高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第2節(jié)固體液體氣體第十四章2026內(nèi)容索引0102強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、溫度和溫標(biāo)1.由大量分子組成的

叫熱力學(xué)系統(tǒng),描述熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量有

、

、

等。無外界影響下,

時,系統(tǒng)處于平衡態(tài)。

2.當(dāng)兩個系統(tǒng)在接觸時,若它們的

,則這兩個系統(tǒng)處于熱平衡;如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定

;一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。

溫度相同是熱平衡的標(biāo)志

研究對象體積壓強(qiáng)溫度系統(tǒng)內(nèi)各狀態(tài)參量穩(wěn)定狀態(tài)參量不發(fā)生變化處于熱平衡3.熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫作熱力學(xué)溫度,它是國際單位制中七個基本物理量之一,用符號

表示,單位是

,簡稱開,符號為K。攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是:T=t+

K。

兩種溫度的每一度大小相同T開爾文273.15二、氣體1.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)(1)氣體分子間距較

,分子力可以

,因此可以認(rèn)為氣體分子間除碰撞外不受其他力的作用,故氣體能充滿整個空間。

體積為容器的體積(2)分子做無規(guī)則的運(yùn)動,速率有大有小,且時而變化,大量分子的速率按“中間多,兩頭少”的規(guī)律分布。(3)溫度升高時,速率小的分子數(shù)

,速率大的分子數(shù)

,分子的平均速率將

,但速率分布規(guī)律

。

大忽略減少增多增大不變2.氣體實(shí)驗(yàn)定律

溫度體積壓強(qiáng)p1V1=p2V23.理想氣體狀態(tài)方程

分子無大小,分子間無作用力(1)理想氣體①宏觀上講,理想氣體是指在任何溫度、任何壓強(qiáng)下始終遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體。②微觀上講,理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,分子本身沒有體積,即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。(2)理想氣體的狀態(tài)方程①內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時,壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的

保持不變。

比值三、固體1.分類:固體分為

和

兩類。晶體分為

和

。

2.晶體與非晶體的比較項(xiàng)目晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則

熔點(diǎn)固定固定不固定物理性質(zhì)各向

各向同性各向

典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體。同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),有些晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體,有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體晶體非晶體單晶體多晶體不規(guī)則異性同性四、液體1.液體的表面張力(1)作用:液體的表面張力使液面具有

到表面積最小的趨勢。

(2)方向:表面張力跟液面相切,且跟這部分液面的分界線

。

(3)大小:液體的溫度越高,表面張力越小;液體中溶有雜質(zhì)時,表面張力變小;液體的密度越大,表面張力越大。2.毛細(xì)現(xiàn)象:指浸潤液體在細(xì)管中

的現(xiàn)象,以及不浸潤液體在細(xì)管中

的現(xiàn)象,毛細(xì)管越細(xì),毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。

收縮垂直上升下降3.液晶的物理性質(zhì)具有液體的

,具有晶體的光學(xué)的

。在某個方向上看其分子排列比較

,但從另一方向看,分子的排列是

的。

流動性各向異性整齊雜亂無章易錯辨析

(1)部分晶體有天然規(guī)則的幾何形狀,是因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒是規(guī)則排列的。(

)(2)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。(

)(3)氣體的壓強(qiáng)是由氣體的自身重力產(chǎn)生的。(

)(4)液晶是液體和晶體的混合物。(

)(5)船浮于水面上不是由于液體的表面張力。(

)√×××√應(yīng)用提升1.(2024廣東廣州模擬)“嫦娥五號”探測器上裝有用石英制成的傳感器,其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、電性相反的電荷“壓電效應(yīng)”。如圖所示,石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著。石英晶體(

)A.沒有確定的熔點(diǎn) B.具有各向同性的壓電效應(yīng)C.沒有確定的幾何形狀 D.是單晶體D解析

沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著,其他方向不明顯,故石英晶體具有各向異性的壓電效應(yīng),因此石英是單晶體,有確定的熔點(diǎn),有確定的幾何形狀,A、B、C錯誤,D正確。2.關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析,下列說法正確的是(

)A.甲圖中一枚回形針停在水面上而不下沉,是浮力作用的結(jié)果B.乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后,擴(kuò)成一個圓孔,是表面張力作用的結(jié)果C.丙圖液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點(diǎn)制成的D.丁圖中的醬油與左邊材料不浸潤,與右邊材料浸潤B解析

