2024年高考物理一轮复习讲义（新人教版）：第十五章热学

第十五章热学

分子间作用

力与分子间2020•全国卷IT33(l)2020・北京卷・T10

距离的关系

固体2020•江苏卷T13A(1)

2022•全国甲卷-T33(2)2022•全国乙卷・T33(2)2022•山东卷・T15

气体实验定2022•广东卷・T15(2)2022・湖南卷・T15(2)2022•河北卷T15

律、理想气体2021•全国甲卷T33Q)2021•全国乙卷・T33(2)2021・广东卷・T15

考情状态方程2021•湖南卷・T15(2)2021•河北卷・T15(2)2020•全国卷I-T33(2)

分析2020•全国卷II-T33(2)2020•全国卷IHT332020-ill东卷・T15

2022•全国甲卷-T33(1)2022•全国乙卷-T33(1)2022・北京卷・T3

热力学图像、2022•江苏卷2022•辽宁卷・T62022•湖北卷・T32022•山东卷・T5

热力学定律2021•全国甲卷,T33(1)2021•全国乙卷・T33(1)2021・湖南卷,T15(1)

2021•河北卷T15(1)2020•全国卷IIT33(1)2020•江苏卷T13A⑶

实验：用油膜

法估测油酸2019•全国卷HLT33⑴

分子的大小

雾霾天气、高压锅、气压计、蛟龙号深海探测器、喷雾器、拔罐、保

生活实践类

温杯、输液瓶、氧气分装等

试题

分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律、热力学定律、用油

情境

学习探究类膜法估测油酸分子的大小、探究等温情况下一定质量气体压强与体积

的关系

第1讲分子动理论内能

【目标要求】1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法，了解分子动理论的基本观点.

2.了解扩散现象并能解释布朗运动3知道分子间作用力随分子间距离变化的图像.4.了解物体

内能的决定因素.

考点一微观量估算的两种“模型”

■梳理必备知识

1.分子的大小

⑴分子的直径(视为球模型)：数量级为直

⑵分子的质量：数量级为IO.26kg.

2.阿伏加德罗常数

(1)1mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA=6.02X1023moL：

(2)阿伏加德罗常数是联系宏观物理晟和微观物理最的桥梁.

■判断正误--------------------------------------------------------------------------

1.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径.(X)

2.已知铜的密度、摩尔质量以及阿伏加德罗常数，可以估算铜分子的直径.(V)

■提升关键能力

1.微观量与宏观量

(1)微观量：分子质量〃3、分子体积玲、分子直径d等.

(2)宏观量：物体的质量〃h摩尔质量M、物体的密度人物体的体积V、摩尔体积等.

2.分子的两种模型

(1)球模型：%=%〃，得直径(常用于固体和液体).

⑵立方体模型：V()=d\得边长4=的(常用于气体).

3.几个重要关系

(I)一个分子的质量：，〃0=兴.

(2)一个分子的体积：%=猊(注意：对于气体，Mo表示一个气体分子占有的空间).

(3)1mol物体的体枳：%哼

考向1微观量估算的球体模型

【例11(2023•宁夏银川二中质检)浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气

凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜.这种固态材料密度

仅为空气密度的幺设气凝胶的密度为O摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为心，则下列说

法不正确的是（）

A.。千克气凝胶所含分子数为'=制八

B,气凝胶的摩尔体积为％=那

C.每个气凝胶分子的体积为为=占

NAP

D.每个气凝胶分子的直径为d=＜愣

答案D

解析。千克气凝胶的摩尔数为常，所含分子数为N=EVA,选项A正确，不符合题意；气

凝胶的摩尔体积为Vinol=-,选项B正确，不符合题意；每个气凝胶分子的体积为％=架=

悬，选项C正确，不符合题意：根据％=春商，则每个气凝胶分子的直径为1=寸黑，

选项D错误，符合题意.

