新教材适用2024版高考物理一轮总复习第14章热学第2讲固体液体与气体课件
展开第2讲 固体、液体与气体
2.晶体的微观结构(1)结构特点:组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点
3.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向______,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______,排列有序使它像______。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐,而从另外一个方向看则是____________的。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下____________。
1.概念液体表面各部分间____________的力。2.作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积______的趋势。体积相同的情况下,______的表面积最小。3.方向表面张力跟液面______,且跟这部分液面的分界线______。
4.大小液体的温度越高,表面张力______;液体中溶有杂质时,表面张力______;液体的密度越小,表面张力______。
1.气体分子运动特点:(1)气体分子间距较大,分子力为零,分子间除碰撞外____________作用,向各个方向运动的气体分子____________。(2)分子做无规则运动,分子速率按“_____________________”的统计规律分布。(3)温度一定时某种气体分子速率分布是确定的,温度升高时,___________________________,速率大的分子数增多,分子的___________增大,但不是每个分子的速率都增大。
2.气体的状态参量:(1)气体的压强。①产生原因:由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生_______________的压力。②决定气体压强大小的因素。宏观上:决定于气体的温度和体积。微观上:决定于气体分子的____________和分子密集程度。
(2)气体的温度:①物理意义:宏观上表示物体的____________,微观上是__________________的标志。②热力学温度与摄氏温度的关系:T=_______________。
4.理想气体状态方程:(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从__________________的气体。①理想气体是经过科学抽象而建立的_______________,实际上并不存在。②理想气体不考虑分子间作用力,不存在____________,内能只与______有关,与体积无关。
一、堵点疏通1.气体的压强是由气体的自身重力产生的。( )2.有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。( )3.液晶具有液体的流动性,又具有晶体的光学各向异性。( )4.船浮于水面上不是由于液体的表面张力。( )5.压强极大的气体不再遵从气体实验定律。( )
二、对点激活1.(多选)(2023·温州高三月考)下列说法中正确的是( )
A.图甲所示,雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力B.图乙所示,夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故C.液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置D.图丙所示,小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
[解析]雨水不能透过布雨伞,是因为液体表面存在张力,故A正确;荷叶上小水珠呈球状,是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故,故B正确;液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定,液体分子可以在液体中移动,故C正确;小木块浮于水面上时,木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水),受到水的浮力作用,是浮力与重力平衡的结果,而非液体表面张力的作用,故D错误。
2.(2023·唐山高三专题练习)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[解析]石墨是晶体,故A错误;石墨烯是石墨中提取出来的新材料,故B错误;单层石墨烯厚度约为原子尺寸10-10 m,故C错误;根据分子动理论可知,固体分子在平衡点不停的振动,故D正确。
3.(2023·桂林高三阶段检测)拔罐是中医传统养生疗法之一,如图所示,以罐为工具,将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上,以达到通经活络、祛风散寒等作用。罐内封闭气体质量和体积变化不计,可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上之后,下列说法正确的是( )A.火罐内的气体温度不变B.火罐内的气体温度降低,压强减小C.火罐内的气体温度降低,压强不变D.火罐内的气体单位体积分子数增大,压强不变
[解析]把罐扣在皮肤上,罐内空气的体积等于火罐的容积,体积不变,气体经过热传递,温度不断降低,气体发生等容变化,由查理定律可知,气体压强减小,小于大气压,火罐在内外气体压力差作用下,“吸”在皮肤上,故AC错误,B正确;因为体积不变,火罐内气体单位体积分子数不变,温度降低,压强减小,故D错误。
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。
(2023·辽宁高三阶段练习)2021年12月9日中国空间站首次太空授课活动中,航天员王亚平做了一个“水球开花”实验。她将用纸做的小花轻轻放在水球表面,纸花迅速绽放。下列说法正确的是( )A.纸花绽放过程中水面对小花做正功B.水球表面上水分子间的作用力表现为斥力C.表面层水分子间的平均距离比内部分子间 的平均距离小lD.水分子间存在相互作用的引力和斥力,当分子间距增大时,引力变化的快
[解析]在水球表面分子力表现为引力,纸花绽放的过程中,分子力与移动方向相同,可知水面对小花做正功,故A正确;液体表面层由于蒸发等原因导致分子数较少,则表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大,故水球表面上水分子间的作用力表现为引力,故BC错误;水分子间存在相互作用的引力和斥力,分子间距增大时,斥力变化的快,故D错误。
