人教版高考物理一轮总复习第15章第2讲气体、固体和液体课时学案

这是一份人教版高考物理一轮总复习第15章第2讲气体、固体和液体课时学案，共14页。学案主要包含了气体，固体和液体等内容，欢迎下载使用。
一、气体
1．气体分子运动的特点
2．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持续而稳定的压力。
(2)决定因素
①宏观上：取决于气体的温度和体积。
②微观上：取决于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．气体实验定律、理想气体状态方程
(1)气体实验定律
(2)理想气体状态方程
①理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
②理想气体状态方程： eq \f(p1V1,T1)＝ eq \f(p2V2,T2)(质量一定的理想气体)，或 eq \f(pV,T)＝C。
思考辨析
1．压强极大的气体不遵从气体实验定律。(√)
2．一定质量的气体温度不变时，体积、压强都增大。(×)
3．若实验数据呈现气体体积V减小、压强p增大的特点能否断定压强p与体积V成反比？
提示：不能，也可能压强p与体积 V的二次方(三次方)或与 eq \r(V) 成反比，只有作出的p­ eq \f(1,V) 图线是一条过原点的直线，才能判定压强p与体积V成反比。

理想气体是理想化的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体的温度有关，与气体体积无关。
二、固体和液体
1．固体
(1)晶体与非晶体
(2)晶体的微观结构
晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
2．液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，具有液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(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杂乱无章的。
3．液体的表面张力
(1)作用
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
(2)方向
表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
思考辨析
1．单晶体的所有物理性质都是各向异性的。(×)
2．液晶是液体和晶体的混合物。(×)
3．把一块洁净的玻璃板分别浸入水和水银里再取出来，观察到从水银中取出来的玻璃上没有附着水银，从水中取出来的玻璃上沾着一层水。为什么会出现上述两种不同的现象呢？
提示：出现题述两种不同的现象的原因：玻璃和水浸润，玻璃和水银不浸润。
考点1 气体压强的计算(能力考点)
考向1 “活塞”模型计算气体压强
eq \a\vs4\al(典例)如图所示，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，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体A、B的压强各多大？
【自主解答】
解析：题图甲中，选活塞为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件知
pAS＝p0S＋mg
得pA＝p0＋ eq \f(mg,S)
题图乙中，选汽缸为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件知
p0S＝pBS＋Mg
得pB＝p0－ eq \f(Mg,S)。
答案：p0＋ eq \f(mg,S) p0－ eq \f(Mg,S)
【核心归纳】
“活塞”模型
如图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
则气体的压强为p＝p0＋ eq \f(mg,S)
图乙中的水银柱也可以看成“活塞”，由于水银柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S
则气体的压强为p＝p0－ eq \f(mg,S)＝p0－ρ水银gh。
考向2 “连通器”模型计算气体压强
eq \a\vs4\al(典例)若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各个图中被封闭气体的压强。
【自主解答】
解析：题图甲中，以槽内液面为研究对象，由平衡条件知
p甲S＋ρghS＝p0S
所以p甲＝p0－ρgh
题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件知
p乙S＋ρghS＝p0S
p乙＝p0－ρgh
题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件知
p丙S＋ρgh sin 60°·S＝p0S
所以p丙＝p0－ eq \f(\r(3),2)ρgh
题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件知
p丁S＝(p0＋ρgh1)S
所以p丁＝p0＋ρgh1。
答案：甲：p0－ρgh 乙：p0－ρgh
丙：p0－ eq \f(\r(3),2)ρgh 丁：p0＋ρgh1
【核心归纳】
“连通器”模型
如图所示，U形管竖直放置。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)。
1．如图所示，汽缸的横截面积为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，当活塞上放一质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦，重力加速度为g，求汽缸中气体的压强。
解析：对活塞进行受力分析，如图所示。
由平衡条件得p气S′＝ eq \f(（m＋M）g＋p0S,sin α)
又因为S′＝ eq \f(S,sin α)
所以p气＝ eq \f(（m＋M）g＋p0S,S)
＝p0＋ eq \f(（m＋M）g,S)。
答案：p0＋ eq \f(（m＋M）g,S)
2．若已知大气压强为p0，如图所示，各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求图中被封闭的两段气体a、b的压强。
解析：在题图中，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，所以气体b的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而气体a的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。
答案：p0＋ρg(h2－h1－h3) p0＋ρg(h2－h1)
考点2 探究气体压强与体积的关系(基础考点)
1．在“探究气体压强与体积的关系”的实验中，实验装置如图所示，完成下列问题。
(1)实验中的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验中应保持不变的参量是温度和质量，它的体积由注射器直接读出，它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到。
(2)某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是D。
A. 实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B. 实验时环境温度升高了
C. 实验时外界大气压强发生了变化
D. 实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
(3)在一次实验中，计算机屏幕显示如图所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的D。
A. 热力学温度T
B. 摄氏温度t
C. 体积V
D. 体积的倒数 eq \f(1,V)
(4)实验过程中，下列操作有误的是C。
A. 推拉活塞时，动作要慢
B. 推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分
C. 压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验
D. 活塞与针筒之间要保持气密性
2．(2021·湖南模考)我们在吹气球时，开始感觉特别困难，但当把气球吹到一定体积后，反而比较轻松。一个探究小组对此进行了研究，通过充入不同量的某种理想气体，测量了气球内气体的体积V与对应的压强p，得到了如图甲所示的p­V图像，其中p0为标准大气压。把不同量的上述理想气体分别充入甲、乙两个相同的气球，此时，甲、乙两气球内气体的体积分别为V甲和V乙，且V乙>V甲>V0，甲、乙两气球内气体的压强分别为p甲和p乙。现把甲、乙两气球以及一个容积为VG的钢瓶用带阀门的三通细管(容积可忽略)连接，如图乙所示。初始时，钢瓶内为真空，阀门K1和K2均为关闭状态。所有过程，气体温度始终保持不变。
(1)打开阀门K1，甲气球体积将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)打开阀门K1和K2，把甲、乙两气球内的所有气体压入钢瓶，求压入后钢瓶内气体的压强。

解析：(1)打开K1后，因为V乙>V甲>V0，根据图像可知p乙