高考物理一輪復(fù)習(xí)-第十三章-第2講-固體、液體和氣體

第2講固體、液體和氣體

一、晶體、非晶體、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．晶體與非晶體異性

同性

原子排列有規(guī)則，但多晶體每個晶粒間的排列無規(guī)則無規(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.晶體的微觀結(jié)構(gòu)(1)晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點：組成晶體的物質(zhì)微粒有

地、周期性地在空間排列。(2)用晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋晶體的特點現(xiàn)象原因晶體有規(guī)則的外形由于內(nèi)部微粒有規(guī)則的排列晶體各向異性由于內(nèi)部從任一結(jié)點出發(fā)在不同方向的相同距離上的微粒數(shù)

同晶體的多形性由于組成晶體的微?？梢孕纬?/p>

同的空間點陣規(guī)則不不二、液體與液晶1．液體的表面張力(1)概念液體表面各部分間

的力。(2)作用液體的表面張力使液面具有收縮到表面積

的趨勢。(3)方向表面張力跟液面

，且跟這部分液面的分界線

。互相吸引最小相切垂直2．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向

，又可以自由移動位置，保持了液體的

。(2)液晶分子的位置無序使它像

，排列有序使它像

。(3)液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是

的。(4)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下

。異性流動性液體晶體雜亂無章發(fā)生改變?nèi)?、飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓相對濕?．飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽：與液體處于

的蒸汽。(2)未飽和汽：沒有達到

狀態(tài)的蒸汽。2．飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強。(2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓

，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)。動態(tài)平衡飽和越大壓力

單位面積上

2．氣體實驗定律命題點一固體和液體的性質(zhì)

自主探究1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2．液體表面張力形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜，分子勢能大于液體內(nèi)部的分子勢能表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小1．(2021·四川省攀枝花統(tǒng)考)下列關(guān)于物理現(xiàn)象的解釋正確的是(

)A.荷葉上面的小水珠呈球形的主要原因是液體有表面張力B.人們感到潮濕是因為空氣的絕對濕度較大C.土壤里有很多毛細管，若要防止地下的水分沿著它們引到地表，可將地面的土壤鋤松D.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動E.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點ACE

解析：表面張力有使液體的表面積最小化的趨勢，夏天荷葉上的小水珠呈球形，是液體表面張力作用的結(jié)果，故A正確；人們感到潮濕時，與空氣的相對濕度有關(guān)，與絕對濕度無關(guān)，當(dāng)人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度不一定較大，故B錯誤；土壤里有很多毛細管，如果將地面的土壤鋤松，毛細管被破壞，地下的水將不會被引到地面，故C正確；布朗運動是懸浮在水中花粉的無規(guī)則運動，由于花粉是由大量花粉分子組成的，所以布朗運動不能反映花粉分子的熱運動，故D錯誤；液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些單晶體相似，具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點，故E正確。2．(2021·河南開封四校聯(lián)考)下列說法正確的是(

)A.蔗糖受潮后粘在一起形成糖塊，粘在一起的糖塊是非晶體B.固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上的導(dǎo)熱性能不同C.有的物質(zhì)在不同的條件下能夠生成不同的晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D.在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體E.在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變BCD

解析：蔗糖受潮后會粘在一起形成糖塊，該糖塊是多晶體，故A錯誤；固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上具有各向異性，例如具有不同的導(dǎo)熱性能，故B正確；有些物質(zhì)在不同條件下能生成不同的晶體，那是因為組成它們的微粒能夠按照不同的規(guī)則在空間分布，例如：金剛石和石墨都是由碳元素構(gòu)成的，它們有不同的點陣結(jié)構(gòu)，故C正確；在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，例如天然石英是晶體，熔融過的石英卻是非晶體，把晶體硫加熱熔化(溫度超過300℃)再倒進冷水中，會變成柔軟的非晶體硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故D正確；在熔化過程中，晶體要吸收熱量，雖然溫度保持不變，但是內(nèi)能要增加，故E錯誤。命題點二氣體壓強的計算

