高考物理一轮复习第十四章第2节气体液体固体课件

第2节气体液体固体一、气体的性质平均动能容积

1.气体的状态参量. (1)温度：在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子____________的标志. (2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的________.频繁碰撞

(3)压强：气体的压强是由于气体分子____________器壁而产生的.2.气体分子动理论.(1)气体分子运动的特点.大它能达到的整个空间

①气体分子间距较______，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满_____________________. ②分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“__________，__________”的规律分布. ③温度升高时，速率小的分子数________，速率大的分子数________，分子的平均速率将________，但速率分布规律不变.中间多两头少减少增多增大

(2)气体压强的微观意义.

气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的.压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的________；②气体分子的_________.平均动能密集程度项目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①_______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②_____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③________3.气体实验定律.反比正比正比项目玻意耳定律查理定律盖-吕萨克定律表达式④__________⑤__________或⑥________

⑦__________或⑧__________图像(续表)p1V1＝p2V24.理想气体的状态方程.pV T一定质量的理想气体的状态方程：_______＝C(恒量).项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则①________熔点确定不确定物理性质各向②______性各向③______性原子排列规则，但多晶体每个晶粒间的排列无规则无规则二、固体和液体1.晶体和非晶体.不规则异同项目晶体非晶体单晶体多晶体形成与 转化有的物质在不同条件下能够形成不同的④________；同一物质可能以⑤__________和⑥________两种不同的形态出现；有些⑦______在一定的条件下也可转化为⑧________典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香(续表)晶体晶体非晶体晶体非晶体注意：多晶体没有确定的几何形状，且多晶体是各向同性的.2.液体、液晶.吸引

(1)液体的表面张力.

液体表面各部分间相互________的力叫表面张力.表面张力使液体自动收缩，液体表面有收缩到最小的趋势.表面张力的方向和液面相切；其大小除了跟边界线的长度有关外，还跟液体的种类、温度有关.(2)液晶的特性.异流动性液体

①液晶分子既保持排列有序而显示各向______性，又可以自由移动位置，保持了液体的____________. ②液晶分子的位置无序使它像_______，排列有序使它像晶体. ③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，从另一个方向看则是杂乱无章的. ④液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)晶体有天然规则的几何形状，是因为晶体的物质微粒是规则排列的.()(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.()(3)多晶体和非晶体的物理性质都是各向同性的.()(4)液晶是液体和晶体的混合物.()(5)小船浮于水面上不是由于液体的表面张力.()答案：(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)√

2.2021年，“嫦娥五号”探测器顺利完成月球采样任务并返回地球.探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——压电效应.如图14-2-1所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著.下列)图14-2-1关于石英晶体说法正确的是( A.没有确定的熔点

B.具有各向同性的压电效应

C.没有确定的几何形状

D.是单晶体

答案：D3.对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则下列说法正确的是()A.当体积减小时，N必定增加B.当温度升高时，N必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D.当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变

解析：气体的体积减小或温度升高时，压强和温度是怎样变化的并不清楚，不能判断N是必定增加的，A、B错误.当压强不变而体积和温度变化时，存在两种变化的可能性：一是体积增大时，温度升高，分子的平均动能变大，即分子对器壁碰撞的力度增大，因压强不变，因此对器壁碰撞的频繁度降低，就是N减小.二是体积减小时，温度降低，同理可推知N增大，C正确，D错误.答案：C4.一定质量的气体在温度保持不变的情况下，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的()A.4B.2C.12

1D. 4答案：D热点1固体与液体的性质考向1固体的性质[热点归纳]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)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，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.【典题1】(多选)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

解析：根据非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体.它没有一定规则的外形.它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”.它没有固定的熔点，故A、C正确.答案：AC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考向2液体的性质[热点归纳]液体表面张力.表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线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(续表)【典题2】往两个玻璃杯中分别注入水和水银，液面出现如图14-2-2所示现象，下列说法正确的是()

A.水不浸润玻璃

B.水银浸润玻璃

C.玻璃分子对附着层内水分子的吸引力大于水内部分子之间的吸引力

D.玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力大于水银内部分子之间的吸引力图14-2-2

解析：水浸润玻璃，水银不浸润玻璃，浸润与否关键看附着层的分子间距与液体分子间距比较，如果附着层中的分子密度大(即容器壁对液体分子的吸引力大于液体分子对液体分子的吸引力)，则表现为附着层中的分子作用力表现为斥力，使得液面张开，表现为浸润现象，反之相图D70同分析，可以如图D70所示理解.

答案：C热点2气体压强的产生与计算考向1压强的产生[热点归纳]

1.产生的原因：气体的压强是大量分子频繁地碰撞器壁而产生的，单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁就产生了持续、平均的作用力，数值上气体压强等于大量分子作用在器壁单位面积的平均作用力.2.决定因素：(1)从宏观上看，气体压强由体积和温度决定.(2)从微观上看，气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定.A.是由气体分子间的相互作用力(吸引和排斥)产生的B.是由大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的C.是由气体受到的重力所产生的D.当容器自由下落时将减小为零

解析：气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强，A、C错误，B正确.当容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，故压强不会减小为零，D错误.答案：ACD方法技巧(1)气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生，大小不随高度而变化. (2)容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产生的，并非因其重力而产生.平衡状态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连通器中，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2压强的计算[热点归纳]1.封闭气体压强的求法.平衡状态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方程，求得气体的压强加速运动系统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.(续表)2.气体压强计算的两类模型.(1)活塞模型.图14-2-3所示是最常见的封闭气体的两种方式.甲乙图14-2-3

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.

