2024年高中物理新教材同步学案 选择性必修第三册 第2章 章末素养提升（含解析）

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章末素养提升例1　(多选)关于固体、液体和气体，下列说法中正确的是(　　)A．慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关B．具有各向同性的物质一定没有确定的熔点C．某种液体与固体接触，当固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力时，该液体浸润固体D．液晶的物理性质稳定，外界条件的变动不会引起液晶分子排列变化答案　AC解析　液体的表面张力是液体表面层内的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力的结果，液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势，慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关，A正确；多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，B错误；某种液体和固体接触时，由浸润的特点可知，C正确；液晶具有液体的流动性，其物理性质并不稳定，液晶分子的排列是不稳定的，外界的微小变动就能引起液晶分子排列的变化，D错误。例2　(2022·聊城市高二期中)一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p－T图像如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是(　　)A．A到B过程中，气体的压强变大、温度升高、体积变大B．B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多C．C到D过程中，体积变大、分子热运动剧烈程度不变D．D到A过程中，气体压强不变、内能减小、体积变大答案　C解析　在该图像中过原点的直线是等容线，A到B过程中，气体的体积不变，故A错误；B到C过程中，压强不变，温度升高，则分子平均动能增大，由eq \f(V,T)＝C知体积变大，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误；C到D过程中，温度不变，气体分子热运动剧烈程度不变，由pV＝C知，压强减小，体积变大，故C正确；D到A过程中，气体发生等压变化，压强不变，温度降低，则气体内能减小，由eq \f(V,T)＝C知体积减小，故D错误。例3　(2022·六安市高二期中)血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V，每次挤压加压气囊都能将40 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于(　　)A．30 cm3 B．40 cm3C．50 cm3 D．60 cm3答案　B解析　根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V，已知p0＝750 mmHg，V0＝40 cm3，p1＝750 mmHg＋150 mmHg＝900 mmHg，代入数据整理得V＝40 cm3，故A、C、D错误，B正确。例4　(2022·石家庄精英中学高二月考)水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于764 mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数为750 mm，此时管中的水银面到管顶的距离为60 mm，环境温度为17 ℃。求：(1)若环境温度不变，当这个气压计的读数为740 mm时，水银气压计中气泡的压强是多少？(2)若环境温度为27 ℃，且这个气压计的读数为752 mm时，水银气压计中气泡的压强是多少？(结果保留整数)答案　(1)12 mmHg　(2)15 mmHg解析　(1)设气压计管内横截面积为S，以水银气压计中气泡为研究对象状态1：气体压强p1＝(764－750) mmHg＝14 mmHg体积为V1＝60 mm·S，温度为T1＝290 K状态2：气体压强为p2，体积为V2＝70 mm·S，温度为T2＝290 K由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝12 mmHg即水银气压中气泡的压强为12 mmHg；(2)状态3：气体压强为p3，体积为V3＝58 mm·S，温度为T3＝300 K，由理想气体状态方程得eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p3V3,T3)解得p3＝15 mmHg水银气压计中气泡的压强是15 mmHg。例5　如图所示，绝热性能良好且足够长的汽缸固定放置，其内壁光滑，开口向右，汽缸中封闭一定质量的理想气体，活塞(绝热)通过水平轻绳跨过轻质滑轮与重物相连，已知活塞的面积S＝10 cm2，重物的质量m＝2 kg，重力加速度g＝10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，滑轮摩擦不计。稳定时，活塞与汽缸底部间的距离为L1＝12 cm，汽缸内温度T1＝300 K。(1)通过电热丝对汽缸内气体加热，气体温度缓慢上升到T2＝400 K时停止加热，求加热过程中活塞移动的距离d；(2)停止加热后，在重物的下方加挂一个2 kg的重物，活塞又向右移动4 cm后重新达到平衡，求此时汽缸内气体的温度T3。答案　(1)4 cm　(2)375 K解析　(1)以活塞为研究对象，根据受力平衡有加热前p1S＋FT＝p0S，FT＝mg加热后p2S＋FT＝p0S，FT＝mg所以p1＝p2＝0.8×105 Pa以封闭气体为研究对象，加热过程为等压变化，故有eq \f(L1S,T1)＝eq \f(L1＋dS,T2)代入数据解得d＝4 cm。(2)加挂重物后p3S＋FT′＝p0S，FT′＝(m＋m′)g由理想气体状态方程得eq \f(p1L1S,T1)＝eq \f(p3L1＋d＋d′S,T3)代入数据解得T3＝375 K。解决气体实验定律与理想气体状态方程的综合问题的一般思路：(1)审清题意，确定研究对象。(2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强。(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。(4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。物理观念气体的状态参量(1)状态参量：温度T、压强p、体积V(2)热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度(3)热力学温度与摄氏度的关系：T＝t＋273.15 K气体实验定律(1)玻意耳定律(等温变化)①成立条件：m、T一定②表达式pV＝C③等温线：p－V图像是双曲线的一支，p－eq \f(1,V)图像是一条过原点的直线(2)盖—吕萨克定律(等压变化)①成立条件：m、p一定②表达式eq \f(V,T)＝C③等压线(V－T)——过原点的倾斜直线(3)查理定律(等容变化)①成立条件：m、V一定②表达式eq \f(p,T)＝C③等容线(p－T)——过原点的倾斜直线理想气体(1)理想气体：严格遵从气体实验定律的气体。实际气体在压强不太大，温度不太低时可以看成理想气体(2)理想气体特点：分子间的相互作用力和分子势能忽略(3)理想气体的状态方程：eq \f(pV,T)＝C(质量一定)固体的分类(1)固体分为晶体和非晶体(2)晶体分为单晶体和多晶体(3)晶体的微观结构：在各种晶体中，原子(或分子、离子)按照一定的规则排列，具有空间上的周期性液体(1)液体的性质：①表面张力：使液体表面张紧，具有收缩的趋势，使液体表面积趋向最小；②浸润和不浸润、毛细现象(2)液晶：既具有液体的流动性，又具有某些晶体的各向异性科学思维1.能建立理想气体模型，知道将实际气体看成理想气体的条件2．能用气体实验定律和理想气体状态方程解决实际问题3．能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律科学探究1.能对“一定质量和温度不变的气体压强和体积关系”提出相关问题或猜想2．会用图像法探究压强和体积之间的关系，并体会作p－eq \f(1,V)图像的必要性3．能对实验过程和结果进行反思科学态度与责任通过气体、固体和液体的学习和研究，领会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力