31 固体、液体和气体——【冲刺2023】高考物理考试易错题（全国通用）（原卷版+解析版）

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例题1. 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示．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丁所示，则下列说法中正确的是( )
A．甲一定是单晶体
B．乙可能是金属薄片
C．丙在一定条件下可能转化成乙
D．甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的
例题2. 一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在( )
A．ab过程中不断减小 B．bc过程中保持不变
C．cd过程中不断增加 D．da过程中保持不变
一、封闭气体压强的计算
1．取等压面法
同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强．如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1.
2．力平衡法
选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液体为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强．
说明：容器加速运动时，可由牛顿第二定律列方程求解．
二、玻意耳定律
1．常量的意义
p1V1＝p2V2＝C，该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，则常量C越大．
2．应用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．
(2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)．
(3)根据玻意耳定律列方程求解．(注意统一单位)
(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明．
三、两种等温变化图像
四、气体的等压变化
1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程．
2．盖－吕萨克定律
(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．
(2)表达式：V＝CT或eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2).
(3)适用条件：气体的质量和压强不变．
(4)图像：如图所示．
V－T图像中的等压线是一条过原点的直线．
五、气体的等容变化
1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程．
2．查理定律
(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比．
(2)表达式：p＝CT或eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2).
(3)适用条件：气体的质量和体积不变．
(4)图像：如图所示．
①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线．
②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃.
五、应用理想气体状态方程解题的一般步骤
1．明确研究对象，即一定质量的理想气体；
2．确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；
3．由理想气体状态方程列式求解；
4．必要时讨论结果的合理性．
六、晶体和非晶体
1．固体可以分为晶体和非晶体两类．晶体又可以分为单晶体与多晶体．
2．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．
3．非晶体
(1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形．
(2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度；
b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)．
4．晶体
(1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状
②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；
b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)．
(2)多晶体：①没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状
②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；
b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)
七、单晶体、多晶体及非晶体的异同比较
八、对单晶体的各向异性的理解
(1)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同．
通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：
①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
②方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．
九．表面张力及其作用
(1)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．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．
(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．
(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示．
易混点：
1．单晶体的所有物理性质不都是各向异性的．
2．液晶不是液体和晶体的混合物．
3．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体．
4．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用．
5．压强极大的实际气体不遵从气体实验定律．
6．一定质量的理想气体，当温度升高时，压强不一定增大．
7．一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大．
1. (2019·全国卷Ⅱ·33(1))如p－V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”)
2. ．(2021·广东卷·15(2))为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105 Pa，护士把注射器内横截面积为0.3 cm2、长度为0.4 cm、压强为1.0×
105 Pa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强．
3. 如图所示，横截面积S＝100 cm2的容器内，有一个质量不计的轻活塞，活塞的气密性良好，当容器内气体的温度T0＝330 K时，容器内外的压强均为p0＝1.0×105 Pa，活塞和底面相距L＝11 cm，在活塞上放物体甲，活塞最终下降d＝1 cm后保持静止，容器内气体的温度仍为T0＝330 K，活塞与容器壁间的摩擦均不计，取g＝10 m/s2.
(1)求物体甲的质量m1；
(2)在活塞上再放上物体乙，若把容器内气体加热到T＝360 K，系统平衡后，活塞保持放上物体甲平衡后的位置不变，求物体乙的质量m2.
一、多选题
1．如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变
B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量
C．气体从状态c到d的过程，外界对气体做功
D．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小
2．一定质量的理想气体的压强随热力学温度变化的图像如图所示，该气体从状态a开始，经历三个过程回到原状态，下列判断不正确的是（ ）
A．状态a气体的压强最大
B．状态c气体的温度最低
C．过程中，气体对外界做功
D．状态a气体的体积小于状态c气体的体积
3．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示。整个过程中，气体在（ ）
A．状态a时的分子平均动能最小
B．状态b时的内能最小
C．ab过程中，温度不断下降
D．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少
E．ca过程中，外界对气体做功100J
4．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。关于该气温计的说法正确的是（ ）
A．气温计刻度是均匀的，左大右小
B．读数变大过程，罐中气体压强增大
C．读数变大过程，罐中气体对外做功，内能增大
D．读数变小过程，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功
5．一定质量的理想气体从状态A经过状态B和C又回到状态A。其压强p随体积V变化的图线如图所示，其中A到B为绝热过程，C到A为等温过程。则下列说法正确的是（ ）
A．A状态速率大的分子比例较B状态的多
B．A→B过程，气体分子平均动能增大
C．B→C过程，气体对外做功
D．B→C过程，气体放热
6．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，其过程如V-T图上的线段所示，则气体在这个过程中（ ）
A．气体压强不断变大
B．状态B单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比状态A多
C．外界对气体做负功
D．气体从外界吸收的热量大于其增加的内能
二、解答题
7．图（a）为一气压升降椅，图（b）为其模型简图，导热性能良好的气缸用活塞封闭有压强为（与外界大气压相同）、体积为的气体（可视为理想气体）；某同学坐上座椅后，气体被活塞缓慢压缩，活塞静止时气体体积为。已知活塞截面积为S，与汽缸间摩擦不计，活塞和与其连接的部件质量可忽略不计，环境温度不变，重力加速度为g。求：
（1）该同学坐上座椅稳定后，气缸内气体的压强p；
（2）该同学的质量m。
8．某物理学习兴趣小组设计了一个测定水深的深度计，如图，导热性能良好的圆柱形汽缸、内部横截面积分别为S和2S，长度均为，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸左端开口。外界大气压强为，汽缸内通过A封有压强为的气体，汽缸内通过B封有压强为的气体，一细管（体积忽略不计）连通两汽缸，初始状态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，已知相当于高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体，求：
（1）当向右移动时，水的深度；
（2）该深度计能测量的最大水深。
9．如图所示，固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成，粗筒的横截面积是细筒的3倍，细筒足够长。粗筒中A、B两轻质光滑活塞间封有空气，活塞A上方有水银，用外力向上托住活塞B，使之处于静止状态，活塞A上方的水银面与粗筒上端相平。已知环境温度恒定，活塞与筒壁导热性良好；水银深H=15cm，气柱长L=50cm，大气压强。现使活塞B缓慢上移，直到有三分之一的水银被推入细简中。求：
（1）活塞B移动后，筒内气体的压强；
（2）活塞B向上移动的距离。
10．现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27，压强为=1.0x105。烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上有一个单向排气阀，当窑内气压达到=2.5×105时，单向排气阀变为开通状态，当窑内气体温度达到烧制温度927保持不变时，单向排气阀关闭。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高，单向排气阀排气过程中窑内气压保持不变。不考虑瓷胚体积的变化，求：
（1）排气阀开始排气时，窑内气体温度；
（2）烧制过程中，排出的气体占原有气体质量的比例。
内容
p－eq \f(1,V)图像
p－V图像
图像
特点
物理
意义
一定质量的某种气体，温度不变时，pV＝恒量，p与V成反比，p与eq \f(1,V)就成正比，在p－eq \f(1,V)图上的等温线应是过原点的倾斜直线
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，因此等温过程的p－V图像是双曲线的一支
温度
高低
直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中T2>T1
一定质量的某种气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p－V图上的等温线就越高，图中T2>T1
分类
微观结构
宏观表现
外形
物理性质
晶体
单晶体
组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵
有天然、规则的几何形状
各向异性
有确定的熔点
多晶体
由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成
没有天然、规则的几何形状
各向同性
非晶体
内部物质微粒是无规则排列的
没有确定的熔化温度