2017年高考物理一輪復習專題48固體液體氣體實驗定律(講)(含解析)

專題48固體液體氣體實驗定律(講).本章的基本概念和規(guī)律在高考要求中都屬于I級，從過去幾年的高考題看，出現(xiàn)頻率較高的知識點如下：分子動理論的基本觀點，物體的內能及其改變，熱力學第一、二定律，氣體狀態(tài)參量等.知識與現(xiàn)實聯(lián)系密切。.高考熱學命題的重點內容有：(1)分子動理論要點，分子力、分子大小、質量、數(shù)目估算;題型多為選擇題和填空題，絕大多數(shù)選擇題只要求定性分析，極少數(shù)填空題要求應用阿伏加德羅常數(shù)進行計算(或估算)；(2)理想氣體狀態(tài)方程和用圖象表示氣體狀態(tài)的變化；氣體實驗定律的理解和簡單計算；固、液、氣三態(tài)的微觀解釋和理解。專題48專題48體液體氣體實驗定律.知道晶體、非晶體的區(qū)別..理解表面張力，會解釋有關現(xiàn)象..掌握氣體實驗三定律，會用三定律分析氣體狀態(tài)變化問題.考點一固體與液體的性質.晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現(xiàn)出各向異性.(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體.(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體.(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化..液體表面張力(1)形成原因：表面層中分子間的距離比液體內部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力.(2)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.(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線.(4)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.★重點歸納★1、晶體與非晶體單晶體多晶體非晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定確定不確定物理性質各向異性各向同性各向同性典型物質石英、4母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香形成與轉化有的物質在不同條件下能夠形成不同的形態(tài).同一物質可能以晶體和非晶體兩種小同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下可以轉化為晶體★典型案例★【安徽省六安市第一中學2016屆高三第九次月考理科綜合試題】下列說法正確的是（填入正確選項前的字母，選對1個名2分，選對2個給4分，選對3個給5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。A.大氣中pM2.5的運動是分子的無規(guī)則運動B.晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點C.擴散運動和布朗運動的劇烈程度都與溫度有關D.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體E.已知阿伏伽德羅常數(shù)，氣體的摩爾質量和密度，不能估算氣體分子的大小【答案】BCE【解析】PM2,5是微小管體顆粒j不是分子，A錯誤s晶體有固定的情點』非晶體設有固定的熔點j5正確,擴散運動和布朗運動的劇烈程度都隨著溫度升高而僧加;。正確J熱量能夠自發(fā)的從高溫物體傳低溫物體，但從《點顯物體傳到高溫物體需要外界做功jD錯誤1由于其他分子不是緊密排列的j所以不能估篁氣體分子的大小,E正確j【名師點睛】布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒的運動；布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子的物質熱運動的反映；晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點。★針對練習1★下列說法正確的是（填正確答號。選又1個彳導2分，選又22個彳導4分.選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A.液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的B.液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的性質C.雨傘傘面上有許多細小的孔卻能遮雨.是因為水的表面張力的作用D大氣中pM2.5的運動是分子的無規(guī)則運動E.中午與清晨相比車胎內氣壓升高、體積增大，此過程中胎內氣體對外做功，內能增大【答案】BCE【解析】液體卬的擴散現(xiàn)象是由于液體分子的無規(guī)則運動形成的，不是因為對流形成的，故A錯誤.沌昂具有與晶體相似的性質,去瞑有光學各向異性，液晶顯示器利用了幅對光具有各向異性的性質，故B正確.雨傘車面上有許多名副、詡L卻能遮雨;是因為水的表面張力的作用，故C正確.