（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 第2節(jié) 固體、液體和氣體講義（含解析）

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1、（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 第2節(jié) 固體、液體和氣體講義（含解析） (1)大塊塑料粉碎成形狀相同的顆粒，每個(gè)顆粒即為一個(gè)單晶體。(×) (2)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。(×) (3)晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)榫w的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的。(√) (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。(√) (6)水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)，水蒸氣的壓強(qiáng)不再變化，這時(shí)，水不再蒸發(fā)和凝結(jié)。(×) (7)壓強(qiáng)極大的氣體不遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律。(√) 突破點(diǎn)(一)　固體、液體的性質(zhì) 1．晶體和非晶體 (1)單晶體

2、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)凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。 (3)凡是具有確定熔點(diǎn)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 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(xiàn) 表面張力的效果 表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，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 [

3、題點(diǎn)全練] 1．[多選]下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 B．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤(rùn)滑劑 C．潮濕的房間內(nèi)，開(kāi)空調(diào)制熱，可降低空氣的絕對(duì)濕度 D．把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍，這跟表面張力有關(guān) 解析：選BD　兩分子之間的距離大于r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，分子力隨著分子間距的減小可能先增大后減小，也可能一直減小，分子勢(shì)能隨著分子間距的減小而減小，故A錯(cuò)誤；石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤(rùn)滑劑，故B正確；潮濕的房間內(nèi)，開(kāi)啟空調(diào)制熱，溫度升高，水蒸氣的壓

4、強(qiáng)增大，空氣的絕對(duì)濕度升高，故C錯(cuò)誤；玻璃管的裂口放在火焰上燒溶，它的尖端會(huì)變鈍，是由于變成液體后表面張力的作用，故D正確。 2．(2018·宿遷期末)關(guān)于固體、液晶的性質(zhì)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的 B．有的物質(zhì)能夠生成種類(lèi)不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu) C．液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性 D．液晶就是液態(tài)的晶體，其光學(xué)性質(zhì)與多晶體相似，具有光學(xué)的各向同性 解析：選D　單晶體只有在某些物理性質(zhì)上具有各向異性，而多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性的，故

5、A正確；同種物質(zhì)能夠生成種類(lèi)不同的幾種晶體，是因?yàn)榻M成它們的分子形成了不同的空間結(jié)構(gòu)，故B正確；液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，又具有各向異性，故C正確，D錯(cuò)誤。 3．[多選]下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．晶體一定具有規(guī)則形狀，且有各向異性的特征 B．空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢 C．布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下直接觀察到的液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) D．一般說(shuō)來(lái)物體的溫度和體積變化時(shí)它的內(nèi)能都要隨之改變 解析：選BD　單晶體一定具有規(guī)則形狀，且單晶體有各向異性的特征，多晶體各向同性，沒(méi)有規(guī)則的天然外形，故A錯(cuò)誤；在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越大，空氣中水

6、蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)也就越慢，故B正確；布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的固體顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積有關(guān)，物體的溫度和體積變化時(shí)它的內(nèi)能都要隨之改變，所以D正確。 突破點(diǎn)(二)　氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 1．氣體壓強(qiáng) (1)產(chǎn)生原因：由于大量氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)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(qiáng)。 (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(dòng)能和分子的密集程度。 2．三大氣體實(shí)驗(yàn)定律 (1)玻意耳定律(等溫變化)： p1V1＝p2

7、V2或pV＝C(常數(shù))。 (2)查理定律(等容變化)： ＝或＝C(常數(shù))。 (3)蓋—呂薩克定律(等壓變化)： ＝或＝C(常數(shù))。 3．利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問(wèn)題的基本思路 [典例]　(2018·徐州模擬)如圖所示，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸中封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞到缸底的距離h＝0.5 m。已知活塞質(zhì)量m＝2 kg，橫截面積S＝1×10－3m2，環(huán)境溫度t＝0 ℃且保持不變，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105 Pa，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的摩爾體積Vmol＝22.4 L/mol，g＝10 m/s2?，F(xiàn)將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)至開(kāi)口水平，求： (1

