最新精编高中人教版高考物理大一轮复习第十一章52固体 液体 气体导学案及解析.docx
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最新精编高中人教版高考物理大一轮复习第十一章52固体液体气体导学案及解析
案52固体 液体 气体
一、概念规律题组
1.下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( )
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体
.大粒盐磨成细盐,就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
2.关于液体的表面张力,下列说法中正确的是( )
A.液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为零
.不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面垂直
3.一定质量的想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系中正确的是( )
A.p1=p2,V1=2V2,T1=T2
B.p1=p2,V1=V2,T1=2T2
.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2
D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2
二、思想方法题组
4.在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于( )
A.单位体积内的分子变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次减少
B.气体分子的密集程度变小,分子对器壁的吸引力变小
.每个分子对器壁的平均撞击力变小
D.气体分子的密集程度变小,单位体积内分子的重量变小
5.下列图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力温度.其中能正确描述一定质量的气体发生等温变的是( )
一、气体压强的几种求法
1.平衡状态下气体压强的求法
(1)参考液片法:
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.
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选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.
【例1】若已知大气压强为p0,图1中各装置均处于静止状态,求被封闭气体的压强.[重力加速度为g,图
(1)、
(2)中液体的密度为ρ,图(3)中活塞的质量为,活塞的横截面积为S]
图1
二、气体实验定律、状态方程的应用
应用气体实验定律或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)确定气体在初、末状态的参量;
(3)结合气体实验定律或状态方程列式求解;
(4)讨论结果的合性.
图2
【例2】(2010·课标全国综·39
(2))如图2所示,一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体;一长为的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为/4现用活塞将汽缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变.当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为/2,求此时汽缸内气体的压强.大气压强为p0,重力加速度为g
[规范思维]
三、气体实验定律的图象
定律
变
过程
一定质量气体
的两条图线
图线特点
玻意耳
定律
等温
变
等温变在p-V图象中是双曲线,由=常,知T越大,pV值就越大,远离原点的等温线对应的温度就越高,即T1 等温变在p-图象中是通过原点的直线,由p=,即图线的斜率与温度成正比,斜率越大则温度越高,所以T1 查 定律 等容 变 等容变在p-图象中是通过轴上-27315℃的直线,在同一温度下,同一气体压强越大,气体的体积就越小,所以V1>V2 等容变在p-T图象中是通过原点的直线,由p=可知,体积大时图线斜率小,所以V1>V2 盖- 吕萨克 定律 等压 变 等压变在V-图象中是通过轴上-27315℃的直线,温度不变时,同一气体体积越大,气体的压强就越小,所以p1>p2等压变在V-T图象中是通过原点的直线,由V=可知,压强大时斜率小,所以p1>p2 【例3】(2010·上海物·17) 图3 一定质量想气体的状态经历了如图3所示的b、bc、cd、d四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于b且与水平轴平行,d与bc平行,则气体体积在( ) A.b过程中不断增加B.bc过程中保持不变 .cd过程中不断增加D.d过程中保持不变 四、晶体与非晶体 【例4】(2010·课标全国综·33 (1))关于晶体和非晶体,下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母). A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 .单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点 D.单晶体和多晶体的物性质是各向异性的,非晶体是各向同性的 [规范思维] [针对训练1] 图4 (2011·福建·28 (1))如图4所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔过程,图中横轴表示时间,纵轴表示温度T从图中可以确定的是________.(填选项前的字母) A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0 B.曲线M的bc段表示固液共存状态 .曲线M的b段、曲线N的f段均表示固态 D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态 五、液体的表面张力及浸润问题 (1)液体与气体、固体分别构成的两个不同液体薄层,浸润时液面是凹面,不浸润时,液面是凸面. (2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现斥力. (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势. 图5 【例5】对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图5所示.对此有下列几种解释,正确的是( ) A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏 B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密 .