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發(fā)表時間:2020-11-02液體。
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學(xué)習(xí)內(nèi)容9.2液體
學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解液體的基本性質(zhì)。
2.知道液體的表面張力,
3.了解表面張力形成原因。
學(xué)習(xí)重、難點液體的表面張力
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
學(xué)習(xí)過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
1.液體的宏觀性質(zhì)包括:⑴
⑵⑶。
2.液體表面層的特點是:
3.表面張力是指:,
表面張力的形成原因是:,
表面張力的方向:,
表面張力的作用:,
影響表面張力的因素:。
思考:水的密度比沙的密度小,為什么沙漠中的風(fēng)能刮起大量沙子,而海洋上的風(fēng)卻只帶有少量的水沫?
4.浸潤與不浸潤
浸潤是指:,
不浸潤是指:。
思考:浸潤與不浸潤是絕對的還是相對的?
5.浸潤不浸潤的解釋。
6.毛細(xì)現(xiàn)象是指:,
毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與哪些因素有關(guān)?。
7.液晶是,(是/不是)晶體,液晶的特點是:
。
【典型例題】
1.下列關(guān)于液體的說法正確的是()
A.非晶體的結(jié)構(gòu)跟液體非常類似,可以看做是粘滯性極大的液體
B.液體的物理性質(zhì)一般表現(xiàn)為各向同性
C.液體的密度總是小于固體的密度
D.所有的金屬在常溫下都是固體
2.關(guān)于液體和固體,以下說法正確的是()
A.液體分子間的相互作用比固體分子間的相互作用強(qiáng)
B.液體分子同固體分子一樣,也是密集在一起的
C.液體分子的熱運(yùn)動沒有長期固定的平衡位置
D.液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快
3.下面關(guān)于液體表面層的一些說法正確的是()
A.液體表面張力,總是垂直于液體表面的
B.表面層分子間有引力存在的同時也有斥力,但是引力大于斥力,所以有表面張力
C.液體表面層的分子分布比液體內(nèi)部都要密,最產(chǎn)生表面張力的原因
D.處于液體表面層的分子,比起液體內(nèi)部的分子應(yīng)有較大的勢能
4.下列有關(guān)表面張力的說法中,正確的是,()
A.表面張力的作用是使液體表西伸張
B.表面張力的作用是使液體表面收縮
C.有些小昆蟲能在水面自由行走,這是由于有表面張力的緣故
D.用滴管滴液體,滴的液滴總是球形,這是由于表面張力的緣故
5.附著層里的液體分子比液體內(nèi)部稀疏的原因是()
A.附著層里液體分子間的斥力強(qiáng)
B.附著層里液體分子間的引力強(qiáng)
c.固體分子對附著層里的液體分子的吸引,比液體內(nèi)部分子的吸引弱
D.固體分子對附著層里的液體分子的吸引,比液體內(nèi)部分子的吸引強(qiáng)
6.關(guān)于浸潤與不浸潤現(xiàn)象,下面的幾種說法中正確的是()
A.水是浸潤液體B.水銀是不浸潤液體
C.同一種液體對不同的固體,可能是浸潤的,也可能是不浸潤的
D.只有浸潤液體在細(xì)管中才會產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象,
7.關(guān)于液晶,下列說法中正確的是()
A.液晶是一種晶體
B.液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的,具有各向異性
C.液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化
D.液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化
達(dá)標(biāo)檢測1.關(guān)于液體,下列說法正確的是()
A.液體的性質(zhì)介于氣體和固體之間,更接近固體
B.液體表現(xiàn)出各向異性
C.液體分子的熱運(yùn)動與固體類似,主要表現(xiàn)在固定的平衡位置附近做微小振動
D.液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快
2.液體表面張力產(chǎn)生的原因是()
A.液體表面層分子較緊密,分子間斥力大于引力
B.液體表面層分子較緊密,分子間引力大于斥力
c.液體表面層分子較稀疏,分子間引力大于斥力
D.液體表面層分子較稀疏,分子間斥力大于引力
3.在以下事例中,不能用液體表面張力來解釋的是()
A.草葉上的露珠呈圓球形
B.油滴在水面上會形成一層油膜
C.用濕布不易擦去玻璃窗上的灰塵
D.油瓶外總是附有一層薄薄的油
4.液體和固體接觸時,附著層具有縮小的趨勢,這是因為()
A.附著層里分子比液體內(nèi)部分子稀疏
B.附著層里分子的相互作用表現(xiàn)為斥力
c.附著層里分子的相互作用表現(xiàn)為引力
D.固體分子對附著層里液體分子的引力比液體分子之間的引力大
5.下列說法中正確的是()
A.水是浸潤液體,水銀是不浸潤液體
B.水是不浸潤液體,水銀是浸潤液體
c.浸潤現(xiàn)象中,附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏
D.不浸潤現(xiàn)象中,附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏
6.水對玻璃是浸潤液體,而水銀對玻璃是不浸潤液體,它們在毛細(xì)管中將產(chǎn)生上升或下降的現(xiàn)象,現(xiàn)把不同粗細(xì)的三根毛細(xì)管插入水和水銀中,如圖所示,正確的現(xiàn)象應(yīng)是()
7.關(guān)于液晶的下列說法中正確的是()
A.液晶是液體和晶體的混合物B.液晶分子在特定方向排列比較整齊
C.電子手表中的液晶在外加電壓的影響下,能夠發(fā)光
D.所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶
8.以下說法中正確的是()
A.每一個液體分子都沒有固定的位置,液體分子的平衡位置時刻變動
B.液體蒸發(fā),是因為某些動能較大的分子克服其他分子的作用力的緣故
C.液體變成固體(凝結(jié))時體積一定減小D.液體跟其他固體一樣,也是熱脹冷縮的
9.關(guān)于液體的表面張力,下列說法正確的是()
A.表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力
B.液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏,分子力表現(xiàn)為引力
c.不論是水還是水銀,表面張力都會使表面收縮
D.表面張力的方向與液面垂直
10.下列現(xiàn)象中能說明液體的表面張力或表面張力變化的是()
A.小木塊懸浮在水面上靜止不動B.針的表面涂油后能夠輕輕放在水面上
C.水面上漂浮的幾根火柴棒,在加入一點肥皂水后,迅速向四周散開
D.在撒有一層粉筆灰的水面上用燒熱的鐵絲接觸后,粉筆灰向四周散開
11.2008年9月27日,航天員翟志剛從“神舟七號”載人飛船進(jìn)入太空,這是中國空間技術(shù)發(fā)展史上的一個重大跨越,是帶動航天技術(shù)前進(jìn)的有力步伐。假設(shè)宇宙飛船在太空軌道上運(yùn)行時,艙內(nèi)有一玻璃燒杯中盛有少許水銀,那么水銀在燒杯中呈怎樣的形狀(如圖所示)()
12.用內(nèi)徑很小的玻璃管做成的水銀氣壓計,其讀數(shù)比實際氣壓()
A.偏大B.偏小C.相同D.無法判斷
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高考物理基礎(chǔ)知識要點復(fù)習(xí)固體液體和氣體
20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)全案:第二章固體液體和氣體(選修3-3)
【考綱知識梳理】
一、固體的微觀結(jié)構(gòu),晶體和非晶體
固體分為晶體和非晶體,晶體又可分為單晶體和多晶體
1.晶體和非晶體的區(qū)別:
晶體:有固定的熔點,晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列有一定的規(guī)律。
非晶體:沒有固定的熔點,內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列沒有一定的規(guī)律。
2.單晶體和多晶體的區(qū)別:
單晶體:具有規(guī)則的幾何外形,物理特性各向異性。
多晶體:整體沒有規(guī)則的幾何外形,物理特性各向同性。
3.晶體的結(jié)合類型:
離子晶體——離子鍵——NaCl6Na-6Cl
原子晶體——共價鍵——SiO2正四面體,Si-4O
金屬晶體——金屬鍵——Cu正方體各個頂角和對角線交點,1Cu—12Cu
4.同一種物質(zhì)微粒在不同條件下可能生成不同的晶體:
例如:金剛石,石墨,C60
二、液晶的微觀結(jié)構(gòu)
1.液晶:物理學(xué)中把這種既具有像液體那樣的流動性和連續(xù)性,又具有晶體那樣的各向物理異性特點的流體,叫做液晶。
2.液晶的分類和特點:
向列型--分子呈長棒型――長度相同但無規(guī)律排放――液晶顯示器
膽甾型――分層排布――呈螺旋型結(jié)構(gòu)――測溫(溫度升高,由紅變紫)
近晶型――分層排布――每層有序排列
三、液體的表面張力現(xiàn)象
1.表面張力:液體表面各部分相互吸引的力叫做表面張力。
2.表面張力的微觀解釋:
3.表面張力的作用使液體表面具有收縮的趨勢,液體就像被繃緊的彈性膜覆蓋著。
4.液滴在表面張力的作用下呈球形這是因為在體積相同的各種形狀中,球形的表面積最小。若液滴過大,在重力的作用下往往呈橢球形。
四、氣體的實驗定律,理想氣體
1.理想氣體的狀態(tài)參量:
理想氣體:始終遵循三個實驗定律(玻意耳定律、查理定律、蓋呂薩克定律)的氣體。
描述一定質(zhì)量理想氣體在平衡態(tài)的狀態(tài)參量為:
溫度:氣體分子平均動能的標(biāo)志。
體積:氣體分子所占據(jù)的空間。許多情況下等于容器的容積。
壓強(qiáng):大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動碰撞器壁所產(chǎn)生的。其大小等于單位時間內(nèi)、器壁單位積上所受氣體分子碰撞的總沖量。
內(nèi)能:氣體分子無規(guī)則運(yùn)動的動能.理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。
2.玻-馬定律及其相關(guān)計算:
(1)玻-馬定律的內(nèi)容是:一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變時,壓強(qiáng)和體積的乘積是恒量。
(2)表達(dá)式:p1V1=p2V2=k
3.等容過程——查理定律
(1)內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的情況下,溫度每升高(或降低)1℃,增加(或減少)的壓強(qiáng)等于它0℃時壓強(qiáng)的1/273.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的情況下,它的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比。
(2)表達(dá)式:數(shù)學(xué)表達(dá)式是:
4.等壓變化——蓋呂薩克定律
(1)內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,它的體積和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比.
