高中物理高考 專題34 固體、液體、氣體（原卷版）

這是一份高中物理高考 專題34 固體、液體、氣體（原卷版），共11頁。
【專題導航】
目錄
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc22719258" 熱點題型一 固體、液體的性質(zhì) PAGEREF _Tc22719258 \h 1
\l "_Tc22719259" 熱點題型二 氣體壓強的計算 PAGEREF _Tc22719259 \h 2
\l "_Tc22719260" 熱點題型三 氣體實驗定律的應用 PAGEREF _Tc22719260 \h 4
\l "_Tc22719261" 玻璃管—水銀柱模型 PAGEREF _Tc22719261 \h 5
\l "_Tc22719262" 汽缸活塞模型 PAGEREF _Tc22719262 \h 6
\l "_Tc22719263" 理想氣體狀態(tài)方程的應用 PAGEREF _Tc22719263 \h 7
\l "_Tc22719264" 熱點題型四 氣體狀態(tài)變化的圖象問題 PAGEREF _Tc22719264 \h 7
\l "_Tc22719265" 【題型演練】 PAGEREF _Tc22719265 \h 8
【題型歸納】
熱點題型一 固體、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．
(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(zhuǎn)化．
2．液體表面張力
(1)形成的原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，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，液體表面分子勢能大于液體內(nèi)部分子勢能．
【例1】(2019·河北省衡水中學高三模擬)以下對固體和液體的認識，正確的有( )
A．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
B．液體與固體接觸時，如果附著層內(nèi)分子比液體內(nèi)部分子稀疏，表現(xiàn)為不浸潤
C．影響蒸發(fā)快慢以及人們對干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強與同一氣溫下水的飽和汽壓的差距
D．液體汽化時吸收的熱量等于液體分子克服分子引力而做的功
E．車輪在潮濕的地面上滾過后，車轍中會滲出水，屬于毛細現(xiàn)象
【變式1】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．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì)
C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w
E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變
2．下列說法不正確的是( )
A．把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面上．這是水表面存在表面張力的緣故
B．在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會成球狀，是因為液體內(nèi)分子間有相互吸引力
C．將玻璃管道裂口放在火上燒，它的尖端就變圓，是熔化的玻璃在表面張力的作用下，表面要收縮到最小的緣故
D．漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是油滴液體呈各向同性的緣故
E．當兩薄玻璃板間夾有一層水膜時，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開．這是水膜具有表面張力的緣故
熱點題型二 氣體壓強的計算
1．氣體壓強的計算
氣體壓強是氣體分子熱運動撞擊器壁產(chǎn)生的壓力，因此可根據(jù)平衡或牛頓運動定律計算氣體壓強的大?。?br>2．常見兩種模型
(1)活塞模型(用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體)
(2)連通器模型(用液柱封閉一定質(zhì)量的氣體)
3．理解氣體壓強的三個角度
4.平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法
5.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．
【例2】若已知大氣壓強為p0，在圖中各裝置均處于靜止狀態(tài)，圖中液體密度均為ρ，求被封閉氣體的壓強．
【變式1】．對于一定量的稀薄氣體，下列說法正確的是( )
A．壓強變大時，分子熱運動必然變得劇烈
B．保持壓強不變時，分子熱運動可能變得劇烈
C．壓強變大時，分子間的平均距離必然變小
D．壓強變小時，分子間的平均距離可能變小
【變式2】如圖中兩個汽缸質(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．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？
熱點題型三 氣體實驗定律的應用
1．三大氣體實驗定律
(1)玻意耳定律(等溫變化)：
p1V1＝p2V2或pV＝C(常數(shù))．
(2)查理定律(等容變化)：eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)或eq \f(p,T)＝C(常數(shù))．
(3)蓋—呂薩克定律(等壓變化)：eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)或eq \f(V,T)＝C(常數(shù))．
2．利用氣體實驗定律解決問題的基本思路
3．理想氣體實驗定律的微觀解釋
(1)等溫變化
一定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能不變，在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大．
(2)等容變化
一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大．
(3)等壓變化
一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大．只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變．
玻璃管—水銀柱模型
【例3】(2018·高考全國卷 Ⅲ )在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左邊氣體的壓強為12.0 cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變．
【變式】如圖所示，在長為L＝57 cm的一端封閉、另一端開口向上的豎直玻璃管內(nèi)，用4 cm高的水銀柱封閉著51 cm長的理想氣體，管內(nèi)外氣體的溫度均為33 ℃，大氣壓強p0＝76 cmHg.
