高考物理一轮复习 第13章 第2节　固体、液体和气体

这是一份高考物理一轮复习 第13章 第2节　固体、液体和气体，共10页。试卷主要包含了固体，液体，液晶，气体压强等内容，欢迎下载使用。


知识点1 固体和液体
1．固体
(1)固体分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．
(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性，非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．
2．液体
(1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多；液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小；液体内部分子间的距离在10－10 m左右．
(2)液体的表面张力
液体表面层分子间距离较大，因此分子间的作用力表现为引力；液体表面存在表面张力，使液体表面绷紧，浸润与不浸润也是表面张力的表现．
3．液晶
液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，液晶在显示器方面具有广泛的应用．
知识点2 饱和汽、饱和汽压和相对湿度
1．饱和汽与饱和汽压
与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽；没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压，饱和汽压随温度升高而增大．
2．相对湿度
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度．
即：相对湿度＝eq \(――――――――――→,\s\up14(水蒸气的实际压强),\s\d15(同温下水的饱和汽压))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(B＝\f(p,ps)×100%)).
知识点3 气体分子动理论和气体压强
1．气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．
2．气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律．
3．气体分子向各个方向运动的机会均等．
4．温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．
5．气体压强
(1)产生的原因
由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，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做气体的压强．
(2)决定气体压强大小的因素
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数密度．
知识点4 气体实验定律和理想气体状态方程
1．气体实验定律
(1)等温变化——玻意耳定律：
①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比．
②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．
(2)等容变化——查理定律：
①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比．
②公式：eq \f(p1,p2)＝eq \f(T1,T2)或eq \f(p,T)＝C(常数)．
(3)等压变化——盖—吕萨克定律：
①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比．
②公式：eq \f(V1,V2)＝eq \f(T1,T2)或eq \f(V,T)＝C(常数)．
2．理想气体及其状态方程
(1)理想气体：
①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守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．
(2)状态方程：eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)或eq \f(pV,T)＝C(常数).
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．
[题组通关]
1．(2017·安顺模拟)以下说法中正确的是( )
A．金刚石、食盐都有确定的熔点
B．饱和汽的压强与温度无关
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．多晶体物理性质表现为各向异性
E．当人们感觉空气干燥时，空气的相对湿度一定较小
ACE [金刚石、食盐都是晶体，有确定的熔点，选项A对；饱和汽的压强与温度有关，故B错；因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能在水面上行走自如，故C对；多晶体物理性质表现为各向同性，故D错；在一定温度条件下，大气中相对湿度越小，水蒸发越快，人就越感到干燥，故当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，但绝对湿度不一定小，E对．]
2．下列说法正确的是( )
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面．这是由于水表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能．这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形．这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开．这是由于水膜具有表面张力的缘故
ACD [水的表面张力托起针，A正确；水在油脂上不浸润，在干净的玻璃上浸润，B错误，C、D正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用，E错误．]
晶体理解的四点提醒
1．单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性．
2．不能从形状上区分晶体与非晶体．
3．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．
4．液晶既不是晶体也不是液体．
1.理想气体的状态方程
eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)或eq \f(pV,T)＝C.
2．理想气体状态方程与气体实验定律的关系
(1)当m不变、T1＝T2时，p1V1＝p2V2(玻意耳定律)．
(2)当m不变、V1＝V2时，eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)(查理定律)．
(3)当m不变、p1＝p2时，eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)(盖—吕萨克定律)．
[多维探究]
●考向1 气体实验定律的应用
1．(2016·全国甲卷)一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．
【解析】 设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得
p1V1＝p2V2①
重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为
V3＝V2－V1②
设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0
则有
p2V3＝p0V0③
设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为
N＝eq \f(V0,ΔV)④
联立①②③④式，并代入数据得
N＝4(天)．⑤
【答案】 4天
●考向2 理想气体状态方程的应用
2．(2017·贵州七校高三联考)如图13­2­1所示，水平放置一个长方体的封闭气缸，用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A、B两部分．初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T.使A的温度升高ΔT而保持B部分气体温度不变．则A部分气体的压强增加量为多少？
图13­2­1
【解析】 设温度升高后，A、B压强增加量都为Δp
A部分气体升高温度后体积为VA
由理想气体状态方程得：eq \f(pV,T)＝eq \f(p＋ΔpVA,T＋ΔT)
对B部分气体，升高温度后体积VB，由玻意耳定律得：
pV＝(p＋Δp)VB
两部分气体总体积不变：2V＝VA＋VB
解得：Δp＝eq \f(pΔT,2T).
【答案】 eq \f(pΔT,2T)
3．如图13­2­2所示，有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热气缸内，温度均是27 ℃.M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿气缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为H＝27 cm，N活塞相对于底部的高度为h＝18 cm.现将一质量为m＝400 g的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降．已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa.
图13­2­2
(1)求下部分气体的压强多大；
(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为127 ℃，求稳定后活塞M、N距离底部的高度．
【解析】 (1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得：pS＝mg＋p0S
解得p＝1.2×105 Pa.
(2)对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得：eq \f(p0hS,T1)＝eq \f(ph2S,T2)
得：h2＝20 cm，故活塞N距离底部的距离为h2＝20 cm
对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得：p0(H－h)S＝pLS
得：L＝7.5 cm
故此时活塞M距离底端的距离为H2＝20＋7.5＝27.5 cm.
【答案】 (1)1.2×105 Pa (2)27.5 cm 20 cm
利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路
一定质量气体状态变化图象对比
[题组通关]
1．(多选)(2016·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p ­T图象如图13­2­3所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是( )
图13­2­3
A．气体在a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
ABE [由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：
eq \f(paVa,Ta)＝eq \f(pbVb,Tb)＝eq \f(pcVc,Tc)＝eq \f(pdVd,Td)＝C，即
paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.
设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，
过程da中压强为p′0＝pd＝pa.
由外界对气体做功W＝p·ΔV知，
过程bc中外界对气体做的功Wbc＝P0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝P′0(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确(此选项也可用排徐法直接判断更快捷)．]
2．图13­2­4甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V­T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
图13­2­4
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值；
(2)请在图13­2­4乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p­T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程.
【导学号：92492415】
【解析】 (1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB
根据盖—吕萨克定律可得eq \f(VA,TA)＝eq \f(VB,TB)
所以TA＝eq \f(VA,VB)TB＝eq \f(0.4,0.6)×300 K＝200 K.
(2)由题图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得eq \f(pB,TB)＝eq \f(pC,TC)
所以pC＝eq \f(TC,TB)pB＝eq \f(400,300)pB＝eq \f(4,3)pB＝eq \f(4,3)×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa
则可画出由状态A→B→C的p­T图象如图所示．
【答案】 (1)等压变化 200 K (2)见解析
1．要清楚等温、等压、等容变化在p ­V图象、p ­T图象、V ­T图象中的特点．
2．若题中给出了图象，则从中提取相关的信息，如物态变化的特点、已知量、待求量等．
3．若需作出图象，则分析物态变化特点，在特殊点处，依据题给已知量、解得待求量，按要求作图象．若从已知图象作相同坐标系的新图象，则在计算后也可以应用“平移法”．

固体和液体的性质
理想气体状态方程与气体实验定律的应用
气体状态变化的图象问题
图线
特点
举例
p­V
pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远
p­eq \f(1,V)
p＝CTeq \f(1,V)，斜率k＝CT，
即斜率越大，温度越高
p­T
p＝eq \f(C,V)T，斜率k＝eq \f(C,V)，即斜率越大，体积越小
V­T
V＝eq \f(C,p)T，斜率k＝eq \f(C,p)，即斜率越大，压强越小