主要是因?yàn)橐后w表面張力的存在,回形針才能在水面上停留,故A錯誤;將棉線圈中肥皂膜刺破后,由于圈外側(cè)液體表面張力的作用,線圈擴(kuò)成一個圓孔,故B正確;液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)制成的,故C錯誤;從題圖丁中可以看出醬油與左邊材料浸潤,與右邊材料不浸潤(不浸潤液滴會因?yàn)楸砻鎻埩Τ是蛐?,故D錯誤。3.(2024河南焦作博愛一中期末)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列變化過程,如圖所示,下列說法中正確的是(

)A.a→b過程中,氣體溫度降低,體積增大B.b→c過程中,氣體溫度不變,體積減小C.c→a過程中,氣體壓強(qiáng)增大,體積不變D.在c狀態(tài)時,氣體的體積最小C

增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一固體和液體的性質(zhì)[自主探究]1.晶體和非晶體的理解(1)凡是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體,反之,必是非晶體。(2)凡是具有各向異性的物體必定是晶體,且是單晶體。(3)單晶體具有各向異性,但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2.液體表面張力的理解

形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切,垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小典型現(xiàn)象球形液滴、肥皂泡、漣波、毛細(xì)現(xiàn)象、浸潤和不浸潤【對點(diǎn)演練】1.神舟十二號航天員劉伯明曾在太空中用毛筆寫下“理想”二字。在太空艙內(nèi)使用的毛筆、墨汁和紙張都是特制的,毛筆筆尖內(nèi)部存在毛細(xì)管能夠吸墨,筆尖與紙張接觸時,墨汁就從筆尖轉(zhuǎn)移到紙上。在太空艙內(nèi)(

)A.使用普通中性筆也能流暢書寫B(tài).墨汁分子間不存在作用力C.墨汁不浸潤毛筆筆尖D.墨汁浸潤紙張D解析

由于太空中處于完全失重狀態(tài),使用普通中性筆不能流暢書寫,故A錯誤;墨汁分子間始終存在相互作用力,故B錯誤;空間站仍能用毛筆的原理就是毛細(xì)現(xiàn)象,則墨汁浸潤毛筆筆尖、浸潤紙張,故C錯誤,D正確。2.關(guān)于液體和固體的一些現(xiàn)象,下列說法正確的是(

)A.圖甲中昆蟲停在水面上是因?yàn)楦×ψ饔肂.圖乙中水銀在玻璃上形成“圓珠狀”的液滴說明水銀不浸潤玻璃C.圖丙中固體薄片上涂蠟,用燒熱的針接觸薄片背面上一點(diǎn),蠟熔化的范圍如圖丙空白所示,說明固體薄片是多晶體D.圖丁中食鹽晶體的原子是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間上的周期性,因此每個原子都是靜止不動的B解析

題圖甲中昆蟲停在水面上是因?yàn)樗哂斜砻鎻埩?使水面對昆蟲產(chǎn)生了支持力作用,故A錯誤。題圖乙中水銀在玻璃上形成“圓珠狀”的液滴,說明水銀不浸潤玻璃,故B正確。題圖丙說明固體薄片導(dǎo)熱性能具有各向異性,說明固體薄片是單晶體,故C錯誤。題圖丁中食鹽晶體的原子排列規(guī)則,具有空間上的周期性,每個原子都不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動,故D錯誤。3.碳納米管是管狀的納米級石墨。關(guān)于碳納米管,下列說法正確的是(

)A.碳原子之間的化學(xué)鍵屬于強(qiáng)相互作用B.碳納米管具有固定的熔點(diǎn)C.碳納米管的所有物理性質(zhì)都是各向異性D.碳納米管上所有的碳原子都是靜止不動的B解析

碳原子之間的化學(xué)鍵屬于電磁相互作用,故A錯誤。碳納米管是管狀的納米級石墨,是晶體,有固定的熔點(diǎn),故B正確。碳納米管的部分物理性質(zhì)具有各向異性,并非所有物理性質(zhì)都是各向異性,故C錯誤。碳納米管上所有的碳原子并不是靜止不動的,由分子動理論可知它們在不停地振動,故D錯誤。4.(2023廣東廣州期末)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟,用燒熱的針尖接觸薄片背面上的一點(diǎn),石蠟熔化區(qū)域的形狀如圖甲、乙、丙所示。甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖丁所示,則下列說法正確的是(

)A.甲一定是單晶體B.乙可能是金屬薄片C.丙在一定條件下可能轉(zhuǎn)化成乙D.甲內(nèi)部的微粒排列是規(guī)則的,丙內(nèi)部的微粒排列是不規(guī)則的C解析

