第十四章 第2节 固体、液体和气体-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word(广东专用)

2025-12-11
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内容正文:

 固体、液体和气体 1.固体 固体通常可分为晶体和非晶体,其结构和性质见表:  分类 比较  晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 微观结构 组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列 [注意] 多晶体中每个小晶体间的排列无规则 无规则 2.液体的表面张力 (1)成因: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________。 (2)作用:液体的表面张力使液面具有收缩到表面积________的趋势。 (3)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线________。 3.液晶 (1)物理性质 ①具有液体的________性。 ②具有晶体的光学各向________性。 (2)微观结构 从某个方向看,其分子排列比较整齐,但从另一个方向看,分子的排列是杂乱无章的。 4.气体压强 (1)产生的原因 由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力。 (2)决定因素 ①宏观上:决定于气体的温度和________。 ②微观上:决定于分子的平均动能和分子的____________。 5.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p与体积V成________ 一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成______ 一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积V与热力学温度T成________ 表达式 p1V1=____ =____ =____ 6.理想气体状态方程 (1)理想气体:宏观上讲,理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵守________________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。微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他相互作用力,即分子间无分子势能。 (2)一定质量的理想气体的状态方程:=________或=C。 1.易错易混辨析 (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。 (  ) (2)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。 (  ) (3)液体表面层分子之间的距离比内部要小些。 (  ) (4)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。 (  ) (5)一定质量的理想气体,保持温度不变时,体积增大,压强减小。 (  ) 2.(人教版选择性必修第三册改编)如图所示,把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就变钝了。产生这一现象的原因是(  ) A.玻璃是非晶体,熔化再凝固后变成晶体 B.玻璃是晶体,熔化再凝固后变成非晶体 C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧 D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张 3.(人教版选择性必修第三册改编)(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触石蜡层背面上一点,石蜡熔化的范围分别如图(1)、(2)、(3)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(4)所示。下列判断正确的是(  ) A.甲、乙为非晶体,丙是晶体 B.甲、丙为晶体,乙是非晶体 C.甲、丙为非晶体,乙是晶体 D.甲可能为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体 4.(人教版选择性必修第三册)如图所示,向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360 cm3,吸管内部粗细均匀,横截面积为,吸管的有效长度为 20 cm,当温度为25 ℃时,油柱离管口10 cm,T=t+273 K。 (1)吸管上标刻温度值时,刻度是否应该均匀; (2)估算这个气温计的测量范围(结果保留1位小数)。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        固体、液体的性质 1.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.液体表面张力的理解 形成原因 表面层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 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,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小 [典例1] (多选)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体,下列关于玻璃的说法正确的是(  ) A.没有固定的熔点 B.天然具有规则的几何形式 C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列 [听课记录]                                                                                                                                               气体压强的理解与计算 1.气体压强 (1)产生原因:大量气体分子无规则运动而碰撞器壁,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作气体的压强。 (2)决定因素:从微观上说,质量一定的气体,压强由气体分子的平均动能和分子数密度决定;从宏观上说,气体的压强由气体体积和温度共同决定。 2.气体压强计算的两类模型 模型 图示 方法解析 活塞模型 图1中活塞的质量和图2液体的质量均为m,活塞或管的横截面积均为S,外界大气压强为p0 图1活塞平衡有: p0S+mg=pS p=p0+ 图2中的液柱也可以看成“活塞”,液柱处于平衡状态有: pS+mg=p0S p=p0-=p0-ρ液gh 连通器模型 同一液体中的相同高度处压强一定相等 气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有:(外界大气压强为p0) pB+ρgh2=pA 又pA=p0+ρgh1 则pB=p0+ρg(h1-h2) [典例2] 已知大气压强为p0,重力加速度为g,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭的气体的压强。 [听课记录]                                                                                                                                                                                                                          平衡状态下气体压强的求法 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,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强 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处的压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强 气体实验定律与理想气体状态方程 1.