第14章 第2讲 固体、液体和气体(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第2讲　固体、液体和气体 固体和液体 1．固体 (1)固体分为__晶体__和__非晶体__两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是__晶体__.玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是__非晶体__. (2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点． (3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为__各向异性__.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫作__各向同性__. 2．液体 (1)液体的表面张力 ①作用：液体的表面张力使液面具有__收缩__的趋势． ②方向：表面张力的方向跟液面相切，跟这部分液面的分界面__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．液晶 (1)液晶态既具有液体的__流动__性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质． (2)分子取向排列的液晶具有光学各向__异__性． 气体 1．气体压强 (1)产生的原因 由于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 ①宏观上：决定于气体的温度和__体积__. ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的__数密度__. 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从__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，即分子间无__分子势能__. 3．气体实验定律 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__ ＝或　＝　 ＝或　＝　 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． 1．判断下列说法的正误． (1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的．(　×　) (2)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．(　√　) (3)船浮于水面上是液体的表面张力作用的结果．(　×　) (4)液晶同时具有液体的流动性和晶体的各向异性．(　√　) 2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　C　) A．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大 B．在完全失重的状态下，气体的压强为零 C．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 D．当分子热运动变剧烈时，压强一定增大 命题点一　固体和液体性质的理解(自主学习) 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)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体． (3)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体． (4)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化． (5)液晶既不是晶体也不是液体． 2．液体表面张力 (1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力． (2)表面特征：表面层中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张紧的弹性薄膜． (3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各分界面． (4)表面张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小． (多选)下列关于晶体以及非晶体的理解正确的是(　AC　) A．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 B．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 C．有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布 D．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的 (多选)下列说法正确的是(　BC　) A．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体 B．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关 D．一滴体积为V的油酸酒精溶液在水面上形成的面积为S，则油膜分子直径为 关于下列实验及现象的说法正确的是(　D　) A．液晶光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性 B．气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力 C．同一种液体的沸点与压强有关，压强越小，沸点越高 D．由于液体表面层内的分子间距大于r0，从而形成表面张力 命题点二　气体压强求解的“两类模型”(师生共研) 1．活塞模型 如图所示是最常见的封闭气体的两种方式． 对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS. 则气体的压强为p＝p0＋. 图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S. 则气体压强为p＝p0－＝p0－ρ液gh. 2．连通器模型 如图所示，U形管竖直放置．同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来，则有pB＋ρ液gh2＝pA． 而pA＝p0＋ρ液gh1， 所以气体B的压强为pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)． (2024·甘肃)如图，刚性容器内壁光滑，盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积)．容器横截面积为S，长为2l.开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为p0，弹簧为原长．现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的.整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体．求： (1)抽气之后A、B的压强pA、pB． (2)弹簧的劲度系数k. 解析　(1)抽气前A、B两部分气体的体积V＝Sl， 对A部分气体分析，抽气后 VA＝2V－V＝V， 根据玻意耳定律p0V＝pA·V， 解得pA＝p0， 对B部分气体分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半，即p0，则根据玻意耳定律得p0V＝pB·V，解得pB＝p0. (2)由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析，有pAS＝pBS＋F， 根据胡克定律得F＝k·， 联立解得k＝. 答案　(1)p0　p0　(2)　 如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压强为p0，重力加速度为g，不考虑活塞与汽缸间的摩擦．求封闭气体A、B的压强各多大． 解析　在题图甲中选活塞为研究对象，进行受力分析如图所示， 则有pAS＝p0S＋mg， 得pA＝p0＋； 在题图乙中选汽缸为研究对象，进行受力分析如图所示， 则有p0S＝pBS＋Mg， pB＝p0－. 答案　p0＋　p0－　 竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用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，大气压强为p0，重力加速度为g，求空气柱a、b的压强各多大． 解析　从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)． 答案　pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)　pb＝p0＋ρg(h2－h1)　 命题点三　气体状态变化的图像问题(师生共研) 1．四种图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p－V pV＝CT，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．分析技巧 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． 例如：(1)在图甲中，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)如图乙所示，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. 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(　B　) 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 “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(　B　) 　　　 A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图像如图所示．下列说法正确的是(　A　) A．B→C的过程中，气体一定放出热量 B．B→C的过程中，气体分子平均动能增加 C．A→B的过程中，气体分子的密集程度变小 D．A→B的过程中，每个分子对器壁的平均撞击力变大 命题点四　气体实验定律的微观解释(自主学习) 利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系．将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连．活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示． 　 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线 ，说明在等温情况下，一定质量的气体__B__. A．p与V成正比 B．p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为__2.04×105__ Pa(保留3位有效数字)． (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而__增大__(选填“增大”或“减小”)． 某学生在水瓶中装入半瓶热水，盖紧瓶盖，一段时间后，该同学发现瓶盖变紧．其本质原因是单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数__减少__(选填“增加”“减少”或“不变”)，瓶内气体分子平均动能__减小__(选填“增大”“减小”或“不变”)． 学科网（北京）股份有限公司 $$