高考物理一轮复习专题13.2热学-固体、液体和气体的性质(原卷版+解析)

考点41热学-固体、液体和气体的性质新课程标准1．了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4．了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。5．观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。6．通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。命题趋势考查的题目难度中等或中等偏下，考查的内容主要体现对物理观念的认识、模型建构等物理学科的核心素养。选择题多考查分子动理论、固体和液体的性质计算题多考查气体实验定律、理想气体状态方程的应用。试题情境生活实践类雾霾天气、高压锅、气压计、蛟龙号深海探测器、喷雾器、拔罐、保温杯、输液瓶、测温电子天平等学习探究类固体和液体的性质、气体实验定律、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系考向一固体性质的理解考向二液体性质的理解考向三气体压强的计算及微观解释考向四理想气体和气体实验定律考向一固体性质的理解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分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化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．晶体的微观结构(1)如图所示，金刚石、石墨晶体的晶体微粒eq\x(\s\up1(07))有规则地、eq\x(\s\up1(08))周期性地在空间排列。(2)晶体特性的解释现象原因具有规则的外形晶体微粒有规则地排列各向异性晶体内部从任一结点出发在不同方向的相等距离上的微粒数不同具有异构性有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布，如碳原子可以形成石墨和金刚石【典例1】(多选)(2023山东省济南市高三下模拟考试)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．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变为晶体答案:BCD解析：晶体有确定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现出各向异性，选项B正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，某些非晶体在合适的条件下也可以转化为晶体，选项D正确。【典例2】(2023·山东省滨州市高三下二模)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答案:C解析：由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，故A、B错误；一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，故C正确；甲和丙都是晶体，所以其内部的微粒排列都是规则的，故D错误．练习1、(2023·河北秦皇岛月考)下列说法中正确的有()A．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔化温度C．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大D．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的答案:D解析：多晶体具有各向同性，A项错误；单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔化温度，B项错误；晶体熔化时吸收热量，但是温度不变，则分子平均动能一定不变，C项错误；天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，D项正确。练习2、(多选)(2023·河北省张家口市高三下三模)下列说法中正确的是()A．同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．单晶体和多晶体都有确定的熔点答案:CD解析：同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态，故A项错误；单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，故B项错误；同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如金刚石和石墨，故C项正确；单晶体和多晶体都有确定的熔点，故D项正确。【巧学妙记】1．1．区别晶体和非晶体的方法(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是非晶体。(2)几何外形是指自然生成的形状，若形状规则，是单晶体；若形状不规则，有两种可能，即为多晶体或非晶体，凭此一项不能最终确定物质是否为晶体。(3)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非晶体。考向二液体性质的理解一、液体表面张力(1)形成原因在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子间的距离r略大于分子间的平衡距离r0，分子间的作用力表现为引力。(2)液体表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。(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。(4)表面张力的效果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。(5)表面张力的大小跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。3．浸润和不浸润浸润和不浸润也是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，液体和与之接触的固体的相互作用可能比液体分子之间的相互作用强，也可能比液体分子之间的相互作用弱，这取决于液体、固体两种物质的性质。如果液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强，则液体能够浸润固体，反之，则液体不浸润固体。4．毛细现象由于液体浸润管壁，如细玻璃管中的水，液面呈如图形状。液面边缘部分的表面张力如图所示，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高。对于不浸润液体在细管中下降，也可作类似分析。二、液晶1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。2．构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。3．在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的(如图甲所示)。当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态(如图乙所示)。当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态(如图丙所示)。4.分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。5．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的。6．应用：显示器、人造生物膜。【典例3】(2023·宁夏石嘴山市第三中学模拟)关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是()A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果B．乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果C．丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象D．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象答案:B解析：因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如，故A错误；将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B正确；浸润情况下，容器壁对液体的吸引力较强，附着层内分子密度较大，分子间距较小，故液体分子间作用力表现为斥力，附着层内液面升高，故浸润液体呈凹液面，不浸润液体呈凸液面，都属于毛细现象，故C错误；玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，不是浸润现象，故D错误．