【物理】2019届一轮复习人教版固体液体气体学案

【物理】2019届一轮复习人教版固体液体气体学案

第二讲：固体液体气体 一：考纲解读 固体的微观结构、晶体和非晶体 Ⅰ 液晶的微观结构 Ⅰ 液体的表面张力现象 Ⅰ 理想气体 Ⅰ 气体实验定律 Ⅱ 饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压 Ⅰ 相对湿度 Ⅰ ‎1.本部分考点内容的要求多为是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题，而且选择题只要求定性分析．气体实验定律为II级要求，即掌握物理原理和物理规律，能应用物理原理和规律进行相关计算，此部分必定是关于气体状态方程的计算题。‎ ‎2．高考热学命题的重点内容有：(1)晶体和非晶体的各向同性和各向异性；(2)液体表面张力的特点；（3）饱和气的影响因素；（4）气体实验定律的计算等。‎ ‎3．近两年来热学考题中还涌现出了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以 技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用．‎ 说明：(1)要求会正确区分晶体和非晶体的各向同性和各项异性；(2)要求了解液体表面张力现象；（3）熟记饱和气的影响因素.（4）掌握气体实验定律解决相关问题的方法和步骤。‎ 二：五年考情及考察特点分析 分析 年份 ‎ 高考(全国卷)五年命题情况对照分析 题　号 命题点 ‎2013年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子力及分子力做功 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，液体封闭的关联气体模型问题 ‎2014年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 ‎2015年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，晶体和非晶体的性质及区别 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，扩散现象的相关内容 第(2)问计算题，液体封闭气体的多状态变化问题 ‎2016年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，内能及热力学定律的相关内容 第(2)问计算题，水下气泡内外压强问题，是信息给予题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，等温状态下的变质量问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，内能的相关内容 第(2)问计算题，活塞与液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎2017年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子运动速度与温度的图像问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，气球浮力及气体膨胀综合问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎1：考查方式 从近几年高考题来看，对于热学内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项，并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题；第(2)问计算题始终围绕气体性质进行命题，且为液体封闭或活塞封闭的两类模型的交替命题．‎ ‎2：热点预测 在新课标省区的高考中,对该部分内容的考查只在选考题部分出现,考查的知识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识,分值为15分.‎ ‎3：趋势分析 预计在2018年高考中,对固体和液体内容的考查仍将以选择题的形式出现，最大可能是选择题的一个选项，也可能不涉及；对气体的考查必定是气体实验定律的计算应用题。‎ 三：知识梳理 四：题型突破 ‎　命题点一 固体与液体的性质 ‎【例题1】(2015·新课标全国Ⅰ·33(1))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 ‎【思维导航】（1）明确晶体和非晶体的区别 ‎ （2）理解晶体和非晶体之间的相互转变 ‎（3）明确内能改变的两个途径的等效性 ‎【解析】晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为具有各向异性，选项B正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错误．‎ ‎【答案】　BCD ‎【考点】晶体的微观结构、晶体和非晶体 ‎【易错点】晶体熔化过程的内能变化；‎ ‎【考查能力】理解能力 ‎【例题2】(2014·海南·15(1))下列说法正确的是(　　)‎ A．液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 C．单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性 D．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体 E．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征 ‎【思维导航】（1）正确区分晶体和非晶体 ‎ （2）理解晶体和非晶体的各向同性和各向异性的区别 ‎【解析】液面表面张力的方向始终与液面相切，A错误．单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体熔点不固定，B错误．单晶体中原子(或分子、离子)的排列是规则的，具有空间周期性，表现为各向异性，C正确．金属材料虽然显示各向同性，但并不意味着就是非晶体，可能是多晶体，D错误．液晶的名称由来就是由于它具有液体的流动性和晶体的各向异性，E正确．‎ ‎【答案】　CE ‎【考点】液体表面张力、晶体和非晶体、液晶 ‎【易错点】单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各项同性 ‎【考查能力】理解能力 命题点二 ‎ 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．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强．‎ ‎【例题3】若已知大气压强为p0，在图中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．‎ ‎【思维导航】液体处于平衡状态，液体的受力平衡。‎ ‎【解析】在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知 所以p甲＝p0－ρgh 在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程有：‎ 得 在图丙中，仍以B液面为研究对象，有 所以p丙＝pA′＝p0－ρgh 在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得 p丁S＝(p0＋ρgh1)S 所以p丁＝p0＋ρgh1‎ ‎【答案】　甲：p0－ρgh　 乙：p0－ρgh　 丙：p0－ρgh 丁：p0＋ρgh1‎ ‎【考点】理想气体压强 ‎【易错点】分析气体时不能很好地理解气体压强和液柱重力的关系 ‎【考查能力】综合分析能力 ‎【例题4】汽缸截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止．设外部大气压为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦．求汽缸中气体的压强．‎ ‎【思维导航】活塞处于平衡状态，正确对活塞进行受力分析是关键。‎ ‎【解析】‎ 又因为S′＝ 所以 ‎【答案】　‎ ‎【考点】理想气体压强 ‎【易错点】分析活塞受力时，不能正确表示缸内气体的压力 ‎【考查能力】综合分析能力 命题点三 ‎　气体状态变化的图象问题 ‎1．气体实验定律图象对比(质量一定)‎ 定律 变化过程 一定质量气体的两条图线 图线特点 玻意耳定律 等温变化 等温变化在p－V图象中是双曲线，由＝常数知，T越大，pV值就越大，故远离原点的等温线对应的温度高，即T1＜T2，等温变化的p－图象是通过原点的直线，斜率越大则温度越高，所以T2＞T1‎ 查理定律 等容变化 等容变化的p－T图象是通过原点的直线，由＝常数可知，体积大时图线斜率小，所以V1＜V2‎ 盖—吕萨克定律 等压变化 等压变化的V－T图象是通过原点的直线，由＝常数可知，压强大时斜率小，所以p1＜p2‎ ‎2.