粤教版高中物理选择性必修第三册第二章气体液体和固体章末小结与素养评价课件

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一、主干知识成体系第二章　气体、液体和固体二、迁移交汇辨析清(一)气体实验定律的理解及应用[典例1] 　一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的圆筒形容器内，活塞上堆放着铁砂，如图所示，最初活塞搁置在容器内壁的固定卡环上，气柱的高度为H0，横截面积为S，压强等于大气压强p0，现对气体缓慢加热，当气体温度升高了ΔT＝60 K时，活塞及铁砂开始离开卡环而上升，继续加热直到气柱高度为H1＝1.5H0。此后，在维持温度不变的条件下逐渐取出铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度为H2＝1.8H0，求此时气体的温度(不计活塞与容器之间的摩擦)。[答案]　540 K(二)变质量问题及处理方法1．打气问题 选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题。2．抽气问题 将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程。3．灌气问题把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4．漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化问题。 典例2　如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个气缸连通而成，容器平放在水平地面上，气缸内壁光滑。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，活塞没有到达两气缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积。[针对训练]2．钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽取钢瓶中的气体，第一种方法是用小抽气机，每次抽出1 L气体，共抽取两次，第二种方法是用大抽气机，一次性抽取2 L气体，在抽气过程中无漏气，且温度不变，则这两种抽法中，抽取气体质量较多的是 (　　) A．第一种抽法B．第二种抽法C．两种抽法抽出气体质量一样多D．无法判断答案：A3．(2021年1月新高考8省联考·广东卷)轮胎气压是行车安全的重要参数。某型号汽车轮胎容积V0为25 L，安全气压范围为2.4～3.0 atm。汽车行驶一段时间后，发现胎压下降到p1＝2.0 atm，用车载气泵给其充气，气泵每秒钟注入0.5 L压强为p0＝1.0 atm的空气。忽略轮胎容积与气体温度的变化。为使气压回到安全范围，求气泵工作的时间范围。解析：外部向内部充气的过程，根据玻意耳定律有pV0＝p1V0＋p0V设气泵工作的时间为t，则有V＝0.5t(L)联立两式得pV0＝p1V0＋p0×0.5t代入数据得p＝2＋0.02t(atm)由于2.4 atm≤p≤3.0 atm得20 s≤t≤50 s。答案：20 s≤t≤50 s(三)固体和液体的性质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)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(3)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体。(4)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化。(5)液晶既不是晶体也不是液体。2．液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。(2)表面特征：表面层中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张紧的弹性薄膜。(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：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小。典例3　(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．某种液体和固体接触，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[解析]　液体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，即使水面高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体表面张力有关，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存在附着层，当附着层内的分子比液体内部分子密集时，分子力表现为斥力，该液体浸润固体，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。[答案]　AC[针对训练]4．(多选)关于固体、液体的性质，下列说法正确的是 (　　)A．非晶体不可能转化为晶体B．单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点C．某些细小的昆虫能够在水面上自由运动而不下沉，说明水的表面具有张力作用D．玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于表面张力的作用解析：有的非晶体在一定条件下可以转化为晶体，选项A错误；单晶体和多晶体都有确定的熔点，选项B错误；细小的昆虫能够在水面上自由运动而不下沉，玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这两个实例都说明液体的表面具有张力作用，则C、D正确。答案：CD5．由于海水表面有表面张力的作用，水珠之间相互吸引着，这样使得风很难把水珠刮起，只能够形成海浪，所以海洋上的风中只带有少量的水沫；而沙漠中的沙子却不一样，沙粒之间几乎没有作用力，所以风很容易刮起大量的沙子……根据以上规律联系所学知识请你设想，如果玻璃杯中盛有少量水银，放在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在杯子中将呈现如图所示的怎样的形状 (　　)解析：在宇宙飞船内处于完全失重的情况下，由于重力的存在而产生的一切现象随之消失，因为液体的表面张力不受失重的影响，水银不浸润玻璃，水银的形状只由表面张力来决定。在液体表面张力的作用下，水银的表面有收缩到最小的趋势，而体积一定时，球形的表面积最小，所以最终水银会呈现球形，D正确。答案：D　三、创新应用提素养1. (2021·山东济宁期中)(多选)如图所示，a、b是航天员在飞船实验舱做水球实验时水球中形成的两个气泡，a、b两气泡温度相同且a的体积大，气泡内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是 (　　)A．水球呈球形是表面张力作用的结果B．a内气体的分子平均动能比b内的小C．a内气体的分子平均动能比b内的大D．在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色解析：水球呈球形是表面张力作用的结果，故A正确；温度是分子热运动的平均动能的标志，故a内气体的分子平均动能与b的等大，B、C错误；在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，将发生扩散现象，最后水球将呈红色，故D正确。答案：AD　2．(2021·黑龙江哈尔滨三中高二下检测)容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强p ＝10 atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小钢瓶中去，小钢瓶已抽成真空。分装完成后，每个钢瓶的压强p′＝2 atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是 (　　)A．4瓶　　　　　　　 B．10瓶C．16瓶 D．20瓶解析：取原来钢瓶中的所有气体为研究对象，初态p＝10 atm，V＝20 L，末态p′＝2 atm，V1＝V＋nV ′(n为瓶数)，根据玻意耳定律可得pV＝p′V1，代入数据解得n＝16，故C正确。答案：C3．热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。解析：(1)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1。由玻意耳定律p0V0＝p1V1 ①被压入到炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V1′＝V1－V0 ②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2。由玻意耳定律p2V2＝10p1V1′ ③答案：(1)3.2×107 Pa　(2)1.6×108 Pa