考向2微观量估算的立方体模型

m21（2023•河北衡水市月考）轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.轿车在发生

・定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN。受撞击完全分解产生钠和氮

气而充入气囊.若充入氮气后安全气囊的容积V=56L,气囊中氮气的密度p=1.25kg/m',

已知氮气的摩尔质量M=28g/mol,阿伏加德罗常数NA=6X1023moL,请估算：（结果均保

留一位有效数字）

（1）一个氮气分子的质量〃2：

（2）气囊中氮气分子的总个数M

（3）气囊中氮气分子间的平均距离匚

答案（1）5X1（）一26kg（2）2x1024（3）3X10-9m

解析（1）一个良气分子的质量机=岑

解得机车5X10-26kg.

（2）设.气囊内氮气的物质的量为%则有，2=华，

N=，INA,联立解得N&2X1024.

(3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为，的立方体，则有/3=三

解得/比3X1()一9m

即气囊中氮A分子间的平均距离/=3X1()-9m.

考点二布朗运动与分子热运动

■梳理必备知识

1.分子热运动

分子做永不停息的无规则运动.

2.扩散现象

(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.

(2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间.

(3)温度越高,扩散越快.

3.布朗运动

(I)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动.

(2)布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动.

(3)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显.

-判断正误----------------------------------------------------------

1.布朗运动是液体分子的无规则运动.(X)

2.温度越高，布朗运动越明显.(V)

3.扩散现象和布朗运动都是分子热运动.(X)

4.运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动剧烈.(X)

考向1布朗运动的特点及应用

m3i气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态

或液态颗粒在气体介质中做布朗运动.卜.列说法正确的是()

A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动

B.在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越明显

C.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹

D.在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越明显

答案D

解析布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则运动，可以间

接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗

运动越明显，故A、B错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是由很多分子组成的，

所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误；在布朗运动中，环境温

度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗运动越明显，

故D正确.

考向2分子热运动的特点及应用

【例4】以下关于热运动的说法正确的是()

A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈

B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止

C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈

D.水的温度升高，每•个水分子的运动速率都会增大

答案C

解析分子热运动与宏观运动无关，只与温度有关，故A错误；温度升高，分子热运动更剧

烈，分子平均动能增大，并不是每一个分子运动速率都会增大，故C正确，D错误：水凝结

成冰后，水分子的热运动不会停止，故B错误.

考点三分子间作用力、分子势能和内能

■梳理必备知识

1.分子间的作用力

分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而置X，

但斥力变化得较快.

2.分子动能

(1)分子动能是分子热运动所具有的动能.

(2)分子热运动的平均动能

①所有分子动能的壬均值.

②温度是分子热运动的平均动能的标志.

3.分子势能

(1)分子势能的定义

由分子间的相对位置决定的能,在宏观上分子势•能与物体体积有关,在微观上与分子间的坦

离有关.

(2)分子势能与分子间距离的关系

分子间的作用力产、分子势能£p与分子间距离「的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能

弓=0).

①当由时，分子间的作用力表现为引力，当，•增大时，分子间的作用力做负功，分子势能

增大.

②当「Vro时，分子间的作用力表现为斥力，当/•减小时，分子间的作用力做负功，分子势能

增大.

③当厂=「0时，分子势能最小.

4.物体的内能

(I)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.

(2)决定因素：遢度、体积和物质的量.

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无去.

(4)改变物体内能的两种方式：做功和传热.

5.温度

(1)•切达到热平衡的系统都具有相同的温度.

(2)两种温标

摄氏温标和热力学温标.摄氏温度与热力学温度的关系：T=r+273.15K.

■判断正误--------------------------------------------------------------------------

1.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大.(X)

2.分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.(X)

3.当分子力衰现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大.(J)

4.内能相同的物体，它们的平均分子动能一定相同.(X)

5.若不计分子势能，则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能.(X)

■提升关键能力

分析物体内能问题的五点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.

(2)内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关.

(3)通过做功或传热可以改变物体的内能.

(4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能都相同.

（5）内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关.任何物体都具有内能,

恒不为零.

