固體、液體和氣體

1、知道氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律；固體、液體和氣體2、知道氣體的三大實(shí)驗(yàn)定律、內(nèi)容、熟悉其圖像；3、知道理想氣體的狀態(tài)方程，能結(jié)合力學(xué)知識(shí)解相關(guān)氣體狀態(tài)變化的問(wèn)題。

【知識(shí)點(diǎn)1】氣體分子動(dòng)理論要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：

①氣體分子間距大，一般不小于10r0，因此氣體分子間相互作用的引力和斥力都很小，以致可以忽略（忽略掉分子間作用力的氣體稱(chēng)為理想氣體）。

②氣體分子間碰撞頻繁，每個(gè)分子與其他的分子的碰撞多達(dá)65億次／秒之多，所以每個(gè)氣體分子的速度大小和方向是瞬息萬(wàn)變的，因此討論氣體分子的速度是沒(méi)有實(shí)際意義的，物理中常用平均速率來(lái)描述氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。注意：溫度相同的不同物質(zhì)分子平均動(dòng)能相同，如H2和O2，但是它們的平均速率不相同。

③氣體分子的速率分布呈“中間多，兩頭少”分布規(guī)律。

④氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等。⑤溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增加，隨著溫度的增大，分子速率隨隨時(shí)間分布的峰值向分子速度增大的方向移動(dòng)，因此T1小于T2。

2、氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)解釋?zhuān)?/p>

氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。氣體分子的平均動(dòng)能越大，分子越密，對(duì)單位面積器壁產(chǎn)生的壓力就越大，氣體的壓強(qiáng)就越大。

【知識(shí)點(diǎn)2】氣體的狀態(tài)參量要點(diǎn)詮釋?zhuān)簩?duì)于氣體的某種性質(zhì)均需用一個(gè)物理量來(lái)描述，如氣體的熱學(xué)性質(zhì)可用溫度來(lái)描述，其力學(xué)性質(zhì)可用壓強(qiáng)來(lái)描述。描述氣體性質(zhì)的物理量叫狀態(tài)參量。1、溫度：溫度越高，物體分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也增加，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小。微觀(guān)含義：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫標(biāo)：溫度的數(shù)量表示法。(1)攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)狀況下冰水混合的溫度為0度，水沸騰時(shí)的溫度為100度，把0到100之間100等份，每一等份為1攝氏度（1℃）。(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：19世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文提出一種與測(cè)溫物質(zhì)無(wú)關(guān)的溫標(biāo)，叫熱力學(xué)溫標(biāo)或絕對(duì)溫標(biāo)。用符號(hào)T表示，單位是開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)，符號(hào)K。用熱力學(xué)溫度和攝氏溫度表示溫度的間隔是相等的，即物體升高或降低的溫度用開(kāi)爾文和攝氏度表示在數(shù)值上是相同的。熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的數(shù)量關(guān)系T＝t+2、體積：（1）體積是描述氣體特性的物理量。由于氣體分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，每一部分氣體都要充滿(mǎn)所能給予它的整個(gè)空間。（2）一定質(zhì)量的氣體占有某一體積，氣體分子可以自由移動(dòng)，因而氣體總要充滿(mǎn)整個(gè)容積，氣體的體積就是指氣體所充滿(mǎn)的容器的容積。在國(guó)際單位之中，體積用V表示，單位立方米m3。體積的單位還有升、毫升，符號(hào)是L、mL，關(guān)系1m3=103L（dm3）=106ml（cm3）3、壓強(qiáng)：（1）壓強(qiáng)是描述氣體力學(xué)特性的宏觀(guān)參量。（2）氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng)，用符號(hào)P表示。氣體分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)器壁頻繁撞擊而產(chǎn)生壓力，用打氣筒把空氣打到自行車(chē)的車(chē)胎里去，會(huì)把車(chē)胎脹得很硬，就是因?yàn)榭諝鈱?duì)車(chē)胎有壓力而造成的。（3）氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因：大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞而產(chǎn)生的。（4）壓強(qiáng)的單位：在國(guó)際單位制中，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡（Pa）,1Pa=1N/m。氣體壓強(qiáng)的單位在實(shí)際中還會(huì)見(jiàn)到“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”（符號(hào)是atm）和“毫米汞柱”（符號(hào)是mmHg）,1atm=×105Pa，1mmHg=133Pa。（5）壓強(qiáng)的確定。見(jiàn)類(lèi)型四。

例1.彈弓是孩子們喜愛(ài)的彈射類(lèi)玩具，其構(gòu)造原理如圖所示，橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上，橡皮筋處于ACB時(shí)恰好為原長(zhǎng)狀態(tài)，在C處（AB連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上）放一固體彈丸（彈丸重力不能忽略），一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉至D點(diǎn)放手，彈丸就會(huì)在橡皮筋的作用下發(fā)射出去，打擊目標(biāo)，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD中點(diǎn)，則彈丸從D到C過(guò)程中（

）A.

橡皮筋彈力先變小再變大

B.

加速度逐漸變小

C.

速度先變大再變小

D.