(2)
5.氣體狀態(tài)方程:
pV/T=恒量
=
說明(1)一定質(zhì)量理想氣體的某個狀態(tài),對應(yīng)于p—V(或p—T、V—T)圖上的一個點,從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài),相當(dāng)于從圖上一個點過渡到另一個點,可以有許多種不同的方法。如從狀態(tài)A變化到B,可以經(jīng)過許多不同的過程。為推導(dǎo)狀態(tài)方程,可結(jié)合圖象選用任意兩個等值過程較為方便。
(2)當(dāng)氣體質(zhì)量發(fā)生變化或互有遷移(混合)時,可采用把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題,利用密度公式、氣態(tài)方程分態(tài)式等方法求解。
【要點名師精解】
類型一用氣體實驗定律解決質(zhì)量問題
【例1】(08海南卷)⑴下列關(guān)于分子運(yùn)動和熱現(xiàn)象的說法正確的是(填入正確選項前的字母,每選錯一個扣1分,最低得分為0分).
A.氣體如果失去了容器的約束就會散開,這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故
B.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽,其分子之間的勢能增加
C.對于一定量的氣體,如果壓強(qiáng)不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱
D.如果氣體分子總數(shù)不變,而氣體溫度升高,氣體分子的平均動能增大,因此壓強(qiáng)必然增大
E.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動動能和分子之間勢能的總和
F.如果氣體溫度升高,那么所有分子的速率都增加
⑵(8分)如圖,一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端
密封,上端封閉但留有一抽氣孔.管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣(可視為理
想氣體),氣體溫度為T1.開始時,將活塞上方的氣體緩慢抽出,當(dāng)活塞上方的
壓強(qiáng)達(dá)到p0時,活塞下方氣體的體積為V1,活塞上方玻璃管的容積為2.6V1。
活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0。繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封.整個
抽氣過程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變.然后將密封的氣體緩慢加熱.求:
①活塞剛碰到玻璃管頂部時氣體的溫度;
③當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時氣體的壓強(qiáng).
解析:(1)BCE
A錯誤之處在于氣體分子是無規(guī)則的運(yùn)動的,故失去容器后就會散開;D選項中沒考慮氣體的體積對壓強(qiáng)的影響;F選項對氣溫升高,分子平均動能增大、平均速率增大,但不是每個分子速率增大,對單個分子的研究是毫無意義的。
(2)①由玻意耳定律得:,式中V是抽成真空后活塞下方氣體體積
由蓋呂薩克定律得:
解得:
②由查理定律得:
解得:
【感悟高考真題】
1.(20xx全國卷Ⅱ16)如圖,一絕熱容器被隔板K隔開a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體,b內(nèi)為真空,抽開隔板K后a內(nèi)氣體進(jìn)入b,最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中
A.氣體對外界做功,內(nèi)能減少
B.氣體不做功,內(nèi)能不變
C.氣體壓強(qiáng)變小,溫度降低
D.氣體壓強(qiáng)變小,溫度不變
2.(20xx上海物理22)如圖,上端開口的圓柱形氣缸豎直放置,截面積為,一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi),其壓強(qiáng)為____pa(大氣壓強(qiáng)取1.01*,g取)。若從初溫開始加熱氣體,使活塞離氣缸底部的高度由0.5m緩慢變?yōu)?.51m,則此時氣體的溫度為____℃。
解析:
,T2=306K,t2=33℃
本題考查氣體實驗定律。
難度:易。
3.(20xx江蘇物理12(A))(1)為了將空氣裝入氣瓶內(nèi),現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮,空氣可視為理想氣體。下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是▲。
(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中,溫度保持不變,外界做了24KJ的功。現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底,若在此過程中,瓶中空氣的質(zhì)量保持不變,且放出了5KJ的熱量。在上述兩個過程中,空氣的內(nèi)能共減小▲KJ,空氣▲(選填“吸收”或“放出”)
(3)已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3kg/和2.1kg/,空氣的摩爾質(zhì)量為0.029kg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)=6.02。若潛水員呼吸一次吸入2L空氣,試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
答案:
4.(20xx福建28)(1)1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律,后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律。若以橫坐標(biāo)表示分子速率,縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下面國幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是。(填選項前的字母)
(2)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動一段距離后,氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力,則被密封的氣體。(填選項前的字母)
A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少
B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少
C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加
D.溫度降低,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能增加
答案:(1)D(2)C
5.(20xx上海物理10)如圖,玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體,氣柱長度為,管內(nèi)外水銀面高度差為
,若溫度保守不變,把玻璃管稍向上提起一段距離,則
(A)均變大(B)均變小
(C)變大變?。―)變小變大
【解析】根據(jù),變大,變小,根據(jù),變大,選D。
本題考查氣體狀態(tài)方程。難度:中等。
6.(20xx上海物理17)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的、、、四個過程,其中的延長線通過原點,垂直于且與水平軸平行,與平行,則
氣體體積在
(A)過程中不斷增加
(B)過程中保持不變
(C)過程中不斷增加
(D)過程中保持不變
【解析】首先,因為的延長線通過原點,所以是等容線,即氣體體積在過程中保持不變,B正確;是等溫線,壓強(qiáng)減小則體積增大,A正確;是等壓線,溫度降低則體積減小,C錯誤;連接ao交cd于e,則ae是等容線,即,因為,所以,所以過程中體積不是保持不變,D錯誤;本題選AB。
本題考查氣體的圖象的理解。難度:中等。對D,需要作輔助線,較難。
7.(20xx海南物理17)(1)下列說法正確的是:
(A)當(dāng)一定質(zhì)量的氣體吸熱時,其內(nèi)能可能減小
(B)玻璃、石墨和金剛石都是晶體,木炭是非晶體
(C)單晶體有固定的熔點,多晶體和非晶體沒有固定的熔點
(D)當(dāng)液體與大氣相接觸時,液體表面層內(nèi)的分子所受其它分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部
(E)氣體分子單位時間內(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】ADE
【解析】一定質(zhì)量的氣體吸熱時,如果同時對外做功,且做的功大于吸收的熱量,則內(nèi)能減小,(A)正確;玻璃是非晶體,(B)錯;多晶體也有固定的熔點,(C)錯;液體表面層內(nèi)的分子液體內(nèi)部分子間距離的密度都大于大氣,因此分子力的合力指向液體內(nèi)部,(D)正確;氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),決定氣體的壓強(qiáng),因此與單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度有關(guān),(E)對。
(2)(8分)如右圖,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;氣缸內(nèi)密封有溫度為、壓強(qiáng)為的理想氣體.和分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知:氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為,為正的常量;容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.求
(ⅰ)氣缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時的體積:
(ii)在活塞下降過程中,氣缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.
