三維設計2024高三物理總復習 第75課時 固體、液體和氣體 雙基落實課

第75課時固體、液體和氣體[雙基落實課]目錄CONTENT立足“四層”·夯基礎著眼“四翼”·探考點聚焦“素養(yǎng)”·提能力020301Part01立足“四層”·夯基礎??

（1）大塊晶體粉碎成形狀相同的顆粒，每個顆粒即為一個單晶體。

（

×

）（2）單晶體的所有物理性質都是各向異性的。

（

×

）（3）單晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，是因為單晶體的物質微粒是規(guī)則排列的。

（

√

）（4）船浮于水面上是液體的表面張力作用的結果。

（

×

）××√×Part02著眼“四翼”·探考點?

考點一

固體、液體的性質

[素養(yǎng)自修類]

1.[晶體與非晶體]在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針尖接觸薄片背面上的一點，石蠟熔化區(qū)域的形狀分別如圖（a）、（b）、（c）所示。甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖（d）所示，則下列說法中正確的是（

）A.甲一定是單晶體B.乙可能是金屬薄片C.丙在一定條件下可能轉化成乙D.甲內部的微粒排列是規(guī)則的，丙內部的微粒排列是不規(guī)則的解析：C

丙上面的石蠟熔化的區(qū)域為橢圓形，導熱上表現(xiàn)為各向異性，則丙為單晶體，根據(jù)溫度隨加熱時間變化關系可知，甲是晶體，乙是非晶體，金屬屬于晶體，故乙不可能是金屬薄片，甲在導熱上具有各向同性，從題中不能確定甲在其他性質上是否具有各向異性，因此甲可能是單晶體，也可能是多晶體，故A、B錯誤；一定條件下，晶體和非晶體可以相互轉化，故C正確；甲和丙都是晶體，所以其內部的微粒排列都是規(guī)則的，故D錯誤。2.[液體的性質]關于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是（

）A.甲圖中水黽停在水面而不沉，是浮力作用的結果B.乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴成一個圓孔，是表面張力作用的結果C.丙圖中毛細管中液面高于管外液面的是毛細現(xiàn)象，低于管外液面的不是毛細現(xiàn)象D.丁圖中玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，它的尖端會變鈍，是一種浸潤現(xiàn)象解析：B

因為液體表面張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如，故A錯誤；將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴成一個圓孔，是表面張力作用的結果，故B正確；浸潤情況下，容器壁對液體的吸引力較強，附著層內分子密度較大，分子間距較小，故液體分子間作用力表現(xiàn)為斥力，附著層內液面升高，故浸潤液體呈凹液面，不浸潤液體呈凸液面，都屬于毛細現(xiàn)象，故C錯誤；玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，它的尖端會變鈍，是表面張力的原因，不是浸潤現(xiàn)象，故D錯誤。3.[液晶的特點]關于液晶，下列說法中正確的是（

）A.液晶是液體和晶體的混合物B.液晶的光學性質與某些晶體相似，具有各向異性C.電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光D.所有物質都具有液晶態(tài)解析：B

液晶并不是指液體和晶體的混合物，而是一種特殊的物質，液晶像液體一樣具有流動性，液晶的光學性質與某些晶體相似，具有各向異性，故A錯誤，B正確；當液晶通電時導通，排列變得有秩序，使光線容易通過，不通電時排列混亂，阻止光線通過，所以液晶的光學性質隨外加電壓的變化而變化，液晶并不發(fā)光，故C錯誤；不是所有的物質都有液晶態(tài)，故D錯誤。?1.對晶體和非晶體的理解（1）凡是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。（2）凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。（3）單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現(xiàn)出各向異性。（4）晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。2.對液體表面張力的理解形成原因表面層中分子間的距離比液體內部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，在體積相同的條件下，球形的表面積最小考點二

氣體壓強的計算及微觀解釋

[多維探究類]

1.氣體壓強的計算（1）活塞模型和液柱模型求氣體壓強的基本方法：先對活塞或液柱進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程。圖甲中活塞若處于平衡狀態(tài)，則p0S＋mg＝pS，

