第14章 第2讲 固体、液体和气体(教用Word)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第2讲　固体、液体和气体 考向 定位 1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质；2.了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因；3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释；4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题． 一、固体和液体 1．固体 (1)分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体． (2)晶体和非晶体的比较 　　分类 比较　　 晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 有规则的几何形状 没有确定的几何形状 没有确定的几何外形 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 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 2.液体 (1)液体的表面张力 ①作用效果：使液面具有收缩的趋势． ②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． (2)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．毛细管越细，毛细现象越明显． 3． 二、气体 1． 2． 3．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖－吕萨克定律 内 容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比 表 达 式 p1V1＝p2V2 ＝ ＝ 微 观 解 释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的数密度增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变 图 像 4.理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程＝或＝C. [思考判断] 　(1)晶体的所有物理性质都是各向异性的．(×) (2)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法．(√) (3)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性．(√) (4)船浮于水面上不是由于液体的表面张力．(√) (5)在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用．(√) (6)压强极大的气体不再遵从气体实验定律．(√) 考点一　固体、液体的性质　气体分子动理论 1．对晶体和非晶体的理解 (1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体． (2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体． (3)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． (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化． 2．对液体表面张力的理解 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 表面张力 的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 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，在体积相同的条件下，球形的表面积最小 3.气体的分子动理论 (1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计． (2)气体分子呈现“中间多，两头少”的分布规律． (3)气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等． (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． [对点训练] 1．(晶体、非晶体)(2025·银川模拟)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A.晶体在物理性质上一定是各向异性的 B.只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体 C.由同一种化学成分形成的物质只能以一种晶体结构的形式存在 D.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：选B　A．晶体分为单晶体与多晶体，单晶体在物理性质上表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，故A错误； B.晶体具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，可知，只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体，故B正确； C.由同一种化学成分形成的物质在不同温度下可能以多种晶体结构的形式存在，故C错误； D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，即平均动能不变，由于吸热，则内能增大，故D错误． 故选B. 2．(液体的性质)(2025·聊城期末)关于液体的性质，下列说法正确的是(　　) A.钢针能浮在水面上主要是由于水的浮力作用 B.液体的表面张力垂直于液面指向液体的内部 C.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是分子表面张力作用的结果 D.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”句，诗中荷叶和露水表现为浸润 解析：选C　A．钢针能浮在水面上主要是由于水的表面张力作用，故A错误； B.液体的表面张力表现为引力效果，方向平行于液面，故B错误； C.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，由于烧熔后的液体的表面张力的作用使其尖端变钝，可知，这是分子表面张力作用的结果，故C正确； D.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”句，诗中荷叶和露水表现为不浸润，故D错误． 故选C. 3．(气体分子动理论)自热米饭因其便于加热和携带越来越受到广大钓友的欢迎．自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100 ℃，盖上盒盖便能在10～15分钟内迅速加热食品．自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸．下列说法正确的是(　　) A.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了 B.图乙为气体分子速率分布曲线，加热前自热米饭盒内气体所对应的曲线为b，由于盒内气体温度升高，密闭气体的分子速率分布曲线可能会变成a曲线 C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低 D.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果 解析：选C　A．自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，气体分子平均动能增大，不是每一个气体分子速率都增大，故A错误； B.图乙为气体分子速率分布曲线，加热前自热米饭盒内气体所对应的曲线为b，由于盒内气体温度升高，气体分子平均动能增大，密闭气体的分子速率分布曲线可能会变成c曲线，故B错误； C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体对外做功，且来不及与外界进行热量交换，根据热力学第一定律可知盒内气体内能减少，温度降低，故C正确； D.