8、)汽缸開(kāi)口水平時(shí)，被封閉氣體的體積V； (2)汽缸內(nèi)空氣分子的個(gè)數(shù)(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 [審題指導(dǎo)] (1)先根據(jù)受力平衡求出汽缸開(kāi)口豎直向上時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，根據(jù)玻意耳定律即可求解。 (2)汽缸轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)，氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，求出氣體的物質(zhì)的量，再乘以阿伏加德羅常數(shù)，即可求解。 [解析]　(1)根據(jù)平衡條件得：p1＝p0＋＝1.2×105 Pa 由玻意耳定律有：p1V1＝p0V 解得V＝6×10－4 m3。 (2)汽缸內(nèi)空氣分子的個(gè)數(shù)N＝×NA＝×6×1023＝2×1022個(gè)。 [答案]　(1)6×10－4 m3　(2)2×102

9、2個(gè) [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．(2018·揚(yáng)州一模)游客到高原旅游常購(gòu)買(mǎi)便攜式氧氣袋，袋內(nèi)密閉一定質(zhì)量的氧氣，可視為理想氣體，溫度為0 ℃時(shí)，袋內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.25 atm，體積為40 L，求袋內(nèi)氧氣的分子數(shù)(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，在標(biāo)準(zhǔn)狀況(壓強(qiáng)p0＝1 atm、溫度t0＝0 ℃)下，理想氣體的摩爾體積都為22.4 L。 解析：由于等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p0V0， 得V0＝，代入數(shù)據(jù)，解得：V0＝50 L 那么分子數(shù)n＝NA＝×6×1023＝1×1024個(gè)。 答案：1×1024個(gè) 2．(2019·南通一模)如

10、圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，活塞只在受到壓力時(shí)才向下移動(dòng)。倒入熱水后，活塞a的下表面與液體相距h，兩者間密閉有一定質(zhì)量的氣體，密閉氣體的壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)p0。 (1)剛倒入熱水時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣溫度為T(mén)1，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間溫度降至T2，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？ (2)當(dāng)溫度降至T2時(shí)，要把瓶中的水壓出瓶外，活塞a至少下降多少距離？(設(shè)壓活塞過(guò)程中氣體溫度不變) 解析：(1)由查理定律可得＝ 解得p2＝。 (2)設(shè)活塞的橫截面積為S，下降的距離為x 由玻意耳定律有p2hS＝p0(h－x)S 解得x＝h。 答案：(1)　(2)h 突破點(diǎn)(三)　理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

11、 1．理想氣體 (1)宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(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(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)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．狀態(tài)方程 ＝或＝C。 3．應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體。 (2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2。 (3)由狀態(tài)方程列式求解。 (4)討論結(jié)果的合理性。 [典例]　(2018·連云港模擬)如圖所示，足夠長(zhǎng)的圓柱形汽缸豎直放置，其橫截面積為1

12、×10－3m2，汽缸內(nèi)有質(zhì)量m＝2 kg的活塞，活塞與汽缸壁封閉良好，不計(jì)摩擦。開(kāi)始時(shí)活塞被銷(xiāo)子K銷(xiāo)于如圖位置，離缸底12 cm，此時(shí)汽缸內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)為1.5×105 Pa，溫度為300 K。外界大氣壓為1.0×105 Pa，g取10 m/s2。 (1)現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱，當(dāng)溫度升到400 K時(shí)，其壓強(qiáng)多大？ (2)若在此時(shí)拔去銷(xiāo)子K，活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它最后靜止在某一位置時(shí)，汽缸內(nèi)氣體的溫度為360 K，則這時(shí)活塞離缸底的距離為多少？ [審題指導(dǎo)] (1)由于銷(xiāo)子的作用，氣體的體積不會(huì)變化，確定氣體的兩個(gè)狀態(tài)，分析其狀態(tài)參量，利用等容變化可解得結(jié)果。 (2)拔去銷(xiāo)子K后，活塞

