高中物理高考 第2講　固體、液體與氣體 課件練習題

這是一份高中物理高考 第2講　固體、液體與氣體 課件練習題，共60頁。PPT課件主要包含了不規(guī)則，各向同性，無規(guī)則，在一定條件下，有規(guī)則地，周期性，有規(guī)則，不同的規(guī)則，流動性，規(guī)則排列等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第2講　固體、液體與氣體
主干梳理 對點激活
3．毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象，稱為毛細現(xiàn)象。
t＋273.15 K
一 堵點疏通1．有無確定的熔點是區(qū)分晶體和非晶體比較準確的方法。(　　)2．液晶具有液體的流動性，又具有晶體的光學各向異性。(　　)3．船浮于水面上不是由于液體的表面張力。(　　)4．壓強極大的氣體不再遵從氣體實驗定律。(　　)5．物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體。(　　)6．若液體對某種固體是浸潤的，當液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細管時，液體跟固體接觸的面積有擴大的趨勢。(　　)
二 對點激活1．(人教版選擇性必修第三冊·P32·實驗改編)(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸石蠟層背面上一點，石蠟熔化的范圍分別如圖(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖(4)所示。下列判斷正確的是(　　)
A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、丙為晶體，乙是非晶體C．甲、丙為非晶體，乙是晶體D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體
解析　由圖(1)、(2)、(3)可知：甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由圖(4)可知：甲、丙有固定的熔點，乙無固定的熔點，所以甲、丙為晶體，乙是非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故B、D正確，A、C錯誤。
2．(人教版選擇性必修第三冊·P38·圖2.5－5改編)(多選)液體表面有一層跟氣體接觸的薄層，叫作表面層；同樣，當液體與固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫作附著層。對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖甲、乙所示，有下列幾種解釋，正確的是(　　)
A．表面層Ⅰ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏B．表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密C．附著層Ⅰ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強D．附著層Ⅱ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強
解析　液體表面層中分子間距離r略大于r0，而液體內(nèi)部分子間的距離r略小于r0，故表面層Ⅰ、表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布均比液體內(nèi)部稀疏，A正確，B錯誤。由甲圖可知，水浸潤玻璃，說明附著層Ⅰ中的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強，C正確；由乙圖可知，附著層Ⅱ內(nèi)的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用弱，D錯誤。
3．對一定質(zhì)量的氣體來說，下列幾點能做到的是(　　)A．保持壓強和體積不變而改變它的溫度B．保持壓強不變，同時升高溫度并減小體積C．保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強D．保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度
4. (人教版選擇性必修第三冊·P30·T3改編)如圖，向一個空的鋁制飲料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱(長度可以忽略)。如果不計大氣壓的變化，這就是一個簡易的氣溫計。已知鋁罐的容積是360 cm3，吸管內(nèi)部粗細均勻，橫截面積為0.2 cm2，吸管的有效長度為20 cm，當溫度為25 ℃時，油柱離管口10 cm。取T＝t＋273 K。(1)吸管上標刻溫度值時，刻度是否應該均勻？(2)估算這個氣溫計的測量范圍。
答案　(1)刻度是均勻的　(2)23.4～26.6 ℃
考點細研 悟法培優(yōu)
考點 1　　固體和液體的性質(zhì)1. 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(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。多晶體和非晶體具有各向同性。(2)只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點的固體必定是晶體，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(zhuǎn)化。
2．液體表面張力(1)形成原因在液體內(nèi)部，分子間平均距離r略小于r0，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；在表面層，分子間的距離r略大于分子間的平衡距離r0，分子間的作用力表現(xiàn)為引力。(2)液體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。(5)表面張力的大小跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關系。3．浸潤和不浸潤浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。當液體與固體接觸時，液體和與之接觸的固體的相互作用可能比液體分子之間的相互作用強，也可能比液體分子之間的相互作用弱，這取決于液體、固體兩種物質(zhì)的性質(zhì)。如果液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強，則液體能夠浸潤固體，反之，則液體不浸潤固體。
