第38讲　固体、液体和气体

第38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。目录CONTENTS立足“四层”·夯基础着眼“四翼”·探考点课时跟踪训练立足“四层”·夯基础ccccccccccccc双基落实1.

易错判断（1）晶体的所有物理性质都是各向异性的。

（

×

）（2）液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。

（

√

）（3）船浮于水面上不是由于液体的表面张力。

（

√

）（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。

（

√

）（5）压强极大的气体不再遵从气体实验定律。

（

√

）×√√√√2.

〔多选〕〔人教版选择性必修第三册P38图2.5－5改编〕液体表面有一

层跟气体接触的薄层，叫作表面层；同样，当液体与固体接触时，接触的

位置形成一个液体薄层，叫作附着层。对于液体在器壁附近的液面发生弯

曲的现象，如图甲、乙所示，有下列几种解释，正确的是（

）A.

表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B.

表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C.

附着层Ⅰ内的液体和与之接触的玻璃的

相互作用比液体分子之间的相互作用强D.

附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互

作用强√√解析：

液体表面层中分子间距离r略大于r0，而液体内部分子间的距

离r略小于r0，故表面层Ⅰ、表面层Ⅱ内分子的分布均比液体内部稀疏，A正

确，B错误；由题图甲可知，水浸润玻璃，说明附着层Ⅰ中的液体和与之接

触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相互作用强，C正确；由题图乙可

知，附着层Ⅱ内的液体和与之接触的玻璃的相互作用比液体分子之间的相

互作用弱，D错误。着眼“四翼”·探考点考点一固体和液体的性质气体分子运动的速率分布规律

1.

（2026·江苏扬州阶段练习）“嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的

传感器，在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应（即由压力产生电

荷的现象）则（

）A.

石英是多晶体B.

石英没有确定的熔点C.

石英内部分子排列具有空间上的周期性D.

石英在熔化过程中分子的平均动能变大√解析：

石英具有各向异性，属于单晶体，而多晶体各向同性，故A错

误；石英是晶体，晶体有确定的熔点，故B错误；石英为晶体，其内部分

子排列具有空间周期性，故C正确；熔化时温度不变，由于分子平均动能

由温度决定，所以分子的平均动能不变，故D错误。2.

（2026·江苏泰州模拟）关于下列各图所对应现象的描述，正确的是

（

）A.

图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用B.

图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的缘故C.

图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯D.

图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来√解析：

水黾可以停在水面是因为水的表面张力，故A错误；水银的表面

张力比较大，同时水银不浸润玻璃，这就导致了水银在玻璃容器中会尽可

能地减少表面积，从而形成球状，故B正确；当一根内径很细的管垂直插

入液体中，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误；

拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减少水分蒸发，故D错误。

3.

〔多选〕（2026·湖北模拟预测）如图所示，通电雾化玻璃是将液体高

分子晶膜固定在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃，不透

明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明。可以判断通电雾化玻璃中的

液晶（

）A.

是一种液体和晶体的混合物B.

具有光学性质的各向异性C.

通电时，入射光能顺利通过液晶层D.

不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过√√解析：

液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，既具有液体的流动性

又具有晶体光学性质的各向异性，故A错误，B正确；不通电时，即在自然

条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反

射，穿过玻璃的光线少，所以液晶像毛玻璃一样不透明；通电时，液晶分

子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光能顺利通过液晶层，故C正

确，D错误。4.

（2025·江苏高考8题）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙

两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体

在状态乙时（

）A.

分子的数密度较大B.

分子间平均距离较小C.

分子的平均动能较大D.

单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少√解析：

甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子数密度相同、分

子的平均距离相同，故A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的

分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，分子平均动能较大，故C正

确；乙状态下气体分子平均速率大，分子数密度相等，则单位时间内分子

撞击容器壁次数较多，故D错误。

1.

晶体和非晶体的比较

分类比较

晶体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典型物质石英、云母、明

矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、

松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化2.

液体的表面张力的理解（1）方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的各条分界线垂直。（2）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。（3）作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积

趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小。3.

