高考物理热点题型和提分秘籍选修33专题02 固体液体和气体解析版.docx
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高考物理热点题型和提分秘籍选修33专题02固体液体和气体解析版
1.知道晶体、非晶体的区别。
2.理解表面张力,会解释有关现象。
3.掌握气体实验三定律,会用三定律分析气体状态变化问题。
热点题型一固体与液体的性质
例1、(多选)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。
以下说法正确的是()
A.液体的分子势能与体积有关
B.晶体的物理性质都是各向异性的
C.温度升高,每个分子的动能都增大
D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
【答案】AD
【解析】液体体积与分子间相对位置相联系,从宏观上看,分子势能与体积有关,选项A正确;多晶
【提分秘籍】
1.晶体与非晶体
单晶体
多晶体
非晶体
外形
规则
不规则
不规则
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
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、松香
形成与
转化
有的物质在不同条件下能够形成不同的形态,同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。
2.液体的表面张力
(1)作用:
液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。
(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.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。
(3)从某个方向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。
【举一反三】
(多选)关于表面张力,下列说法正确的是()
A.从自来水龙头滴下的水滴几乎呈球形
B.油滴在水面上会形成一层油膜
C.用湿布不易擦去玻璃窗上的灰尘
D.油瓶外总是附有一层薄薄的油
【答案】ABD
【解析】液体的表面层由于空气接触,其分子分布比较稀疏、分子间呈引力作用,在这个力作用下,
热点题型二气体压强的计算
例2、如图所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆柱活塞A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,活塞的质量为M,不计活塞与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为p0。
则封闭在容器内的气体的压强为()
A.p0+B.+
C.p0+D.p0+
【答案】D
【提分秘籍】
1.平衡状态下气体压强的求法
(1)液片法:
选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强。
(2)力平衡法:
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强。
(3)等压面法:
在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强。
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。
【特别提醒】求封闭气体压强的两点注意
(1)注意影响封闭气体压强的因素。
封闭气体的压强,不仅与气体的状态变化有关,还与相关的水银柱、活塞、汽缸等物体的受力情况和运动状态有关。
(2)注意求封闭气体压强的关键。
求封闭气体压强的关键是要明确研究对象,然后分析研究对象的受力情况,再根据运动情况,列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程,然后解方程,就可求得封闭气体的压强。
【举一反三】
若已知大气压强为p0,在图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强。
【答案】甲:
p0-ρgh乙:
p0-ρgh
丙:
p0-ρgh丁:
p0+ρgh1
【解析】在甲图中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p气S=-ρghS+p0S
所以p气=p0+ρgh1
热点题型三理想气体状态方程与气体实验定律的应用
例3.空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L,现再充入1.0atm的空气9.0L。
设充气过程为等温过程,空气可看做理想气体,则充气后储气罐中气体压强为()
A.2.5atmB.2.0atm
C.1.5atmD.1.0atm
【答案】A
【解析】由p1V1=p2V2得:
1.0×15.0=p2×6.0,解得p2=2.5atm。
【提分秘籍】
1.理想气体的状态方程:
(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:
=或=C。
(3)应用状态方程解题的一般步骤:
①明确研究对象(即选取一定质量的气体)。
②确定气体在始、末状态的参量。
③结合气体定律或状态方程列式求解。
④讨论结果的合理性。
2.状态方程与气体实验定律的关系
前提条件
气体实验定律名称
表达式
气体质量不变
温度
T1=T2
玻意耳定律
p1V1=p2V2
体积
V1=V2
查理定律
=
压强
p1=p2
盖·吕萨克定律
=
【特别提醒】变质量问题分析方法
分析变质量问题时,可通过巧妙地选择研究对象,使这类问题转化为一定质量的气体问题,用气体实验定律求解。
(1)打气问题:
向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题,只要选择球内原有气体和即将充入的气体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题。
(2)抽气问题:
从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小,这属于变质量问题。
分析时,将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象,质量不变,故抽气过程可以看作是等温膨胀过程。
(3)灌气问题:
将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。
分析这类问题时,把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体视为整体作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题。
(4)漏气问题:
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题。
如果选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象,便可使问题变成一定质量气体的状态变化问题,可用理想气体的状态方程求解。
【举一反三】
如图所示,在一端封闭的U形管中用水银柱封闭一段空气柱L,当空气柱的温度为27℃时,左管水银柱的长度h1=10cm,右管水银柱长度h2=7cm,气柱长度L=13cm;当空气柱的温度变为127℃时,h1变为7cm。
求:
当时的大气压强和末状态空气柱的压强。
(单位用cmHg)。
【答案】75cmHg78cmHg
【解析】设封闭空气柱的初状态压强、体积、温度分别为p1、V1、T1;封闭空气柱的末耿态压强、体积、温度分别为p2、V2、T2;当时的大气压强为p0,U形管的横截面积为S。
则初状态:
=
即=
解得当时的大气压强:
p0=75cmHg。
末状态的压强:
p2=78cmHg。
热点题型四气体状态变化的图象问题
例4、某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如下的p-t图象。
已知在状态B时气体的体积VB=3L,求:
(1)气体在状态A的压强;
(2)气体在状态C的体积。
【答案】
(1)0.75atm
(2)2L
【解析】
(1)从图中可知气体由A到B是等容变化,初态pB=1.0atm,TB=(273+91)K=364K,末态TA=273K,由
VC=2L。
【提分秘籍】
1.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线,不同体积的两条等容线,不同压强的两条等压线的关系。
2.一定质量的气体不同图象的比较
类别图线
特点
举例
p-V
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
p-
p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高
p-T
p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小
V-T
V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小
【举一反三】
如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象,它由状态A经等容过程到状态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TA、TB、TC,则下列关系式中正确的是()
A.TA
C.TA>TB,TB
【答案】C
=
由图象知VC>VB,所以TB 因此选择C正确。 热点题型五理想气体实验定律微观解释 例5、(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,这是因为() A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B.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 C.气体分子的总数增加 D.气体分子的密度增大 【答案】BD 【提分秘籍】 1.等温变化 一定质量的气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变。 在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大。 2.等容变化 一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变。 在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大。 3.等压变化 一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大。 只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变。 【举一反三】 (多选)封闭在汽缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是() A.气体的密度增大 B.气体的压强增大 C.气体分子的平均动能减小 D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 【答案】BD 【解析】等容变化温度升高时,压强一定增大,分子密度不变,分子平均动能增大,单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多,B、D正确。 1.【2019·全国卷Ⅰ】【物理——选修33】 (2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=,其中σ=0.070N/m.现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升,已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g取10m/s2. (i)求在水下10m处气泡内外的压强差; (ii)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值. 【答案】(i)28Pa(ii)1.3 空气的压强为p2,内外压强差为Δp2,其体积为V2,半径为r2. 气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2③ 由力学平衡条件有 p1=p0+ρgh+Δp1④ p2=p0+Δp2⑤ 气泡体积V1和V2分别为 V1=πr⑥ V2=πr⑦ 联立③④⑤⑥⑦式得 =⑧ 由②式知,Δp1≪p0,i=1,2,故可略去⑧式中的Δp1项,代入题给数据得 =≈1.3⑨ 2.【2019·全国卷Ⅱ】【物理——选修33】 (2)(10分)一氧气瓶的容积为0.08m3,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0.36m3.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. 【答案】4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 N=4(天)⑤ 3.【2019·全国卷Ⅲ】【物理——选修33】 (2)一U形玻璃管竖直放置,左端开
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