2024年高考物理第一轮考点复习精讲精练 第32讲 固体、液体与气体（原卷版+解析）

第32讲固体、液体与气体

目录

考点一固体与液体的性质.........................................................1

考点二气体压强的产生与计算....................................................1

考点三气体实验定律的应用......................................................4

考点四用图象法分析气体的状态变化.............................................6

考点五理想气体实验定律微观解释...............................................9

练出高分........................................................................12

考点一固体与液体的性质

I.晶体与非晶体

单晶体多晶体非晶体

外形规则不规则不规则

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、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香

形成与有的物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶

转化体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体.

2.液体的表面张力

(1)作用：液体的表面张力使液面具有收维的趋势.

(2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直.

3.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爰性.

(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幸的.

[例题1](2023•盐城一模)如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，卜.列关于方解石的说

法正确的是(

A.是非晶体

B.具有固定的熔点

C.所有的物理性质都是各向异性

D.是由许多单晶体杂乱无章排列组成的

[例题2]（2022•江苏模拟）石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形

晶格结构，如图所示，则（）

A.石墨是非晶体

B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯

C.单层石墨烯的厚度的3pm

D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动

[例题3]（2023•镇海区校级模拟）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志

刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个

实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会

掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是（）

A.在空间站水滴不受重力

B.水和手发生浸润现象

C.水和手发生不浸润现象

D.在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上

[例题4]（2023•江苏•模）将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下

列各图中可能正确的是（）

A.B.

[例题5](多选)(2023♦贵州模拟)下列说法正确的是()

A.雨水没有透过布雨伞是因为布雨伞表面存在张力

B.已知某种气体的密度为p(kg/nrb,摩尔质量为M(kg/mol),阿伏加德罗常数为NA(mof

则该气体分子之间的平均距离可以表示为

c.0c的冰中的水分子和0C的水中的水分子平均动能相等

D.物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也可能是非晶体

E.小明发现，到了高原地区，尽管气温变化不大，但车上带的矿泉水瓶变得更鼓张了，这是瓶

内空气压强变大的缘故

考点二气体压强的产生与计算

1.产生的原因

由于大量分子无规则运动而殛撞器壁，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.

3.平衡状态下气体压强的求法

(1)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.

(2)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.

(3)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〃处的总压强〃

A.Ll>L2>L3B.L2>L3>LIC.L2>LI>L3D.L3>LI>L2

［例题9］如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置。用密闭性良好的活塞封闭一定质量的理想

气体。已知大气压强为PD,活塞的横截面积为S,重力加速度为g,环境温度T1=30（）K.

3

（1）若将气缸缓慢的倒置过来，封闭气体的体积变为原来的；，求活塞的质量m；

（2）若在活塞上放置一小堂物，再让周围环境温度缓慢升高到350K,稳定后活塞刚好【可到初始

［例题10］（2022•开福区校级模拟）如图为某同学制作水火箭的示意图。该同学将一个硬饮料瓶中装

适量的水，塞好胶塞后放在发射架上，此时封闭气体的体积为400mL,气体压强为大气压强,

瓶中水面距离胶塞的高度h=20cm。用自行车气嘴穿过胶塞，用气筒向瓶内打气，每次打进的

气体的体积为24mL,气体压强为大气压强。打气n次后胶塞受到压力达到60N,水和橡皮塞从

瓶口压出的同时，瓶飞向高空。已知大气压强po=l.OXl（）5pa,胶塞的横截面积S=4cnf,水的

密度p=l.OXl（）3kg/m3,重力加速度g=10m/s2,环境温度保持恒定。求：

（1）水火箭发射瞬间气体的压强；

（2）打气次数n。

气体

考点三气体实验定律的应用

I.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，

一定质量的关种气体，

在体积不变的情况下，在压强不变的情况下，

内容在温度不变的情况下，

压强与热力学温度成正其体积与热力学温度成

压强与体积成反比

比正比

也=比或

T\T2^T\公队

表达式?必=〃2^2

包=ZLVi_7i

P2~T2匕一72

PJ

图象V

O，

2.理想气体的状态方程

（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脸定律的气体，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，理想々体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能.

