2020高考物理一轮复习第十二章热学第2讲固体液体和气体教案.pdf

【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/19 2020高考物理一轮复习第十二章热学第2讲固体液体和气体教案编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/19 知识点一晶体、非晶体、晶体的微观结构1.晶体(单晶体、多晶体)和非晶体的区别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律地、地在空间排列.(2)用晶体的微观结构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答案：1.不规则不确定各向异性2.(1)周期性知识点二液体与液晶1.液体的表面张力(1)定义：使液体表面具有的力.(2)产生原因：由于液面分子分布较内部稀疏，分子间距rr0，分子力表现为，宏观上表现为使液面收缩，使液面像一张绷紧的弹性薄膜.2.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向，又可以自由移动位置，保持了液体的.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/19(2)液 晶 分 子的 位 置 无 序 使 它 像，排 列有 序 使 它像.(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是的.(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下.答案：1.(1)收缩趋势(2)引力2.(1)异性流动性(2)液体晶体(3)杂乱无章(4)发生变化知识点三气体的状态参量及气体定律1.气体分子运动的特点(1)分子很小，间距，除碰撞外不受力.(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都.(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按的规律分布.(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是的，温度升高时，速率小的分子数，速率大的分子数，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大.2.气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的.(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在的压力.公式：p.(3)常用单位及换算关系：国际单位：，符号 Pa,1 Pa 1 N/m2.常用单位：(atm)；厘米汞柱(cmHg).换算关系：1 atm cmHg.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/19 3.气体实验定律(1)等温变化玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，压强与体积成.公式：p1V1p2V2或 pVC(常量).(2)等容变化查理定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，压强与热力学温度成.公式：或C(常量).(3)等压变化盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，其体积与热力学温度成.公式：或 C(常量).4.理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何下都遵从气体实验定律的气体.(2)理想气体状态方程：或C.答案：1.(1)很大(2)相等(3)“中间多，两头少”(4)确定减少增多2.(1)压力(2)单位面积上(3)帕斯卡标准大气压763.(1)温度反比(2)体积正比(3)压强正比4.(1)压强(2)p2V2T2知识点四饱和汽与饱和汽压、空气的湿度1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于的蒸汽.(2)未饱和汽：没有达到状态的蒸汽.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/19 2.饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强.(2)特点：液体的饱和汽压与有关，温度越高，饱和汽压越大，饱和汽压与饱和汽的无关.3.湿度(1)定义：空气的干湿程度.(2)描述温度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的.相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的之比.答案：1.(1)动态平衡(2)饱和2.(2)温度体积3.(2)压强饱和汽压(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.()(2)单晶体具有固定的熔点，而多晶体和非晶体没有固定的熔点.()(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.()(4)液晶是液体和晶体的混合物.()(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力.()(6)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发和凝结仍在进行.()(7)一定质量的理想气体在等压变化时，其体积与摄氏温度成正比.()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)理想气体状态方程pVnRT的推导【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/19 在标准状态下，1 mol 的理想气体的三个状态参量分别为p01 atm1.013105 Pa，V022.4 L/mol22.4103 m3/mol，T0273 K.因此，对于 1 mol 的理想气体，C，C8.31 J mol1K1.用 R代替 C，R是一个适用于 1 mol 的任何理想气体的常量，叫摩尔气体常量，即R8.31 J mol1K 1.对于 n mol 状态是(p0，nV0，T0)的理想气体，因压强、温度相pVTnR同，所以即：pVnRT，其中，n，是物质的量.考点一固体和液体的性质1.晶体和非晶体的判断方法(1)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体.(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.(3)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.2.液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力.(2)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能.(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/19(4)表面张力的效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小.(5)表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系.考向 1 晶体、非晶体的特性 典例 1(20 xx 新课标全国卷)(多选)下列说法正确的是()A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 解析 晶体被敲碎后，其空间点阵结构未变，仍是晶体，A 错误；单晶体光学性质具有各向异性，B 正确；同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体，C 正确；如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构，晶体和非晶体之间可以互相转化，D 正确；在晶体熔化过程中，分子势能会发生改变，内能也会改变，E错误.