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压强急剧增大的结果，故D错误． 故选C. 考点二　气体压强的计算 1．平衡状态下气体压强的求法 力平 衡法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强 等压 面法 在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 液片法 选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，求得气体的压强 2.加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． [对点训练] 4．(液体封闭气体的压强)(2025·长沙模拟)竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强p0＝76 cmHg，h1＝12 cm，h2＝15 cm，h3＝6 cm，下列说法正确的是(　　) A.空气柱b的压强为pb＝80 cmHg B.空气柱b的压强为pb＝78 cmHg C.空气柱a的压强为pa＝75 cmHg D.空气柱a的压强为pa＝73 cmHg 解析：选D　AB.根据等液面法求压强得 pb＝p0＋p(h2－h1)＝(76＋3)cmHg＝79 cmHg 故AB错误； CD.根据 pa＋ph3＝pb 得pa＝(79－6)cmHg＝73 cmHg 故C错误，D正确． 故选D. 求液柱封闭的气体压强时，一般以液片或液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为液面的竖直高度). (2)不要漏掉大气压强，同时又要注意大气压强产生的压力是否要平衡掉． (3)有时可直接应用连通器原理——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)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷．　　 5．(汽缸封闭气体的压强)(2024·哈尔滨期中)如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，则(　　) A.气缸内空气的压强等于p0－ B.气缸内空气的压强等于p0＋ C.弹簧对活塞的作用力为Mg D.弹簧对活塞的作用力为mg 解析：选A　AB.对缸套受力分析得 Mg＋pS＝p0S 解得气缸内空气的压强 p＝p0－ 故A正确，B错误； CD.对活塞和气缸整体受力分析，弹簧的弹力 F＝(M＋m)g 故CD错误； 故选A. 考点三　气体实验定律和理想气体状态方程 1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系 ＝ 2．两个重要的推论 (1)查理定律的推论：Δp＝ΔT (2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT [例1]　(2025·安徽淮北二模)如图甲所示，气动避震是通过充放气体来改变车身高低，备受高档轿车的青睐．其工作原理可以简化为如图乙所示，在导热良好的汽缸内用可自由滑动的面积为S＝1×10-2m2活塞和砝码组合体封闭一定质量的气体，活塞和砝码总质量为m＝10 kg.初始时，开关阀门K关闭，此时汽缸内气体高度为h1＝60 cm.已知外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2.外界环境温度不变．求： (1)此时汽缸内气体压强p1； (2)打开阀门K，充气装置向汽缸内充入压强p2＝1.2×105 Pa、体积V0＝5.5×10-4m3的气体后，汽缸内气体高度h2. 【解析】　(1)对活塞和砝码整体，由平衡条件 p0S＋mg＝p1S 解得此时汽缸内气体压强 p1＝1.1×105 Pa (2)活塞和砝码稳定时，由平衡条件知，汽缸内气体的压强仍为p1＝1.1×105 Pa，对充入汽缸的气体和原有气体，由理想气体状态方程 p1Sh1＋p2V0＝p1Sh2 解得汽缸内气体高度 h2＝66 cm 【答案】　(1)1.1×105 Pa　(2)66 cm 1．利用气体实验定律解决问题的基本思路 　　 2．分析气体状态变化的问题要紧抓三点 (1)弄清始、末状态过程中有哪几个物理过程． (2)找出各变化过程是由什么物理量联系起来的． (3)明确每个变化过程遵循什么实验定律． [对点训练] 6．(2023·全国乙卷)如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20 cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方．管内空气被一段水银柱隔开，水银柱在两管中的长度均为10 cm.现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1 cm.求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强(气体温度保持不变，以cmHg为压强单位). 解析：B管在上方时，设B管中气体的压强为pB，长度lB＝10 cm，则A管中气体的压强为pA＝pB＋20 cmHg，长度lA＝10 cm 倒置后，A管在上方，设A管中气体的压强为pA′，A管内空气柱长度lA′＝11 cm 已知A管的内径是B管的2倍，则水银柱长度为 h＝9 cm＋14 cm＝23 cm 则B管中气体压强为pB′＝pA′＋23 cmHg B管内空气柱长度lB′＝40 cm－11 cm－23 cm＝6 cm 对A管中气体，由玻意耳定律有 pAlA＝pA′lA′ 对B管中气体，由玻意耳定律有 pBlB＝pB′lB′ 联立解得pB＝54.36 cmHg pA＝pB＋20 cmHg＝74.36 cmHg. 答案：pB＝54.36 cmHg　pA＝74.36 cmHg 考点四　气体状态变化的图像问题 1．一定质量的理想气体状态变化的四种图像的比较 等温变化 等容变化 等压变化 图 像 p－V图像 p－图像 p－T图像 V－T图像 续表 等温变化 等容变化 等压变化 特 点 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＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 2.处理气体状态变化的图像问题的技巧 (1)首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像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，然后用相应规律求解． (2)在V－T图像(或p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大． [例2]　一定质量的气体经历一系列状态变化，其p－图像如图所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直．气体在此状态变化过程中(　　) A.a→b过程，压强减小，温度不变，体积增大 B.b→c过程，压强增大，温度降低，体积减小 C.c→d过程，压强不变，温度升高，体积减小 D.d→a过程，压强减小，温度升高，体积不变 【解析】　由题图可知，a→b过程，气体发生等温变化，气体压强减小而体积增大，故A正确；由理想气体状态方程＝C可知p＝CT，斜率k＝CT，连接O、b的直线比连接O、c的直线的斜率小，所以b状态的温度低，b→c过程，温度升高，压强增大，且体积也增大，故B错误；c→d过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故C错误；d→a过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故D错误． 【答案】　A [对点训练] 7．(2023·辽宁高考) “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量．“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示，该过程对应的p－V图像可能是(　　) 解析：选B　由题图知，pa＝pb＞pc，故A、D错误；由a到b，Ta＜Tb，由＝知Va＜Vb，故B正确，C错误． 故选B. 学科网（北京）股份有限公司 $$