2025年高考物理复习讲义：固体、液体和气体（含解析）

第2讲固体、液体和气体

素养目标L能从真实的物理情境中认识固体与液体的结构，认识气体分子运动特

点.(物理观念)2.从分子动理论角度理解理想气体.(科学思维)3.会应用气体实验定律与理

想气体状态方程分析解决实际问题.(科学思维)4.能理解气体各种图像和物理意义，会分析

气体图像问题.(科学思维)

理清教材,‘强基固本基础梳理・通教材

1必备知识

一、晶体和非晶体液晶

1.晶体与非晶体

晶体

比较非晶体

单晶体多晶体

外形规则不规则

熔点确定不确定

物理性质各向星1生各向同性

有规则，但多晶体每个晶粒间的排

原子排列无规则

列无规则

2.液晶

(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向副生，又可以自由移动位置，保持了液体的流

动性.

(2)液晶分子的位置无序使它像液体,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，而从另外一个方向看则是杂乱无章的.

二、液体的表面张力

1.作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势.

2.方向：表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直.

3.大小：液体的温度越高，表面张力越小;液体中溶有杂质时，表面张力变小;液体

的密度越大，表面张力越大.

三、饱和汽、未饱和汽与饱和汽压相对湿度

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.即:

用“汩曲水蒸气的实际压强

相对湿度=------------------.

同温度水的饱和汽压

四、气体分子运动速率的统计分布

1.气体分子运动的特点

2.气体的压强

(1)产生原因：由于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

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.

五、气体实验定律理想气体

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，

一定质量的某种气体，

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体积与热力学温度成

压强与体积成反比

正比正比

也=以匕=口

表达式p\Vi=piVi

TiTzTi邕

拓展式——Np="bT

TiTi

2.理想气体状态方程

(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体.在

压强不太大、温度不太低时，实际气体可以当成理想气体.

(2)理想气体状态方程：&凹=以乜.

hIz

2自主速测

1.思维辨析

(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.()

(2)晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的.()

(3)液晶是液体和晶体的混合物.()

(4)船浮于水面上是液体的表面张力作用的结果.()

(5)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发和凝结仍在进行.()

2.如图所示，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

3.盛有氧气的钢瓶，在27℃的室内测得钢瓶内的压强是9.31x106「人当钢瓶搬到一

23C的工地上时，瓶内的压强变为()

A.4.65x106paB.7.76xl06Pa

C.9.31X106PaD.12.0x106pa

重难考点《全线突破考点研究•清障碍

考点固体和液体

1核心归纳

1.晶体的微观结构

⑴晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地期性地在空间排列一

(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点

现象原因

有确定的几何外形内部微粒有规则地排列

内部从任一结点出发在不同方向的微粒的分

物理性质各向异性

布情况不同

多形性组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵

2.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10-1°m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.

3.液体的表面张力

表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用

形成原因

力表现为引力

表面层分壬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

表面特性

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

表面张力使液体表面县有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积

效果

相同的条件下，球形的表面积最小

典例1（2024•江苏高三期末）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其

上一点，蜡熔化的范围如图甲、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，则以下说法正确的是（

甲丙

A.甲、乙为非晶体，丙是晶体

B.甲、乙为晶体，丙是非晶体

C.甲、丙为非晶体，乙是晶体

D.甲为晶体，乙为非晶体，丙为单晶体

2多维专训

1.［对表面张力的理解］（多选）下列说法正确的是（）

A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力

B.在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互

吸引力

C.将玻璃管的裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作

用下，表面要收缩到最小

D.漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性

2.［分子势能与分子间距离的变化关系］由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形

的.在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为（填“引力”或“斥

力”）.分子势能昂和分子间距离『的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水

分子EP的是图中（填或"0）的位置.

考点且气体的性质及气体压强的计算

1核心归纳

1.气体的分子动理论

(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用

力十分微弱，可以忽略不计，气傕分壬间除碰撞处无相互作用力一

(2)气体分子的速率分布：表现出油画妥—g比丝的统计分布规律.

(3)气体分子的运动方向：气体分子运动时是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均

等.

(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，

速率的平均值也是确定的；温度力直」气体分壬的壬均速率增大，但不是每个分子的速率

都增大.