⑵理想气体的状态方程

一定质量的理想气体状态方程：噌=噌或哈=C.

iI，2I

气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.

[例题11]（2023•蚌埠模拟）如图所示，高为2L、体积为2V的圆柱形导热汽缸竖直固定，下方有一

导热活塞封住一定质量的理想气体。汽缸中间用可以向上活动的、一定质量的导热隔板和固定

的卡环（大小不计）把汽缸分成两个体积相同的气室，隔板可以使下方气室内的气体进入上方

而不能使上方气室内的气体进入下方。初始时，上、下两气室内有压强均为po、温度与环境相

同的同种气体。现用外力慢慢向上推活塞，当活塞上移,时，下方气室内恰好有气体进入上方。

已知环境温度不变，重力加速度大小为g,隔板和活塞的厚度均不计。

（1）求隔板的质量m；

（2）继续向上慢慢推活塞，直到下方气体全部进入上方气室，求此时缸内气体的压强。

L

I_llL

u

[例题12]（2023•丽江一模）把上端A封闭，下端B开口的坂璃管插入水中，放掉部分空气后放手，

玻璃管可以竖直地浮在水中（如图所示）。设玻璃管的质量m=40g,横截面积S=2cm2,玻璃

管露出水面以上部分的长度b=2cm,大气压强po=l（）5pa,水的密度p=ig/cm3,玻璃管厚度和

2

管内空气质量不计，g®10m/so

①求玻璃管内空气柱的长度；

②用手拿住玻璃缓慢地竖直压入水中，若水足够深，则当管的A端在水面下超过某一深度H时，

放手后玻璃管不再浮起，求H。

IAI

.壬三三

[例题13]（2023•咸阳模拟）如图所示，导热良好的气缸竖直固定放置。由两部分连接而成，上下截

面积分别为2S、S,两个活塞a、b质量分别为2m、m,用不可伸长的细线连接，两活塞在气缸

内封闭一定质量的理想气体。开始时环境热力学温度为To,阀门K关闭，活塞a上部为真空，

封闭气体的压强等于外界大气压强，活塞到气缸连接处的距离均为L,系统保持静止。已知重

力加速度为2,不计活塞与气缸间的摩擦。

（1）打开阀门K,使a上部与大气连通，求稳定后细线上的张力Fi：

（2）接（1）问，系统稳定后缓慢升高封闭气体温度，直到温度变为2.5To,求再次稳定时活塞a

的位置。

考点四用图象法分析气体的状态变化

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10甲中，匕对应虚线为等容线，A、分别是虚线与一、71两线的交点，可以认为从B

状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以不Ti.

又如图乙所示，A、3两点的温度相等，从4状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以匕%.

甲

图10

2.一定质量的气体不同图象的比较

类别图线特点举例

p

其中C为恒量），即之积越大的等温、理

p—v

线温度越高，线离原点越远V

0T2>Tt

1

P-Vp=C7p,斜率A=CT,即斜率越大，温度越高

0

r2>r,v

堂一

〃=£r,斜率〃=§,即斜率越大，体积越小

P-T

1u

V?<v,，

V=~T,斜率女=彳，即斜率越大，任强越小

V-T

［例题14］（2023•南京二模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A-B-C-D-A循环过程。下

