高考物理总复习选修3-3~2固体、液体与气体课件PPT

这是一份高考物理总复习选修3-3~2固体、液体与气体课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识导图，表面积，p1V1p2V2，面张力作用，液体表面张力等内容，欢迎下载使用。

【微点拨】1.封闭气体压强的求解步骤:(1)确定研究对象。(2)受力分析。(3)列出力学方程。(4)代入数据求解。
2.处理“两团气”问题的技巧:(1)分析“两团气”初、末状态的压强关系。(2)分析“两团气”的体积及其变化关系。(3)分析“两团气”状态参量的变化特点,选取合适的实验定律列方程。
【慧眼纠错】(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒,每个颗粒即为一个单晶体。纠错:_____________________________(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。纠错:___________________________________
塑料粉碎成的颗粒仍为非晶体。
单晶体的有些物理性质是各向异性的。
(3)液晶是液体和晶体的混合物。纠错:________________________________________________(4)水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时蒸发和凝结就停止了。纠错:________________________________________________
液晶既不是液体,也不是晶体,更不是二者的混
水蒸气达到饱和时,蒸发和凝结仍在进行,并未
(5)船浮于水面上是由于液体的表面张力。纠错:_______________________________________________________(6)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。纠错:_________________________
船浮于水面上是由于浮力作用,而不是液体的表
体积与热力学温度成正比。
(7)在闷热的夏天我们感到非常的不舒服,是因为空气的绝对湿度很大。纠错:_________________________
应是空气的相对湿度很大。
考点1　固体和液体的性质【典题探究】 【典例1】(多选)(2018·锦州模拟)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图所示。甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示,则(　　)世纪金榜导学号04450276
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体B.甲、丙为晶体,乙是非晶体C.甲、丙为非晶体,乙是晶体D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
【解析】选B、D。由题图可知,甲、乙在导热性质上表现各向同性,丙具有各向异性,甲、丙有固定的熔点,乙无固定的熔点,所以甲为多晶体、丙为单晶体,乙是非晶体, B、D正确,A、C错误。
【通关秘籍】 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)有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
【考点冲关】 1.(2018·漳州模拟)下列现象中,不能说明液体存在表面张力的有(　　)A.吹出的肥皂泡成球形B.硬币能漂浮于水面上C.滴入水中的红墨水很快散开D.在完全失重的环境下,熔化的金属能收缩成标准的球形
【解析】选C。吹出的肥皂泡成球形,硬币能漂浮于水面上,在完全失重的环境下,熔化的金属能收缩成标准的球形,都是由于表面张力的作用;滴入水中的红墨水很快散开,是自由扩散的结果,与表面张力无关;故选C。
2.(多选)(2018·石家庄模拟)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,这是由于水表面存在表面张力B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大
C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力
【解析】选A、C、D。水的表面张力托起针,A正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B错误;当宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,里面的所有物体均处于完全失重状态,此时自由飘浮的水滴在表面张力作用下呈现球形,C正确;对于浸润液体,在毛细管中上升,对于非浸润液体,在毛细管中下降,D正确;在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开,是大气压的作用,E错误。
【加固训练】(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
【解析】选B、C、D。将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒还是晶体,选项A错误;固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上各向异性,具有不同的光学性质,选项B正确;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,例如石墨和金刚石,选项C正确;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,例如天然
