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体、液体和气体旧标要求】.了解固体的微观结构,知道晶体和非晶体的特点,了解液晶的主要性质了解表面12张力现象和毛细现象,知道它们的产生原因掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释34能用气体实验定律解决实际问题,并会分析气体图像问题.考点一固体和液体性质的理解【基础回扣】固体
1.⑴分类固体分为晶体和非晶体两类.晶体又分为单晶体和多晶体.⑵晶体和非晶体的比较晶体\分类比非晶体单晶体多晶体外形有规则的形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性玻璃、橡胶、蜂蜡、松典型物质石英、玄母、明矶、食盐各种金属香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.液体2液体的表面张力
①作用效果液体的表面张力使液面具有收缩的趋势,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.
②方向表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.
③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.液晶
3.⑴液晶的物理性质
①具有液体的流动性.
②具有晶体的光学各向异性.液晶的微观结构2从某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大A.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多B.气体分子的总数增加C.单位体积内的分子数目增加D.答案BD解析理想气体经等温压缩,体积减小,单位体积内的分子数目增加,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多,压强增大,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,气体分子的总数不变,故、正确,、错误.B DA C(多选)热学中有很多图像,对图中一定质量理想气体的图像的分析,正确的是
4.10图1图甲中理想气体的体积一定不变A.图乙中理想气体的温度一定不变B.图丙中理想气体的压强一定不变C.图丁中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度D.答案ACD解析由理想气体状态方程华可知,、正确;若温度不变,图像应该是双曲线的一支,=C AC p—V题图乙不一定是双曲线的一支,错误;温度升高,分子平均动能增大,分子平均速率增大,所B以题图丁中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度,正确.D.如图为一定质量理想气体的压强与体积的关系图像,它由状态经等容过程到状态52p VA B,再经等压过程到状态C设A、B、C状态对应的温度分别为
二、TB、TC,则下列关系式中正确的是()图2,A.TATB9TBTCB.TQTB TB—TC,,C.TQTB TBTCD.TA=TB TBTC答案c解析根据理想气体状态方程牛可知从到体积不变,压强减小,故温度降低;从到=C A3,B C,压强不变,体积增大,故温度升高,故正确.C(.安徽合肥市模拟)如图所示,竖直圆筒固定不动,粗筒横截面积是细筒的倍,细筒
6.202033足够粗筒中的、两轻质活塞间封有气体,气柱.活塞上方的水银深”K,45KL=20cm A=10cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相8,平.现使活塞缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,若大气压强相当于高的水银B po75cm柱产生的压强,则此时封闭气体的压强为0A.1OOcmHgB.95cmHgC.85cmHgD.75cmHg答案B解析当有一半的水银被推入细筒中时,由于粗筒横截面积是细筒横截面积的倍,因此,细筒3中水银柱的高度为孝义活塞上方水银柱的总高度为因活塞的重3=15cm,A/z=15cm+¥=20cm,A力不计,所以封闭气体的压强p=po+〃g/z=95cmHg,B正确..如图所示,两端开口的弯折的玻璃管竖直放置,三段竖直管内各有一段水银柱,两段空气74封闭在三段水银柱之间,若左、右两管内水银柱长度分别为加、电,且水银柱均静止,则中间管内水银柱的长度为图4h\+〃2A.h\-A2B.h\—h2,C.5D.〃1+3答案解析左边空气柱的压强为右边空气柱的压强为设中间管内水银柱的D P1=PO—pg〃l,P2=po+〃g〃2,长度为用,则〃|=.一例儿联立以上各式,可得力=缶+〃正确.22,D•山东滨州市模拟如图所示,一导热良好的足够长汽缸水平放置在光滑水平桌面上,桌
8.20205面足够高,汽缸内有一活塞封闭了一定质量的理想气体.一足够长轻绳跨过定滑轮,一端连接在活塞上,另一端挂一重物,滑轮与活塞间的轻绳与桌面平行,不计一切摩擦.已知当地重力加速度为大气压强为重物质量为活塞质量为机汽缸质量为机活塞横截面积为£则由静g,po,m1,2,3,止释放重物,汽缸稳定运动过程中,汽缸内理想气体的压强为图5一A m\m^3g•P°mi/713o•P°m2+〃23SC.〃oD・p一S答案解析对重物、活塞和汽缸的整体有勿;对汽缸〃联立解得:A21g=21+〃22+〃23oS—P mi+m2+m
35.山东济宁市模拟如图甲是一定质量的理想气体由状态经过状态变为状态
9.20206A B C的V-T图像.已知气体在状态A时的压强是