附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密 D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏 [针对训练2] 把极细的玻璃管插入水中与水银中,如下图所示,正确表示毛细现象的是( ) 【基础演练】 1.(2011·山东·36 (1))人类对自然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.晶体的物性质都是各向异性的 .温度升高,每个分子的动能都增大 D.露球呈球状是由于液体表面张力的作用 2.关于液晶,下列说法中正确的有( ) A.液晶是一种晶体 B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性 .液晶的光性质随温度的变而变 D.液晶的光性质随外加电压的变而变 3.下列关于液体表面现象的说法中正确的是( ) A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力的缘故 B.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 .玻璃管道裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故 D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性的缘故 4.(2010·上海综·6)民间常用“拔火罐”治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是,当火罐内的气体( ) A.温度不变时,体积减小,压强增大 B.体积不变时,温度降低,压强减小 .压强不变时,温度降低,体积减小 D.质量不变时,压强增大,体积减小 5.一定质量的想气体,由状态经b变到c,如图6所示,则下列四图中能正确反映出这一变过程的是( ) 图6 图7 6.(2010·上海物·10)如图7所示,玻璃管内封闭了一段气体,气柱长度为,管内外水银面高度差为,若温度保持不变,把玻璃管稍向上提起一段距离,则( ) A.,均变大 B.,均变小 .变大,变小 D.变小,变大 题号 1 2 3 4 5 6 答案 【能力提升】 7.(2010·开封模拟) (1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成,由于蒸发________,湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度.干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关,温度相差越大,说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”). (2)一活塞将一定质量的想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为30×10-33用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300和10×105P推动活塞压缩气体,稳定后测得气体的温度和压强分别为320和16×105P ①求此时气体的体积; ②保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为80×104P,求此时气体的体积. 8.有一排气口直径为20的压力锅,如图8甲所示,排气口上用的限压阀A的质量为345g,根据图乙所示的水的饱和汽压跟温度关系的曲线,求: 当压力锅煮食物限压阀放气时(即限压阀被向上顶起时)锅内能达到的最高温度.(g取10/2,1标准大气压即1=10×105P) 图8 9.(2009·海南高考)一气象探测气球,在充有压强为100(即760cHg)、温度为270℃的氦气时,体积为3503在上升至海拔650高空的过程中,气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压360cHg,气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变.此后停止加热,保持高度不变.已知在这一海拔高度气温为-480℃求: (1)氦气在停止加热前的体积; (2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积. 图9 10.(2009·宁夏高考)图9中系统是由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面积均为S的容器组成.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.两个容器的下端由可忽略容积的细管连通.容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气.大气的压强为p0,温度为T0=273,两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为01p0系统平衡时,各气体柱的高度如图所示.现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为08氮气和氢气均可视为想气体.求: (1)第二次平衡时氮气的体积; (2)水的温度. 案52 固体 液体 气体 【课前双基回扣】 1.D [只有单晶体才表现为各向异性,故A错;单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,金属属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐仍是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故错;晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,故D对.] 2. [液体表面张力就是液体表面各部分之间相互吸引的力,A错.液体的表面层分子要比内部稀疏些,分子间的距离较内部分子间的距离大,表面层分子间表现为引力,B错.液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,正确.液体表面张力的方向总是与液面相切,总是跟液面分界线相垂直,D错.] 3.D [由想气体状态方程=可判断,只有D项正确.] 4.A [温度不变,一定量气体分子的平均动能、平均速率不变,每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变,但体积增大后,单位体积内的分子减少,因此单位时间内碰撞次减少,气体压强减小,A正确,B、、D错误.] 5.AB [A图象横坐标T不变,是等温变,A正确;而pV=,因此=,在p-图上等温线是过原点的倾斜直线,B正确;图象中等温线应是双曲线,错误;D图线的温度发生变,不表示等温变,D错误.] 思维提升 1.晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点. 单晶体表现为各向异性,而多晶体及非晶体则表现为各向同性. 