E點(diǎn)的速度一定最大

【解析】解：A、彈丸從D到C得過(guò)程中，橡皮筋的伸長(zhǎng)量減小，夾角增大，故橡皮筋的合力減小，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，合力為零，故A錯(cuò)誤B、對(duì)彈丸分析，受到的合力先減小后增大，故加速度先減小后增大，故B錯(cuò)誤C、由于加速度先減小后增大，速度先增大后減小，故C正確D、由于不知道橡皮筋的合力和彈丸的重力大小關(guān)系，故無(wú)法判斷速度最大位置，故D錯(cuò)誤故選：C例年英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家斯?托馬斯（）研究球體在液體中下落時(shí)，發(fā)現(xiàn)了液體對(duì)球的粘滯阻力與球的半徑、速度及液體的種類(lèi)有關(guān)，有F=6πηrv，其中物理量η為液體的粘滯系數(shù)，它還與液體的種類(lèi)及溫度有關(guān)，如圖所示，現(xiàn)將一顆小鋼珠由靜止釋放到盛有蓖麻油的足夠深量筒中，下列描繪小鋼珠在下沉過(guò)程中加速度大小與時(shí)間關(guān)系的圖像可能正確的是（A.

B.

C.

D.

【解析】根據(jù)牛頓第二定律得，小鋼珠的加速度F=2Nsinθ，在下降的過(guò)程中，速度v增大，阻力F增大，則加速度a減小，當(dāng)重力和阻力相等時(shí)，做勻速運(yùn)動(dòng)，加速度為零，D符合題意。故答案為：D例3.如圖所示，一管壁半徑為R的直導(dǎo)管（導(dǎo)管柱的厚度可忽略）水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；沿導(dǎo)管向左流動(dòng)的液體中，僅含有一種質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的帶電微粒，微粒受磁場(chǎng)力影響發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)管上、下壁a、b兩點(diǎn)間最終形成穩(wěn)定電勢(shì)差U，導(dǎo)管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，忽略浮力，則液體流速和a、b電勢(shì)的正負(fù)為（）A.

UBR，a正、b負(fù)

B.

UB2R，a正、b負(fù)

C.

B2RB-mgqB，a負(fù)、b正

【解析】解：液體中帶正電微粒流動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則，帶電微粒受到向下的洛倫茲力，所以帶電微粒向下偏，則a點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)，點(diǎn)電勢(shì)為正，最終液體中的帶電微粒所受的電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力和帶電微粒所受重力的合力為零，即為：Uq2解得：v=U2RB-mg故答案為：C

1.為研究鋼球在液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到阻力的大小，讓鋼球從某一高度豎直落下進(jìn)入液體中運(yùn)動(dòng)，用閃光照相方法拍攝鋼球在不同時(shí)刻的位置，如圖所示。已知鋼球在液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力F=kv2，閃光照相機(jī)的閃光頻率為f，圖中刻度尺的最小分度為l0，鋼球的質(zhì)量為m，則阻力常數(shù)k的表達(dá)式為（

）A.

mgl02f2

B.

mg22.質(zhì)量為m的小球（視為質(zhì)點(diǎn)）從某液面上方一定高度處由靜止釋放，進(jìn)入液體后受到的阻力與其速率成正比，小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速率隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，取重力加速度為g．則下列分析中正確的是(

)A.

小球在液體中先做勻減速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)

B.

小球在液體中受到的阻力與其速率的比值為

C.

小球進(jìn)入液體瞬間的加速度大小為

D.

小球在t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度大于年6月20日，女航天員王亞平在“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器里成功進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課。授課中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)展示了失重狀態(tài)下液滴的表面張力引起的效應(yīng)。在視頻中可觀(guān)察到漂浮的液滴處于相互垂直的兩個(gè)橢球之間不斷變化的周期性“脈動(dòng)”中。假設(shè)液滴處于完全失重狀態(tài)，液滴的上述“脈動(dòng)”可視為液滴形狀的周期性微小變化（振動(dòng)），如圖所示。已知液滴振動(dòng)的頻率表達(dá)式為，其中k為一個(gè)無(wú)單位的比例系數(shù)，r為液滴半徑，ρ為液體密度，σ為液體表面張力系數(shù)（其單位為N/m），α、β、γ是相應(yīng)的待定常數(shù)。對(duì)于這幾個(gè)待定常數(shù)的大小，下列說(shuō)法中可能正確的是（

）A.

B.

C.

D.

4.在靜止的液體中下落的物體由于阻力隨物體的速度的增大而增大，所以最終會(huì)達(dá)到一個(gè)恒定的速度，稱(chēng)之為收尾速度。一個(gè)鐵球質(zhì)量為m，用手將它完全放入足夠深的水中后由靜止釋放，最后鐵球的收尾速度為v，若鐵球在水中所受浮力保持不變恒為F，重力加速度為g。則關(guān)于該鐵球，下列說(shuō)法正確的是（

）

A.

若測(cè)得它從釋放至達(dá)到收尾速度所用時(shí)間為t，則它下落的位移一定為?

B.

