高考物理一轮复习 考点56 固体 气体和液体核心考点精讲+分层精练解析版

考点56固体、液体和气体1.3年真题考点分布题型选择题、填空题、解答题高考考点固体与液体的性质；气体和液体压强的产生与计算；三大实验定律的理解和计算；气体状态变化的图像问题；理想气体状态方程与气体实验定律的应用新高考2023重庆卷4题、北京卷1题、湖北卷13题、辽宁卷、江苏卷9题、江苏卷3题、海南卷13题、全国乙卷13题、全国甲卷13题、2022重庆卷16题、江苏卷6题、广东卷6题、河北卷16题、湖南卷16题、山东卷15题、全国甲卷14题、2021重庆卷16题、福建卷10题、湖北卷14题、辽宁卷14题、北京卷4题、山东卷4题、广东卷16题、全国甲卷13题、全国乙卷14题、河北卷16题、湖南卷15题2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计27次，主要考查：固体与液体的性质；气体和液体压强的产生与计算；三大实验定律的理解和在图像中的应用；（4）理想气体状态方程与气体实验定律的应用；【备考策略】理解电容器的充放电现象，并能根据充放电现象判断电容器的动态变化情况；掌握带电粒子在电场中的受力分析方法，判断带电粒子在电场中的偏转情况和运动情况；熟练掌握平抛运动的特点和规律，正确应用牛顿第二定律解决类平抛问题。【命题预测】本节内容题目难度中和中偏下，主要考察对物理观念的认识，模型构建等物理学科的核心素养。2024年考生务必重视本节内容，题虽然简单，在高考题中尽可能不丢分。

考法1固体与液体的性质晶体和非晶体的判断方法（1）只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体（2）只要是具有各向异性的物体必定是单晶体（3）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.液体表面张力（1）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（2）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，分子势能大于液体内部的分子势能.（3）表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线（4）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.（5）表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系角度1：晶体和非晶体的特性【典例1】（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）下列关于液体和固体性质的说法，正确的是（）A．两端开口的细玻璃管竖直插入水中，管内水面比管外水面高B．液体表面具有收缩趋势，是由于液体表面层分子的分布比内部更密集C．液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向同性D．多晶体没有天然的几何形状，也没有确定的熔点【答案】A【详解】A．两端开口的细玻璃管竖直插入水中，根据毛细现象的特点，可知管内水面比管外水面高，A项正确；B．液体表面具有收缩趋势，是由于液体表面层分子的分布比内部稀疏，因此液体表面层分子间的相互作用表现为引力，B项错误；C．液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性，C项错误；D．多晶体没有天然的几何形状，但有确定的熔点，D项错误。故选A。【变式1】（2023·宁夏石嘴山·石嘴山市第三中学校考模拟预测）下列说法中正确的是（）A．非晶体具有各向异性，且在熔化过程中温度保持不变B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映C．分子间的距离增大，分子势能不一定增大D．一定质量的理想气体从外界吸热，内能可能减小E．用油膜法估测分子的大小实验中，分子的直径可能为10﹣15m【答案】BCD【详解】A．非晶体具有各向同性，在熔化过程中温度也升高；单晶体具有各向异性，多晶体具有各项同性，且在熔化过程中温度保持不变。故A错误；B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映。故B正确；C．根据分子势能与分子之间距离的关系可知，分子间的距离增大时，分子势能不一定增大，故C正确；D．根据热力学第一定律可知若一定质量的理想气体从外界吸热，同时气体对外做功，内能可能减小，故D正确；E．用油膜法估测分子的大小实验中，分子的直径可能为10﹣10m。故E错误。故选BCD。【变式2】（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测）显微镜下铝－锂－锰合金的断裂面如图所示，它是由许多细小的晶粒组成的，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是（）

A．一定压强下确定的熔点 B．规则的几何形状C．显示各向异性 D．显示各向同性【答案】A【详解】晶体分为单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则的几何外形，物理性质表现为各向异性，而多晶体是由许多小晶粒杂乱无章的排列构成的，因而多晶体没有规则的几何外形，物理性质表现为各向同性，晶体在一定压强下都有确定的熔点。故选A。角度2：液体的特性【典例2】（2023·江西·校联考模拟预测）如图，雨后的树叶上聚集了大量的水珠，下列说法正确的是（

