第2章 气体、固体和液体章末综合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

物理·选择性必修第三册 3.(多选)关于液晶，以下说法错误的是 液晶分子聚合物液晶 A.液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的： 玻璃 状态 B.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与 某些晶体相似 C.液晶表现各向同性的性质 D.液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学 性质会随电压的变化而变化 4.(新情景题)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两 玻璃 透明电极 片玻璃之间，经过特殊工艺胶合一体成型的新型 透明电极 光电玻璃产品，被广泛应用于高档办公室、计算 A不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导 机机房、医疗机构、商业展示等领域，能够实现玻： 致光线无法通过 璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其： B.不通电时，入射光在液晶层发生了干涉，导致 工作原理简化为如图所示的模型，在自然条件： 光线无法通过 下，液晶层中的液晶分子无规则排列，玻璃呈乳： C.通电时，入射光在通过液晶层后方向发生了 白色，即不透明，像一块毛玻璃；通电以后，弥散 改变 分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则 D.通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向 排列，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。： 传播 结合以上内容和你所学知识，关于通电雾化玻 ( 温馨提示 请做课时分层检测（十） 璃，你认为下列叙述中合理的是 章未综合提升 【知识网络构建】 各向异性 表示物体的冷热程度 单晶体 有规则的几何形状 温度 国际单位开尔文 气体 的状 T=t+273.15K 各向同性 多晶体 固 态参 体积 气体所充满的容器容积 没有规则的几何形状 量 压强 气体作用在器壁上单位面积的压力 各向同性 气 非晶体 实 压力表 没有规则的几何形状 体 探究气 固 实验 体等温 装置 司柱塞 空气柱 使液体表面绷紧的力 液体的表 变化的 橡胶套 面张力 体 规律 实验原理 玻意耳 一种液体会润湿某种 和 定律 公式 P Vi-p2V2 固体并附着在固体的 浸润 表面上 液 图像 在p-V图中是一条双曲线 体 微观解释 一种液体不会润湿固 不浸润 体 公式 Vi V2 体，也就不附着在固 体的表面 盖-吕 验定律 萨克 图像 在V-T图中是一条过原点的直线 浸润液体在细管中 定律 微观解释 上升 毛细现象 =P2 不浸润液体在细管 公式 中下降 查理 定律 图像 在p-T图中是一条过原点的直线 具有光学的各向异性 液晶 微观解释 52 第二章气体、固体和液体 ◆ 归纳提能 一、气体状态变化的图像问题 二、液柱移动问题的分析 1.常见的有力-V图像、V-T图像、p-T图像1.液柱问题的特点 三种。 (1)当封闭气体温度T变化时，其p、V都发生变 2.要能够识别p-V图像、p-T图像、V-T图像中 化，液柱的平衡状态被打破，液柱就发生移动。 的等温线、等容线和等压线，能从图像上解读出： (2)由于p、V、T三个量相互制约，当、V、T都 状态参量和状态变化过程。 3.依据理想气体状态方程兴=C得到p=CT· 发生变化时，直接判断液柱移动的方向比较困 难，关键是判断封闭气体的体积V如何变化。 或V-·T或力-号·T,认识力图像、2.判断方法：以如图所示的装置为倒：两端 V-T图像、p-T图像斜率的意义。 封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有 4.作平行于横轴（或纵轴）的平行线，与同一坐标系 一段长为h的水银柱，将管内气体分为两 内的两条图线交于两点，两点横坐标（或纵坐标） 部分。若使两部分气体同时升高相同的 相同，依据纵坐标（或横坐标）关系，比较第三个 温度，管内水银柱将如何运动？（设原来 物理量的关系。 温度相同) [典例1]如图所示，1、2、3为 (1)假设法：假设水银柱不动，则上、下两部分气 一定质量的理想气体在饣-V 图像中的三个状态。该理想 休发生等容变化，对上都气体爱=，压装变化 气体由状态1经过程1→2→ P3 3到达状态3，其中2→3之 量Apg=( 一1)2，同理，下部气体压强变化量 00 间图线为双曲线。