〔变式训练1〕 (多选)(2023·湖北高三课阶段检测)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,这些晶体不仅美丽,而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态,高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体,正确的说法是( )A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的B.多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状C.晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同,但沿不同方向的光学性质一定相同D.单晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
[解析]固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体不是绝对的,是可以相互转化的,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,会变成柔软的非晶体硫,再过一段时间又会转化为晶体硫,A错误;多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,某些单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同,沿不同方向的光学性质也不相同,C错误;单晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,D正确。
1.产生的原因由于大量气体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作气体的压强。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。
3.平衡状态下气体压强的求法
4.加速运动系统中封闭气体压强的求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,利用牛顿第二定律列方程求解。
(2023·吉林高三课时练习)若已知大气压强为p0,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。
在图丙中,以液面A为研究对象,由平衡条件得p丙S=(p0+ρgh1)S所以p丙=p0+ρgh1在图丁中,从开口端开始计算,右端为大气压强p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强pb=p0+ρg(h2-h1)而a气柱的压强为pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3)
(2023·岳阳高三课时练习)(1)如图中两个汽缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸静止在水平面上,右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下,两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B,大气压为p0,求封闭气体A、B的压强。
(2)如图所示,光滑水平面上放有一质量为M的汽缸,汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积为S,现用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸和活塞达到相对静止状态,求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)
〔变式训练2〕 (2023·徐州高三课时练习)求图中被封闭气体A的压强分别为(1)____________,(2)______________,(3)______________,图中的玻璃管内都灌有水银,大气压强p0=76 cmHg。(p0=1.01×105 Pa,g=10 m/s2)
[解析](1)根据平衡条件可得pA=p0-ph=76 cmHg-10 cmHg=66 cmHg(2)根据平衡条件可得pA=p0-p′h=76 cmHg-10 cmHg·sin 30°=71 cmHg(3)根据平衡条件可得pB=p0+ph2=76 cmHg+10 cmHg=86 cmHg则pA=pB-ph1=86 cmHg-5 cmHg=81 cmHg
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
(2023·河南上蔡县衡水实验中学高三阶段练习)如图所示是一定质量理想气体状态由A依次经过B、C到D变化的p-T图像,对应的转换图像中可能正确的是( )
A B C D
气体状态变化图像的分析方法
(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)明确图像斜率的物理意义: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。(3)明确图像面积的物理意义:在p-V图像中,p-V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。
1.(2023·辽宁大连高三模拟)将冰块放在烧杯中,冰块慢慢熔化成水,再逐渐蒸发。以下说法正确的是( )A.几何形状不规则的冰块不是晶体B.冰熔化成水的过程中,水分子的平均动能增加C.冰块的所有物理性质一定是各向同性的,冰晶的所有物理性质一定是各向异性的D.水变成水蒸气,分子间距增大,分子势能增大
[解析]单晶体有规则的几何外形,而多晶体和非晶体没有天然规则的外形,几何形状不规则的冰块具有确定的熔点,属于多晶体,A错误;温度是分子热运动平均动能的标志,冰熔化成水的过程中,温度不变,水分子的平均动能不变,B错误;冰块是多晶体,其所有物理性质一定是各向同性的,冰晶是单晶体,其某些物理性质可能是各向异性的,但并非所有性质都具有各向异性,C错误;水变成水蒸气,分子间距从r0增大到约10r0,分子间作用力表现为引力,分子力做负功,分子势能增大,D正确。
2.(2023·云南昆明高三开学考试)正确佩戴口罩是日常预防飞沫传播和呼吸道感染的有效途径之一。取一个新的医用防护口罩贴近皮肤一面朝上,平铺在桌面上,往口罩上滴几滴水,水滴没有浸湿口罩,呈椭球形,如图所示。下列说法正确的是( )A.水滴形状的成因与水的表面张力有关, 与重力无关B.水滴不浸润口罩,换另一种液体,也不会 浸润该口罩C.若处于完全失重的环境中,水滴将浸湿口罩D.水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大
[解析]水滴形状的成因与水的表面张力有关,因水滴呈现椭圆形,则与重力也有关,选项A错误;水滴不浸润口罩,换另一种液体,不一定不会浸润该口罩,选项B错误;能否浸润是由水与口罩的材料决定的,与是否处于完全失重的环境无关,选项C错误;水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大,产生表面张力,使液体表面绷紧即减小表面积的作用,选项D正确。
3.(2023·上海浦东新模拟预测)如图,封有空气的玻璃瓶开口向下静置于恒温水中。将其缓慢往下压了一小段距离,此过程中气体的质量保持不变。不考虑气体分子间的相互作用,则能反映瓶内气体状态变化的图像是( )
A B C D
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