第2章 气体、固体和液体 单元综合提升-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

该高中物理单元复习讲义通过高考真题与教材内容衔接，系统构建气体实验定律、理想气体状态方程等核心知识体系，以例题解析和知识框架图呈现知识脉络，突出气体状态变化分析、变质量问题等重难点及内在联系。 讲义亮点在于情境化练习设计，如“铝制易拉罐制作温度计”“水深测定深度计”等实际问题，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。易错点集锦针对“忽视大气压”“变质量问题”等常见错误，分层练习满足不同学生需求，助力教师实施精准复习教学。

单元综合提升 学生用书⬇第59页 (2024·海南高考)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，薄吸管底面积为0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm，当温度为27 ℃时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压变化，T＝t＋273 K，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 答案：B 解析：由盖-吕萨克定律得＝，其中V1＝V0＋Sl1＝335 cm3、T1＝300 K、V＝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。 [衔接教材]　人教版选择性必修第三册P30·T3 如图，向一个空的铝制饮料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。已知罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2 ，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10 cm。若给吸管上标刻温度值，刻度是否均匀？试估算这个气温计的测量范围。 [衔接分析]　人教版选择性必修第三册P30·T3以“空的铝制饮料罐制作温度计”为情境，考查了盖－吕萨克定律的应用问题，与本高考题的情境类似，均是利用饮料罐自制温度计。近几年的高考常以气体实验定律、理想气体状态方程在生产、生活和科技中的实际应用为情境进行命题，设置难度不大，让学生体会生活中处处有物理，培养学生的科学探索能力。 针对练1. (多选)设计一个测定水深的深度计，导热性能良好的圆柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ内径分别为r和2r，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压为p0，最初汽缸Ⅰ内通过A封有压强为p0的气体，汽缸Ⅱ内通过B封有压强为3p0的气体，一细管连通两汽缸，开始时A、B均位于汽缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知p0相当于10 m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体，下列说法正确的是(　　) A.当活塞A向右移动时，水的深度h＝5 m B.此深度计能测的最大深度h＝22.5 m C.若要测量的最大水深h＝25 m，汽缸Ⅰ内通过A所封气体的压强应改为p＝2p0 D.若要测量的最大水深h＝50 m，汽缸Ⅱ内通过B所封气体的压强应改为p＝5.75p0 答案：BCD 解析：当活塞A向右移动时，假设活塞B不动，对汽缸Ⅰ中的气体，根据玻意耳定律有p0Lπr2＝p1πr2，解得p1＝2p0＜3p0，可知假设成立，则水产生的压强为p1－p0＝p0，由于p0相当于10 m高的水产生的压强，可知水的深度为10 m，故A错误；根据题意及题图分析可知，当活塞A恰好到达汽缸Ⅰ区最右侧，但与最右侧没有挤压时，能够测量的水最深，此时活塞B左右两侧的气体压强相等，对活塞B左侧气体有p0Lπr2＝p2xπ(2r)2，对活塞B右侧气体有3p0Lπ(2r)2＝p2(L－x)π(2r)2，解得x＝，p2＝p0，则水产生的压强为p2－p0＝p0，由于p0相当于10 m高的水产生的压强，可知此深度计能测的最大深度为×10 m＝22.5 m，故B正确；若要测量的最大水深h＝25 m，该深度水产生的压强为2.5p0，此时活塞A恰好到达汽缸Ⅰ区最右侧，气体压强为p3＝2.5p0＋p0＝3.5p0，设置于水中之前，汽缸 Ⅰ 内通过A所封气体的压强为p，根据玻意耳定律，对活塞B左侧气体有pLπr2＝p3x'π(2r)2，对活塞B右侧气体有3p0Lπ(2r)2＝p3(L－x')π(2r)2，解得p＝2p0，故C正确；若要测量的最大水深h＝50 m，该深度水产生的压强为5p0，此时活塞A恰好到达汽缸Ⅰ区最右侧，气体压强为p4＝p0＋5p0＝6p0，对活塞B左侧气体有p0Lπr2＝p4x″π(2r)2，对活塞B右侧气体有p'Lπ(2r)2＝p4(L－x″)π(2r)2，解得p'＝5.75p0，故D正确。 学生用书⬇第60页 针对练2.(2022·广东高考)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p0取1.0×105 Pa，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。 答案：2.0×105 Pa　10 m 解析：对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知 p0V0＝pV 代入数据解得p＝2.0×105 Pa 根据p＝p0＋ρgh 解得h＝10 m。 (2024·安徽高考)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使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V0＝30 L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3 ℃，压强p1＝2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23 ℃，大气压p0取1.0×105 Pa。T＝t＋273 K。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 答案：(1)2.5×105 Pa　(2)6 L 解析：(1)由查理定律可得＝ 其中p1＝2.7×105 Pa，T1＝270 K，T2＝250 K 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＝2.5×105 Pa。 (2)由玻意耳定律有p2V0＋p0V＝p1V0 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V＝6 L。 [衔接教材]　人教版选择性必修第三册P44·T4 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在－40～100 ℃ 温度下正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.535×105 Pa，最低胎压不低于1.616×105 Pa。设轮胎容积不变，若在温度t为20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？ 学生用书⬇第61页 [衔接分析]　人教版选择性必修第三册P44·T4以“给汽车轮胎充气”为情境，与本高考题情境类似，考查了“变质量”问题，“变质量”问题是高考的难点，也是高考的热点。近几年的高考常以气体实验定律、理想气体状态方程在生产、生活和科技中的实际应用为情境进行命题，考查“变质量”问题。 针对练1.(2021·山东高考)血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压的数值，充气前臂带内气体压强为大气压，体积为V；每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150 mmHg。已知大气压等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于(　　) A.30 cm3 B.40 cm3 C.50 cm3 D.60 cm3 答案：D 解析：根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1·5V，已知p0＝750 mmHg，V0＝60 cm3，p1＝750 mmHg＋150 mmHg＝900 mmHg，代入数据解得V＝60 cm3。