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【金版优课】2017届物理一轮复习教案：专题13 考点2 固体、液体和气体
【金版优课】2017届物理一轮复习教案：专题13 考点2 固体、液体和气体
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基础点知识点1　　固体的微观结构、晶体和非晶体　液晶的微观结构
1．晶体和非晶体
比较　　　 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
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
原子排列 有规则 每个晶粒的排列无规则 无规则
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 玻璃、橡胶
2．晶体的微观结构
(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点
则的外形 由于内部微粒有规则排列
晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同
晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
知识点2　　液体的表面张力现象
液体表面各部分间互相吸引的力。
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
Ziyuanku.com表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
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。
知识点3　　饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压　相对湿度
1．饱和汽与未饱和汽
(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。
2．饱和汽压
(1)定义：饱和汽所具有的压强。
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
(1)定义：空气的潮湿程度。
(2)描述湿度的物理量
绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强；
相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比，称为空气的相对湿度，即相对湿度(B)＝×100%。
知识点4　　气体分子运动速率的统计分布、气体实验定律、理想气体
1．气体分子运动的特点
(1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力。
(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等。
(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布。
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。
2．气体的压强
(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p＝。
(3)决定气体压强大小的因素
宏观上：决定于气体的温度和体积。
微观上：决定于气体分子的平均动能和分子的密集程度。
(4)常用单位及换算关系
国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa＝1 N/m2。
常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。
换算关系：1 atm＝76 cmHg＝1.013×105 Pa≈1.0×105 Pa。
3．气体实验定律
项目　　 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律
Ziyuanku.com成立
Ziyuanku.com条件 质量一定，
温度不变 质量一定，
体积不变 质量一定，
公式 p1V1＝p2V2或
pV＝C(常量) ＝或
＝C(常量) ＝或
4.理想气体状态方程
(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
(2)理想气体的三条提醒
理想气体是一种经过科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在。
理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关。
实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可当成理想气体来处理。
(3)理想气体状态方程：＝或＝C(常量)。
重难点一、固体和液体
1．晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性；
(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体；
(3)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；
资*源%库(4)单晶体具有规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；
(5)晶体和非晶体不是绝对的，晶体与非晶体在某些条件下，可以相互转化；
(6)液晶既不是晶体也不是液体。
2．单晶体、多晶体、非晶体的判断
判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点；区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性。多晶体和非晶体都具有各向同性，但多晶体有固定的熔点，非晶体没有。同时，还要知道一些常见的晶体和非晶体，如所有的金属都是晶体。
3．液体的微观结构特点
(1)分子间的距离很小：在液体内部分子间的距离在10－10 m左右。
(2)液体分子间的相互作用力很大，但比固体分子间的作用力要小。
(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合。
4．液体表面张力
(1)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。
(2)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。
(3)表面张力的方向
和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。
(4)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。
(5)表面张力的大小
跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。
(1)单晶体是一个完整的晶体，有规则的几何形状；而多晶体是由很多小晶体(称为晶粒)杂乱无章地排列组成的，没有规则的几何形状。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因。
(4)同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能不浸润。
(5)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等。
二、饱和汽与饱和汽压、湿度
饱和汽、未饱和汽与饱和汽压
(1)动态平衡：在密闭的容器中，随着水的不断蒸发，水面上方水分子的密度增大到一定程度时，在相同时间内回到水中的分子数等于从水面飞出去的分子数。这时，水蒸气的密度不再增大，液体水也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止。这种平衡是一种动态平衡。
(2)饱和汽与未饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而未达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。
(3)饱和汽压与未饱和汽压：饱和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压，它随温度的升高而增大，与液体的种类有关，与体积无关。未饱和汽的压强小于饱和汽压。
(1)在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的；饱和汽的分子数密度随温度的升高而增大。
(2)饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。饱和汽压与温度和物质种类有关。