）

A．水珠表面层，水分子比较密集 B．水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力C．水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力 D．水珠表面层，水分子势能小于在平衡位置时的势能【答案】B【详解】A．水珠表面层，分子比较稀疏，故A错误；BC．水珠表面水分子间的距离r大于平衡时的距离，因此分子间的作用力表现为引力，故B正确，C错误，；D．水分子在平衡位置时分子势能最小，因此水珠表面水分子势能大于水分子在平衡位置时的势能，故D错误。故选B。液体结构与液晶液体结构与液晶1.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10－10m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。2．液体表面张力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，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3.液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性的特点。原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向。(2)液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。【变式1】（2023·江苏南通·海安高级中学校考模拟预测）将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，现象如图所示，则下列说法正确的是（）

A．容器中的液体可能是水银B．若在“问天”太空舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高C．若用不同液体进行实验，两毛细管中的高度差相同D．图中毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部【答案】D【详解】A．水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中是呈现凸形液面，故容器中的液体不可能是水银，故A错误；B．在太空舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管顶部，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管齐平，故B错误；C．在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中的高度差不一定相同，故C错误；D．图中毛细管内液面呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子引力大于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会大于液体内部分子密度，此时附着层内的分子相互作用表现为斥力，液面呈现“扩散”的趋势，便形成了浸润现象，故D正确；故选D。【变式2】（2023·广东深圳·深圳中学校考三模）“天宫课堂”中，宇航员王亚平演示了“液桥演示实验”，即在太空中，两个塑料板间用水搭建一座长约10cm的桥，如图1。受其启发，某学生设想“天地同一实验”，固在空间站和地面做同一个实验，观察实验现象，下列说法正确的是（）

A．液桥的建立是由于液体表面存在张力，在地面做相同实验，也能观察到同样长度的桥B．用图2中的器材做单摆实验，空间站和地面实验现象相同C．图3相同密闭容器内装着完全相同的气体，在相同温度下，空间站和地面容器内气体压强不同D．图4将两端开口的圆柱形毛细管竖直插入水中，相同装置在空间站和地面观察到管中液面升高的高度不同【答案】D【详解】A．液桥的建立是由于液体表面存在张力，而在地面做相同实验，由于重力的影响，表面张力很弱，故不会看到相同长度的液桥，故A错误；B．用一根绳子系着一个金属球，拉开一个角度，静止释放后，“天上”由于完全失重，小球相对空间站静止不动；“地上”由于重力的影响，小球将做圆周运动，所以观察到的实验现象不相同，故B错误；C．气体压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的，如图3相同密闭容器内装着完全相同的气体，在相同的温度下，分子平均动能相同，“天上”和“地上”容器内气体压强相同，故C错误；D．如图4用相同材料做成的两根内径相同、两端开口的圆柱形毛细管竖直插入水中，“天上”由于完全失重，观察到水上升到毛细管顶部，“地上”由于重力的影响，观察到水上升一小段距离后静止不动，所以观察到的实验现象不相同，故D正确。故选D。考法2气体压强的产生与计算产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器，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.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如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。角度1：活塞模型对“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，则气体的压强为p＝p0＋eq\f(mg,S)。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＋mg＝p0S。则气体压强为p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh。【典例3】（2023·浙江·高考真题）某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。（1）在状态B的温度；（2）在状态C的压强；（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。【答案】（1）330K；（2）；（3）【详解】（1）根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有，解得（2）从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则解得根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有解得（3）根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为由热力学第一定律有解得封闭气体压强的求解方法封闭气体压强的求解方法封闭气体的压强，不仅与气体的状态变化有关，还与相关的水银柱、活塞、汽缸等物体的受力情况和运动状态有关.解决这类问题的关键是要明确研究对象，然后分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，列研究对象的力学方程，然后解方程，就可求得封闭气体的压强【变式1】如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。（1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力（选填“增大”、“减小”或“不变”）；（2）求气体在状态C的温度Tc；（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。【答案】不变增大350K10J【详解】（1）[1][2]圆筒导热良好，则气体从状态A缓慢推动活塞到状态B，气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大；（2）[3]状态A时的压强为温度为TA=300K体积为VA=600cm3C态压强为体积为VC=500cm3根据，解得：TC=350K（3）[4]从B到C气体进行等容变化，则WBC=0因从B到C气体内能增加25J，可知而气体从A到C从外界吸热15J，可知气体从A到B气体放热10J，即从A到B气体内能不变，根据热力学第一定律可知从A到B外界对气体做功为【变式2】（2023秋·天津和平·高三天津一中校考开学考试）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C。气体内能增加；大气压。（1）求气体在状态C的温度；（2）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。

