4.固体、液体和气体-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

第4讲　 固体、液体和气体 4.1考点精析 考点一　固体、液体的性质　气体分子动理论 1.对晶体和非晶体的理解 (1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。 (2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。 (3)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。 (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。 2.对液体表面张力的理解 (1)形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力。 (2)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。 (3)表面张力的效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，在体积相同的条件下，球形的表面积最小。 3.气体的分子动理论 (1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。 (2)气体分子呈现“中间多，两头少”的分布规律。 (3)气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。 (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 例1 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示。甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是(　　) 图1 A.甲一定是单晶体 B.乙可能是金属薄片 C.丙在一定条件下可能转化成乙 D.甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的 例2 (多选)下列说法正确的是(　　) A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上。这是由于水表面存在表面张力的缘故 B.在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.将玻璃管道裂口放在火上烧，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.漂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 例3 (多选)氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图2所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知(　　) 图2 A.同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律 B.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大 D.①状态的温度比②状态的温度低 考点二　气体实验定律和理想气体状态方程 1.气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖－吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝ ＝ 图像 2.理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程 ＝ 或 ＝C。 3.两个重要的推论 (1)查理定律的推论：Δp＝ΔT (2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT 例4 如图3所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L＝50 cm，管两侧水银面的高度差为h＝19 cm，大气压强恒为76 cmHg。 图3 (1)若初始环境温度为27 ℃，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度； (2)若保持环境温度27 ℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。 跟踪训练 1.徒手潜水是一项挑战人类极限的运动，潜水员不借助任何装备，可以徒手下潜到海面下一百多米处。潜水员进行徒手潜水练习时，经常使用“潜水钟”应对突发情况，潜水钟可以简化为如图4所示的开口向下的重金属圆筒，内部存有空气。在某次练习时，潜水钟被吊放至深度H1＝50 m的水下，此时潜水钟内的空气体积V＝0.5 m3，已知海水的密度ρ＝1.025×103 kg/m3，重力加速度g＝10 m/s2，大气压强p0相当于10 m海水柱产生的压强，忽略温度的变化和海水密度随深度的变化，现将潜水钟缓慢提升至深度H2＝20 m处。 图4 (1)潜水钟的高度远小于潜水钟所在处的海水深度，求潜水钟在深度H2处时，钟内气体的体积； (2)求潜水钟在深度H1、H2两处时，绳子拉力大小的差值。 2.小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图5所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600 g、截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1 200 g的铁块，并