石英是晶体,熔融过的石英却是非晶体。把晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒进冷水中,会变成柔软的非晶硫,再过一段时间又会转化为晶体硫,所以选项D正确;在熔化过程中,晶体要吸收热量,虽然温度保持不变,但是内能要增加,选项E错误。
考点2　气体压强的产生和计算 【典题探究】 【典例2】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。世纪金榜导学号04450277
【解题探究】压强乘以横截面积等于压力,关于力的问题,可以应用什么规律解决上述问题?提示:甲图AB液柱处于平衡状态,可以应用力的平衡规律处理,乙图、丙图问题也可以类似处理,若物体处于加速状态可以应用牛顿第二定律处理。
【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=p0Sp乙=pA=p0-ρgh
在图丙中,仍以B液面为研究对象,有pA′+ρghsin 60°=pB′=p0所以p丙=pA′=p0- ρgh答案:甲:p0-ρgh　乙:p0-ρgh　丙:p0- ρgh
【通关秘籍】 理解气体压强的三个角度
【考点冲关】 如图所示,光滑水平地面上放有一质量为m的导热汽缸,用活塞封闭了一部分气体。活塞质量为 ,截面积为S,可无摩擦滑动,汽缸静止时与缸底距离为L0。现用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸与活塞达到相对静止状态。已知大气压强为p0。求:世纪金榜导学号04450278
(1)稳定时封闭气体的压强。(2)稳定时活塞与汽缸底部的距离。
【解析】(1)选择汽缸、活塞和密闭气体整体作为研究对象,受力分析可知,水平恒力F即为整体受到的合外力,由牛顿第二定律得F=(m+ )a隔离活塞对其受力分析,设封闭气体压强为p,则由牛顿第二定律得
(p-p0)S= a汽缸和活塞相对静止具有相同的加速度,联立以上两式,可得p=p0+
(2)由汽缸为导热汽缸可知,汽缸内气体温度不变,气体为等温变化,设稳定时活塞与缸底部的距离为L由理想气体状态方程 =C得p0L0S=pLS可得L= 答案:(1)p0+ 　(2)
【加固训练】如图所示,一水平放置的汽缸,由横截面积不同的两圆筒连接而成。活塞A、B用一长为3L的刚性细杆连接。它们可以在筒内无摩擦地沿水平方向滑动。活塞A、B的横截面积分别为SA=40 cm2、SB=20 cm2。A、B之间封闭着一定质量的理想气体。汽缸外大气的压强为
p0=1×105 Pa,温度T0=294 K。初始时活塞A与大圆筒底部(大小圆筒连接处)相距2L,汽缸内气体温度为T1=500 K时,
(1)汽缸内气体的温度缓慢降至400 K时,活塞移动的位移。(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
【解析】(1)汽缸内气体的温度降低时,其压强不变,活塞A、B一起向右移动,气体状态参量:V1=SA·2L+SBL,V2=SA(2L-x)+SB(L+x),已知:T1=500 K,气体发生等压变化,由盖—吕萨克定律得: 解得:x=L,由于x=L<2L,表明活塞A未碰到大圆筒底部,故活塞A、B向右移动的位移为L。
(2)大活塞刚碰到大圆筒底部时:V3=3SBL,已知:T1=500 K,由盖-吕萨克定律得: 解得:T3=300 K,当汽缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时:T=T0=294 K,气体发生等容变化,由查理定律得: 解得:p=9.8×104 Pa。答案:(1)L　(2)9.8×104 Pa
考点3　理想气体状态方程与气体实验定律的应用 【典题探究】 【典例3】(2017·全国卷Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,
使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃,汽缸导热。世纪金榜导学号04450279
(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强。(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置。(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。
【题眼直击】(1)三个阀门均打开。(2)活塞(质量、体积均可忽略)。(3)活塞稳定时。
【解析】(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得:p1V1 = p0V ;(3p0 )V = p1(2V-V1);联立解得: V1 = ,p1 = 2p0
(2)打开K3后,由上式知活塞必上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V) ,活塞下方气体压强为p2。由玻意耳定律得:(3p0 )V = p2 V2 ,可得:p2= 由上式可知,打开K3后活塞上升到B的顶部为止,此时p2= p0。
(3)设加热后活塞下方气体压强为p3,气体温度从T1 =300 K上升到T2 = 320 K的等容过程中,由查理定律得: 将有关数据代入解得:p3=1.6p0。答案:(1) 　2p0　(2)顶部 　(3)1.6p0
【通关秘籍】 应用理想气体状态方程解题的一般步骤:
【考点冲关】 (2017·全国卷Ⅱ)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。