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系．例如图中A、B是辅助线与两条等容线的交点，可以认为从B状态通过等温升压到A状态，体积必然减小，所以V2＜V1.‎ ‎【例题5】如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是(　　)‎ A.TATB，TB＝TC C.TA>TB，TBTC ‎【思维导航】（1）正确理解p-V 图像中点和线的物理意义。‎ ‎(2) 正确理解p-V 图像中斜率的物理意义 ‎【解析】根据理想气体状态方程＝C可知：从A到B，体积不变，压强减小，故温度降低；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，所以A、B、D均错，C正确。‎ ‎【答案】C ‎【考点】气体实验定律 ‎【易错点】不能很好的理解图像中所表示的气体状态变化过程和气体参量是如何变化的导致出错 ‎【考查能力】综合分析能力 五：解题方法点拨 ‎ 一、固体和液体 ‎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。‎ ‎(5)表面张力的大小 跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。‎ ‎3．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)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等。‎ 二、气体 ‎1．气体压强的决定因素 ‎(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数密度。‎ ‎2．气体压强的计算 ‎(1)在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等。‎ ‎(2)液体内深为h处的总压强p＝p0＋ρgh，式中的p0为液面上方的压强，在水银内，用cmHg做单位时可表示为p＝p0＋h。‎ ‎(3)连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。‎ ‎(4)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解。‎ ‎(5)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解。‎ 三、气体状态变化的图像的应用技巧 ‎1.明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像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;图像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.明确斜率的物理意义:在V-T图像(p-T图像)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.‎ 六：高考通关秘籍 ‎1：固体和液体 （1） 单晶体是一个完整的晶体,有规则的几何形状;而多晶体是由很多小晶体(称为晶粒)杂乱无章地排列组成的,没有规则的几何形状.因而单晶体在物理性质上表现为各向异性,多晶体在物理性质上表现为各向同性.判断是晶体还是非晶体,关键在于判断有无确定的熔点,而不能靠是否有规则的几何外形来判断.‎ （2） 用晶体的微观结构解释晶体的特点 现 象 原 因 晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列 晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同 晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵 ‎2：等温线的理解 在p-V图像中,等温线是双曲线在第Ⅰ象限的一个分支,它的物理意义:图线上的一点表示气体的一个确定的状态.同一条等温线上各状态的温度相同,p与V 的乘积相同.等温线离原点越远,温度越高.‎ ‎3：等容线的理解 物理意义:p-T图像中,等容线是一条过原点的倾斜直线,体积越大,斜率越小,对于p-t图像,压强p与摄氏温度t是一次函数关系,不是简单的正比例关系,等容线是一条经过(-273,0)和(0,p0)点的直线,纵轴的截距p0是0 ℃时气体的压强.斜率越大,体积越小.‎ ‎4：等压线的理解 等压线上每一点表示气体的一个状态.同一等压线上每一状态的压强相等.用摄氏温标表示温度时,V-t图像中,等压线的斜率越小,压强越大,;用热力学温标表示温度时,V-T图像中,等压线的斜率越小,压强越大.‎ ‎5：饱和汽压 饱和汽压只是指空气中这种液体蒸气的分气压,与其他气体的压强无关.饱和汽压与温度和物质种类有关.‎ 七：能力过关 ‎【基础能力提升】‎ ‎1．对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　)‎ 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 答案　AD 解析　若物体是晶体，则在熔化过程中，温度保持不变，可见A正确；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，是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的，说明云母片是晶体，所以B错误；沿晶体的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理性质不同，这就是晶体的各向异性．选项C错误，D正确．‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体体积增大时，其分子势能一定增大 B．只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大 C．空气绝对湿度不变时，温度越高，相对湿度越小 D．给自行车打气越打越困难，主要是因为气体分子间斥力越来越大 E．液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势 答案　BCE 解析　分子间距离从很小逐渐增大的过程中，分子势能先减小后增大，要看分子间的距离从何位置增大，所以物体体积增大时，其分子势能不一定增大．故A错误．温度是分子平均动能的量度，只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大．故B正确．空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度；空气绝对湿度不变时，温度越高，饱和汽压越大，相对湿度越小．故C正确；气体间分子间距较大，此时分子间作用力已经接近为零，故自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥，故D错误；因液体分子表面层分子分布比内部稀疏，故分子间作用力表现为引力，液体表面有收缩趋势，故E正确．‎ ‎3．一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 B．a→b过程中，气体体积增大，压强减小 C．c→a过程中，气体压强增大，体积不变 D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小 E．c→a过程中， 气体从外界吸热，内能增大 答案　BCE 解析　b→c过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖—吕萨克定律＝C得知，体积应减小．故A错误．a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，压强减小，根据玻意耳定律pV＝C得知，体积增大．故B正确．c→a过程中，由图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变，故C正确，D错误；一定质量的理想气体的内能只与气体温度有关，并且温度越高气体的内能越大，则知c→a 过程中，温度升高，气体内能增大，而体积不变，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以气体一定吸收热量．故E正确．‎ ‎4．(2014·福建理综·29(2))如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是(　　)‎ A．TATB，TB＝TC C．TA>TB，TBTC ‎ 答案　C 解析　由题中图象可知，气体由A到B过程为等容变化，由查理定律得＝，pA>pB，故TA>TB；由B到C过程为等压变化，由盖·吕萨克定律得＝，VB

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