（新課標(biāo)）河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第11章 第2講 固體 液體和氣體

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1、 第2講　固體　液體和氣體 知識(shí)一　固體和液體 1．晶體和非晶體的比較 分類 比較　 晶體 非晶體 單晶體 多晶體 外形 規(guī)則 不規(guī)則 熔點(diǎn) 確定 不確定 物理性質(zhì) 各向異性 各向同性 原子排列 有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列無(wú)規(guī)則 無(wú)規(guī)則 形成與轉(zhuǎn)化 有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài)．同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可轉(zhuǎn)化為晶體 典型物質(zhì) 石英、云母、食鹽、硫酸銅 玻璃、蜂蠟、松香 2.液體的表面張力 (1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì)． (2)方向：表面張力跟液面相切，跟

2、這部分液面的分界線垂直． 3．液晶的物理性質(zhì) (1)具有液體的流動(dòng)性． (2)具有晶體的光學(xué)各向異性． (3)從某個(gè)方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無(wú)章的． (1)只有單晶體和液晶具有各向異性的特性，多晶體和非晶體都是各向同性． (2)液體表面張力是液體表面分子作用力的表現(xiàn)．液體表面分子間的作用力表現(xiàn)為引力． (3)浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)也是表面張力的表現(xiàn)． 知識(shí)二　飽和汽、飽和汽壓和濕度 1．飽和汽與飽和汽壓 (1)飽和汽與未飽和汽 ①飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽． ②未飽和汽：沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽． (2)飽和汽壓 ①定義

3、：飽和汽所具有的壓強(qiáng)． ②特點(diǎn)：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān)． 2．濕度 (1)定義：空氣的干濕程度． (2)描述濕度的物理量 ①絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)． ②相對(duì)濕度：某溫度時(shí)空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)飽和水汽壓的百分比，即：B＝100 %. 知識(shí)三　氣體分子動(dòng)理論和氣體壓強(qiáng) 1．氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計(jì)． 2．氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律． 3．氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等． 4．溫度一定時(shí)，某種氣體分子的

4、速率分布是確定的，速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大． 5．氣體壓強(qiáng) (1)產(chǎn)生的原因 由于大量分子無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng)． (2)決定氣體壓強(qiáng)大小的因素 ①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積． ②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)密度． 知識(shí)四　氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程 1．氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律 (1)等溫變化——玻意耳定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比． ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容變化——查理定律 ①

5、內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比． ②公式：＝或＝C(常數(shù))． (3)等壓變化——蓋—呂薩克定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比． ②公式：＝或＝C(常數(shù))． 2．理想氣體及其狀態(tài)方程 (1)理想氣體 ①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體．實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體． ②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間． (2)狀態(tài)方程：＝或＝C(常數(shù)). 考點(diǎn)一　氣體實(shí)驗(yàn)

6、定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用 應(yīng)用氣體定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟： 1．明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的氣體． 2．確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2. 3．由狀態(tài)方程列式求解． 4．討論結(jié)果的合理性． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(2013重慶高考)汽車未裝載貨物時(shí)，某個(gè)輪胎內(nèi)氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增強(qiáng)了Δp.若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變化量． 【解析】　對(duì)輪胎內(nèi)的氣體： 初狀態(tài)p1＝p0，V1＝V0 末狀態(tài)p2＝p0＋Δp，V2＝ΔV＋V0

7、 由玻意耳定律得p1V1＝p2V2 解得：ΔV＝－ 【答案】　ΔV＝－ ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖11－2－1 (2013新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)如圖11－2－1，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細(xì)管連通，頂部的細(xì)管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0，氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)．開(kāi)始時(shí)K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強(qiáng)分別為p0和；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒(méi)有接觸；然后打開(kāi)K，經(jīng)過(guò)一段時(shí)

8、間，重新達(dá)到平衡．已知外界溫度為T0，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦．求： (1)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒； (2)重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx. 【解析】　 (1)與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在K未打開(kāi)時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，由蓋—呂薩克定律得 ＝① 由此得 T＝T0② (2)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大．打開(kāi)K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至氣缸頂，才能滿足力學(xué)平衡條件． 氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)左活塞上方氣體壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律得 pVx＝③ (p＋p