【例5】关于内能，下列说法正确的是（）

A.I克100℃的水的内能等于1克100c的水蒸气的内能

B.质量、温度、体枳都相等的物体的内能一定相等

C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等

D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大

答案C

解析1克loor的水需要吸收热量才能变为1克io。c的水蒸气，故1克loo℃的水的内

能小于1克100℃的水蒸戛的内能，选项A错误；物体的内能与物质的量、温度、体积等因

素有关，质量、温度、体枳都相等的物体其物质的量不一定相等，内能不一定相等，选项B

错误：内能不同的物体，其温度可能相等，它们分子热运动的平均动能可能相等，选项C正

确：一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木块的所有分

子的分子势能不变，选项D错谩.

m61（2023•北京市顺义区统练）如图，这是两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离「的关

系图像，下列说法正确的是（）

A.当〃=八时，分子间的作用力为零

B.当"时，分子间的作用力表现为引力

C.当/■由八变到r2的过程中，分子势能逐渐变大

D.当，•由〃变到卷的过程中，分子间的作用力做正功

答案D

解析由图像可知，分子间距离为巴时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离.

时两分子之间的距离小于平衡距离，可知时分子间的作用力表现为斥力，故A错误；

是平衡距离，当为＜，＜「2时，分子间的作用力表现为不力，增大分子间距离，分子间作用

力做正功，分子势能与减小，故B、C错误，D正确.

m7]（2020•全国卷全33（1））分子间作用力尸与分子间距「的关系如图所示，r=八时,F=

0.分子间势能由，•决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零.若一分子固定于原点。，

另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到〃的过程中，势能（填

“减小”“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到n的过程中，势能（填“减

小”“不变”或“增大”）;在间距等于〃处，势能（填“大于”“等于”或“小于”）

零.

答案减小减小小于

解析分子势能与分子间距离变化的关系图像如图所示，两分子间距减小到段的过程中及由

/*2减小到勺的过程中，分子间作用力做正功，分子势能成小；在间距等于勺处，分子势能最

小，小于零.

课时精练

a基础落实练

i.（多选）下列说法正确的是（）

A.液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越明显

B.布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规贝!运动

C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D.当分子间距离减小时，分子间的引力和斥力都增大

答案ACD

解析温度越高，分子热运动越剧烈，悬浮在液体中的颗粒越小，撞击越容易不平衡，则布

朗运动就越明显，A正确；布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，B

错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，C正确；当分子间距离减小时，分子间的

引力和斥力都增大，D正确.

2.（2023•江苏省昆山中学模拟）把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到

悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时

间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是

A.炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的

B.越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，炭粒的不平衡性表现得越不明显

C.观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中

D.将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动

答案C

解析题图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，是由于水分子撞击做无规则运动

而形成的，说明水分子的总规则运动，不能说明碳分子运动也是无规则的，A错误：炭粒越

小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B错误；扩

散可发生在液体和固体之间，故观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻墙中，C

正确；将水的温度降低至零摄氏度，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误.

3.（多选）若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，〃表示在标准状态下水蒸气的密度，

M表示水的摩尔质量，M）表示一个水分子的质量，Vo表示一个水分子的体积，心表示阿伏

加德罗常数，则下列关系式中正确的是（）

pVV

A-NAB.%=访

八_M_八__AC

CMo一网D.P-NAVO

答案AC

解析水蒸气的摩尔质量pP除以一个水蒸气分子的质量Mo等于阿伏加德罗常数，A正确；

V

但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则%《福，B错误；水分子的质量M）等于摩尔质

量M除以阿伏加德罗常数NA,即M）=瞿，C正确；由于摩尔体积V远大于NA%,则P=§

/VAy

<NAVO,D错误.

4.（2023•江苏省公道中学模拟）为了减少某病毒传播，人们使用乙静喷雾消毒液和免洗洗手液，

两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是（）

A.使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中

B.在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关

C.在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果

D.使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距

不变

答案A

解析因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就

干爽了，这是犷散现象，故A正确；在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是

酒精分子扩散运动的结果，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，不属于布朗运动，故B、

C错误；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，

但是分子之间的距离变大，故D错误.

5.在热学研究中，常常把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现.下列判断

正确的是（）

A.扩散现象是不同物质间的一种化学反应

B.布朗运动是由于液体的对流形成的

C.分子间的作用力总是随分子间距离的增大而减小

D.悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动

答案D

解析扩散现象是不同物质间的一种物理现象，故A错误；布朗运动是由于液体分子的无规

则运动造成悬浮微粒的无规则运动，故B错误；根据分子间作用力的特点可知，分子间的斥

力和引力总随分子间距离的增大而减小，合力先减小到零然后反向增大到某一最大值再做小，

故C错误；悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动，故D正确.