【答案】（1）350K；（2）11J【详解】（1）气体在A状态时，根据平衡条件有气体从状态A到状态B的过程中发生等温变化，根据波意耳定律有气体从状态B到状态C发生等容变化，根据查理定律有其中联立以上各式解得，（2）由于从状态A到状态B气体发生等温变化，即气体温度不变，因此而从状态A到状态C，根据热力学第一定律有由于状态B到状态C气体发生等容变化，即气体体积不变，则可知因此可得，而联立解得角度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A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pB＋ρ液gh2＝pA，而pA＝p0＋ρ液gh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。【典例4】（2023·浙江嘉兴·统考二模）如图1所示，上端封闭、下端开口且粗细均匀的玻璃管长度，将其从水银面上方竖直向下缓慢插入水银中。发现管内水银面与管壁接触的位置向下弯曲，致玻璃管内水银面形成凸液面，如图2所示。当玻璃管恰好全部插入水银时，管内、外水银面的高度差为h，此时作用于管的竖直向下压力大小为。已知大气压强，玻璃管横截面积大小，玻璃管质量，环境温度为常温且恒定。（1）图2所示水银面说明水银能否浸润玻璃？插入过程中，管内气体吸热还是放热？（2）求高度差h：（3）求撤去压力F的瞬间，玻璃管的加速度大小。【答案】（1）水银不浸润玻璃，放热；（2）；（3）【详解】（1）根据题意，由图2可知，水银不浸润玻璃，插入过程中，温度不变，气体内能不变，把玻璃管压入水面过程中，气体压强变大，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放热。（2）根据题意可知，插入过程等温变化，则有又有，解得（3）根据题意，撤去瞬间，由牛顿第二定律有，解得封闭气体压强的求解方法封闭气体压强的求解方法封闭气体的压强，不仅与气体的状态变化有关，还与相关的水银柱、活塞、汽缸等物体的受力情况和运动状态有关.解决这类问题的关键是要明确研究对象，然后分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，列研究对象的力学方程，然后解方程，就可求得封闭气体的压强【变式1】（2023·新疆·统考二模）如图所示，一根两端开口、横截面积且导热性良好的长玻璃管，竖直插入足够大的水银槽中并固定，管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭一段长的气体，气体的温度。现在活塞上作用一个竖直向下的力F使活塞缓慢下降，外界大气压强，重力加速度，水银的密度，求：（1）活塞下降时，外力F的大小；（2）固定活塞的位置，对封闭气体缓慢降温，当玻璃管内气体长度为时，封闭气体的热力学温度。【答案】（1）；（2）【详解】（1）设活塞下降时，管内外水银面高度差为x，气体做等温变化，根据，解得封闭气体的压强对活塞，解得（2）当玻璃管内气体长度为时，管内气体的压强，根据理想气体状态方程，解得【变式2】（2020春·山东·高二统考期中）如图所示，一端开口的薄壁玻璃管水平放置，其长度为，管内长度为的水银柱封闭长度为的一段空气柱。现将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入足够深的水银槽中（图中未画出），稳定后玻璃管内外液面高度差为。已知大气压强。求：(1)玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置时，管内气体压强；(2)玻璃管竖直插入水银槽后，玻璃管内空气柱的长度；(3)玻璃管竖直插入水银槽后，玻璃管开口处与槽内水银面之间的高度差。【答案】(1)；(2)；(3)10cm或cm【详解】(1)若玻璃管足够长，将玻璃管缓慢地转到开口向下时，设空气柱长为由玻意耳定律可知，，有水银流出；设流出水银后，水银柱长为h0，由玻意耳定律可知，玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置时，管内气体压强：(2)玻璃管竖直插入水银槽后，若玻璃管内液面比水银槽液面高Δh=15cm，设玻璃管内空气柱的长度为，由玻意耳定律定律可知：，得若水银槽液面比玻璃管内液面高Δh=15cm，设玻璃管内空气柱的长度为，由玻意耳定律可知，得(3)若玻璃管内液面比水银槽液面高Δh=15cm，玻璃管开口处与槽内水银面之间的高度差若水银槽液面比玻璃管内液面高Δh=15cm，玻璃管开口处与槽内水银面之间的高度差cm考法3三大气体实验定律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，即分子间无分子势能。2．气体实验定律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，压强与体积成反比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正比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正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变图像3．理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。角度1：玻意耳定律【典例5】（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压。当火箭以加速度a＝g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数稳定在，已知水银气压计的示数与液柱高度成正比，如图所示。可视为起飞时重力加速度恒为g，则起飞时舱内气体的温度是（