2.液体表面层内的分子比液体内部的稀疏,分子间表现为引力,形成表面张力,它使液面具有收缩的趋势.方向沿液面的切线,与分界线垂直. 3.想气体状态方程 一定质量的想气体状态方程: =或=恒量.气体实验定律可看做一定质量想气体状态方程的特例. 4.可用p-V、p-T、V-T图象表示等温、等容、等压变. 【核心考点突破】 例1 (1)p0-ρg (2)p0-ρg (3)p0+ 解析 在图 (1)中,选B液面为研究对象,由二力平衡得F下=F上,即p下S′=p上S′(S′为小试管的横截面积),所求气体压强就是A液面所受压强pAB液面所受向下的压强p下是pA加上液柱所产生的液体压强,由连通器原可知B液面所受向上的压强为大气压强p0,故有pA+ρg=p0,所以pA=p0-ρg 在图 (2)中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有pAS″+pS″=p0S″(S″为U型管的横截面积),所以pA=p0-ρg 在图(3)中,以活塞为研究对象,由平衡条件得 pS=g+p0S,所以p=p0+ 例2p0+ 解析 设当小瓶内气体的长度为时,压强为p1;当小瓶的底部恰好与液面相平时,瓶内气体的压强为p2,汽缸内气体的压强为p3依题意知p1=p0+ρg① 由玻意耳定律得 p1S=p2(-)S② 式中S为小瓶的横截面积.联立①②两式,得 p2=(p0+ρg)③ 又有p2=p3+ρg④ 联立③④式,得p3=p0+ [规范思维] 解此类题,先要分析气体初、末状态参量;然后明确气体经历的过程特点,再选择合适的方程进行求解. 例3AB [ 首先,因为bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,即气体体积在bc过程中保持不变,B正确;b是等温线,压强减小则体积增大,A正确;cd是等压线,温度降低则体积减小,错误;连接O交cd于,则是等容线,即V=V,因为Vd 例4B [玻璃是非晶体,选项A错误;多晶体和非晶体是各项同性的,选项D错误.] [规范思维] 晶体和非晶体的根本区别在于有没有确定的熔点;单晶体和多晶体的区别在于各向同性还是各向异性. 例5AD [表面层内的分子比液体内部稀疏,分子间表现为引力,这就是表面张力,A正确,B错误;浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子密集,不浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏,而附着层Ⅰ为浸润液体,附着层Ⅱ为不浸润液体,故、D均正确.] [针对训练] 1.B [晶体有固定的熔点,非晶体无固定的熔点,在熔过程中,是固液共存的,故B正确.] 2A 思想方法总结 1.液体的有关性质: (1)液体与气体、固体分别构成的两个不同液体薄层,浸润时液面是凹面,不浸润时,液面是凸面. (2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现为引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现为斥力. (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势. 2.封闭气体压强的计算方法: 选与气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象,进行受力分析;再根据运动状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程,从而求出压强. 3.对气体状态变图象的解 (1)图象上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态.它对应着三个状态参量;图象上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变的一个过程. (2)在V-T或p-T图象中,比较两个状态的压强或体积大小,可以用这两个状态到原点连线的斜率大小判断.斜率越大,压强或体积越小;斜率越小,压强或体积越大. 4.应用实验定律及状态方程解题的一般步骤 (1)明确研究对象,即某一定质量的想气体; (2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2; (3)由实验定律或状态方程列式求解 (4)讨论结果的合性. 【课时效果检测】 1.AD 2D 3 4B 5. [由题图知: →b过程为气体等容升温,压强增大;b→c过程为气体等温降压,根据玻意耳定律,体积增大,由此可知选项正确.] 6.A [根据pV=pS=,变大,S不变,故p变小,根据p=p0-ρg知,变大,选A] 7. (1)吸热 小于 干燥 (2)①由状态方程可知: = 代入据可得: V2=20×10-33 ②在温度不变的情况下,有p2V2=p3V3 所以V3==40×10-33 8.122℃ 解析 限压阀被顶起时,压力锅内最大压强应为: p=p0+ =1+P ≈1+11=21 由图乙查得锅内温度为122℃左右. 9. (1)7393 (2)5543 解析 (1)在气球上升至海拔650高空的过程中,气球内氦气经历一等温过程. 根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2① 式中,p1=760cHg,V1=3503,p2=360cHg,V2是在此等温过程末氦气的体积. 由①式得V2≈7393② (2)在停止加热较长一段时间后,氦气的温度逐渐从T1=300下降到与外界气体温度相同,即T2=225,这是一等压过程,根据盖—吕萨克定律有 =③ 式中,V3是在此等压过程末氦气的体积.由③式得V3≈5543 10. (1)27S (2)36855 解析 (1)考虑氢气的等温过程.该过程的初态压强为p0,体积为S,末态体积为08S设末态的压强为p,由玻意耳定律得 p==125p0 活塞A从最高点被推回到第一次平衡时位置的过程是等温过程,该过程的初态压强为11p0,体积为V;末态压强为p′,体积为V′,则 p′=p+01p0=135p0 V′=22S 由玻意耳定律得 V=×22S=27S (2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程.该过程的初态体积和温度分别为2S和T0=273,末态体积为27S设末态温度为T,由盖—吕萨克定律得 T=T0=36855 易错点评 1.对液体、气体产生的压强的原因不清.误认为在完全失重的情况下,气体的压强也变为零. 气体压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁的结果,而液体压强的产生原因是由于液体受重力的作用. 2.只能根据物体是否有固定的熔点判断是晶体还是非晶体;只有单晶体才有各向异性. 3.对于气体图象问题,看不清纵横坐标轴的意义,不清楚图象中图线的意义是出错的原因. 4.分析气体实验定律的相关问题时,气体状态方程一定是对一定质量的想气体.如气体的质量发生变,则需要转为定质量问题求解. 5.在解题时,若解题过程不规范、分析不清气体所经历的过程,不能确定各过程的初、末状态参量,也会出现错误.
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