6.下列各组物理量中，可以估算出一定体积气体中分子间的平均距离的是（）

A.该气体的密度、体积和摩尔质量

B.阿伏加德罗常数、该母体的摩尔质量和质量

C.阿伏加德罗常数、该■体的摩尔质量和密度

D.阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积

答案C

解析已知该气体的密度、体积和摩尔质量，可以得到摩尔体积，但缺少阿伏加德罗常数，

无法计算分子间的平均距离，故A错误；知道该气体的庠尔质量和质量，可得到物质的量，

又知道阿伏加德罗常数，可计算出分子数，但不知道体积，无法计算分子间的平均距离，故

B错误：知道阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度，由摩尔质量和密度可以得到摩尔

体积，除以阿伏加德罗常数得到每个气体分子平均占有的体积，用正方体模型得到边长，即

分子间的平均距离，故C正确；阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积已知，可以得到密度，

但不知道摩尔质量，无法得到摩尔体积，进而无法计算分子间的平均距离，故D错误.

7.（2023•辽宁省名校联盟测试）如图所示的是分子间作用力和分子间距离的关系图线，下列关

于该图线的说法正确的是（）

A.曲线。是分子间引力和分子间距离的关系曲线

B.曲线》是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线

C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线

D.当分子间距离厂＞小时，曲线》对应的力先减小后增大

答案B

解析在尸一「图像中，随着距离的增大，斥力比引力变化得快，所以a为斥力曲线，c为引

力曲线，）为合力曲线，故A、C错误，B正确；当分子间距离，•:＞小时，曲线〃对应的力即

合力先增大后减小，故D错误.

立能力综合练

8.（2023•山东淄博市模拟）某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/n?和

2.1kg/m3,空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02XI0"mo]।.若潜水员

呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为

（）

A.3X1O2'B.3X1022

C.3X1023D.3X1024

答案B

解析设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的密度分别为Q4和〃井，一次吸入空气的体积

为V,在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为〃的和“尾，则有〃产然3〃#=然3

多吸入的空气分子个数为再一〃耳，代入数据得A〃=3X1（）22个，故选B.

9.（2023•江苏南京市模拟）“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到

两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板叵形成了一座“水桥”.如图甲所示,

为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性.“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层,

已知分子间作用力尸和分子间距r的关系如图乙.下列说法正确的是（）

A.能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是8位置

B.“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小

C.“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小

D.王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功

答案D

解析在“水桥”内部，分子间的距离在八）左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分

子比较稀疏，分子间的距离大于「0,因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表

面绷紧，所以能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是C位理:，故A、C错误：分

子间距离从大于用减小到7•（）左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，

所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误；王亚平放开

双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸

引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确.

10.（2021・重庆卷-8）图甲和图乙中曲线I、H、HI分别描述了某物理量随分子之间的距离变

化的规律，用为平衡位置.现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，

④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、III对应的物理量分别是（）

A.①③②B.②④③

C.④①③D.①④③

答案D

解析根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为⑹时分子势能最小，可知曲线I为分子势

能随分子之间距离/•变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为⑹时分子间作

用力为零，可知曲线II为分子间作用力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随

分子之间距离的增大而减小以及分子间距离小于w时分子间作用力表现为斥力，可知曲线HI

为分子间斥力随分子之间距离，•变化的图像，故选D.

11.两个分子加、M固定历，将N由静止释放，N仅在分子间作用力作用下远离M,其速度

和位移的图像如图所示，则（）

A.N由x=0到1=上过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力

B.N由x=xi到x=X2过程中，N的加速度一直减小

C.N由尸0到尸整过程中，加、N系统的分子势能先减小后增大

D.N在X=K时，M、N间的作用力最大

答案C

解析由题图可知，在入=足处N分子的动能最大，则分子间作用力做功最多，分子势能最

小，则处为平衡位置，此时分子间作用力为零，当时，分子间作用力表现为斥力，

心＞为时，分子间作用力表现为引力.N由x=0到x=*过程中，M、N间作用力先表现为斥

力后表现为引力，A、D错误；由于尤=汨处为平衡位直，则根据八一工图像，

可知为相当于/一x图像的c•点，则由戈=即到1=也过程中，N所受的分子力尸可能先增大

后减小，则加速度可能先增大后减小，B错误；N由x=0到x=42过程中，M、N系统的分

子势能先减小后增大，C正确.

