2019-2020年高中物理第二章固體液體和氣體章末總結教學案粵教版選修3.doc

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2019-2020年高中物理第二章固體液體和氣體章末總結教學案粵教版選修3 一、單晶體、多晶體、非晶體的判斷 單晶體的某些物理性質表現出各向異性，多晶體和非晶體都具有各向同性，但單晶體和多晶體有確定的熔點，非晶體沒有． 例1　關于晶體和非晶體，下列說法中正確的是(　　) A．可以根據各向異性或各向同性來鑒別晶體和非晶體 B．一塊均勻薄片，沿各個方向對它施加拉力，發(fā)現其強度一樣，則此薄片一定是非晶體 C．一個固體球，如果沿其各條直徑方向的導電性能不同，則該球體一定是單晶體 D．一塊晶體，若其各個方向的導熱性能相同，則這塊晶體一定是多晶體 答案　C 解析　根據各向異性和各向同性只能確定是否為單晶體，無法用來鑒別晶體和非晶體，選項A錯誤；薄片在力學性質上表現為各向同性，也無法確定薄片是多晶體還是非晶體，選項B錯誤；固體球在導電性質上表現為各向異性，則一定是單晶體，選項C正確；某一晶體的物理性質顯示各向同性，并不意味著該晶體一定是多晶體，對于單晶體并非所有物理性質都表現為各向異性，選項D錯誤． 二、氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應用 1．玻意耳定律、查理定律、蓋呂薩克定律可看成是理想氣體狀態(tài)方程在T恒定、V恒定、p恒定時的特例． 2．正確確定狀態(tài)參量是運用氣體實驗定律的關鍵． 求解壓強的方法：(1)在連通器內靈活選取等壓面，由兩側壓強相等列方程求氣體壓強．(2)也可以把封閉氣體的物體(如液柱、活塞、氣缸等)作為力學研究對象，分析受力情況，根據研究對象所處的不同狀態(tài)，運用平衡條件或牛頓第二定律列式求解． 3．注意氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程只適用于一定質量的氣體，對打氣、抽氣、灌氣、漏氣等變質量問題，巧妙地選取對象，使變質量的氣體問題轉化為定質量的氣體問題． 例2　如圖1所示，兩個側壁絕熱、頂部和底部都導熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0.氣缸中各有一個絕熱活塞(質量不同，厚度可忽略)．開始時K關閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強分別為p0和；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為，現使氣缸底與一恒溫熱源接觸，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K，經過一段時間，重新達到平衡．已知外界溫度為T0，不計活塞與氣缸壁間的摩擦．求： 圖1 (1)恒溫熱源的溫度T； (2)重新達到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx. 答案　(1)T0　(2)V0 解析　(1)與恒溫熱源接觸后，在K未打開時，右活塞不動，兩活塞下方的氣體經歷等壓過程，由蓋呂薩克定律得：＝，解得：T＝T0. (2)由初始狀態(tài)的力學平衡條件可知，左活塞的質量比右活塞的質量大．打開K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至氣缸頂，才能滿足力學平衡條件．氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫熱源接觸，兩部分氣體各自經歷等溫過程．設左活塞上方氣體最終壓強為p，由玻意耳定律得：pVx＝， (p＋p0)(2V0－Vx)＝p0V0， 聯立上述二式得：6V－V0Vx－V＝0， 其解為：Vx＝V0；另一解Vx＝－V0，不合題意，舍去． 例3　如圖2所示，一定質量的氣體放在體積為V0的容器中，室溫為T0＝300 K，有一光滑導熱活塞C(不占體積)將容器分成A、B兩室，B室的體積是A室的兩倍，A室容器上連接有一U形管(U形管內氣體的體積忽略不計)，兩邊水銀柱高度差為76 cm，右室容器中連接有一閥門K，可與大氣相通(外界大氣壓等于76 cmHg)．求： 圖2 (1)將閥門K打開后，A室的體積變成多少？ (2)打開閥門K后將容器內的氣體從300 K分別加熱到400 K和540 K時，U形管內兩邊水銀面的高度差各為多少？ 