2024届高考物理一轮复习专题十三热学第2讲气体、液体和固体课件

这是一份2024届高考物理一轮复习专题十三热学第2讲气体、液体和固体课件，共60页。PPT课件主要包含了多晶体，单晶体，非晶体，核心知识·优化增分，各向异性，p1V1＝p2V2，气体实验三定律，高分能力·突破瓶颈，移动活塞要缓慢等内容，欢迎下载使用。

一、固体1.分类：固体分为________和________两类.晶体分为________和________. 
　 　
2.晶体与非晶体的比较.
二、液体1.液体的表面张力.(1)作用：液体的表面张力使液面具有________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________. (3)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大.【答案】(1)收缩　(2)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)在某个方向上看，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、气体1.气体分子运动的特点.(1)气体分子间距________，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能达到的整个空间. (2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时刻变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布.(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________，但速率分布规律不变. 
四、理想气体状态方程1.理想气体.(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下始终遵循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，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.
(1)区分晶体和非晶体看有无固定熔点，而区分单晶体和多晶体看是否能表现出各向异性.(2)表面张力使液体的表面积趋于最小，体积相同的情况下，球形的表面积最小.(3)理想气体是理想化的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关.
1.[晶体](多选)下列说法正确的是(　　)A.金刚石、食盐都有确定的熔点B.岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体C.一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用D.多晶体的物理性质表现为各向异性【答案】AC
2.[表面张力]下列说法正确的是(　　)A.液晶不具有液体的流动性B.液体的表面张力是由表面层液体分子之间的相互排斥引起的C.用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力D.雨水没有透过布雨伞是因为液体有表面张力【答案】D　【解析】液晶分子可以自由移动位置，保持了液体的流动性，A错误；液体的表面张力是由液体表面层分子之间的相互吸引而引起的，B错误；用打气筒向篮球充气时需用力是因为篮球内部气体的压强太大，故C错误；雨水没有透过布雨伞是因为液体有表面张力的作用，D正确.
3.[气体压强](多选)如图质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦滑动.现通过电热丝对该理想气体十分缓慢地加热.设汽缸处在大气中，大气压强恒定.经过较长时间后，下列说法正确的是(　　)A.汽缸中气体的压强比加热前要大B.汽缸中气体的压强保持不变C.汽缸中气体的体积比加热前要大D.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少【答案】BCD　
考点1　固体和液体的性质　[基础考点]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.2.液体表面张力(1)表面张力的效果：表面张力使液体表面积具有收缩趋势，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.(2)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.
1.(2022年盐城模拟)石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则(　　)A.石墨是非晶体B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C.单层石墨烯的厚度约3 μmD.碳原子在六边形顶点附近不停地振动【答案】D　
【解析】石墨是晶体，A错误；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，B错误；单层石墨烯厚度约等于原子尺寸10－10m，C错误；根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停振动，D正确.
2.(2022年威海模拟)(多选)下列说法中正确的是(　　)A.晶体熔化过程中，分子的平均动能保持不变B.液晶的所有物理性质均表现为各向异性C.液体的表面张力是分子斥力作用的结果D.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【答案】AD　
【解析】晶体有固定的熔点，晶体熔化过程中吸收热量，内能增加，温度不变，其分子平均动能不变，A正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，不是所有物理性质均表现各向异性，B错误；液体的表面张力是液体表面层分子力表现为引力的宏观表现，C错误；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，D正确.
3.(2022年深圳调研)在2021年12月9日的天宫课堂中，航天员王亚平做了一个水球实验.水球表面上水分子间的作用力表现为________(填“引力”或“斥力”)，原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离______(填“大”或“小”).王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放，水面对小花做了________(填“正功”或“负功”). 
考点2　气体压强的产生与计算　[能力考点]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，该压力与受力面积的比值，叫作气体压强，其在数值上等于作用在器壁单位面积上的压力.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.静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定(1)平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用它的受力平衡，列方程求出气体的压强.(2)取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程，求出压强.4.加速运动系统中封闭气体压强的确定常从两处入手：一是选择与气体接触的液柱或活塞等为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律解出.二是对气体，考虑用气体定律确定(后面遇到).具体问题中常把二者结合起来，建立方程组联立求解.自由落体的试管中液柱产生的压强为零.
例1　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，已知活塞与缸壁之间无摩擦.求汽缸中气体的压强.
1.(2021年广东模拟)某学生在水瓶中装入半瓶热水，盖紧瓶盖，一段时间后，该同学发现瓶盖变紧.其本质原因是单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数________(填“增加”“减少”或“不变”)，瓶内气体分子平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”). 