已知状态 -1)p1,由于开始时，p1>2,故△p1> 1的参量为p1=1.0×105Pa,V1=2L,T1= 200K。 △p2,水银柱向上移动。 (1)若状态2的压强2=4.0×105Pa,则温度T2 (2)图像法：判断液柱移动还可 P 是多少？ 用饣-T图像法，在同一p-T △p1 (2)在(1)的条件下，若状态3的体积V3=6L,则 坐标系中画出两段气柱的等容 压强p3是多少？ 线，如图所示，在温度相同时 -△p2 [听课记录] p1>2,则气柱1等容线的 0 T1 T2 斜率较大，当两气柱升高相同的温度△T时，其 压强的增量△p1>△2，水银柱上移。 (3)极限法：由于管上段气柱压强2较下段气柱 压强p1小，设想p2→0，即管上部认为近似为真 空，于是立即得到温度T升高，水银柱向上移动。 [典例2]两个容器A、B,用截面均匀的水平细玻 璃管连通，如图所示，A、B内所装气体的温度分 别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果 两边温度都升高10℃，水银柱将 () B A.向右移动 B.向左移动 C.不动 D.条件不足，不能确定 53 物理·选择性必修第三册 [听课记录] (2)保持(1)问中剩余水量不变，若要使储水瓶内 气体压强重新超过1.40，至少需要打气的次数。 [听课记录] [典例3]如图所示，A、B两容器 H2) 3(02 容积相等，用粗细均匀的细玻璃 管相连，两容器内装有不同气 体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下 保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体！ 温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，： 则水银柱将 ) A.向A移动 B.向B移动 [典例5]某同学家里有一台三门冰箱，该冰箱分 C.不动 D.不能确定 上、中、下三个门，上门是冷藏室，中门是变温室， [听课记录] 下门是冷冻室。冰箱空置。 (1)若该冰箱冷藏室的容积为V,变温室的容积 为V2,冷冻室的容积为V3,每摩尔空气的体积为 V。,阿伏加德罗常数为NA,求关闭冰箱密封门 后，冰箱的冷藏室、变温室和冷冻室内的总空气 分子数N; (2)若室内温度t0=27℃，空气压强p0=1× 三、气体实验定律在STSE中的应用 105Pa,该冰箱变温室的温度可在一18℃~6℃ 1.与生活实际相关的问题 范围内调节，取绝对零度为一273℃，关闭冰箱门 [典例4幻夏天游乐场经常见到如图甲所示的儿童 后变温室不漏气，其内的空气视为理想气体，求 玩具水枪，用手握住压力手柄，前后抽动，给储水 该冰箱通电工作时，变温室内空气的压强变化的 瓶打气加压。打气加压完成后压力手柄位置不： 最大值△p。 动，扣动扳机，水从枪口立即射出，其原理如图乙 [听课记录] 所示。储水瓶总容积为V。,一开始灌入体积为 0.8V。的水，瓶内空气压强与外界大气压强0： 相等。已知打气筒每次把压强为p、体积为 0.02V的空气压人瓶中，所有过程瓶中的气体温 度保持不变，不考虑水的重力影响，求： 《水 打气筒单向气阀 压手柄扳机》 出水口 甲 乙 (1)通过打气使储水瓶内气体压强为1.40时，： 扣动扳机让水连续射出，待水不流出时（即储水 瓶内气体压强与外界大气压强相等)，储水瓶剩： 余水的体积； 54 第二章 气体、固体和液体 2.与科技发展相关的问题 :[典例7]如图所示是一种水下 海面 [典例6们如图所示是某潜艇的横截面示意图，它 遥感探测器，由带传感器和阀 有一个主压载水舱系统结构，主压载水舱有排水： 门的正方体金属壳及重物构 上阀门 H 孔与海水相连，人们可以通过向水舱里注水或者： 成，正方体边长a=1.0m,除重 a 排水来控制潜艇的浮沉。潜艇内有一个容积V= 物外，其余部分的总质量为M 下阀门 3m3的贮气钢筒，在海面上时，贮气钢筒内贮存： 5.0kg。金属壳与重物通过轻绳 重物 海底 了p=200atm的压缩空气，压缩空气的温度为： 相连。某次测量前，在金属壳 t=27℃。某次执行海底采矿任务时，通过向主 内充满压强为(，为大气压强)的空气（视为 压载水舱里注入海水，潜艇下潜到水面下h=290: 理想气体，其质量远小于M),关闭两个阀门，然 m处，此时海水及贮气钢筒内压缩空气的温度均： 后将探测器沉入海底，稳定后细绳存在拉力，测 为1=7℃；随着采矿质量的增加，需要将贮气钢： 得图中H=490.99m。现同时打开上下阀门，水 筒内的压缩空气压入水舱内，排出部分海水，使： 从上、下阀门缓慢流入壳内空间，经一段时间，空 潜艇保持水面下深度不变，每次将筒内一部分空： 气从上阀门缓慢跑出。