【物理】2018届一轮复习江苏专用选修3-3第十一章第2讲固体液体与气体学案

【物理】2018届一轮复习江苏专用选修3-3第十一章第2讲固体液体与气体学案

第2讲　固体、液体和气体 一、固体 晶体与非晶体的比较 ‎　分类 比较　‎ 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 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 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以转化 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 玻璃、橡胶 深度思考　区分晶体与非晶体最准确的方法是看什么？‎ 答案　看是否有固定的熔点．‎ 二、液体和液晶 ‎1．液体的表面张力 ‎(1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．‎ ‎(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．‎ ‎2．液晶的物理性质 ‎(1)具有液体的流动性．‎ ‎(2)具有晶体的光学各向异性．‎ ‎(3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的．‎ 三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度 ‎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：饱和汽所具有的压强．‎ ‎(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，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．相对湿度 空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比．‎ 即：相对湿度＝.‎ 深度思考　在闷热的夏天我们会感到非常的不舒服，是因为空气的相对湿度大还是小呢？‎ 答案　相对湿度大 ‎ 四、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．‎ ‎2．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，压强与体积成反比 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正比 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正比 表达式 p1V1＝p2V2‎ ＝或＝ ＝或＝ 图象 ‎3.理想气体的状态方程 ‎(1)理想气体 ‎①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，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微观上讲，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．‎ ‎(2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C.‎ 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例．‎ ‎4．气体实验定律的微观解释 ‎(1)等温变化 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大．‎ ‎(2)等容变化 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大．‎ ‎(3)等压变化 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变．‎ ‎1．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)单晶体具有固定的熔点，而多晶体和非晶体没有固定的熔点．(　×　)‎ ‎(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．(　√　)‎ ‎(4)液晶是液体和晶体的混合物．(　×　)‎ ‎(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力．(　√　)‎ ‎(6)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发和凝结仍在进行．(　√　)‎ ‎(7)一定质量的理想气体在等压变化时，其体积与摄氏温度成正比．(　×　)‎ ‎2．(粤教版选修3－3P26第1题)关于晶体与非晶体，正确的说法是(　　)‎ A．晶体能溶于水，而非晶体不能溶于水 B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒的排列是不规则的 C．晶体内部的物质微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒在不停地运动着 D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，不相等的是非晶体 答案　B ‎3．(粤教版选修3－3P37第2题)(多选)下列现象中，与液体表面张力有关的是(　　)‎ A．小缝衣针漂浮在水面上 B．小木船漂浮在水面上 C．荷叶上的小水珠呈球形 D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来 答案　ACD ‎4．(粤教版选修3－3P24第1题)辨别物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是(　　)‎ A．从外形来判断 B．从各向异性或各向同性来判断 C．从导电性能来判断 D．从是否具有确定的熔点来判断 答案　D ‎5．(人教版选修3－3P25第1题改编)对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是(　　)‎ A．保持压强和体积不变而改变它的温度 B．保持压强不变，同时升高温度并减小体积 C．保持温度不变，同时增加体积并减小压强 D．保持体积不变，同时增加压强并降低温度 答案　C ‎6．(人教版选修3－3P23第2题)如图1所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)．如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计．已知铝罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10 cm.‎ 图1‎ ‎(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？‎ ‎(2)估算这个气温计的测量范围．‎ 答案　(1)刻度是均匀的　(2)23.4 ℃～26.6 ℃‎ 解析　(1)由于罐内气体压强始终不变，所以 ＝，＝，‎ ΔV＝ΔT＝ΔT，‎ ΔT＝·S·ΔL 由于ΔT与ΔL成正比，刻度是均匀的．‎ ‎(2)ΔT＝×0.2×(20－10) K≈1.6 K 故这个气温计可以测量的温度范围为：‎ ‎(25－1.6) ℃～(25＋1.6) ℃‎ 即23.4 ℃～26.6 ℃.‎ 命题点一　固体与液体的性质 例1　(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．悬浮在液体中的微粒越小，在液体分子的撞击下越容易保持平衡 B．荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C．物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能 D．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大 答案　BD 解析　做布朗运动的微粒越小，在液体分子的撞击下越不容易保持平衡，故A错误；荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能，故C错误；潮湿与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，故D正确．‎ ‎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 答案　BCD 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，表现为光学各向异性，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．‎ ‎2．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B．单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性 C．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 D．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征 答案　BD 解析　单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体熔点不固定，A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，B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，C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，D正确．‎ ‎3．下列说法正确的是(　　)‎ A．一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的 B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力 C．脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液 D．土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松 答案　BC 命题点二　气体压强的产生与计算 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2　若已知大气压强为p0，在图2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．‎ 图2‎ 各装置均处于静止状态．‎ 答案　甲：p0－ρgh　乙：p0－ρgh　丙：p0－ρgh 丁：p0＋ρgh1‎ 解析　在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲S＝－ρghS＋p0S 所以p甲＝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：‎ pAS＋ρghS＝p0S p乙＝pA＝p0－ρgh 在图丙中，仍以B液面为研究对象，有 pA′＋ρghsin 60°＝p0‎ 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.‎ ‎4．竖直平面内有如图3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，大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大．‎ 图3‎ 答案　pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)　pb＝p0＋ρg(h2－h1)‎ 解析　从开口端开始计算，右端大气压为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)．‎ ‎5．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4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．‎ 图4‎ 答案　p0＋ 解析　p气S′＝ 又因为S′＝ 所以p气＝＝p0＋.‎ 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5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.‎ 图5‎ 例3　(多选)(2016·江苏单科·12A)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为________．‎ A．压强变小 B．压强不变 C．一直是饱和汽 D．变为未饱和汽 ‎(2)如图6甲所示，在斯特林循环的p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”)．‎ 图6‎ ‎(3)如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4 J和20 J，在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20 J和12 J．求气体完成一次循环对外界所做的功．‎ 答案　(1)AC　(2)不变　①　(3)8 J 解析　(1)停止加热后，高压锅在密封状态下缓慢冷却，此过程中锅内水蒸气仍是饱和汽，由p－T关系知，p减小．故A、C项正确．‎ ‎(2)从B→C的过程中，气体体积不变，故单位体积中的气体分子数目不变；因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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