故选D。 针对练2.(2024·山东高考)图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1＝1.0 cm2，长度H＝100.0 cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2＝90.0 cm2，高度h＝20.0 cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B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，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2，大气压p0＝1.0×105 Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 (1)求x； (2)松开孔A，从外界进入压强为p0、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。 答案：(1)2 cm　(2)8.92×10－4 m3 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)S1＝p2HS1 又因为p1＝p0，p2＋ρgh＝p0 代入数据联立解得x＝2 cm。 (2)当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有p0V＋p2HS1＝p3 又因为p3＋ρg·＝p0 代入数据联立解得V＝8.92×10－4 m3。 易错点1.忽视了平衡态与热平衡的区别 (多选)(2025·重庆渝中区高二期中)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触较长一段时间后分开，再将乙和丙接触较长一段时间后分开，假设只有在它们相互接触时有传热，不接触时与外界没有传热，则(　　) A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态 B.只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态 学生用书⬇第62页 C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡 D.乙、丙两物体一定达到了热平衡 答案：AD 解析：乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有传热，它们中各自的宏观性质将不随时间而变化且具有确定的状态，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间分开后，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度可能再一次发生变化，最终乙、丙两物体温度相同，但是与甲的温度不一定相同，乙、丙两物体一定达到了热平衡，但不一定与甲达到热平衡，C错误，D正确。 [易错分析]　本题容易多选C项，原因是忽视了平衡态与热平衡的区别。平衡态是一个系统所处的状态，在该状态下系统所有的状态参量(温度、压强、体积等)不再发生变化；而热平衡是相互接触的两个(或多个)系统达到了相同的温度，温度是判断系统之间是否达到热平衡的唯一参量。 易错点2.求液体内部压强时，未考虑大气压 一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m 深处，设湖水温度不变(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，大气压p0＝1.0×105 Pa)，则气泡的体积约变为原来体积的(　　) A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 D. 答案：C 解析：设气泡初、末态的体积分别为V1、V2，初态时气泡内气体的压强p1＝p0＋ρgh1＝3×105 Pa，在10 m深处时气泡内气体的压强p2＝p0＋ρgh2＝2×105 Pa，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得V2＝1.5V1，即气泡的体积变为原来的1.5倍。故选C。 [易错分析]　本题容易错选B项，求液体中密封气体压强时，不能只考虑气体上方液体产生的压强，还要考虑液体上方的大气压，若未考虑大气压，就会错选B。 易错点3.未完全理解单晶体、多晶体与非晶体的特性差异 (2025·江苏宿迁市高二期末)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A.可以根据各向同性或各向异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，则一定是多晶体 答案：C 解析：表现出各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶体，并且单晶体的某些物理性质也表现出各向同性，不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体，故A错误；沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一样，力学性质表现出各向同性，但并不能判断出其他物理性质是否也具有各向同性，则薄片可能是非晶体，也可能是多晶体，还可能是单晶体，故B错误；一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即具有各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确；单晶体具有各向异性的特征，仅指某个或某些物理性质，并不是所有的物理性质都是各向异性的，故当晶体某一物理性质显示各向同性，并不意味着该晶体一定是多晶体，故D错误。 [易错分析]　本题容易错选D项，通常说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、对光的折射率等，单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时测量结果不同；但单晶体并不是在各种物理性质上都表现出各向异性。如果误认为单晶体在各种物理性质上都是各向异性的，就容易错选D项。 易错点4.把附着层当成液体表面层 液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在(　　) A.液体不浸润固体的附着层 B.表面张力较大的液体的附着层 C.所有液体的附着层 D.液体浸润固体的附着层 答案：A 解析：附着层内液体分子间距离大于r0时，附着层内分子间作用力表现为引力，附着层有收缩的趋势，即为不浸润现象。故选A。 [易错分析]　本题容易错选C项。浸润时液体的附着层内的液体分子间距小于分子间的平衡距离r0，附着层内分子间作用力表现为斥力，附着层有扩展的趋势；而不浸润时液体的附着层内的液体分子间距大于分子间的平衡距离r0，附着层内分子间作用力表现为引力，附着层有收缩的趋势。如果混淆了浸润和不浸润液体附着层和液体表面层，就会错选C项。 易错点5.解决“变质量”问题时不能精准选取研究对象 (2025·河南信阳市高二月考)容积为20 L的钢瓶充满氧气后，压强为145 atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5 L的小瓶中，小瓶原来装有1 atm的氧气，小瓶中充气后压强为10 atm，分装过程中无漏气且温度不变，则最多能分装的瓶数为(　　) A.54 B.56 C.58 D.60 答案：D 解析：小瓶原来装有1 atm的氧气，设最多能分装n瓶，则初状态压强p0＝145 atm，p0'＝1 atm，体积V0＝20 L，V0'＝n×5 L，末状态p2＝10 atm，V2＝V0＋n×5 L，温度不变，根据玻意耳定律有p0V0＋p0'V0'＝p2V2，代入数据解得n＝60。故选D。 [易错分析]　本题容易错选A项。如果忽视了小瓶原有的气体，则初状态压强p0＝145 atm，气体体积V0＝20 L，设最多能分装n瓶，末状态下气体压强为p1＝10 atm，体积为V1＝V0＋n×5 L，温度不变，根据玻意耳定律有p0V0＝p1V1，代入数据解得n＝54，导致错选A项。 学科网（北京）股份有限公司 $