第14章 第39讲 固体、液体与气体-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

第39讲　固体、液体与气体 一、固体分类 1．__晶体__：如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等． 2．__非晶体__：如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等． 二、液体 1．液体的微观结构 (1)分子间距：液体分子间的距离很小． (2)分子间作用力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要__小__． (3)分子运动：在温度相同的情况下，液体的扩散速度要比固体的扩散速度__快__． 2．表面张力 (1)作用：液体的表面张力使液面具有__收缩__的趋势． (2)方向：表面张力跟液面__相切__，跟这部分液面的分界线垂直． (3)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力__越大__． 3．液晶 (1)定义：像液体一样具有__流动性__，其光学性质与某些晶体相似，具有各向__异性__的有机化合物，称为液晶． (2)液晶的用途：液晶可以用作显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用． 三、气体 1．气体：气体分子的速率分布，表现出“__中间多，两头少__”的统计分布规律． 2．气体实验定律 (1)玻意尔定律p1V1＝p2V2或pV＝C1(常数). (2)查理定律：＝或＝C2(常数). (3)盖—吕萨克定律：＝或＝C3(常数). 3．理想气体状态方程：＝或＝C(常数). 考点一　固体、液体性质 1．晶体与非晶体的比较 类型 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 形成与 转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体 2．液体表面张力 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 表面 特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜 表面张力的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 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，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 　(1)关于固体、液体，下列说法正确的是(　B　) A．晶体没有确定的熔点，非晶体有确定的熔点 B．液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学的各向异性 C．表面张力使液体表面具有扩张的趋势，使液体表面积趋于最大 D．发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降 (2)下列关于实验及现象的说法正确的是(　D　) A．液晶光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性 B．气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力 C．若空气中水蒸汽的气压大，人感觉到空气湿度一定大 D．由于液体表面层内的分子间距大于r0，从而形成表面张力 考点二　气体压强计算 1．平衡状态下气体压强的求法 力平 衡法 选取与气体接触的液柱(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 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．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 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．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(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． 　(1)(液柱模型)求图中被封闭气体A的压强．图中的玻璃管内都灌有水银且水银柱都处在平衡状态，大气压强p0＝76 cmHg.(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2). 解析：①pA＝p0－ph＝76 cmHg－10 cmHg＝66 cmHg； ②pA＝p0－ph＝76 cmHg－10×sin 30° cmHg＝71 cmHg； ③pB＝p0＋ph2＝76 cmHg＋10 cmHg＝86 cmHg； pA＝pB－ph1＝86 cmHg－5 cmHg＝81 cmHg. 答案：①66 cmHg　②71 cmHg ③81 cmHg (2)(活塞模型)如图所示，汽缸质量是M，活塞质量是m，不计缸内气体的质量，汽缸置于光滑水平面上，当用一水平外力F拉动活塞时，活塞和汽缸能保持相对静止向右加速，求此时缸内气体的压强有多大？(活塞横截面积为S，大气压强为p0，不计一切摩擦) 解析：以活塞和汽缸为研究对象，根据牛顿第二定律 加速度为：a＝① 以汽缸为研究对象，再根据牛顿第二定律得p0S－pS＝Ma 缸内气体的压强p＝p0－a② 由①式和②式联立可得：p＝p0－. 答案：p0－ 考点三　气体实验定律和气体状态变化图像 1．封闭气体压强的求法 平衡状态 力平衡法 选取与气体接触的液柱(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 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．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 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 加速运 动系统 选取与气体接触的液柱(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 2．理想气体状态方程与气体实验定律的关系 ＝ 适用条件为一定质量的某种理想气体． 3．一定质量的气体不同图像的比较 过程 图线类别 图像特点 图像示例 等温 过程 p­V pV＝CT(其中C为常量)，即p、V之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 等温 过程 p­ p＝CT(其中C为常量)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 等容 过程 p­T p＝T(其中C为常量)，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 等压 过程 V­T V＝T(其中C为常量)，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 　(多选)一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p­图线如图所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab段延长线过坐标原点，cd段与p轴垂直，da段与轴垂直．则(　AC　) A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大 B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小 C．c→d，压强不变、温度降低、体积减小 D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变 解析：由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确；由理想气体状态方程＝C可知＝CT，由题图可知，连接Ob的直线的斜率小，所以b对应的温度低，b→c过程温度升高，由图像可知，压强增大，体积也增大，故B错误；由图像可知，c→d过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程＝C可知气体温度降低，故C正确；由图像可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故D错误． 考点四　气体实验定律的微观解释 1．气体分子运动的特点 2．气体压强的决定因素 (1)如图所示，设容器内气体分子的质量为m，分子平均速率为，则气体分子平均动能Ek＝m2；单位体积内气体分子数(或分子数密度)为n，由于任一时刻向每个方向上运动的气体分子数均等，则在单位时间Δt内碰撞器壁单位面积ΔS的气体分子总数为N0＝nΔtΔS； (2)设分子垂直碰撞器壁且为弹性碰撞，一次碰撞过程中每个气体分子动量的改变量大小为2m.设这些分子对器壁面积ΔS产生的平均压力为F，由牛顿第三定律知，器壁对这些气体分子的平均作用力大小为F′＝F； 由动量定理有：F′Δt＝N0·2m 容器内气体产生的压强为：p＝ 由以上几式可得：p＝nm2＝nk (3)由上式可知，气体压强决定因素是分子的平均速率与分子的密集程度． 　负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以大大减少医务人员被感染的机会．病房中气压小于外界环境的大气压．若负压病房的温度和外界温度相同，负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是(　C　) A．负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能 B．负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中气体分子的运动速率 C．负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数 D．相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力 解析：温度是气体分子平均动能的标志，负压病房的温度和外界温度相同，故负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能，A错误；但是负压病房内每个气体分子的运动速率不一定小于外界环境中每个气体分子的运动速率，B错误；决定气体分子压强的微观因素是单位体积气体分子数和气体分子撞击器壁力度，现内外温度相等，即气体分子平均动能相等(撞击力度相等)，压强要减小形成负压，则要求负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，C正确；压力F＝pS，内外压强不等，相同面积负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力，D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $$