高考物理【一轮复习】讲义练习第2讲　固体、液体和气体

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习第2讲　固体、液体和气体，共21页。试卷主要包含了液体，气体实验定律，理想气体的状态方程，0×105 Pa，体积V1＝1等内容，欢迎下载使用。

一、固体和液体
1.固体
(1)分类:固体分为晶体和非晶体两类。晶体又分为单晶体和多晶体。
(2)晶体和非晶体的比较
2.液体
(1)液体的表面张力
①作用效果:使液面具有收缩的趋势。
②方向:表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。
(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。
二、气体
1.气体压强 (1)产生的原因由于大量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 (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密集程度
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 (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
4.理想气体的状态方程
一定质量的理想气体的状态方程p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C。
1.思考判断
(1)晶体的所有物理性质都是各向异性的。(×)
(2)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。(√)
(3)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。(√)
(4)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。(√)
(5)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。(√)
(6)压强极大的气体不再遵从气体实验定律。(√)
2.(多选)以下各图均来自人教版选择性必修第三册，图甲为P23的正在升空的气球，图乙为P31的食盐颗粒和松香的外形图，图丙为P36的停在水面上的水黾。下列说法正确的是( )
A.食盐是晶体，每个食盐颗粒即为一个单晶体
B.松香是非晶体，具有各向同性
C.水黾浮于水面上是液体的表面张力作用的结果
D.气球中所有气体分子运动的速率都是相同的
答案 BC
3.对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是( )
A.保持压强和体积不变而改变它的温度
B.保持压强不变，同时升高温度并减小体积
C.保持温度不变，同时增加体积并减小压强
D.保持体积不变，同时增加压强并降低温度
答案 C
4.(2023·江苏卷，3)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( )
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
答案 B
考点一 固体和液体的性质
1.对晶体和非晶体的理解
(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)只要是具有各向异性的固体必定是晶体，且是单晶体。
(3)只要是具有确定熔点的固体必定是晶体，反之，必是非晶体。
(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
2.对液体表面张力的理解
跟踪训练
1.(晶体、非晶体)(2025·江苏镇江模拟)对下列几种固体物质的认识正确的有( )
A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B.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，说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体
答案 A
解析 食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确;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，只能说明云母片是晶体，故B错误;天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误;石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同，故D错误。
2.(液体的性质)(2025·江苏泰州高三模拟)关于下列各图所对应现象的描述，正确的是( )
A.图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用
B.图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的缘故
C.图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯
D.图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来
答案 B
解析 水黾可以停在水面是因为水的表面张力的缘故，故A错误;水银的表面张力比较大，同时水银不浸润玻璃，这就导致了水银在玻璃容器中会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确;当一根内径很细的管垂直插入液体中，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误;拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减少水分蒸发，故D错误。
考点二 气体压强的计算
1.平衡状态下气体压强的求法
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。
跟踪训练
3.(求液柱封闭气体的压强)已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强。
答案 甲:p0－ρgh 乙:p0－ρgh 丙:p0－32ρgh 丁:p0＋ρgh1 戊:pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3) pb＝p0＋ρg(h2－h1)
解析 题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件有p甲S＋ρghS＝p0S，所以p甲＝p0－ρgh
题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有
p乙S＋ρghS＝p0S，所以p乙＝p0－ρgh
题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有
p丙S＋ρghsin 60°·S＝p0S
所以p丙＝p0－32ρgh
题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有
p丁S＝p0S＋ρgh1S
所以p丁＝p0＋ρgh1
题图戊中，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)
a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。
4.(求活塞封闭气体的压强)如图甲、乙、丙所示，汽缸与活塞均处于静止状态，已知大气压强为p0，重力加速度为g，活塞的质量为m，横截面积为S，汽缸、物块的质量均为M，活塞与汽缸间均无摩擦，依次求出各图中汽缸中气体的压强(图乙中汽缸壁厚度不计)。
答案 甲:p0＋mgS 乙:p0－MgS 丙:p0＋(M＋m)gS
解析 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知pAS＝p0S＋mg
解得pA＝p0＋mgS
题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知p0S＝pBS＋Mg
解得pB＝p0－MgS
题图丙中选活塞为研究对象，受力分析如图(c)所示，由平衡条件知pCS下sin α＝p0S上＋FN＋mg，其中FN＝Mg，S下sin α＝S上，S上＝S，由以上可得pC＝p0＋(M＋m)gS。
考点三 气体实验定律和理想气体状态方程
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p1V1T1＝p2V2T2温度不变:p1V1＝p2V2(玻意耳定律)体积不变:p1T1＝p2T2(查理定律)压强不变:V1T1＝V2T2(盖-吕萨克定律)
2.两个重要的推论
(1)查理定律的推论:Δp＝p1T1ΔT
(2)盖－吕萨克定律的推论:ΔV＝V1T1ΔT
例1 [2024·全国甲卷，33(2)]如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离bc＝10 ab，活塞的面积为1.0×10－2 m2。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1.0×105 Pa和300 K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到200 N并保持不变。
