2023版高考物理一轮总复习第十四章第2节气体液体固体课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第十四章第2节气体液体固体课件，共60页。PPT课件主要包含了气体的性质，气体的状态参量，平均动能，而产生的，频繁碰撞，气体分子动理论，它能达到的整个空间，中间多，两头少，布规律不变等内容，欢迎下载使用。
(1)温度：在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子____________的标志.(2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的________.(3)压强：气体的压强是由于气体分子__________器壁
(1)气体分子运动的特点.①气体分子间距较_____________，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满________________________.②分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“__________，__________”的规律分
③温度升高时，速率小的分子数________，速率大的分子数________，分子的平均速率将________，但速率分
(2)气体压强的微观意义.
气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的.压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的_________________；
②气体分子的_________________.
4.理想气体的状态方程.
一定质量的理想气体的状态方程：_______＝C(恒量).
注意：多晶体没有确定的几何形状，且多晶体是各向
(1)液体的表面张力.液体表面各部分间相互________的力叫表面张力.表面张力使液体自动收缩，液体表面有收缩到最小的趋势.表面张力的方向和液面相切；其大小除了跟边界线的长度有关外，还跟液体的种类、温度有关.
①液晶分子既保持排列有序而显示各向______性，又可以自由移动位置，保持了液体的____________.
②液晶分子的位置无序使它像________，排列有序使
③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，从另一个
方向看则是杂乱无章的.
④液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)晶体有天然规则的几何形状，是因为晶体的物质微
(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.(
(3)多晶体和非晶体的物理性质都是各向同性的.
(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.(答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.2021 年，“嫦娥五号”探测器顺利完成月球采样任务并返回地球.探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——压电效应.如图14-2-1 所示，石英晶体沿垂直于 x 轴晶面上的压电效应最
显著.关于石英晶体说法正确的是(图 14-2-1
B.具有各向同性的压电效应C.没有确定的几何形状D.是单晶体答案：D
3.对一定质量的气体，若用 N 表示单位时间内与器壁
单位面积碰撞的分子数，则下列说法正确的是(
A.当体积减小时，N 必定增加B.当温度升高时，N 必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时，N 必定变化D.当体积不变而压强和温度变化时，N 可能不变
解析：气体的体积减小或温度升高时，压强和温度是怎样变化的并不清楚，不能判断 N 是必定增加的，AB 错误；当压强不变而体积和温度变化时，存在两种变化的可能性：一是体积增大时，温度升高，分子的平均动能变大，即分子对器壁碰撞的力度增大，因压强不变，因此对器壁碰撞的频繁度降低，就是 N 减小；二是体积减小时，温度降低，同理可推知 N 增大，C 正确，D 错误.
4.一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原
来的 4 倍，则气体的体积变为原来的(
A.41C.2答案：D
热点 1 固体与液体的性质考向 1 固体的性质[热点归纳]
(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都
(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶
(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必
(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.
【典题 1】(多选，2020 年江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体.下列
关于玻璃的说法正确的有(
A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列
解析：根据非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体.它没有一定规则的外形.它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”.它没有固定的熔点，故 AC 正确.
考向 2 液体的性质[热点归纳]
【典题 2】(2020 年山东德州模拟)戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图 14-2-2 为一滴水滴在某一次性防护口罩内侧的照片，对此以下说法正
A.照片中的口罩一定为不合格产品B. 照片中附着层内分子比水的内部稀疏C.照片中水滴表面分子比水的内部密集 图 14-2-2D.水对所有材料都是不浸润的
解析：合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，照片中的口罩正好发生了不浸润现象，A错误；根据照片所示，水发生了不浸润现象，则附着层内分子比水的内部稀疏，B 正确；照片中水滴为球形，是由于水滴表面分子比水的内部分子间距大，分子之间的作用力形成的表面张力，所以照片中水滴表面分子应比水的内部稀疏，故 C 错误；水不是对所有材料都是不浸润的，故D 错误.
热点 2 气体压强的产生与计算考向 1 压强的产生[热点归纳]
1.产生的原因：气体的压强是大量分子频繁地碰撞器壁而产生的，单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁就产生了持续、平均的作用力，数值上气体压强等于大量分子作用在器壁单位面积的平均作用力.
(1)从宏观上看，气体压强由体积和温度决定.
(2)从微观上看，气体压强由气体分子的密集程度和平
法错误的是( )
【典题 3】(多选)下列关于密闭容器中气体的压强的说
A.是由气体分子间的相互作用力(吸引和排斥)产生的B.是由大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的C.是由气体受到的重力所产生的D.当容器自由下落时将减小为零
解析：气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强，AC 错误，B 正确；当容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，故压强不会减小为零，D 错误.