浸润和不浸润、毛细现象的理解（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，液体能够浸润固体。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。4.

液晶的理解（1）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。（2）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。5.

气体分子运动速率分布图像的特点（1）“中间多、两头少”：同一温度下，特大或特小速率的分子数比例

都较小，大多数分子具有中等的速率。（2）“图像向右偏移”：随温度升高，占总数比例最大的那些分子的速

率增大。（3）“面积不变”：图线与横轴所围面积都等于1，不随温度改变。考点二

气体压强的微观解释及计算

1.

决定气体压强大小的微观因素（1）气体分子的密集程度气体分子密集程度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。气体分子的密集程度对应宏观因素中的体积。气体压强的微观解释（2）气体分子的平均速率气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，平均每个气体分子与器壁

碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，气体分

子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累

计冲力就越大，气体压强就越大。气体分子的平均速度对应宏观因素中的

温度。2.

密闭气体的压强与大气压强的比较密闭气体的压强大气压强产生原因由气体分子频繁碰撞器壁产生由于空气受到重力作用而产生大小因素（1）由气体分子的密集程度和平均速率决定。（2）与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的（1）等于地球大气的总重力与地球表面积的比值。（2）高度越高，大气压越小

（2026·河南开封期末）气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由

太空返回时使用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门

K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真

空。航天员从太空返回气闸舱B时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最

终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是

（

）A.

在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力B.

气体对外做功，平衡后气体内能减小C.

气体对外做功，气体体积变大，平衡后压强减小D.

气体对外不做功，气体体积变大，平衡后压强减小D解析：气体压强是大量的气体分子频繁地对容器器壁碰撞的结果，与是否

失重无关，则在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部仍有作

用力，选项A错误；因B内为真空，则虽然气体体积变大，但气体对外不做

功，系统与外界又没有热交换，则平衡后气体温度不变，内能不变，压强

减小，选项B、C错误，D正确。封闭气体压强的计算1.

平衡状态下气体压强的求法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处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强液片

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.

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。

（1）如图甲、乙、丙所示，汽缸与活塞均处于静止状态，已知大气

压强为p0，重力加速度为g，活塞的质量为m，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，依次求出甲、乙、丙各图中汽缸

中气体的压强。

（2）如图丁所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质

量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S，重力加速度为g。

现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时

缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0）

解析：题图丁中选取汽缸和活塞整体为研究对象，当汽缸和活塞达到相对

静止时有F＝（M＋m）a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS－p0S＝ma

已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，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。答案：甲：p0－ρgh

乙：p0－ρgh

戊：pa＝p0＋ρg（h2－h1－h3）pb＝p0＋ρg（h2－h1）

题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有p丁S＝p0S＋ρgh1S所以p丁＝p0＋ρgh1题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面

上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg（h2－h1）故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg（h2－h1－h3）。求液柱封闭的气体压强时，一般以液片或液柱为研究对象分析受力、列

平衡方程，要注意：1.液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh（其中h为液面的竖直高度，ρ为

液体的密度，g为重力加速度）。2.不要漏掉大气压，同时又要注意大气压产生的压力是否可以平衡掉。3.有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的同种液体在同一水平

面上各处压强相等。4.当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷。考点三

气体实验定律和理想气体状态方程的基本应用

1.

理想气体状态方程与气体实验定律的关系

2.

应用气体实验定律或理想气体状态方程的基本思路

（2025·广东高考13题）如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增

加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却

凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0＝

1.0×105

Pa，铸型室底面积S1＝0.2

m2，高度h1＝0.2

m，底面与注气前气

室内金属液面高度差H＝0.15

m，柱状气室底面积S2＝0.8

m2，注气前气室

内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103

kg/m3，重力加速度取g＝10

m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。（1）求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。答案：

