16 第2章 章末阶段总结(二) 气体、固体和液体-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

章末阶段总结(二)　气体、固体和液体 一、固体和液体的性质 固体和液体的知识与生活联系密切，学习中要加强理论联系实际，既要重视固体和液体性质的识记、理解，又要灵活应用来解释生活中的相关现象。高考对相关内容的考查较少，题型以选择题为主。 【典例1】 下列关于固体和液体的说法正确的是(　　 ) A．多晶体是由单晶体组合而成的，所以多晶体和单晶体都表现为各向异性 B．天然水晶是晶体，熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体 C．液体表面层分子间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力 D．玻璃管裂口放在火上烧熔，使尖端变圆，是利用了液体的流动性特点 解析：选C。多晶体是由小的单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体表现为各向同性，而单晶体表现为各向异性，故A错误；天然水晶是晶体，熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体，故B错误；液体表面层分子之间的距离大于液体内部分子之间的距离，分子间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，C正确；玻璃管裂口放在火上烧熔，使尖端变圆，是利用了液体表面张力的作用，使表面积有收缩到最小的趋势，故D错误。 二、气体状态变化的综合分析 气体的状态变化问题是历年高考的必考内容，主要围绕气体的三个实验定律和理想气体状态方程的应用命题，典型问题如“多过程”“关联气体”“变质量”等，综合性较强。题型既有选择题，又有计算题。分析气体状态变化问题的基本思路如下： 【典例2】 (2024·广东高考)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1＝300 K时，A内气体体积VA1＝4.0×102 m3，B内气体压强pB1等于大气压强p0，已知活塞的横截面积S＝0.10 m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105 Pa，重力加速度大小取g＝10 m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2＝270 K时： (1)求B内气体压强pB2； (2)求A内气体体积VA2； (3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。 解析：(1)(2)假设温度降低到T2时，差压阀没有打开，A、B两个汽缸导热良好，B内气体做等容变化，则 初态： pB1＝p0，T1＝300 K 末态：T2＝270 K 根据查理定律可得＝ 代入数据可解得pB2＝9×104 Pa A内气体做等压变化，压强保持不变，则 初态：VA1＝4.0×102 m3，T1＝300 K 末态：T2＝270 K 根据盖­吕萨克定律可得＝ 代入数据解得VA2＝3.6×102 m3 由于p0－pB2<Δp 假设成立，即pB2＝9×104 Pa。 (3)恰好稳定时，A内气体压强为 pA′＝p0＋ B内气体压强pB′＝p0 此时差压阀恰好关闭，所以有 pA′－pB′＝Δp 代入数据联立解得m＝1.1×102 kg。 答案：(1)9×104 Pa　(2)3.6×102 m3 (3)1.1×102 kg 【典例3】 (2024·山东高考)图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1＝1.0 cm2，长度H＝100.0 cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2＝90.0 cm2，高度h＝20.0 cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2，大气压p0＝1.0×105 Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 (1)求x； (2)松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 解析：(1)由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有p1(H－x)S1＝p2HS1 又因为p1＝p0，p2＋ρgh＝p0 代入数据联立解得x＝2 cm。 (2)当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有 p0V＋p2HS1＝p3 又因为p3＋ρg·＝p0 代入数据联立解得V＝8.92×10－4 m3。 答案：(1)2 cm　(2)8.92×10－4 m3 三、气体状态变化的图像问题 利用图像描绘研究对象的状态变化过程是物理中常用的科学方法。分析图像问题时，首先要明确图像的物理意义，即图像描绘哪两个物理量之间的变化关系；其次要注意一些特殊图线的特点，理解其对应的特殊变化过程和规律；最后要注意图线的截距、斜率和面积等代表的隐含物理信息。气体状态变化的图像问题也是高考考查的重点之一，主要涉及气体图像的识别、应用和转换。 【典例4】 (2024·重庆高考)密封于汽缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、bc和cd三个热力学过程到达状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V ­T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p ­T图像正确的是(　　 ) 解析：选C。由V ­T图像可知，理想气体在ab过程做等压变化，且温度升高，体积增大；理想气体在bc过程做等温变化，且体积增大，再结合玻意耳定律可知，压强减小；理想气体在cd过程做等容变化，且温度升高，由盖­吕萨克定律可知，压强增加。综上可知，正确的p ­T图像为选项C。 学科网（北京）股份有限公司 $$