王素养提升练

12.（2023•江苏扬州市扬州中学月考）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常组的、

非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体.现有一根铁质晶须，直径为4,用大小为厂的力恰好

将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形.已知铁的密度为p,铁的摩尔质量为M,阿伏加德罗

常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是（）

FM-F6M-

AR丽/BR时3

d~RpN、dRpN、

答案C

解析铁的摩尔体积单个分子的体积%=流，又％=%汽所以分子的半径厂=；

X（—6—M1-，分子的最大极面积So=/=7T4（、6M一-尸，铁质品须的横截面上的分子教〃=

4

“NA"心

nd2、

4FF6M-

h，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力尸（）=一=/（------尸，故C正确.

〃6兀夕砥

第2讲固体、液体和气体

【目标要求】1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质2了解

表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因.3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微

观解释4能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题.

考点一固体和液体性质的理解

■梳理必备知识

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.

⑵晶体和非晶体的比较

、、分类晶体

比》非晶体

单晶体多晶体

外形有规则的几何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

玻璃、橡胶、蜂蜡、松

典型物质石英、云母、明矶、食盐各种金属

香、沥青

转化晶体和非晶体在一定条件下可以力日互转化

2.液体

⑴液体的表面张力

①作用效果：液体的表面张力使液面具有坡缠的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相

同的条件下，毯形表面积最小.

②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线亘直.

③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力.

⑵浸润和不浸润

①当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时，液体能够浸润固

定.反之，液体不浸润固体.

②毛细现象：浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降.

3.液晶

(1)液晶的物理性质

①具有液体的流动性.

②具有晶体的光学各向异性.

⑵液晶的微观结构

从某个方向上看，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.

-判断正误--------------------------------------------------------------------------

1.晶体的所有物理性质都是各向异性的.（X）

2.液晶是液体和晶体的混合物.（X）

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，说明蜂蛾是晶

体.（X）

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.（J）

考向1晶体和非晶体

m11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、丙三种同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

考向2液体

m21关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是（）

A.甲图中水限停在水面而不沉，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

D.丁图中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润

答案B

解析因为液体表面张力的存在，水池才能在水面上行走自如，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：液晶显示器是利用液晶光学

性质具有各向异性的特点制成的，故C错误；从题图丁中可以看出酱油与左边材料浸涧，与

右边材料不浸泗（不浸泗液滴会因为表面张力呈球形），故D错误.

考点二气体压强的计算

1.气体压强的计算

⑴活塞模型

如图所示是最常见的封闭气体的两种方式.

H

求气体压强的基本方法：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〃?，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"=/%+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+/〃g=poS,

则气体压强为〃=而一等=〃0—〃/g/?.

（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B和4的压

强关系可由图中虚线联系起来.则有〃8+pg/?2=〃A，而/M=Po+pg/?l，

所以气体B的压强为P8=po+〃g（加一万2）.

2.气体分子运动的速率分布图像

当气体分子间距离大约是分子直径的10倍时，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿

各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且

这个分布状态与温度有关,温度升高时，平均速率会增大，如图所示.

3.气体压强的微观解释

（I）产生原因：由「气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的

压力.

（2）决定因素（一定质量的某种理想气体）

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数密度.

m31（2022・江苏卷-6）自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行诃论，下列说

法中正确的是（）

A.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变

B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大

C.因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体

D.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化

答案D

解析密闭容器中的氢气质量不变，分子个数No不变，根据〃=岸可知，当体积增大时，单

位体积的分子个数〃变少，氨气分子的密集程度变小，故A错误；气体压强产生的原因是大

量气体分子对容器壁进行持续的、无规则的撞击，压强娉大并不是因为分子间斥力增大，故

B错误；普通气体在温度不太低、压强不太大的情况下才能看作理想气体，故C错误；温度

是气体分子平均动能的标志，大量气体分子的速率呈现“中间多，两头少”的规律，温度变

化时，大量分子的平均速率会变化，即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百

分比会变化，故D止确.