答案 BCD考向 2 液体的特性 典例 2(多选)下列说法正确的是()【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/19 A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力的缘故B.在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C.将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D.漂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E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故 解析 水的表面张力托起针，A 正确；B、D 两项也是表面张力的原因，故 B、D均错误，C项正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用，E错误.答案 AC考点气体压强的产生与计算1.产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.2.决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积.(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.3.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.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/19(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.考向 1 气体压强产生的原因和决定因素 典例 3(20 xx 河北唐山模拟)(多选)对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是()A.若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大B.若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C.若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加D.若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数可能不变E.若气体体积减小，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次增多，平均撞击力增大，因此压强增大 解析 气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关.若单位体积内分子数不变，当分子热运动加剧时，决定压强的两个因素中一个不变，一个增大，故气体的压强一定变大，A对，B错；若气体的压强不变而温度降低时，气体的体积一定减小，故单位体积内的分子个数一定增加，C对，D错；由气体压强产生原因知，E对.答案 ACE考向 2 液体封闭的气体压强【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/19 典例 4 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，求被封闭气体的压强.甲乙丙丁戊 解析 在图甲中，以高为h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲 S ghSp0S所以 p 甲p0gh；在图乙中，以 B液面为研究对象，由平衡方程F上F下有：pAS ghSp0Sp 乙pAp0gh；在图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA ghsin 60 pB p0所以 p 丙pAp0gh；在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p丁 S(p0gh1)S所以 p 丁p0gh1；在图戊中，从开口端开始计算：右端为大气压p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b 气柱的压强为pbp0g(h2h1)，而 a 气柱的压强为 papbgh3p0g(h2h1h3).答案 甲：p0gh乙：p0gh丙：p0gh丁：p0gh1戊：pap0g(h2h1h3)pbp0g(h2h1)考向 3 固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强 典例 5 如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/19 面的夹角为，圆块的质量为M，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为 p0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p 为()A.p0MgScos B.C.p0MgSD.p0 解析 对圆块进行受力分析：重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力，容器侧壁的作用力F1 和 F2，如图所示.由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合力为零，就可以求被封闭的气体压强.圆块在竖直方向上受力平衡，故p0SMg cos，即 pp0，D正确.答案 D封闭气体压强的求解方法封闭气体的压强，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.解决这类问题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，列研究对象的力学方程，然后解方程，就可求得封闭气体的压强.考点气体状态变化的图象问题类别图线特点举例p-V pVCT(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-1VpCT1V，斜率 kCT，即斜率越大，温度越高【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/19 p-T pCVT，斜率kCV，即斜率越大，体积越小V-T VCpT，斜率kCp，即斜率越大，压强越小考向 1 对 p-V 图象的考查 典例 6 如图所示为一定质量理想气体的压强p 与体积 V 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.TATB，TBTB，TB TCC.TATB，TBTC 解析 AB 过程：由 C 可知 TATB；BC 过程：由 C可知TBTC.故选 C.答案 C考向 2 对 p-T 图象的考查 典例 7(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的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()A.ab 过程中不断增加B.bc 过程中保持不变C.cd 过程中不断增加D.da 过程中保持不变 解析 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 正【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】13/19 确；cd 是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接 aO交 cd 于 e点，如图所示，则ae 是等容线，即 VaVe，因为 VdVe，所以 VdVa，所以 da 过程中体积不是保持不变，D错误.答案 AB考向 3 对 V-T 图象的考查 典例 8(20 xx 山东潍坊模拟)(多选)如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到 D状态，下列判断中正确的是()A.AB 温度升高，压强不变B.BC 体积不变，压强变大C.BC 体积不变，压强不变D.CD 体积变小，压强变大 解析 由图象可知，在 AB 的过程中，气体温度升高体积变大，且体积与温度成正比，由C，气体压强不变，故A正确；由图象可知，在 BC 的过程中，体积不变而热力学温度降低，由C可知，压强 p减小，故 B、C错误；由图象可知，在CD 的过程中，气体温度不变，体积减小，由 C可知，压强 p 增大，故 D正确.