(1)求该热气球所受浮力的大小。(2)求该热气球内空气所受的重力。(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。
【解析】(1)取1个大气压下质量为m的空气为研究对象,设它在温度为T0时的体积为V0,则其密度ρ0= ①设它在温度为Tb时的体积为Vb,密度ρb= ②由于气体压强始终不变,由盖—吕萨克定律得 ③
由①②③得ρb= ④热气球所受浮力的大小F浮=ρbgV⑤联立④⑤得F浮= gV⑥
(2)由④式可知气球内温度为Ta的热空气的密度为ρa= ⑦热气球内空气所受的重力G=ρaV·g= gV⑧
(3)设充气后它还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件可得F浮=G+m0g+mg⑨由⑥⑧⑨得m=T0ρ0V -m0答案:(1) gV　(2) gV(3)T0ρ0V -m0
【加固训练】(2018·青岛模拟)某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10-3 m3。往桶内倒入4.2×10-3 m3的药液后开始打气,打气过程中药液不会向外喷出。如果每次能打进2.5×10-4m3的空气,要使喷雾器内药液能全部喷完,且整个过程中温度不变,则需要打气的次数是(　　)
A.16次　　　　　　　　　B.17次C.20次 　D.21次
【解析】选B。设大气压强为p,由玻意耳定律,npV0+ pΔV=pV,V0=2.5×10-4m3,ΔV=5.7×10-3 m3-4.2×10-3 m3=1.5×10-3 m3,V=5.7×10-3 m3,解得n=16.8 ≈17次,选项B正确。
考点4　气体状态变化中的图象问题 【典题探究】 【典例4】(2018·唐山模拟)如图甲所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,横截面积S=20 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体M封闭在汽缸内。在汽缸内距底部H=30 cm处有a、b两限制装置(a、b的体积可忽略),使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁
在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa,为大气压强),温度为27 ℃。现缓慢加热汽缸内气体,其状态变化如图乙中的A、B、C所示,从状态B到状态C的过程中活塞上升了4 cm。活塞不漏气,缸内气体可视为理想气体,g取10 m/s2。求活塞的质量和固体M的体积。世纪金榜导学号04450280
【解析】由题图乙可判断缸内气体从状态A到状态B经历等容变化,设缸内气体在状态A时温度为TA=(27+273)K,在状态B时,气体压强为pB,温度为TB=(57+273)K,则由查理定律得 到状态B时活塞离开a、b,设活塞的质量为m,则
pB=p0+ 联立解得m=2 kg。从状态B到状态C缸内气体经历等压变化,设缸内气体初状态的体积为V0,在状态C时温度为TC=(117+273)K,由盖-吕萨克定律可得
解得V0=440 cm3,则固体M的体积VM=SH-V0=160 cm3。答案:2 kg　160 cm3
【通关秘籍】 　一定质量的气体不同图象的比较:
【考点冲关】 1.某一定质量理想气体发生等压膨胀、等温压缩、等容降温三个状态变化后回到初始状态,整个过程的p-V图象如图所示,则下列也能反映该过程的图象是(　　)
【解析】选B。根据理想气体状态方程 =C,等压膨胀过程,温度增加,p-T图象与T轴平行,等温压缩过程,压强增加,p-T图象与p轴平行,等容降温过程,压强减小,p-T图象经过坐标原点,故A错误,B正确;根据理想气体状态方程 =C,等压膨胀过程,温度增加,V-T图象
经过坐标原点,等温压缩过程,压强增加,V-T图象与V轴平行,等容降温过程,压强减小,V-T图象与T轴平行,故C、D错误。
2.(2018·唐山模拟)回热式制冷机是一种深低温设备,制冷极限约50 K。某台设备工作时,一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程:从状态A到B和C到D是等温过程,温度分别为t1=27 ℃和t2=-133 ℃;从状态B到C和D到A是等容过程,体积分别为V0和5V0。求状态B与D的压强之比。
【解析】A到B、C到D均为等温过程,则TB=(27+273)K =300 K,TD=(-133+273)K=140 K,由理想气体状态方程可知: 得: 答案:10.7
【加固训练】如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。(1)说出A→B过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中TA的温度值。
(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p-T图象,并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程。
【解析】(1)由图甲所示图象可知,A与B的连线的延长线过原点O,所以A→B是一个等压变化,即pA=pB=1.5×105 Pa,由图示图象可知:VA=0.4 m3,VB=VC=0.6 m3,TB=300 K,TC=400 K,
从A到B过程,由盖-吕萨克定律得: 得TA=200 K。(2)由图甲所示图象可知,从B到C为等容过程,由(1)知:pB=1.5×105 Pa,TB=300 K,TC=400 K,由查理定律得:
解得:pC=2×105 Pa,气体状态变化图象如图所示: 答案:(1)压强不变　200 K　(2)见解析