2.气体压强常见的两类模型

(1)活塞模型：如图甲、乙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，"，横截面积为S,外界大气压强为

po.由于活塞处于平衡状态，所以poS+〃?g=pS,则气体的压强为尸=po+字.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=p遇，则气体压强为p=po-管

=00一。液g瓦

(2)连通器模型：如图丙所示，U形管竖直放置，同一液体中的相同高度处压强一定相

等，所以气体笈和气体4的压强关系可由图中虚线联系起来，贝！1有PB+〃液g/?2=P4,而P4

=po+p^ghi,所以气体B的压强为PB=PO+〃液g(/“-7”).

典例2若已知大气压强为R0,如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为〃,

求下列各图中被封闭气体的压强.

甲乙丙丁

2多维专训

1.［对分子速率分布图像的理解］（多选）氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的

分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示，下列说法正

确的是（）

单位速率间隔的分子数

A.图中两条曲线下面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C.图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形

D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

2.［汽缸一活塞模型中气体压强的计算I如图甲、乙所示两个汽缸的质量均为内部

横截面积均为S,两个活塞的质量均为"，，图甲中的汽缸静止在水平面上，图乙中的活塞和

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气体N、B,大气压强为po,

重力加速度为g,求封闭气体N、3的压强各多大？

考点同气体实验定律及理想气体状态方程的应用

1核心归纳

1.气体实验定律的微观解释

项目微观解释

一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定.在

玻意耳定律

这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强

就增大

一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不

查理定律变.在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体

的压强就增大

一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大.只有气

盖一吕萨克定律体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不

变

2.理想气体状态方程

(1)理想气体状态方程：华三C.

(2)理想气体状态方程与气体实验定律的关系

代当7一定时，piVi^piVi

玻意耳定律；

£1匕=①亥②当p一定时，匕=亥

TiTiT172

盖一吕萨克定律；

③当/一定时，回=改

TiTi

■查理定律.

3.克拉珀龙方程

设气体质量为，"，摩尔质量为跖贝！］物质的量为〃="那么有叱=也式中―"火，R

MT

为普适气体常量，R约为8.3J/(molK),即pF="RT.此方程叫作克拉珀龙方程.

典例3(2023•全国甲卷)一高压舱内气体的压强为L2个大气压，温度为17°C,密度

为1.46kg/m3.

(1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内

气体的密度；

(2)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内

气体的密度.

2多维专训

1.［应用状态方程分析气体图像问题］如图所示，一定质量的理想气体从状态N开始，

经历两个过程，先后达到状态5和C,4、3和C三个状态的温度分别为〃、4和Tc.下列

说法正确的是()

A.TA—TB,TB<TC

B.TA<TB,TB=TC

C.状态N到状态3的过程中气体分子的平均动能增大

D.状态5到状态C的过程中气体的内能增大

2.［气体实验定律的应用］工人浇筑混凝土墙壁时，内部形成了一块气密性良好且充满

空气的空腔，墙壁导热性能良好，且将空气视为理想气体，7=f+273K.

墙体

气压传感器______

(1)空腔内气体的温度变化范围为一33〜47℃,问空腔内气体的最小压强与最大压强之

比；

(2)填充空腔前，需要测出空腔的容积.在墙上钻一个小孔，用细管(体积不计)将空腔和

一个带有气压传感器的汽缸连通，形成密闭空间.当汽缸内气体体积为1L时，传感器的

示数为1.0atm.将活塞缓慢下压，汽缸内气体体积为0.7L时，传感器的示数为1.2atm.求

该空腔的容积.

答案及解析

理清教材<‘强基固本基础梳理・通教材

1.思维辨析

(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.(X)

(2)晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的.(Y)

(3)液晶是液体和晶体的混合物.(x)

(4)船浮于水面上是液体的表面张力作用的结果.(x)

(5)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发和凝结仍在进行.(N)

2.如图所示，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)

玻璃管

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

答案：C

3.盛有氧气的钢瓶，在27℃的室内测得钢瓶内的压强是9.31x106「山当钢瓶搬到一

23℃的工地上时，瓶内的压强变为（）

A.4.65x106「乱B.7.76xl06Pa

C.9.31x106D.12.0xl06Pa

解析：钢瓶内气体发生等容变化，由勺=§，解得P2=7.76xl（）6pa,B正确.

