第2章 气体、固体和液体 章末整合 素养提升-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

例1：BD题图甲中露珠呈球形，这是液体表面张力作用的结 果，A错误：题图乙中液体表面层分子间的距离大于液体内部 分子间的距离，分子间作用力表现为引力，从而产生表面张 力，B正确：题图丙中水黾可以停在水面上，是由于水的表面 张力作用，C错误：表面张力产生在液体表面层，它的方向与 液面相切，且与分界面垂直，D正确。 跟踪训练1：AC布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水，是表面张 力的结果，故A项正确；表面张力的方向与液面相切，而不是 与液面垂直，故B项错误；硬币能够静止在水面上是液体表面 张力与其重力平衡的结果，故C项正确：由于液体表面分子间 距离略大于平衡位置间距。，故液体表面存在表面张力，故D 项错误。 探究点2浸润和不浸润 要点归纳 1.(1)润湿附着(2)不会润湿不会附着 2.(1)上升下降(2)小(3)凹形向上向下低 判断正误 (1)×(2)×(3)V 例2：C由题图知水浸润玻璃，故A错误：由题图知水银不浸润 玻璃，故B错误；水与玻璃杯壁之间的附着层中的分子间距 小，分子间作用力表现为斥力，而水银与玻璃壁之间的附着层 中的分子间距大，分子间作用力表现为引力，故C正确，D 错误。 例3：AC细玻璃管插人水中，管内径越小，管内水面升高得越 高；管内径越粗，管内水面升高得越低，故选项A正确；将细玻 璃管插人水银中，管内液面会下降，故选项B错误；细玻璃管 插入跟它浸润的液体中时管内液面上升，插人跟它不浸润的 液体中时管内液面会降低，故选项C正确，D错误。 探究点3液晶 2.(2)不(3)不3.棒状 例4：CD液晶的微观结构介于固体和液体之间，虽然液晶分子 在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不 稳定的，选项A、B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶 分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。温度、压力、外 加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项C、D 正确。 跟踪训练2：B液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但 从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子 排列非常有序，不符合液晶分子的排列规律，故A、D错误；选 项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序 性，符合液晶分子的排列规律，故B正确；选项C中，分子排列 是完全无序的，不符合液晶分子的排列规律，故C错误。故 选B。 素养能力提升 例5：C当玻璃板在容器底部时，由平衡条件得F弹+F浮+F支 =G,可知弹力小于重力；当玻璃板在水中且没有接触杯底时， 由平衡条件得F弹+F浮=G,可知弹力小于重力；当玻璃板刚 —20 好要离开水面时，设玻璃板与水分子之间的吸引力为F分，由 平衡条件得F=G+F分，可知弹力大于重力；当玻璃板在空 中时，弹力等于重力。故A、B、D错误，C正确。 章末整合素养提升 知识网络构建 温度t+273.15质量温度P2V,原点质量压强 原点质量体积原点相互作用力兰几何形 T T. 状熔点各向异性各向同性各向同性大引各向 异性 高考真题专练 1.B由题可知一定质量的理想气体，ab、cd分别为双曲线的一 部分，故ab、cd分别为该气体的两段等温变化的过程。则T。 =T,、T。=Td,A、C错误；ad、bc两过程都是等容变化，由图可 知，>pA>,根据查理定律可知吃=岩，可得乙，>7、7 >T,故B正确，D错误。故选B。 2B根据号=C,可得p=S1,从a到6，气休压强不变，温度 升高，则体积变大；从b到c,气体压强减小，温度降低，因c点 与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大 于b态体积。故选B。 B由盖一昌萨克定律得会其中y=6+S义日 335cm3,T1=273+27(K)=300K,V2=V。+S2=330+ 0.5x(cm),代人解得T-沿+190(K),根据7=i+273K 67 可知，沿+'”（℃），放若在吸管上标注等差温度值，则 刻度均匀，故A错误：当x=20cm时，该装置所测的温度最 高，代入解得t=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tmm= 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，由盖一吕萨克定 律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。故选B。 4.(1)450K(2)4×10-3m 解析：(1)活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化， 根据盖一吕萨克定律北=上 T=T 代入数值解得T=450K。 (2)设稳定后气体的压强为P2, 根据平衡条件有p2S=PoS+mg 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为%， 整个过程根据玻意耳定律PoV。=P2V2 联立解得V2=4×103m3。 5.(1)0.05m1.2×10Pa(2)1.35×10Pa 解析：(1)根据体积关系Sh1=S2h2 可得下方液面下降高度h2=0.05m 5 此时下方气体的压强p1=Po+Pg(h1+H+h2) 代入数据可得p1=1.2×10Pa。 (2)初始时，上方铸型室气体的压强为po,体积V=S,h1 当上方铸型室液面高为h3=0.04m时体积为V'=S(h1- h3) 根据玻意耳定律poV=p'V 可得此时上方铸型室液面高为h=0.04m时气体的压强为 p'=1.25×105Pa 同理根据体积关系S,h3=S2h: 可得h4=0.01m 此时下方气室内气体压强p2=p'+pPg(H+h3+h4) 代入数据可得P2=1.35×10Pa。 6.(1)50N(2)见解析(3)见解析图 解析：(1)活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强 等于大气压强P,故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F=poS=1×105×500×10-6N=50N。 (2)根据题意可知下一写十国线为一条过原点的直线，设斜率 为k,可得 F=~5中 根据F=pS可得气体压强为 k P=(5+x)s(SI) 故可知活塞从a处到b处对封闭气体得 k pV=(5+x) ·S·(x+5)×10-3(SI)=k·10-3(SI) 故可知该过程中对封闭气体的pV值恒定不变，故可知做等温 变化。 (3)分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时 pV =PoSlo 在b处时气体体积为 V6=S%。=10×10-5m3 在a处时气体体积为 Vn=Sn=0.25×10-5m3 根据玻意耳定律 PaVa =PiV =PoSlo 解得p。=40×10Pa 故封闭气体等温变化的p-V图像如下。 ↑plxl03Pa 40. 6 00.25 10'x105m 7.()子(2 8poS 解析：(1)设抽气前两体积为V=S, 对气体A分析：抽气后 =2v-子= 根据玻意耳定律得 RV-p v 解得p=于 对气体B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2P, 1 则根据玻意耳定律得2PoV=P阳4 2 解得Pa=3Po (2)由题意可知，弹簧的压缩量为4 对活塞受力分析有P4S=PBS+F 报据胡克定律得P=k子 联立得k= 8poS 15l0 8.(1)2cm(2)8.92×10-4m 解析：(1)由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气 体发生等温变化，所以有 P1 (H-x)S =p2 HS 又因为P1=Po,P2+pgh=Po 代入数据联立解得x=2cm。 (2)当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有 V+ps=n(s,+s:)】 又因为tg·受 代入数据联立解得 V=8.92×10-4m3。 9.(1)2.5×10°Pa(2)6L 解析：(1)由查理定徐可得号=片 其中p1=2.7×105Pa, T1=273-3(K)=270K,T2=273-23(K)=250K 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为 p2-2.5×103Pa。 (2)由玻意耳定律P2Vo+PoV=p1Vo 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V=6L。 10.(1)B(2)2.04×103(3)增大 解析：(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，与 成正比。故选B。 (2)若气条花压络到r=100l,则有7d0nl-10 ×103mL-1,由图乙可读出封闭气体压强为p=2.04× 10Pa。 16 (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了△V, 则在计算pV乘积时，根据p(V。+△)-pV。=p△V,可知他的 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。 第三章热力学定律 1.功、热和内能的改变 探究点1焦耳的实验 要点归纳 1.吸热放热 2.(1)摩擦(2)热效应 4.(1)自身状态温度体积物质的量(2)动能 判断正误 (1)×(2)V(3)× 例1：C焦耳通过多次实验，最后得到的结论是：在各种不同的 绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量 有关。 探究点2功与内能的改变 要点归纳 1.外界W 2.(1)绝热(2)0增加0减少 判断正误 (1)×(2)V(3)V 例2：C胶塞冲出容器口，气体膨胀，对外做功。由于没来得及 发生热交换，由W=△U可知，内能减少，温度降低，A、B、D错 误，C正确。 跟踪训练1：AC袋内气体与外界无热交换时，气体内能的变化 等于外界对气体所做的功，故充气袋四周被挤压时，体积减 小，袋内气体对外界做负功，袋内气体压强增大，内能增大，故 选项A、C正确，B、D错误。 探究点3热与内能的改变 要点归纳 1.(1)温度(2)高温低温 2.(1)内能(2)外界系统Q>< 判断正误 (1)×(2)×(3)V(4)× 例3：D在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热 量，内能增加50J,一定是吸收了50J的热量，故A错误，B正 确；物体内能包括有分子热运动的动能和势能，内能由分子 数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50J 并不一定是分子动能增加了50J,物体分子的平均动能有可 能不变，这时吸收的50J热量全部用来增加分子势能，故C错 误，D正确。 跟踪训练2：AC热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温 度高的物体传向温度低的物体；在热传递过程中高温物体放 出的热量等于低温物体吸收的热量，故A、C正确，B、D错误。 —20 素养能力提升 例4：D热量是过程量，不能说物体含有多少热量，故A、B错 误；在传热过程中（注意：条件是存在温度差和传递的是热量 而非温度)，发生热传递的条件是两物体之间存在温度差，故 D正确：只有在绝热过程中才有△U=W,故C错误。 跟踪训练3：BC做功和传热在改变物体内能上是等效的，但有 着本质区别。做功是内能和其他形式能量间的相互转化，外 界对物体做功，其他形式的能转化为物体的内能；物体对外界 做功，物体的内能转化为其他形式的能。而传热是将高温物 体的内能传递给低温物体，或是将同一物体高温部分的内能 传递给低温部分。做功和传热互不影响，所以二者可以同时 进行。故B、C正确，A、D错误。 2.热力学第一定律 3.能量守恒定律 探究点1热力学第一定律 要点归纳 1.做功热传递等价的 2.(1)热量所做的功(2)Q+W (3)外界吸收增加外界放出减少 4.(1)0W(2)0Q(3)不变0-Q-W 判断正误 (1)×(2)×(3)V(4)× 例1：(1)外界对气体做了功1.6×10J(2)(3)见解析 解析：(1)由热力学第一定律知△U=W+Q, 将Q=2.6×10°J,△U=4.2×10°J代入上式得 W=△U-Q=4.2×103J-2.6×10J=1.6×10J, W>0,说明外界对气体做了1.6×10°J的功。 (2)如果吸收的热量Q=2.6×10°J, 内能△U增加了1.6×10°J, 计算结果为W=-1.0×10J, 说明气体对外界做功1.0×10°J。 (3)在公式△U=Q+W中，△U>0,系统内能增加：△U<0,系 统内能减少。 