利用气体实验定律解决问题的基本思路 2.几个重要的推论 (1)查理定律的推论:Δp=ΔT。 (2)盖-吕萨克定律的推论:ΔV=ΔT。 (3)理想气体状态方程的推论:=…。 3.分析气体状态变化的问题要抓住三点 (1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段。 (2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。 (3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律。  单独气体的状态变化问题 [典例3] (2022·广东卷)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0×105Pa,重力加速度g取10 m/s2,水的密度ρ取1.0×103 kg/m3。求水底的压强p和水的深度h。 [听课记录]                                                                                                                                                                                                                          “关联”气体的状态变化问题 [典例4] (2024·广东卷)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2 m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0,已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=,p0=1.0×105 Pa,重力加速度大小取g=10 m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2=270 K时: (1)求B内气体压强pB2; (2)求A内气体体积VA2; (3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。 [听课记录]                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                气体状态变化图像 1.对几种图像的理解 类别图线 特点 图像 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 p-T p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小 V-T V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小 2.图像的应用与转换 (1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。 (2)转换技巧 ①如图1所示,V1对应虚线为等容线,A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点,可以认为从B状态通过等容升压到A状态,温度必然升高,所以T2>T1。 ②如图2所示,A、B两点的温度相等,从B状态到A状态压强增大,体积一定减小,所以V2<V1。 [典例5] (多选)(2024·海南卷)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态,已知ab垂直于T轴,bc延长线过O点,下列说法正确的是(  ) A.bc过程外界对气体做功 B.ca过程气体压强不变 C.ab过程气体放出热量 D.ca过程气体内能减小 [听课记录]                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   气体状态变化图像的分析方法 (1)明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像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。 (2)明确图像斜率的物理意义:在V-T图像(p-T图像)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。 (3)明确图像面积的物理意义:在p-V图像中,p-V 图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。 1.石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料,一层层叠起来就是石墨,1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是(  ) A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体 B.石墨烯中的碳原子始终静止不动 C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D.石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 2.(2024·海南卷)用铝制易拉罐制作温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀,吸管与罐密封性良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐体积为330 cm3,薄吸管底面积,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐口10 cm,不考虑大气压强变化,下列说法正确的是(  ) A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏 B.该装置所测温度不高于31.5 ℃ C.该装置所测温度不低于23.5 ℃ D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大 3.如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(  ) A.气体分子的数密度增大 B.气体分子的平均动能增大 C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小 4.如图所示,气缸由两个截面不同的圆筒连接而成,活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动,A、B的质量分别为mA=12.0 kg、mB=8.0 kg,横截面积分别为SA=4.0×10-2 m2、SB=2.0×10-2 m2,一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧与大气相通,大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。 (1)气缸水平放置达到如图1所示的平衡状态,求气体的压强p1。 (2)将气缸竖直放置,达到平衡,如图2所示,求气体的压强p2。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   5.如图所示,某饮料瓶内密封一定质量理想气体,t=27 ℃时,压强p=1.050×105 Pa,取T=t+273 K。 (1)t=37 ℃时,气压是多大? (2)保持温度不变,挤压气体,使之压强与(1)相同时,气体体积为原来的多少倍?                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   1 / 13 学科网(北京)股份有限公司 $$ 第2节 固体、液体和气体 链接教材·夯基固本 梳理·必备知识 1.规则 异性 同性 规则 2.(1)引力 (2)最小 (3)垂直 3.(1)流动 异 4.(2)体积 密集程度 5.反比 正比 正比 p2V2  6.(1)气体实验定律 (2) 激活·基本技能 1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ 2.C [玻璃是非晶体,熔化再凝固后仍然是非晶体,A、B错误;玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后变钝,是表面张力的作用,表面张力具有减小表面积的作用,即使液体表面绷紧,C正确,D错误。] 3.BD [由题图(1)、(2)、(3)可知,在导热性能上甲、乙具有各向同性,丙具有各向异性;由题图(4)可知,甲、丙有固定的熔点,乙无固定的熔点,所以甲、丙为晶体,乙是非晶体,其中甲可能为多晶体,丙为单晶体,故B、D正确,A、C错误。] 4.解析:(1)由题意可知,压强不变,由盖-吕萨克定律得 = ΔV=ΔT=ΔT ΔT=·SΔL 由于ΔT与ΔL成正比,则刻度均匀。 (2)ΔT=×0.2×(20-10) K≈1.6 K 故这个气温计可以测量的温度范围为 (25-1.6)~(25+1.6) ℃,即23.4~26.6 ℃。 答案:(1)刻度均匀 (2)23.4~26.6 ℃ 细研考点·突破题型 考点1 典例1 AC [根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈周期性排列的固体,它没有一定规则的外形,它的物理性质在各个方向上是相同的,叫各向同性,它没有固定的熔点。故选AC。] 考点2 典例2 解析:题图1中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p1S+ρghS=p0S,得p1=p0-ρgh 题图2中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有pAS+ρghS=p0S,得p2=pA=p0-ρgh 题图3中,仍以B液面为研究对象,有pA′+ρgh sin 60°=pB′=p0,得p3=pA′=p0-ρgh 题图4中,以液面A为研究对象,由二力平衡得p4S=(p0+ρgh1)S,得p4=p0+ρgh1 题图5中,从开口端开始计算:右端为大气压强p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强pb=p0+ρg(h2-h1),而a气柱的压强pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3)。 答案:图1:p0-ρgh 图2:p0-ρgh 图3:p0-ρgh 图4:p0+ρgh1 图5:pa=p0+ρg(h2-h1-h3) pb=p0+ρg(h2-h1) 考点3 典例3 解析:对瓶中所封的气体,由玻意耳定律可知 p0V0=pV 即1.0×105 Pa×(380-80) mL=p×(380-230) mL 解得p=2.0×105Pa 根据p=p0+ρgh 解得h=10 m。 答案:2.0×105 Pa 10 m 典例4 解析:(1)(2)假设温度降低到T2时,差压阀没有打开,A、B两个气缸导热良好,B内气体做等容变化,初态pB1=p0,T1=300 K 末态T2=270 K 根据= 代入数据可得pB2=0.9×105 Pa A内气体做等压变化,压强保持不变,初态VA1=4.0×10-2m3,T1=300 K 末态T2=270 K 根据= 代入数据可得VA2=3.6×10-2m3 由于p0-pB2<Δp 假设成立,即pB2=0.9×105 Pa。 (3)恰好稳定时,A内气体压强为 p′A=p0+ B内气体压强p′B=p0 此时差压阀恰好关闭,所以有 p′A-p′B=Δp 代入数据联立解得m=110 kg。 答案:(1)0.9×105 Pa (2)3.6×10-2m3 (3)110 kg 考点4 典例5 AC [由理想气体状态方程=C,化简可得V=·T,由图像可知,图像上的点与原点连线的斜率越大,压强越小,故pa<pb=pc,bc过程为等压变化,体积减小,外界对气体做功,故A正确;ca过程气体压强减小,故B错误;ab过程为等温变化,内能不变,故ΔU=0,根据玻意耳定律可知,体积减小,压强增大,外界对气体做功,故W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,解得Q<0,ab过程气体放出热量,故C正确;ca过程,温度升高,内能增大,故D错误。故选C。] 学情诊断·当堂评价 1.C [石墨有规则的形状,是晶体,石墨烯是石墨中提取出来的新材料,也有规则的形状,是晶体,故A错误;石墨烯中的碳原子是一直运动的,故B错误;石墨烯是晶体,在熔化过程中,温度不变,故碳原子的平均动能不变,故C正确;石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力,故D错误。故选C。] 2.B [由盖-吕萨克定律得=,其中V1=V0+Sl1=335 cm3,T1=273+27(K)=300 K,V2=V0+Sl1=330+0.5x(cm3),代入解得T=x+(K),根据T=t+273 K可知t=x+(℃),故若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误;当x=20 cm时,该装置所测的温度最高,代入解得tmax≈31.5 ℃,故该装置所测温度不高于31.5 ℃,当x=0时,该装置所测的温度最低,代入解得tmin≈22.5 ℃,故该装置所测温度不低于22.5 ℃,故B正确,C错误;其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,由盖-吕萨克定律可知,油柱离罐口距离不变,故D错误。故选B。] 3.B [由公式=C整理得p=T,又p -T图像为一条过原点的倾斜直线,则密闭容器内气体的体积保持不变,即理想气体由状态A变化到状态B的过程中,气体的体积不变,则气体分子的数密度不变,A错误;由状态A变化到状态B,气体的温度升高,又温度是一定质量的理想气体的分子平均动能的唯一标志,则由状态A变化到状态B的过程中气体分子的平均动能增大,B正确;气体的压强由气体分子的数密度以及气体分子的平均速率决定,由于气体分子的数密度不变,分子的平均速率增大,则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力变大,C错误;由状态A变化到状态B的过程中气体的温度升高,分子的热运动加剧,则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多,D错误。] 4.解析:(1)气缸处于题图1所示的位置时,气缸内气体压强为p1,对于活塞和杆,由力的平衡条件得p0SA+p1SB=p1SA+p0SB 解得p1=1.0×105 Pa。 (2)气缸处于题图2所示位置时,气缸内气体压强为p2,对于活塞和杆,由力的平衡条件得p0SA+p2SB+(mA+mB)g=p2SA+p0SB 解得p2=1.1×105 Pa。 答案:(1)1.0×105 Pa (2)1.1×105 Pa 5.解析:(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T=(27+273) K=300 K,T′=(37+273) K=310 K 温度变化过程中体积不变,故由查理定律有= 解得p′=1.085×105 Pa。 (2)保持温度不变,挤压气体,等温变化过程,由玻意耳定律有 pV=p′V′ 解得V′≈0.97V。 答案:(1)1.085×105 Pa (2)0.97倍 学科网(北京)股份有限公司 $$

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第十四章 第2节 固体、液体和气体-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word(广东专用)
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