高考物理一輪復(fù)習(xí)提分寶典 第37課 固體 液體 氣體

第37課·固體液體氣體1．固體和液體的性質(zhì)a．根據(jù)晶體和非晶體的特點(diǎn)解答相關(guān)概念題(1)(多選)(2018匯編，8分)下列說(shuō)法正確的是()A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體(2015全國(guó)Ⅰ)B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)(2015全國(guó)Ⅰ)C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體(2015全國(guó)Ⅰ)D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w(2015全國(guó)Ⅰ)E．在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變(2015全國(guó)Ⅰ)F．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)(2014全國(guó)Ⅱ)G．玻璃、石墨和金剛石都是晶體，木炭是非晶體H．單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)答案：BCDF解析：將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒還是晶體，仍然具有確定的熔點(diǎn)，表現(xiàn)為各向異性，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上各向異性，具有不同的光學(xué)性質(zhì)，故B項(xiàng)正確。由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，例如石墨和金剛石，故C項(xiàng)正確。在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。例如天然石英是晶體，熔融過(guò)的石英卻是非晶體；把晶體硫加熱熔化(溫度超過(guò)300℃)再倒進(jìn)冷水中，會(huì)變成柔軟的非晶硫，再過(guò)一段時(shí)間又會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硫。故D項(xiàng)正確。在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，雖然溫度保持不變，但是內(nèi)能要增加，故E項(xiàng)錯(cuò)誤。液晶具有各向異性，利用這個(gè)特性可以制成彩色顯示器，故F項(xiàng)正確。玻璃是非晶體，故G項(xiàng)錯(cuò)誤。多晶體也有固定的熔點(diǎn)，故H項(xiàng)錯(cuò)誤。b．根據(jù)液體表面張力的定義解釋相關(guān)物理現(xiàn)象(2)(多選)(2013海南單科，4分)下列說(shuō)法正確的是()A．把一枚針輕放在水面上，它會(huì)浮在水面，這是由于水表面存在表面張力的緣故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，這是因?yàn)橛椭顾谋砻鎻埩υ龃蟮木壒蔆．在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果D．在毛細(xì)現(xiàn)象中，毛細(xì)管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細(xì)管的材質(zhì)有關(guān)E．當(dāng)兩薄玻璃板間夾有一層水膜時(shí)，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，這是由于水膜具有表面張力的緣故答案：ACD解析：針輕放在水面上，它會(huì)浮在水面，這是由于水表面存在表面張力的緣故，故A項(xiàng)正確。水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，這是因?yàn)樗豢梢越?rùn)油脂，可以浸潤(rùn)玻璃，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，水滴處于完全失重狀態(tài)，僅在液體表面張力的作用下呈現(xiàn)球形，故C項(xiàng)正確。在毛細(xì)現(xiàn)象中，毛細(xì)管中的液面有的升高，即浸潤(rùn)；有的降低，即不浸潤(rùn)。浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)與液體的種類和毛細(xì)管的材質(zhì)有關(guān)，故D項(xiàng)正確。當(dāng)兩薄玻璃板間夾有一層水膜時(shí)，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，這是由于玻璃板之間的空氣排開后，中間沒(méi)有空氣，即氣壓為零，而兩玻璃板外面存在大氣壓強(qiáng)，大氣壓將兩塊玻璃緊緊地壓在一起，故E項(xiàng)錯(cuò)誤。c．根據(jù)飽和汽與飽和汽壓的性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)判斷(3)(多選)(2016江蘇單科，4分)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后，鍋內(nèi)水面上方充滿飽和汽，停止加熱，高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過(guò)程中，鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況為()A．壓強(qiáng)變小B．壓強(qiáng)不變C．一直是飽和汽D．變?yōu)槲达柡推鸢福篈C解析：在緩慢冷卻的過(guò)程中，鍋內(nèi)水蒸氣與鍋內(nèi)的液體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，所以鍋內(nèi)水蒸氣一直是飽和汽，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。在冷卻的過(guò)程中，溫度降低，飽和汽的壓強(qiáng)減小，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。2．氣體壓強(qiáng)的微觀意義a．利用氣體壓強(qiáng)的微觀意義進(jìn)行微觀解釋(4)(多選)(2018匯編，5分)下列說(shuō)法正確的是()A．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁上的平均沖量C．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由氣體的重力產(chǎn)生的D．