由單晶體是各向異性的,熔化在晶體表面的石蠟應(yīng)該是橢圓形,而非晶體和多晶體是各向同性,則熔化在表面的石蠟是圓形,因此題圖丙是單晶體,根據(jù)溫度隨加熱時間變化關(guān)系可知,甲是多晶體,乙是非晶體,金屬屬于晶體,故題圖乙不可能是金屬薄片,故A、B錯誤。一定條件下,晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化,故C正確。題圖甲和題圖丙都是晶體,所以其內(nèi)部的微粒排列都是規(guī)則的,故D錯誤。一、求解壓強(qiáng)問題常用的四種方法1.液片法:選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程,求得氣體的壓強(qiáng)。2.力平衡法:選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進(jìn)行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強(qiáng)。3.等壓面法:在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等。4.牛頓第二定律法:選取與氣體接觸的液體(或活塞)為研究對象,進(jìn)行受力分析,利用牛頓第二定律列方程求解。考點(diǎn)二氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用[師生共研]二、理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系

三、兩個重要的推論

四、利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及氣體狀態(tài)方程解題的基本思路

甲乙(1)求活塞位于b處時,封閉氣體對活塞的壓力大小。(2)推導(dǎo)活塞從a處到b處封閉氣體經(jīng)歷了等溫變化。(3)畫出封閉氣體等溫變化的p-V圖像,并通過計(jì)算標(biāo)出a、b處坐標(biāo)值。

(3)由題意可知Va=Sla=2.5×10-6

m3Vb=Sl0=1.0×10-4

m3,且pb=p0=1.0×105

Pa又a→b經(jīng)歷等溫過程:paVa=pbVb,解得pa=4.0×106

Pa故封閉氣體等溫變化的p-V圖像如圖所示。素養(yǎng)點(diǎn)撥

氣體壓強(qiáng)計(jì)算的兩類模型(1)活塞模型圖甲和圖乙是最常見的封閉氣體的兩種方式。其基本的方法就是先對“活塞”進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。①圖甲中活塞的質(zhì)量為m,活塞橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)為p0。由于活塞處于平衡狀態(tài),所以p0S+mg=pS,(2)液柱模型如圖丙所示,U形管豎直放置。根據(jù)連通器原理可知,同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等。所以氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線所示的等高線聯(lián)系起來。則有pB+ρgh2=pA而pA=p0+ρgh1所以氣體B的壓強(qiáng)為pB=p0+ρg(h1-h2)。丙【對點(diǎn)演練】5.(2024山東卷)圖甲為戰(zhàn)國時期青銅汲酒器,根據(jù)其原理制作了由中空圓柱形長柄和儲液罐組成的汲液器,如圖乙所示。長柄頂部封閉,橫截面積S1=1.0cm2,長度H=100.0cm,側(cè)壁有一小孔A。儲液罐的橫截面積S2=90.0cm2、高度h=20.0cm,罐底有一小孔B。汲液時,將汲液器豎直浸入液體,液體從孔B進(jìn)入,空氣由孔A排出;當(dāng)內(nèi)外液面相平時,長柄浸入液面部分的長度為x;堵住孔A,緩慢地將汲液器豎直提出液面,儲液罐內(nèi)剛好儲滿液體。已知液體密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g取10m/s2,大氣壓p0=1.0×105Pa。整個過程溫度保持不變,空氣可視為理想氣體,忽略器壁厚度。

甲

乙(1)求x。(2)松開孔A,從外界進(jìn)入壓強(qiáng)為p0、體積為V的空氣,使?jié)M儲液罐中液體緩緩流出,堵住孔A,穩(wěn)定后罐中恰好剩余一半的液體,求V。

6.(2023廣東湛江期末)艙外航天服能為航天員出艙作業(yè)提供安全保障。出艙前,關(guān)閉航天服上的所有閥門,啟動充氣系統(tǒng)給氣密層充氣(可視為理想氣體)。假定充氣后,氣密層內(nèi)氣體的體積為2L,溫度為30℃,壓強(qiáng)為6.06×104Pa。經(jīng)過一段時間,氣體溫度降至27℃,忽略此過程中氣體體積的變化。(1)求27℃時氣密層內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1;(2)出艙后啟動保溫系統(tǒng),維持氣體的溫度為27℃。因艙外氣壓較低,氣密層內(nèi)氣體的體積將會膨脹。試求不放氣的情況下,氣密層內(nèi)氣體膨脹至3L時的壓強(qiáng)p2。答案