1.5X105Pa.图6⑴写出过程中压强变化的情形,并根据图像提供的信息,计算图甲中〃的温度值;A-B请在图乙坐标系中,作出该气体由状态经过状态变为状态的〃一图像,并在图线相2A8C T应位置上标出字母小.如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.B,C答案压强不变见解析1200K2解析由题图甲所示图像可知,与的连线的延长线过原点,1A8VA=
0.4m3,V5=
0.6m3,7^=300K所以是一个等压变化过程,A―8即PA=PB=
1.5X105Pa,从到过程,由盖一吕萨克定律得孕=孕A3iA1B代入数据得7\=200K.由题图甲所示图像可知,从到为等容过程,由⑴知25C p3=L5Xl5pa,T=300K,T=400K,B C由查理定律得等=%IB lc解得气体状态变化的〃一图像如图所示.pc=2Xl5pa,
710.2019・四川成都石室中学一诊如图7所示,在长为/=57cm、一端封闭且另一端开口向上的竖直玻璃管内,用高的水银柱封闭着长的理想气体,管内外气体的温度均为现将水4cm51cm33℃.银缓慢注入管中,直到水银面与管口相平.此时管中气体的压强为多少?新注入水银柱的高度为多少?大气压强为po=76cmHg图7答案85cmHg5cm解析设玻璃管的横截面积为水银的密度为初态时,管内气体的温度为体积为S,p,Ti=306K,Vi=51cm-S,压强为pi=po+g〃=8OcmHg.当水银面与管□相平时,设水银柱高度为“,则管内气体的体积为V=/-WS,2压强为P2=po+pgH,由玻意耳定律得Pl V1=p2V2联立解得〃=不合题意,舍去9cmH=-28cm所以p2=85cmHg新注入水银柱的高度为A/z=H—4cm=5cm.
11.八省联考・河北・15“天问1号”的发射开启了我国探测火星的征程.设想将图8中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的型管带往火星表面.型管分别在地球“U”“U”和火星表面某时某地竖直放置时的相关参数如表所示.图8地球火星重力加速度
0.38gg环境温度地火T=300K T=280K大气压强地火p=
76.0cmHg p封闭气柱长度/地=火=
19.0cm
156.0cm水银柱高度差地火h=
73.0cm h求结果保留位有效数字2⑴火星表面高的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强.已知水银=1m p136X103kg/m3,p水=
1.0X103kg/m3;火星表面的大气压强火.2p答案l
5.2m
20.57cmHg解析⑴火星表面水银柱产生的压强表达式1mpi=〃水银g火〃I,其中g火=
0.38g地球表面对应水柱产生的压强表达式水〃02=〃g/Z2其中〃l=P02代入数据可有/i2=
5.168m-
5.2m.对比管内气体在火星和地球特点,在火星表面引起的水银柱高度差力火=//地一/火一/地22=〃火=-1cm即开口处水银面比封闭气体处水银面高1cm则在火星表面时封闭气体压强与火星大气压强关系气火+水银火|p1=p gk\h在地球表面时两者压强关系气〃地—水银入地P2=P g两处气体的状态方程为P%1・1火P气21地P气119T火T地〃气260综上代入数据可得火=p
0.57cmHg..山东潍坊市模拟一同学制造了一个便携气压千斤顶,其结构如图所示,直立圆筒型
12.20209汽缸导热良好,长度为活塞横截面积为活塞通过连杆与上方的顶托相连接,连杆长度大于Lo,S,尻,在汽缸内距缸底与处有固定限位装置AB,以避免活塞运动到缸底.开始活塞位于汽缸顶端,现将重力为的物体放在顶托上,已知大气压强为活塞、连杆及顶托重力忽略不计,求3Pos po,⑴稳定后活塞下降的高度;⑵为使重物升高到原位置,需用气泵加入多大体积的压强为的气体.po2答案(1字0⑵3LoS解析⑴取密封气体为研究对象,初态压强为例),体积为LoS假设没有限位装置末态时压强为气体长度为AB,p,L,I3p()S则p=p()+$=4〃o由等温变化有p^S=pLS解得L=j吟微故活塞停在限位装置处,活塞下降高度为学.()以活塞回到初始位置时的气体为研究对象,气体发生等温变化,则有24poLo5=poV气泵压入的压强为〃()的气体体积为AV=V—L()S解得AV=3L()S.(固体多选)下列说法中正确的是
1.X0同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态A.单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质B.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体C.单晶体和多晶体都有确定的熔点D.答案CD解析同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态,故错误;单晶体具有各向异A性的物理性质,多晶体具有各向同性的物理性质,故错误;同种元素构成的固体,可能会由B于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,如金刚石和石墨,故正确;单晶体和多晶体都有C确定的熔点,故正确.D(晶体、非晶体)(.山东威海市二模)如图所示为一透明的正方体物块,下列说法正
2.20201确的是()图1由于该物块有规则形状,所以它一定为晶体A.由于该物块透明,所以它一定为晶体B.若该物块为绝缘体,则它一定为非晶体C.若将该物块加热到某一温度才开始熔化,且熔化的过程中温度保持不变,则它一定为晶体D.答案D(液体)(.山东德州市二模)戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一,