【典例4】(多选)(2023·天津市南开区高三下一模)下列说法正确的是()A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面。这是由于水表面存在表面张力B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能。这是由于油脂使水的表面张力增大C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关答案:ACD解析：由于液体表面张力的存在，针、硬币等能浮在水面上，A项正确；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，B项错误；在太空中水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，C项正确；毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，D项正确。练习3、(多选)(2023·江苏省南京市高三下第三次调研)液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层；同样，当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层。对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图甲、乙所示，有下列几种解释，正确的是()A．表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B．表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C．附着层Ⅰ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强D．附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强答案:AC解析：液体表面层中分子间距离r略大于r0，而液体内部分子间的距离r略小于r0，故表面层Ⅰ、表面层Ⅱ内分子的分布均比液体内部稀疏，A正确，B错误。由甲图可知，水浸润玻璃，说明附着层Ⅰ中的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强，C正确；由乙图可知，附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用弱，D错误。练习4、(多选)(2023·湖北武汉模拟)关于液晶，下列说法中正确的是()A.液晶不是液体和晶体的混合物B.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D.所有物质都具有液晶态E.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色答案:ABE解析：液晶并不是指液体和晶体的混合物，是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A、B正确；当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，故D错误；笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色，E正确。【巧学妙记】1.液体的微观结构特点1.液体的微观结构特点(1)分子间的距离很小；在液体内部分子间的距离在10－10m左右。(2)液体分子间的相互作用力很大，但比固体分子间的作用力要小。(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合。2．液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能方向和液面相切，垂直于液面上的分界线效果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3.液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性的特点。原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向。(2)液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。考向三气体压强的计算及微观解释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，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：宏观上，决定于气体的温度和体积。微观上，决定于分子的平均动能和分子的密集程度。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m，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p0S＋mg＝pS。则气体的压强为p＝p0＋eq\f(mg,S)。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＝p0S。则气体压强为p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh。2.连通器模型如图2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B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pB＋ρ液gh2＝pA。而pA＝p0＋ρ液gh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。【典例5】(多选)(2023·浙江省温州市高三二模)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()A．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变答案:AC解析：气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误．【典例6】若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态．(1)已知液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强．(2)如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，重力加速度为g，活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？答案:(1)甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh丁：p0＋ρgh1戊：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)(2)pA＝p0＋eq\f(mg,S)pB＝p0－eq\f(Mg,S)解析：(1)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pAS＋ρghS＝p0Sp乙＝pA＝p0－ρgh题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有pA′S＋ρghsin60°·S＝p0S所以p丙＝pA′＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh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)，故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．(2)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，得pA＝p0＋eq\f(mg,S)；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，得pB＝p0－eq\f(Mg,S).练习5、(2023·云南省昆明市“三诊一模”二模)汽缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图3所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦。重力加速度为g，求汽缸中气体的压强。答案:p0＋eq\f(（m＋M）g,S)解析：对活塞进行受力分析，如图所示，由平衡条件得p气S′＝eq\f(（m＋M）g＋p0S,sinα)又因为S′＝eq\f(S,sinα)所以p气＝eq\f(（m＋M）g＋p0S,S)＝p0＋eq\f(（m＋M）g,S)。练习6、(2023·宁夏银川月考)如图所示，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比SA∶SB＝1∶2。两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。某状态下系统平衡时，A中气体压强pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强，则此时B中气体压强为()A．0.75p0 B．0.25p0C．0.5p0 D．