考点3　气体状态变化的图像问题　[能力考点]比较一定质量气体的不同图像
1.(2020年北京卷)如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C.有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是(　　)A.TA＝TB，TB＝TCB.TA＜TB，TB＜TCC.TA＝TC，TB＞TCD.TA＝TC，TB＜TC【答案】C　
2.(2022年聊城质检)(多选)一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　)A.A→B温度升高，体积不变B.B→C压强不变，体积变小C.C→D压强变小，体积变小D.B点的温度最高，C点的体积最小【答案】ABD　
3.(2022年涡阳检测)如图所示，一定质量的理想气体经历ab、bc、cd、da四个过程，下列说法中正确的是(　　)A.ab过程中气体压强减小B.bc过程中气体压强减小C.cd过程中气体压强减小D.da过程中气体压强减小【答案】B　
3.应用状态方程解题的一般步骤
例3　(2022年广东卷)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置.如图所示，潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230 mL.将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变.大气压强p0取1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，水的密度ρ取1.0×103 kg/m3.求水底的压强p和水的深度h.解：初状态玻璃瓶中气体体积V0＝380 mL－80 mL＝300 mL，末状态玻璃瓶中气体体积V＝380 mL－230 mL＝150 mL，由玻意耳定律有p0V0＝pV，解得p＝2p0，由p＝ρgh＋p0，解得h＝10 m.
1.(2022年全国卷)如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处.活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l.初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0.已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积.(1)求弹簧的劲度系数；(2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度.
2.(2021年广东卷)为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105Pa，护士把注射器内横截面积为0.3 cm2 、长度为0.4 cm、压强为1.0×105Pa 的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强.
解：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有V1＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL＝0.4 cm3注射器内气体体积为V2，有V2＝0.3×0.4 cm3＝0.12 cm3 根据理想气体状态方程有p0(V1＋V2)＝p1V1代入数据解得p1＝13×105 Pa.
3.(2021年全国卷Ⅱ)如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通.A、B两管的长度分别为l1＝13.5 cm，l2＝32 cm.将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h＝5 cm.已知外界大气压为p0＝75 cmHg.求A、B两管内水银柱的高度差.
考点5　气体变质量问题　1.气体变质量问题总的求解思路将“变质量”问题转换为“不变质量”问题，把全部气体作为研究对象.2.气体变质量的四种常见情境充气、抽气、灌气、漏气.
例4　(2022年揭阳联考)工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测密封性能.为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的汽缸相连，汽缸和香水瓶内气体压强均为p0，汽缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将汽缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变.(1)求香水瓶容积V；(2)若密封程度合格的标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量的1%视为合格.将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，现使瓶内气体温度从300 K升高到360 K，测得其压强由p变为1.15p，试判断该瓶密封性能是否合格.
2.(2022年深圳模拟)如图所示，导热良好的汽缸A、B用细管相连，A的容积为B的3倍，A中装有压强为p0、质量为m0的理想气体，活塞C可沿汽缸B滑动且保持良好的气密性.连接A、B的细管上有两个阀门K1、K2，当向右拉活塞时，保持K1打开，K2闭合；向左推活塞时，保持K1闭合，K2打开.活塞开始时位于汽缸B的最左端，若环境温度始终保持不变，外界大气压为p0，不计细管体积的影响.求：(1)将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端时缸内气体的压强；(2)将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端，再缓慢推回到最左端，如此重复n次(包括第一次)后缸内气体的质量.
小实验*　探究等温情况下气体压强与体积的关系　1.实验步骤(1)装置如图.(2)密封气体：用胶套在注射器中密封一定质量的气体(气体的体积大约是注射器容积的一半).(3)安装固定：如图所示，把带有压力表的注射器固定在铁架台上.
(4)实验数据的收集：空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据.
例5　(2022年北京模拟)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律.(1)在实验中，下列操作不是必须完成的是______. A.用橡胶塞密封注射器的下端B.用游标卡尺测量柱塞的直径C.读取压力表上显示的气压值D.读取刻度尺上显示的空气柱长度(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是__________________________________________________________________________. 
防止玻璃管内的空气温度升高(或保持玻璃管内的空气温度不变)　
(3)下列图像中，能直观反映气体做等温变化的规律的是________. 
【解析】(1)由于玻璃管粗细均匀，因此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要，选B.(2)不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是防止玻璃管内的空气温度升高(或保持玻璃管内的空气温度不变).(3)根据气体等温变化，压强与体积成反比可知最能反映气体做等温变化的规律的是图像C.
变式　用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
在注射器活塞上涂润滑油　
不能用手握住注射器封闭气体部分　
注射器与压强传感器连接部位的气体体积