3.2020合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的,图为一滴水滴在某一次性防护2口罩内侧的照片,对此以下说法正确的是()图2照片中的口罩一定为不合格产品A.照片中附着层内分子比水滴的内部稀疏B.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集C.水对所有材料都是不浸润的D.答案B解析根据题图中水滴呈球形可知水与材料是不浸润的,是合格产品,错误;水与材料不浸润A说明附着层内分子比水滴的内部稀疏,正确;水滴表面分子比水滴的内部稀疏,故错误;BC浸润和不浸涧都是相对而言的,故错误.D(表面张力)(多选)下列说法正确的是()
4.把一枚曲别针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故A.形成液体表面张力的原因是由于液体表层的分子分布比内部密集B.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C.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答D.案ACD考点二气体压强的计算活塞模型
1.如图所示是最常见的封闭气体的两种方式.3图3求气体压强的基本方法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如活塞横截面积为外界大气压强为.由于活塞处于平衡状态,所以S,popS+/%g=pS,则气体的压强为〃=〃+等.图乙中的液柱也可以看成“活塞”,由于液柱处于平衡状态,所以则气体压强为pS+mg=poS,p=po—号=p—p液gh.连通器模型
2.如图所示,形管竖直放置.同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体和的压强4U8A关系可由图中虚线联系起来.则有P8+g〃2=PA,而PA=pu+pgh\,图4所以气体的压强为8PB=po+/g/21—〃2・气体压强的微观解释
3.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1力.决定因素2
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的密集程度.【例1】若已知大气压强为P0,图5中各装置均处于静止状态,液体密度均为P,重力加速度为g,求各被封闭气体的压强.答案甲po—pgh乙:po—g〃丙po一七pghJpo+pgki戊:p()+pg(h2—h\—h3)po+pg(h2—h\)解析题图甲中,以高为的液柱为研究对象,由平衡条件知甲/z pS+g//S=poS所以p甲=p()-pgh题图乙中,以液面为研究对象,由平衡条件知3PAS+pghS=poSp c=pA=p()—pgh题图丙中,以液面为研究对象,由平衡条件有3PA S+pghsin6O°-S=poS、也所以〃丙=PA=po-2Pgh题图丁中,以液面为研究对象,由平衡条件得Ap-rS=p()S-\-pgh\S所以p T=〃o+g〃i.题图戊中,从开口端开始计算,右端大气压强为〃同种液体同一水平面上的压强相同,所以/0,气柱的压强为)ph=po+pg{hi-h\,故气柱的压强为()4p=Pb-pgh3=po+pg/22—h\—hi.a
5.(气体压强的计算)如图6中两个汽缸质量均为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H2,有一定质量的空气、大气压强为重力加速度为活塞与缸壁之间无摩擦,求封闭气体、A B,po,g,A的压强各多大?8图6攵安Jg Mg合条po+§PL s解析题图甲中选活塞为研究对象,受力分析如图()所示,由平衡条件知〃a AS=POS+mg,得号;PA=PO+题图乙中选汽缸为研究对象,受力分析如图()所示,由平衡条件知b poS=p8S+g,皮_必仔PB-P—$•
6.(气体压强的微观解释)(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述正确的是()气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定A.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变B.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数一定增加C.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数可能不变D.答案AC解析气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定,故正确;单位体积内分子A个数不变,当分子热运动加剧时,单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大,因此这时气体压强一定增大,故错误;若气体的压强不变而温度降低,则气体的体积减小,则单位体积B内分子个数一定增加,故正确,错误.C D考点三气体实验定律及应用【基础回扣】气体实验定律
1.玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律一定质量的某种气体,在一定质量的某种气体,在一定质量的某种气体,在内容温度不变的情况下,压强体积不变的情况下,压强压强不变的情况下,其体与体积成反比与热力学温度成正比积与热力学温度成正比也—比凹_rrr32表达式=理」pi Vi拓展Ap=yTAT拓展AV=yj-ATP P\/V\/✓✓V.图像0*V0*T0*T.理想气体状态方程2()理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体.1
①在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气体.