p0答案:A解析：对A中气体，有pASA＝F＋p0SA，对B中气体，有pBSB＋F＝p0SB，联立可得pB＝0.75p0，故选A。【巧学妙记】平衡状态下气体压强的求解方法平衡状态下气体压强的求解方法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等的方程，求得气体的压强力平衡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，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在U形管中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强考向四理想气体和气体实验定律一．理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守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。二．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变图像三．理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。四．气体状态变化的图象问题1.四种图象的比较类别特点(其中C为常量)举例p－VpV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小2.分析技巧利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。例如：(1)在图5甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1。(2)如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1。五．利用气体实验定律、理想气体状态方程解决问题的基本思路(1)选对象：确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞、液柱或某系统)。(2)找参量：分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程；对力学研究对象往往需要进行受力分析，依据力学规律(平衡条件或牛顿第二定律)确定压强。(3)列方程：挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程；依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程。注意：分析气体状态变化过程应注意以下几方面：①从力学的角度分析压强，判断是否属于等压过程。②如果题目条件是缓慢压缩导热良好的汽缸中的气体，且环境温度不变，意味着气体是等温变化。③底部连通的容器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。④当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷。【典例7】(2023年全国高考乙卷物理试题14.）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。答案:（1）；（2），解析：（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞Ⅰ由平衡条件有解得弹簧的劲度系数为（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有有等压方程可知解得【典例8】(2023·全国甲卷)如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积—温度(V－t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0＝－273.15℃；a为直线Ⅰ上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比eq\f(pa,pb)＝________；气体在状态b和c的压强之比eq\f(pb,pc)＝________。答案:1eq\f(V2,V1)解析：由题图结合题意可知Ⅰ、Ⅱ的V－T图线均为过原点的倾斜直线，则Ⅰ、Ⅱ过程均为等压变化，则eq\f(pa,pb)＝1；由理想气体状态方程有eq\f(pV,T)＝C，得V－T图象的斜率k＝eq\f(C,p)，kⅠ＝eq\f(V1,t0)＝eq\f(C,pb)，kⅡ＝eq\f(V2,t0)＝eq\f(C,pc)，得eq\f(pb,pc)＝eq\f(V2,V1)。练习7、（湖南省2022年普通高中学业水平等级考试16.）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求：（1）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强；（2）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。

答案:（1）；（2）解析：（1）将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有代入数据解得（2）当活塞在B位置时，汽缸内压强为p2，则有代入数据解得将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有联立解得练习8、(2023·全国卷Ⅱ)p－V图7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”)。答案:（大于等于大于解析：根据理想气体状态方程eq\f(p1′V1′,T1)＝eq\f(p2′V2′,T2)＝eq\f(p3′V3′,T3)可知T1＞T2，T2＜T3，T1＝T3由于T1＞T2，状态1时气体分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，分子数密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即N1＞N2；对于状态2、3，由于T3＞T2，故状态3分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，而且p2′＝p3′，因此状态2单位面积的平均碰撞次数多，即N2＞N3。【巧学妙记】一、一、分析气体状态变化的问题要抓住三点(1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段．(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的．(3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律．二、气体状态变化的图像问题的解题技巧(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。(2)明确图像斜率的物理意义：在V－T图像(p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态点与原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。(3)明确图像面积的物理意义：在p－V图像中，p－V图线与V轴所围图形的面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。1.(多选)(2023·河北省张家口市高三下三模)下列关于晶体以及非晶体的理解正确的是()A.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点B.单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布D.固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的2.(2023·苏、锡、常、镇四市二模)关于下列实验及现象的说法正确的是()A.液晶光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性B.气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力C.同一种液体的沸点与压强有关，压强越小，沸点越高D.由于液体表面层内的分子间距大于r0，从而形成表面张力3.(多选)(2023·浙江省温州市高三二模)密闭容器内有一定质量的理想气体，如果保持气体的压强不变，气体的温度升高，下列说法中正确的是()A．气体分子的平均速率增大B．器壁单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力变大C．气体分子对器壁的平均作用力变大D．该气体的密度减小4.(2023·江苏省南京市高三下第三次调研)如图所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，三段竖直管内各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为h1、h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为()A.h1－h2 B.eq\f(h1＋h2,2)C.eq\f(h1－h2,2) D.h1＋h25.(多选)(2023·山东省等级考试第二次模拟卷)如图所示，一绝热汽缸由导热隔板分为左右两部分，隔板可沿汽缸内壁无摩擦滑动，汽缸两侧充有同种气体(可视为理想气体)。缓慢推动绝热活塞压缩右侧气体，当左右两侧气体达到新的热平衡时，以下说法正确的是()A.两侧气体的温度相等B.两侧气体分子的平均速率相等C.右侧气体压强大于左侧气体压强D.汽缸内每个气体分子的动能均相等6.(2023·江苏省徐州市高三下第三次调研)如图所示，竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中的A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L＝20cm。活塞A上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强，则此时封闭气体的压强为()A.100cmHg B.95cmHgC.85cmHg D.75cmHg7.(多选)(2023·河北保定二模)如图所示，绝热汽缸固定在水平面，用锁定的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，解除锁定后活塞向右运动，不计活塞与汽缸间的摩擦，活塞稳定后关于汽缸内的气体，以下说法正确的是()A.所有气体分子的运动速率都减小B.内能减小C.一定时间内撞击汽缸单位面积器壁的分子数减少D.一定时间内汽缸单位面积器壁受到分子的撞击力减小E.温度不变8.(2023·海南省新高考3月线上诊断)如图所示是一定质量的理想气体的压强和摄氏温度的关系图像，气体由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积()A.一直增大 B.一直减小C.保持不变 D.先变大后变小9.(多选)(2023·江苏省连云港市高三下第三次调研)一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－eq\f(1,V)图线如图3所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与eq\f(1,V)轴垂直。则()A.a→b，压强减小、温度不变、体积增大B.b→c，压强增大、温度降低、体积减小C.c→d，压强不变、温度降低、体积减小D.d→a，压强减小、温度升高、体积不变E.d→a，压强减小、温度降低、体积不变10.(2023·山东临沂模拟)一种气压保温瓶的结构示意图如图6所示。其中出水管很细，体积可忽略不计，出水管口与瓶胆口齐平，用手按下按压器时，气室上方的小孔被堵塞，使瓶内气体压强增大，水在气压作用下从出水管口流出。最初瓶内水面低于出水管口10cm，此时瓶内气体(含气室)的体积为2.0×102cm3，已知水的密度为1.0×103kg/m3，按压器的自重不计，大气压强p0＝1.01×105Pa，取g＝10m/s2。求：(1)要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强的最小值；(2)当瓶内气体压强为1.16×105Pa时，瓶内气体体积的压缩量(忽略瓶内气体的温度变化)。11.(2023·湖北省高三下开学摸底考试)一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。(1)已知气体在状态A的温度TA＝300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？(2)建立坐标系，作出上述气体上述状态变化过程的V­T图像。注意，在图中要标明表示状态A、B、C、D的四点，画箭头标明状态变化的方向，并说明图线上的各段分别表示气体的什么状态变化过程。1．(2023·北京市朝阳区校际联考)关于固体、液体，下列说法正确的是()A．晶体没有确定的熔点，非晶体有确定的熔点B．液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性C．液体的表面张力使液体表面具有扩张趋势，使液体表面积趋于最大D．发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降2.(2023·江苏省苏州市高三上期初考试)如图所示，工匠烧制玻璃制品时，一玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝，下列说法正确的是()A．玻璃是非晶体，高温熔化冷却后转变成了晶体B．玻璃是晶体，导热性表现为各向同性C．熔化后的玻璃表面的分子间作用力表现为引力，使其表面收缩D．熔化后的玻璃表面的分子间作用力表现为斥力，使其表面扩张3.(多选)[2022·天津市东丽区等级考试模拟(二)]下列说法正确的是()A.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果B.晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，内能不变C.杯中的茶水慢慢冷却，该过程中所有的水分子的运动速率都减小了D.液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点4.(多选)(2023·广东省汕头市高三二模)下列说法正确的是()A.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的B.在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力C.当分子间的距离变小时，分子间的作用力一定减小D.脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液5．(2023·山东省青岛市高三下二模)下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是()A．图甲说明可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体B．图乙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的C．图丙水黾可以在水面自由活动，说明其受到的浮力大于重力D．图丁中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润6.(2023·北京市海淀区6月二模)下列说法中不正确的是()A.水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙B.将香水瓶盖打开后能闻到香水的气味，这是扩散现象C.在绕地球运行的“天宫二号”中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果D.用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力7.(2023·东北三省四市教研联合体4月模拟二)规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一、合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是()A．图片中的口罩为不合格产品B．图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关C．图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分子密集D．该材料对所有的液体都是不浸润的8.(2023·北京市朝阳区校际联考)中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史，早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有类似于后世的火罐疗法。其方法是以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。在刚开始的很短时间内，火罐“吸”在皮肤上的主要原因是()A.火罐内气体的温度不变，体积减小，压强增大B.火罐内气体的压强不变，温度降低，体积减小C.火罐内气体的体积不变，温度降低，压强减小D.火罐内气体的体积不变，温度降低，压强增大9.(多选)(2023·河北省保定市高三一模)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．单位体积内的分子数目增加10.(2023·山东省泰安市高三下适应性训练三)湖底温度为7℃，有一球形气泡从湖底升到水面(气体质量恒定)时，其直径扩大为原来的2倍。已知水面温度为27℃，大气压强p0＝1.02×105Pa，则湖水深度约为()A．65m B．55mC．45m D．25m11.(2023·河北省唐山市高三下3月第一次模拟考试)一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p­T图像如图所示，下列判断正确的是()A．状态a的体积小于状态b的体积B．状态b的体积小于状态c的体积C．状态a分子的平均动能最大D．状态c分子的平均动能最小12.(多选)(2023·辽宁省凌源市高三3月尖子生抽测)如图所示，一定质量的理想气体，从A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列说法正确的是()A．A→B过程温度升高，压强不变B．B→C过程体积不变，压强变小C．B→C过程体积不变，压强不变D．C→D过程体积变小，压强变大13.(2023·山东省烟台市高三下高考适应性训练)如图所示，在光滑水平面上，一质量为m、厚度不计的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为l，现使汽缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度ω，当汽缸转动的角速度为ω1时，气柱长度为2l，当汽缸转动的角速度为ω2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则ω1与ω2的比值为()A．3∶2eq\r(2) B．2eq\r(2)∶3C．2∶3 D．3∶214.(2023·山东省泰安市高三下适应性训练三)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15.(2023·北京市西城区高三下统一测试)如图所示，竖直放置导热良好塞的下表面与劲度系数k＝2.5×103N/m的弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦．当汽缸内气体温度为27℃时，缸内气柱长l＝50cm，汽缸下端边缘距水平地面eq\f(l,10).已知大气压强p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2，则：(1)当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，汽缸下端边缘刚好接触地面？(2)当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹簧恢复原长？17.(2023·山东省日照市高三下二模)如图甲为气压式升降椅，图乙为其简易结构示意图，圆柱形汽缸与椅面固定连接，总质量为m＝5kg。横截面积S＝10cm2的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量氮气，稳定后测得封闭气体柱长度L1＝30cm。设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强p0＝1×105Pa，设白天环境温度t1＝27℃恒定，重力加速度g＝10m/s2。求：(1)初始状态封闭气体的压强；(2)若质量为M＝60kg的人静坐在椅面上(手脚未接触其他物体)，稳定后椅面下降的高度；(3)若夜间环境温度降低，椅面下降高度为1cm，则此夜间环境温度为多少？19.(2023·天津市部分区高三上期末)如图所示，长为L、横截面积为S、质量为m的筒状小瓶，底朝上漂浮在某液体中。平衡时，瓶内空气柱长为0.21L，瓶内、外液面高度差为0.10L；再在瓶底放上一质量为m的物块，平衡时，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度为g，系统温度不变，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：(1)液体密度ρ；(2)大气压强p0。1.(2023年广东省普通高中学业水平选择性考试）15.在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。2.(2023年北京市普通高中学业水平选择性考试）4．比较45C的热水和100C的水蒸汽，下列说法正确的是A．热水分子的平均动能比水蒸汽的大B．热水的内能比相同质量的水蒸汽的小C．热水分子的速率都比水蒸汽的小D．热水分子的热运动比水蒸汽的剧烈3.(2023年天津市普通高中学业水平等级性考试物理）5.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（）A.压强变大 B.对外界做功C.对外界放热 D.分子平均动能变大4.（多选）(2023年江苏省普通高中学业水平等级性考试物理）15.玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（）A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列5.(2023年北京市普通高中学业水平等级性考试物理）4.如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（）A. B.C. D.6.(2023年高考全国卷Ⅰ试题）13.某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。7.(2023年高考全国卷Ⅱ试题）13.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次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”）8.（多选）(2023年江苏省高考试题）15.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体．A.分子的无规则运动停息下来 B.每个分子的速度大小均相等C.分子的平均动能保持不变 D.分子的密集程度保持不变9.(2023年北京市高考试题）3.下列说法正确的是A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关D.气体膨胀对外做功且温度降低，分子平均动能可能不变考点41热学-固体、液体和气体的性质新课程标准1．了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4．了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。5．观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。6．通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。命题趋势考查的题目难度中等或中等偏下，考查的内容主要体现对物理观念的认识、模型建构等物理学科的核心素养。选择题多考查分子动理论、固体和液体的性质计算题多考查气体实验定律、理想气体状态方程的应用。试题情境生活实践类雾霾天气、高压锅、气压计、蛟龙号深海探测器、喷雾器、拔罐、保温杯、输液瓶、测温电子天平等学习探究类固体和液体的性质、气体实验定律、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系考向一固体性质的理解考向二液体性质的理解考向三气体压强的计算及微观解释考向四理想气体和气体实验定律考向一固体性质的理解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分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的形状无确定的几何形状无确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化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．晶体的微观结构(1)如图所示，金刚石、石墨晶体的晶体微粒eq\x(\s\up1(07))有规则地、eq\x(\s\up1(08))周期性地在空间排列。(2)晶体特性的解释现象原因具有规则的外形晶体微粒有规则地排列各向异性晶体内部从任一结点出发在不同方向的相等距离上的微粒数不同具有异构性有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布，如碳原子可以形成石墨和金刚石【典例1】(多选)(2023山东省济南市高三下模拟考试)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．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变为晶体答案:BCD解析：晶体有确定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现出各向异性，选项B正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，某些非晶体在合适的条件下也可以转化为晶体，选项D正确。【典例2】(2023·山东省滨州市高三下二模)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答案:C解析：由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，故A、B错误；一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，故C正确；甲和丙都是晶体，所以其内部的微粒排列都是规则的，故D错误．练习1、(2023·河北秦皇岛月考)下列说法中正确的有()A．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔化温度C．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大D．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的答案:D解析：多晶体具有各向同性，A项错误；单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔化温度，B项错误；晶体熔化时吸收热量，但是温度不变，则分子平均动能一定不变，C项错误；天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，D项正确。