0.05

m

1.2×105

Pa

解析：

金属液刚好充满铸型室时，有h1S1＝h2S2代入数据解得h2＝0.05

m则气室内气体的压强p1＝p0＋ρg（h1＋H＋h2）代入数据解得p1＝1.2×105

Pa。（2）若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度为h3＝0.04

m时，气室内气体压强p2。答案：1.35×105

Pa解析

设注气后气室金属液液面下降的高度为h4，则有h3S1＝h4S2解得h4＝0.01

m由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有

p0S1h1＝p'S1（h1－h3）解得注气后铸型室内气体的压强p'＝1.25×105

Pa所以注气后气室内气体压强p2＝p'＋ρg（h3＋H＋h4）解得p2＝1.35×105

Pa。

（2026·黑龙江哈尔滨一模）汽车的胎压指的是汽车轮胎内空气的压

强，过高和过低的胎压既会使汽车的行驶产生安全问题，也会缩短轮胎的

使用寿命。绝大多数小轿车的轮胎胎压在230～250

kPa之间为正常范围。

已知轮胎内原有空气的压强为p＝240

kPa，胎内空气温度t＝27

℃，体积为

V＝30

L。由于长时间行驶，胎内空气温度变成t1＝67

℃，胎内空气体积变

成V1＝32

L。胎内气体均可视为理想气体，车胎不漏气。（1）通过计算说明此时胎压是否正常；答案：

不正常

解得p1＝255

kPa＞250

kPa说明此时胎压不正常。（2）若胎压不正常，则需要放出部分空气，已知放出气体后胎压为p2＝

240

kPa，胎内空气温度为t2＝47

℃，胎内空气体积变成V'＝30.5

L，求放

出气体的质量与胎内原来气体质量的比值。（保留小数点后两位）答案：

0.05

〔多选〕（2025·河南高考10题）如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内

部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩

擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为T1和T2，体积分别为V1和

V2，T1＜T2，V1＜V2。则（

）A.

固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移B.

固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移C.

保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移D.

保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移AC

液柱（活塞）移动方向的分析思路1.

先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化。

（1）如果液柱或活塞两端的横截面积相等，则若Δp均大于零，意味着两

部分气体的压强均增大，则液柱或活塞向Δp值较小的一方移动；若Δp均小

于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱或活塞向压强减小量较大

的一方（即｜Δp｜较大的一方）移动；若Δp相等，则液柱或活塞不移动。（2）如果液柱或活塞两端的横截面积不相等，则应考虑液柱或活塞两端

的受力变化（Δp·S），若Δp均大于零，则液柱或活塞向Δp·S较小的一方移

动；若Δp均小于零，则液柱或活塞向｜Δp·S｜较大的一方移动；若Δp·S相

等，则液柱或活塞不移动。

〔多选〕如图为竖直放置的粗细均匀的密闭细管，水银柱将气体分隔成

A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化

量为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB，对液面压力的变化量为ΔFA、

ΔFB，则（

）A.

水银柱向上移动了一段距离B.ΔVA＜ΔVBC.ΔpA＞ΔpBD.ΔFA＝ΔFB√√

考点四

气体状态变化的图像问题

四种气体图像的比较类别特点（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

类别特点（其中C为常量）举例p-T

V-T

（2024·江西高考13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质

量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均

为等容过程。已知T1＝1

200

K，T2＝300

K，气体在状态A的压强pA＝

8.0×105

Pa，体积V1＝1.0

m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105

Pa。求：（1）气体在状态D的压强pD；答案：

2.0×105

Pa

（2）气体在状态B的体积V2。答案：

2.0

m3解析：气体从状态C到状态D的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有pCVC

＝pDV1代入数据解得VC＝2.0

m3又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在B状态的体积为V2＝VC

＝2.0

m3。

（2025·贵州贵阳二模）如图所示是一定质量的理想气体缓慢地由状态A经过状态B变为状态C再到状态D的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105

Pa。则对应的气体的p-T图像正确的是（

）C

（2025·广东佛山二模）如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（

）解析：

由题意知汽缸导热性能良好，由于热交换，汽缸内的气体温度

不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律

得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。故选A。√课时跟踪训练

1.

（2025·江苏一模）黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排

列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动

时受到较大阻碍。则黑磷（

）A.

属于多晶体B.

没有固定的熔点C.