大氣中pM2.5的運動是懸浮在氣體中的團體顆粒的無規(guī)則運動j這些固體顆粒是由大量的分子組成的，所以洶,5的運動不是分子的無期則運動.故D錯誤,中午與清晨相比車胎內氣壓升高、體積增大』此過程中胎內氣體前外做功，溫度升高，內有標故E正碉.故選BCE口【名師點睛】本題考查分子動理論的知識和熱力學定律的理解和記憶，要知道液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體分子的熱運動產(chǎn)生的.液晶具有各向異性的性質.液體存在表面張力.pM2.5不是分子；此處知識點不多，但要注意理解和應用，以及平時的積累?！镝槍毩?★下列說法正確的是(填入正確選項前的字母，選對1個名2分，選對2個給4分，選對3個給5分；每選錯1個扣3分，最低彳導分為0分)。A.水的飽和汽壓隨溫度的升高而增加B.浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)C.一定質量的0c的水的內能大于等質量的0c的冰的內能D.氣體的壓強是由于氣體分子間的相互排斥而產(chǎn)生的E.一些昆蟲可以停在水面上，是由于水表面存在表面張力的緣故【答案】ABCE【解析】飽和汽壓與液體材料和溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，故A正確；浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)，與分子力有關，故B正確；由于水結冰要放熱，故一定質量的OC的水的內能大于等質量的OC的冰的內能，故C正確；氣體的壓強是由氣體分子對容器壁的頻繁碰撞引起，與分子數(shù)密度和平均動能有關，故D錯誤；小昆蟲可以停在水面上，由于水表面存在表面張力的緣故，故E正確；故選ABCE【名師點睛】本題考查了飽和汽壓、液化放熱、浸潤和不浸潤現(xiàn)象、氣體壓強的微觀意義、液體分子表面張力，知識點多，難度小，關鍵是多看書，記住基本知識.考點二氣體實驗定律、理想氣體.描述氣體的狀態(tài)參量(1)溫度：①意義：宏觀表示物體的冷熱程度，微觀上是分子平均動能的標志.②熱力學溫標與攝氏溫標的關系：T=t+273.15K.(2)體積：氣體分子能達到的空間，也就是氣體充滿的容器的容積.(3)壓強：氣體作用在器壁單位面積上的壓力.①產(chǎn)生原因：大量氣體分子頻繁碰撞器壁，形成對器壁各處均勻的持續(xù)的壓力.②決定因素：一定質量的氣體的壓強大小，微觀上取決于分子的平均動能和分子數(shù)密度；宏觀上取決于氣體的溫度T體積V.③單位換算：1atm=760mmHg1.013X105pa..氣體實驗定律(1)玻意耳定律：pV=c或P1V1=p2V2.(溫度不變)TOC\o"1-5"\h\z，一、八P,RT1，一、(2)查理定律：P=c或(體積不變)TP2T2(3)蓋?呂薩克定律：V=c或VL=TL.(壓強不變)\o"CurrentDocument"TV2T2.理想氣體(1)宏觀上，嚴格遵守氣體的三個實驗定律.(2)微觀上，分子間除碰撞外無分子力，無分子勢能.PV-(3)理想氣體狀態(tài)方程C(c為常量).T.飽和蒸汽、未飽和蒸汽和蒸汽壓相對濕度(1)飽和汽與未飽和汽①飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽.②未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽.(2)飽和汽壓①定義：飽和蒸汽所具有的壓強.②特點：飽和汽壓隨溫度而改變.溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關.(3)濕度①絕對濕度：單位體積空氣所含的水汽分子數(shù).②相對濕度：某溫度時空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下飽和水汽壓的百分比★重點歸納★1、氣體壓強的產(chǎn)生與計算(1)產(chǎn)生的原因：由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強.(2)決定因素①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度.（3）平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法①液片法：選取假想的液體薄片（自身重力不計）為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強.②力平衡法：選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象進行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得氣體的壓強.③等壓面法：在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強相等.（4）加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.2、利用氣體實驗定律及氣態(tài)方程解決問題的基本思路/不裝苗、根據(jù)圈就，選出所斫究的某一—部分一定做量，體一一分別找出這部分氣體狀您發(fā)生檢參量）.