）

A．250K B．300K C．360K D．400K【答案】C【详解】设当火箭以加速度a＝g的加速度竖直向上起飞时，仓内气体压强为，对气压计内的水银柱，根据牛顿第二定律有，解得设此时水银气压计内液柱高度为h，有又解得，所以以仓内气体为研究对象，有，，，根据理想气体状态方程，气体等容变化有，解得故选C。【变式】（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某实验小组用图甲所示装置，研究烧瓶内封闭气体的体积一定时压强与温度的关系，初始时封闭气体的摄氏温度为，往容器内加热水，可以改变封闭气体的温度t，用（）表示封闭气体升高的摄氏温度，p表示温度为t时封闭气体的压强，则图乙中可能正确的图线是（）

A．① B．② C．③ D．④【答案】A【详解】烧瓶内封闭气体的体积一定，由查理定律有又，所以有，整理得可见图像为一次函数，斜率为，截距为，均为正值，故正确的图线是①。故选A。角度2：查理定律【典例6】（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）如图所示，内径相同，导热良好的“T”形细玻璃管上端开口，下端、右端封闭，管中用水银封闭着A、B两部分理想气体，各部分长度如图。已知大气压强p0=76cmHg，设外界温度不变。现沿管壁向竖直管缓慢灌入一定量的水银，B部分气体长度缩短1cm，则灌入水银后B部分气体的压强为（）

A．77cmHg B．86cmHgC．88cmHg D．90cmHg【答案】C【详解】设玻璃管的横截面积为S，初始状态下，气体B的压强，pB=p0+10cmHg=86cmHg由玻意耳定律有，又，解得故选C。【变式】（2023·云南曲靖·统考二模）如图所示，水平放置的导热汽缸内A、B两部分气体由横截面积为S的活塞（厚度不计）隔开，活塞与汽缸光滑接触且不漏气。初始时两侧气体的温度与环境温度相同，压强均为p，体积之比为。现将汽缸缓慢转动，当转到竖直位置放置时，A、B两部分气体体积相同。已知重力加速度大小为g，则活塞的质量m为（）

A． B． C． D．【答案】C【详解】设A、B两部分气体的总体积为V，对A气体，初状态，，末状态，根据玻意耳定律可得对B气体，初状态，末状态，根据玻意耳定律可得，联合解得故选C。角度3：盖—吕萨克定律【典例7】（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）如图所示为水平放置的固定圆柱形汽缸，汽缸内被A、B两活塞封有一定质量的气体，活塞之间用硬杆相连（硬杆的粗细可忽略），活塞与汽缸壁之间可无摩擦地滑动而不漏气。现缸内气体温度为，活塞在图示位置保持静止，若缸内气体温度缓慢下降到，且降温幅度很小，外界环境压强不变，则下列说法中正确的是（）

A．缸内气体将做等体积变化，活塞不发生移动B．活塞将向右移动C．活塞将向左移动D．活塞再次静止时，缸内气体的体积、温度、压强与降温前相比都发生了变化【答案】B【详解】ABC．令外界环境压强与密封气体压强分别为，，对活塞与硬杆整体分析有，解得可知，气体发生的是等压变化，根据盖—吕萨克定律有可知，当缸内气体温度缓慢下降到时，密封气体体积将随之减小，由于活塞用硬杆相连，两活塞移动的距离相等，当体积减小时，活塞应向横截面积较小的活塞一侧移动，即活塞将向右移动，故AC错误，B正确；D．根据上述可知，活塞再次静止时，缸内气体的体积、温度与降温前相比都发生了变化，而压强没有发生变化，故D错误。故选B。【变式】（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）导热性能良好，内壁光滑的气缸内用不计厚度的活塞封住一定质量的理想气体，现用弹簧连接活塞，将整个气缸悬挂起来，如图所示。静止时，弹簧长度为L，活塞距离地面高度为h，气缸底部距离地面高度为H，气缸内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是（）