【答案】(ⅰ);(ⅱ)
【解析】(ⅰ)在氣體由壓縮下降到的過程中,氣體體積不變,溫度由變?yōu)?,由查理定律得?br>
在氣體溫度由變?yōu)榈倪^程中,體積由減小到,氣體壓強(qiáng)不變,由著蓋呂薩克定律得②
由①②式得③
(ⅱ)在活塞下降過程中,活塞對氣體做的功為
④
在這一過程中,氣體內(nèi)能的減少為
⑤
由熱力學(xué)第一定律得,氣缸內(nèi)氣體放出的熱量為
⑥
由②③④⑤⑥式得
⑦
8.(09全國卷Ⅰ14)下列說法正確的是(A)
A.氣體對器壁的壓強(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.氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量
C.氣體分子熱運(yùn)動的平均動能減少,氣體的壓強(qiáng)一定減小
D.單位面積的氣體分子數(shù)增加,氣體的壓強(qiáng)一定增大
解析:本題考查氣體部分的知識.根據(jù)壓強(qiáng)的定義A正確,B錯.氣體分子熱運(yùn)動的平均動能減小,說明溫度降低,但不能說明壓強(qiáng)也一定減小,C錯.單位體積的氣體分子增加,但溫度降低有可能氣體的壓強(qiáng)減小,D錯。
9.(09全國卷Ⅱ16)如圖,水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分,隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動,右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止,左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流,通電一段時間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時,與初始狀態(tài)相比(BC)
A.右邊氣體溫度升高,左邊氣體溫度不變
B.左右兩邊氣體溫度都升高
C.左邊氣體壓強(qiáng)增大
D.右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量
解析:本題考查氣體.當(dāng)電熱絲通電后,右的氣體溫度升高氣體膨脹,將隔板向左推,對左邊的氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能增加,氣體的溫度升高.根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大.BC正確,右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功,D錯。
10.(09上海物理9)如圖為豎直放置的上細(xì)下粗的密閉細(xì)管,水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分,初始溫度相同。使A、B升高相同溫度達(dá)到穩(wěn)定后,體積變化量為VA、VB,壓強(qiáng)變化量為pA、pB,對液面壓力的變化量為FA、FB,則(AC)
A.水銀柱向上移動了一段距離B.VA<VB
C.pA>pBD.FA=FB
解析:首先假設(shè)液柱不動,則A、B兩部分氣體發(fā)生等容變化,由查理定律,對氣體A:;對氣體B:,又初始狀態(tài)滿足,可見使A、B升高相同溫度,,,因此,因此液柱將向上移動,A正確,C正確;由于氣體的總體積不變,因此VA=VB,所以B、D錯誤。
11.(09浙江自選模塊14)“物理3-3”模塊(10分)一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)為了表演“輕功”,他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體),然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上,在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板,如圖所示。
(1)關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng),下列說法正確的是
A.大于大氣壓強(qiáng)
B.是由于氣體重力而產(chǎn)生的
C.是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的
D.是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的
(2)在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中,球內(nèi)氣體溫度可視為不變。下列說法正確的是
A.球內(nèi)氣體體積變大
B.球內(nèi)氣體體積變小
C.球內(nèi)氣體內(nèi)能變大
D.球內(nèi)氣體內(nèi)能不變
(3)為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng),這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料,在輕質(zhì)塑料板面和氣球一側(cè)表面貼上間距為2.0cm的方格紙。表演結(jié)束后,留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”如圖所示。若表演時大氣壓強(qiáng)為1.013105Pa,取g=10m/s2,則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為Pa。(取4位有效數(shù)字)
氣球在沒有貼方格紙的下層木板上也會留下“印跡”,這一“印跡”面積與方格紙上留下的“印跡”面積存在什么關(guān)系?
答案:(1)AD;(2)BD;(3)1.053*105Pa面積相同
12.(09海南物理14)(12分)(I)(4分)下列說法正確的是(填入正確選項前的字母,每選錯一個扣2分,最低得分為0分)
(A)氣體的內(nèi)能是分子熱運(yùn)動的動能和分子間的勢能之和;
(B)氣體的溫度變化時,其分子平均動能和分子間勢能也隨之改變;
(C)功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功;
(D)熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體,但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體;
(E)一定量的氣體,在體積不變時,分子每秒平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減?。?br>
(F)一定量的氣體,在壓強(qiáng)不變時,分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加。
(II)(8分)一氣象探測氣球,在充有壓強(qiáng)為1.00atm(即76.0cmHg)、溫度為27.0℃的氦氣時,體積為3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的過程中,氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0cmGg,氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變。此后停止加熱,保持高度不變。已知在這一海拔高度氣溫為-48.0℃。求:
(1)氦氣在停止加熱前的體積;
(2)氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積。
答案:(1)ADEF(4分,選對一個給1分,每選錯一個扣2分,最低得分為0分)
(II)(1)在氣球上升至海拔6.50km高空的過程中,氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程。
根據(jù)玻意耳—馬略特定律有
式中,是在此等溫過程末氦氣的體積。由①式得
②
(2)在停止加熱較長一段時間后,氦氣的溫度逐漸從下降到與外界氣體溫度相同,即。這是一等過程根據(jù)蓋—呂薩克定律有
③
式中,是在此等壓過程末氦氣的體積。由③式得
④
評分參考:本題8分。①至④式各2分。
13.(09上海物理21)(12分)如圖,粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口,管內(nèi)有一段水銀柱,右管內(nèi)氣體柱長為39cm,中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為40cm。先將口B封閉,再將左管豎直插入水銀槽中,設(shè)整個過程溫度不變,穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm,求:
(1)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p;
(2)左管A端插入水銀槽的深度h。(大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg)
解析:(1)插入水銀槽后右管內(nèi)氣體:由玻意耳定律得:p0l0S=p(l0-h(huán)/2)S,
所以p=78cmHg;
(2)插入水銀槽后左管壓強(qiáng):p’=p+gh=80cmHg,左管內(nèi)外水銀面高度差h1=p’-p0g=4cm,中、左管內(nèi)氣體p0l=p’l’,l’=38cm,
左管插入水銀槽深度h=l+h/2-l’+h1=7cm。
