2013高考总复习物理教师用书选修3312固体液体与气体.doc

第2讲固体、液体与气体固体的微观结构、晶体和非晶体 (考纲要求)液晶的微观结构(考纲要求)1晶体与非晶体分类比较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2.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则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微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵液体的表面张力现象相对湿度 (考纲要求)饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压(考纲要求)1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，跟这部分液面的边界线垂直(3)大小：液体的温度越高，表面张力越小，液体中溶有杂质时，表面张力变小，液体的密度越大，表面张力越大2液晶(1)液晶的产生晶体液晶液体(2)物理性质3饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽4饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关5相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比即：相对湿度.气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体(考纲要求)1气体和气体分子运动的特点2三个实验定律比较定律名称比较项目 玻意耳定律(等温变化)查理定律等容变化盖吕萨克定律(等压变化)数学表达式p1V1p2V2或pVC(常数)或或C(常数)或或C(常数)同一气体的两条图线T2T1T2T1V2V1p2pc，QabQac Bpbpc，QabQacCpbQac Dpbpc，QabQac解析VT图线的斜率越大，压强p越小，故pbWac，故QabQac.综上可知C正确答案C图1225(1)小强新买了一台照相机，拍到如图122所示照片，他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，他认为是靠水的浮力作用，同班的小明则认为小强的说法不对事实上小昆虫受到的支持力是由_提供的小强将照相机带入房间时，发现镜头上蒙上了一层雾，说明室内水蒸气的压强相对室外温度，超过了其对应的_，此时室内湿度相对室外的温度_100%.(2)若把体积为V的油滴滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为_已知阿伏加德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为_答案(1)水的表面张力饱和蒸汽压达到甚至超过(2)考点一气体实验定律状态方程的应用【典例1】 如图123所示，图123上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5103 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1.01105 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_ .解析本题考查气体压强的计算和气体实验定律p1 Pa0.04105 Pa，所以pp1p00.04105 Pa1.01105 Pa1.05105 Pa，由盖吕萨克定律得，即，所以t33 .答案1.0510533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，即某一定质量的理想气体；(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)讨论结果的合理性【变式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3.0103 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1.0105 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1.6105 Pa.(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8.0104 Pa，求此时气体的体积解析(1)对缸内封闭气体初态：p11105 Pa，V13.0103 m3，T1300 K，末态：p21.6105 Pa，V2？，T2320 K由理想气体状态方程可知所以V22103 m3即末态时气体体积为2103 m3.(2)当气体保持T2不变，变到状态3时最后状态：p30.8105 Pa，V3？，T3T2320 K所以p2V2p3V3即V3 m34103 m3.答案(1)2.0103 m3(2)4.0103 m3考点二气体状态变化的图象分析【典例2】 一定质量的理想气体从状态图124A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图124所示已知该气体在状态A时的温度为27 .则：(1)该气体在状态B、C时的温度分别为多少 ？(2)该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？(3)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？解析(1)对于理想气体：AB由得：TB100 K所以tB173 BC由得：TC300 K所以tC27 .(2)AC由温度相等得：U0.(3)AC的过程中是吸热吸收的热量QWpV1105(31031103) J200 J.答案(1)173 27 (2)0(3)200 J【变式2】 一定质量的理想气体，图125由初始状态A开始，状态变化按图125中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是()A由AB，气体的分子平均动能增大，放出热量B由BC，气体的分子数密度增大，内能减小，吸收热量C由CA，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功D经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加解析AB，气体温度升高，分子平均动能增大，V增大，气体对外做功，根据UWQ，U0，W0，故吸热，A错误BC，气体体积不变，分子数密度不变，C知，气体温度降低，U0，W0，Q0，故放热，B错误CA，气体压强不变，体积减小，温度降低，U0.所以Q0，C正确经过一个循环，气体回复到原来状态，内能不变，D错答案C一、对固体、液体的考查(低频考查)1(2010新课标全国卷改编)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C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体也有固定的熔点D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析金刚石、食盐和水晶都是晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体的分子排列规则，且有固定的熔点，非晶体的分子排列不规则，且没有固定的熔点，故B错误，C正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，故D错误；本题答案为C.