A．当外界温度不变，大气压强变小时，L变小，H变大，p增大，V变小B．当外界温度不变，大气压强变小时，L不变，H变小，p减小，V变大C．当大气压强不变，外界温度升高时，h变小，H增大，p减小，V增大D．当大气压强不变，外界温度升高时，h不变，H减小，p不变，V增大【答案】BD【详解】AB．设气缸和活塞的质量分别为M和m，则缸内气体的压强当外界温度不变，大气压强变小时，p变小，根据，可知，V变大，弹簧弹力等于活塞和气缸的重力之和，因活塞与气缸的重力不变，则弹簧弹力不变，则L不变，气缸下移，则H变小，故A错误，B正确；CD．当大气压强不变，则p不变，根据可知，当外界温度升高时，V增大，弹簧弹力不变，则L不变，活塞位置不变，则h不变，H减小，故C错误，D正确。故选BD。考法4气体状态变化的图像问题四种图象的比较类别特点(其中C为常量)举例p－VpV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小分析技巧利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析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。【典例8】（2023·重庆·统考高考真题）密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【详解】由V-T图像可知，理想气体ab过程做等压变化，bc过程做等温变化，cd过程做等容变化。根据理想气体状态方程，有，可知bc过程理想气体的体积增大，则压强减小。故选C。【变式1】（2023·上海·统考模拟预测）一定质量的理想气体，经历如图过程，其中分别为双曲线的一部分。下列对四点温度大小比较正确的是（）

A． B． C． D．【答案】B【详解】AC．由题可知一定质量的理想气体，分别为双曲线的一部分，故分别为该气体的两段等温变化的过程。则、，AC错误；BD．ad、bc两过程都是等容变化，由图可知，根据查理定律可知可得、，故B正确，D错误。故选B。【变式2】（2023·江苏扬州·扬州中学校考模拟预测）“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，三位同学根据实验数据得到的p-V图像分别如图线a、b、c所示。若a、b是不重合的两条双曲线，c与b相交，则（）

A．a、b不重合是由于b气体质量大 B．a、b不重合是由于b气体温度高C．产生c图线可能是容器密闭性不好 D．产生c图线可能是推动活塞过于快速【答案】C【详解】AB．由理想气体状态方程可得，a、b是不重合的两条双曲线，即等温线，当体积V相同时，a图线对应的压强较大、温度较高，可知a、b不重合是由于b气体温度低，AB错误；D．若推动活塞过于快速导致温度上升，体积减小时，c应与a相交才对，D错误；C．由理想气体状态方程可得，c与b相交，可知n减小，即容器密闭性不好漏气导致，C正确。故选C。考法5理性气体状态方程与气体实验定律的应用理想气体状态方程与气体实验定律的联系几个重要的结论查理定律的推论：；盖—吕萨克定律的推论：；理想气体状态方程的推论：【典例9】（2022·全国·统考高考真题）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中；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，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，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，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。【答案】（1）；（2）【详解】（1）因两活塞的质量不计，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中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖吕萨克定律可得解得（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，对Ⅱ、Ⅲ两部分气体联立解得，利用气体实验定律的解题步骤利用气体实验定律的解题步骤【变式1】（2023·广东梅州·统考三模）小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象：在热力学温度恒为300K的室内，向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖，吸管上端封闭、杯盖与杯体未拧紧，这时有大量气泡从吸管底溢出，过了一会儿，吸管底端不再有气泡溢出，此时水与吸管内气体热力学温度均为367.2K，测得杯体水面与吸管顶端的高度差，吸管总长。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同，外界大气压强，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度，水的密度，求：（1）吸管底端不再有气泡溢出时，吸管内气体的压强；（2）从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）设吸管内气体压强为，则有解得（2）吸管中的气体初始状态为，，假设温度升高时，吸管中的气体没有溢出，而是膨胀成一个整体，该整体的状态为，，则有逸出气体的体积为则从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值联立解得【变式2】（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）如图所示，两侧粗细均匀，横截面积相等的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。左管中密封气体的长度为，右管中水银柱上表面比左管中水银柱上表面低。大气压强，环境温度为T=27°C。（1）先将左管中密封气体缓慢加热，使左右管水银柱上表面相平，此时左管密封气体的温度为多少；（2）使左管中气体保持（1）问的温度不变，现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），求注入多少水银的长度（右端足够长，无水银从管口溢出）能使最终稳定后左管密封的气体恢复原来的长度。