(1)若緩慢對玻璃管加熱，當水銀柱上表面與管口剛好相平時，求管中氣體的溫度為多少攝氏度；
(2)若保持管內(nèi)溫度始終為33 ℃，現(xiàn)將水銀緩慢注入管中，直到水銀柱上表面與管口相平，求此時管中氣體的壓強．
汽缸活塞模型
【例4】(2019·安徽合肥模擬)如圖所示，上端開口的光滑圓形汽缸豎直放置，截面面積為20 cm2的活塞將
一定質(zhì)量的氣體封閉在汽缸內(nèi)．在汽缸內(nèi)距缸底一定距離處設有卡環(huán)a、b，使活塞只能向上滑動，開始時
活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強等于大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，溫度為27 ℃，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，
當溫度緩慢升高為57 ℃時，活塞恰好要離開a、b，重力加速度大小g取10 m/s2，求活塞的質(zhì)量．
【變式】(2019·東北三省四市高三聯(lián)考)用銷釘固定的導熱活塞將豎直放置的導熱汽缸分隔成A、B兩部分，每部分都封閉有氣體，此時A、B兩部分氣體壓強之比為5︰3，上下兩部分氣體體積相等．(外界溫度保持不變，不計活塞和汽缸間的摩擦，整個過程不漏氣)．
(1)如圖甲，若活塞為輕質(zhì)活塞，拔去銷釘后，待其重新穩(wěn)定時B部分氣體的體積與原來體積之比；
(2)如圖乙，若活塞的質(zhì)量為M，橫截面積為S，拔去銷釘并把汽缸倒置，穩(wěn)定后A、B兩部分氣體體積之比為1︰2，重力加速度為g，求后來B氣體的壓強．
理想氣體狀態(tài)方程的應用
【例5】(2019河北邢臺聯(lián)考)圖示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程的p-V圖
象，且AB ∥V軸，BC∥p軸．已知氣體在狀態(tài)C時的溫度為300 K，下列說法正確的是( )
A．氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中做等壓變化
B．氣體在狀態(tài)A時的溫度為225 K
C．氣體在狀態(tài)B時的溫度為600 K
D．氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中對外界做功
E．氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中吸熱
熱點題型四 氣體狀態(tài)變化的圖象問題
【例6】(2019·廣東汕頭聯(lián)考)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，其
V-T圖象如圖所示．下列判斷正確的是 ( )
A．a(chǎn)b過程中氣體一定放熱 B．a(chǎn)b過程中氣體對外界做功
C．bc過程中氣體內(nèi)能保持不變 D．bc過程中氣體一定吸熱
E．ca過程中容器壁單位面積受到氣體分子的撞擊力一定減小
【變式1】(2019·廣西桂林模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，
其V-T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強，下列判斷正確的是( )
A．過程ab中氣體一定吸熱 B．pc＝pb>pa
C．過程bc中分子勢能不斷增大 D．過程bc中每一個分子的速率都減小
E．過程ca中氣體吸收的熱量等于對外界做的功
【題型演練】
1.(2019·河南開封模擬)以下說法中正確的是( )
A．從微觀角度看，氣體壓強的大小跟兩個因素有關(guān)，一個是氣體分子的最大速率，另一個是分子的數(shù)目
B．各個分子的運動都是無規(guī)則的、帶有偶然性的，但大量分子的運動卻有一定的規(guī)律
C．當分子間相互作用表現(xiàn)為斥力時，分子間距離越大，則分子勢能越大
D．物體吸收熱量同時對外做功，內(nèi)能可能不變
E．氫氣和氮氣的溫度相同時，它們分子的平均速率不同
2．(2019·成都摸底考試)下列說法正確的是( )
A．布朗運動反映了組成懸浮微粒的固體分子運動的不規(guī)則性
B．在水面上輕放一枚針，它會浮在水面，這是由于水面存在表面張力的緣故
C．物體溫度升高時，物體內(nèi)所有分子的熱運動動能都增加
D．物體體積變大時，分子勢能有可能增大，也有可能減小
E．一定質(zhì)量的晶體在融化過程中，所吸收的熱量全部用于增大分子勢能
3．(2019·河南開封一模)下列說法中正確的是( )
A．分子運動的平均速率可能為零，瞬時速度不可能為零
B．液體與大氣相接觸時，表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引
C．空氣的相對濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強表示
D．有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體
E．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢能不一定減小
4．(2019·江西南昌高三質(zhì)檢)下列說法中正確的是( )
A．絕對濕度大而相對濕度不一定大，相對濕度大而絕對濕度也不一定大，必須指明溫度相同這一條件
B．密閉容器中某種蒸汽開始時若是飽和的，保持溫度不變，增大容器的體積的瞬間，蒸汽仍是飽和的
C．干濕泡濕度計的干泡所示的溫度高于濕泡所示的溫度
