2022届全国新高考物理冲刺复习 固体、液体和气体

2022届全国新高考物理冲刺复习

固体、液体和气体

双基知识：

一、固体和液体液晶

1.固体

(1)固体分为晶体和非晶体两类。石英、云母、明矶、食盐、味精、蔗糖等

是晶体。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。

(区别晶体和非晶体看有无固定熔点，而区分单晶体和多晶体看是否能表

现出各向异性)

(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶

体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。

(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光

学性质不同，这类现象称为各向异性。非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都

是一样的，这叫做各向同性。

2.液体

(1)液体的表面张力：液体表面的分子之间的作用力表现为引力，它的作用

是能使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。

(表面张力有使液体的表面积趋于最小的趋势；由于体积相同的情况下，

球形的表面积最小，故在完全失重状态下液滴总是呈球形)

(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。

3.液晶

(1)具有液体的流动性。

(2)具有晶体的光学各向异性。

(3)从某个方向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。

二、饱和汽、饱和汽压和相对湿度

1.饱和汽与未饱和汽

(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。

(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。

2.饱和汽压

(1)定义：饱和汽所具有的压强。

(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和

汽压与饱和汽的体积无关。

3.相对湿度

空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。

水蒸气的实际压强

即:相对湿度=,

同温度水的饱和汽压°

三、气体

1.气体压强

气体分子运动的特点

分子很小，间距很大，除碰撞外,(理想性)

不受力，做匀速直线运动

分子密度大，碰撞频繁，分子运■(现亲性)

动杂乱无章

分子能充满达到的空间，向各个方,U

向运动的分子数相等，分子速率分一｛规♦性J

布呈“中间多，两头少”的规律

(1)产生的原因

由于大量气体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，

作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。

(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，可视为理想气体。

(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

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种气体，一定质量的某种气

一定质量的某种气体，

在体积不变的情况下，体，在压强不变的情

内容在温度不变的情况下，

压强与热力学温度成况下，体积与热力学

压强与体积成反比

正比温度成正比

ViV.ViT\

表达式p\V\=P2Vl----=2口卜=====

TI72^—72Ti

PP/

/

图像

//

OVOTOT

4.理想气体的状态方程

一定质量的理想气体的状态方程：牛=若或半=C。

考点一固体和液体性质的理解

1.晶体和非晶体

（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）只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。

⑶单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外

形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体。

（4）晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化。

（5）液晶既不是晶体也不是液体。

2.液体表面张力

表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间

形成原因

的相互作用力表现为引力

表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好

表面特性

像一层绷紧的弹性薄膜

表面张力

和液面相切，垂直于液面上的各条分界线

的方向

表面张力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，

的效果而在体积相同的条件下，球形的表面积最小

典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润

【典例1】（2020广西玉林一中期末）把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就

变钝了。产生这一现象的原因是（）

A.玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体

B.玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体

C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧

D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张

,C玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故A、B错误;玻璃裂口尖端放在

火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作

用，即使液体表面绷紧，故C正确,D错误。

【典例2】（2020山东德州二模）合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都

是不浸润的，图为一滴水滴在某一次性医用防护口罩内侧的照片，对此以下说法正

确的是（）

A.照片中的口罩一定为不合格产品

B.照片中附着层内分子比水的内部稀疏

C.照片中水滴表面分子比水的内部密集

D.水对所有材料都是不浸润的

B合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都不浸润的，照片中的口

罩正好发生了不浸润现象,A错误;根据照片所示，水发生了不浸润现象，则附着层

内分子比水的内部稀疏,B正确;照片中水滴为球形,水滴表面分子比水的内部分

子间距大，分子之间的作用力为引力形成的，是表面的张力,则照片中水滴表面分

子应比水的内部稀疏,C错误;水不是对所有材料都是不浸润的，比如，水可以浸润

玻璃,D错误。

考点二气体压强求解的“两类模型”