【答案】（1）380K；（2）19.2cm【详解】（1）由题意得，加热前左管中气体压强加热后左管中气体压强加热后左管中气体由理想气体状态方程得其中，解得（2）设注入水银的长度为x，左侧内部温度不变，由玻意耳定律有此时左侧管中气体压强解得x=19.2cm【基础过关】1．（2022·浙江湖州·统考一模）下列说法正确的是（）A．受潮后粘在一起的蔗糖没有固定的形状，所以蔗糖是非晶体B．LC振荡电路中，当电容器极板两端电压增大时电路中的电流减小C．两端开口的细玻璃管插入水中，已知水浸润玻璃，则管内的液面低于管外水面D．把一块带负电的锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器指针张角一直变大【答案】B【详解】A．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，但不是非晶体，而是多晶体，故A错误；B．LC振荡电路中，当电容器极板两端电压增大时属于电容器的充电过程，该过程中电路中的电流减小，磁场能转化为电场能，故B正确；C．两端开口的细玻璃管插入水中，已知水浸润玻璃，则管内的液面高于管外水面，故C错误；D．一块带负电的锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时会发生光电效应，锌板上失去电子，所以锌板的带电量将先减少后增加，验电器指针张角先变小后变大，故D错误。故选B。2．（2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强p一定，温度T升高，用如图所示的图像分别表示此变化过程，正确的有（）

A．①② B．①③ C．②③ D．①②③【答案】C【详解】根据理想气体状态方程图①为等压变化，从状态a变化到状态b体积减小，温度降低；图②为等压变化，从状态a变化到状态b温度升高；图③从状态a变化到状态b温度升高，由于保持不变，则压强不变；故②③正确。故选C。3．（2023·云南昆明·统考二模）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5cmB．封闭空气柱中气体的压强为70cmHgC．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【答案】C【详解】AB．同一液面压强相等，则封闭气体的压强为p=（75cmHg+5cmHg）=80cmHg所以右侧玻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C。4．（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）关于气体、固体和液体，下列说法正确的是（）A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部B．分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最大C．液晶具有液体的流动性，低温时会凝固成结晶态，分子取向是有序的D．容器中气体分子的数密度越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子越多【答案】C【详解】A．液体表面张力是由于液体表面的分子间距较大，分子间作用力表现为引力，所以液体在完全失重时呈现球形，因此可知液体表面张力的方向与液面相切，A错误；B．分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子间作用力为零，此时无论分子间距变大还是变小，分子力都做负功，分子势能都会增加，所以当分子间引力等于斥力时，分子势能最小，B错误；C．液晶具有液体的流动性，也具有晶体的特性，在低温时会凝固成结晶态，而结晶态的分子取向是有序的，C正确。D．单位时间内，与单位面积器壁撞击的气体分子数与分子的动能和分子数密度有关，所以容器内气体分子的数密度越大，不一定在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子越多，D错误。故选C。5．（2023·上海·统考模拟预测）导热性能良好，内壁光滑的气缸开口朝上水平放在桌面上，开口面积为S，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底高度为h，以m纵轴，为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，大气压为，当m=0时h′=。

【答案】【详解】[1]由于为轻质活塞，设气缸内压强为p1。大气压强为p0，则对砝码做受力分析有mg＋p0S=p1S又由于气缸导热性能良好，则更换不同的砝码到稳定过程中气体经过等温变化，则有p1Sh=C整理有则可知[2]当m=0时p2=p0，则p1Sh=p2Sh′解得6．（2023·海南·校联考一模）一定质量的理想气体，从状态开始，经历如图所示的变化过程，已知状态的压强为、体积为、温度为，状态的温度为，状态的体积为，连线的延长线过原点，da连线平行于纵轴。求：（1）状态的体积是多少？（2）状态的压强是多少？