圖乙中液柱若處于平衡狀態(tài)，則pS＋mg＝p0S，

（2）連通器原理如圖所示，U形管豎直放置。同一液柱相同高度處壓強相等，所以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線聯(lián)系起來。則有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強為pB＝p0＋ρg（h1－h(huán)2）。2.氣體分子運動的速率分布圖像氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍，分子間作用力十分微弱，可忽略不計；分子沿各個方向運動的機會均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布，且這個分布狀態(tài)與溫度有關，溫度升高時，平均速率會增大，如圖所示。3.氣體壓強的微觀解釋（1）產生原因：由于氣體分子的無規(guī)則熱運動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。（2）決定因素（一定質量的某種理想氣體）①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度?？挤ㄒ?/p>

氣體分子的統(tǒng)計規(guī)律【典例1】

（多選）氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律如圖所示，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知（

）A.同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B.隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D.①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度低解析

由題圖可知，同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，A正確；隨著溫度的升高，絕大部分氧氣分子的速率都增大，但有少量分子的速率可能減小，B錯誤；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，C錯誤；①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度低，D正確。答案

AD考法二

活塞封閉氣體壓強的計算【典例2】

如圖甲、乙所示兩個汽缸的質量均為M，內部橫截面積均為S，兩個活塞的質量均為m，圖甲中的汽缸靜止在水平面上，圖乙中的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內分別封閉有一定質量的氣體A、B，大氣壓強為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強各多大？解析

題圖甲中選活塞為研究對象，受力分析如圖（a）所示，由平衡條件知pAS＝p0S＋mg，

?

考法三

液柱封閉氣體壓強的計算【典例3】

若已知大氣壓強為p0，圖中各裝置均處于靜止狀態(tài)，液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強。

所以p?。絧0＋ρgh1。

?。簆0＋ρgh1

考點三

氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應用

[互動共研類]

1.應用定律或方程的基本思路2.氣體狀態(tài)變化前后壓強和體積的確定（1）壓強常常需要選擇活塞、液柱等研究對象，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律確定。（2）氣體體積的確定往往需要借助幾何知識?！镜淅?】

如圖所示，“手掌提杯”實驗可證明大氣壓的存在。先將熱水加入不計壁厚的玻璃杯中，杯子升溫后將水倒掉，再迅速用手蓋住杯口，待杯中密封氣體緩慢冷卻至室溫，手掌豎直向上提起，杯子跟著手掌被提起而不脫落（杯內氣體各處溫度相等）。（1）杯口橫截面為S，手掌剛蓋上時，杯內氣體溫度為T1，冷卻后溫度為T2，大氣壓強為p0，忽略杯內氣體體積變化，則能提起的杯子最大重力G為多少？

?1.豎直放置的一粗細均勻的U形細玻璃管中，兩邊分別灌有水銀，水平部分有一空氣柱，各部分長度如圖所示，單位為cm?，F(xiàn)將管的右端封閉，從左管口緩慢倒入水銀，恰好使水平部分右端的水銀全部進入右管中。已知大氣壓強p0＝75cmHg，環(huán)境溫度不變，左管足夠長。求：（1）此時右管封閉氣體的壓強；解析：（1）設玻璃管的橫截面積為S，對右管中的氣體，初態(tài)：p1＝75

cmHg，V1＝30

cm·S末態(tài)：V2＝（30

cm－5

cm）·S由玻意耳定律有p1V1＝p2V2解得p2＝90

cmHg。答案：（1）90cmHg

（2）左管中需要倒入水銀柱的長度。解析：（2）對水平管中的空氣柱，初態(tài)：p＝p0＋15

cmHg＝90

cmHg，V＝11

cm·S末態(tài)：p'＝p2＋20

cmHg＝110

cmHg根據(jù)玻意耳定律：pV＝p'V'解得V'＝9

cm·S，則水平管中的空氣柱長度變?yōu)?

cm，此時原來左側豎直管中15

cm水銀柱已有7

cm進入到水平管中，所以左側管中倒入水銀柱的長度為110

cm－75

cm－（15－7）cm＝27

cm。答案：（2）27cm2.為了監(jiān)控鍋爐外壁的溫度變化，某鍋爐外壁上鑲嵌了一個底部水平、開口向上的圓柱形導熱汽缸，汽缸內有一質量不計、橫截面積S＝10cm2的活塞封閉著一定質量理想氣體，活塞上方用輕繩懸掛著矩形重物。當缸內溫度為T1＝360K時，活塞與缸底相距H＝6cm、與重物相距h＝4cm。已知鍋爐房內空氣壓強p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g＝10m/s2，不計活塞厚度及活塞與缸壁間的摩擦，缸內氣體溫度等于鍋爐外壁溫度。（1）當活塞剛好接觸重物時，求鍋爐外壁的溫度T2。