13、會(huì)向上移動(dòng)直至內(nèi)外壓強(qiáng)一致，確定此時(shí)的狀態(tài)參量，結(jié)合第一個(gè)狀態(tài)，利用理想氣體的狀態(tài)方程可解得活塞距離缸底的距離。 [解析]　(1)由題意可知?dú)怏w體積不變， 狀態(tài)Ⅰ：p1＝1.5×105 Pa，T1＝300 K，V1＝1×10－3×0.12 m3 狀態(tài)Ⅱ：p2＝？，T2＝400 K 由等容變化有：＝ 代入數(shù)據(jù)解得：p2＝2×105 Pa。 (2)狀態(tài)Ⅲ：p3＝p0＋＝1.2×105 Pa，T3＝360 K，V3＝1×10－3×l m3 由理想氣體狀態(tài)方程有：＝ 代入數(shù)據(jù)解得：l＝0.18 m＝18 cm。 [答案]　(1)2×105 Pa　(2)18 cm [集訓(xùn)沖關(guān)

14、] 1．[多選](2018·南充期末)一定質(zhì)量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài)，此時(shí)其壓強(qiáng)為p0，有人設(shè)計(jì)了四種途徑，使氣體經(jīng)過(guò)每種途徑后壓強(qiáng)仍為p0。下面四種途徑中可能的途徑是(　　) A．先等溫膨脹，再等容降壓 　B．先等溫壓縮，再等容降溫 C．先等容升溫，再等溫壓縮 D．先等容降溫，再等溫壓縮 解析：選BD　氣體先等溫膨脹，溫度T不變，體積V增大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C可知，壓強(qiáng)p減小，然后再等容降壓，壓強(qiáng)進(jìn)一步減小，在整個(gè)過(guò)程中壓強(qiáng)不可能不變，故A錯(cuò)誤；先等溫壓縮，溫度T不變，體積V變小，由＝C可知，壓強(qiáng)p變大，再等容降溫，體積V不變，溫度T減小，由＝C可知，壓強(qiáng)p減小，整個(gè)

15、過(guò)程壓強(qiáng)可能不變，故B正確；先等容升溫，體積V不變，溫度T升高，由＝C可知，壓強(qiáng)p增大，再等溫壓縮，T不變，V變小，由＝C可知，壓強(qiáng)p增大，整個(gè)過(guò)程壓強(qiáng)變大，故C錯(cuò)誤；先等容降溫，體積V不變，T降低，由＝C可知，壓強(qiáng)p降低，再等溫壓縮，T不變，V變小，由＝C可知，p變大，整個(gè)過(guò)程壓強(qiáng)可能不變，故D正確。 2．(2019·泰州中學(xué)月考)如圖所示，絕熱汽缸開(kāi)口向上放置在水平平臺(tái)上，質(zhì)量為m＝10 kg、橫截面積為S＝50 cm2的活塞，封閉一定質(zhì)量的理想氣體，被封閉氣體的溫度為t＝27 ℃，氣體氣柱長(zhǎng)L＝10 cm。已知大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105 Pa，標(biāo)準(zhǔn)狀況下(壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度為0

16、 ℃)理想氣體的摩爾體積為22.4 L，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023 mol－1。(活塞摩擦不計(jì)，重力加速度g取10 m/s2)求： (1)被封閉理想氣體的壓強(qiáng)； (2)被封閉氣體內(nèi)所含分子的數(shù)目。 解析：(1)根據(jù)活塞受力平衡：p0S＋mg＝pS 其中：S＝50 cm2＝5×10－3 m2 可得被封閉理想氣體的壓強(qiáng)： p＝p0＋＝1×105 Pa＋ Pa＝1.2×105 Pa。 (2)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為 V0， 根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得：＝ 解得：V0＝0.546 L， 氣體的物質(zhì)的量：n＝，其中Vm＝22.4 L/mol，則被封閉的分子數(shù)N＝n·NA 聯(lián)立