答案C2(2011海南卷，17)关于空气湿度，下列说法正确的是()A当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比答案A二、理想气体内能变化与状态方程的综合(高频考查)图1263(2009全国卷改编)如图126所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝汽缸壁和隔板均绝热初始时隔板静止，左右两边气体温度相等现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()A右边气体温度升高，左边气体温度不变B左右两边气体温度都升高C左边气体压强减小D右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析虽然汽缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通电放出热量而温度升高，压强增大，从而推动隔板，隔板压缩左边气体对其做功，没有热交换，故左侧气体内能一定增加，温度升高，由是常数，左边气体V变小，T变大故p一定变大，对右边气体，由于最终还要达到平衡，则p变大，V变大，T一定变大，由此可知，A错误，B正确，C错误；又右边气体吸收电热丝放出的热量后，由于对外做了功，故气体内能的增加量小于电热丝放出的热量，故D错误答案B图1274(2010福建理综)如图127所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体_(填选项前的字母)A温度升高，压强增大，内能减少B温度降低，压强增大，内能减少C温度升高，压强增大，内能增加D温度降低，压强减小，内能增加解析本题考查热力学第一定律、一定质量气体温度、压强和体积的关系容器绝热，活塞对气体做功，由热力学第一定律可知，气体内能增加；温度是分子平均动能的标志，且气体内能增加，故温度一定升高；对活塞进行受力分析p0SFp气S，可知，气体压强增大，C正确；本题答案为C.答案C三、气体实验定律及状态变化图象(高频考查)图1285(2010上海)一定质量理想气体的状态经历了如图128所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()Aab过程中不断减小 Bbc过程中保持不变Ccd过程中不断增加 Dda过程中保持不变解析首先，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；ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，如图，则ae是等容线，即V aVe，因为VdVe，所以VdVAVB，故从AC，气体对外做功较多，由TBTC可知两过程内能增量相同，根据UWQ可知，从AC，气体吸收热量较多，选项A正确而B、C、D错误答案A图12137如图1213所示，一定质量的理想气体经历如图所示的AB、BC、CA三个变化过程，则：(1)符合查理定律的变化过程是_；CA过程中气体_(选填“吸收”或“放出”)热量，_(选填“外界对气体”或“气体对外界”)做功，气体的内能_(选填“增大”、“减少”或“不变”)(2)已知理想气体在状态A时的温度是27 ，求气体在状态C的温度是多少解析(2)CA过程中气体压强不变，由盖吕萨克定律可知：可得TA150 K.答案(1)BC吸收气体对外界增大(2)150 K图12148医疗室用的电热高压灭菌锅的锅盖密封良好，盖上有一个排气孔，上面倒扣一个限压阀，利用其重力将排气孔压住排气孔和限压阀的示意图如图1214所示加热过程中当锅内气压达到一定程度时，气体就会把限压阀顶起来，使高压气体排出，这样就使锅内能保持较高而又安全的稳定压强，若限压阀的质量m0.1 kg，横截面直径D2 cm，排气孔直径d0.3 cm，大气压为标准值(取p01105 Pa)，则锅内气压最大可达多少？解析当锅内气压达到最大时，限压阀被顶起，此时限压阀处于受力平衡状态，设此时锅内气压为p，则由平衡条件可得p0SmgpS，S所以pp02.4105 Pa.答案2.4105 Pa图12159如图1215所示，有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，此时筒中气体长度减为原来的.若测得A点压强为1.2105 Pa，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(1)求液体中B点的压强(2)从微观上解释气体压强变化的原因(3)在缓慢下降过程中，筒内空气是吸热还是放热？解析(1)由题意知气体做等温变化，则有pAVpBV带入数据得pB1.8105 Pa.答案(1)1.8105 Pa(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变；但单位体积内的气体分子数增多，碰撞器壁的次数增多，气体的压强变大(3)在缓慢下降过程中，温度不变，气体内能不变；体积减小，外界对气体做功，气体应放热102011年4月8日，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：T1t1273T2t2273p12.5 atmt127 t287 由得：p23 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UWQ得U0内能减少11两个完全相同的钢瓶甲装有3 L的液体和1 L、6个大气压的高压气体；图1216乙内有一个大气压的4 L气体；现将甲瓶倒置按如图1216所示连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中(不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强)(1)试分析在压装过程中随甲瓶内液体减少，甲内部气体压强如何变化，试用分子动理论作出解释(2)甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体？解析(1)压装过程中甲瓶内气体膨胀，单位体积内的分子数减少，温度不变分子的平均动能不变，这样单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数减少，压强变小(2)设甲内液体最多有x L进入乙瓶乙瓶中气体灌装液体前，压强为p乙1 atm，体积为V14 L；灌装后体积最小变为V乙(4x)L，此时乙瓶中压强与甲瓶内压强相等，为p，由等温变化得：p乙V乙pV乙甲瓶中气体开始气压为p甲6 atm，体积为V甲1 L，结束后压强为p，体积为V甲(1x)L由等温变化得：p甲V甲pV甲联立代入解得：x2 L答案(1)压装过程中甲瓶内气体膨胀，单位体积内的分子数减少，温度不变分子的平均动能不变，这样单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数减少，压强变小(2)2 L图121712(1)如图1217所示的是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为_在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是_(填“越滴越慢”、“越滴越快”或“恒定”)(2)对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表：V/m31.000.500.400.250.20p/105 Pa1.453.103.955.987.70根据所给数据在坐标纸上(如图1218所示)画出p图线，可得结论是_图1218由所做图线，求p8.85105 Pa时该气体体积是_该图线斜率大小和温度的关系是_答案(1)pAp0pB恒定(2)画图略，图线为一过原点的直线，证明玻意耳定律是正确的0.172 m3斜率越大，该气体温度越高