m4］求汽缸中气体的压强.（大气压强为P0,重力加速度为g，活塞的质量为小，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，均处于平衡状态）

甲乙________丙

答案加+弩P。—曾加3

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"S=po5+〃照得

PA=

PN

Mg

(a)

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/次=〃心+/这，得PB=

题图丙中选活塞为研究对象，受力分析如图(c)所示，PcSTsina=poSx+FN+w,g,Fz=Mg,

=

STsinaSS上=S,由以上可得〃c=P()+^c—K

m5］若已知大气压强为po,液体密度均为p,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.

7B

,60°

答案甲：p^—pgh乙：po—pgh

EA/3,

内：加--2PSJ

T：po+pghi戌：Pa=〃o+pg(/"­/71一力3)pb=po+pg(h2—hi)

解析题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件有〃TS+pg6S=p()S

所以〃f=po—pg〃

题图乙中，以B液面为研充对象，由平衡条件有

pjS+pghS=poS

Pc=po-pgh

题图丙中，以8液面为研究对象，由平衡条件有

pS+pg/isin6O°-S=poS

行

所以〃丙=po—5~pgh

题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有

〃TS=poS+pg〃iS

所以pT=po+pg"l

题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为〃0,同种液体同一水平面上的压强相同,

所以/?气柱的压强为P〃=Po+"g(/?2一aI),

故。气柱的压强为/?«=/?/,—pg/?3=〃0+〃g(〃2—h\~〃3).

考点三气体实验定律及应用

■梳理必备知识

1.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，一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在

内容在温度不变的情况下，体积不变的情况下，压强压强不变的情况下，其体

压强与体积成反比与热力学温度成正比积与热力学温度成正比

包=皮V1_V2

rrr2Ty~T2

表达式

拓展：△'=卷

拓展：7\7'

一定质量的某种理想气一定质量的某种理想气

一定质量的某种理想气

体，温度保持不变时，体，温度升高时，分子的

体，体积保持不变时，分

微观分子的平均动能丕平均动能埴X.只有气体

子的数密度保持不变,温

解释变.体积减小时，分子的体积同时增大，使分子

度升高时，分子的平均动

的数密度增大,气体的的数密度减小,才能保持

能增大,气体的压强增大

压强增大压强不变

P

图像P/7

Kv-----»Ta------

2.理想气体状态方程

(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体.

①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体.

②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量:的某种理想气体的内能仅由温度决

定.

(2)理想气体状态方程：嘴=第或半=C.(质量一定的理想气体)

-判断正误--------------------------------------------------------------------------

1.压强极大的实际气体不遵从气体实脸定律.(J)

2.一定质量的理想气体，当温度升高时，压强一定增大.(X)

3.一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大.(V)

■提升关键能力

1.解题基本思路

根据题意,选出所研究的某一部分一定

质量的气体

分别找出这部分气体状态发生变化前后

的外八兀其中压强的确定是关键

认清变化过程，正确选用物理规律

选用理想气体状态方程或某一气体实验

定律列式求解.有时要讨论结果的合理性

2.分析气体状态变化的问题要抓住三点

(I)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.

[例6](2023•河南安阳市模拟)上端开I」、横截面积为S且导热性能良好的汽缸放置在水平面

上，大气压强为加.汽缸内有一卡子，横截面积为5的轻质活塞上面放置一个质量为，〃的重

物，活塞下面密封一定质量的理想气体.当气体温度为。时，活塞静止，此位置活塞与卡子

距离为活塞与汽缸底部距离的;•现缓慢降低汽缸温度，活塞被卡子托住后，继续降温，直到

缸内气体压强为:/M.已知重力加速度为g,活塞厚度、汽缸壁厚度及活塞与汽缸壁之间的摩擦

均不计.求:

(1)活塞刚接触卡子瞬间，缸内气体的温度;

⑵缸内气体压强为50时与体的温度.