17、解得分子數(shù)：N≈1.5×1022個(gè)。 答案：(1)1.2×105 Pa　(2)1.5×1022個(gè)突破點(diǎn)(四)　氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題 一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較 過(guò)程 類(lèi)別 圖線(xiàn) 特點(diǎn) 示例 等溫過(guò)程 p -V pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線(xiàn)溫度越高，線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn) p - p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 等容過(guò)程 p -T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小 等壓過(guò)程 V -T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強(qiáng)越小 [典例]　(2018·揚(yáng)州一模)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系

18、圖像如圖所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pA＝p0，溫度TA＝T0，線(xiàn)段AB與V軸平行，BC的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)。求： (1)氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)pB； (2)氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC和溫度TC。 [解析]　(1)由A到B是等溫變化，壓強(qiáng)和體積成反比，根據(jù)玻意耳定律有：pAVA＝pBVB　解得：pB＝。 (2)由B到C是等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律得：＝　解得：TC＝ 由A到C是等容變化，根據(jù)查理定律得：＝ 解得：pC＝。 [答案]　(1)　(2)　 [方法規(guī)律] 氣體狀態(tài)變化的圖像的應(yīng)用技巧 (1)明確點(diǎn)、線(xiàn)的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想

19、氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線(xiàn)段或曲線(xiàn)段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)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(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原 點(diǎn)連線(xiàn)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。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(2014·福建高考)圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過(guò)程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度分別為T(mén)A、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的(　　) A．TA＜TB，TB＜TC　　　 　B．TA＞TB，

20、TB＝TC C．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC 解析：選C　由狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中，氣體體積不變，由查理定律可知，隨壓強(qiáng)減小，溫度降低，故TA＞TB，A、D項(xiàng)錯(cuò)；由狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，由蓋—呂薩克定律可知，隨體積增大，溫度升高，即TB＜TC，B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)對(duì)。 2.(2019·修遠(yuǎn)中學(xué)月考)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一系列變化過(guò)程，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大 B．a(chǎn)→b過(guò)程中，氣體體積減小，壓強(qiáng)減小 C．c→a過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積不變 D．c→a過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大，體積變小 解析：選C　

21、由題圖可知b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，即Tb>Tc，根據(jù)＝，可得Vb>Vc，即體積減小，故A錯(cuò)誤。由題圖可知a→b過(guò)程中氣體的溫度保持不變，即氣體發(fā)生等溫變化，由題圖可知pa>pb，根據(jù)玻意耳定律paVa＝pbVb，可得Va

22、水槽中，用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的面積為1.5×10－3 m2，如圖甲所示。開(kāi)始時(shí)氣體的體積為3.0×10－3 m3，現(xiàn)緩慢地在活塞上倒上一定質(zhì)量的細(xì)沙，最后活塞靜止時(shí)氣體的體積恰好變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一。設(shè)大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)最后汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？ (2)最終倒在活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為多少千克？ (3)在圖乙中的p-V圖上畫(huà)出汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過(guò)程(并用箭頭標(biāo)出狀態(tài)變化的方向)。 解析：(1)汽缸內(nèi)氣體的溫度保持不變，根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2 式中p1＝1.0×105 Pa，V1＝3.0×10－3 m3，V2＝1.0×10－3 m3， 代入數(shù)據(jù)得：p2＝＝3.0×105 Pa。 (2)活塞受力分析如圖所示。 根據(jù)力的平衡條件：p2S＝p0S＋mg， 代入數(shù)據(jù)可得：m＝＝30 kg。 (3)該過(guò)程是等溫變化，p-V圖像是雙曲線(xiàn)，由以上數(shù)據(jù)可畫(huà)出如圖所示的狀態(tài)變化圖線(xiàn)。 答案：(1)3.0×105 Pa　(2)30 kg　(3)見(jiàn)解析圖