列说法正确的是（）

A.A-BfC过程中，气体压强先增加后不变

B.C—D-A过程中，单位体积内分子数先不变后增加

C.整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功

D.整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变

［例题15］（2023•黄山模拟）如图甲所示，斜面上气缸和活塞内封闭了一定质量的理想气体，一根平

行于斜面的轻绳一端连接活塞，另一端固定，系统处于平衡状态。开始气体摄氏温度为3通过

气缸内电热丝缓慢升高气体温度，升温过程封闭气体的V-t图像如图乙所示，已知斜面倾角为

30°,重力加速度为g,大气压强为Po,气缸和活塞均绝热且不漏气，气缸（含电热丝）质量

为M、活塞面枳为S、质量为m,所有接触面均光滑。则（）

A.封闭气体压强恒为P。-婴

B.在此过程中，封闭气体增加的内能等于吸收热量

C.封闭气体的体积为2V时，其摄氏温度为2t

D.剪断轻绳瞬间，气缸的加速度大小为号

［例题16］（2023•宣化区二模）一定质量的理想气体经历了如图所示的a-b-cfa循环，已知该气

体在状态a时温度为To=3OOK、压强为3=1.0><10年以体积为Vo=l.OL,在状态b时温度为

To、体积为2Vo,在状态c时体积为2Vo,由状态b到状态c气体吸收的热量为Q=1OOJ,ca图

线的延长线过坐标原点下列说法正确的是（）

A.气体由状态c到a发生的是等压变化

B.气体在状态c的温度是500K

C.由状态c到状态a气体对外界做正功

D.由状态c到状态a气体放出的热量为200J

[例题17]（2023•浦东新区二模）一定质量的理想气体，其状态经历a-b-c的变化，V-T图线如

图，贝I（）

V

a,

b'»•c

O-------------------------------

A.a-b过程中气体分子平均动能减小

B.a-b过程中气体压强增大

C.b-c过程中单位体积区的分子数增多

D.b-c过程中气体内能减小

[例题18]（2023•浙江模拟）如图所示，一定质量的理想气体分别经历a-b和a-c两个过程，其中

a-b为等温过程，状态b、c的体积相同，则（）

A.状态a的内能大于状态b

B.状态a的温度高于状态c

C.a-c过程中气体吸收热量

D.若沿abca过程变化则外界对气体做负功

考点五理想气体实验定律微观解释

1.等温变化

一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变.在这种情况下，体积减小时，分子的密

集程度增大，气体的压强增大.

2.等容变化

一定质量的气体，体和保持不变时，分子的密集程度保持不变.在这种情况下，温度升高时，分子

的平均动能增大，气体的压强增大.

3.等压变化

一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大.只有气体的体枳同时增大，使分子的密集程

度减小，才能保持压强不变.