9、0)(2V0－Vx)＝p0V0④ 聯(lián)立③④式得 6V－V0Vx－V＝0⑤ 其解為 Vx＝V0⑥ 另一解Vx＝－V0，不合題意，舍去． 【答案】　(1)T0　(2V0 考點(diǎn)二　用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化 　一定質(zhì)量的氣體不同過(guò)程圖象的比較 過(guò)程　 類別 圖線　 特點(diǎn) 舉例 等溫 p－V pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn) 過(guò)程 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 等容過(guò)程 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小 等壓過(guò)程 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓

10、強(qiáng)越小 ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(2011上海高考)如圖11－2－2，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過(guò)程中，其壓強(qiáng)(　　) 圖11－2－2 A．逐漸增大　　　　　 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小 【解析】　由理想氣體狀態(tài)方程＝C可得，氣體的壓強(qiáng)p＝C，由圖象可知，氣體的溫度升高，體積減小，所以氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　A ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化，如圖11－2－3所示，p－T和V－T圖各記錄了其部分變化過(guò)程，試求：

11、圖11－2－3 (1)溫度600 K時(shí)氣體的壓強(qiáng)； (2)在p－T圖象上將溫度從400 K升高到600 K的變化過(guò)程補(bǔ)充完整． 【解析】　(1)由題圖知， p1＝1.0105 Pa，V1＝2.5 m3，T1＝400 K p2＝？，V2＝3 m3，T2＝600 K 由理想氣體狀態(tài)方程得 ＝ p2＝＝1.25105 Pa (2)在原p－T圖象上補(bǔ)充兩段直線 【答案】　(1)1.25105 Pa　(2)如圖所示 1．(2012重慶高考)圖11－2－4為伽利略設(shè)計(jì)的一種測(cè)溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導(dǎo)熱良好的玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的空氣．若玻璃管內(nèi)

12、水柱上升，則外界大氣的變化可能是(　　) 圖11－2－4 A．溫度降低，壓強(qiáng)增大　　　 B．溫度升高，壓強(qiáng)不變 C．溫度升高，壓強(qiáng)減小 D．溫度不變，壓強(qiáng)減小 【答案】　A 2. 圖11－2－5 一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖11－2－5所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中bc的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在(　　) A．a(chǎn)b過(guò)程中不斷減小 B．bc過(guò)程中保持不變 C．cd過(guò)程中不斷增加 D．da過(guò)程中保持不變 【解析】　首先，因?yàn)閎c的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過(guò)程中保持不

13、變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A錯(cuò)誤；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯(cuò)誤；連接aO交cd于e，則ae是等容線，即Va＝Ve，因?yàn)閂d

14、液晶具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，故D錯(cuò)誤． 【答案】　A 4．液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大(　　) A．其規(guī)律遵循查理定律 B．是因?yàn)轱柡推馁|(zhì)量隨溫度的升高而增大 C．是因?yàn)轱柡推捏w積隨溫度的升高而增大 D．是因?yàn)轱柡推拿芏群驼羝肿拥钠骄俾识茧S溫度的升高而增大 【解析】　當(dāng)溫度升高時(shí)，蒸汽分子的平均動(dòng)能增大，導(dǎo)致飽和汽壓增大；同時(shí)，液體中平均動(dòng)能大的分子數(shù)增多，從液面飛出的分子數(shù)將增多，在體積不變時(shí)，將使飽和汽的密度增大，也會(huì)導(dǎo)致飽和汽壓增大，故選D. 【答案】　D 5．如圖11－2－6所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過(guò)壓力傳

15、感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量．設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣(　　) 圖11－2－6 A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大 C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小 【解析】　細(xì)管中封閉的氣體，可以看成是一定質(zhì)量的理想氣體，洗衣缸內(nèi)水位升高，氣體壓強(qiáng)增大，因溫度不變，故做等溫變化，由玻意耳定律pV＝C得，氣體體積減小，B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 6．為了將空氣裝入氣瓶?jī)?nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體．下列圖象能正確表示該過(guò)程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是(　　) 【解析】　由玻意耳定律可知，在等溫