D．浸潤和不浸潤與分子間作用力無關(guān)
E．蜘蛛網(wǎng)上掛著的小露珠呈球狀不屬于毛細現(xiàn)象
5．(2019·山東濟南五校聯(lián)考)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在( )
A．a(chǎn)b過程中不斷增加 B．bc過程中保持不變
C．cd過程中不斷增加 D．da過程中保持不變
E．da過程中不斷增大
6.(2019·河北衡水聯(lián)考)對于物質(zhì)固體、液體、氣體的認識，下列說法正確的是( )
A．液晶具有晶體光學的各向異性
B．絕對濕度的單位是Pa，相對濕度沒有單位
C．液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部
D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的
E．液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高飽和汽壓越大，但飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)
7．(2019·湖北襄陽聯(lián)考)關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是( )
A．當分子間距離增大時，分子間作用力減小，分子勢能增大
B．空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強就越接近飽和汽壓
C．由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，故液體表面存在張力
D．單位時間內(nèi)氣體分子對容器壁單位面積上碰撞次數(shù)減少，氣體的壓強可能增大
E．利用氧氣的摩爾質(zhì)量、密度以及阿伏加德羅常數(shù)就可以估算出一個氧氣分子的體積
8.(2019·武漢模擬)固體甲和固體乙在一定壓強下的熔化曲線如圖所示，橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T.下
列判斷正確的有( )
A．固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體
B．固體甲不一定有確定的幾何外形，固體乙一定沒有確定的幾何外形
C.在熱傳導方面固體甲一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性
D．固體甲和固體乙的化學成分有可能相同
E．圖線甲中ab段溫度不變，所以甲的內(nèi)能不變
9.如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象．已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5×105
Pa.
(1)寫出A→B過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖甲中TA的溫度值．
(2)請在圖乙坐標系中，作出該氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應的位置上標出字母A、B、C.如果需要計算才能確定的有關(guān)坐標值，請寫出計算過程．
10.(2019·山東臨沂模擬)如圖是一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖．其中出水管很細，體積可忽略不計，出水管
口與瓶膽口齊平，用手按下按壓器時，氣室上方的小孔被堵塞，使瓶內(nèi)氣體壓強增大，水在氣壓作用下從
出水管口流出．最初瓶內(nèi)水面低于出水管口10 cm，此時瓶內(nèi)氣體(含氣室)的體積為2.0×102 cm3，已知水的
密度為1.0×103 kg/m3，按壓器的自重不計，大氣壓強p0＝1.01×105 Pa，取g＝10 m/s2.求：
(1)要使水從出水管口流出，瓶內(nèi)水面上方的氣體壓強的最小值；
(2)當瓶內(nèi)氣體壓強為1.16×105 Pa時，瓶內(nèi)氣體體積的壓縮量．(忽略瓶內(nèi)氣體的溫度變化)
產(chǎn)生原因
氣體分子對容器壁頻繁地碰撞產(chǎn)生的
決定因素
宏觀上
決定于氣體的溫度和體積
微觀上
取決于分子的平均動能和分子的密集程度
計算方法
a＝0
力的平衡條件
a≠0
牛頓第二定律
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
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．液體內(nèi)深h處總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強
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(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強
類別
特點
舉例
p -V
pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠
p -eq \f(1,V)
p＝CTeq \f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高
p -T
p＝eq \f(C,V)T，斜率k＝eq \f(C,V)，即斜率越大，體積越小
V -T
V＝eq \f(C,p)T，斜率k＝eq \f(C,p)，即斜率越大，壓強越小