［例题19］（多选）（2023•雅安模拟）下列说法正确的是（）

A.空气中水蒸气的压强越大，人体水分蒸发的越快

B.由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以

液体表面具有收缩的趋势

C.晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大

D.密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力

增大

E.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

［例题20］如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘

20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀

连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，

观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（）

A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系

B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系

C.步骤②和③模拟的是大量气体分了•分布所服从的统计规律

D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因

［例题21］）如图是一定质量的某种理想气体的等压线，等压线上的a、b两个状态相比较，下列说法

正确的是（）

A.b状态在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多

B.a状态在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多

C.两状态在相同时间内撞在相同面积上的分子数一样多

D.两状态单位体积中的分子数一样多

练出高分

一.选择题（共10小题）

I.物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科，物理学研究大至宇宙、小至基本粒

子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础，有关物理学

知识和史实，下列说法正确的是（）

A.在完全失重的状态下，一定质量的理想气体对容器器壁压强为零

B.一定质量的理想气体在升温的过程中，气体分子平均功能增加

C.如果能发生光电效应，一旦增大入射光强度，光电子的最大初动能必定增加

D.卢瑟福在a粒子散射实验中观测到a粒子发生较大角度偏转，这说明了原子不可再分

2.如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管固定在竖直平面内，两段水银柱A和C将空气柱B

封闭在左侧竖直段玻璃管，平衡时A段水银有一部分在水平管中，竖直部分高度为h2,C段水银

两侧液面高度差为hi。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则再次平衡后（）

A.空气柱B的长度减小

B.左侧水银面高度差h2减小

C.空气柱B的压强增大

D.右侧水银面高度差hi增大

3.下列选项正确的是（）

A.液体温度越高，悬浮颗粒越大，布朗运动越剧烈

B.若物体表现为各向同性，则该物体一定是非晶体

C.单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中

D.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

4.佩戴一次性医用外科口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格的一次性医用外科口罩内侧所用

材料对水都是不浸润的，图为水滴在一次性医用外科口罩内侧的照片，对此，以下说法正确的是

（）

A.照片中的II罩和水滴发生了浸润现象

B.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集

C.照片中水滴呈扁球状是液体表面张力和重力共同作用的结果

D.水对所有材料都是不浸润的

5.复旦大学物理系张远波教授课题组发现了一种新型二维半导体材料一黑磷，并成功制备了半导体

测试材料。已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。

图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是（）

A.黑磷是晶体材料

B.黑磷和白磷是同位素

C.黑磷没有固定的熔点

D.黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散

6.两端开口的洁净玻璃管竖直插入液体中，管中液面如图所示，则（）

A.该现象不是毛细现象

B.该液体对玻璃是浸润的

C.减小管的直径，管中液面会下降

D.液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用强

7.下列关于固体和液体的说法中不正确的是（）

A.给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉

B.雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力

C.金属的物理性质表现为各向同性，所以金属为非晶体

D.当液体和固体之间表现为不浸润，附着层内分子间表现为引力

8.下列四幅图涉及到的物理知识中，说法正确的是（）

气体分f的速率分布图便部体和小口体的爆化过理示意制

阳甲

A.图甲中，温度T2>T

B.图乙中，分子间引力随分子间距的增大而减小，斥力随分子间距的增大而增大

C.图丙中、在液体表面层，分子间作用力表现为斥力，因此产生表面张力

D.图丁中，A为非晶体

9.如图所示，有一只小试管竖直倒插在盛有足量水的烧杯中，试管恰好漂浮于水面上，试管内、外

水面的高度差为h,试管露出水面的高度为Lo若环境温度不变，大气压强缓慢减小，在不考虑

烧杯中水面升降及试管壁厚度的情况下，则（）

A.L变大，h不变B.L变大，h变大

C.L变小，h不变D.L变小，h变大

10.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中A-

B和C-D为等温过程，B-C和D-A为绝热过程。这就是热机的“卡诺循环二则（）

A.B-C过程气体压强减小仅是因为气体分子的数密度减小

B.B~C过程速率大的分子比例在增加

C.B-C过程气体对外做功大于D-A过程外界对气体做功

D.C-D过程放出的热量小于A-B过程吸收的热量

二.计算题（共2小题）

11.航天服对宇航员的舱外活动提供了生命保障。1965年，苏联宇航员列昂诺夫在进行舱外作业时

发现航天服因为压力问题发生了膨胀，且膨胀的航天服使他根本挤不进气闸舱狭窄的舱门。他只

能放掉航天服中的部分空气，这才成功返回了气闸舱。设宇航员在出舱前航天服内密封了一定质

量的理想气体，体积为Vi=2L,压强约为Pi=0.6xl（）SpQ,出舱后因为压力问题航天服内气体

膨胀到V2=3L,整个过程气体温度保持不变。求：

（1）此时航天服内气体的压强P2;

（2）宇航员通过释放气体使航天服内气体压强变为「3=0.25乂10叩0,航天服内气体体积变为

V3=2L,求此次航天服放出的气体质量与没放气前航天服内原来气体的质量之比。

12.在综合实践课中，某同学利用铝制易拉罐制作一个简易“温度计”。如图所示，在一个空的铝制

易拉罐中插入一根透明细坂璃管，接口用蜡密封，在玻璃管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。

已知大气压强是1.0Xl（）5pa,易拉罐的容积是300cm3,均匀玻璃管内部的横截面积为0.25?,玻

璃管露出的长度为30cm。当温度为33c时，油柱恰好到达玻璃管管口。缓慢降低环境温度，油

柱刚好在玻璃管和易拉罐的接口处，求：

（1）此时环境温度t;

（2）该过程罐内气体吸热还是放热？请说明理由；

（3）玻璃管上标刻温度值时，刻度是否均匀？请说明理由。

第32讲固体、液体与气体

目录

考点一固体与液体的性质.................................................1

考点二气体压强的产生与计算............................................I

考点三气体实验定律的应用..............................................4

考点四用图象法分析气体的状态变化.....................................6

考点五理想气体实验定律微观解释.......................................9

练出高分.................................................................12

考点一固体与液体的性质

I.晶体与非晶体

单晶体多晶体非晶体

外形规则不规则不规则

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、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香

形成与有的物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶

转化体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体.