(3)人对空气干湿程度的感觉是由相对湿度决定的，相对湿度较大时，空气的绝对湿度不一定大。
(4)相对湿度和绝对湿度与温度都有关系。在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿。三、气体、气体压强
1．气体分子运动的特点
(1)分子间的距离大约是分子直径的10倍，分子间的作用力十分微弱，可以忽略不计；(2)分子沿各方向运动的机会均等；(3)分子的速率分布按“中间多、两头少”的统计分布规律，温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，分布曲线的峰值向速率大的一方移动；(4)温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。
2．压强的形成
(1)产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。
(2)决定因素
宏观上：决定于气体的温度和体积。
微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．系统处于平衡状态下的气体压强的计算方法
(1)液体封闭的气体压强的确定
平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强。
取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强。液体内部深度为h处的总
资*源%库 ziyuanku.com压强p＝p0＋ρgh，例如，图中同一水平液面C、D处压强相等，则pA＝p0＋ρgh。
(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定：由于该固体必定受到被封闭气体的压力，可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系。
4．加速运动系统中封闭气体压强的计算方法
一般选与气体接触的液柱或活塞、汽缸为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求出封闭气体的压强。
如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱受力分析有：pS－p0S－mg＝ma，S为玻璃管横截面积，得p＝p0＋。
四、气体实验定律、理想气体状态方程的理解和应用
1．气体实验定律及图线比较
玻意耳定律(等温变化) 查理定律(等容变化) 盖—吕萨克定律(等压变化)
数学表达式 p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)＝或＝C(常数) ＝或＝C(常数)
图线特点 A：等温变化的p -V图线为双曲线，由＝C知，T越大，pV的值越大，即T1T1A：等容变化的p -t图线是通过t轴上－273.15 ℃的直线。由于在同一温度下，物体的压强大时体积小，所以V1>V2
$来&源：ziyuanku.comB：等容变化的p-T图线为过原点的直线。由p＝知，体积越大，斜率越小，所以V1>V2 A：等压变化的V-t图线是通过t轴上－273.15 ℃的直线。由于在同一温度下，气体的体积大时，压强小，所以p1>p2
B：等压变化的V-T图线为过原点的直线。由V＝知，压强越大，斜率越小，所以p1>p2
2.理想气体
(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。
(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
3．理想气体状态方程
(1)理想气体状态方程与气体实验定律的关系
(2)应用状态方程解题的一般步骤
明确研究对象，即一定质量的理想气体；
确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；
由状态方程列式求解；
讨论结果的合理性。
4．几个重要推论
(1)查理定律的推论：Δp＝ΔT
(2)盖—吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT
(3)理想气体状态方程的推论：＝＋＋……
五、气体状态变化的图象问题
1．气体的图象：气体的等温变化、等容变化和等压变化的规律，不仅可以用数学表达式表示，也可以用图象表示。气体的图象通常分p-V图象、p-T图象和V-T图象三种，无论哪一种图象，图象上的一“点”都表示气体的一个状态，一条线段都代表气体的一种变化过程。
2．常见的气体图象问题：(1)识图、析图类；(2)绘图类；(3)图象应用类。例如，①给定V-T图象上几点，要求比较压强大小；给定p-T图象上的一段线段，要求确定同类物理量的大小；不同图象间的转化。
3．一定质量的气体不同图象的比较
过程 　 　类别
图线　　 特点 示例
过程 p-V pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p- p＝CT，斜率
k＝CT，即斜率越大，温度越高
过程 p-T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
过程 V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
(1)用图线表示气体状态的变化过程及变化规律，比用数学公式更形象、更直观，不仅有助于加深对气体实验定律的理解，而且为解答问题带来了很大的方便。
(2)图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，图线上的某一线段，表示一定质量气体状态变化的一个过程。
(3)应用图象解决问题时，要注意数学公式与图象的数图转换，图象与物理过程、物理意义之间的相互关系，对于图线有关问题的分析讨论，常常需要添加辅助线，然后根据有关方程讨论。
1．思维辨析
(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体。(　　)
(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。(　　)
(3)晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的。(　　)
(4)液晶是液体和晶体的混合物。(　　)
(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。(　　)
(6)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时，水不再蒸发和凝结。(　　)
(7)压强极大的气体不遵从气体实验定律。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√
2．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
B．外界对气体做功，其内能不一定增加
C．气体的温度降低，某个气体分子热运动的动能可能增加
D．若气体温度降低，其压强可能不变
E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
解析　气体从外界吸热，若气体同时对外做功，气体的内能不一定增加，A错误，B正确；温度反映了分子的平均动能，但温度降低，某个分子运动的动能可能增加，C正确；气体温度降低，若同时压缩气体，气体的压强可能不变，D正确；气体的压强是由于气体分子对容器壁碰撞而产生，故完全失重状态下，气体的压强并不为零，E错误。
3．医疗室用的电热高压灭菌锅的锅盖密封良好，盖上有一个排气孔，上面倒扣一个限压阀，利用其重力将排气孔压住。排气孔和限压阀的示意图如图所示。加热过程中当锅内气压达到一定程度时，气体就会把限压阀顶起来，使高压气体排出，这样就使锅内能保持较高而又安全的稳定压强，若限压阀的质量m＝0.1 kg，横截面直径D＝2 cm，排气孔直径d＝0.3 cm，大气压为标准值(取p0＝1×105 Pa，g＝10 m/s2)，则锅内气压最大可达多少？资*源%库答案　2.4×105 Pa
解析　当锅内气压达到最大时，限压阀被顶起，此时限压阀处于受力平衡状态，设此时锅内气压为p，则由平衡条件可得p0S＋mg＝pS，S＝π。所以p＝p0＋≈2.4×105 Pa。
　[考法综述]　本考点知识在高考中占有非常重要的地位，单一命题考查固体、液体的性质，交汇命题考查气体实验定律和热力学定律，难度较高，因此复习本考点时仍以夯实基础知识为主，通过复习应掌握：
5个概念——饱和汽、未饱和汽、饱和汽压、表面张力、相对湿度
2个区别——单晶体、多晶体、非晶体之间的区别、液体和液晶的区别
3个定律——玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律的适用条件及应用
1个方程——理想气体状态方程的理解及应用
命题法1　固体、液体知识