1.活塞模型

如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。

对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对

活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列

方程。图甲中活塞的质量为机，活塞横截面积为S,外界

大气压强为P0。由于活塞处于平衡状态，所以poS+mg=pS。

则气体的压强为〃=8+管。

图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS+mg=poS。

则气体压强为p=〃）一詈=〃0—2液g/z。用『

2.连通器模型

如图所示，U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体

8和A的压强关系可由图中虚线联系起来。

则有pti+pgin。而“A=po+p液ghi,

所以气体B的压强为pB=po+p液岳)。

【典例3】如图所示，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为加，面积

为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距为小现

让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了

距离小已知大气压强为po,不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对

活塞的压强仍可视为po,整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。

［解析］设小车加速度大小为“，稳定时汽缸内气体的压强为“，则活塞受

到汽缸内、外气体的压力分别为：F\=p\S,Fo=poS--------,.

左打右

由牛顿第二定律得：Fi—Fo—ma,J)；,

V///^////////////Z^///77)

小车静止时，在平衡状态下，汽缸内气体的压强应

为po。

由玻意耳定律得：piVi=po%式中Vo=SL,Vi=S(L-d)

pnSd

联立以上各式得:

m(L—d)।口呆।mCL-d)

【典例4】若已知大气压强为po,图中各装置均处于静止状态，液体密度均

为"，重力加速度为g,求各被封闭气体的压强。

［解析］在题图甲中，以高为/?的液柱为研究对象，

由平衡条件知p中S+pghS=poS所以p»，=po-pgh

在题图乙中，以8液面为研究对象，由平衡条件知

pAS+pghS=poSpc—pA=po—pgh

在题图丙中，以8液面为研究对象，由平衡条件有

pArS+pghsin60°,S=poS所以〃芮=〃/=p。一?Pgh

在题图丁中，以液面A为研究对象，由平衡条件得

pTS=(po+pgh\)S所以pT=po+pghi。

J3一

［答案］甲：po—pgh乙：po—pgh丙：po~2PghJ：po+pghi

考点三气体实验定律和理想气体状态方程的应用

1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系

〃温度不变：piVl=p2V2(玻意耳定律)

0V,72V2＜体积不变：写"=牛(查理定律)

T\T2］

V，v

［压强不变：$=苗(2盖一吕萨克定律)

2.两个重要的推论

(1)查理定律的推论：△P=知T。

(2)盖一吕萨克定律的推论：AV=VAT。

3.解决问题的基本思路

根据题意，选出所研究的某一定质

选对象

量的气体

分别找出这部分气体状态发生变化

找参量前后的P、K7数值或表达式，压

强的确定是关键

识过程明确变化过程，正确选用物理规律

选用气体状态方程或某一实验定律

列方程

列式求解，有时要讨论结果的合理性

【典例5】如图所示，质量均为加=1kg的光滑活塞甲、乙将容器分为A、

8两部分，容器的横截面积S为10cn?,容器与活塞均导热良好，容器下端连接

有U形管(管内气体的体积可忽略不计)，U形管内装有水银。开始时将活塞甲锁

定，活塞乙可以无摩擦地自由移动，8内气体体积是A内气体

K

体积的两倍，U形管内的水银面右管比左管高16cm。已知外界

52

大气压强po=76cmHg=1.0X10Pa,取g=10m/s0

(1)求A、B容器内气体的压强分别为多少；

(2)将活塞甲解锁，当A、3内气体状态稳定时，求A、8两

部分气体体积的比值。(保留两位有效数字)

［解析］(1)由pp+16cmHg=76cmHg,解得pB=60cmHg。

由PA+W=P/解得PA—52AcmHgo

(2)设解锁前A内气体体积为V,则B内气体体积为2V

解锁后至气体状态稳定时，A内气体压强p/=po+等=83.6cmHg

B内气体压强PB'=PA'+弩=91.2cmHg

4、6内气体均发生等温变化，对5气体，由玻意耳定律有PBX2V=PBWB，

对4气体，由玻意耳定律有PAV=P/V/解得：胃=0.48。

［答案］⑴52.4cmHg60cmHg(2)0.48

【典例6】(2020山东淄博模拟)图中竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒的4

倍，筒