质量的气体，当压强和体积发生变化时，下列说法正确的是()A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大AD【自主练6】(多选)封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多BD解析等容变化温度升高时，压强一定增大，分子密度不变，分子平均动能增大，单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多，选项B、D正确．考法四气体实验定律及状态方程的应用气体实验定律的比较定律名称比较项目玻意耳定律(等温变化)查理定律(等容变化)盖－吕萨克定律(等压变化)数学表达式p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)p1T1＝p2T2或pT＝C(常数)V1T1＝V2T2或VT＝C(常数)同一气体的两条图线(T2＞T1)(V1＞V2)(p1＞p2)【例题1】(2019·重庆高三期末)如图甲所示，形状别致的玻璃管，上端开口且足够长，较粗的部分横截面积S1＝2cm2，较细的部分横截面积S2＝1cm2，用适量的水银在管内密封气体．封闭气体初始温度为57℃，气柱长度L＝22cm.现对封闭气体缓慢加热，气体压强随体积变化的规律如图乙所示，管内气体可视为理想气体．求：(1)封闭气体初始状态的压强p1；(2)当所有水银刚好全部压入细管时的气体温度T2.[思维导引]从图象上看，气体经历了两个过程：第一个过程中三个状态参量均发生变化，第二个过程是等压过程，对第一个过程进行计算时，需要应用理想气体状态方程，对第二个过程，应用盖－吕萨克定律．解析(1)加热之初，封闭气体体积V1＝S1L＝44cm3，由p­V图可知p1＝80cmHg.(2)由p­V图可知，所有水银全部压入细管时，封闭气体的压强p2＝82cmHg，体积V2＝48cm3，p1V1T1＝p2V2T2，T2＝369K.答案(1)p1＝80cmHg(2)T2＝369K规律总结(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与原点连线的直线斜率的大小，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．【跟踪训练1­1】(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，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．解析设活塞再次平衡后，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、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0V2＝p1V1，p0V2＝p2V2，由已知条件得V1＝V2＋V6－V8＝1324V，V2＝V2－V6＝V3，设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg，联立以上各式得m＝15p0S26g.答案15p0S26g【跟踪训练1­2】(2019·晋中高三调研)一端开口的长直圆筒，在开口端放置一个传热性能良好的活塞，活塞与筒壁无摩擦且不漏气．现将圆筒开口端竖直向下缓慢地放入27℃的水中．当筒底与水平面平齐时，恰好平衡，这时筒内空气柱长52cm，如图所示．当水温缓慢升至87℃，试求稳定后筒底露出水面多少？(不计筒壁及活塞的厚度，不计活塞的质量，圆筒的质量为M，水密度ρ水，大气压强p0)解析设气体压强为p，活塞横截面积为S.所以p＝p0＋ρ水gh，①以圆筒作为研究对象，有pS－p0S＝Mg，②联立①②两式，得h＝Mgρ水gS，可见，当温度发生变化时，液面高度保持不变，气体为等压变化．以气体作为研究对象，设稳定后筒底露出水面的高度为x，有V1T1＝V2T2，代入数据，有S×52300＝S×52＋x360，所以x＝10.4cm.答案10.4cm[典例诊断]【例题2】一“U”形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg，环境温度不变．[错解实录]【解析】设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被推下h后，右管中空气柱的压强为p′1，长度为l′1；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位，由题给条件得p1＝p0＋(20.0－5.