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定.⑵理想气体状态方程*=$或半=.(质量一定的理想气体)【技巧点拨】解题基本思路
1.分析气体状态变化的问题要抓住三点
2.⑴弄清一个物理过程分为哪几个阶段.⑵找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的.⑶明确哪个阶段应遵循什么实验定律.【例2】(八省联考・湖北・14)水银气压计上有细且均匀的玻璃管,玻璃管外标识有压强刻度(刻度对应压强值为)测量时气压计竖直放置,管内水银柱液面对应刻度即为所测1mm ImmHg.环境大气压强.气压计底部有水银槽,槽内水银体积远大于管内水银柱体积.若气压计不慎混入气体,压强测量值将与实际环境大气压强值不符.如图所示,混入的气体被水银密封在玻璃管7顶端.当玻璃管竖直放置时,气柱长度为如果将玻璃管倾斜,水银柱液面降低的高度/i=100mm.为气柱长度为倾斜过程中水银槽液面高度变化忽略不计.整个过程中温度保/z=20mm,/2=50mm,持恒定,气体可近似为理想气体.图7⑴已知环境大气压强为求此时竖直放置气压计的压强测量值以为单位;po=76OmmHg,p1mmHg⑵此后由于环境大气压强变化,竖直放置气压计的压强测量值为求此时气柱长度p2=730mmHg,上和环境大气压强〃式以为单位,保留位有效数字.mmHg3答案⑴740mmHg2110mm748mmHg解析⑴设玻璃管横截面积为5,竖直放置时封闭气柱气体压强为倾斜时压强为p,p由phS=p12s
①得〃—2P
②设竖直放置时水银柱高为“,则有po=//mmHg+〃
③倾斜时有po={H-20mmHg+p
④②③④联立解得〃=20mmHg,740mmp\=po—p=740mmHg设大气压变化后,压强测量值由变为2740mmHg730mmHg又刻度对应压强值为1mm ImmHg/3=/i+10mm=110mm设管内气体压强变为〃则有4,plvS=p4yS代入数值得〃4=
18.18mmHg则环境大气压强p3=p4+-10=748mmHg玻意耳定律.河北衡水中学联考如图所示,劲度系数攵的竖直弹簧下端固定
7.20208=500N/m在水平地面上,上端与一活塞相连,导热良好的汽缸内被活塞密封了一定质量的理想气体,整个装置处于静止状态.已知汽缸质量mi=5kg,汽缸底面积5=10cm2,大气压强po=
1.0X105Pa,此时活塞离汽缸底部的距离小=现在汽缸顶部加一质量加的重物.忽略汽缸壁厚度以及40cm.2=5kg活塞与汽缸之间的摩擦力,汽缸下端离地足够高,环境温度保持不变,取.求汽缸稳定g10m/s2时下降的距离.答案
0.2m解析设未加重物时内部气体压强为由平衡条件可得piS=7%lg+poS解得pi=
1.5X105Pa加重物后,设汽缸内气体压强为由平衡条件可得p2s=7%lg+poS+m2g解得p=
2.0X105Pa2由玻意耳定律有p、h\S=p2172s解得/i2=
0.3m活塞下降距离为Ax=^=
0.1m所以汽缸稳定时下降的距离A/7=/n-/z+Ax=
0.2m2考点四气体状态变化的图像四种图像的比较
1.特点(其中为常量)类别C举例p即之积越大的等温线温度越高,线离pV=CT,pVp-V6原点越远P手,1斜率%即斜率越大,温度越高P=CT^,=CT,P-V0P斜率;即斜率越大,体积越小P~T p-yT,OV v.rT2V凡c cV-T斜率左一)即斜率越大,压强越小V-^T,CP2Vpi
1.处理气体状态变化的图像问题的技巧2()首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态量;图1像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.看此过程属于等温、等容还是等压变化,就用相应规律求解.⑵在图像(或图像)中,比较两个状态的压强(或体积)时,可比较这两个状态到V—T P—T原点连线的斜率的大小,斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大.