4．毛細現(xiàn)象由于液體浸潤管壁，如細玻璃管中的水，液面呈如圖形狀。液面邊緣部分的表面張力如圖所示，這個力使管中液體向上運動。當管中液體上升到一定高度時，液體所受重力與這個使它向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定的高度。實驗和理論分析都表明，對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細，液體所能達到的高度越高。對于不浸潤液體在細管中下降，也可作類似分析。
例1　(多選)下列說法正確的是(　　)A．多晶體內(nèi)部沿不同方向的等長線段上微粒的個數(shù)通常是相等的B．單晶體有固定的熔點，多晶體和非晶體沒有固定的熔點C．當液體與大氣相接觸時，液體表面層內(nèi)的分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部D．有些晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為非晶體 (1)多晶體是由什么組成的？提示：多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的。(2)多晶體有沒有固定熔點？提示：有。
嘗試解答　選ACD。多晶體是由許多取向雜亂無章的單晶體組成的，所以多晶體內(nèi)部沿不同方向的等長線段上微粒的個數(shù)通常是相等的，A正確；單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，B錯誤；當液體與大氣相接觸時，液體表面層內(nèi)的分子間距較大，分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部，C正確；天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶體，D正確。
單晶體、多晶體、非晶體的區(qū)別三者的區(qū)別主要在以下三個方面：有無規(guī)則的幾何外形；有無固定的熔點；各向同性還是各向異性。單晶體有規(guī)則的幾何外形；單晶體和多晶體有固定的熔點；多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。
[變式1－1]　(多選)下列說法正確的是(　　)A．在毛細現(xiàn)象中，毛細管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細管的材質(zhì)有關B．脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?，以便吸取藥液C．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體D．食鹽受潮后結(jié)成塊，說明食鹽從晶體變成非晶體
解析　在毛細現(xiàn)象中，毛細管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細管的材質(zhì)有關，A正確；脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?，以便吸取藥液，B正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明云母片是單晶體，其導熱性表現(xiàn)為各向異性，C錯誤；要判斷一種物質(zhì)是否是晶體，應看它是否有確定的熔點，食鹽受潮后結(jié)塊，只是從單晶體變成多晶體，故D錯誤。
[變式1－2]　下列說法正確的是(　　)A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．液晶都是人工合成的物質(zhì)C．由于水的表面張力作用，即使雨傘上有很多細小的孔，傘也能達到遮雨的效果D．水銀對所有固體都是不浸潤的
解析　晶體敲碎后得到的小顆粒仍然為晶體，故A錯誤；天然存在液晶，例如人體組織中也存在液晶結(jié)構(gòu)，故B錯誤；雨傘上的孔較小，由于水的表面張力作用，雨水不會從細孔中流下，故C正確；水銀浸潤鉛，故D錯誤。
考點 2　　氣體壓強的理解及計算1. 氣體壓強的決定因素(1)宏觀上：對于一定質(zhì)量的理想氣體，決定于氣體的溫度和體積。(2)微觀上：決定于氣體分子的平均動能和氣體分子的數(shù)密度。2．封閉氣體壓強的計算方法(1)平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法①液面法：選取合理的液面為研究對象，分析液面兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液面兩側(cè)壓強相等的方程，求得氣體的壓強。如圖甲中選與虛線等高的左管中液面為研究對象。
③平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞、汽缸)的受力平衡方程，求得氣體的壓強。如圖乙選活塞、圖丙選液柱進行受力分析。
(2)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、汽缸)為研究對象，進行受力分析(特別注意內(nèi)、外氣體的壓力)，利用牛頓第二定律列方程求解。
例2　(1)(2020·河北省衡水中學三月份教學質(zhì)量監(jiān)測)汽缸的橫截面積為S，質(zhì)量為m的梯形活塞上面是水平的，下面與右側(cè)豎直方向的夾角為α，如圖甲所示，當活塞上放質(zhì)量為M的重物時處于靜止狀態(tài)。設外部大氣壓強為p0，若活塞與缸壁之間無摩擦。重力加速度為g，求汽缸中氣體的壓強。
(2)如圖乙、丙中兩個汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。不計活塞與汽缸壁之間的摩擦，兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強各多大？
(3)(2020·山東省濱州市三模) 如圖丁所示，一導熱良好的足夠長汽缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足夠高，汽缸內(nèi)有一活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。一足夠長輕繩跨過定滑輪，一端連接在活塞上，另一端掛一鉤碼，滑輪與活塞間的輕繩與桌面平行，不計一切摩擦。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，大氣壓為p0，鉤碼質(zhì)量為m1，活塞質(zhì)量為m2，汽缸質(zhì)量為m3，活塞橫截面積為S。則釋放鉤碼，汽缸穩(wěn)定運動過程中，汽缸內(nèi)理想氣體的壓強為________。