答案 AD气体图象问题的分析技巧(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化的一个过程.(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来判断.斜率越大，压强或体积越小；斜率越小，压强或体积越大.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】14/19 考点理想气体状态方程与气体实验定律的应用1.理想气体状态方程与气体实验定律的联系p1V1T1温度不变：p1V1p2V2（玻意耳定律）体积不变：p1T1p2T2（查理定律）压强不变：V1T1V2T2（盖吕萨克定律）p2V2T22.几个重要的推论(1)查理定律的推论：pT.(2)盖吕萨克定律的推论：VT.(3)理想气体状态方程的推论：.考向 1 玻璃管水银柱问题 典例 9 在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下h10 cm 处有长为 l 4 cm 的空气柱.开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为 7，后来对水加热，使水温上升到77，并通过调节压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置.若大气压为标准大气压；求：(1)加热后左管空气柱的长度l；(2)加热后压强计两管水银面的高度差h.问题探究 (1)A、B两部分气体压强有何关系？(2)升温后，气体 A做什么变化，气体B做什么变化？(3)升温后，压强计哪根管液面高？提示(1)pA phpB，即 B气体压强比 A气体压强大 10 cmHg.(2)气体 A做等容变化，气体B做等温变化.(3)升温后，右管液面高.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】15/19 解析 研究的对象为两部分气体，一部分为球形容器中的气体A，这部分气体做的是等容变化.另一部分气体B，即为压强计左管中封入的气体，这部分气体做的是等温变化.(1)根据题意 pBp0(hl)(76104)cmHg90 cmHg而 pApBh80 cmHgA部分气体在做等容变化时，根据查理定律，有pAT1pAT2解得 pApA80 cmHg 100 cmHgB部分气体的压强 pBpA10 cmHg 110 cmHg根据玻意耳定律 pBVB pBVB 解得 l cm3.27 cm.(2)压强计左、右两管水银面之差为h有 h10 cm3.27 cm 76 cm110 cm解得 h(110103.2776)cm20.73 cm.答案(1)3.27 cm(2)20.73 cm考向 2 汽缸、活塞问题 典例 10 底面积 S40 cm2、高 l0 15 cm的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有挡板，如图所示.缸内有一可自由移动的质量为2 kg 的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10 kg 的物体 A.开始时，气体温度t1 7，活塞到缸底的距离l1 10 cm，物体 A的底部离地 h14 cm，对汽缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升.已知大气压 p01.0105 Pa，试求：(1)物体 A刚触地时，气体的温度；(2)活塞恰好到达汽缸顶部时，气体的温度.【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】16/19 解题指导 随着温度升高，活塞上升，气体做等压变化；A 落地后，绳拉力消失，气体压强变化，根据理想气体状态方程可求活塞刚到达汽缸顶部时气体的温度.解析(1)初始活塞受力平衡：p0S mg p1ST，TmAg，被封闭气体压强p1p00.8105 Pa，初状态，V1l1S，T1(2737)K 280 K，A触地时，p1p2，V2(l1 h1)S，气体做等压变化，代入数据，得 T2392 K，即 t2 119.(2)活塞恰好到汽缸顶部时，p3p01.05105 Pa，V3l0S，根据理想气体状态方程，代入数据得 T3551.25 K，即 t3 278.25.答案(1)119(2)278.25 利用气体实验定律解决问题的基本思路1.晶体、非晶体(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()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，非晶体没有固定的熔点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【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】17/19 答案：BC 解析：金刚石、水晶和食盐是晶体，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、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.2.相对湿度、绝对湿度(多选)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：BC 解析：由于在空气中水蒸气含量不变的情况下，气温越高时饱和蒸汽压越大，人的感觉越是干燥，即人的感觉取决于相对湿度而非绝对湿度，A 错误，B 正确.空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，空气的绝对湿度的定义就是用空气中所含水蒸气的压强来表示湿度的方法，故C 正确，D 错误.3.p-V图象 如图所示，一定质量的理想气体，由状态A 沿着直线 AB变化到状态 B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是()A.不断增大B.不断减小C.先减小后增大D.先增大后减小答案：D 解析：对于图象问题的解答，首先要明确图象的物理意义.由题图可知，A、B 两点的 pV 乘积相同，因此A、B 两点的温度也相同，在 AB直线上的中点 C(题图中未标出)，其 pV乘积比 A、B两【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】18/19 点要大，所以 C点温度比 A、B两点高，即 TA TBTC，又因为气体分子的平均速率随温度的升高而增大，所以气体分子的平均速率是先增大后减小，故应选D.4.液体的性质(多选)下列说法正确的是()A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关答案：ACD 解析：水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，B错误.5.气体实验定律的应用 如图所示，在长为L57 cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体，管内外气体的温度均为33.现将水银缓慢注入管中，直到水银面与管口相平，此时管中气体的压强为多少？接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时，管中刚好只剩4 cm高的水银柱？(大气压强 p076 cmHg)答案：85 cmHg 318 K 解析：设管的横截面积为S，初态时，管内气体温度 T1273 K33 K306 K体积 V151S cm3压强 p1p0ph80 cmHg【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】19/19 当水银柱与管口相平时，水银柱高为H则 V2(57H)S cm3压强 p2p0pH(76H)cmHg由玻意耳定律 p1V1p2V2代入数据得 H219H 2520解得：H 9 cm故 p2p0pH85 cmHg设温度升至 T时，管中水银柱高为4 cm气体体积为 V353S cm3气体压强为 p3p0ph80 cmHg由盖吕萨克定律V3T代入数据得 T318 K.