【例3】一定质量的理想气体经历了如图9所示的ab、be、cd、da四个过程,其中be的延长线通过原点,垂直于且与水平轴平行,与平行,则气体体积在cd4c图9过程中不断减小A.儿过程中保持不变B.〃过程中不断增加C而过程中保持不变D.答案B解析因为儿的延长线通过原点,所以於是等容线,即气体体积在於过程中保持不变,正确;乃B是等温线,压强减小则体积增大,错误;是等压线,温度降低则体积减小,错误;连接〃A cdC交于%则是等容线,即匕=匕,因为匕<匕,所以匕<匕,所以而过程中气体体积发生变化,cd46错误.D【例】一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化,如图所示,图和图各记410p—T V—7录了其部分变化过程.图10⑴求温度为时气体的压强;600K⑵在〃一图像上将温度从升高到的变化过程补充完整.7400K600K答案⑴⑵见解析图
1.25X l5pa解析由图可知,气体由到的过程中做等容变化,由丫一丁图可知,气体由1p—T200K400K400K到500K仍做等容变化,对应〃一丁图可得,T=500K时,气体的压强为
1.25X105Pa,由V-T图可知,气体由500K到600K做等压变化,故T=600K时,气体的压强为
1.25X105Pa.2在〃一丁图像上补充画出的气体状态变化图像,如图所示.400〜600K
8.V—T图像多选如图11所示,一定质量的理想气体,从A状态开始,经历了B、状态,最后到状态,下列说法正确的是图11过程温度升高,压强不变A.A-3过程体积不变,压强变小B.过程体积不变,压强不变C.8-一过程体积变小,压强变大D.答案ABD解析由题图可知,为等压线,一的过程中,气体温度升高,压强不变,故选项正确;A348A在的过程中,气体体积不变,温度降低,由与可知,气体压强变小,故选项正8—=C BnV确,错误;在一的过程中,气体温度不变,体积变小,由年可知,气体压强变大,故选C=c项正确.D
9.
⑦一丫图像2019・全国卷H・33l如图12所示〃一V图,
1、
2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是刀、为、.用、、分别表示这三个状态A M MM下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数,则MN,填“大于”“小于”或“等于”7]T3,MM.图12答案大于等于大于解析对一定质量的理想气体,牛为定值,由题中p-V图像可知,2Pl・Vi=pi・2%pi・Vi,所以71=73上.状态与状态时气体体积相同,单位体积内分子数相同,但状态下的气体分子平均动能121更大,在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多,即〉状态与状态时气体压强M N2;23相同,状态下的气体分子平均动能更大,在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少,3即N2M.课时精练
1.多选2020・江苏卷・13A1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是没有固定的熔点A.天然具有规则的几何形状B.沿不同方向的导热性能相同C.分子在空间上周期性排列D.答案AC
2.八省联考・重庆・151以下现象中,主要是由分子热运动引起的是菜籽油滴入水中后会漂浮在水面A.含有泥沙的浑水经过一段时间会变清B.密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动C.荷叶上水珠成球形D.答案C解析菜籽油滴入水中漂浮在水面主要体现的是浮力作用,错误;含有泥沙的浑水经过一段时A间会变清是由于泥沙的平均密度大于水的密度,泥沙在重力的作用下向下沉,而上层水变清,B错误;密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动,是因为水分子热运动撞击花粉颗粒,造成了花粉颗粒受力不平衡,正确;荷叶上的水珠成球形是表面张力的作用,是分子间作用力的结果,C错误.D多选一定质量的理想气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这
3.是因为0。