方法技巧 (1)气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生，大小不随高度而变化.
(2)容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产
生的，并非因其重力而产生.
考向 2 压强的计算[热点归纳]
1.封闭气体压强的求法.
则活塞内气体的压强为 p＝p0＋
2.气体压强计算的两类模型.(1)活塞模型.图 14-2-3 所示是最常见的封闭气体的两种方式.对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图甲中活塞的质量为 m，活塞横截面积为 S，外界大气压强为 p0. 由于活塞处于平衡状态，所以 p0S＋mg＝pS.
图 14-2-3图乙中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以 pS＋mg＝p0S.
则活塞内气体压强为 p＝p0－
如图 14-2-4 所示，U 形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等.所以气体 B 和A 的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.
而 pA＝p0＋ρgh1，
所以气体 B 的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2).
其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别.熟练后以上压强的关系式均可直接写出，不一定都要从受力分析入手.
【典题 4】(2021 年山东淄博段考)如图 14-2-5 所示，一个横截面积为 S 的圆筒形容器竖直放置，容器上端放一金属圆板，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为 M，不计圆板与容器内壁的摩擦.若大气压强为 p0，则被圆板封闭在容器
p0＋Mgcs θA.S
p0＋Mgcs2θC.S
解析：圆板的下表面是倾斜的，气体对其产生的压力应与该面垂直.为求气体的压强，应以封闭气体的金属圆板为研究对象，其受力分析如图 D58 所示.
由物体的平衡条件得 pMg＋p0S
【迁移拓展 1】若已知大气压强为 p0，在图 14-2-6 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 14-2-6解：在题图甲中，以高为 h 的液柱为研究对象，由二力平衡知 pAS＝－ρghS＋p0S
所以 p甲＝pA＝p0－ρgh在题图乙中，以 B 液面为研究对象，由平衡方程 F上＝F下.有pAS＋ρghS＝p0S得 p乙＝pA＝p0－ρgh在题图丙中，仍以 B 液面为研究对象，有pA＋ρgh sin 60°＝pB＝p0
热点 3 气体实验定律和理想气体状态方程[热点归纳]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，实际中气体在压强不太大、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，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.
2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系.
考向 1 气体实验定律的应用
【典题 5】(2020 年新课标Ⅲ卷)如图 14-2-7，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为 H＝18 cm 的 U 形管，左管上端封闭，右管上端开口.右管中有高 h0＝4 cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离 l＝12 cm.管底水平段的体积可忽略.环境温度为 T1＝283 K.大气压强 p0＝76 cmHg.(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部.此时水银柱的高度约为多少？
(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度约为多少？
解：(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管横截面积均为 S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为 p2.由玻意耳定律有 p1V1＝p2V2
T2，由盖-吕萨克定律有
设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有 p1＝p0＋ρgh0，p2＝p0＋ρghV1＝S(2H－l－h0)，V2＝SH联立以上式子并代入题给数据得 h＝12.9 cm.(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为
按题设条件有 V3＝S(2H－h)代入题给数据得 T2＝363 K.
考向 2 理想气体状态方程的应用
【典题 6】(2019 年湖南岳阳模拟)如图 14-2-8，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口，卡口距缸底的高度 h ＝20 cm. 汽缸活塞的面积 S ＝100 cm2 ，重量 G ＝100 N，其下方密封有一定质量的理想气体，活塞只能在卡口下方上下移动.活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，竖直轻弹簧下端与缸底固定连接，上端与活塞固定连接，原长 l0＝15 cm，劲度系数 k＝2000 N/m.开始时活塞处于静止状态，汽缸内气体温度 T1 ＝200 K ，弹簧的长度
l1 ＝10 cm ，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体( 大气压p0＝1.0×105 Pa).求：
(1)当弹簧恢复原长时汽缸内气体的温度 T2.
(2)当汽缸中的气体温度 T3＝500 K 时汽缸内气体的压
体积为 V1＝l1S＝0.1×0.01 m3＝10－3 m3
解：(1)对活塞受力分析，开始时气体的压强为
＝1.0×105 Pa温度为 T1＝200 K
弹簧恢复原长时，对活塞受力分析，根据平衡得封闭气体压强为
体积为 V2＝l0S＝0.15×0.01 m3＝1.5×10－3 m3
代入数据解得 T2＝330 K.(2)设温度为 T 时，活塞恰好上移至卡口，此时有
V3＝hS＝2×10－3 m3
＝1.2×105 PaV＝hS＝0.2×0.01 m3＝2×10－3 m3
代入数据解得 T＝480 K由于 T3＝500 K＞480 K，活塞已上移至卡口，有
代入数据解得 p3＝1.25×105 Pa.
