最新人教版高中物理选修33第九章《固体液体和物态变化》学案+练习.docx

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最新人教版高中物理选修33第九章《固体液体和物态变化》学案+练习

最新人教版高中物理选修（3-3）第九章《固体、液体和物态变化》学案+练习

一、晶体和非晶体的区别

1．区分单晶体、多晶体、非晶体要抓住它们的特点,单晶体的某些物理性质表现出各向异性,多晶体和非晶体都具有各向同性,但多晶体有确定的熔点,非晶体没有．

2．从微观角度（如温度是分子平均动能的标志,克服分子力做功,势能增加）分析分子动能,分子势能的变化,从客观（如吸热、放热）上分析物体内能的变化．

例1

　甲、乙、丙、丁四位同学组成合作学习小组,对晶体和液晶的特点展开了讨论,在下面讨论中,说法正确的是（　　）

A．甲说,晶体分为单晶体和多晶体,单晶体有规则的几何外形

B．乙说,多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有固定的熔点

C．丙说,液晶就是液态的晶体,其光学性质与多晶体相似,具有各向异性

D．丁说,液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态,它具有液体的流动性,又像晶体那样具有光学各向异性

答案　AD

解析　单晶体具有规则的几何形状,而多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,无论是多晶体还是单晶体,都有固定的熔点,故A对、B错；液晶像液体一样具有流动性,但不能说它是液态的晶体,它的光学性质具有各向异性,故C错、D对．

针对训练　关于晶体,以下说法中正确的是（　　）

A．晶体一定具有规则的几何外形

B．晶体一定具有各向异性

C．晶体熔化时具有一定的熔点

D．晶体熔化时吸收热量,主要用于破坏晶体结构,增加分子势能

答案　CD

解析　多晶体没有规则的几何外形,也不具有各向异性,但单晶体和多晶体熔化时具有一定的熔点,吸收的热量主要用于破坏晶体结构,增加分子势能,分子动能不变．故正确答案为C、D.

二、浸润、不浸润及表面张力

1．在分析这类现象时,应抓住两点：

（1）液体表面因存在表面张力而具有收缩趋势；

（2）浸润液体的附着层内因存在排斥力而具有扩张趋势；不浸润液体的附着层内因存在收缩力而具有收缩趋势．

2．毛细现象是浸润与不浸润和表面张力的共同作用而形成的,浸润液体跟毛细管内壁接触时,引起液体附着层扩张,而表面张力的作用是使液体与毛细管内壁的接触面减小而收缩,从而使液面弯曲对液柱起提升作用,而且毛细管内径越小,提升越高．与此相反,不浸润的液体与毛细管内壁接触时,引起液体附着层收缩,而表面张力也使液面收缩,从而使液面弯曲对液柱起压低下降的作用,而且毛细管内径越小,压低下降的高度也越大．

例2

　下列现象是因液体的表面张力所致的是（　　）

A．小孩用细管蘸肥皂水,吹出圆形的肥皂泡

B．小木船漂浮在水面上

C．缝衣针漂浮在水面上

D．透过布制的伞面能看见纱线间的缝隙,但是使用时伞面却不漏雨水

E．注满氢气的彩色气球呈现球形

F．在水平玻璃板上,散落的水银呈球形或椭球形

答案　ACDF

解析　小木船浮在水面上是因为受到水的浮力,B错；氢气球呈球形是大气压力和弹力的共同作用,显然不是液体的表面张力所致,E错．缝衣针漂浮在水面上,有缝隙的伞面不漏水,散落的水银呈球形等都是表面张力作用．

借题发挥　表面张力是液体表面特有的现象,就像张紧的薄膜一样．分析问题时,要注意区分水的浮力与表面张力的不同,表面张力跟橡皮膜的不同．

例3

　在完全失重状态下的宇宙飞船中,液体表面的形状将是（　　）

A．椭球形表面B．球形表面

C．和容器形状有关D．不能确定

答案　B

解析　液体表面张力的作用效果,是使液体表面具有收缩到最小表面积的趋势．在体积相等的各种形状的物体中,球形物体的表面积最小．在地球上,液滴因所受重力的影响不能忽略而呈扁平形状,表面近似于椭球形,若在完全失重状态下的宇宙飞船中,无论液体多大,在表面张力的作用下都将呈球形,如图所示．故正确答案为B.