(ⅰ)求外力增加到200 N时，卡销b对活塞支持力的大小;
(ⅱ)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。
答案 (ⅰ)100 N (ⅱ)327 K
解析 (ⅰ)活塞从卡销a运动到卡销b，对密封气体由玻意耳定律有p0V0＝p1V1
其中V1＝1011V0
外力增加到200 N时，对活塞由平衡条件有
p0S＋F＝p1S＋FN
联立并代入数据解得卡销b对活塞支持力的大小为
FN＝100 N。
(ⅱ)当活塞刚好能离开卡销b时，对活塞有
p0S＋F＝p2S
从开始升温至活塞刚好能离开卡销b，对密封气体，由查理定律有p1T1＝p2T2
联立并代入数据解得活塞刚好能离开卡销b时密封气体的温度为T2＝1211 T0＝327 K。
1.利用气体实验定律解决问题的基本思路
2.分析气体状态变化的问题要紧抓三点
(1)弄清始、末状态过程中有哪几个物理过程。
(2)找出各变化过程是由什么物理量联系起来的。
(3)明确每个变化过程遵循什么实验定律。
跟踪训练
5.如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是( )
A.A管中向上移动，B管中向下移动
B.A管中向下移动，B管中向上移动
C.均向下移动，A管中移动较多
D.均向上移动，A管中移动较多
答案 C
解析 管内封闭气柱的压强恒等于外界大气压与水银柱因自身重力而产生的压强之和，因外界大气压不变，则管内气体做等压变化，根据盖－吕萨克定律知VT＝V＋ΔVT＋ΔT，整理可得ΔV＝ΔTTV，因A、B管中的封闭气体初温相同，温度变化ΔT也相同，且ΔTΔVB，即A管中气体长度减少得多一些，故两管中气柱上方水银柱均向下移动，A管中水银柱移动较多，故C正确。
6.如图甲所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝16 cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0＝4 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝10 cm。管底水平段的体积可忽略，环境温度T1＝300 K，大气压强p0＝76 cmHg。
(1)若从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部，求此时水银柱的高度h1;
(2)若缓慢将U形管倒置，再对密封气体缓慢加热，直至水银柱下表面恰与右管口平齐，如图乙所示，求此时密封气体的温度T2。
答案 (1)14 cm (2)420 K
解析 (1)设管的横截面积为S，封闭气体发生等温变化，则有(p0＋ρgh0)(2H－h0－l)S＝pHS
解得p＝90 cmHg
又有p0＋ρgh1＝p，解得h1＝14 cm。
(2)根据题意可知，气体的初态p1＝p0＋ρgh0＝80 cmHg，V1＝(2H－h0－l)S＝18S，T1＝300 K，气体的末态p2＝p0－ρgh0＝72 cmHg，V2＝(2H－h0)S＝28S
根据理想气体状态方程有p1V1T1＝p2V2T2
解得T2＝420 K。
考点四 气体状态变化的图像问题
1.四种图像的比较
例2 (2024·江西卷，13)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105 Pa。求:
(1)气体在状态D的压强pD;
(2)气体在状态B的体积V2。
答案 (1)2.0×105 Pa (2)2.0 m3
解析 (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化，根据查理定律有pDT2＝pAT1
代入数据解得pD＝2.0×105 Pa。
(2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有pCV2＝pDV1
代入数据解得V2＝2.0 m3
又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在状态B的体积V2＝2.0 m3。
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7.(多选)(2025·东北三省联考)如图所示，光滑的绝热汽缸内有一质量为m的绝热活塞，活塞下方封闭一定质量的理想气体，初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸内气体缓慢加热至某一状态B，停止加热前，活塞已经与卡口接触。下列图像能反应封闭气体状态变化的是( )
答案 BD
解析 设活塞面积为S，初始时大气压强为p0，对活塞受力分析，有mg＋p0S＝pAS，解得气体压强pA＝p0＋mgS;在活塞与卡口接触前，活塞受力不变，气体发生等压变化，当活塞与卡口接触后，气体体积不变，继续加热气体，温度升高，由理想气体状态方程可知压强增大，整个过程气体先等压膨胀，再等容升压。题图A气体一直等压膨胀，A错误;题图B气体先等压膨胀，再等容升压，B正确;题图C气体先等压压缩，再等容升压，C错误;题图D气体先等压膨胀，再等容升压，D正确。
A级 基础对点练
对点练1 固体和液体的性质
1.石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是( )
A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B.石墨烯中的碳原子始终静止不动
C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变
D.石墨烯中的碳原子对称排列，表现为各向同性
答案 C
解析 石墨有规则的几何形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的几何形状是晶体，故A错误;石墨烯中的碳原子是一直运动的，故B错误;石墨烯是晶体，在熔化过程中，温度不变，碳原子的平均动能不变，故C正确;石墨烯中的碳原子有规则对称排列，石墨烯是晶体，表现为各向异性，故D错误。
2.(多选)(2024·黑龙江哈尔滨模拟)喷雾型防水剂的原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是( )
A.雨水分子在永不停息地无规则运动
B.照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象
C.水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果
D.照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小
答案 AC
解析 所有分子都在永不停息地做无规则运动，故A正确;浸润即液体在与固体表面接触时能够附着在固体表面的现象，而照片中的玻璃和水之间是不浸润的，故B错误;由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确;水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距大，表面层分子间表现为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。
3.(2025·江苏南通模拟)将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，如图所示，则下列说法正确的是( )
A.容器中的液体可能是水银
B.若在问天太空舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高
C.若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差相同
D.图中毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部分子密度
答案 D
解析 水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中呈现凸形液面，容器中的液体不可能是水银，故A错误;在太空舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管顶部，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管顶端齐平，故B错误;在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差不一定相同，故C错误;题图中毛细管内液面呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会大于液体内部分子密度，故D正确。
对点练2 气体压强的计算
4.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是( )
A.B管内水银面比管外水银面高h
B.B管内水银面比管外水银面高hcs θ
C.B管内水银面比管外水银面低hcs θ
D.管内封闭气体的压强比大气压强大hcs θ高水银柱产生的压强
答案 B
解析 以A管中的水银为研究对象，则有pS＋ρghScs θ＝p0S，则B管内气体的压强为p＝p0－ρghcs θ，可知ppc，故A、D错误;由a到b，Ta