【答案】（1）；（2）【详解】（1）ab连线的延长线过原点，所以过程为等压变化，则有解得状态的体积为（2）da连线平行于纵轴，所以此过程为等温变化，则有解得状态的压强为7．（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考三模）如图所示，一绝热气缸放置在水平面上，绝热活塞a下方封闭了一定质量的理想气体，活塞a、b之间为真空，且用弹簧1连接，弹簧2下端与活塞b连接，上端固定在天花板上。已知两活塞质量均为m，横截面积均为S，两弹簧劲度系数相同，原长均为，大气压强为。当缸内气体温度为时，弹簧1长度为，弹簧2为原长，活塞a到气缸底部的距离为。求：（1）弹簧的劲度系数k；（2）将气缸温度缓慢升高，使活塞b上移，求此时缸内气体的温度。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）初始状态对活塞，有解得（2）当温度为时，封闭气体的压强为，对活塞，有得当温度升为时，封闭气体的压强为，则对活塞又解得对活塞解得对气缸中气体，有其中

解得8．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）下端带有阀门的气缸内封闭有一定质量的理想气体，开始时缸内气体的压强等于大气压强，温度为。（1）关闭气缸底部的阀门，使缸内气体温度升高至，试计算此时缸内气体的压强；（2）保持缸内气体温度始终为，打开气缸底部的阀门，缓慢放出部分气体，使缸内气体的压强再次等于大气压强，试计算缸内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）缸内气体发生等容变化，根据查理定律得其中解得，此时缸内气体的压强为（2）将放出的气体与气缸内的气体整体为研究对象，发生等温变化，根据玻意耳定律有其中联立解得缸内剩余气体质量与原来气体总质量比为9．（2023·江西南昌·统考三模）某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强。（结果保留三位有效数字）（i）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；（ⅱ）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。【答案】（i）；（ⅱ）【详解】（ⅰ）杯内气体做等容变化代入解得（ⅱ）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象解得10．（2023·河北衡水·校联考二模）如图所示，导热良好的密闭容器内封闭有压强为的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处（只出不进）抽气两次。已知抽气筒每次抽出空气的体积为容器容积的，空气可视为理想气体，求：（1）容器内剩余空气的压强p；（2）容器内剩余空气和抽出空气的质量之比k。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）设容器的容积为，则每次抽出空气的体积为，设第一次抽气后容器内剩余空气的压强为，有解得（2）假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为时的体积为，则解得【能力提升】1．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（）A． B．C． D．无法确定【答案】A【详解】在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律得所以因为、分别是气体在和283K时的体积，而所以故选A。2．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）现利用固定在潜水器体外的一个密闭气缸做验证性实验：如图，气缸内封闭一定质量的理想气体，轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低，则此过程中理论上被封闭的气体（）

A．单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多B．压强与潜水器下潜的深度成正比C．体积与潜水器下潜的深度成反比D．分子的平均动能变大【答案】A【详解】A．在潜水器缓慢下潜的过程中，温度降低，分子运动的平均速率减小，由于压强增大，则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多，故A正确；B．气体压强为压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系，不成正比关系，故B错误；C．根据理想气体状态方程有结合上述解得可知体积与潜水器下潜的深度不成反比，故C错误；D．温度降低，气体分子的平均动能减小，故D错误。故选A。3．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）历史上因为阴极射线管真空度不高，高速电子运动时受空气阻力的影响，没有观察到电子的有效偏转，人们一度认为电子不带电，后来卢瑟福改进仪器，才发现电子在电场中的偏转，进而说明电子是带负电的另一种新粒子.某同学为了自制真空管，采用抽气装置对某一体积为V的玻璃管进行抽气，初始时，气体的压强等于大气压，已知每次能从玻璃管中抽走气体的体积为，，抽气过程温度不变，经过n次抽气后，玻璃管中气体的压强p和剩余气体的质量与原有气体质量的比值分别为（

