【物理】2020届一轮复习人教版固体液体气体实验定律学案

【物理】2020届一轮复习人教版固体液体气体实验定律学案

第十三章 选修3-3‎ ‎1.本章的基本概念和规律在高考要求中都属于Ⅰ级，从过去几年的高考题看，出现频率较高的知识点如下：分子动理论的基本观点，物体的内能及其改变，热力第一、二定律，气体状态参量等．知识与现实联系密切。‎ ‎2.高考热命题的重点内容有：(1)分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；题型多为选择题和填空题，绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)；（2）理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；‎ ‎1.知道晶体、非晶体的区别.‎ ‎2.理解表面张力，会解释有关现象.‎ ‎3.掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题．‎ 考点一 固体与液体的性质 ‎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)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 ‎(1)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．‎ ‎(2)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．‎ ‎(3)表面张力的方向：‎ 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．‎ ‎(4)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．‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1、晶体与非晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 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 ‎★典型案例★（多选）以下说法正确的是______‎ A．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动 B．沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体 C．由于液体表面分子间距离大于平衡位置间距r0，故液体表面存在表面张力 D．一定质量的理想气体在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎【点睛】‎ 本题关键掌握热力基本知识，知道布朗运动的实质，知道多晶体也是各向同性．掌握分子动理论，理解表面张力形成的原因．‎ ‎★针对练习1★（多选）下列说法中正确的是（　　）‎ A． 布朗运动并不是液体分子的运动，但它说明液体分子永不停息地做无规则运动 B． 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C． 液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点 D． 当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用．液晶具有各向异性。‎ ‎【详解】‎ A项：布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，虽然不是液体分子的运动，但是它说明液体分子永不停息地做无规则运动，故A正确；‎ B项：叶面上的小露珠呈球形是由于在液体表面张力作用下表面收缩的结果，故B正确；‎ C项：液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，故C正确；‎ D项：当两分子间的距离大于平衡位置的间距r0时，分子力表现为引力，分子间的距离越大，克服分子力做功越多，分子势能越大，故D错误。&‎ ‎【点睛】‎ 此题关键要理解布朗运动的实质和意义，理解液体表面张力形成的原因，掌握分子动理论这些基础知识。‎ ‎★针对练习2★（多选）下列说法正确的是：（___）‎ A．单晶体和多晶体在物理性质上均表现为各向异性 B．墨水滴入水中出现扩散现象，这是分子无规则运动的结果 C．不可能从单一热源吸收热量全部用来做功 D．缝衣针漂浮在水面上是表面张力作用的结果 ‎【答案】BD 考点二 气体实验定律、理想气体 ‎1．描述气体的状态参量 ‎(1)温度：‎ ‎①意义：宏观表示物体的冷热程度，微观上是分子平均动能的标志．‎ ‎②热力温标与摄氏温标的关系：T＝t＋273.15 K .‎ ‎(2)体积：气体分子能达到的空间，也就是气体充满的容器的容积．‎ ‎(3)压强：气体作用在器壁单位面积上的压力．‎ ‎①产生原因：大量气体分子频繁碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力．‎ ‎②决定因素：一定质量的气体的压强大小，微观上取决于分子的平均动能和分子数密度；宏观上取决于气体的温度T、体积V .‎ ‎③单位换算：1 atm＝760mmHg＝1.013×105Pa.‎ ‎2．气体实验定律 ‎(1)玻意耳定律：pV　＝c或p1V1＝p2V2.(温度不变)‎ ‎(2)查理定律：＝c或＝.(体积不变)‎ ‎(3)盖·吕萨克定律：＝c或＝.(压强不变)‎ ‎3．理想气体 ‎(1)宏观上，严格遵守气体的三个实验定律．‎ ‎(2)微观上，分子间除碰撞外无分子力，无分子势能．‎ ‎(3)理想气体状态方程(c为常量)．‎ ‎4.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和蒸汽压相对湿度 ‎（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：饱和蒸汽所具有的压强．‎ ‎②特点：饱和汽压随温度而改变．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绝对湿度：单位体积空气所含的水汽分子数．‎ ‎②相对湿度：某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度下饱和水汽压的百分比 ‎★重点归纳★‎ ‎1、气体压强的产生与计算 ‎（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） 平衡状态下气体压强的求法 ‎①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．‎ ‎（4）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．‎ ‎2、利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 分析有关气体实验定律和理想气体状态方程问题的物理过程一般要抓住三个要点：‎ ‎(1)阶段性，即弄清一个物理过程分为哪几个阶段；‎ ‎(2)联系性，即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的；‎ ‎(3)规律性，即明确各阶段遵循的实验定律．‎ ‎3、气体状态变化的图象问题 ‎（1）一定质量的气体不同图象的比较 过程 类别图线 特点 示例 等温过程 p－V pV＝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－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 等容过程 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 等压过程 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 ‎（2）气体状态变化的图象的应用技巧 ‎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V－T图象(或p－T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．‎ ‎★典型案例★如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为、温度均为。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，求气缸A中气体的体积和温度。‎ ‎【答案】；‎ ‎【解析】‎ 考点：玻意耳定律 ‎【名师点睛】本题考查理想气体状态变化规律和关系，找出A、B部分气体状态的联系（即VB=2V0-VA）是关键。%‎ ‎★针对练习1★如图1所示,两气缸Ⅰ、Ⅱ内壁光滑、导热、密封性能良好，气缸Ⅰ竖直放置，气缸Ⅱ水平放置。质量相同、横截面积均为S的活塞A、B密封一定质量的理想气体，连通气缸的细管的横截面积为S/3，大气压强为P0. 现用恒力F垂直作用在活塞B上，稳定后，活塞A 恰好与气缸底部接触而无压力。假设气缸内气体的所有变化过程都是缓慢的，重力加速度为g,周围环境温度不变.求：‎ ‎①活塞的质量m;‎ ‎②两活塞所密封容器的体积（包含连接的细管）为V0，锁定活塞A，再将整个装置逆时针旋转90°，同时撤去力F，气缸足够长。如图2所示。试判断活塞B的运动方向及运动的距离h.‎ ‎【答案】①m= ② h= ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎②假设活塞B不动，则密封的气体压强P1不变，对于活塞B，有P0S+mg=P1S＜P1S 故活塞将向上运动。‎ 达到新的平衡时，设气体的压强为P2‎ 对于气体：P1 V0= P2（V0+sh） ③ ‎ 对于活塞B：P0S+mg= P2S ④ ‎ 由②和④得P2=P1，代入③得h=‎ ‎★针对练习2★如图，在柱形容器中密闭有一定质量气体，一具有质量的光滑导热活塞将容器分为A、B两部分，离气缸底部高为49cm处开有一小孔，与U形水银管相连，容器顶端有一阀门K ‎。先将阀门打开与大气相通，外界大气压等于p0＝75cmHg，室温t0＝27°C，稳定后U形管两边水银面的高度差为Δh＝25cm，此时活塞离容器底部为L＝50cm。闭合阀门，使容器内温度降至－57°C，发现U形管左管水银面比右管水银面高25cm。求：‎ ‎①此时活塞离容器底部高度L′；‎ ‎②整个柱形容器的高度H。‎ ‎【答案】①48cm ②H＝75cm ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎②对B中气体 /‎ 解得H＝75cm