18学年高中物理第二章固体液体和气体章末总结教学案粤教版选修33.docx
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18学年高中物理第二章固体液体和气体章末总结教学案粤教版选修33
18学年高中物理第二章固体、液体和气体章末总结教学案粤教版选修3-3
D
一、单晶体、多晶体、非晶体的判断
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，但单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有．
例1
关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（ ）
A．可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体
B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，则该球体一定是单晶体
D．一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则这块晶体一定是多晶体
答案 C
解析 根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体，无法用来鉴别晶体和非晶体，选项A错误；薄片在力学性质上表现为各向同性，也无法确定薄片是多晶体还是非晶体，选项B错误；固体球在导电性质上表现为各向异性，则一定是单晶体，选项C正确；某一晶体的物理性质显示各向同性，并不意味着该晶体一定是多晶体，对于单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，选项D错误．
二、气体实验定律和理想气体状态方程的应用
1．玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在T恒定、V恒定、p恒定时的特例．
2．正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键．
求解压强的方法：
（1）在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强．
（2）也可以把封闭气体的物体（如液柱、活塞、气缸等）作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解．
3．注意气体实验定律或理想气体状态方程只适用于一定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题．
例2
如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0.气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
；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为
，现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，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，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：
图1
（1）恒温热源的温度T；
（2）重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx.
答案
（1）
T0
（2）
V0
解析
（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：
＝
，解得：
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质量大．打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件．气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程．设左活塞上方气体最终压强为p，由玻意耳定律得：
pVx＝
·
，
（p＋p0）（2V0－Vx）＝p0·
V0，
联立上述二式得：
6V
－V0Vx－V
＝0，
其解为：
Vx＝
V0；另一解Vx＝－
V0，不合题意，舍去．
例3
如图2所示，一定质量的气体放在体积为V0的容器中，室温为T0＝300K，有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管（U形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通（外界大气压等于76cmHg）．求：
图2
（1）将阀门K打开后，A室的体积变成多少？
（2）打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和540K时，U形管内两边水银面的高度差各为多少？
答案
（1）
V0
（2）0 15.2cm
解析
（1）初始时，pA0＝p0＋ρgh＝2atm，VA0＝
打开阀门K后，A室气体等温变化，pA＝1atm，体积为VA，由玻意耳定律得
pA0VA0＝pAVA
VA＝
＝
V0
（2）假设打开阀门K后，气体从T0＝300K升高到T时，活塞C恰好到达容器最右端，即气体体积变为V0，压强仍为p0，即等压过程．
根据盖·吕萨克定律
＝
得
T＝
T0＝450K
因为T1＝400K<450K，所以pA1＝p0，水银柱的高度差为零．
从T＝450K升高到T2＝540K为等容过程，根据查理定律
＝
，得pA2＝1.2atm.
T2＝540K时，p0＋ρgh′＝1.2atm，
故水银高度差h′＝15.2cm.
三、理想气体的图象问题
名称
图象
特点
其他图象
等
温
线
p－V
pV＝CT（C为常量），即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远
p－
p＝
，斜率k＝CT，即斜率越大，对应的温度越高
等
容
线
p－T
p＝
T，斜率k＝
，即斜率越大，对应的体积越小
等
压
线
V－T
V＝
T，斜率k＝
，即斜率越大，对应的压强越小
例4
（多选）一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图象如图3所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用p－T图象和V－T图象表示，则下列各图象中正确的是（ ）
图3
答案 BD
解析 在p－V图象中，由A→B，气体经历的是等温变化过程，气体的体积增大，压强减小；由B→C，气体经历的是等容变化过程，根据查理定律
＝
，pC>pB，则TC>TB，气体的压强增大，温度升高；由C→A，气体经历的是等压变化过程，根据盖·吕萨克定律
＝
，VC>VA，则TC>TA，气体的体积减小，温度降低．A项中，B→C连线不过原点，不是等容变化过程，A错误；C项中，B→C体积减小，C错误；B、D两项符合全过程．综上所述，正确答案选B、D.
1．（晶体和非晶体）下列关于晶体与非晶体的说法，正确的是（ ）
A．橡胶切成有规则的几何形状，就是晶体
B．石墨晶体打碎后变成了非晶体
C．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属块是非晶体
D．非晶体没有确定的熔点
答案 D
解析 晶体具有天然的规则的几何形状，故A错；石墨晶体打碎后还是晶体，故B错；金属是多晶体，故C错；非晶体没有确定的熔点，故D对．故正确选项为D.
2．（气体实验定律的应用）如图4所示，气缸放置在水平台上，活塞质量为5kg，面积为25cm2，厚度不计，气缸全长25cm，大气压强为1×105Pa，当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10cm，若保持气体温度不变，将气缸缓慢竖起倒置．g取10m/s2.
图4
（1）求气缸倒置后气柱长度；
（2）气缸倒置后，温度升至多高时，活塞刚好接触平台（活塞摩擦不计）?
答案
（1）15cm
（2）227℃
解析
（1）将气缸倒置，由于保持气体温度不变，故气体做等温变化：
p1＝p0＋
＝1.2×105Pa
p2＝p0－
＝0.8×105Pa
由玻意耳定律得：
p1L1S＝p2L2S，解得L2＝15cm
（2）气体做等压变化：
T2＝T1＝（273＋27）K＝300K，L2＝15cm，L3＝25cm
＝
，T3＝
T2＝
T2≈500K＝227℃.
3．（气体实验定律的应用）容积为1L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃；当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好（塞子塞好时瓶内气体温度仍为127℃，压强为1.0×105Pa），把－273℃视作0K．求：
（1）塞子打开前，烧瓶内的最大压强；
（2）最终瓶内剩余气体的质量与原瓶内气体质量的比值．
答案
（1）1.33×105Pa
（2）
解析
（1）塞子打开前：
选瓶中气体为研究对象
初态有p1＝1.0×105Pa，T1＝300K
末态气体压强设为p2，T2＝400K
由查理定律可得p2＝
p1≈1.33×105Pa.
（2）设瓶内原有气体体积为V，打开塞子后温度为400K、压强为1.0×105Pa时气体的气体为V′
由玻意耳定律有p2V＝p1V′
可得V′＝
V
故瓶内所剩气体的质量与原瓶内气体质量的比值为
.
4．（理想气体的图象问题）一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，此过程可以用图5中的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为（ ）
图5
A．TB＝TA＝TC
B．TA＞TB＞TC
C．TB＞TA＝TC
D．TB＜TA＝TC
答案 C
解析 由题图中各状态的压强和体积的值得：
pAVA＝pCVC＜pBVB，因为
＝C，可知TA＝TC＜TB.
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