(2)连通器模型.图14-2-4

如图14-2-4所示，“U”形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，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所示的等高线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2).

其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别.熟练后以上压强的关系式均可直接写出，不一定都要从受力分析入手.

【典题4】(2021年山东淄博段考)如图14-2-5所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，容器上端放一金属圆板，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦.若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为下列选项中的()图14-2-5·cosθ＝Mg＋p0S

解析：圆板的下表面是倾斜的，气体对其产生的压力应与该面垂直.为求气体的压强，应以封闭气体的金属圆板为研究对象，其受力分析如图D71所示.由物体的平衡条件得p

Scosθ解得p＝p0＋Mg

.

S图D71答案：D热点3气体实验定律和理想气体状态方程[热点归纳]1.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，实际中气体在压强不太大、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，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系.3.两个重要的推论.

考向1等温变化

【典题5】(2023年湖北卷)如图14-2-6所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通.两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连.初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长.现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内.求：(1)最终汽缸内气体的压强.(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量.图14-2-6

解：(1)对左右气缸内所封的气体，初态压强为p1＝p0，体积为

V1＝SH＋2SH＝3SH

末态压强为p2，体积为

(2)设添加的沙子质量为m，对右边活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S

对左侧活塞受力分析可知

考向2等容变化

【典题6】(2023年海南卷)如图14-2-7所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27℃时，压强p＝1.050×105

Pa，则 (1)t′＝37℃时，气压是多大？

(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？图14-2-7解：(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T＝(27＋273)K＝300KT′＝(37＋273)K＝310K解得p′＝1.085×105

Pa.(2)保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有pV＝p′V′解得V′≈0.97V即气体体积为原来的0.97倍.考向3等压变化

【典题7】(2023年河南联考)航天员出舱活动前要在节点舱(做出舱准备的气闸舱)穿上特制的航天服，航天服内密封有一定质量的气体(视为理想气体)，密封气体的体积V1＝2.4L，压强p1＝1.0×105

Pa，温度t1＝27℃.航天服内气体的平均摩尔质量M＝29g/mol.已知在压强p0＝1×105

Pa、温度t0＝0℃时，气体的摩尔体积均为V0＝22.4L/mol.估算航天服内密封气体的质量m(计算结果保留3位有效数字).T1＝273K＋27K＝300KT0＝273K解得V2＝2.184L解得m≈2.83g.

考向4理想气体状态方程

【典题8】(多选，2023年新课标卷)如图14-2-8所示，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦.初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等.现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后，下列说法正确的是()图14-2-8A.h中的气体内能增加B.f与g中的气体温度相等C.f与h中的气体温度相等D.f与h中的气体压强相等

解析：当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，可知h的气体体积也被压缩，压强变大，外界对气体做正功，因为活塞和汽缸绝热，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确.未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹错误.在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大.由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气

联立可得Tf>Th，C错误，D正确.答案：AD热点4用图像法分析气体的状态变化[热点归纳]

1.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、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：在图14-2-9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.

又如图乙所示，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.甲乙图14-2-92.关于一定质量的气体的不同图像的比较：(续表)

【典题9】(2022

年天津卷)某同学探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图14-2-10所示.已知图线Ⅰ描述的是体积为V1

的等容过程，当温度为t1

时气体的压强为p1.图线Ⅱ描述的是压强为p2

的等压过程.取0℃为273K，求：

(1)等容过程中，温度为0℃时气体的压强.(2)等压过程中，温度为0℃时气体的体积.图14-2-10方法总结气体状态变化的图像的应用技巧

(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)明确斜率的物理意义：在V-T图像(或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到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.热点5“两团气”模型[热点归纳]模型解题思路：(1)分析“两团气”初状态和末状态的压强关系.(2)分析“两团气”的体积及其变化关系.(3)分析“两团气”状态参量的变化特点，选取合适的实验定律列方程.

【典题10】(2022年全国甲卷)如图14-2-11，容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0

的环境中.两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其活塞的质量和体积，忽略摩擦.(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度.

(2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强.图14-2-11

解：(1)因两活塞的质量、体积不计，则当环境温度升高时，Ⅳ内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B

(2)设当A中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p，则此时Ⅳ内的气体压强也等于p，设此时Ⅳ内的气体的体积为V，则Ⅱ、Ⅲ两部分气体被压缩的体积为V0－V，则对气体Ⅳ热点6探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系注意事项：(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油.(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢和不能用手握住注射器封闭气体部分.

【典题11】(2023年山东卷)利用如图14-2-12甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系.将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连.活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示.甲乙图14-2-12B.p与成正比回答以下问题：

(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体________(填字母).A.p与V成正比1V(2)若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为__________Pa(保留3位有效数字).

(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而__________(填“增大”或“减小”).解析：(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条比，选B.

由图乙可读出封闭气体压强为p＝2.04×105Pa. (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大.

答案：(1)B(2)2.04×105

(3)增大抽气、打气、灌气模型常见以下三种类型：