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高二物理选修3-3 固体、液体【知识要点】1．晶体和非晶体：晶体在外观上有规则的几何形状，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性；非晶体在外观上没有规则的几何形状，没有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。
例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体．几乎所有的材料都能成为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
２．单晶体和多晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，例如雪花、食盐小颗粒等．这样的晶体就叫做单晶体．单晶体是科学技术上的重要原材料，例如，制造各种晶体管就要用纯度很高的单晶硅或单晶锗；如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体就叫做多晶体．由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体．我们平常见到的各种金属材料，也是多晶体．多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性，但是同单晶体一样，仍有确定的熔点．３．表面张力：如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。
液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。
４．浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。
浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。
由于液体浸润管壁，液面边缘部分的表面张力斜向上方，这个力使管中液体向上运动，当管中液体上升到一定高度，液体所受重力与液面边缘所受向上的力平衡，液面稳定在一定高度。
对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越小，液体所能达到的高度越高。
５．液晶：液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性。
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。
2021年高考物理总复习第十一章第2讲固体液体与气体新人教版选修3-31．下列现象或事例不可能存在的是( )．A．80 ℃的水正在沸腾B．水的温度达到100 ℃而不沸腾C．沥青加热到一定温度时才能熔化D．温度升到0 ℃的冰并不融化解析因物质的沸点和熔点均与其表面的大气压强有关，且大气压强对沸点影响大，所以80 ℃的水可以沸腾，100 ℃的水不一定沸腾，温度升到0 ℃的冰也不一定融化，A、B、D均可能存在；而沥青是非晶体，没有固定的熔点，C错．答案 C2．如图1所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T，从图中可以确定的是( )图1A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态解析：晶体与非晶体间关键区别在于晶体存在固定的熔点，固液共存态时吸热且温度不变，而非晶体没有固定熔点．B正确．答案：B3．如图所示的四幅图分别对应四种说法，其中正确的是( )．A．微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动B．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等C．食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用解析布朗运动是颗粒的运动不是分子的运动，选项A错误；食盐是晶体，晶体具有各向异性的特点，选项C错误；B、D正确．答案BD4．一定质量的理想气体，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解析：理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故B、D正确，A、C错误．答案：BD5．图a为测量分子速率分布的装置示意图．圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置．从原子炉R中射出的银原子蒸汽穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图b所示，NP、PQ间距相等．则 ( )．图2A．到达M附近的银原子速率较大B．到达Q附近的银原子速率较大C．位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率D．位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率解析根据分子速率分布规律的“中间多，两头少”特征可知：M附近的银原子速率较大，故选项A正确，B错误．PQ区间的分子百分率最大，故选项D错误，C正确．答案AC6．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图3所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为N A.(1)由状态A变到状态D过程中( )．图3A．气体从外界吸收热量，内能增加B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D．气体的密度不变(2)在上述过程中，气体对外做功为5 J，内能增加9 J，则气体________(填“吸收”或“放出”)热量________ J.(3)在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？解析(3)A→D，由状态方程pVT＝C，得T D＝2T0，分子数n＝2ρV0N AM.答案(1)AB (2)吸收14 (3)2T02ρV0N AM7．如图4所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3 m2，一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________ Pa(大气压强取1.01×105 Pa，g取10 m/s2)．若从初温27 ℃开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m 缓慢地变为0.51 m．则此时气体的温度为________ ℃.图4解析 p 1＝F S ＝mg S ＝2×105×10－3 Pa ＝0.04×105Pa ，所以p ＝p 1＋p 0＝0.04×105 Pa ＋1.01×105Pa ＝1.05×105Pa ，由盖—吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2，即0.5S 273＋27＝0.51S 273＋t，所以t ＝33 ℃.答案 1.05×105338．某同学利用DIS 实验系统研究一定量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图5的pt 图象．