热点 4 用图像法分析气体的状态变化[热点归纳]
1.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：在图 14-2-9 甲中，V1 对应虚线为等容线，A、B 分别是虚线与 T2、T1 两线的交点，可以认为从 B 状态通过等容升压到 A 状态，温度必然升高，所以 T2>T1.
又如图乙所示，A、B 两点的温度相等，从 B 状态到 A状态压强增大，体积一定减小，所以 V2”“N2；由于 p1V1＝p3V3，故 T1＝T3，则 T3>T2，又 p2＝p3，2 状态分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3 状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大.故 3 状态碰撞容器壁分子较少，即 N2>N3.
方法总结 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 V­T 图像(或 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.
【迁移拓展 2】一定质量的理想气体体积 V 与热力学温度 T 的关系图像如图 14-2-11 所示，气体在状态 A 时的压强 pA＝p0，温度 TA＝T0，线段 AB 与 V 轴平行，BC 的延长线过原点.求：
(1)气体在状态 B 时的压强 pB.
(2)气体在状态 C 时的压强 pC 和温度 TC.
解：(1)A 到 B 是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有 pAVA＝pBVB
(2)由 B 到 C 是等压变化，根据盖­吕萨克定律得
热点 5 “两团气”模型[热点归纳]
(1)分析“两团气”初状态和末状态的压强关系.(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
【典题 8】如图 14-2-12，容积为 V 的汽缸由导热材料制成，面积为 S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门 K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为 p0，现将 K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当
时，将 K 关闭，活塞平衡时其下方气
，不计活塞的质量和体积，外界温度保
持不变，重力加速度大小为 g.求流入汽缸内液体的质量.
图 14-2-12解：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为 V1，压强为 p1；下方气体的体积为 V2，压强为 p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得
设活塞上方液体的质量为 m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg ⑤
【迁移拓展 3】(2019 年新课标Ⅱ卷)如图 14-2-13，一容器由横截面积分别为 2S 和 S 的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气.平衡时，氮气的压强和体积分别为 p0 和 V0，氢气的体积为 2V0，空气的压强为 p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
(1)抽气前氢气的压强.
(2)抽气后氢气的压强和体积.
解：(1)设抽气前氢气的压强为 p10，根据力的平衡条件
得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S ①
(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1 和 V1，氮气的压强和体积分别为 p2 和 V2，根据力的平衡条件有p2·S＝p1·2S ③
由玻意耳定律得 p1V1＝p10·2V0p2V2＝p0·V0 ⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V1－2V0＝2(V0－V2) ⑥联立②③④⑤⑥式解得
气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题.气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下三种类型：
1.充气(打气)问题：在充气(打气)时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时，这些气体的质量是不变的.这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题.
2.抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气(打气)问题类似——假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题.
3.灌气(气体分装)问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是“变质量”问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题.
【典题 9】(2020 年山东模拟)如图 14-2-14 所示，按下压水器，能够把一定量的外界空气经单向进气口压入密闭水桶内.开始时桶内气体的体积 V0＝8.0 L，出水管竖直部分内外液面相平，出水口与大气相通且与桶内水面的高度差h1＝0.20 m.出水管内水的体积忽略不计，水桶的横截面积S＝0.08 m2.现压入空气，缓慢流出了水的体积 V1 ＝2.0 L.问压入的空气在外界时的体积ΔV 为多少？(已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，外界大气压强 p0＝1.0×105 Pa，重力
加速度大小 g 取 10 m/s2，设整个过程中气体可视为理想气体，温度保持不变)
解：设流出 2.0 L 水后，液面下降Δh，则Δh＝
此时，瓶中气体压强 p2＝p0＋ρg(h1＋Δh)体积 V2＝V0＋V1设瓶中气体在外界压强下的体积为 V′，则 p2V2＝p0V′初始状态瓶中气体压强为 p0，体积为 V0，故ΔV＝V′－V0解得ΔV＝2.225 L.
【典题 10】(2020 年新课标Ⅰ卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体).甲罐容积为 V，罐中气体
的压强为 p；乙罐的容积为 2V，罐中气体的压强为
通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等.求调配后：(1)两罐中气体压强.(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比.
解：(1)气体发生等温变化，对甲、乙中的气体，可认为甲中原气体由体积 V 变成 3V，乙中原气体体积由 2V 变成 3V，则根据玻意尔定律分别有