鲁科版（新教材）2022版高考一轮复习第15章热学第2讲气体固体和液体（物理 学案）

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第2讲　气体、固体和液体一、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 玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比表达式p1V1＝p2V2＝＝图像(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：＝(质量一定的理想气体)，或 ＝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？ 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)晶体与非晶体分类晶体非晶体单晶体多晶体天然外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，但多晶体每个晶粒间的排列无规则无规则  (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？考点1　气体压强的计算(能力考点)考向1　“活塞”模型计算气体压强典例　如图所示，两个气缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的气缸静止在水平面上，右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下。两个气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？【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考向2　“连通器”模型计算气体压强典例　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。【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，气缸的横截面积为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，求气缸中气体的压强。2．若已知大气压强为p0，如图所示，装置处于静止状态，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。考点2　气体实验定律、理想气体状态方程(能力考点)考向1　理想气体的等温变化典例　如图所示，一个横截面积为2S、盛有足够深的水的圆柱形容器放置在水平面上，容器内有一个活塞将水和一部分空气封闭，活塞能沿容器壁无摩擦滑动而不漏气。容器内水面上漂浮着一只倒扣的薄壁圆柱形杯(杯的厚度可以忽略)，其横截面积为S，杯内封闭着一部分气体。当活塞与容器中杯外水面的距离为H时，杯底与容器内水面的高度差为h，此时杯内气柱的高度为2h，压强与高为2h的水柱形成的压强相等。将活塞向下移动，使得杯底恰好与容器内的水面相平时，杯内、外水面高度均不变，杯内气柱的高度变为h，求活塞向下移动的距离x。(整个过程温度不变)本题考查玻意耳定律的应用和气体压强的计算，解题时要注意两部分气体压强之间的关系，结合一定的几何关系求体积。【技法总结】利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象，根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体，注意其质量和温度应不变。(2)明确状态参量，找准所研究的气体初、末状态的p、V值。(3)根据玻意耳定律列方程求解。考向2　理想气体的等压变化和等容变化典例　如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置，在距气缸底部l＝40 cm处有一与气缸固定连接的卡环，活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体。当气体的温度T0＝300 K、大气压强p0＝1.0×105 Pa时，活塞与气缸底部之间的距离 l0＝30 cm，不计活塞的质量和厚度。现对气缸加热，使活塞缓慢上升，求：(1)活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1; (2)封闭气体温度升高到T2＝500 K时的压强p2。【核心归纳】1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系＝2．气体实验定律的拓展式(1)查理定律的拓展式：Δp＝ΔT。(2)盖—吕萨克定律的拓展式：ΔV＝ΔT。1．在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内，装有一段水银柱，将A和B两部分气体隔开，如图所示。在室温下，A、B两部分气体体积都是V，管内水银面的高度差为Δh，现将它竖直地全部浸没在沸水中，高度差Δh怎么变化？2．已知竖直玻璃管总长为h，第一次向管内缓慢地添加一定质量的水银，水银添加完时，封闭气柱长度变为 h。第二次再取与第一次相同质量的水银缓慢地添加在管内，整个过程水银未溢出玻璃管，外界大气压强保持不变。(1)求第二次水银添加完时气柱的长度；(2)若第二次水银添加完后，把玻璃管在竖直平面内以底部为轴缓慢地沿顺时针方向旋转60°。求此时气柱的长度。(水银未溢出玻璃管)(2)把玻璃管在竖直平面内缓慢地沿顺时针方向旋转60°，水银柱产生的压强变小，根据玻意耳定律，有p0hS＝(p0＋2pcos 60°)h″S点3　固体和液体(基础考点)1．(2020·江苏高考)(多选)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有(　　)A．没有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列2．(多选)下列说法正确的是(　　)A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是水表面存在表面张力的缘故B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C．将玻璃管裂口放在火上烧，它的尖端变圆，是熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面积要收缩到最小的缘故D．漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是油滴液体呈各向同性的缘故3．(2020·武汉模拟)关于液晶，下列说法正确的是(　　)A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质都具有液晶态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固体必定是晶体，且是单晶体。(3)只要是具有确定熔点的固体必定是晶体，反之，必是非晶体。2．液体表面张力形成原因表面层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，表面层分子势能大于液体内部的分子势能表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力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，球形的表面积最小