14.(09寧夏物理34)(1)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或進(jìn)過過程ac到狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,如V-T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為Pb、和PC,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則(填入選項前的字母,有填錯的不得分)(C)
A.PbPc,QabQac
B.PbPc,QabQac
C.PbPc,QabQac
D.PbPc,QabQac
(2)圖中系統(tǒng)由左右連個側(cè)壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成。左容器足夠高,上端敞開,右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。
容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣,B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)p0,溫度為T0=273K,連個活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0。系統(tǒng)平衡時,各氣體柱的高度如圖所示?,F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴壑校俅纹胶鈺rA上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定,第三次達(dá)到平衡后,氫氣柱高度為0.8h。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求
(i)第二次平衡時氮氣的體積;
(ii)水的溫度。
解析:
(i)考慮氫氣的等溫過程。該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為,體積為hS,末態(tài)體積為0.8hS。
設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為P,由玻意耳定律得
①
活塞A從最高點被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程。該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為1.1,體積為V;末態(tài)的壓強(qiáng)為,體積為,則
②
③
由玻意耳定律得
④
(ii)活塞A從最初位置升到最高點的過程為等壓過程。該過程的初態(tài)體積和溫度分別為和,末態(tài)體積為。設(shè)末態(tài)溫度為T,由蓋-呂薩克定律得
⑤
【考點精題精練】
1.一定質(zhì)量的氣體(分子力及分子勢能不計)處于平衡狀態(tài)Ⅰ,現(xiàn)設(shè)法使其溫度升高同時壓強(qiáng)減小,達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅱ,則在狀態(tài)Ⅰ變?yōu)闋顟B(tài)Ⅱ的過程(BD)
A.氣體分子的平均動能必定減小
B.單位時間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的碰撞次數(shù)減少
C.氣體的體積可能不變
D.氣體必定吸收熱量
2.下列關(guān)于分子運(yùn)動和熱現(xiàn)象的說法中正確的是()
A.氣體如果失去了容器的約束就會散開,這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故
B.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽,其分子之間的勢能不變
C.對于一定量的氣體,如果壓強(qiáng)不變,體積增大,那么它的內(nèi)能一定增大
D.如果氣體溫度升高,那么所有分子的速率都增大
3.分子間的引力和斥力都與分子間的距離有關(guān),下列說法正確的是
A.無論分子間的距離怎樣變化,分子間的引力和斥力總是相等的
B.無論分子間的距離怎樣變化,分子間的斥力總小于引力
C.當(dāng)分子間的引力增大時,斥力一定減小
D.當(dāng)分子間的距離增大時,分子間的斥力比引力減小得快
4.一定質(zhì)量的理想氣體,現(xiàn)要使它的壓強(qiáng)經(jīng)過狀態(tài)變化后回到初始狀態(tài)的壓強(qiáng),那么使用下列哪些過程可以實現(xiàn)
A.先將氣體等溫膨脹,再將氣體等容降溫
B.先將氣體等溫壓縮,再將氣體等容降溫
C.先將氣體等容升溫,再將氣體等溫膨脹
D.先將氣體等容降溫,再將氣體等溫壓縮
5.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)Ⅰ(p1,V1,T1)被壓縮至狀態(tài)Ⅱ(p2,V2,T2),已知T2>T1,則該過程中
A.氣體的內(nèi)能一定是增加的
B.氣體可能向外界放熱
C.氣體一定從外界吸收熱量
D.氣體對外界做正功
7.(10分)已知金剛石的密度為,現(xiàn)有體積為的一小塊金剛石,它有多少個碳原子?假如金剛石中的碳原子是緊密地挨在一起,試估算碳原子的直徑?(保留兩位有效數(shù)字)
21.(10分)如圖所示,在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體,活塞面積之比SA∶SB=1∶2,兩活塞以穿過B的底部的剛性細(xì)桿相連,可沿水平方向無摩擦滑動。兩個扎缸都不漏氣。
初始時A、B中氣體的體積皆為V0,溫度皆為T0=300K。A中氣體壓強(qiáng)PA=1.5P0,P0是氣缸外的大氣壓強(qiáng),現(xiàn)對A加熱,使其中氣體的壓強(qiáng)升到PA=2.0P0,同時保持B中氣體的溫度不變求此時A中氣體溫度TA。
解析:
先求金剛石的質(zhì)量:
這塊金剛石的摩爾數(shù)為:
這塊金剛石所含的碳原子數(shù)為:個
一個碳原子的體積為:
把金剛石中的碳原子看成球體,則由公式可得碳原子直徑為:
8.(10分)一根兩端開口、橫截面積為S=2cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)。管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞,活塞下封閉著長L=21cm的氣柱,氣體的溫度t1=7℃,外界大氣壓取P0=1.0×105Pa(相當(dāng)于75cm汞柱高的壓強(qiáng))。
(1)對氣體加熱,使其溫度升高到t2=47℃,此時氣柱為多長
(2)在活塞上施加一個豎直向上的拉力F=4N,保持氣體的溫度t2不變,平衡后氣柱為多長?此時管內(nèi)外水銀面的高度差為多少?
.解析:
活塞平衡時,有pASA+pBSB=p0(SA+SB)
p’ASA+p’BSB=p0(SA+SB)
已知SB=2SA
B中氣體初、末態(tài)溫度相等,設(shè)末態(tài)體積為VB,則有p’BVB=pBV0
設(shè)A中氣體末態(tài)的體積為VA,因為兩活塞移動的距離相等,故有
實驗:用天平稱固體和液體的質(zhì)量教案示例之一
實驗:用天平稱固體和液體的質(zhì)量教案示例之一
(一)教學(xué)目的
1.熟悉天平的構(gòu)造,使用步驟和注意事項。
2.學(xué)會使用托盤天平或物理天平稱固體和液體的質(zhì)量。
(二)教具
教師演示用具:磁性黑板,自制幾種最小刻度值不同的紙板標(biāo)尺(紙板背面粘有鐵片),自制可在磁性黑板上移動的游碼。
學(xué)生實驗用具:體積相同的長方木塊、鋁塊、鐵塊(長×寬×厚為4cm×3cm×1cm)、墨水瓶、水、托盤天平或物理天平。
(三)教學(xué)過程
一、復(fù)習(xí)提問,引入課題
提問:實驗室常用稱質(zhì)量的工具是什么?
講述:這節(jié)課學(xué)習(xí)用托盤天平(或物理天平)稱每張桌面所放的體積相同的木塊、鋁塊、鐵塊及一杯水的質(zhì)量。
(板書:二、實驗:用天平稱固體和液體的質(zhì)量)
引導(dǎo)學(xué)生看課本實驗的“器材”,并請學(xué)生將實驗器材與桌面的實物對照檢查。
二、復(fù)習(xí)托盤天平(或物理天平)的構(gòu)造及使用方法
提問:(1)托盤天平主要有哪些部件構(gòu)成?
(2)觀察你所在實驗小組的托盤天平,它的量程和最小刻度值分別多大?
結(jié)合學(xué)生答題,教師用磁性黑板顯示說明質(zhì)量的單位克的符號:g.提問:a.各標(biāo)尺的最小刻度值多大?b.將游碼放在磁性黑板上標(biāo)尺的不同位置讓學(xué)生讀數(shù)。
(3)讓學(xué)生觀察桌上的托盤天平橫梁是否平衡?怎樣調(diào)節(jié)?
三、學(xué)生分組完成實驗
1.每個實驗小組動手調(diào)節(jié)桌上的托盤天平,使橫梁平衡。
教師統(tǒng)計該步驟完成好的前五名,將他們所在的組次記在黑板的表格內(nèi)。
2.分別稱出體積相同的木塊、鐵塊、鋁塊的質(zhì)量。
學(xué)生實際操作,將稱的結(jié)果填入作業(yè)本實驗記錄的表格內(nèi)。教師巡視,將這步完成好的前五名組次記在黑板表內(nèi)。
請一個實驗小組匯報稱的結(jié)果,全班學(xué)生判斷該結(jié)果是否合理。
3.測1墨水瓶水的質(zhì)量
提問:(1)用調(diào)好的天平怎樣合理地測出1墨水瓶水的質(zhì)量?
學(xué)生討論得:①用天平稱出空墨水瓶的質(zhì)量m1;②將空墨水瓶灌滿水后,用天平稱出水和瓶的總質(zhì)量m2;③用m2—m1得這瓶水的質(zhì)量。
提問:(2)為什么要先測空瓶的質(zhì)量?
