2023版高考物理一轮总复习第十四章第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1.气体的状态参量.平均动能容积

(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________. (3)压强：气体的压强是由于气体分子__________器壁而产生的.频繁碰撞2.气体分子动理论.大它能达到的整个空间

(1)气体分子运动的特点. 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.中间多两头少

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.减少增多增大(2)气体压强的微观意义.平均动能

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_________________.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)4.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).p1V1＝p2V2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)晶体晶体非晶体注意：多晶体没有确定的几何形状，且多晶体是各向同性的.晶体非晶体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

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.液体【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)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.关于石英晶体说法正确的是(

图14-2-1A.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，AB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时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的()B.2 1D. 4A.4 1C. 2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，2020年江苏卷)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AC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】(2020

年山东德州模拟)戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图14-2-2为一滴水滴在某一次性防护口罩内侧的照片，对此以下说法正确的是()

A.照片中的口罩一定为不合格产品

B.照片中附着层内分子比水的内部稀疏

C.照片中水滴表面分子比水的内部密集图14-2-2 D.水对所有材料都是不浸润的

解析：合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，照片中的口罩正好发生了不浸润现象，A错误；根据照片所示，水发生了不浸润现象，则附着层内分子比水的内部稀疏，B正确；照片中水滴为球形，是由于水滴表面分子比水的内部分子间距大，分子之间的作用力形成的表面张力，所以照片中水滴表面分子应比水的内部稀疏，故C错误；水不是对所有材料都是不浸润的，故D错误.答案：B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.法错误的是()【典题3】(多选)下列关于密闭容器中气体的压强的说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，AC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)则活塞内气体的压强为p＝p0＋

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.

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.mg S.甲乙

图14-2-3

图乙中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S.则活塞内气体压强为p＝p0－mg S＝p0－ρgh.(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等于()

p0＋MgcosθA.

S

p0B. cosθ

MgScosθ

p0＋Mgcos2θC.

SD.p0＋Mg S图14-2-5

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D58所示.

Scosθ·cosθ＝

由物体的平衡条件得pMg＋p0S解得p＝p0＋Mg S.图D58答案：D

【迁移拓展1】若已知大气压强为p0，在图14-2-6中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强.甲乙丙

图14-2-6

解：在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知pAS＝－ρghS＋p0S

所以p甲＝pA＝p0－ρgh

在题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下.有

pAS＋ρghS＝p0S

得p乙＝pA＝p0－ρgh

在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有

pA＋ρghsin60°＝pB＝p0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气体实验定律的应用

【典题5】(2020

年新课标Ⅲ卷)如图14-2-7，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口.右管中有高h0＝4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝12cm.管底水平段的体积可忽略.环境温度为T1＝283K.大气压强p0＝76cmHg. (1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部.此时水银柱的高度约为多少？

(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度约为多少？图14-2-7

解：(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管横截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2.由玻意耳定律有p1V1＝p2V2T2，由盖-吕萨克定律有

设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有p1＝p0＋ρgh0，p2＝p0＋ρgh V1＝S(2H－l－h0)，V2＝SH

联立以上式子并代入题给数据得h＝12.9cm. (2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为按题设条件有V3＝S(2H－h)代入题给数据得T2＝363K.考向2理想气体状态方程的应用

【典题6】(2019

年湖南岳阳模拟)如图14-2-8，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口，卡口距缸底的高度h＝20cm.汽缸活塞的面积S＝100cm2

，重量G＝100N，其下方密封有一定质量的理想气体，活塞只能在卡口下方上下移动.活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，竖直轻弹簧下端与缸底固定连接，上端与活塞固定连接，原长l0＝15cm，劲度系数k＝2000N/m.开始时活塞处于静止状态，汽缸内气体温度T1＝200K，弹簧的长度l1

＝10cm，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体(大气压p0＝1.0×105Pa).求：(1)当弹簧恢复原长时汽缸内气体的温度T2.(2)当汽缸中的气体温度T3＝500K时汽缸内气体的压强P3.图14-2-8体积为V1＝l1S＝0.1×0.01m3＝10－3m3解：(1)对活塞受力分析，开始时气体的压强为＝1.0×105Pa温度为T1＝200K

弹簧恢复原长时，对活塞受力分析，根据平衡得封闭气体压强为体积为V2＝l0S＝0.15×0.01m3＝1.5×10－3m3代入数据解得T2＝330K.(2)设温度为T时，活塞恰好上移至卡口，此时有V3＝hS＝2×10－3m3＝1.2×105PaV＝hS＝0.2×0.01m3＝2×10－3m3代入数据解得T＝480K由于T3＝500K＞480K，活塞已上移至卡口，有代入数据解得p3＝1.25×105Pa.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7】(2019

年新课标Ⅱ卷)如图14-2-10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，N2_____N3.(均填“>”“<”或“＝”)图14-2-10由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2；由于

p1V1＝p3V3，故

T1＝T3，则

T3>T2，又

p2＝p3，2状态分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大.故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3.答案：>＝>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V­T

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.

【迁移拓展2】一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图像如图14-2-11所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，温度

TA＝T0，线段

AB与

V轴平行，BC的延长线过原点.求：图14-2-11(1)气体在状态B时的压强pB.(2)气体在状态C时的压强pC

和温度TC.解得pB＝

解：(1)A到B是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有pAVA＝pBVBp0

2.(2)由B到C是等压变化，根据盖­吕萨克定律得热点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.流入的液体体积为体的体积减小了

【典题8】如图

14-2-12，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0，现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气V6，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量.

图14-2-12

解：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg⑤

【迁移拓展3】(2019年新课标Ⅱ卷)如图14-2-13，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气.平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强.(2)抽气后氢气的压强和体积.图14-2-13解：(1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S①

(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有

p2·S＝p1·2S③④由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0p2V2＝p0·V0

⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V1－2V0＝2(V0－V2)⑥联立②③④⑤⑥式解得抽气打气灌气模型

气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题.气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下三种类型：

1.充气(打气)问题：在充气(打气)时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时，这些气体的质量是不变的.这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题.

2.抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言