部分气体跑出后关闭上 气压入水舱时，排出海水的体积为△V=1m3,当： 阀门，待稳定后，轻绳拉力为F=50N,不计金属 贮气钢筒内的压强降低到p2=50atm时，就需： 壳金属部分、阀门和传感器的体积，水温均匀且 要重新充气。在排水过程中气体的温度不变，已： 不变，取水的密度p=1×103kg/m3,大气压强 知海水的密度p=1×103kg/m3,海面上大气压 po=1×105Pa,重力加速度g=10m/s2,不计金 强po=1atm,g=10m/s2,1atm=1×105Pa。 属壳的形变。求： 求在该贮气钢筒重新充气之前，可将贮气钢筒内： (1)关闭上阀门后壳内剩余空气的体积V和压 的空气压人水舱多少次 强p; (2)跑出的气体质量与原有气体质量的比值。 指挥塔 [听课记录] 内壳（耐压壳） 外壳 主压载水舱 [听课记录] g心e心心心0心0心egee心oeo0心0心o心o心o心心o心心心o心心c心o心o心o心心o心oco心oeo心心c心wewewew心eo心心o心o心om 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章未检测卷（二） 55[典例11 解析 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性： 于一块普通的透明玻璃，可知通电时，入射光在通过液晶层后按原 质不同：也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则！ 有方向传播，故C错误，D正确。 的几何形状，选项A、B正确：非晶体的内部微粒是无规则排列的， 答案D 选项C正确：石墨与金刚石硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排 章未综合提升 我结构天足头原的的特用力泰盘染费整别名务裂天的受归纳提能 度，选项D错误。 [典例1]解析(1)12是等容变化 答案D 由查理定律得 针对训练 TT 1.解析将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，A错误，符合题 则T2= 意：固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体在不同方向上显示各 2T1=800K。 力 向异性，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，故B正确，不符 (2)2→3是等温变化 合题意：由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同 由玻意耳定律得p,V2=pV3 而成为不同的晶体，例如石墨和金刚石，故C正确，不符合题意：在 合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转 V, 3 变为晶体，例如天然石英是晶体，熔化以后再凝固的石英玻璃却是 非晶体：把晶体硫加热熔化，倒入冷水中，会变成柔软的非晶体硫， 答案(1)800K(2)号X105Pa 再经 段时间又会转变成晶体硫，故D正确，不符合题意。 ![典例2]解析假设水银柱不动，A、B内气体都做等容变化，由△力 答案 2.解析 由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性：由图丁可 于p知△pc子，周为初找态压强相同，温度变化量相同，Ta< 知：甲，丙有固定熔点，乙无固定熔点。所以甲、丙为晶体，乙为非晶 TB,所以△p4>△pB,所以水银柱向右移动。故A正确。 体，其中丙为单晶体，甲为多晶体，故D正确。 答案 答案D :[典例3]解析假定降温后气体体积保持不变，由查理定律得△p 要点2 △T 探究导入提示：早晨草叶上露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不： ·,降温前两边气体压强相等，但A容器的温度低，所以 动，都是由于液体的表面张力的作用。露珠的形状呈扁平状，是自： △pA一△pB,A容器压强减小得多，所以水银柱向A移动。 身重力的原因。 典例2] 答案A “解析液体表面层的分子问同时存在相互作用的引力与斥！[典例4]解析(1)以封闭气体为研究对象，已知p1=1.4p,V1= 力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r。,所以分子引力大 0.2V0,p2=po,由玻意耳定律知 于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体 iV=V2 表面有收缩的趋势，所以露珠呈球形，故A、B、C错误，D正确。 剩余水的体积△V=V。-V。 答案D 针对训练 代入数据得V2=0.28V0,△V=0.72V 3.