學(xué)生討論得:如先測瓶與水的總質(zhì)量,倒去水后再測空瓶的質(zhì)量,由于瓶內(nèi)還殘留著水,測量的誤差較大,因此先測空瓶質(zhì)量較合理。
學(xué)生實際操作,將結(jié)果記入實驗記錄的表格內(nèi)。教師巡視,將該步驟完成好的前五名組次記在黑板的表格內(nèi)。
請一學(xué)生匯報稱的結(jié)果,全班判斷該結(jié)果是否合理。
4.實驗結(jié)束后,整理器材。
四、歸納小結(jié)
1.討論課本“想想議議”。
學(xué)生討論,教師歸納:用天平稱質(zhì)量小于天平最小刻度值的物體,可用“聚少成多,稱多算少”的方法。
2.討論課本習(xí)題1。
注:文中及課本為人教版初中物理第一冊
高考物理固體和液體、物態(tài)變化第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案
俗話說,磨刀不誤砍柴工。作為教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助授課經(jīng)驗少的教師教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢?小編為此仔細(xì)地整理了以下內(nèi)容《高考物理固體和液體、物態(tài)變化第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案》,供您參考,希望能夠幫助到大家。
第二課時固體和液體、物態(tài)變化
【教學(xué)要求】
1.知道固體的微觀結(jié)構(gòu),知道晶體與非晶體。
2.知道液體的表面張力現(xiàn)象,知道液晶的微觀結(jié)構(gòu)。
3.知道飽和汽和飽和汽壓。
【知識再現(xiàn)】
一、晶體和非晶體
1.在外形上,晶體具有,而非晶體則沒有。
2.在物理性質(zhì)上,晶體具有,而非晶體則是的。
3.晶體具有的熔點,而非晶體沒有的熔點。
4.晶體和非晶體并不是絕對的,它們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。
二、多晶體和單晶體
單個的是單晶體,由雜亂無章地組合在一起是多晶體,多晶體具有各向同性。
三、晶體的微觀結(jié)構(gòu)
組成晶體的物質(zhì)微粒(分子、原子或離子)都是按照各自的排列的,具有空間上的,微粒的熱運(yùn)動表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做.
四、表面張力
如果在液體表面任意畫一條線,線兩側(cè)的液體之間的作用力是,它的作用是使液體面繃緊,所以叫液體的表面張力。
五、液晶
1.液晶的物理性質(zhì):液晶具有液體的,又具有晶體的。
2.液晶分子的排列特點:液晶分子的位置,但排列是的。
六、飽和汽與飽和汽壓
1.叫汽化,
叫蒸發(fā),
叫沸騰。
2.飽和汽,
叫飽和汽壓,
叫空氣的相對濕度。
知識點一晶體各向異性的微觀解釋
在物理性質(zhì)上,晶體具有各向異性,而非晶體則是各向同性的.
通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等.晶體的各向異性是指晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同,也就是沿不同方向去測試晶體的物理性能時測量結(jié)果不同.例如晶體在不同的方向還可以有不同的硬度、彈性、熱膨脹性質(zhì)、導(dǎo)電性能等.
需要注意的是,晶體具有各向異性,并不是說每一種晶體都能在各物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性,例如云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同;方鉛礦晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同;立方形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同;方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同.
【應(yīng)用1】晶體具有各向異性是由于()
A.晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同
B.晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同
C.晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性
D.晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性
導(dǎo)示:由于晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同,并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性,在宏觀上表現(xiàn)為各向異性,BC錯,故選AD。
對各向異性的微觀解釋:如圖所示,這是在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況.從圖上可以看出,在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同.直線AB上物質(zhì)微粒較多,直線AD上較少,直線AC上更少.正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同,才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同.
知識點二表面張力的解釋
分子間的距離大于某一數(shù)值r0時,分子力表現(xiàn)為引力,小于這個數(shù)值時表現(xiàn)為斥力,如果分子間的距離等于r0,分子力為0.在液體內(nèi)部,分子間的距離在r0左右,而在表面層,分子比較稀疏,分子間的距離大于r0如圖所示,因此分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引。
【應(yīng)用2】液體表面具有收縮趨勢的原因是()
A.液體可以流動
B.液體表面層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離
C.與液面接觸的容器壁的分子,對液體表面分子有吸引力
D.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離
導(dǎo)示:液體表面張力是由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,表面層的分子間表現(xiàn)為引力,具有表面收縮趨勢,與流動性無關(guān),與接觸的容器壁無關(guān),ABC錯,故選D。
說明:1.表面張力使液體自動收縮,由于有表面張力的作用,液體表面有收縮到最小的趨勢,表面張力的方向跟液面相切.
2.表面張力的形成原因是表面層(液體跟空氣接觸的一個薄層)中分子間距離大,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力.
3.表面張力的大小除了跟邊界線長度有關(guān)外,還跟液體的種類、溫度有關(guān).
知識點三液晶的性質(zhì)和特點
1.液晶態(tài)的分子排列:組成晶體的物質(zhì)微粒(分子、原予或離子)依照一定的規(guī)律在空間有序排列,構(gòu)成空間點陣,所以表現(xiàn)為各向異性.液體卻表現(xiàn)為分子排列無序性和流動性.液晶呢?分于既保持排列有序性,保持各向異性,又可以自由移動位置無序,因此也保持了流動性.
2.液晶的特點:液晶分子的位置無序使它像液體,排列有序使它像晶體.
3.液晶的光學(xué)性質(zhì)對外界條件的變化反應(yīng)敏捷:液晶分子的排列是不穩(wěn)定的,外界條件和微小變動都會引起液晶分子排列的變化,因而改變液晶的某些性質(zhì),例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異等,都可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì).如計算器的顯示屏,外加電壓液晶由透明狀態(tài)變?yōu)榛鞚釥顟B(tài).
4.液晶的外形特征:液晶物質(zhì)都具有較大的分子,分子形狀通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子。液晶是種很特殊的材料,它既像液體那樣具有流動性,又像晶體那樣,在不同的方向上表現(xiàn)出不同的光學(xué)性質(zhì).液晶可以隨外界條件的不同,一會分于排列有序,一會分子排列又雜亂無章,液晶顯示器正是使用液晶的這一獨特的光學(xué)特性,對它進(jìn)行調(diào)制,進(jìn)而通過液晶進(jìn)行顯示.
【應(yīng)用3】關(guān)于液晶,下列說法中正確的有()
A.液晶是一種晶體
B.液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的,具有各向異性
C.液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化
D.液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化
導(dǎo)示:液晶分子的位置無序使它像液體,排列有序使它像晶體,液晶不是晶體,A錯。液晶具有各向異性,分子的空間排列是不穩(wěn)定的,B錯。改變液晶的某些性質(zhì),例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異等,都可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì),CD正確。故選CD。
類型一晶體微觀結(jié)構(gòu)假說的應(yīng)用
1.假說的根據(jù):假說的提出是根據(jù)晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性.
2.實驗證實,人們用X射線和電子顯微鏡對晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后,證實了這種假說是正確的.
3.微觀結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)容包括:①組成晶體的物質(zhì)微粒(分子、原子或離子)是依照一定的規(guī)律在空間中整齊的排列的.②微粒的熱運(yùn)動特點表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動。
4.熔點的解釋,給晶體加熱到一定溫度時,一部分微粒有足夠的動能,克服微粒間的作用力,離開平衡位置,使規(guī)則的排列被破壞,晶體開始熔解,熔解時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列,溫度不發(fā)生變化.
5.有的物質(zhì)有幾種晶體,是因為它們的物質(zhì)微粒能形成不同的晶體結(jié)構(gòu).
【例1】下列說法中正確的是()
A.黃金可以切割加工成任意形狀,所以是非晶體
B.同一種物質(zhì)只能形成一種晶體
C.單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的
D.玻璃沒有確定的熔點,也沒有規(guī)則的幾何形狀
導(dǎo)示:所有的金屬都是晶體,因而黃金也是晶體,只是因為多晶體內(nèi)部小晶粒的排列雜亂無章,才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀,故A錯。同一種物質(zhì)可以形成多種晶體,如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體,故B錯.單晶體的物理性質(zhì)各向異性是某些物理性質(zhì)各向異性,有些物理性質(zhì)各向同性,故C錯.玻璃是非晶體,因而沒有確定的熔點和規(guī)則的幾何形狀,D對。故選D。
判斷晶體和非晶體,要抓住晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別,從這些本質(zhì)區(qū)別上找出被判斷的物質(zhì)是晶體還是非晶體。另外能從物體的微觀結(jié)構(gòu)上,知道物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),也可以判斷晶體與非晶體。
類型二表面張力的應(yīng)用
液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體與空氣的交界處分子因為蒸發(fā)而變的稀疏,分子間表現(xiàn)引力,使整個液面有收縮的趨勢.