Q>0,系统吸热；Q<0,系统放热。 W>0,外界对系统做功；W<0,系统对外界做功。 跟踪训练1：D由题图可知，当温度升高时，烧瓶内气体的变 化为等压膨胀，故瓶内气体的密度减小，气体分子的平均动能 增加，瓶内气体对外做功，选项B正确，A、C错误：瓶内气体内 能增加是由于气体从外界吸收了热量，选项D正确。 跟踪训练2：B由题意可知，气体先做等压变化，活塞运动到挡 板处后再做等容变化，等压变化过程气体对外做功，则W= -P%Sx=-1×10°×0.04×0.2J=-800J,由热力学第一定 律可知，封闭气体的内能变化量为△U=Q+W=(2000-800)J =1200J,故B正确。056 章末整合 素养提升 知识网络构建 热力学系统：其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个 热力学系统，简称系统 状态参量外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界 与平衡态]状态参量：温度T、体积V、压强p 平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态 参量能够达到的稳定状态 温度和温标 热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的 热力学温度与摄氏温度的关系：T K 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 反比 玻意耳条件： 一定 不变 「定律 表达式：pV=C(常量)或pV,= rP-V图像（双曲线） 等温线 图像（过 P-- 的倾斜直线) 内容：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成正比 气体实验 条件： 定 不变 条 盖一吕萨 定律 克定律 表达式：7=C(常量)或宁 △V △T 等压线：V-T图像（过 的倾斜直线) 体和液体 内容：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 气 温度T成正比 体 条件： 定 不变 查理定律 表达式：号=（常量）或号==出 TT,△T 等容线：p-T图像（过 的倾斜直线) 理想气体：严格遵从气体实验定律的气体 理想气体的 理想气体的特点：分子间无 ,无分子势能 状态方程 成立条件：m一定 整学C或学 有天然的、规则的 单晶体有确定的 物理性质为 晶体 无天然的、规则的几何外形 多晶体有确定的熔化温度 固体 物理性质为 晶体的微观结构：内部微粒按照各自的规则排列，具有空间上的周期性 无规则的几何外形 非晶体 无确定的熔化温度 物理性质为 057 ,表面张力的形成：表面层分子间距离略 于。，分子间作用力表 液体的表面张力 现为 力 表面张力的作用 浸润：液体会润湿某种固体并附着在固体表面上的现象 气液体 浸润与不浸润现象 不浸润：液体不会润湿某种固体，不会附着在固体表面上的现象浸润 体 ,与不浸润现象的微观解释 厨 毛细现象的产生原因 体 毛细现象 和 毛细现象的应用与防止 ,定义：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有 的物质 体 液晶液晶的微观特点 液晶的性质及应用 ●高考真题专练 为27℃时，油柱离罐口10cm,不考虑大气压 强变化，下列说法正确的是 热点专练1理想气体的图像问题 () 1.（2023·上海卷)一定质量P* 的理想气体，经历如图过 20cm岁 10 cm 程，其中ab、cd分别为双曲 线的一部分。下列对a、b、 A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密 c、d四点温度大小比较正 右疏 确的是 B.该装置所测温度不高于31.5℃ A.T>T。 B.T>T C.该装置所测温度不低于23.5℃ C.TT D.T>T D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则 2.（2023·辽宁卷)“空气充电p1 油柱离罐口距离增大 宝”是一种通过压缩空气实 4.（2025·海南卷)竖直放置的汽缸内，活塞横 现储能的装置，可在用电低谷 截面积S=0.01m2,活塞质量不计，活塞与汽 时储存能量、用电高峰时释放 缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体T。= 能量。“空气充电宝”某个工 300K,V。=5×10-3m3,大气压强P0=1× 作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如 105Pa,g=10m/s2。 图所示。该过程对应的p-V图像可能是 ( (1)若加热活塞缓慢上升，体积变为V,= 7.5×10-3m3,求此时的温度T1; (2)若往活塞上放m=25kg的重物，保持温度 T。不变，求稳定之后，气体的体积V2。 热点专练2理想气体的等温变化、等压变化和 等容变化 3.(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330cm3,薄吸管底面 积0.5cm2,罐外吸管总长度为20cm,当温度 058 5.(2025·广东卷)如图是某铸造原理示意图，6.（2024·广西卷)如图甲，圆柱形管内封装一 往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管 定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积 进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却 S=500mm2的活塞与一光滑轻杆相连，活塞 凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与 与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的 大气相通，大气压强po=1.0×10Pa,铸型室 b处，此时封闭气体的长度l,=200mm。推动 底面积S1=0.2m2,高度h1=0.2m,底面与注 轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管 气前气室内金属液面高度差H=0.15m,柱状 最右侧距离为5mm的a处，再使封闭气体缓 气室底面积S2=0.8m,注气前气室内气体压 慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从α处向 强为po,金属液的密度p=5.0×103kg/m3,重 左移动的距离为x,封闭气体对活塞的压力大 力加速度取g=10m/s2,空气可视为理想气 体，不计升液管的体积。 