2025届高考物理一轮复习导学案：第十五章 热学 第二课时 气体固体液体

第十五章 热学 第2课时 气体、固体与液体 【学习目标】 1.知道晶体和非晶体特点，了解液晶的主要性质；了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。 2.掌握气体压强的计算方法。 3.掌握气体实验定律的内容、适用条件，并会应用解决问题。 【重点难点】掌握气体实验定律的内容、适用条件，并会应用解决问题。 【自主学习】 考点一　固体和液体性质的理解 1．固体 (1)分类：固体分为________和______________两类。晶体又分为__________和__________。 (2)晶体和非晶体的比较 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 ________ 不确定 物理性质 各向异性 ________ 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互________ 2.液体 (1)液体的表面张力：①作用效果：液体的表面张力使液面具有________的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，________形表面积最小。 ②方向：表面张力跟液面________，跟这部分液面的各条分界线________。 ③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为________。 (2)浸润和不浸润：①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体不浸润固体。 ②毛细现象：浸润液体在细管中________，不浸润液体在细管中________。 3． 液晶：(1)液晶的物理性质：①具有液体的________________。②具有晶体的_____________________。 (2)液晶的微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。 例1　(2023·江苏徐州市三模)石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则(　　) A．新材料属于非晶体 B．新材料没有固定的熔点 C．低温下新材料中碳原子停止运动 D．层间相邻碳原子间作用力表现为引力 【自主训练1】下列说法正确的是（ ） A.晶体的所有物理性质都是各向异性的。 B.液晶是液体和晶体的混合物。 C.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体。 D.在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用。 例2　关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是(　　) A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 B．乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果 C．丙图液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 D．丁图中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润 考点二　气体压强的计算 1.活塞模型 如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。 求气体压强的基本方法：先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。 图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS，则气体的压强为p＝p0＋。 图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S，则气体压强为 p＝p0－＝p0－ρ液gh。 2．连通器模型 如图所示，U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。 则有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2)。 例3　若已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，图甲、乙中汽缸横截面积为S，不计摩擦力，下列图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强。 考点三　气体实验定律　理想气体状态方程 内容 表达式 图像 玻意耳 定律 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成________ p1V1＝p2V2 查理定律 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成________ ＝ 拓展：Δp＝ΔT 盖—吕萨克定律 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成________ ＝________ 拓展：ΔV＝ΔT 理想气体状态方程 理想气体：在任何温度、任何________下都遵从气体实验定律的气体。 ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。 ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由________决定。 理想气体状态方程：________________或________(质量一定的理想气体) *克拉伯龙方程：pV＝nRT，其中n表示物质的量，n＝，R为常数，对所有气体都相等。 【拓展】请从微观的角度解释气体实验三定律。 (1)玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能________。体积减小时，分子的数密度________，气体的压强________。 (2)查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能________，气体的压强________。 (3)盖—吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能________。只有气体的体积同时增大，使分子的数密度______，才能保持压强不变。 【例4】如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（    ） A．图中由左向右刻度线对应的示数减小 B．相邻刻度线对应的示数差值相同 C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管 D．冬天气压比夏天大，若温度计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大 【自主练习】 1．（多选）2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。他们通过透明胶带对石墨进行反复地粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是（　　）  A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨是单质，石墨烯是化合物 C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体 D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的 2．（多选）固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T。下列判断正确的有（　　）   A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体 B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形 C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性 D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同 3．规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一、合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是（　　） A．图片中的口罩为不合格产品 B．图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关 C．图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分子密集 D．水滴表面张力存在使其表面分子势能小于水滴里分子势能 4．（2023·河北秦皇岛·校联考二模）下列关于热现象的描述，正确的是（　　） A．晶体具有确定的熔点和规则的形状，非晶体没有确定的熔化温度 B．100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子势能增加 C．缝衣针会停在水面，是由于液体表面层分子间距略小于，存在表面张力 D．热量不能从低温物体传到高温物体 5．（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）下列关于液体和固体性质的说法，正确的是（） A．两端开口的细玻璃管竖直插入水中，管内水面比管外水面高 B．液体表面具有收缩趋势，是由于液体表面层分子的分布比内部更密集 C．液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向同性 D．多晶体没有天然的几何形状，也没有确定的熔点 6．（2023·江西·校联考模拟预测）如图，雨后的树叶上聚集了大量的水珠，下列说法正确的是（    ） A．水珠表面层，水分子比较密集 B．水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力 C．水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力 D．水珠表面层，水分子势能小于在平衡位置时的势能 7．（2023·全国·校联考模拟预测）如图所示，一端封闭的玻璃管用的水银柱封闭一定质量的理想气体，玻璃管水平放置时，气柱长为。设大气压强为，环境温度保持不变，当玻璃管置于倾角为30°的斜面上且开口端沿斜面向上放置，玻璃管静止不动时，空气柱的长度是（　　） A． B． C． D． 8．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 9．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压。当火箭以加速度a＝g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数稳定在，已知水银气压计的示数与液柱高度成正比，如图所示。可视为起飞时重力加速度恒为g，则起飞时舱内气体的温度是（    ） A．250K B．300K C．360K D．400K 10.(2024·江苏南京市开学考)如图，容器P和容器Q通过阀门K连接，P的容积是Q的2倍。P中盛有氧气，气压为4p0，Q中为真空，打开阀门，氧气进入容器Q，设整个过程中气体温度不变，氧气视为理想气体，稳定后，检测容器P的气压表示数为(　　) A.p0 B.p0 C．3p0 D.p0 11.食盐是我们生活中不可缺少的调味品，通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．食盐晶体是正六面体形 B．食盐所有的物理性质都具有各向异性 C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体 D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变 12．神舟十二号航天员刘伯明曾在太空中用毛笔写下“理想”二字。在太空舱内使用的毛笔、墨汁和纸张都是特制的，毛笔笔尖内部存在毛细管能够吸墨，笔尖与纸张接触时，墨汁就从笔尖转移到纸上。在太空舱内(　　) A．使用普通中性笔也能流畅书写 B．墨汁分子间不存在作用力 C．墨汁不浸润毛笔笔尖 D．墨汁浸润纸张 2 学科网（北京）股份有限公司 $$