答案　(1)V0　(2)0　15.2 cm 解析　(1)初始時，pA0＝p0＋ρgh＝2 atm，VA0＝ 打開閥門K后，A室氣體等溫變化，pA＝1 atm，體積為VA，由玻意耳定律得 pA0 VA0＝pAVA VA＝＝V0 (2)假設打開閥門K后，氣體從T0＝300 K升高到T時，活塞C恰好到達容器最右端，即氣體體積變?yōu)閂0，壓強仍為p0，即等壓過程． 根據蓋呂薩克定律＝得 T＝T0＝450 K 因為T1＝400 K<450 K，所以pA1＝p0，水銀柱的高度差為零． 從T＝450 K升高到T2＝540 K為等容過程，根據查理定律＝，得pA2＝1.2 atm. T2＝540 K時，p0＋ρgh′＝1.2 atm， 故水銀高度差h′＝15.2 cm. 三、理想氣體的圖象問題 名稱 圖象 特點 其他圖象 等 溫 線 p－V pV＝CT(C為常量)，即pV之積越大的等溫線對應的溫度越高，離原點越遠 p－ p＝，斜率k＝CT，即斜率越大，對應的溫度越高 等 容 線 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，對應的體積越小 等 壓 線 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，對應的壓強越小 例4　(多選)一定質量的理想氣體的狀態(tài)變化過程的p－V 圖象如圖3所示，其中A是初狀態(tài)，B、C是中間狀態(tài)，A→B是等溫變化，如將上述變化過程改用p－T圖象和V－T圖象表示，則下列各圖象中正確的是(　　) 圖3 答案　BD 解析　在p－V圖象中，由A→B，氣體經歷的是等溫變化過程，氣體的體積增大，壓強減小；由B→C，氣體經歷的是等容變化過程，根據查理定律＝，pC>pB，則TC>TB，氣體的壓強增大，溫度升高；由C→A，氣體經歷的是等壓變化過程，根據蓋呂薩克定律＝，VC>VA，則TC>TA，氣體的體積減小，溫度降低．A項中，B→C連線不過原點，不是等容變化過程，A錯誤；C項中，B→C體積減小，C錯誤；B、D兩項符合全過程．綜上所述，正確答案選B、D. 1．(晶體和非晶體)下列關于晶體與非晶體的說法，正確的是(　　) A．橡膠切成有規(guī)則的幾何形狀，就是晶體 B．石墨晶體打碎后變成了非晶體 C．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬塊是非晶體 D．非晶體沒有確定的熔點 答案　D 解析　晶體具有天然的規(guī)則的幾何形狀，故A錯；石墨晶體打碎后還是晶體，故B錯；金屬是多晶體，故C錯；非晶體沒有確定的熔點，故D對．故正確選項為D. 2．(氣體實驗定律的應用)如圖4所示，氣缸放置在水平臺上，活塞質量為5 kg，面積為25 cm2，厚度不計，氣缸全長25 cm，大氣壓強為1105 Pa，當溫度為27 ℃時，活塞封閉的氣柱長10 cm，若保持氣體溫度不變，將氣缸緩慢豎起倒置．g取10 m/s2. 圖4 (1)求氣缸倒置后氣柱長度； (2)氣缸倒置后，溫度升至多高時，活塞剛好接觸平臺(活塞摩擦不計)? 答案　(1)15 cm　(2)227 ℃ 解析　(1)將氣缸倒置，由于保持氣體溫度不變，故氣體做等溫變化： p1＝p0＋＝1.2105 Pa p2＝p0－＝0.8105 Pa 由玻意耳定律得： p1L1S＝p2L2S，解得L2＝15 cm (2)氣體做等壓變化： T2＝T1＝(273＋27) K＝300 K，L2＝15 cm，L3＝25 cm ＝，T3＝T2＝T2≈500 K＝227 ℃. 3．(氣體實驗定律的應用)容積為1 L的燒瓶，在壓強為1.0105 Pa時，用塞子塞住，此時溫度為27 ℃；當把它加熱到127 ℃時，塞子被打開了，稍過一會兒，重新把塞子塞好(塞子塞好時瓶內氣體溫度仍為127 ℃，壓強為1.0105 Pa)，把－273 ℃視作0 K．求： (1)塞子打開前，燒瓶內的最大壓強； (2)最終瓶內剩余氣體的質量與原瓶內氣體質量的比值． 答案　(1)1.33105 Pa　(2) 解析　(1)塞子打開前：選瓶中氣體為研究對象 初態(tài)有p1＝1.0105 Pa，T1＝300 K 末態(tài)氣體壓強設為p2，T2＝400 K 由查理定律可得p2＝p1≈1.33105 Pa. (2)設瓶內原有氣體體積為V，打開塞子后溫度為400 K、壓強為1.0105 Pa時氣體的氣體為V′ 由玻意耳定律有p2V＝p1V′ 可得V′＝V 故瓶內所剩氣體的質量與原瓶內氣體質量的比值為. 4．(理想氣體的圖象問題)一定質量的理想氣體，經歷一膨脹過程，此過程可以用圖5中的直線ABC來表示，在A、B、C三個狀態(tài)上，氣體的溫度TA、TB、TC相比較，大小關系為(　　) 圖5 A．TB＝TA＝TC B．TA＞TB＞TC C．TB＞TA＝TC D．TB＜TA＝TC 答案　C 解析　由題圖中各狀態(tài)的壓強和體積的值得：pAVA＝pCVC＜pBVB，因為＝C，可知TA＝TC＜TB.