壓縮理想氣體時(shí)要用力，是因?yàn)榉肿又g有斥力E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān)答案：AE解析：物體所受的壓力與受力面積之比叫做壓強(qiáng)，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。壓縮理想氣體時(shí)用力，是因?yàn)闅怏w壓強(qiáng)的原因，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。(溫度不變時(shí))單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)就越多；(體積不變時(shí))氣體的溫度越高，氣體分子的平均動(dòng)能越大，平均速率也越大，單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)就越多。故E項(xiàng)正確。b．利用氣體壓強(qiáng)的微觀意義對(duì)相關(guān)量進(jìn)行定性分析(5)(多選)(2018匯編，4分)下列說(shuō)法正確的是()A．一定量的氣體，在體積不變時(shí)，分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁的碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減少B．一定量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加C．氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少，氣體的壓強(qiáng)一定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大答案：AB解析：一定量的氣體，在體積不變時(shí)，氣體分子的密集程度不變；當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體分子的平均動(dòng)能減少，平均速率也減小。綜上可知，氣體分子的密集程度不變，但平均速率減小了，所以氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁的碰撞次數(shù)減少，故A項(xiàng)正確。氣體壓強(qiáng)不變，即氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力不變。而溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減少，平均速率也減小，所以每撞擊一次的作用力減小。綜上可知，氣體分子每撞擊一次的作用力減小，而要保證氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力不變，就要增加分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積平均碰撞的次數(shù)，故B項(xiàng)正確。氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少，說(shuō)明溫度降低，但沒(méi)有說(shuō)體積不變，則不能得出壓強(qiáng)一定減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。單位體積的氣體分子數(shù)增加，即體積減小了，但沒(méi)有說(shuō)溫度不變，則不能得出壓強(qiáng)一定增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用a．對(duì)理想氣體模型的基本理解(6)(多選)(2014江蘇單科，4分)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有()A．理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B．只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律答案：AD解析：理想氣體是一種理想化的物理模型，實(shí)際上并不存在，故A項(xiàng)正確。實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下可以看成理想氣體，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，與氣體的體積無(wú)關(guān)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，叫做理想氣體，這是理想氣體的定義，故D項(xiàng)正確。b．玻意耳定律、查理定律和蓋—呂薩克定律的應(yīng)用(7)(2016全國(guó)Ⅰ，10分)在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝eq\f(2σ,r)，其中σ＝0.070N/m。現(xiàn)讓水下10m處一半徑為0.50cm的氣泡緩慢上升，已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2。①求在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；②忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來(lái)半徑之比的近似值。答案：①Δp1＝28Pa(3分)②eq\f(r2,r1)＝eq\r(3,2)≈1.3(7分)解析：①當(dāng)氣泡在水下h＝10m時(shí)，設(shè)其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp1，則Δp1＝eq\f(2σ,r1)(2分)代入題給數(shù)據(jù)得Δp1＝28Pa(1分)②設(shè)氣泡在水下10m處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p1，氣泡體積為V1；氣泡到達(dá)水面附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp2，其體積為V2，半徑為r2。氣泡上升過(guò)程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2(1分)由力學(xué)平衡條件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1(1分)p2＝p0＋Δp2(1分)氣泡體積V1和V2分別為V1＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,1)(1分)V2＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,2)(1分)聯(lián)立以上各式得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))3＝eq\f(ρgh＋p0＋Δp1,p0＋Δp2)(1分)由Δp1＝28Pa知，Δpi?p0，i＝1，2，故可略去上式中的Δpi項(xiàng)，代入題給數(shù)據(jù)得eq\f(r2,r1)＝eq\r(3,2)≈1.3(1分)(8)(經(jīng)典題，9分)如圖所示，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。