若測(cè)得它下落高度為h時(shí)的加速度大小為a，則此刻它的速度為?

C.

若測(cè)得某時(shí)刻它的加速度大小為a，則此刻它受到的水的阻力為m(a+g)－F?

D.

若測(cè)得它下落t時(shí)間通過(guò)的位移為y，則該過(guò)程的平均速度一定為?5.實(shí)驗(yàn)表明：密度大于液體的固體球，在液體中開(kāi)始是豎直加速下沉，但隨著下沉速度變大，其所受的阻力也變大，到一定深度后開(kāi)始勻速下沉．

下表是某興趣小組在探究“固體球在水中豎直勻速下沉?xí)r的速度與哪些量有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)記錄次序固體球的半徑

r/×10﹣3m固體球的密度

ρ/×103kg?m﹣3固體球勻速下沉的速度

v/m?s﹣11234567①分析第1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：固體球在水中勻速下沉的速度與________成正比．

②若要研究固體球在水中勻速下沉的速度與固體球密度的關(guān)系可以選用上表中第________組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．根據(jù)該組數(shù)據(jù)所反應(yīng)的規(guī)律可推斷，若一個(gè)半徑為×10﹣3m、密度為×103kg?m﹣3的固體球在水中勻速下沉的速度應(yīng)為_(kāi)_______m/s．6今有一質(zhì)量為M的氣缸，用質(zhì)量為m的活塞封有一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)氣缸水平橫放時(shí)，空氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)0(如圖甲所示)，若氣缸按如圖乙懸掛保持靜止時(shí)，求氣柱長(zhǎng)度為多少？(已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞的橫截面積為S，它與氣缸之間無(wú)摩擦且不漏氣，且氣體溫度保持不變．)7.如圖甲，一豎直導(dǎo)熱氣缸靜置于水平桌面，用銷(xiāo)釘固定的導(dǎo)熱活塞將氣缸分隔成A、B兩部分，每部分都密閉有一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)A、B兩部分氣體體積相等，壓強(qiáng)之比為2:3，拔去銷(xiāo)釘，穩(wěn)定后A、B兩部分氣體體積之比為2:1，如圖乙。已知活塞的質(zhì)量為M，橫截面積為S，重力加速度為g，外界溫度保持不變，不計(jì)活塞和氣缸間的摩擦，整個(gè)過(guò)程不漏氣，求穩(wěn)定后B部分氣體的壓強(qiáng)。1.【答案】C【解析】由題，閃光照相機(jī)的閃光頻率為f，則閃光周期為T(mén)＝1f；由圖看出：鋼球最后在相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相等，說(shuō)明鋼球在做勻速運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)鋼球的速度大小為：v=4l02T=2l0f；由平衡條件得，鋼球受到的阻力大小為：F=mg；根據(jù)F=kv2，得：k=F故答案為：C．2.【答案】C【解析】A、有圖象可得，小球在液體中先做減速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速運(yùn)動(dòng)，A不符合題意；B、當(dāng)速度為v2時(shí)，勻速下降，故小球在液體中受到的阻力與其速率的比值為mgv2，C、小球進(jìn)入瞬間，有：mg-kv1=ma1，阻力與其速率的比值為mgD、速度時(shí)間圖象與時(shí)間軸包圍的面積表示位移，由圖象得，勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移大于變減速運(yùn)動(dòng)位移，勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平均速度等于v1+v22，故小球小球在t1～t2平均速度小于故答案為：C。3.【答案】B【解析】解答：從物理單位的量綱來(lái)考慮，則A中單位，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在B選項(xiàng)中，，選項(xiàng)B正確；對(duì)C選項(xiàng)，，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在D選項(xiàng)中，，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B.4.【答案】D

【解析】因物體在水中不是做勻變速運(yùn)動(dòng)，故在時(shí)間t內(nèi)下落的位移不等于，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因物體不是勻加速下降，故它下落高度為h時(shí)的加速度大小為a，則此刻它的速度不等于，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若測(cè)得某時(shí)刻它的加速度大小為a，則由牛頓定律可得：，解得f=m(g-a)-F，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若測(cè)得它下落t時(shí)間通過(guò)的位移為y，則該過(guò)程的平均速度一定為，選項(xiàng)D正確；故選D.5.【答案】固體球半徑的平方；1、4、6（或2、5、7）；【解析】（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，使用控制變量法（控制其中一個(gè)量不變，去研究其他量與這個(gè)量的關(guān)系），來(lái)探究水中勻速下沉的速度與什么因素有關(guān)，結(jié)果可知，固體球在水中勻速下沉的速度與固體球半徑的平方成正比．（2）研究固體球在水中勻速下沉的速度與固體球密度的關(guān)系，要么控制半徑為×10﹣3m，要么控制為×10﹣3m，即選用上表中第1，4，6或2，5，7組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣得到下沉速度與密度的關(guān)系．從表格可知，當(dāng)半徑為×10﹣3m，密度為2×103kg?m﹣3時(shí)，下沉的速度為s；而當(dāng)半徑為×10﹣3m，密度為3×103