變化前后的P、八『數(shù)值直表達式.樂如M瑜定是英健@］逾1認芾變化過程.正確選用物理規(guī)律/選用氣態(tài)方程或某-實驗定律（列方程）-列式求解.rr時曼討論結果的一合理慳分析有關氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程問題的物理過程一般要抓住三個要點：（1）階段性，即弄清一個物理過程分為哪幾個階段；（2）聯(lián)系性，即找出幾個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的；（3）規(guī)律性，即明確各階段遵循的實驗定律.3、氣體狀態(tài)變化的圖象問題（1）一定質量的氣體不同圖象的比較過程類別圖線特點示例等溫過程p—VpV=CT（其中C為恒量），即pV之積越大的等溫線溫度越局，線離原點越遠[VX1P-Vp=CT—,斜率k=CT即斜率V越大，溫度越高P心」iLrkOvvK

(2)等容過程等壓過程p-TV—Tp=CT,(2)等容過程等壓過程p-TV—Tp=CT,斜率k=C,即斜率V V越大，體積越小V=CT,斜率k=C,即斜率P P越大，壓強越小氣體狀態(tài)變化的圖象的應用技巧①求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應當明確圖象上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程.②在V-T圖象（或p—T圖象）中，比較兩個狀態(tài)的壓強（或體積）大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強（或體積）越?。恍甭试叫?，壓強（或體積）越大.★典型案例★如圖一個截面積為2S、盛有足夠深的水的圓柱形容器放置在水平面上，容器內有一個活塞將水和一部分空氣封閉，活塞能沿容器壁無摩擦滑動而不漏氣。容器內水面上漂浮著一只倒扣的、薄壁圓柱形杯（杯的厚度可以忽略），其截面積為S,杯內封閉著一部分氣體。當活塞與容器中杯外水面距離大H時，杯底與容器內的水面高度差為h,此時杯內氣柱的高度為2h,壓強與2h的水柱形成的壓強相等。將活塞向下移動.使得杯底恰好與容器內的水面相平時，杯內、外水面高度均不變，杯內氣柱的高度變?yōu)閔,求活塞向下移動的距離x。（整【答案】x個過程溫度不變）【答案】x4Hh【解析】設水的密度為P,對于杯內氣體：變化前：4=2"助3后=&S變化后：壓強由？體積%=hS根據(jù)玻意耳定律：Pi后F打解得馬=2耳=4戶威】對容器內的氣體：變化前：耳=6—"9=。就5體積^=2HS-hS變化后：咒=己一Pgh=30g無孑體積匕=2S(H-x)根據(jù)玻意耳定律：p3M=p4V4解得：X解得：X4Hh6【名師點睛】此題是對玻意耳定律的考查；解題的關鍵是正確確定研究對象，并找到氣體的狀態(tài)參量，根據(jù)玻意耳定律列出方程來解答.★針對練習1★如圖所示，豎直放置，內部光滑的導熱氣缸用活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞用固定螺栓固定在距氣缸底部為ho0.5m處，活塞橫截面積為S=6cm2,此時氣體的壓5強為p0.510Pa,氣缸壁是導熱的，打開固定螺栓，活塞下降，經(jīng)過足夠長的時間后，活塞停在距離底部h=0.2m處，在此過程中周圍環(huán)境溫度為t0=27C,保持不變，已知重力加速度為g,大氣壓強為p01.0105Pa,求：h00.5mh00.5m處，求此時環(huán)境溫度。②周圍環(huán)境溫度緩慢升高，最終活塞又能回到距氣缸底部【答案】①m=15kg②t477C【解析】(Di殳活塞的質量為m,打開固定螺桂經(jīng)過足夠長fl寸間，這個過程中密封氣體溫度不變，則P取P'=《Po+詈)「取立解得而=，(與p-Ri)?代入數(shù)據(jù)可得m=L5kg②周圍環(huán)境溫度緩慢升高,最終活塞又能回到距氣缸底部％=05融處/止出i程為氣體等壓變化『初狀態(tài)溫度4=300-役莫狀態(tài)溫度為T,則有咎=卓，解得丁=勺*，代入數(shù)據(jù)可得TTSg所以周圍溫

4Th度#=477七【名師點睛】本題考查了求氣體體積、求傳遞的熱量，應用平衡條件、玻意耳定律、熱力學第一定律即可正確解題，應用熱力學第一定律時，要注意各符號正負的含義?！镝槍毩?★如圖所示，內壁光滑長度為41、橫截面積為S的汽缸A.B,A水平、B豎直固定，之間由一段容積可忽略的細管相連，整個裝置置于溫度27C、大氣壓為p0的環(huán)境中，活塞C、D的質量及厚度均忽略不計。原長31、勁度系數(shù)k3ps的輕彈簧，一端連接活塞C另一端固定在位于汽缸A缸口的。點。開始活塞D距汽缸B的底部31.后在D上放一質量為psm的物體。求：g(i)穩(wěn)定后活塞D下降的距離；(ii)改變汽缸內氣體的溫度使活塞D再回到初位置，則氣體的溫度應變?yōu)槎嗌?？【答案?i)x°(ii)t377c3【解析】＜0由于活塞的質量不計,所以初始狀態(tài)汽缸人、B中的氣｛料明大氣壓為，町垂里力為零,所以活塞C到汽缸A底部的距離為％=/放入重物穩(wěn)定后汽缸A、B氣態(tài)的壓強都為打，對D活塞有小3=曬十pg對活塞C有9正■用+22耳為強篝的逋力,用=3=竿心聯(lián)立以上三式可求得彈醬被壓縮AX)--3此時活塞C距汽缸底部的距離X2=y初態(tài)下氣體