2.液体的表面张力

(1)作用：液体的表面张力使液面具有逊i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全就

3.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爰性.

(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.

[例题22](2023•盐城一模)如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方

解石的说法正确的是()

A.是非晶体

B.具有固定的熔点

C.所有的物理性质都是各向异性

D.是由许多单晶体杂乱无章排列组成的

【解答】解：AB,双折射现象是光学各向异性的表现，依题意，说明方解石是晶体，具

有固定的熔点，故A错误，B正确；

CD.单晶体具有规则的几何形状、各向异性和一定的熔点等性质；而多晶体是由许多小

的晶体杂乱无章地排列在一起组成的，使得多晶体不再具有规则的几何外形，而且也看

不出各向异性的特点，故CD错误。

故选：Bo

[例题23]（2022•江苏模拟）石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单

层六边形晶格结构，如图所示，则（）

A.石墨是非晶体

B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯

C.单层石墨烯的厚度约3Hm

D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动

【解答】解：A、石墨是晶体，故A错误；

B、石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；

C、单层石墨烯厚度约为原子尺寸故C错误；

D、根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停地振动，故D正确;

故选：Do

[例题24]（2023•镇海区校级模拟）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教

师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普

课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像

手套一样，晃动也不会掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是（）

A.在空间站水滴不受重力

B.水和手发生浸润现象

C水和手发生不浸润现象

D.在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上

【解答】解：A、在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，故A错误；

BC、由题意可知，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明液体水在手

表面有扩展趋势，水和手发生浸润现象，故B正确，C错误：

D、液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，

故D错误。

故选：Bo

［例题25］（2023•江苏一模）将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容

器里，下列各图中可能正确的是（）

【解答】解：A、若液体不浸润玻璃时，玻璃细管与水面接触部分，玻璃分子与水分子间

的吸引力小于水分子之间的吸引力，所以在玻璃的组管内会下降，并形成向上凸起的球

面；故A错误；

BCD、若液体浸润玻璃时，玻璃细管与水面接触部分，玻璃分子与水分子间的吸引力大

于水分了之间的吸引力，液体在玻璃的细管内会上TI，并形成向下凹陷的球面，且细管

越细，液柱上升越高；故B正确，CD错误。

故选：Bo

［例题26］（多选）（2023•员州模拟）下列说法正确的是（）

A.雨水没有透过布雨伞是因为布雨伞表面存在张力

B.已知某种气体的密麦为p（kg/n?）,摩尔质量为M（kg/mol）,阿伏加德罗常数为

NA（mol7）,则该气体分子之间的平均距离可以表示为3国

7P7VA

c.0℃的冰中的水分子和0℃的水中的水分子平均动能相等

D.物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也可能是非晶体

E.小明发现，到了高原地区，尽管气温变化不大，但车上带的矿泉水瓶变得更鼓去

了，这是瓶内空气压强变大的缘故

【解答】解：A、表面张力的存在使液体表面具有收缩的趋势，雨水不能透过布雨伞，是

因为液体表面存在张力，故A正确：

B、将气体分子看为正方体模型，则边长为气体分子之间的平均距离，根据正方体的体积

3M

丫==西

解得：a=浇

故B正确；

C、分子的平均动能由温度决定，0℃的冰和0C的水温度相同，分子的平均动能相同，故

C正确；

D、物理性质表现为各向异性的固体是单晶体，物理性质表现为各向同性的固体可能是多

晶体也可能是非晶体，D错误；

E、在气温变化不大时，可近似认为发生的是等温变化，根据eVi=p2V2可知，瓶内气

体压强减小，即到了高原地区，车上带的矿泉水瓶变得更鼓张了，这是大气压强变小的

缘故，D错误。

故选：ABCo

考点二气体压强的产生与计算

1.产生的原因

由于大量分子无规则运动而磋撞器壁，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.

