2020年高考物理复习 第11章 试题解析52
学案52 固体 液体 气体
一、概念规律题组
1.下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( )
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体
C.大粒盐磨成细盐,就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
2.关于液体的表面张力,下列说法中正确的是( )
A.液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为零
C.不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面垂直
3.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系中正确的是( )
A.p1=p2,V1=2V2,T1=T2
B.p1=p2,V1=V2,T1=2T2
C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2
D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2
二、思想方法题组
4.在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于( )
A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
B.气体分子的密集程度变小,分子对器壁的吸引力变小
C.每个分子对器壁的平均撞击力变小
D.气体分子的密集程度变小,单位体积内分子的重量变小
5.下列图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度.其中能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是( )
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一、气体压强的几种求法
1.平衡状态下气体压强的求法
(1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强.
(2)力平衡法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强.
(3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选与气体接触的液柱或活塞为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解.
【例1】 若已知大气压强为p0,图1中各装置均处于静止状态,求被封闭气体的压强.[重力加速度为g,图(1)、(2)中液体的密度为ρ,图(3)中活塞的质量为m,活塞的横截面积为S]
图1
二、气体实验定律、状态方程的应用
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应用气体实验定律或状态方程解题的一般步骤:
(1)明确研究对象(即选取一定质量的气体);
(2)确定气体在初、末状态的参量;
(3)结合气体实验定律或状态方程列式求解;
(4)讨论结果的合理性.
图2
【例2】 )如图2所示,一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体;一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4.现用活塞将汽缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变.当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为l/2,求此时汽缸内气体的压强.大气压强为p0,重力加速度为g.
[规范思维]
三、气体实验定律的图象
定律
变化
过程
一定质量气体
的两条图线
图线特点
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玻意耳
定律
等温
变化
等温变化在p-V图象中是双曲线,由=常数,知T越大,pV值就越大,远离原点的等温线对应的温度就越高,即T1
V2.
等容变化在p-T图象中是通过原点的直线,由p=可知,体积大时图线斜率小,所以V1>V2.
盖-
吕萨克
定律
等压
变化
等压变化在V-t图象中是通过t轴上-273.15 ℃的直线,温度不变时,同一气体体积越大,气体的压强就越小,所以p1>p2.等压变化在V-T图象中是通过原点的直线,由V=可知,压强大时斜率小,所以p1>p2.
【例3】
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图3
一定质量理想气体的状态经历了如图3所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在( )
A.ab过程中不断增加 B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增加 D.da过程中保持不变
四、晶体与非晶体
【例4】 )关于晶体和非晶体,下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母).
A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的
[规范思维]
[针对训练1]
图4
)如图4所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程,图中横轴表示时间t,纵轴表示温度T.从图中可以确定的是________.(填选项前的字母)
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B.曲线M的bc段表示固液共存状态
C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
五、液体的表面张力及浸润问题
(1)液体与气体、固体分别构成的两个不同液体薄层,浸润时液面是凹面,不浸润时,液面是凸面.
(2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现斥力.
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势.
图5
【例5】 对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图5所示.对此有下列几种解释,正确的是( )
A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏
B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密
C.附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密
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D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏
[针对训练2] 把极细的玻璃管插入水中与水银中,如下图所示,正确表示毛细现象的是( )
【基础演练】
1.)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是________.
A.液体的分子势能与体积有关
B.晶体的物理性质都是各向异性的
C.温度升高,每个分子的动能都增大
D.露球呈球状是由于液体表面张力的作用
2.关于液晶,下列说法中正确的有( )
A.液晶是一种晶体
B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
C.液晶的光学性质随温度的变化而变化
D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
3.下列关于液体表面现象的说法中正确的是( )
A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力的缘故
B.处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会成球状,是因为液体内分子间有相互吸引力
C.玻璃管道裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故
D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性的缘故
4.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是,当火罐内的气体( )
A.温度不变时,体积减小,压强增大
B.体积不变时,温度降低,压强减小
C.压强不变时,温度降低,体积减小
D.质量不变时,压强增大,体积减小
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5.一定质量的理想气体,由状态a经b变化到c,如图6所示,则下列四图中能正确反映出这一变化过程的是( )
图6
图7
6.如图7所示,玻璃管内封闭了一段气体,气柱长度为l,管内外水银面高度差为h,若温度保持不变,把玻璃管稍向上提起一段距离,则( )
A.h,l均变大
B.h,l均变小
C.h变大,l变小
D.h变小,l变大
题号
1
2
3
4
5
6
答案
【能力提升】
7.(1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成,由于蒸发________,湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度.干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关,温度相差越大,说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”).