答案

(\K3TS⑵3”。丸曾6+，咕)、

解析(1)活塞被卡子托住时，气体经历等压变化，设活塞刚刚接触卡子时气体的温度为一,

V.VS

根据盖一吕萨克定律有〒二旅

II12

式中Vi=SZd,V2=SL2

根据题意乙2=(1—拉1=电1

2

联立解得T2=gT\

(2)活塞被卡子托住后，再降低温度，气体经历等容变化，根据查理定律有发=发，式中〃3=

1

于

根据力的平衡条件有〃2=Pl=P()+警

PoSTi

联立可得不=

3(p()S+/〃g).

m71如图所示，一粗细阂匀的“山”形管竖直放置，A管上端封闭一定质量的理想气体，

8管上端与大气相通，C管内装有带柄的活塞，活塞卜方直接与水银接触.A管上端的理想

气体柱长度£=IOcm,温度八=27C；8管水银面比4管中高出力=4cm.已知大气压强网

二76cmHg.为了使4、8管中的水银面等高，可以用以下两种方法：

(1)固定C管中的活塞，改变A管中气体的温度，使A、6管中的水银面等高，求此时力管中

气体的热力学温度八；

⑵在温度不变的条件下，向上抽动活塞，使A、B管中的水银面等高，求活塞上移的距离(结

果保留一位小数）

答案（1）228K（2）5.1cm

解析（1）设“山”形管的横极面积为S,对4管上端气体，初态有pi=76cmHg+4cmHg=

80cmHg,7i=300K

末态有P2=76cmHg

气柱长度为Li=L=10cm.£2=8cm

根据理想气体状态方程有嘴=绕

P13SpzL2s

故有解得71=228K

Tx~T2

（2）由于T不变，对A管上端气体根据玻意耳定律可得p/i=p3V3,P3="）,即有

解得上比10.53cm

所以C管中水银长度的增加量为

AL=4cm+0.53cm+O.SScm^S.Icm

即活塞上移的距离为5.1cm.

考点四气体状态变化的图像问题

1.四种图像的比较

类别特点（其中C为常量）举例

pV=CT,即/W之积越大的等温线温度越高，线离原

p-v

点越远oV

T2>TX

止

1

〃=c+斜率攵=cr,即斜率越大，温度越高

0T.*T\v

心

p=^T,斜率即斜率越大，体积越小

PT

cC畦,

V-TV=^Tf斜率即斜率越大，压强越小

。P2<Pi'

2.处理气体状态变化的图像问题的技巧

（1）首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；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.看此过程属于等

温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解.

⑵在丫一丁图像（或〃-7图像）中，比较两个状态的压强（或体积）时，可比较这两个状态到原

点连线的斜率的大小，斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大.

【例si一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其〃一［图像如图所示，变化顺序为

〃一〃一c-d-a,图中岫线段延长线过坐标原点,4线段与〃轴垂直，向线段与1轴垂直.气

体在此状态变化过程中（）

A.。一》过程，压强减小，温度不变，体积增大

B.过程，压强增大，温度降低，体积减小

C.c-d过程，压强不变，温度升高，体积减小

D.d-a过程，压强减小，温度升高，体积不变

答案A

解析由题图可知，过程，气体发生等温变化，气沐压强减小，体积增大，故A正确；

由理想气体状态方程华=C可知〃=C?!,斜率々=CT,连接0、8的直线比连接。、c的直

线的斜率小，所以〃的温度低，〃一c过程，温度升高，压强增大，且体积也增大，故B错误:

c-d过程，气体压强不变，体积变小，由理想气体状态方程牛=。可知，气体温度降

低，故C错误；”一。过程，气体体积不变，压强变小，曰理想气体状态方程华=。可知，气

体温度降低，故D错误.

【例9】（2021.全国甲卷.33⑴）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积一温

度”一。图上的两条直线I和H表示，口和匕分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；/o是它们

的延长线与横轴交点的横坐标，/o=-273.15°C；。为直线I上的一点.由图可知，气体在状

态。和〃的压强之比§=______；气体在状态b和c的压强之比§=________.

PbPc

答案177

解析由体积一温度（丫一/）图像可知，直线I为等压线，则。、〃两点压强相等，则有点=1;

1=0°C时，当气体体积为0时，设其压强为“，当气体体积为匕时，设其压强为〃2