①求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmHg為單位)；②將右側(cè)水槽的水從0℃加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫。答案：①180mmHg(6分)②364K(3分)解析：①在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T0＝273K。設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pC，依題意有p1＝pC＋Δp①(1分)式中Δp＝60mmHg。打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為pB。依題意，有pB＝pC②(1分)玻璃泡A和B中氣體的體積為V2＝VA＋VB③(1分)根據(jù)玻意耳定律得p1VB＝pBV2④(1分)聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得pC＝eq\f(VB,VA)Δp＝180mmHg⑤(2分)②當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱至T′時(shí)，U形管左右水銀柱高度差為Δp。玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pC′＝pB＋Δp⑥(1分)玻璃泡C的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得eq\f(pC,T0)＝eq\f(pC′,T′)⑦(1分)聯(lián)立②⑤⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得T′＝364K⑧(1分)(9)(2017全國(guó)Ⅱ，10分)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為T0時(shí)的密度為ρ0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。①求該熱氣球所受浮力的大??；②求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；③設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。答案：①eq\f(ρ0gVT0,Tb)(6分)②eq\f(ρ0gVT0,Ta)(2分)③eq\f(ρ0VT0,Tb)－eq\f(ρ0VT0,Ta)－m0(2分)解析：①設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度T0時(shí)的體積為V0，密度為ρ0＝eq\f(m,V0)①(1分)溫度為T時(shí)的體積為VT，密度為ρ(T)＝eq\f(m,VT)②(1分)由蓋—呂薩克定律可得eq\f(V0,T0)＝eq\f(VT,T)③(1分)聯(lián)立①②③式解得ρ(T)＝ρ0eq\f(T0,T)④(1分)氣球所受的浮力為f＝ρ(Tb)gV⑤(1分)聯(lián)立④⑤式解得f＝eq\f(ρ0gVT0,Tb)⑥(1分)②氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為G＝ρ(Ta)gV⑦(1分)聯(lián)立④⑦式解得G＝eq\f(ρ0gVT0,Ta)⑧(1分)③設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m，由力的平衡條件可知mg＝f－G－m0g⑨(1分)聯(lián)立⑥⑧⑨式解得m＝eq\f(ρ0VT0,Tb)－eq\f(ρ0VT0,Ta)－m0(1分)c．理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用(10)(2014全國(guó)Ⅰ，9分)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi)，汽缸壁導(dǎo)熱良好，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦地滑動(dòng)。開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p，活塞下表面相對(duì)于汽缸底部的高度為h，外界溫度為T0。現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時(shí)，活塞下降了eq\f(h,4)。若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新到達(dá)平衡后氣體的體積。已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變，重力加速度大小為g。答案：V＝eq\f(9mghT,4pT0)(9分)解析：汽缸導(dǎo)熱良好，說(shuō)明氣體溫度一直等于外界溫度T0，設(shè)汽缸底面積為S，活塞質(zhì)量為m0，大氣壓強(qiáng)為p0。開始平衡時(shí)有p0S＋m0g＝pS(1分)沙子倒完后平衡時(shí)，對(duì)活塞分析有p0S＋m0g＋mg＝p′S(1分)整理可得mg＝(p′－p)S(1分)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(phS,T0)＝eq\f(p′·\f(3,4)hS,T0)(1分)可得p′＝eq\f(4,3)p(1分)聯(lián)立可得S＝eq\f(3mg,p)(1分)外界溫度變?yōu)門時(shí)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得eq\f(p′·\f(3,4)hS,T0)＝eq\f(p″V,T)(1分)根據(jù)活塞平衡可得p0S＋m0g＋mg＝p″S(1分)重新平衡后的氣體體積V＝eq\f(\f(3,4)hST,T0)＝eq\f(9mghT,4T0p)(1分)4．氣體狀態(tài)變化的圖像a．根據(jù)圖像對(duì)氣體狀態(tài)的變化情況進(jìn)行分析(11)(2014福建理綜，6分)圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過(guò)程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是()A．TA<TB，TB<TCB．TA>TB，TB＝TCC．TA>TB，TB<TCD．TA＝TB，TB