三、绝对湿度、相对湿度、饱和汽压的计算

绝对湿度就是蒸汽的压强,而相对湿度就是绝对湿度跟饱和汽压的百分比．计算时要注意各物理量的单位要统一．

例4

　室内空气的温度是25℃,空气的相对湿度是65%,问空气的绝对湿度等于多少？

已知25℃时水的饱和汽压为3.167×103Pa.

答案　2.06×103Pa

解析　空气的绝对湿度＝空气中所含水蒸气的实际压强,而相对湿度＝

故绝对湿度＝相对湿度×同温度水的饱和汽压,即绝对湿度＝65%×3.167×103Pa＝2.06×103Pa.

借题发挥　某一温度下,水的饱和汽压为定值,知道了绝对湿度可以根据公式：

相对湿度＝

计算出相对湿度,反之知道了相对湿度也可计算绝对湿度．

章末检测

（时间：

90分钟　满分：

100分）

一、选择题（每小题5分,共50分）

1．如果某个固体在一物理性质上表现出各向同性,那么下述结论中正确的是（　　）

A．它一定不是单晶体B．它一定是多晶体

C．它一定是非晶体D．它不一定是非晶体

答案　D

解析　多晶体和非晶体都表现出各向同性,单晶体也只是在某些物理性质上表现出各向异性,故正确答案为D.

2．关于熔化热,下列说法正确的是（　　）

A．熔化热只与物质的种类有关

B．熔化热只与物质的质量有关

C．熔化热与物质的种类、质量都有关

D．以上说法都正确

答案　A

解析　要理解熔化热就要从熔化热的概念入手,熔化热是指晶体熔化过程中所需能量和质量的比值,故A正确．

3．下列叙述中正确的是（　　）

A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质一定呈液晶体

B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件

C．有一种液晶,随温度的逐渐升高,其颜色按顺序改变,利用这种性质,可用来探测温度

D．利用液晶可检查肿瘤,还可以检查电路中的短路点

答案　BCD

解析　通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态,但不是任何时候都呈液晶态,故A错．

4．关于液体的表面张力,下列说法中正确的是（　　）

A．表面张力是液体各部分间的相互作用

B．液体表面层分子分布比液体内部稀疏,分子间相互作用表现为引力

C．表面张力的方向总是垂直液面,指向液体内部的

D．表面张力的方向总是沿液面分布的

答案　BD

解析　表面张力是液体表面分子引起的,所以A错；表面层分子稀疏表现为引力,所以B对；张力方向总是沿液面方向分布,所以C错,D对．

5．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图1（a）所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图1（b）所示,则（　　）

图1

A．甲、乙是非晶体,丙是晶体

B．甲、丙是晶体,乙是非晶体

C．甲、丙是非晶体,乙是晶体

D．甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体

答案　B

解析　由图（a）知,甲、乙各向同性,丙各向异性；由图（b）知,甲、丙有固定的熔点,乙没有固定的熔点．所以甲是晶体,乙是非晶体,丙是单晶体．

6．下列现象中属于不浸润现象的是（　　）

A．使用钢笔难以在油纸上写出字迹

B．洒在玻璃板上的水滴会迅速向四周扩展

C．少量的水洒在蜡纸上,形成球形水珠

D．从房檐滴落的水成下大上小的水滴

E．沾了油的抹布,不能把带水的桌面擦干

F．内径很小的玻璃管竖直插在水银槽内,细管内的水银面比外面槽里的水银面低

答案　ACEF

7．人对空气的干燥与潮湿的感觉（　　）

A．只与绝对湿度有关

B．由相对湿度决定

C．只与空气中水分子数密度有关

D．只与空气的温度有关

答案　B

解析　人感觉潮湿还是干燥取决于水分蒸发的快慢,若水分蒸发快,人会感到干燥,而水分蒸发快慢取决于空气中的水蒸气是接近饱和蒸汽还是远离饱和蒸汽,即相对湿度,相对湿度越小,蒸发越快,人感觉越干燥．

8．下列说法中正确的是（　　）

A．物体吸热后温度一定升高

B．物体温度升高,内能一定增加

C．0℃的冰熔化为0℃的水的过程中内能不变

D．100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大

答案　D

解析　物体吸热后温度可能不变,平均动能不变,分子势能增加,A错；物体温度升高,平均动能增大,若分子势能减小,物体内能可能减小或不变,B错；0℃的冰熔化成0℃水的过程中吸热,内能增加,C错；100℃的水变成100℃的水汽过程中吸热,内能增大,D对．