典例1　　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面。这是由于水表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能。这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形。这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开。这是由于水膜具有表面张力的缘故
[答案]　ACD
[解析]　由于液体表面张力的存在，针、硬币等能浮在水面上，A正确；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，B错误；在太空中水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，C正确；液体的种类和毛细管的材质决定了液体与管壁的浸润或不浸润，浸润液体液面在细管中向下弯，不浸润液体液面在细管中向上弯，D正确；E项中，玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用，E错误。
【解题法】　解答固体和液体问题的技巧
(1)解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体和非晶体的区别和联系。
(2)解答液体的表面张力问题，应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等。
命题法2　气体压强的计算
典例2　　如图所示，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。
[解析]　设小车加速度大小为a，稳定时汽缸内气体的压强为p1，则活塞受到汽缸内、外气体的压力分别为
F1＝p1S，F0＝p0S
由牛顿第二定律得F1－F0＝ma
小车静止时，在平衡情况下，汽缸内气体的压强应为p0。
由玻意耳定律得p1V1＝p0V0
式中V0＝SL，V1＝S(L－d)
联立以上各式得a＝。
【解题法】　气体压强的计算的常见情况及技巧
(1)在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等。
(2)液体内深为h处的总压强p＝p0＋ρgh，式中的p0为液面上方的压强，在水银内，用cmHg做单位时可表示为p＝p0＋h。
(3)连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。
(4)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解。
(5)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解。
命题法3　气体实验定律及理想气体状态方程
典例3　　如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K。两汽缸的容积均为V0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：
(1)恒温热源的温度T；
(2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx。
[答案]　(1)T0　(2)V0
(1)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖—吕萨克定律得
由此得T＝T0
(2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大，打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶，才能满足力学平衡条件。
汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得
(p＋p0)(2V0－Vx)＝p0·V0
联立式，得6V－V0Vx－V＝0
其解为Vx＝V0，
另一个解Vx＝－V0，不合题意，舍去。
【解题法】　利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路
命题法4　变质量气体问题
典例4　用容积为ΔV的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气，如图所示。设容器中原来的气体压强为p0，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽气n次后，容器中剩余气体的压强pn为多少？
[答案]　pn＝np0
[解析]　当活塞下压时，阀门a关闭，b打开，抽气机气缸中ΔV体积的气体排出，容器中气体压强降为p1。活塞第二次上提(即抽第二次气)，容器中气体压强降为p2。根据玻意耳定律，对于第一次抽气，有p0V0＝p1(V0＋ΔV)
解得p1＝p0
对于第二次抽气，有p1V0＝p2(V0＋ΔV)
解得p2＝2p0
以此类推，第n次抽气后容器中气体压强降为
【解题法】　变质量气体问题的分析技巧
分析变质量问题时，可通过巧妙地选择研究对象，使这类问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解。
(1)打气问题：向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题，只要选择球内原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题。
(2)抽气问题：从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题。分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看作是等温膨胀过程。
(3)灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题，也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体视为整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。
(4)漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题。如果选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体的状态方程求解。
命题法5　气体的状态变化图象
典例5　　如图所示，一定质量的理想气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA分别是什么过程？已知在状态A时体积为1 L，请把此图改画为p-V图象。
[答案]　见解析　图象见解析
[解析]　AB过程是等容升温升压；BC过程是等压升温增容，即等压膨胀；CD过程是等温减压增容，即等温膨胀；DA过程是等压降温减容，即等压压缩。
已知VA＝1 L，则VB＝1 L(等容变化)，由＝(等压变化)得
VC＝TC＝×900 L＝2 L
由pDVD＝pCVC(等温变化)得
VD＝VC＝×2 L＝6 L
改画的p-V图象如图所示。
【解题法】　气体状态变化的图象的应用技巧
(1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。看此过程属于等温、等容还是等压变化，就用相应规律求解。
(2)在V-T图象(或p-T图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。
1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
解析　晶体，无论体积大小，都是晶体。将一块晶体敲碎后，得到的颗粒仍然是晶体，选项A错误；晶体由于空间点阵结构的不同，在不同的方向上有不同的光学性质，选项B正确；由同种元素构成的固体，例如碳元素，由于原子排列方式不同，可能构成石墨，也可能构成金刚石，选项C正确；在合适的条件下，某些晶体可以转变成非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体。例如天然水晶是晶体，熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶体，选项D正确；在熔化过程中，晶体吸收热量，但是温度保持不变，只是分子平均动能保持不变，而分子势能要增加，内能要增加，选项E错误。
2．(多选)如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水。在水加热升温的过程中，被封闭的空气(　　)
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
解析　由于被封闭的空气的质量是一定的，因此在水加热的过程中，通过热传递，空气的温度升高，内能增大，A项正确；由于被封闭的空气的体积不变，由＝C可知，空气的温度升高时，压强增大，B项正确；由于气体分子是做杂乱无章的运动的，因此分子间的距离时而变大，时而变小，分子间的引力与斥力时而变小，时而变大，C项错误；气体温度升高，气体分子的平均速率增大，而不是所有气体分子的速率都变大，D项错误。