练习2、(多选)(2023·河北省张家口市高三下三模)下列说法中正确的是()A．同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．单晶体和多晶体都有确定的熔点答案:CD解析：同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态，故A项错误；单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，故B项错误；同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如金刚石和石墨，故C项正确；单晶体和多晶体都有确定的熔点，故D项正确。【巧学妙记】1．1．区别晶体和非晶体的方法(1)要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的熔点，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是非晶体。(2)几何外形是指自然生成的形状，若形状规则，是单晶体；若形状不规则，有两种可能，即为多晶体或非晶体，凭此一项不能最终确定物质是否为晶体。(3)从导电、导热等物理性质来看，物理性质各向异性的是单晶体，各向同性的可能是多晶体，也可能是非晶体。考向二液体性质的理解一、液体表面张力(1)形成原因在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子间的距离r略大于分子间的平衡距离r0，分子间的作用力表现为引力。(2)液体表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。(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。(4)表面张力的效果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。(5)表面张力的大小跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。3．浸润和不浸润浸润和不浸润也是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，液体和与之接触的固体的相互作用可能比液体分子之间的相互作用强，也可能比液体分子之间的相互作用弱，这取决于液体、固体两种物质的性质。如果液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强，则液体能够浸润固体，反之，则液体不浸润固体。4．毛细现象由于液体浸润管壁，如细玻璃管中的水，液面呈如图形状。液面边缘部分的表面张力如图所示，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高。对于不浸润液体在细管中下降，也可作类似分析。二、液晶1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。2．构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。3．在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的(如图甲所示)。当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态(如图乙所示)。当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态(如图丙所示)。4.分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。5．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的。6．应用：显示器、人造生物膜。【典例3】(2023·宁夏石嘴山市第三中学模拟)关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是()A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果B．乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果C．丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象D．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象答案:B解析：因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如，故A错误；将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B正确；浸润情况下，容器壁对液体的吸引力较强，附着层内分子密度较大，分子间距较小，故液体分子间作用力表现为斥力，附着层内液面升高，故浸润液体呈凹液面，不浸润液体呈凸液面，都属于毛细现象，故C错误；玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，不是浸润现象，故D错误．【典例4】(多选)(2023·天津市南开区高三下一模)下列说法正确的是()A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面。这是由于水表面存在表面张力B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能。这是由于油脂使水的表面张力增大C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关答案:ACD解析：由于液体表面张力的存在，针、硬币等能浮在水面上，A项正确；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，B项错误；在太空中水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，C项正确；毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，D项正确。练习3、(多选)(2023·江苏省南京市高三下第三次调研)液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层；同样，当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层。对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图甲、乙所示，有下列几种解释，正确的是()A．表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B．表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C．附着层Ⅰ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强D．附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强答案:AC解析：液体表面层中分子间距离r略大于r0，而液体内部分子间的距离r略小于r0，故表面层Ⅰ、表面层Ⅱ内分子的分布均比液体内部稀疏，A正确，B错误。由甲图可知，水浸润玻璃，说明附着层Ⅰ中的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强，C正确；由乙图可知，附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用弱，D错误。练习4、(多选)(2023·湖北武汉模拟)关于液晶，下列说法中正确的是()A.液晶不是液体和晶体的混合物B.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D.所有物质都具有液晶态E.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色答案:ABE解析：液晶并不是指液体和晶体的混合物，是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A、B正确；当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，故D错误；笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色，E正确。【巧学妙记】1.液体的微观结构特点1.液体的微观结构特点(1)分子间的距离很小；在液体内部分子间的距离在10－10m左右。(2)液体分子间的相互作用力很大，但比固体分子间的作用力要小。(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合。2．液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能方向和液面相切，垂直于液面上的分界线效果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3.