2024届高考物理一轮总复习第十四章热学第2讲固体液体和气体的性质学案.docx

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1、第2讲固体、液体和气体的性质一、固体和液体1固体固体通常可分为晶体和非晶体，具体见下表：比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性微观结构组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列注意：多晶体中每个小晶体间的排列无规则无规则2液体(1)液体的表面张力作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。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。(2)液晶液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。液晶分子的位置无序

2、使它像液体，排列有序使它像晶体。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杂乱无章的。二、气体1气体压强(1)产生的原因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，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。(2)决定因素宏观上：决定于气体的温度和体积。微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。2理想气体(1)宏观模型：在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。注意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)微观模型：理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能。3气体实验定律类别玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式p1V1

3、p2V2或或图像4理想气体的状态方程(1)表达式：或C。(2)适用条件：一定质量的理想气体。微点判断(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。()(2)单晶体有天然规则的几何形状，是因为单晶体的物质微粒是规则排列的。()(3)液晶是液体和晶体的混合物。()(4)草叶上的小露珠呈球形是表面张力作用的结果。()(5)缝衣针浮于水面上是由于液体的表面张力作用。()(6)任何气体都遵从气体实验定律。()(7)理想气体是理想化的物理模型，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。()(8)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。()(9)金刚石具有确定的熔点，石墨没有确定的熔点。

4、()(10)晶体在熔化过程中吸收热量破坏空间点阵结构，增加分子势能。()(一) 固体、液体、气体性质的理解 题点全练通1晶体与非晶体的比较下列说法错误的是( )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解析：选A将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，A错误。单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，B正确。金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，C

5、正确。晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，D正确。2液晶的特性关于液晶，下列说法中正确的是( )A液晶是液体和晶体的混合物B所有物质都具有液晶态C电子手表中的液晶在外加电压的影响下，本身能够发光D液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性解析：选D液晶并不是液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，A错误；液晶具有液体的流动性，但不是所有物质都具有液晶态，B错误；液晶本身不能发光，C错误；液晶既像液体一样可以流动，又具有晶体各向异性的特性，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确。3液体性

6、质的理解下列说法正确的是( )A把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上。这是由于针与水分子间存在斥力的缘故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引力C将玻璃管道裂口放在火上烧，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漂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解析：选C题述现象都是表面张力的原因，C正确。4气体分子运动的特点氧气分子在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。下列说法错误的是( )A图中两条曲线下面积相等B图中虚线对

7、应于氧气分子平均动能较小的情形C图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目解析：选D根据气体分子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曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 时的情形，C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，D错误。要点自

8、悟明1区别晶体和非晶体的方法(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是非晶体。(2)几何外形是指自然生成的形状，若形状规则，是单晶体；若形状不规则，有两种可能，即为多晶体或非晶体，凭此一项不能最终确定物质是否为晶体。(3)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非晶体。2液体表面张力的理解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

9、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3.气体分子的运动特点(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。(2)气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。(3)气体分子向各个方向运动的机会均等。(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。(二) 封闭气体压强的计算1平衡状态下封闭气体压强的求法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

10、平衡方程，求得气体的压强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。液体内深h处的总压强pp0gh，p0为液面上方的压强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.加速运动系统中封闭气体压强的求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，利用牛顿第二定律列方程求解。多维训练1“活塞汽缸”封闭的气体(2021湖北高考)质量为m的薄壁导热柱形汽缸，内壁光滑，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中，汽缸不漏气且与活塞不脱离。当汽缸如图甲竖直倒立静置时

11、，缸内气体体积为V1，温度为T1。已知重力加速度大小为g，大气压强为p0。(1)将汽缸如图乙竖直悬挂，缸内气体温度仍为T1，求此时缸内气体体积V2；(2)如图丙所示，将汽缸水平放置，稳定后对汽缸缓慢加热，当缸内气体体积为V3时，求此时缸内气体的温度。解析：(1)图甲状态下，对汽缸受力分析，如图1所示，则封闭气体的压强为p1p0当汽缸按图乙方式悬挂时，对汽缸受力分析，如图2所示，则封闭气体的压强为p2p0对封闭气体由玻意耳定律得p1V1p2V2解得V2V1。(2)当汽缸按图乙的方式水平放置时，封闭气体的压强为p3p0由理想气体状态方程得解得T3。答案：(1)V1(2)2“液柱管”封闭的气体若已知

12、大气压强为p0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为，求被封闭气体的压强。解析：在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件知pASghSp0S，所以p甲pAp0gh；在题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有pASghSp0S，得p乙pAp0gh；在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有pASghsin 60Sp0S，所以p丙pAp0gh；在题图丁中，以液面A为研究对象，由平衡条件得pAS(p0gh1)S，所以p丁pAp0gh1；在题图戊中，从开口端开始计算：右端为大气压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pbp0g(h2h1)，而a气柱的压强为papbgh3

13、p0g(h2h1h3)。答案：甲：p0gh乙：p0gh丙：p0gh丁：p0gh1戊：pap0g(h2h1h3)pbp0g(h2h1)3加速状态下封闭的气体如图所示，汽缸质量是M，活塞质量是m，不计缸内气体的质量，汽缸置于光滑水平面上，当用一水平外力F拉动活塞时，活塞和汽缸能保持相对静止向右加速，求此时缸内气体的压强有多大？(活塞横截面积为S，大气压强为p0，不计一切摩擦)解析：以活塞和汽缸为研究对象，根据牛顿第二定律加速度为：a以汽缸为研究对象，再根据牛顿第二定律得p0SpSMa缸内气体的压强pp0a由、式联立可得：pp0。答案：p0(三) 气体状态变化的图像问题气体的四类“等值变化”图像的比