(1)6.00×104Pa(2)4.0×104Pa解得p1=6.00×104

Pa。(2)出艙后,氣體溫度不變V1=3

L由玻意耳定律得p1V1=p2V2解得p2=4.00×104

Pa。7.(2024全國甲卷)如圖所示,一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體,一不計(jì)厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦移動,移動范圍被限制在卡銷a、b之間,b與汽缸底部的距離lbc=10lab,活塞的面積為1.0×10-2m2。初始時,活塞在卡銷a處,汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、溫度與活塞外大氣的壓強(qiáng)、溫度相同,分別為1.0×105Pa和300K。在活塞上施加豎直向下的外力,逐漸增大外力使活塞緩慢到達(dá)卡銷b處(過程中氣體溫度視為不變),外力增加到200N并保持不變。(1)求外力增加到200N時,卡銷b對活塞支持力的大小。(2)再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高,求當(dāng)活塞剛好能離開卡銷b時氣體的溫度。

考點(diǎn)三氣體狀態(tài)變化的圖像問題[師生共研]1.利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度的兩條等溫線,同質(zhì)量、不同體積的兩條等容線,同質(zhì)量、不同壓強(qiáng)的兩條等壓線的關(guān)系。例如在圖甲中,V1對應(yīng)虛線為等容線,A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點(diǎn),可以認(rèn)為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài),溫度必然升高,所以T2>T1。又如圖乙所示,A、B兩點(diǎn)的溫度相等,從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大,體積一定減小,所以V2<V1。2.一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較

【典例突破】典例2.(2024江西卷)可逆斯特林熱機(jī)的工作循環(huán)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程,AB和CD均為等溫過程,BC和DA均為等容過程。已知T1=1200K,T2=300K,氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)pA=8.0×105Pa,體積V1=1.0m3,氣體在狀態(tài)C的壓強(qiáng)pC=1.0×105Pa。(1)求氣體在狀態(tài)D的壓強(qiáng)pD。(2)求氣體在狀態(tài)B的體積V2。思維點(diǎn)撥

狀態(tài)D到A為等容變化,利用查理定律求解。狀態(tài)C到D為等溫變化,利用玻意耳定律求解C的體積,而狀態(tài)B到C為等容變化,即B、C體積相等。

素養(yǎng)點(diǎn)撥

氣體狀態(tài)變化的圖像的應(yīng)用技巧(1)明確點(diǎn)、線的物理意義:求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題,應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài),它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量;圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確斜率的物理意義:在V-T圖像(p-T圖像)中,比較兩個狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小,可以比較這兩個狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小,其規(guī)律是:斜率越大,壓強(qiáng)(或體積)越小;斜率越小,壓強(qiáng)(或體積)越大?！緦c(diǎn)演練】8.(2023廣東深圳期末)恒溫魚缸中,魚吐出的氣泡在緩慢上升,能反映氣泡上升過程壓強(qiáng)p、體積V和溫度T變化的圖像是(

)A9.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A,問AB、BC、CD、DA分別是什么過程?已知在狀態(tài)A時氣體體積為1L,請把此圖改畫為p-V圖像。答案

見解析解析

由題圖可知AB過程是等容升溫升壓;BC過程是等壓升溫增容,即等壓膨脹;CD過程是等溫減壓增容,即等溫膨脹;DA過程是等壓降溫減容,即等壓壓縮;已知VA=1

L,則VB=1

L(等容變化),考點(diǎn)四關(guān)聯(lián)氣體的狀態(tài)變化問題[名師破題]多個系統(tǒng)相互聯(lián)系的定質(zhì)量氣體問題,往往以壓強(qiáng)建立起系統(tǒng)間的關(guān)系,各系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行狀態(tài)分析,要確定每個研究對象的變化性質(zhì),分別應(yīng)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律,并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強(qiáng)、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)。若活塞可自由移動,一般要根據(jù)活塞受力情況確定兩部分氣體的壓強(qiáng)關(guān)系?！镜淅黄啤康淅?.(2024廣東卷)差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動,廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示,A、B兩個導(dǎo)熱良好的汽缸通過差壓閥連接,A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通,B的體積不變。當(dāng)A內(nèi)氣體壓強(qiáng)減去B內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于Δp時差壓閥打開,A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中;當(dāng)該差值小于或等于Δp時差壓閥關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度T1=300K時,A內(nèi)氣體體積VA1=4.0×10-2m3,B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB1等于大氣壓強(qiáng)p0。已知活塞的橫截面積S=0.10m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105

Pa,重力加速度大小g取10m/s2,A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體,忽略活塞與汽缸間的摩擦,差壓閥與連接管道內(nèi)的氣