【例2】水的密度比沙的密度小,為什么沙漠中的風(fēng)能刮起大量沙子,而海洋上的風(fēng)卻只帶有少量的水沫?
導(dǎo)示:由于海水水面有表面張力的作用,水珠之間相互吸引著,風(fēng)很難把水珠刮起.只能形成海浪,所以海洋上的風(fēng)只帶有少量的水沫.而沙漠中的沙子卻不一樣,沙粒之間作用力很小,幾乎沒有,所以風(fēng)很容易刮起大量沙子.
1.某種固體制成的均勻薄片,將其一個表面涂上一層很薄的石蠟,然后用燒熱的鋼針去接觸其反面,發(fā)現(xiàn)石蠟熔化區(qū)域呈圓形.由此可斷定該薄片()
A.一定是非晶體B.一定是單晶體
C.一定是多晶體D.不一定是非晶體
2.一塊密度和厚度都均勻分布的矩形被測樣品,長AB是寬AC的兩倍,如圖所示.若用多用電表沿兩對稱軸O1O1′,和O2O2′,測其電阻阻值均為R,則這塊樣品可能是()
A.單晶體B.多晶體C.非晶體D.金屬
3.下列物質(zhì)哪些是晶體,哪些是非晶體()
A.鐵B.橡膠C.玻璃D.食鹽己云母F.塑料
4.由同種物質(zhì)微粒組成但空間點陣不同的兩種晶體,這兩種晶體一定是:()
A.物理性質(zhì)相同,化學(xué)性質(zhì)不相同.
B.物理性質(zhì)不相同,化學(xué)性質(zhì)相同.
C.物理性質(zhì)相同,化學(xué)性質(zhì)相同.
D.物理性質(zhì)不相同,化學(xué)性質(zhì)不相同.
5.在潮濕的天氣里,洗了的衣服不易晾干,這是為什么?
參考答案
1.D2.A3.A4.B5.略
20xx高三物理考點解析:固體、液體和氣體
20xx高三物理考點解析:固體、液體和氣體
考點44固體、液體和氣體
考點名片
考點細(xì)研究:(1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體;(2)液體的表面張力現(xiàn)象;(3)氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程等。其中考查到的如:20xx年全國卷第33題(2)、20xx年全國卷第33題(2)、20xx年全國卷第33題(2)、20xx年全國卷第33題(1)(2)、20xx年江蘇高考第12題A(1)(3)、20xx年福建高考29題(2)、20xx年山東高考37題(2)、20xx年全國卷第33題、20xx年江蘇高考第29題、20xx年浙江高考第13題、20xx年福建高考第29題、20xx年山東高考第37題、20xx年重慶高考第10題等。
備考正能量:本考點考查重點有氣體實驗三定律、能量守恒定律的理解和計算以及對氣體三個狀態(tài)參量的認(rèn)識等。命題形式趨向于應(yīng)用型、綜合型和能力型,易與生產(chǎn)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等緊密聯(lián)系。主要題型為選擇題、填空題。
一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1.(多選)以下說法中正確的是()
A.金剛石、食鹽都有確定的熔點
B.飽和汽的壓強(qiáng)與溫度無關(guān)
C.一些小昆蟲可以停在水面上是由于液體表面張力的作用
D.多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性
E.當(dāng)人們感覺空氣干燥時,空氣的相對濕度一定較小
答案ACE
解析金剛石、食鹽都是晶體,有確定的熔點,選項A正確;飽和汽的壓強(qiáng)與溫度有關(guān),故B錯誤;因為液體表面張力的存在,有些小昆蟲才能在水面上行走自如,故C正確;多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性,故D錯誤;在一定溫度條件下,大氣中相對濕度越小,水蒸發(fā)越快,人就越感到干燥,故當(dāng)人們感到干燥時,空氣的相對濕度一定較小,但絕對濕度不一定小,E正確。
2.如圖所示,曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程,圖中橫軸表示時間t,縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是()
A.晶體和非晶體均存在固定的熔點T0
B.曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)
C.曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)
D.曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)
答案B
解析晶體與非晶體的最大區(qū)別就是晶體有固定的熔點。當(dāng)因溫度升高而熔化時,在熔化過程中晶體的溫度將保持不變,只有晶體全部熔化后其溫度才上升,而非晶體沒有這個特點。結(jié)合題目中的圖象特點可知B正確。
3.如圖,豎直放置的右管上端開口的U形玻璃管內(nèi)用水銀封閉了一段氣體,右管內(nèi)水銀面高于左管內(nèi)水銀面,若U形管勻減速下降,管內(nèi)氣體()
A.壓強(qiáng)增大,體積增大
B.壓強(qiáng)增大,體積減小
C.壓強(qiáng)減小,體積增大
D.壓強(qiáng)減小,體積減小
答案B
解析初始狀態(tài)px=p0+ph(p0為大氣壓),若勻減速下降,加速度向上,超重,則右側(cè)水銀對氣體的壓力增大,h高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)ph=,所以壓強(qiáng)增大,由玻意耳定律知,pV=C,故V減小,B項正確。
4.(多選)下列說法正確的是()
A.氣體的內(nèi)能是分子熱運(yùn)動的平均動能與分子間勢能之和
B.氣體的溫度變化時,氣體分子的平均動能一定改變
C.晶體有固定的熔點且物理性質(zhì)各向異性
D.在完全失重的環(huán)境中,空中的水滴是個標(biāo)準(zhǔn)的球體
E.金屬在各個方向具有相同的物理性質(zhì),但它是晶體
答案BDE
解析由熱力學(xué)知識知:氣體的內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動的動能與分子勢能之和,A錯誤;氣體的溫度變化時,氣體分子的平均動能變化,B正確;晶體分為單晶體和多晶體,單晶體具有各向異性,多晶體是各向同性的,C錯誤;完全失重情況下,液體各方向的力都一樣,所以會成為一個標(biāo)準(zhǔn)的球形,D正確;通常金屬在各個方向具有相同的物理性質(zhì),它為多晶體,E正確。
5.(多選)關(guān)于液體表面現(xiàn)象的說法中錯誤的是()
A.把縫衣針小心地放在水面上,縫衣針可以把水面壓彎而不沉沒,這是因為縫衣針受到的重力太小,又受到水的浮力的作用
B.在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中,一大滴水銀會呈球狀,這是因為液體表面分子間有相互吸引力
C.玻璃管的裂口放在火上燒熔,它的尖端就變圓,這是因為熔化的玻璃在表面張力的作用下,表面要收縮到最小
D.漂浮在熱菜湯表面上的油滴,從上面觀察呈圓形,這是因為油滴是各向同性的
答案AD
解析液體表面分子間距較大,表現(xiàn)為引力,分子引力使液體的體積有收縮到最小的趨勢,故B、C正確,A、D中的現(xiàn)象都是由于液體表面張力的作用,所以A、D錯誤。
6.(多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列論述中正確的是()
A.若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運(yùn)動加劇時,壓強(qiáng)一定變大
B.若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運(yùn)動加劇時,壓強(qiáng)可能不變
C.若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加
D.若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)可能不變
E.氣體的壓強(qiáng)由溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同決定
答案ACE
解析單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變,當(dāng)分子熱運(yùn)動加劇時,單位面積上的碰撞次數(shù)和碰撞的平均力都增大,因此這時氣體壓強(qiáng)一定增大,故A正確,B錯誤;若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時,氣體分子熱運(yùn)動的平均動能減小,則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加,故C正確,D錯誤;氣體的壓強(qiáng)與氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同決定,E正確。
7.帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體,如圖所示,開始時氣體處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,a、c狀態(tài)體積相同。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則()
A.pbpc,QabQacB.pbpc,QabQacD.pbVc,則pbQac,則C正確,D錯誤。
8.(多選)關(guān)于人類對自然的認(rèn)識是從宏觀到微觀不斷深入的過程,以下說法正確的是()
A.液晶的分子勢能與體積有關(guān)
B.晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的
C.物質(zhì)分子都在固定位置附近振動
D.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用
答案AD
解析液晶是化合物的一種存在形式,分子間存在引力作用,體積變化,分子間距變化,分子勢能變化,選項A正確;單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的,多晶體是各向同性的,選項B錯誤;氣體分子的運(yùn)動范圍很大,液體分子的平衡位置可以移動,固體分子在平衡位置附近振動,故選項C錯誤;露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用,選項D正確。
9.(多選)把極細(xì)的玻璃管分別插入水中和水銀中,如圖所示,正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是()
答案AC
解析水能浸潤玻璃,而水銀不能浸潤玻璃。因為水能浸潤玻璃,所以A正確,B錯誤。水銀不能浸潤玻璃,C正確。D項中外面浸潤,里面不浸潤,所以是不可能的,故正確選項為A、C。
10.(多選)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程,ab、bc、cd和da這四個過程在pT圖上都是直線段,其中ab的延長線通過坐標(biāo)原點O,bc垂直于ab,而cd平行于ab,由圖可以判斷()
A.a(chǎn)b過程中氣體體積不斷減小
B.bc過程中氣體體積不斷減小