自主探究1．氣體壓強產(chǎn)生的原因分子熱運動不斷撞擊容器壁(或者假想氣壁)，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫作氣體的壓強。2．氣體壓強的決定因素壓強與分子熱運動速度以及撞擊頻率有關(guān)，從宏觀上取決于氣體的溫度和體積。從微觀上取決于分子的平均動能和分子的密集程度。3．氣體壓強計算的兩類模型(1)活塞模型圖甲和圖乙是最常見的封閉氣體的兩種方式。其基本的方法就是先對“活塞”進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。(2)液柱模型如圖丁所示，U形管豎直放置。根據(jù)帕斯卡定律可知，同一液體中的相同高度處壓強一定相等。所以氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線所示的等高線聯(lián)系起來，則有pB＋ρgh2＝pA而pA＝p0＋ρgh1所以氣體B的壓強為pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)。3．若已知大氣壓強為p0，在圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為ρ，求被封閉氣體的壓強。4.(1)如圖所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板質(zhì)量為m，不計圓板與容器內(nèi)壁之間的摩擦。若大氣壓強為p0，則封閉在容器內(nèi)的氣體的壓強為多少？(2)如圖，兩個汽缸的質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓為p0，不計活塞與汽缸壁之間的摩擦，求封閉氣體A、B的壓強各多大？(3)如圖所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S?，F(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止?fàn)顟B(tài)，求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p。(已知外界大氣壓為p0)方法技巧求解壓強問題常見的4種方法(1)液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，求得氣體的壓強。(2)力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強。(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等。(4)牛頓第二定律法：選取與氣體接觸的液體(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。

命題點三氣體實驗定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用

師生互動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驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、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其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間。(1)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙)，恰好使水銀柱下端到達右管底部。此時水銀柱的高度為多少？(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？[解析]

(1)設(shè)密封氣體初始體積為V1，壓強為p1，左、右管的橫截面積均為S，密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2，壓強變?yōu)閜2。由玻意耳定律有p1V1＝p2V2，①設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h，水銀的密度為ρ，按題設(shè)條件有p1＝p0＋ρgh0，②p2＝p0＋ρgh，③V1＝(2H－l－h(huán)0)S，V2＝HS，④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝12.9cm。⑤[解析]

(1)設(shè)應(yīng)打氣n次，初態(tài)為：p1＝1atm，V1＝150cm3·n＋2L＝0.15nL＋2L；末態(tài)為：p2＝2.5atm，V2＝2L。根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得n＝20。(2)由題意可知p2′＝1atm，根據(jù)玻意耳定律得p2V2＝p2′V2′，代入數(shù)據(jù)解得V2′＝5L，剩下的藥液為V＝15L－5L＝10L。[答案]

(1)20

(2)10L5．(2020·高考全國卷Ⅱ)潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強為p0，H?h，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。(1)求進入圓筒內(nèi)水的高度l；(2)保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為p0時的體積。6．(2021·廣東茂名模擬)一位消防員在火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)一個容積為V0的廢棄的氧氣罐(認為容積不變)，經(jīng)檢測，內(nèi)部封閉氣體壓強為1.2p0(p0為1個標準大氣壓)。為了消除安全隱患，消防員擬用下面兩種處理方案：(1)冷卻法：經(jīng)過合理冷卻，使罐內(nèi)氣體溫度降為27℃，此時氣體壓強降為p0，求氧氣罐內(nèi)氣體原來的溫度是多少攝氏度？(2)放氣法：保持罐內(nèi)氣體溫度不變，緩慢地放出一部分氣體，使罐內(nèi)氣體壓強降為p0，求氧氣罐內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值。命題點四氣體狀態(tài)變化的圖像問題

師生互動1．一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較2.分析技巧利用作垂直于坐標軸的輔助線去分析不同溫度的兩條等溫線、不同體積的兩條等容線、不同壓強的兩條等壓線的關(guān)系。例如：(1)如圖甲所示，V1對應(yīng)虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)，溫度必然升高，所以T2>T1。(2)如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積一定減小，所以V2<V1。[典例4]

如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài)，下列判斷正確的是(

)A.A→B過程溫度升高，壓強不變B.B→C過程體積不變，壓強變小C.B→C過程體積不變，壓強不變D.C→D過程體積變小，壓強變大E.C→D過程溫度不變，壓強變小圖像信息的應(yīng)用

ABD

圖像間的轉(zhuǎn)換[典例5]

(2021·云南曲靖高三質(zhì)檢)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示。若狀態(tài)D的壓強是2×104Pa。(1)求狀態(tài)A的壓強；(2)請在圖乙中畫出該狀態(tài)變化過程的p-T圖像，并分別標出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫出計算過程。[答案]

(1)4×104Pa

(2)圖見解析