小为F,影歌过程F5+曲线如图乙。大气 排气孔 压强po=1×103Pa。 进气阀 铸型宝 -l=200mm 液管 甲 金属液 FIN (1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属 液面下降的高度h2和气室内气体压强P1。 (2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且 5 /mm 注气过程中铸型室内温度不变，求注气后 01/200 1/5 铸型室内的金属液高度为h3=0.04m时， 气室内气体压强P2。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压 力大小； (2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等 温变化； (3)画出封闭气体等温变化的p-V图像，并 通过计算标出a、b处坐标值。 ↑plxl0Pa 0 V/x10-m3 .059 热点专练3变质量问题 8.(2024·山东卷)图甲为战国时期青铜汲酒 7.(2024·甘肃卷)如图，刚性容器内壁光滑、盛 器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储 有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔 液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封 板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板 闭，横截面积S1=1.0cm2,长度H=100.0cm,侧 厚度和弹簧体积)。容器横截面积为S、长为 壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2= 2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为 90.0cm2,高度h=20.0cm,罐底有一小孔B。 S,压强均为Po,弹簧为原长。现将B中气体 汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B 抽出一半，B的体积变为原来的子。整个过程 进入，空气由孔A排出：当内外液面相平时， 长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢 系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： 地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满 (1)抽气之后A、B的压强PAPB 液体。已知液体密度p=1.0×103kg/m3,重 (2)弹簧的劲度系数k。 力加速度大小g=10m/s2,大气压Po=1.0× B 10Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为 w 理想气体，忽略器壁厚度。 (1)求x; (2)松开孔A,从外界进入压强为P。、体积为V 的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵 住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体， 求V。 图甲 图乙 060 9.(2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈 盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记 尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的 录气体压强p和体积V(等于注射器示数V。 压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变， 与塑料管容积△V之和)，逐次增加砝码质 且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔 量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙 滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使 所示。 其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设 充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同， 且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积 接计算机 V。=30L,从北京出发时，该轮胎气体的温度 t=-3℃，压强p1=2.7×105Pa。哈尔滨的 压强传感器 环境温度62=-23℃，大气压强Po取1.0× 10Pa。求： 图甲 (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的 个p/(×10pa 220 大小： (2)充进该轮胎的空气体积。 200 180 160 140 cct:133-cEE6113 120 +++ 11 10050 60 708090 100 图乙 ×103ml9 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 A.p与V成正比 B.p与成正比 (2)若气体被压缩到V=10.0mL,由图乙可 读出封闭气体压强为 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△V,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 热点专练4探究气体等温变化的规律 10.(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可 计算结果之差的绝对值会随p的增大而 探究等温条件下气体压强与体积的关系。将 (填“增大”或“减小”)。 带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注 素养等级测评 射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料 请同学们认真完成考案（二） 管与压强传感器相连。活塞上端固定一托