3．(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　)
A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
解析　晶体都具有固定的熔点，选项A正确；蜂蜡是非晶体，选项B错误；晶体的微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，选项D正确。
4．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
解析　水中花粉的布朗运动，反映的是水分子的热运动规律，则A项错；正是表面张力使空中雨滴呈球形，则B项正确；液晶的光学性质是各向异性，液晶显示器正是利用了这种性质，C项正确；高原地区大气压较低，对应的水的沸点较低，D项错误；因为纱布中的水蒸发吸热，则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低，E项正确。
5．(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是(　　)
A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈
B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈
C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小
D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小
解析　对一定量的稀薄气体，压强变大，温度不一定升高，因此分子热运动不一定变得剧烈，A项错误；在保持压强不变时，如果气体体积变大则温度升高，分子热运动变得剧烈，选项B正确；在压强变大或变小时气体的体积可能变大，也可能变小或不变，因此选项C错D对。
6．如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2。求：
(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；
(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。
答案　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa
解析　(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2。由题给条件得
V1＝S2＋S1
在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得
S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)
故缸内气体的压强不变。由盖—吕萨克定律有
联立式并代入题给数据得
(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有
联立式并代入题给数据得
p′＝1.01×105 Pa
7．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75.0 cmHg。
(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；
(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
答案　(1)12.0 cm　(2)13.2 cm
解析　(1)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l＝10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时，设空气柱的长度为l1，压强为p1。由玻意耳定律得pl＝p1l1
由力学平衡条件得p＝p0＋h
打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，直到B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有p1＝p0－h1
联立式，并代入题给数据得l1＝12.0 cm
(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。由玻意耳定律得pl＝p2l2
由力学平衡条件有p2＝p0
联立式，并代入题给数据得l2＝10.4 cm
设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得Δh＝2(l1－l2)＋h1
联立式，并代入题给数据得Δh＝13.2 cm
8．北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结。若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1，压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2。整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0。求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。
答案　Δp＝p1－p0
解析　肥皂泡内气体发生等容变化，则
＝，得p2＝p1
冻结后肥皂泡内外气体的压强差
Δp＝p2－p0
解得Δp＝p1－p0
9．一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。
解析　设气缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp，由玻意耳定律得
phS＝(p＋Δp)S
解得Δp＝p
外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h′。根据盖—吕萨克定律，得
解得h′＝h
据题意可得
气体最后的体积为
10．如图，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通：A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间。
(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；
(2)继续缓慢加热，使活塞a上升。当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强。
答案　(1)320 K　(2)p0
解析　(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程。设汽缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1；末态体积为V2，温度为T2。按题意，汽缸B的容积为V0/4，由题给数据和盖—吕萨克定律有
V1＝V0＋×＝V0
V2＝V0＋V0＝V0
由式和题给数据得T2＝320 K
(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程。设氧气初态体积为V1′，压强为p1′；末态体积为V2′，压强为p2′。由题给数据和玻意耳定律有
V1′＝V0，p1′＝p0，V2′＝V0
p1′V1′＝p2′V2′
由式得p2′＝p0
11．一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M＝3×103 kg、体积V0＝0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40 m，筒内气体体积V1＝1 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。
已知大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10
m/s2。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。
答案　2.5 m3　10 m
解析　当F＝0时，由平衡条件得
Mg＝ρg(V0＋V2)
代入数据得V2＝2.5 m3
设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得
p1＝p0＋ρgh1
p2＝p0＋ρgh2
在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
联立式，代入数据得
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