）A． B．C． D．【答案】A【详解】抽气过程温度不变，第一次抽气根据理想气体状态方程有又解得同理第二次抽气根据理想气体状态方程有解得第n次抽气后设未抽气时气体质量为，第一次抽气后玻璃管中的气体与抽气装置中的气体密度相同，两部分气体质量和与初始状态相同，则剩余气体的质量与原有气体质量的比值为同理第二次抽气后剩余气体的质量与原有气体质量的比值为第n次抽气后剩余气体的质量与原有气体质量的比值为故选A。4．（2023·湖南长沙·长沙一中校考一模）如图所示，将一个铁桶倒扣在水面上，平衡时铁桶内外水面高度差为，桶内空气柱长度为。已知水的密度为，铁桶的横截面积为，不计桶壁厚度，忽略封闭气体的质量，设封闭气体的温度不变，水足够深，下列说法正确的是（）A．铁桶的质量为B．铁桶的质量为C．将铁桶下压的距离后，桶将自动下沉D．桶受到重力、大气对桶的压力，封闭气体对桶的压力、水对桶的压力和浮力【答案】A【详解】AB．铁桶平衡时，有解得铁桶的质量选项A正确、B错误；C．将桶下压到桶内气体体积为时，再略下沉，气体体积将进一步减小，桶将自动下沉，但此时不止将桶下压的距离，因为下压过程中，桶内液面也会下降，所以将铁桶下压(l−h)的距离后，桶不会自动下沉，故C错误；D．桶只受大气对它的压力、封闭气体对它的压力及重力，故D错误。故选A。二、多选题5．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）有一种测量气温的简易装置，其结构如图所示，大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度（即环境温度），已知该温度计是按照标准大气压进行温度刻度的。当温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是（）

A．该测温装置利用了气体的等容变化的规律B．当温度为27℃时，封闭气体的压强相当于91cm高的水银柱产生的压强C．若把该温度计置于高山顶进行测温，已知高山顶的大气压低于标准大气压，则温度的测量值偏大D．若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，则温度的测量值偏大【答案】AC【详解】A．根据题意，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，可知在B中液面移动时，可近似认为气体体积不变，即该测温装置利用了气体的等容变化的规律，故A正确；B．温度为27℃时，封闭气体的压强即封闭气体的压强相当于59cm高的水银柱产生的压强，故B错误；C．根据查理定律有其中即有可知，温度升高，管内水银面的高度x降低，即管中刻度从上往下，表示的温度逐渐升高，若把该温度计置于高山顶进行测温，由于高山顶的大气压低于标准大气压，对管中气体有温度一定时，管中气体压强运动，大气压强减小，可知管内液面的高度比山底的低一些，则温度的测量值偏高，故C正确；D．根据可知，若该温度计因某种原因漏掉一部分气体，管中气体的压强减小，可知管内液面上升，根据上述，温度的测量值偏小，故D错误。故选AC。6．（2023·四川达州·统考二模）下列有关热学说法正确的是（）A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动C．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的E．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体【答案】BCE【详解】A．气体的内能等于气体内所有分子动能和分子势能之和，但不包括分子的重力势能。故A错误；B．布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动。故B正确；C．由热平衡定律可知：如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡。故C正确；D．液体中的扩散现象是液体分子的无规则运动形成的。故D错误；E．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如石墨和金刚石。故E正确。故选BCE。三、解答题7．（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中学校考模拟预测）水平放置的汽缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，平衡时活塞与汽缸底的距离，离汽缸口的距离，如图甲所示。现将汽缸缓慢转动到开口向下并竖直悬挂，如图乙所示，此过程中封闭气体的温度始终为。已知活塞的质量，横截面积，大气压强，取重力加速度大小。（1）求图乙中活塞下表面离汽缸口的距离L；（2）若对缸内的气体加热，使图乙中活塞下表面刚好与汽缸口相平，求此时汽缸内气体的热力学温度T。

【答案】（1）；（2）【分析】本题考查理想气体状态方程，目的是考查学生的推理论证能力。【详解】（1）当汽缸水平放置时，封闭气体的压强为，当汽缸口朝下时，设封闭气体的压强为p，有由玻意耳定律有解得（2）此过程为等压变化，有解得8．（2023·河北唐山·迁西县第一中学校考二模）如图所示，一竖直放置的汽缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀K，单向阀只能向下开启（当气室2中气压大于气室1中气压时，单向阀开启）；气室1内气体压强为，气室2内气体压强为，两气柱长度均为L，活塞面积为S，活塞与汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放上质量为m的细砂，重力加速度大小为g，大气压强为。（1）若，求活塞下移的距离。（2）若，求气室1内气体的压强。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）若，对活塞AB有解得单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体的质量不变，压强也不变。根据玻意耳定律，有解得此时气室2内气柱长度所以活塞下移的距离（2）若，对活塞AB有解得单向阀打开，如果气室2中的气体未完全进入气室1，则有解得假设不成立，所以气体完全进入气室1，则有解得9．（2024·陕西宝鸡·校联考模拟预测）如图所示，将一汽缸倒放在水平面上，汽缸与地面间密封性能良好，开始时