14、较类别特点(其中C为常量)举例等温变化pV图像pVCT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p图像pCT，斜率kCT，即斜率越大，温度越高等容变化：pT图像pT，斜率k，即斜率越大，体积越小等压变化：VT图像VT，斜率k，即斜率越大，压强越小注意上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pVnRT确定各个常量“C”的意义。多维训练1气体的pV图像问题(2021福建高考)如图，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，该过程气体对外_(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体的温度_(填“升高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始终不变”)。解析：该过程气体体积增大，对外做正功

15、。由题图可知，从状态A到状态B，p与V的乘积先增大后减小，根据理想气体状态方程C，可知气体的温度先升高后降低。答案：做正功先升高后降低2气体的VT图像问题如图所示，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，下列判断中正确的是( )AAB温度升高，压强变大BBC体积不变，压强变大CBC体积不变，压强不变DCD体积变小，压强变大解析：选D由题图可知，在AB的过程中，气体温度升高，体积变大，且体积与温度成正比，气体压强不变，故A错误；由题图可知，在BC的过程中，体积不变而温度降低，由C可知，压强p减小，故B、C错误；由题图可知，在CD的过程中，气体温度不变，体积减小，由C

16、可知，压强p增大，故D正确。3气体的pT图像问题如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体。已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列图中能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是( )解析：选B当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p与汽缸内气体的热力学温度T成正比，在p T图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在pT图像中，图线是平行于T轴的直线，B正确

17、。4气体的p 图像问题(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p图线。由图可知( )A一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B一定质量的气体在发生等温变化时，其p图线的延长线是经过坐标原点的CT1T2DT1r1时，分子间的引力大于斥力B固体相邻分子间的距离约等于r1C液体存在表面张力是因为表面层中相邻分子的平均间距大于r2D将分子间距由r1增大到r2，分子间引力与斥力的合力会变大解析：选C分子间同时存在相互作用的引力和斥力，当二者大小相等时分子势能最小，此时分子间距离为平衡距离，即固体相邻分子间的距离约等于r2，B错误；当分子间距离rr2时分子间的引力大于斥力，A错误；液

18、体存在表面张力是因为表面层中相邻分子的平均间距大于r2，C正确；将分子间距由r1增大到平衡距离r2时，分子间引力与斥力的合力会变小，D错误。10.(多选)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。在输液过程中，下列说法正确的是( )AA瓶中的药液先用完B当A瓶中液面下降时，B瓶内液面高度保持不变C随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大D随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变解析：选ABC在药液从B瓶中流出时，B瓶中封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中气体将A瓶中药液压入B瓶补充，所以B中流出多少药液，A瓶就会有多少药液流入B瓶 ，所以B瓶液面高度保持不变，直到

19、A瓶药液全部流入B瓶，所以A瓶药液先用完，故A、B正确；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，药液产生的压强减小，因此A瓶内封闭气体压强增大，故C正确，D错误。11.如图所示，表示一定质量的气体的状态ABCA的图像，其中AB的延长线通过坐标原点，BC和AC分别与T轴和V轴平行。则下列说法正确的是( )AAB过程气体压强增加BBC过程气体压强不变CCA过程气体单位体积内的分子数减小DAB过程气体分子平均动能增加解析：选D过各点的等压线如图所示，从状态A到状态B，在同一条过原点的倾斜直线上，所以AB过程气体压强不变，A错误；从状态B到状态C，斜率变大，则压强变小，B错误；从状态C到状态A，体积减

20、小，则单位体积内的分子数增大，C错误；从状态A到状态B，温度升高，则分子平均动能增大，D正确。12.某同学用如图装置“研究一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关系”。测得初始状态的压强为p0，温度为t0。现逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强p和温度t，并记录下每次测量结果与初始值的差值p和t。该过程中下列图像一定正确的是( )解析：选C气体做等容变化时C，故pCT，pCT，又T273.15t，故pC(273.15t)，pCt，所以C一定正确，A、D一定错误，而B可能正确。13一定质量的理想气体的pt图像如图所示，在从状态A变到状态B的过程中，气体体积的变化情况是( ) A一定不变B一定减

21、小C一定增加D不能判定怎样变化解析：选D如图所示，把图线反向延长，交横轴于点M，如果点M的横坐标为273.15 ，则气体的压强与热力学温度成正比，气体发生等容变化，由状态A到状态B气体体积不变，即VAVB；如果M的横坐标不是273.15 ，因为不知道A、B两状态的压强与温度的具体数值，无法判断体积的变化，故D正确。14(2021全国甲卷)如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积温度(Vt)图上的两条直线和表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0273.15 ；a为直线上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比_；气体在状态b和c的压强之比_。解析：根据盖吕萨克定律有k，整理得Vkt273.15k，由体积温度(Vt)图像可知，直线为等压线，则a、b两点压强相等，则有1，设t0 时，当气体体积为V1 时，其压强为p1 ，当气体体积为V2 时，其压强为p2，根据等温变化，则有p1V1p2V2，由于直线和各为两条等压线，则有p1pb，p2pc，联立解得。答案：1