C.cd過程中氣體體積不斷增大
D.da過程中氣體體積不斷增大
答案BCD
解析分析圖象時要注意,在pT圖象中,若圖線為過原點的直線,則該過程是等容變化,并且圖線斜率越大,氣體體積越小。四條直線段只有ab段是等容過程,即ab過程中氣體體積不變,選項A是錯誤的,其他三個過程并不是等容變化過程。Ob、Oc、Od都是一定質(zhì)量理想氣體的等容線,依據(jù)pT圖中等容線的特點,比較這幾條圖線的斜率即可得出Va=VbVdVc,故選項B、C、D正確。
二、真題與模擬
11.20xx·全國卷](多選)下列說法正確的是()
A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體
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)
C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
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
E.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變
答案BCD
解析晶體,無論體積大小,都是晶體。將一塊晶體敲碎后,得到的顆粒仍然是晶體,選項A錯誤;晶體由于空間點陣結(jié)構(gòu)的不同,在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì),選項B正確;由同種元素構(gòu)成的固體,例如碳元素,由于原子排列方式不同,可能構(gòu)成石墨,也可能構(gòu)成金剛石,選項C正確;在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變成非晶體,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。例如天然水晶是晶體,熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶體,選項D正確;在熔化過程中,晶體吸收熱量,但是溫度保持不變,只是分子平均動能保持不變,而分子勢能要增加,內(nèi)能要增加,選項E錯誤。
12.20xx·江蘇高考](多選)對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識,正確的有()
A.食鹽熔化過程中,溫度保持不變,說明食鹽是晶體
B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說明蜂蠟是晶體
C.天然石英表現(xiàn)為各向異性,是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則
D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同,是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同
答案AD
解析晶體都具有固定的熔點,選項A正確;蜂蠟是非晶體,選項B錯誤;晶體的微粒在空間的排列是規(guī)則的,選項C錯誤;石墨和金剛石的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致了它們的物理性質(zhì)不同,選項D正確。
13.20xx·福建高考]如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則()
A.TbTc,QabQacB.TbTc,QabQacD.Tb=Tc,QabQac,C正確。
14.20xx·廣東高考](多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示,充氣袋四周被擠壓時,假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體()
A.體積減小,內(nèi)能增大
B.體積減小,壓強(qiáng)減小
C.對外界做負(fù)功,內(nèi)能增大
D.對外界做正功,壓強(qiáng)減小
答案AC
解析袋內(nèi)氣體與外界無熱交換即Q=0,袋四周被擠壓時,體積V減小,外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,氣體內(nèi)能增大,則溫度升高,由=常數(shù)知壓強(qiáng)增大,選項A、C正確,B、D錯誤。
15.20xx·重慶高考]某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的,且車胎體積增大。若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,那么()
A.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能減小
B.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增大
C.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能減小
D.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能增大
答案D
解析中午比清晨時溫度高,所以中午胎內(nèi)氣體分子平均動能增大,理想氣體的內(nèi)能由分子動能決定,因此內(nèi)能增大;車胎體積增大,則胎內(nèi)氣體對外界做功,所以只有D項正確。
16.20xx·廣東高考](多選)如圖為某實驗器材的結(jié)構(gòu)示意圖,金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣,內(nèi)筒中有水。在水加熱升溫的過程中,被封閉的空氣()
A.內(nèi)能增大
B.壓強(qiáng)增大
C.分子間引力和斥力都減小
D.所有分子運(yùn)動速率都增大
答案AB
解析由于金屬內(nèi)筒導(dǎo)熱而隔熱外筒絕熱,故水升溫過程中封閉空氣不停地從內(nèi)筒吸收熱量而不向外放熱,且封閉空氣的體積不能改變即不做功,故由熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能一定增大,A正確;由=C知溫度升高且體積不變時封閉空氣的壓強(qiáng)一定增大,B正確;氣體分子間作用力微弱,即使考慮分子間作用力,也因氣體體積不變,分子間平均距離不變,分子間引力和斥力都不變,C錯誤;溫度升高時,分子平均動能增大,但這并不意味著每個分子的運(yùn)動速率都增大,D錯誤。
17.20xx·北京海淀區(qū)月考]某自行車輪胎的容積為V,里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣,現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p,設(shè)充氣過程為等溫過程,空氣可看做理想氣體,輪胎容積保持不變,則還要向輪胎充入溫度相同,壓強(qiáng)也是p0,體積為________的空氣。()
A.VB.V
C.VD.V
答案C
解析設(shè)需充入體積為V′的空氣,以V、V′體積的空氣整體為研究對象,由理想氣體狀態(tài)方程有=,得V′=V,故C項正確。
18.20xx·東北三省聯(lián)考](多選)下列說法正確的是()
A.氣體的擴(kuò)散運(yùn)動總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行
B.大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽,就變成了非晶體
C.自行車打氣越打越困難主要是因為胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大而非分子間相互排斥的原因
D.氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁發(fā)生碰撞的次數(shù),與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度都有關(guān)
答案ACD
解析由擴(kuò)散定義可知,A正確;由晶體定義可知細(xì)鹽還是晶體,B錯誤;氣體分子之間間距很大,幾乎無分子力作用,胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大造成自行車打氣越打越困難,C正確;封閉氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)由分子密集程度和溫度決定,密集程度越大,溫度越高,壓強(qiáng)越大,且壓強(qiáng)是大量分子對器壁的碰撞產(chǎn)生的,所以D正確。
19.20xx·景德鎮(zhèn)檢測](多選)夏天,自行車內(nèi)胎充氣過足,放在陽光下受到暴曬,車胎極易爆裂。關(guān)于這一現(xiàn)象對車胎內(nèi)氣體描述正確的有(暴曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)()
A.車胎爆裂,是車胎內(nèi)氣體溫度升高,分子間斥力急劇增大的結(jié)果
B.在爆裂前的過程中,車胎內(nèi)氣體溫度升高,分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇,氣體壓強(qiáng)增大
C.在爆裂前的過程中,車胎內(nèi)氣體吸熱,內(nèi)能增加
D.在車胎突然爆裂的瞬間,車胎內(nèi)氣體內(nèi)能減少
答案BCD
解析由于氣體分子間的距離始終大于分子間的平均距離r0,所以氣體分子間的作用力總是表現(xiàn)為引力,故選項A錯誤。由于陽光的暴曬,胎內(nèi)氣體在體積不變的情況下,吸收熱量,溫度升高,分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇,壓強(qiáng)增大,選項B、C正確。在車胎突然爆裂的瞬間,氣體做絕熱膨脹,對外界做功,溫度降低,車胎內(nèi)氣體內(nèi)能減少,D項正確。
20.20xx·云南師大附中模擬](多選)下列說法正確的是()
A.布朗運(yùn)動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動
B.氣體的溫度升高,每個氣體分子運(yùn)動的速率都增加
C.液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點
D.對某物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加
E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程
答案ACE
解析布朗運(yùn)動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動,A正確。氣體的溫度升高,氣體分子平均動能增大,但不是每個氣體分子運(yùn)動的速率都增加,B錯誤。液晶具有與晶體相似的性質(zhì),如具有光學(xué)各向異性,C正確。做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式,由于沒有考慮熱傳遞,所以D錯誤。由熱力學(xué)第二定律可知,功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程,E正確。
