高考物理一轮复习 固体 液体与气体教学案

固体 液体与气体

一．考点整理 基本概念

1．晶体和非晶体

晶体 非晶体 单晶体 多晶体

外形 规则 不规则

熔点 确定 不确定

物理性质 各向异性 各向同性

原子排列 有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则

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也可转化为晶体

典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香

单晶体具有

性，但不是在各种物理性质上都表现出 性；只要是具有 性的物体必定是晶体，且是单晶体．只要是具有确定 的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．

2．晶体的微观结构：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列．

现象 原因

晶体有规则的外形 由于内部微粒有 的排列

晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的 不同

晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的

3．液体的表面张力：

⑴ 作用：液体的表面张力使液面具有 的趋势．

⑵ 方向：表面张力跟液面 ，跟这部分液面的边界线

．

⑶ 大小：液体的温度越高，表面张力越 ，液体中溶有杂质时，表面张力变小，液体的密度越大，表面张力越 ．

4．液晶：

⑴ 液晶的产生：晶体 ――→加热 液晶 ――→加热 液体 ⑵ 物理性质：具有液体的 性；具有晶体的 学各向异性；在某个方向上看其分子排列比较________，但从另一个方面上，分子排列是杂乱无章的．

5．气体和气体分子运动的特点

⑴ 理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体；理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在；实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太 ，温度不太 时都可当做理想气体来处理．一定质量的理想气体状态方程：pV/T = C（恒量）．

⑵ 三个实验定律比较：

① 玻意耳定律（等温变化）：p1V1 = p2V2或pV = C（常数，C与 、物质的量有关）；

② 查理定律（等容变化）：p1/T1 = p2/T2或 p/T = C（常数，C与 、物质的量有关）；

③ 盖—吕萨克定律（等压变化）：V1/T1 = V2/T2或 V/T = C（常数，C与 、物质的量有关）；

④ 图像：

二．思考与练习 思维启动

1．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图中⑴、⑵、⑶所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图⑷所示．则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________（选填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体”）．

2．如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜．如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是 （ ）

A．液体表面层分子间的斥力作用 B．液体表面受重力作用

C．液体表面张力作用 D．棉线圈的张力作用

3．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程 （ ） A．气体的密度增大 B．外界对气体做功

C．气体从外界吸收了热量 D．气体分子的平均动能增大

三．考点分类探讨 典型问题

〖考点1〗气体实验定律和理想气体状态方程的应用

【例1】如图所示，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均在0 ℃的水槽中，B的容积是A的3倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等，假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．

⑴ 求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）；

⑵ 将右侧水槽的水从0 ℃加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温．

【变式跟踪1】一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3.0×10－3 m3．用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105 Pa．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 K和1.6×105 Pa．

⑴ 求此时气体的体积．

⑵ 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8.0×104 Pa，求此时气体的体积．

〖考点2〗气体状态变化的图象分析

【例2】一定质量的理想气体，状态从A → B → C → D → A的变化过程可用如图所示的p – V图线描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．

⑴ 气体状态从A到B是______过程（选填“等容”“等压”或“等温”）；

⑵ 状态从B到C的变化过程中，气体的温度________（选填“升高”“不变”或“降低”）；

⑶ 状态从C到D的变化过程中，气体______（选填“吸热”或“放热”）；

⑷ 状态从A → B → C → D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．

【变式跟踪2】一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p – V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．

⑴ 该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？

⑵ 该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？

⑶ 该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？

〖考点3〗热力学第一定律与气体实验定律的综合问题

【例3】⑴ 密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大．从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________增大了．该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图甲所示，则T1________（选填“大于”或“小于”） T2．

⑵ 如图乙所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B．此过程中，气体压强p =

1.0×105 Pa，吸收的热量Q = 7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量．

【变式跟踪3】如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1 = 20 cm（可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h = 10 cm．（环境温度不变，大气压强p0 = 75 cmHg）

⑴ 求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”作单位）；

⑵ 此过程中左管内的气体对外界________（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将________（选填“吸热”或“放热”）．

四．考题再练 高考试题

1．【2013·上海】已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为1.0×105Pa．当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（取g = 10m/s2，ρ = 1.0×103kg/m3） （ ）

A．12.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍

【预测1】如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是（ ） A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变

C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小

2．【2013·江苏】如图所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B、C 和D 后再回到状态A．其中，A→B 和C→D 为等温过程，B→C 和D→A 为绝热过程（气体与外界无热量交换）．这就是著名的“卡诺循环”．

⑴ 该循环过程中，下列说法正确的是_________

A．A → B 过程中，外界对气体做功

B．B → C 过程中，气体分子的平均动能增大

C．C → D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D．D → A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

⑵ 该循环过程中，内能减小的过程是 ______ （选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”）；若气体在A→B 过程中吸收63 kJ 的热量，在C→D 过程中放出38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________ kJ．

⑶ 若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A 状态时的体积为10 L，在B 状态时压强为A状态时的 2/3．求气体在B 状态时单位体积内的分子数．（已知阿伏加德罗常数NA = 6.0×1023 mol-1,计算结果保留一位有效数字）

【预测2】如图所示，教室内用截面积为0.2 m2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦．a状态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；b状态是汽缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.65 m．设室内大气压强始终保持1.0×105 Pa，忽略活塞质量．

⑴ 求教室内的温度；

⑵ 若气体从a状态变化到b状态的过程中，内能增加了560 J，求此过程中气体吸收的热量．

五．课堂演练 自我提升

1．如图所示，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 （ ）

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

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

2．下列现象中，能说明液体存在表面张力的有 （ ）

A．水黾可以停在水面上 B．叶面上的露珠呈球形

C．滴入水中的红墨水很快散开 D．悬浮在水中的花粉做无规则运动

3．一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J．图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：

⑴ 从状态A到C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1； ⑵ 从状态A到B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2．

甲 乙