已知在状态B 时气体的体积为V B ＝3 L ，则下列说法正确的是( )．图5A ．状态A 到状态B 气体的体积越来越大 B ．状态B 到状态C 气内能增加 C ．状态A 的压强是0.5 atmD ．状态C 体积是2 L解析 状态A 到状态B 是等容变化，故体积不变，A 错；状态B 到状态C 是等温变化，气体内能不变，B 错；从图中可知，p B ＝1.0 atm ，T B ＝(273＋91) K ＝364 K ，T A ＝273 K ，根据查理定律，有p A T A ＝p B T B ，即p A 273＝1.0364，解得p A ＝0.75 atm ，C 错；p B ＝1.0 atm ，V B ＝3 L ，p C ＝1.5 atm ；根据玻意耳定律，有p B V B ＝p C V C ，解得，V C ＝2 L ，D 对．答案 D9．在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm ，温度为27 ℃，爆胎时胎内气体的温度为87 ℃，轮胎中的空气可看作理想气体．(1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因；(3)爆胎后气体迅速外泄，来不及与外界发生热交换，判断此过程胎内原有气体内能如何变化？简要说明理由．解析 (1)气体作等容变化，由查理定律得：p 1T 1＝p 2T 2① T 1＝t 1＋273②T 2＝t 2＋273 ③p 1＝2.5 atm t 1＝27 ℃ t 2＝87 ℃由①②③得：p 2＝3 atm. 答案 (1)3 atm(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大．(3)气体膨胀对外做功，没有吸收或放出热量，据热力学第一定律 ΔU ＝W ＋Q 得ΔU <0，内能减少．10．质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T )随加热时间(t )变化关系如图6所示，单位时间所吸收的热量可看做不变．图6(1)以下说法正确的是( )． A ．在区间Ⅱ，物质的内能不变 B ．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C ．在区间Ⅲ，气体膨胀对外做功，内能减小D ．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高________(选填“变快”、“变慢”或“快慢不变”)，请说明理由．解析 (1)在区间Ⅱ，物质的压强、温度均不变，但从外界吸收热量，物质的内能增加，A 错；在区间Ⅲ，物质已变成理想气体，分子间已无作用力，分子间的势能为0，由pVT＝常数及一定量理想气体内能与温度的关系知：当压强一定，温度升高时气体体积增大，膨胀对外做功，气体内能增大，所以B 对C 错；在区间Ⅰ，随着温度的升高，分子平均动能增大，D 对．(2)根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 和理想气体的状态方程pV T＝C 可知，在吸收相同的热量Q 时：压强不变的条件下，V 增大，W <0，ΔU 1＝Q －|W | 体积不变的条件下，W ＝0，ΔU 2＝Q所以ΔU 1<ΔU 2，体积不变的条件下温度升高变快． 答案 (1)BD (2)变快，理由见解析11．一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M ＝10kg ，活塞质量m ＝4 kg ，活塞横截面积S ＝2×10－3m 2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O 与外界相通，大气压强p 0＝1.0×105Pa.活塞下面与劲度系数k ＝2×103N/m 的轻弹簧相连．当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L 1＝20 cm ，g 取10 m/s 2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．图7(1)当缸内气柱长度L 2＝24 cm 时，缸内气体温度为多少K?(2)缸内气体温度上升到T 0以上，气体将做等压膨胀，则T 0为多少K? 解析：(1)V 1＝L 1S ，V 2＝L 2S ，T 1＝400 Kp 1＝p 0－mgS ＝0.8×105 Pap 2＝p 0＋F －mg S＝1.2×105Pa根据理想气体状态方程，得：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2解得T 2＝720 K(2)当气体压强增大到一定值时，汽缸对地压力为零，此后再升高气体温度，气体压强不变，气体做等压变化．设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx ，则k Δx ＝(m ＋M )gΔx ＝7 cmV 3＝(Δx ＋L 1)Sp 3＝p 0＋MgS＝1.5×105 Pa根据理想气体状态方程，得：p 1V 1T 1＝p 3V 3T 0解得T 0＝1 012.5 K升高气体温度，气体压强不变，气体做等压变化．设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx ，则k Δx ＝(m ＋M )gΔx ＝7 cmV 3＝(Δx ＋L 1)Sp 3＝p 0＋MgS＝1.5×105 Pa根据理想气体状态方程，得：p 1V 1T 1＝p 3V 3T 0解得T 0＝1 012.5 K答案：(1)720 K (2)1 012.5 K12．如图8所示，一根两端开口、横截面积为S ＝2 cm 2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L ＝21 cm 的气柱，气体的温度为t 1＝7 ℃，外界大气压取p 0＝1.0×105Pa(相当于75 cm 高的汞柱压强)．图8(1)若在活塞上放一个质量为m ＝0.1 kg 的砝码，保持气体的温度t 1不变，则平衡后气柱为多长？(g ＝10 m/s 2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t 2＝77 ℃，此时气柱为多长？ (3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J ，则气体的内能增加多少？ 解析 (1)被封闭气体的初状态为p 1＝p 0＝1.0×105PaV 1＝LS ＝42 cm 3，T 1＝280 K末状态压强p 2＝p 0＋mgS＝1.05×105PaV 2＝L 2S ，T 2＝T 1＝280 K根据玻意耳定律，有p 1V 1＝p 2V 2，即p 1L ＝p 2L 2 得L 2＝p 1p 2L ＝20 cm.(2)对气体加热后，气体的压强不变，p 3＝p 2，V 3＝L 3S ，T 3＝350 K 根据盖—吕萨克定律，有V 2T 2＝V 3T 3，即L 2T 2＝L 3T 3得L 3＝T 3T 2L 2＝25 cm.(3)气体对外做的功W ＝p 2Sh ＝p 2S (L 3－L 2)＝1.05 J 根据热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ＝－1.05 J ＋10 J ＝8.95 J 即气体的内能增加8.95 J.答案 (1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J :38634 96EA 雪, 40336 9D90 鶐 36402 8E32 踲k39081 98A9 颩28449 6F21 漡27472 6B50 歐38272 9580 門37826 93C2 鏂w39443 9A13 験。