一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
21.(1)關(guān)于晶體和非晶體,下列說法正確的是________。
A.所有晶體沿各個方向的光學(xué)性質(zhì)都相同
B.非晶體沿各個方向的物理性質(zhì)都相同
C.在各種晶體中,原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間上的周期性
D.物質(zhì)是晶體還是非晶體,是絕對的,不可能相互轉(zhuǎn)化
E.有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體
(2)如圖所示,粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱性能良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置,左端封閉一定質(zhì)量的理想氣體,氣柱長l=32cm,兩管中水銀面等高?,F(xiàn)向右管中加入長Δl=9cm的水銀柱(與右管內(nèi)原有水銀無空隙接觸)。環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg。求穩(wěn)定后左管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。
答案(1)BCE(2)80cmHg
解析(1)晶體分為單晶體和多晶體,其中單晶體具有各向異性,多晶體是由許多雜亂無章排列著的小晶體組成的,多晶體和非晶體一樣具有各向同性,故A錯誤;非晶體具有各向同性,故B正確;無論是單晶體還是多晶體,晶體內(nèi)部的分子都是按一定的規(guī)律排列的,具有空間上的周期性,故C正確;物質(zhì)是晶體還是非晶體,不是絕對的,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,故D錯誤,E正確。
(2)初態(tài)兩管水銀面等高,封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0,加入水銀后,假設(shè)左側(cè)水銀面上升xcm,則右側(cè)水銀面上升(Δl-x)cm,
此時左側(cè)封閉氣體壓強(qiáng)為p2=p0+(Δl-2x),
由玻意耳定律:p0l=(p0+Δl-2x)(l-x),
解得x=2cm或x=72cm(舍去),
穩(wěn)定后壓強(qiáng)p2=p0+(Δl-2x)=80cmHg。
22.如圖所示,鋼筒質(zhì)量為40kg,活塞質(zhì)量為20kg,橫截面積為100cm2,鋼筒放在水平地面上時,氣柱長度為10cm,大氣壓強(qiáng)為1×105Pa,溫度為7℃,求:當(dāng)豎直向上提活塞桿,將鋼筒緩慢地提起來時,氣柱多長?
答案20cm
解析設(shè)剛提起鋼筒時氣柱長為l1,壓強(qiáng)為p1,鋼筒放在地面上時氣體壓強(qiáng)為p,長度為l。
選活塞為研究對象,鋼筒放在地面上尚未上提活塞時,根據(jù)平衡條件有pS=p0S+mg,p=p0+=1.2×105Pa。
提起后以鋼筒為研究對象,根據(jù)平衡條件有:
p0S=p1S+Mg,p1=p0-=6×104Pa。
選鋼筒內(nèi)封閉氣體為研究對象,根據(jù)玻意耳定律有:
plS=p1l1S,
解得:l1==cm=20cm。
二、真題與模擬
23.20xx·全國卷]一U形玻璃管豎直放置,左端開口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞。初始時,管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示。用力向下緩慢推活塞,直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時為止。求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強(qiáng)p0=75.0cmHg。環(huán)境溫度不變。
答案144cmHg9.42cm
解析設(shè)初始時,右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1,長度為l1;左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2=p0,長度為l2。活塞被下推h后,右管中空氣柱的壓強(qiáng)p1′,長度為l1′;左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2′,長度為l2′。以cmHg為壓強(qiáng)單位。由題給條件得:
p1=p0+(20.0-5.00)cmHg
l1′=cm=12.5cm
對右管中空氣柱由玻意耳定律得:p1l1=p1′l1′
聯(lián)立式和題給條件得:p1′=144cmHg
依題意p2′=p1′
l2′=4.00cm+cm-h(huán)=(11.5-h(huán))cm
對左管中空氣柱由玻意耳定律得:p2l2=p2′l2′
聯(lián)立式和題給條件得:h=9.42cm。
24.20xx·全國卷]一氧氣瓶的容積為0.08m3,開始時瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個大氣壓。某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36m3。當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個大氣壓時,需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變,求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天。
答案4天
解析設(shè)氧氣開始時的壓強(qiáng)為p1,體積為V1,壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個大氣壓)時,體積為V2,根據(jù)玻意耳定律得:
p1V1=p2V2
重新充氣前,用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為:
V3=V2-V1
設(shè)用去的氧氣在p0(1個大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0,則有:p2V3=p0V0
設(shè)實驗室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV,則氧氣可用的天數(shù)為:N=
聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)得:N=4(天)。
25.20xx·全國卷]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=,其中σ=0.070N/m?,F(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,求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值。
答案(1)28Pa(2)1.3
解析(1)當(dāng)氣泡在水下h=10m處時,設(shè)其半徑為r1,氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp1,則:
Δp1=
代入題給數(shù)據(jù)得:
Δp1=28Pa
(2)設(shè)氣泡在水下10m處時,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,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。
氣泡上升過程中溫度不變,根據(jù)玻意耳定律有:
p1V1=p2V2
由力學(xué)平衡條件有:p1=p0+ρgh+Δp1
p2=p0+Δp2
氣泡體積V1和V2分別為:
V1=πr
V2=πr
聯(lián)立式得:
3=
由式知,Δpip0,i=1,2,故可略去式中的Δpi項。代入題給數(shù)據(jù)得:=≈1.3。
26.20xx·山東高考]一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M=3×103kg、體積V0=0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體,開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h1=40m,筒內(nèi)氣體體積V1=1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升,當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時,拉力減為零,此時氣體體積為V2,隨后浮筒和重物自動上浮。求V2和h2。
已知大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度的大小g=10m/s2。不計水溫變化,筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。
答案2.5m310m
解析當(dāng)F=0時,由平衡條件得:
Mg=ρg(V0+V2)
代入數(shù)據(jù)得:V2=2.5m3
設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2,由題意得:
p1=p0+ρgh1
p2=p0+ρgh2
在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變,由玻意耳定律得:
p1V1=p2V2
聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得:h2=10m。
27.20xx·河北衡水中學(xué)三模]質(zhì)量M=10kg的缸體與質(zhì)量m=4kg的活塞,封閉一定質(zhì)量的理想氣體(氣體的重力可以忽略),不漏氣的活塞被一勁度系數(shù)k=20N/cm的輕彈簧豎直向上舉起立于空中,如圖所示。環(huán)境溫度為T1=1500K時被封氣柱長度L1=30cm,缸口離地的高度為h=5cm,若環(huán)境溫度變化時,缸體有良好的導(dǎo)熱性能。已知活塞與缸壁間無摩擦,彈簧原長L0=27cm,活塞橫截面積S=2×10-3m2,大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/s2,求環(huán)境溫度降到多少時汽缸著地,溫度降到多少時能使彈簧恢復(fù)原長。
答案1250K480K
解析因汽缸懸空,汽缸內(nèi)氣體先降溫時氣體等壓變化,壓強(qiáng)恒為:p1=p0+=1.5p0。汽缸下降h時著地,
由蓋—呂薩克定律知:=,
代入數(shù)據(jù)得:T2=1250K。
待缸口著地后,再降溫時活塞上移,彈簧逐漸恢復(fù)原長,由kx=(M+m)g知彈簧的形變量為x=7cm。
設(shè)彈簧恢復(fù)原長時的環(huán)境溫度為T3,氣體壓強(qiáng)為p3,氣柱長度為L3,由活塞的平衡知:p3=p0-=0.8p0,由幾何關(guān)系知:L3=L1-x-h(huán)=18cm。
由=知=,
整理可得:T3=480K。