TiTi

答案：B

考点固体和液体

典例1（2024•江苏高三期末）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其

上一点，蜡熔化的范围如图甲、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，则以下说法正确的是（）

B.甲、乙为晶体，丙是非晶体

C.甲、丙为非晶体，乙是晶体

D.甲为晶体，乙为非晶体，丙为单晶体

解析：晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点.丙固体在导热性能方面表现为

各向异性，甲、乙固体在导热性能方面表现为各向同性，但不能确定其他性质是否也为各

向同性.则甲在导热性能方面表现为各向同性，且有一定的熔点，可能是多晶体也可能是

单晶体；乙在导热性能方面表现为各向同性，没有一定的熔点，是非晶体；丙在导热性能

方面表现为各向异性，有一定的熔点，是单晶体.故D正确，A、B、C错误.故选D.

2多维专训

1.［对表面张力的理解］（多选）下列说法正确的是（）

A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力

B.在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互

吸引力

C.将玻璃管的裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作

用下，表面要收缩到最小

D.漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性

解析：水的表面张力托起针，A项正确；B、D两项也是表面张力的原因，故B、D均

错误，C项正确.

答案：AC

2.［分子势能与分子间距离的变化关系］由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形

的.在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为（填“引力”或“斥

力”）.分子势能瓦和分子间距离『的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水

分子EP的是图中（填或“的位置.

解析：水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力

表现为引力；水分子之间引力和斥力相等时，分子间距r=“，分子势能最小；当分子间表

现为引力时，分子间距离因此，小水滴表面层中水分子耳对应于位置C.

答案：引力C

考点且气体的性质及气体压强的计算

典例2若已知大气压强为po,如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为〃,

求下列各图中被封闭气体的压强.

解析：⑴在题图甲中，以高为互的姆为砒龙对象，由二力平衡知。气S+pgGS=poS

所以P气=Po_pgh・

(2)在题图乙中，以6液面为研究对象，由平衡方程/上=歹下，有：p气S+〃迎S=poS

所以p气=po—九

(3)在题图丙中，以旦邀画为研究对象，有

p气S+pghSsin6O0=po5

所以p气=R)一；pg九

(4)在题图丁中，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，则有1

圾土£的2=以

而PA=po+pghi

所以气体B的压强为PB=PQ+pg(h1—A2).

答案：甲：po-pgA乙：pQ—pghT：pA=po+pgh\,pB=po+pg(hi

—hi)

2多维专训

1.［对分子速率分布图像的理解］(多选)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的

分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示，下列说法正

确的是()

单位速率间隔的分子数

A.图中两条曲线下面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C.图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形

D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

解析：根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变

化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大

的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占

百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知

实线对应于氧气分子在100℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中

曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的

氧气分子数目，选项D错误.

答案：ABC

2.［汽缸一活塞模型中气体压强的计算I如图甲、乙所示两个汽缸的质量均为内部

横截面积均为S,两个活塞的质量均为次，图甲中的汽缸静止在水平面上，图乙中的活塞和

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气体N、B,大气压强为po,

重力加速度为g,求封闭气体N、5的压强各多大？

/〃〃/〃///////

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=poS+

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P~=PBS+场,

PB^

Mg

(b)

竺全„4磐„_Mg

合茶：po十Po

考点.气体实验定律及理想气体状态方程的应用

典例3(2023•全国甲卷)一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17°C,密度

为1.46kg/m3.

(1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内

气体的密度；

(2)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至L0个大气压，求舱内

气体的密度.

解析：(1)由摄氏温标和热力学温标的关系可得Ti=(273+17)K=290K,72=(273+27)

K=300K

由克拉珀龙方程p/="RT可知心=叱

miR也

其中〃为封闭气体的物质的量，即理想气体的”正比于气体的质量，则展上三且

。2一烈一处

VT2

其中PI=P2=1.2R),P1=1.46kg/m3,代入数据解得〃2=1.411i8/1113.

mip2V

(2)由题意得P3=po,73=(273+27)K=300K,同理可得.=±=12

P3m3P3y

vT3

代入数据解得〃3=L18kg/m3.

答案：(1)1.41kg/m3(2)1.18kg/m3