9．关于自然界中云、雾、霜的形成原因,下面解释中不正确的是（　　）

A．云是水蒸气在高空中遇冷液化成的小水珠及凝华成的小冰晶形成的

B．雾是空气中的水蒸气液化成的小水珠悬浮在地面附近的空气中形成的

C．露是空气中的水蒸气液化成的小水珠附在草木叶片上形成的

D．霜是空气中的水蒸气遇低温液化后再凝固成小冰晶附在房顶及地面形成的

答案　D

解析　霜是由于空气中的水蒸气受冷直接凝华而成的,冬天的夜晚,地面的温度迅速降低到0℃以下．空气中的水蒸气就会在地面上迅速凝华而形成固态的小晶体,即霜．

10．节能减排是今年政府的重要工作,现代建筑出现了一种新设计：

在墙面的装饰材料中均匀混入小颗粒状的小球,球内充入一种非晶体材料,当温度升高时,球内材料熔化吸热,当温度降低时,球内材料凝固放热,使建筑内温度基本保持不变．下列四个图象中,表示球内材料熔化图象的是（　　）

答案　C

解析　晶体有固定的熔点,在熔化过程中,当温度达到熔点后,不断吸热,但温度却保持在熔点温度,直到晶体全部熔化；而非晶体没有固定的熔点,在熔化过程中不断吸热,先变软,然后熔化,在此过程中温度不断上升．

二、填空题（每小题5分,共10分）

11．浸润液体在毛细管内液柱面呈________形,液面表面张力的合力方向为________,合力大小与毛细管内高于管外液面的液柱重力大小________．（填“相等”或“不等”）

答案　凹　向上　相等

12．空气的温度是10℃,空气里水蒸气的压强是8mmHg,这时空气的相对湿度为________．（已知10℃时的饱和汽压p＝9.21mmHg）

答案　87%

解析　相对湿度＝

＝87%

三、计算题（共4小题,共40分）

13．（8分）一电炉的功率P＝200W,将质量m＝240g的固体样品放在炉内,通电后电炉内的温度变化如图2所示．设全部电能转化为热能并全部被样品吸收,试问：

该固体样品的熔点和熔化热为多大？

图2

答案　60℃　1.0×105J/kg

解析　由熔化曲线上温度不变化的部分可找出熔点．根据熔化时间和电炉功率可知电流做功的多少,这些功全部转化为热并全部用于样品的熔化．

样品的熔点为60℃,熔化时间t＝2min,电流做功W＝Pt.

设样品的熔化热为λ,样品熔化过程中共吸收热量Q＝λm.

由W＝Q,即Pt＝λm,得：

λ＝

＝

J/kg＝1.0×105J/kg.

14．（10分）在某温度时,水蒸气的绝对压强为p＝200mmHg,此时的相对湿度为50%,则；

（1）此时的绝对湿度为多少？

（2）饱和汽压为多大？

答案　

（1）200mmHg　

（2）400mmHg

解析　

（1）根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为200mmHg.

（2）由相对湿度

B＝

×100%,可知：

ps＝

＝

mmHg＝400mmHg.

15．（10分）质量为m的0℃的冰雹,由空中自由静止下落,由于空气阻力的作用,其中1%质量的冰在下落过程中完全熔化成0℃的水脱离冰雹,若落地时的速度为400m/s.求：

（1）冰雹下落的高度；

（2）若落地时,动能全部转化成热,问能否将冰雹熔化？

（设冰的熔化热λ＝0.34×107J/kg,g取10m/s2）

答案　

（1）11320m　

（2）不能

解析　

（1）设冰雹下落的高度为h,根据题意有：

mgh－

（1－1%）mv2＝m×1%λ,

所以h＝

＝

m＝11320m.

（2）假设冰雹能全部熔化,则需满足

（1－1%）mv2≥m（1－1%）λ

而

（1－1%）v2＝

×（1－1%）×4002J≈0.8×105J,（1－1%）λ≈3.4×106J

显然由动能全部转化成的热不能满足冰全部熔化的需要,故不能熔化．

16．（12分）太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳以平行光束入射到地面．地球表面有2/3的面积被水面覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量）,而后凝结成雨滴降落到地面．试估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示,球面积为4πR2）．

答案　1.01×103mm

解析　一年中地球表面的水用于蒸发所吸收的总能量为

Q＝W×0.93×0.65＝1.13×1024J,解得蒸发的水量m＝

＝5.14×1017kg,设降雨量为h（降到地面的水层的厚度）,由m＝ρ·4πR2h,得h＝1.01×103mm整个地球表面年平均降雨量约为1.01×103mm.