解析液体表面层分子比液体内部稀疏，分子间距离”略大于”0， (2)设打气次数为，打入的气体和瓶中的气体总体积为V3,则V3= n·0.02V。+0.28Vo 故分子力表现为引力，表面张力的方向沿液面的切线方向，与分界 面垂直，表面张力是液体表面层分子间的作用力，随温度的升高，液 选打入的气体和瓶中的原有气体为研究对象，已知p?=p。,p1 体表面层分子间的距离增大，引力作用随之减小，所以表面张力减 1.4po,V1=0.28V 小，故B正确，A、C、D错误。 由玻意耳定律知p:V3=p,V 代入数据得n=5.6 4.解析木块浮在水面上是浮力与其重力平衡，A错误：小昆虫在水 即至少打6次 面上不下陷是液膜对其弹力与其重力平衡，B错误：水在表面张力 答案(1)0.72V。(2)6次 作用下，收缩到表面积最小，即球形，C正确：玻璃烧热熔化成液体， :[典例5]解析(1)冰箱的总容积V=V1+V,+V 表面张力使液体表面呈球形，所以锋利的玻璃片变钝，故D正确。 VN 总空气分子数N= V+V:+V3NA* 答案CD 要点3 (2)变温室内的气体发生等容变化，若温度为1=6℃，由查理定律得 探究导入提示：(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃 p角 力1 (2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会 273K+to273K+t 沿毛细管上升到地面而被蒸发掉。 若温度为t2=一18℃，由查理定律得 [典例3]解析因为水能浸润玻璃，所以管内外均为浸润，选项A 正确，B错误：水银不浸润玻璃，选项C正确：选项D中外面浸润，里 po 面不浸润，是不可能的，选项D错误。 273K+t0273K+tg 答案AC △p=p1一p2 针对训练 解得△p=8×10Pa。 5.解析由题图所示现象可知，该液体对A固体不浸润，对B毛细管 ! 浸润，所以A、B一定不是同种材料，A错误，B、D正确：根据浸润与 答案1M+V,+NA(2)8X1oPa Vo 不浸涧的特点可知，浸涧时，液体内部分子对附着层内分子的引力 [典例6]解析设在水面下h=290m处贮气钢筒内气体的压强变 小于固体分子对其的引力，而不浸润时，液体内部分子对附着层内 : 分子的引力大于固体分子对其的引力，所以A固体的分子对液体附 为，由查理定律得卡 T 着层内分子的引力比B毛细管的分子对液体附着层内分子的引力 设贮气钢筒内气体的压强变为2时，体积为V2,由玻意耳定律得 小些，C正确。 答案BCD 重新充气前，用去的气体在，压强下的体积为V3=V,一V 6.解析 毛细管插入水中，管内径越小，管内水面升高得越高，管内径 设用去的气体在水舱压强为p1时的体积为V1,由玻意耳定律得 越粗，管内水面升高得越低，故A项正确；将毛细管插入水银中，管 内液面会下降，故B项错误：毛细管插入浸润的液体中时管内液面 p:V3=piVi pgh V 上升，插入跟它不浸涧的液体中时，管内液面会降低，故C项正确，D 其中p1=p。十 atm=30atm,则压入水舱的次数N= 项错误。 1×105 △V 答案 AC 13.67 素养演练·提升技能 即贮气简内的空气可压入水舱的次数为N。=13。 1.解析常见金属材料都是多晶体，故选项A正确：具有规则几何形 答案13次 状的园你不定是品体，知有规则形状的蜡烛不是品体，故选项C[典例] 解析(1)对金属壳由平衡条件得PgV=F十Mg 错误：多晶体和非晶体均显示各向同性，故选项B、D错误。 解得V=0.01m 答案A 由几何关系知关闭阀门后壳内液面上升的高度 2.解析 用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张！ △h=a- 力造成的，故本题选A、B、D。 答案 ABD 则有=6十Pg(H一△h) 3.解析有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态，另一些物质， 联立方程，解得p=5.0×10°Pa。 在适当的溶剂中溶解时，在一定浓度范围之内具有液晶态，故A错 (2)初态p1=pV1=a3,末态p2=p,V2=V,则对被封闭气体由 误：液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具 玻意耳定律有pV。=pV' 有各向异性，故B正确，C错误：液晶的微观结构介于晶体和液体之 间，其光学性质会随电压的变化而变化，D正确。 所求质量比为出=V'一Y 1原 答案AC 4.解析 由题意，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，像 联立方程，解得m些一 1 一块毛玻璃，可知入射光在液晶层发生漫反射，光线可以通过，但通 原 2 装药设品分真先频路希射别安钙斋精别个液亮客 答案(1)0.01m5.0×10Pa(2)号 210