导电性能呈各向异性D.

没有天然的规则几何外形123456789√解析：

黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，属于单晶体，故A

错误；黑磷属于单晶体，有固定的熔点，故B错误；电子在同一片状平层

内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍，导电性能呈各向异

性，故C正确；黑磷属于单晶体，有天然的规则几何外形，故D错误。1234567892.

〔多选〕（2026·贵州贵阳期末）如图甲所示，是吹肥皂泡游戏的画

面，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾

满肥皂水后取出，可以吹出在空中做无规则运动的肥皂泡。下列说法正确的是（

）A.

肥皂泡的无规则运动为布朗运动B.

肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关C.

固体和液体间的相互作用大于液体分子间的相互作用D.

固体和液体间的相互作用小于液体分子间的相互作用√√123456789解析：

肥皂泡的无规则运动是肥皂泡受到的重力、浮力及风力作用的

结果，而布朗运动是固体小颗粒受到分子撞击的不平衡引起的，肥皂泡的

运动不是布朗运动，故A错误；表面张力让液体收缩，而球面是同体积物

体最小的表面积，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关，故B正确；

由题图乙所示可知，肥皂水与玻璃杯壁表现为浸润，玻璃杯附着层内的液

体分子由于受到固体分子的吸引，固体和液体间的相互作用大于液体分子

间的相互作用，故C正确，D错误。1234567893.

（2025·黑吉辽蒙高考2题）某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从

气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内

一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体（

）A.

内能变小B.

压强变大C.

分子数密度变大D.

每个分子动能都变大√123456789解析：

将糖果瓶从寒冷的站台带入温暖的车厢一段时间后，瓶内气体

的温度升高，则瓶内气体的内能变大，A错误；由于瓶内气体的体积不

变，则气体发生等容变化，由题意知瓶内气体的温度升高，则由查理定律

可知，瓶内气体的压强变大，B正确；由于瓶内气体的体积不变，则瓶内

气体的分子数密度不变，C错误；瓶内气体的温度升高，分子的平均动能

变大，但并不是每个分子的动能都变大，D错误。1234567894.

〔多选〕（2025·云南高考9题）图甲为1593年伽利略发明的人类历史上

第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体

（视为理想气体），与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随

环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计，在标准

大气压p0下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在p0下（

）A.

环境温度升高时，b管中液面升高B.

环境温度降低时，b管中液面升高C.

水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小D.

水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大√√123456789

1234567895.

（2024·海南高考7题）如图为用铝制易拉罐制作的温度计，一透明薄吸

管里有一段油柱（长度不计），吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视

为理想气体，已知罐的容积为330

cm3，薄吸管横截面积为0.5

cm2，罐外

吸管总长度为20

cm，当温度为27

℃（300

K）时，油柱离罐口10

cm，不

考虑大气压强变化，下列说法正确的是（

）A.

若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密

右疏B.

该装置所测温度不高于31.5

℃C.

该装置所测温度不低于23.5

℃D.

其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大√123456789

1234567896.

（2026·陕西咸阳模拟）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌

子升降，其简易结构如图所示，导热性能良好的圆柱形汽缸与桌面连接，

柱状活塞与脚底座连接，汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，活

塞可在汽缸内无摩擦移动而不漏气。设封闭气体的初始状态为A，现将电

脑放在桌子上，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，该过程室内温度不变，然后打开空调，经过一段时间，室内温度降低到一定温度，此时气体状态为C，最后将电脑拿离桌面，封闭气体重新达到新的稳定状态D。关于封闭气体从状态A→B→C→D过程中的V-T图像可能正确的是（

）123456789解析：

从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大，体积减小；从B

到C的过程中，气体等压降温，温度降低，体积减小；从C到D的过程中，

气体等温膨胀，压强减小，体积增大；D状态的压强又恢复到最初A状态的

压强，故B正确，A、C、D错误。√123456789

7.

〔多选〕（2025·河北秦皇岛三模）一定质量的理想气体的压强p与温度

T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过

等容变化由状态B变为状态C，已知气体在状态C的体积为6