液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性的特点。原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向。(2)液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。考向三气体压强的计算及微观解释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，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：宏观上，决定于气体的温度和体积。微观上，决定于分子的平均动能和分子的密集程度。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m，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p0S＋mg＝pS。则气体的压强为p＝p0＋eq\f(mg,S)。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＝p0S。则气体压强为p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh。2.连通器模型如图2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B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pB＋ρ液gh2＝pA。而pA＝p0＋ρ液gh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。【典例5】(多选)(2023·浙江省温州市高三二模)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()A．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变答案:AC解析：气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误．【典例6】若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态．(1)已知液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强．(2)如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，重力加速度为g，活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？答案:(1)甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh丁：p0＋ρgh1戊：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)(2)pA＝p0＋eq\f(mg,S)pB＝p0－eq\f(Mg,S)解析：(1)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pAS＋ρghS＝p0Sp乙＝pA＝p0－ρgh题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有pA′S＋ρghsin60°·S＝p0S所以p丙＝pA′＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh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)，故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．(2)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，得pA＝p0＋eq\f(mg,S)；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，得pB＝p0－eq\f(Mg,S).练习5、(2023·云南省昆明市“三诊一模”二模)汽缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图3所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦。重力加速度为g，求汽缸中气体的压强。答案:p0＋eq\f(（m＋M）g,S)解析：对活塞进行受力分析，如图所示，由平衡条件得p气S′＝eq\f(（m＋M）g＋p0S,sinα)又因为S′＝eq\f(S,sinα)所以p气＝eq\f(（m＋M）g＋p0S,S)＝p0＋eq\f(（m＋M）g,S)。练习6、(2023·宁夏银川月考)如图所示，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比SA∶SB＝1∶2。两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。某状态下系统平衡时，A中气体压强pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强，则此时B中气体压强为()A．0.75p0 B．0.25p0C．0.5p0 D．p0答案:A解析：对A中气体，有pASA＝F＋p0SA，对B中气体，有pBSB＋F＝p0SB，联立可得pB＝0.75p0，故选A。【巧学妙记】平衡状态下气体压强的求解方法平衡状态下气体压强的求解方法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等的方程，求得气体的压强力平衡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，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在U形管中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强考向四理想气体和气体实验定律一．理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守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。二．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变图像三．理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。四．气体状态变化的图象问题1.四种图象的比较类别特点(其中C为常量)举例p－VpV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小2.分析技巧利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。例如：(1)在图5甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1。(2)如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1。五．利用气体实验定律、理想气体状态方程解决问题的基本思路(1)选对象：确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞、液柱或某系统)。(2)找参量：分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程；对力学研究对象往往需要进行受力分析，依据力学规律(平衡条件或牛顿第二定律)确定压强。(3)列方程：挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程；依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程。注意：分析气体状态变化过程应注意以下几方面：①从力学的角度分析压强，判断是否属于等压过程。②如果题目条件是缓慢压缩导热良好的汽缸中的气体，且环境温度不变，意味着气体是等温变化。③底部连通的容器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等。④当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷。【典例7】(2023年全国高考乙卷物理试题14.）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。答案:（1）；（2），解析：（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞Ⅰ由平衡条件有解得弹簧的劲度系数为（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有有等压方程可知解得【典例8】(2023·全国甲卷)如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积—温度(V－t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示