封閉氣體壓強的求解思路封閉氣體的壓強，不僅與氣體的狀態(tài)變化有關，還與相關的液柱、活塞、汽缸等物體的受力情況和運動狀態(tài)有關。解決這類問題的關鍵是要明確研究對象，然后分析研究對象的受力情況，再根據(jù)運動情況，列出關于研究對象的力學方程，然后解方程，就可求得封閉氣體的壓強。
[變式2－1]　(2020·北京市西城區(qū)一模)關于氣體的壓強，下列說法正確的是(　　)A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多，氣體的壓強就越大B．分子的平均動能越小，氣體的壓強就越小C．一定質(zhì)量的理想氣體，體積越大，溫度越低，氣體的壓強就越小D．一定質(zhì)量的理想氣體，體積越大，溫度越高，氣體的壓強就越大
[變式2－2]　若已知大氣壓強為p0，如圖所示各裝置均處于靜止狀態(tài)，圖中液體密度均為ρ，重力加速度為g，求被封閉氣體的壓強。
考點 3　　氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的應用利用氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路(1)選對象：確定研究對象，一般地說，研究對象分兩類：一類是熱學研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(汽缸、活塞、液柱或某系統(tǒng))。(2)找參量：分析物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程；對力學研究對象往往需要進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律(平衡條件或牛頓第二定律)確定壓強。(3)列方程：挖掘題目的隱含條件，如幾何關系等，列出輔助方程；依據(jù)氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程。
注意：分析氣體狀態(tài)變化過程應注意以下幾方面：①從力學的角度分析壓強，判斷是否屬于等壓過程。②如果題目條件是緩慢壓縮導熱良好的汽缸中的氣體，且環(huán)境溫度不變，意味著氣體是等溫變化。③底部連通的容器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等。④當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位“cmHg”，使計算過程簡捷。
(1)如何確定液體流入后上、下兩部分的氣體體積？ (2)液體流入后，上、下兩部分氣體的壓強有何關系？提示：p2S＝p1S＋mg。
處理“多個封閉氣體”相互關聯(lián)問題的技巧(1)分別研究各部分氣體，分析它們的初狀態(tài)和末狀態(tài)的參量。(2)找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應的方程。(3)找出各部分氣體之間壓強或體積的關系式。(4)聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意分析合理性。
[變式3－1]　(2020·廣東省廣州市二模)如圖所示，長為L、橫截面積為S、質(zhì)量為m的筒狀小瓶，底朝上漂浮在某液體中。平衡時，瓶內(nèi)空氣柱長為0.21L，瓶內(nèi)、外液面高度差為0.10L；再在瓶底放上一質(zhì)量為m的物塊，平衡時，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度為g，系統(tǒng)溫度不變，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：(1)液體密度ρ；(2)大氣壓強p0。
答案　(1)297 K　(2)326.7 K
[變式3－2]　(2020·福建省莆田市高三第二次質(zhì)量檢測)如圖是某科技創(chuàng)新小組自制的一個監(jiān)控氣溫的報警裝置，在板上固定一個開口向右、導熱性能良好的汽缸(足夠長)，用一輕質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，汽缸右側(cè)固定一個帶壓力傳感器的警報器A。當汽缸內(nèi)溫度為270 K時，活塞到警報器的距離L1＝3 cm，到汽缸底部的距離L2＝30 cm。當警報器受到的壓力為10 N時開始報警。已知大氣壓強p0恒為1.0×105 Pa，活塞橫截面積S＝10 cm2，不計活塞厚度及一切摩擦。求：(1)活塞剛好碰到傳感器時的環(huán)境溫度；(2)開始報警的溫度。
例4　(2020·海南省3月月考)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的壓強和攝氏溫度的關系圖像，氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，氣體的體積(　　)A．一直增大B．一直減小C．保持不變D．先變大后變小
(1)題目中的圖像表示的是等容變化嗎？提示：不是。(2)如何作過a、b點的等容線？提示：過a、b點的等容線的延長線與t軸交于同一點，且該點的溫度為－273.15 ℃。
氣體狀態(tài)變化的圖像問題的解題技巧(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質(zhì)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；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在V－T圖像(p－T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)點與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。(3)明確圖像面積的物理意義：在p－V圖像中，p－V圖線與V軸所圍圖形的面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。
[變式4－1]　(2020·北京高考)如圖所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個過程，先后到達狀態(tài)B和C。有關A、B和C三個狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關系，正確的是(　　)A．TA＝TB，TB＝TCB．TA