3.平衡状态下气体压强的求法

(1)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.

(2)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.

(3)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.液体内深力处的

总压强〃=po+"g〃，po为液面上方的压强.

4.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.

［例题27］（2023•昆明一模）如图所示，两端开口的“U”形玻璃管竖直放置，其右侧水银柱

之间封住一段高h=5cm的空气柱。空气柱下方的水银面与玻璃管左侧水银面的高度差

也为h。已知大气压强为75cmHg,空气柱中的气体可视为理想气体，周围环境温度保

持不变，玻璃管的导热性良好且玻璃管粗细均匀。下列说法正确的是（）

A.右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度小于5cm

B.封闭空气柱中气体的压强为70cmHg

C.从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大

D.从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大

【解答】解：AB、同一液面压强相等，则封闭气体的压强为：p=（75cmHg+5cmHg）=

80cmHg.所以右侧被璃管中空气柱上方的水银柱高度等于5cm,故AB错误：

C、从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银，右侧水银柱的长度增加，水银柱对空气柱产生

的压强增大，则空气柱的压强一定变大，故c正确；

D、从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银，右侧水银柱的长度不变，气体做等压变化，即

空气柱的压强不变，故D错误。

故选：Co

［例题28］如图，气缸放置在水平地面上，用质量为mi、截面积为S的活塞封闭一定质量的

气体。活塞上放置一个质量为m2的重物，不计摩擦，重力加速度为g,大气压强为po，

平衡时缸内气体的压强为（）

「n2gn4.mi9+m2g

CPo+-D.PMo+-----卫---

【解答】解：活塞处于平衡状态，由pS=poS+mig+mg,解得p=po+叫，加2%故口

正确，ABC错误；

故选：D。

［例题29］（2023•淮北一模）如图所示，同一房间中有a、b、c三根完全相同的玻璃试管,

管内各用一段相同长度的水银柱封闭了相等质量的空气。现使a管由静止沿光滑斜面

下滑；b管轻放在粗糙斜面上，之后下滑；c管以初速度v沿粗糙斜面上滑过程中，当

水银柱与玻璃管位置相对稳定时，三管内的气柱长度L1、L2、L3之间的大小关系为（）

A.L1>L2>L3B.L2>L3>LIC.L2>LI>L3D.L3>LI>L2

【解答】解：设大气压为po,玻璃试管横截面积S。

对a管：a管由静止沿光滑斜面下滑，以水银为研究龙象，根据牛顿第二定律：mgsir.45o

+p（）S-paS=maa

对管子和水银整体，根据牛顿第二定律：Mgsin45°=Maa

解得po=pa

对b管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律：mgsin45V+poS-pbS=mab

对管子和水银整体，粮据牛顿第二定律：Mgsin450-f=Mab

解得pb>p（）

对c管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律:mgsin45°+poS-pcS=mac

对管子和水银整体，根据牛顿第二定律：Mgsin45°+f=Mac

解得pc<po

综上所述pb>pa>pc

根据玻意耳定律pV=C和V=LS得L2VL1VL3,故D正确，ABC错误。

故选：Do

［例题30］如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置。用密闭性良好的活塞封闭一定质量

的理想气体。已知大气压强为po,活塞的横截面积为S,重力加速度为g,环境温,度Ti

=300Ko

3

（1）若将气缸缓慢的倒置过来，封闭气体的体枳变为原来的5,求活塞的质量m；

（2）若在活塞上放置一小重物，再让周围环境温度缓慢升高到350K,稳定后活塞刚好

回到初始位置，求小重物的质量mo。

/////////////////////////

【解答】解：（1）设倒置前的气体压强为PI，体积为Vl;导致后的气体压强为P2,体积

Q

为/=?匕，温度保持不变，则

plV|=p2V2

倒置前，对活塞进行受力分析，得:

poS+mg=piS

倒置后，对活塞进行受力分析，得:

p2S+mg=poS

联立解得：

（2）放上重物后，气体的压强为：P3=Po+‘智词，体积为V3=Vi

解得：mO=^

答：（1）活塞的质量为号；

5。

（2）小重物的质量为"

[例题31]（2022•开福区校级模拟）如图为某同学制作水火筋的示意图。该同学将一个硬饮

料瓶中装适景的水，塞好胶塞后放在发射架上，此时封闭气体的体积为400mL，气体

压强为大气压强，瓶中水面距离胶塞的高度h=20cm。用自行车气嘴穿过胶塞，用气筒

向瓶内打气，每次打进的气体的体积为24mL,气体压强为大气压强。打气n次后胶塞

受到压力达到60N,水和橡皮塞从瓶口压出的同时，瓶飞向高空。已知大气压强po=

1.0X105Pa,胶塞的横截面积S=4cn?,水的密度p=I.OXIcAg/m?,重力加速度g=

10m/s2,环境温度保守恒定。求：

（1）水火箭发射瞬间气体的压强；

（2）打气次数n。

T气嘴

【解答】解：（1）设水火箭发射瞬间气体的压强为pi

p

Pi+pgh-

解得pi=1.48Xl()5pa

(2)由玻意耳定律可得

po(V+nVo)=piV

解得n=8

答：(1)水火箭发射瞬间气体的压强为l.48XI()5pa；

(2)打气次数n为8次。

考点三气体实验定律的应用

1.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种毛体，一定质量的某种气体，

一定质量的臭种气体，

在体枳不变的情况下，在压强不变的情况下，

内容在温度不变的情况下，

压强与热力学温度成正其体积与热力学温度成

压强与体积成反比

比正比

包=也或匕_/劣

T\A双T1T?现

表达式/?也1=。2丫2

包=ZL匕_4

P2T2V2~T2

Pp/

图象VJ------T

O，

2.理想气体的状态方程

(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脸定律的气体，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拽外无其他作用力，即分子间无分子势能.

(2)理想气体的执态方程

一定质量的理想气体状态方程：噌=噌或4=C

/1121

气体实脸定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.

[例题32](2023•蚌埠模拟)如图所示，高为2L、体枳为2V的圆柱形导热汽缸竖直固定,

下方有一导热活塞封住一定质量的理想气体。汽缸中间用可以向上活动的、一定质量的

导热隔板和固定的卡环(大小不计)把汽缸分成两个体积相同的气室，隔板可以使下方

气室内的气体进入上方而不能使上方气室内的气体进入下方。初始时，上、下两气室内

有压强均为po、温度与环境相同的同种气体。现用外力慢慢向上推活塞，当活塞上移5

时，下方气室内恰好有气体进入上方。已知环境温度不变，重力加速度大小为g,隔板

和活塞的厚度均不计。

（1）求隔板的质量m：

（2）继续向上慢慢推活塞，直到下方气体全部进入上方气室，求此时缸内气体的压强。

【解答】解：（1）从开始到下方气体进入上方前，由玻意耳定律可知

V

P*2=P0V

下方恰好有气体进入上方时，对隔板受力分析有

ing+poS=pS

汽缸的横截面积S=^=:

联立解得m=吗

（2）当下方气体全部进入上方时，对全部气体，由玻意耳定律有

p'V=2poV

解得p'=2po

答：（1）隔板的质量m为4匕；

（2）继续向上慢慢推活塞，直到下方气体全部进入上方气室，此时缸内气体的压强为2po。

[例题33]（2023•丽江一模）把上端A封闭，下端B开口的玻璃管插入水中，放掉部分空气

后放手，玻璃管可以竖直地浮在水中（如图所示）。设玻璃管的质量m=40g,横截面积

S=2cnr,玻璃管露出水面以上部分的长度b=2cm,大气压强po=lORa,水的密度p

=lg/cm3,玻璃管厚度和管内空气质量不计，g取lOmH。

①求玻璃管内空气柱的长度；

②用手拿住玻璃缓慢地竖直压入水中，若水足够深，则当管的A端在水面下超过某一深

度H时，放手后玻璃管不再浮起，求H。

【解答】解•：①玻璃管漂浮时，浮力与重力平衡。设管内外水面高度差为h,则VjF=hS,

根据阿基米德原理，有：

mg=pghS

解得：h==20cm

ps

故玻璃管内空气柱长度为：k）=b+h=22cm

②管全部没入水中一定深度H后，浮力与重力再次平衡，同样根据阿基米德原理，可知

空气柱的长度为：

h'=h=20cm=0.2m

初态：pi=po+pgh,Vi=（h+b）S

末态：p2=po+pgH+pgh',V2=h'S

对封闭气体，根据玻意耳定律：piVi=p2V2

解得：H=1.02m

答：①玻璃管内空气柱的长度为22cm；

②用手拿住玻璃缓慢地竖直压入水中，若水足够深，则当管的A端在水面下超过某一深

度H时，放手后玻璃管不再浮起，H为1.02m.

[例题34]（2023•咸阳模拟）如图所示，导热良好的气缸竖直固定放置。由两部分连接而成，

上下截面积分别为2S、S,两个活塞a、b质量分别为2m、m,用不可伸长的细线连接，

两活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体。开始时环境热力学温度为To,阀门K关闭，

活塞a上部为真空，封闭气体的压强等于外界大气压强，活塞到气缸连接处的距离均为

L,系统保持静止。已知重力加速度为g,不计活塞与气缸间的摩擦。

（1）打开阀门K,使a上部与大气连通，求稳定后细线上的张力Fi；

（2）接（1）问，系统稳定后缓慢升高封闭气体温愎，直到温度变为2.5T0,求再次稳定

时活塞a的位置。

【解答】解：（1）设开始时细线.上的张力为Fo,根据平衡条件，对活塞b有

Fo+poS-mg-p（）S=O

对活塞a有

2poS-Fo-2mg=0

整理解得

打开阀门，a上部与大气连通，稳定后，活塞a落到气缸连接处，设气体压强变为pi,等

温过程，对封闭气体由玻意耳定律有

po（2SL+SL）=pi（2SL）

对活塞b有

Fi+poS-mg-piS=O

整理解得

7

Fci=4mg

（2）缓慢升高温度，设温度为T2时，活塞a对气缸连接处恰无压力，气体压强为p2,

细线上的张力为F2,对活塞a有

2P2s-2poS-F2-2mg—0

对活塞b有

F2+poS-mg-p2s=0

等容过程，有

Pi=

FF

整理解得

T2=2TO

继续升高温度，气体压强不变，体积变大。设温度为T3=2.5To时，活塞a到气缸连接处

的距离为x,等压过程，有

2SL2SL+2Sx-Sx

整理解得

x=（）.5L

7

答：（1）稳定后细线上的张力Fi为［mg：

（2）再次稳定时活塞a的位置为0.5L

考点四用图象法分析气体的状态变化

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10甲中，H对应虚线为等容线，A、6分别是虚线与乃、T）两线的交点，可以

认为从B状态通过等容升压到4状态，温度必然升高，所以石Ti.

又如图乙所示，4、B两点的温度相等,从8状态到4状态压强增大，体积一定减小，所以

V2V).

甲

图10

2.一定质量的气体不同图象的比较

类别图线特点举例

pV=C式其中C为恒量），即“V之积越大的等温P

p-V

线温度越高，线离原点越远C-r,7

P

1

P~VP=c7p,斜率k=cr,即斜率越大，温度越高五

0