第2章 气体、固体和液体 章末素养提升-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（人教版2019，浙江）

章末素养提升 物理观念 气体的状 态参量 (1)状态参量：温度T、压强p、体积V (2)热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 (3)热力学温度与摄氏度的关系：T＝t＋273.15 K 气体实 验定律 (1)玻意耳定律(等温变化) ①成立条件：m、T一定 ②表达式pV＝C ③等温线：p－V图像是双曲线的一支，p－图像是一条过原点的直线 (2)盖—吕萨克定律(等压变化) ①成立条件：m、p一定 ②表达式＝C ③等压线(V－T)——过原点的倾斜直线 (3)查理定律(等容变化) ①成立条件：m、V一定 ②表达式＝C ③等容线(p－T)——过原点的倾斜直线 理想气体 (1)理想气体：严格遵从气体实验定律的气体。实际气体在压强不太大，温度不太低时可以看成理想气体 (2)理想气体特点：分子间的相互作用力和分子势能忽略不计 (3)理想气体的状态方程：＝C(质量一定) 固体的 分类 (1)固体分为晶体和非晶体 (2)晶体分为单晶体和多晶体 (3)晶体的微观结构：在各种晶体中，原子(或分子、离子)按照一定的规则排列，具有空间上的周期性 液体 (1)液体的性质：①表面张力：使液体表面张紧，具有收缩的趋势，使液体表面积趋向最小；②浸润和不浸润、毛细现象 (2)液晶：既具有液体的流动性，又具有某些晶体的各向异性 科学 思维 1.能建立理想气体模型，知道将实际气体看成理想气体的条件 2．能用气体实验定律和理想气体状态方程解决实际问题 3．能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律 科学探究 1.能对“一定质量温度不变的气体压强和体积关系”提出相关问题或猜想 2．会用图像法探究压强和体积之间的关系，并体会作p－图像的必要性 3．能对实验过程和结果进行反思 科学态度与责任 通过气体、固体和液体的学习和研究，领会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 例1　(多选)关于固体、液体和气体，下列说法中正确的是(　　) A．慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关 B．具有各向同性的物质一定没有确定的熔点 C．某种液体与固体接触，当固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力时，该液体浸润固体 D．液晶的物理性质稳定，外界条件的变动不会引起液晶分子排列变化 答案　AC 解析　液体的表面张力是液体表面层内的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力的结果，液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势，慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关，A正确；多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，B错误；某种液体和固体接触时，由浸润的特点可知，C正确；液晶具有液体的流动性，其物理性质并不稳定，液晶分子的排列是不稳定的，外界的微小变动就能引起液晶分子排列的变化，D错误。 例2　一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p－T图像如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是(　　) A．A到B过程中，气体的压强变大、温度升高、体积变大 B．B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多 C．C到D过程中，体积变大、分子热运动剧烈程度不变 D．D到A过程中，气体压强不变、内能减小、体积变大 答案　C 解析　在该图像中过原点的直线是等容线，A到B过程中，气体的体积不变，故A错误；B到C过程中，压强不变，温度升高，则分子平均动能增大，由＝C知体积变大，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误；C到D过程中，温度不变，气体分子热运动剧烈程度不变，由pV＝C知，压强减小，体积变大，故C正确；D到A过程中，气体发生等压变化，压强不变，温度降低，则气体内能减小，由＝C知体积减小，故D错误。 例3　用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为1 atm的空气0.1 L，自行车内胎的容积为2.0 L，假设胎内原来空气的压强为1 atm，且打气过程温度不变且内胎容积不变，那么打了40次后胎内空气压强为(　　) A．5 atm B．4 atm C．3 atm D．2 atm 答案　C 解析　每打一次可打入压强为1 atm的空气0.1 L，打了40次，气压为1 atm时总体积为0.1× 40 L＝4 L，加上胎内原有的气体，压缩前气体总体积V1＝4 L＋2 L＝6 L，压入内胎，体积减小为2 L，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，代入数据解得p2＝3 atm，故选C。 例4　水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于764 mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数为750 mm，此时管中的水银面到管顶的距离为60 mm，环境温度为17 ℃。求： (1)若环境温度不变，当这个气压计的读数为740 mm时，水银气压计中气泡的压强是多少？ (2)若环境温度为27 ℃，且这个气压计的读数为752 mm时，水银气压计中气泡的压强是多少？(结果保留整数) 答案　(1)12 mmHg　(2)15 mmHg 解析　(1)设气压计管内横截面积为S，以水银气压计中气泡为研究对象 状态1：气体压强p1＝(764－750) mmHg＝14 mmHg 体积为V1＝60 mm·S，温度为T1＝290 K 状态2：气体压强为p2，体积为V2＝70 mm·S，温度为T2＝290 K 由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝12 mmHg 即水银气压中气泡的压强为12 mmHg； (2)状态3：气体压强为p3，体积为V3＝58 mm·S，温度为T3＝300 K， 由理想气体状态方程得＝ 解得p3＝15 mmHg 水银气压计中气泡的压强是15 mmHg。 例5　(2023·浙江金华高三阶段练习)如图所示，某探究小组将一横截面积为S＝5 cm2、质量为m＝0.1 kg的热杯盖扣在一加热平板上，热杯盖内部密封一定质量的气体。开始时封闭气体温度为T1＝300 K，封闭气体压强为大气压强。封闭气体可视为理想气体，取大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，不计热杯盖的体积变化。求： (1)当封闭气体温度降至T2＝285 K时的压强p2； (2)当封闭气体温度降至T2＝285 K时，竖直向上提起杯盖所需拉力的最小值； (3)若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时封闭气体的温度T3。 答案　(1)9.5×104 Pa　(2)3.5 N　(3)306 K 解析　(1)由题意知，气体等容变化＝ 解得p2＝9.5×104 Pa (2)竖直向上提起杯盖，由平衡条件可得 Fmin＝(p0－p2)S＋mg，解得Fmin＝3.5 N (3)若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时，设封闭气体压强为p3，由平衡条件可得mg＝(p3－p0)S 解得p3＝1.02×105 Pa 由＝ 解得封闭气体的温度T3＝306 K。 解决气体实验定律与理想气体状态方程的综合问题的一般思路： (1)审清题意，确定研究对象。 (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强。 (3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。 学科网（北京）股份有限公司 $$