16、變化過(guò)程中，壓強(qiáng)p與成正比，故選B項(xiàng)． 【答案】　B 7．(2012福建高考)空氣壓縮機(jī)的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)有1.0 atm的空氣6.0 L，現(xiàn)再充入1.0 atm的空氣9.0 L．設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看做理想氣體，則充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為(　　) A．2.5 atm　　　　　　　 B．2.0 atm C．1.5 atm D．1.0 atm 【解析】　取全部氣體為研究對(duì)象，由p1V1＋p2V2＝pV1得p＝2.5 atm，故A正確． 【答案】　A 8．(多選)(2013廣東高考)圖11－2－7為某同學(xué)設(shè)計(jì)的噴水裝置．內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L．保持

17、閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L．設(shè)在所有過(guò)程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變．下列說(shuō)法正確的有(　　) 圖11－2－7 A．充氣后，密封氣體壓強(qiáng)增加 B．充氣后，密封氣體的分子平均動(dòng)能增加 C．打開(kāi)閥門后，密封氣體對(duì)外界做正功 D．打開(kāi)閥門后，不再充氣也能把水噴光 【解析】　對(duì)理想氣體，由于充氣前后發(fā)生的是等溫變化，有pV＝C，充氣后體積變小，壓強(qiáng)增大，A選項(xiàng)正確；溫度不變，氣體分子平均動(dòng)能不變，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；充氣前后由玻意耳定律p1(V1＋ΔV)＝p1′V1，得p1′＝1.2 atm，由于p1′＞P0，打開(kāi)閥門，水就會(huì)在氣體壓力作用下外流，氣體膨脹對(duì)外做功，C選項(xiàng)正

18、確；當(dāng)封閉氣體壓強(qiáng)變小與外界大氣壓強(qiáng)相等時(shí)，上部的空氣變?yōu)?.6 L，噴出0.1 L的水后就不再噴水了，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　AC 9．(2012江蘇高考)(1)下列現(xiàn)象中，能說(shuō)明液體存在表面張力的有(　　) A．水黽可以停在水面上 B．葉面上的露珠呈球形 C．滴入水中的紅墨水很快散開(kāi) D．懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) (2)密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大．從分子動(dòng)理論的角度分析，這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的______增大了．該氣體在溫度T1、T2時(shí)的分子速率分布圖象如圖11－2－8所示，則T1__________T2(選填“大于”或“小于”)． 圖11－

19、2－8 【解析】　(1)紅墨水散開(kāi)和花粉的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)直接或間接說(shuō)明分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；水黽停在水面上、露珠呈球形均是因?yàn)橐后w存在表面張力，選項(xiàng)A、B正確． (2)溫度升高時(shí)，氣體分子平均速率變大，平均動(dòng)能增大，即分子速率較大的分子占總分子數(shù)的比例較大，所以T1＜T2. 【答案】　(1)AB　(2)平均動(dòng)能　小于 10．(2012新課標(biāo)全國(guó)高考)如圖11－2－9，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0 ℃的水槽中，B的容積是A的3倍．閥門S將A和B兩部分隔開(kāi)．A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體．U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm.打開(kāi)閥門S，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，U

20、形管內(nèi)左右水銀柱高度相等．假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積． 圖11－2－9 (1)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmHg為單位)； (2)將右側(cè)水槽的水從0 ℃加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫． 【解析】　(1)在打開(kāi)閥門S前，兩水槽水溫均為T0＝273 K．設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pC，依題意有 p1＝pC＋Δp① 式中Δp＝60 mmHg.打開(kāi)閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為pB.依題意有， pB＝pC② 玻璃泡A和B中氣體的體積為 V2＝VA＋VB③ 根據(jù)玻意耳定律得 p1VB＝pBV2④ 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 pC＝Δp＝180 mmHg.⑤ (2)當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱到T′時(shí)，U形管左右水銀柱高度差為Δp，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為 p′C＝pB＋Δp⑥ 玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定律得 ＝⑦ 聯(lián)立②⑤⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得 T′＝364 K．⑧ 【答案】　(1)180 mmHg　(2)364 K 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！