(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为3.0×10-3 m3.用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105 Pa.推动活塞压缩气体,稳定后测得气体的温度和压强分别为320 K和1.6×105 Pa.
①求此时气体的体积;
②保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为8.0×104 Pa,求此时气体的体积。
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8.有一排气口直径为2.0 mm的压力锅,如图8甲所示,排气口上用的限压阀A的质量为34.5 g,根据图乙所示的水的饱和汽压跟温度关系的曲线,求:当压力锅煮食物限压阀放气时(即限压阀被向上顶起时)锅内能达到的最高温度.(g取10 m/s2,1标准大气压即1 atm=1.0×105 Pa)
图8
9.一气象探测气球,在充有压强为1.00 atm(即76.0 cmHg)、温度为27.0 ℃的氦气时,体积为3.50 m3.在上升至海拔6.50 km高空的过程中,气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0 cmHg,气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变.此后停止加热,保持高度不变.已知在这一海拔高度气温为-48.0 ℃.求:
(1)氦气在停止加热前的体积;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
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图9
10.图9中系统是由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面积均为S的容器组成.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.两个容器的下端由可忽略容积的细管连通.容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气.大气的压强为p0,温度为T0=273 K,两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时,各气体柱的高度如图所示.现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体.求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(2)水的温度。
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学案52 固体 液体 气体
【课前双基回扣】
1.D [只有单晶体才表现为各向异性,故A错;单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,金属属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐仍是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故C错;晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,故D对.]
2.C [液体表面张力就是液体表面各部分之间相互吸引的力,A错.液体的表面层分子要比内部稀疏些,分子间的距离较内部分子间的距离大,表面层分子间表现为引力,B错.液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,C正确.液体表面张力的方向总是与液面相切,总是跟液面分界线相垂直,D错.]
3.D [由理想气体状态方程=可判断,只有D项正确.]
4.A [温度不变,一定量气体分子的平均动能、平均速率不变,每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变,但体积增大后,单位体积内的分子数减少,因此单位时间内碰撞次数减少,气体压强减小,A正确,B、C、D错误.]
5.AB [A图象横坐标T不变,是等温变化,A正确;而pV=C,因此=C,在p-图上等温线是过原点的倾斜直线,B正确;C图象中等温线应是双曲线,C错误;D图线的温度发生变化,不表示等温变化,D错误.]
思维提升
1.晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点.
单晶体表现为各向异性,而多晶体及非晶体则表现为各向同性.
2.液体表面层内的分子比液体内部的稀疏,分子间表现为引力,形成表面张力,它使液面具有收缩的趋势.方向沿液面的切线,与分界线垂直.
3.理想气体状态方程
一定质量的理想气体状态方程:=或=恒量.气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.
4.可用p-V、p-T、V-T图象表示等温、等容、等压变化.
【核心考点突破】
例1 (1)p0-ρgh (2)p0-ρgh (3)p0+
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解析 在图(1)中,选B液面为研究对象,由二力平衡得F下=F上,即p下S′=p上S′(S′为小试管的横截面积),所求气体压强就是A液面所受压强pA.B液面所受向下的压强p下是pA加上液柱h所产生的液体压强,由连通器原理可知B液面所受向上的压强为大气压强p0,故有pA+ρgh=p0,所以pA=p0-ρgh.
在图(2)中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有pAS″+phS″=p0S″(S″为U型管的横截面积),所以pA=p0-ρgh.
在图(3)中,以活塞为研究对象,由平衡条件得
pS=mg+p0S,所以p=p0+.
例2 p0+
解析 设当小瓶内气体的长度为l时,压强为p1;当小瓶的底部恰好与液面相平时,瓶内气体的压强为p2,汽缸内气体的压强为p3.依题意知p1=p0+ρgl①
由玻意耳定律得 p1S=p2(l-l)S②
式中S为小瓶的横截面积.联立①②两式,得
p2=(p0+ρgl)③
又有p2=p3+ρgl④
联立③④式,得p3=p0+
[规范思维] 解此类题,先要分析气体初、末状态参量;然后明确气体经历的过程特点,再选择合适的方程进行求解.
例3 AB [
首先,因为bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,即气体体积在bc过程中保持不变,B正确;ab是等温线,压强减小则体积增大,A正确;cd是等压线,温度降低则体积减小,C错误;连接aO交cd于e,则ae是等容线,即Va=Ve,因为Vd
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