答案：（1）600K

（2）當鍋爐外壁的溫度為660K時，輕繩拉力剛好為零，警報器開始報警，求重物的質量M。

答案：（2）1kg考點四

氣體狀態(tài)變化的圖像問題

[互動共研類]

一定質量的氣體不同圖像的比較等溫變化等容變化等壓變化圖像p－V圖像?p－T圖像?V－T圖像?等溫變化等容變化等壓變化特點pV＝CT（其中C為恒量），即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠

注意：上表中各個常量“C”意義有所不同?！镜淅?】

一定質量的理想氣體經歷了溫度緩慢升高的變化，如圖所示，p－T圖像和V－T圖像各記錄了其部分變化過程。（1）求溫度為600K時氣體的壓強；解析

（1）由p－T圖像可知，氣體由200

K到400

K的過程中做等容變化，由V－T圖像可知，氣體由400

K到500

K仍做等容變化，對應p－T圖像可得，T＝500

K時，氣體的壓強為1.25×105

Pa；由V－T圖像可知，氣體由500

K到600

K做等壓變化，故T＝600

K時，氣體的壓強為1.25×105

Pa。答案

（1）1.25×105Pa

（2）在p－T圖像上將溫度從400K升高到600K的變化過程補充完整。解析

（2）在p－T圖像上補充畫出400～600

K的氣體狀態(tài)變化圖像，如圖所示。?答案

（1）1.25×105Pa

（2）見解析（2）見解析圖?

A.a→b過程，壓強減小，溫度不變，體積增大B.b→c過程，壓強增大，溫度降低，體積減小C.c→d過程，壓強不變，溫度升高，體積減小D.d→a過程，壓強減小，溫度升高，體積不變

2.[p－V圖像與V－T圖像的轉換]使一定質量的理想氣體按圖中箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線。（1）已知氣體在狀態(tài)A的溫度TA＝300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？

答案：（1）600K

600K

300K

（2）將上述狀態(tài)變化過程畫成用體積V和溫度T表示的圖線（圖中要標明A、B、C、D四點，并且要畫箭頭表示變化的方向）。說明每段圖線各表示什么過程。解析：（2）A→B等壓過程，B→C等溫過程，C→D等壓過程。如圖所示AB是等壓膨脹過程，BC是等溫膨脹過程，CD是等壓壓縮過程。?答案：（2）見解析；A→B等壓過程，B→C等溫過程，C→D等壓過程Part03聚焦“素養(yǎng)”·提能力?

1.規(guī)范佩戴醫(yī)用防護口罩是預防呼吸道傳染病的有效措施之一。合格的醫(yī)用防護口罩內側所用材料對水都是不浸潤的，圖為一水滴落在某防護口罩內側的示意圖，以下說法正確的是（

）A.圖片中的口罩為不合格產品B.圖片中水滴形狀的成因與液體表面張力有關C.圖片中水滴與口罩間附著層內水分子比水滴內部分子密集D.該材料對所有的液體都是不浸潤的解析：B

根據(jù)題意合格的醫(yī)用防護口罩內側所用材料對水都是不浸潤的，題圖所示水沒有浸潤口罩內側，所以圖片中的口罩為合格產品，故A錯誤；如題圖所示，小水滴為球形是由于液體表面張力造成的，圖片中附著層內水分子比水滴內部分子稀疏，故B正確，C錯誤；浸潤與不浸潤現(xiàn)象是相對的，故D錯誤。2.（多選）密閉容器內有一定質量的理想氣體，如果保持氣體的壓強不變，氣體的溫度升高，下列說法中正確的是（

）A.氣體分子的平均速率增大B.器壁單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力變大C.氣體分子對器壁的平均作用力變大D.該氣體的密度減小解析：ACD

氣體的溫度升高，氣體分子的平均速率增大，氣體分子對器壁的平均作用力變大，故A、C正確；氣體壓強是器壁單位面積上受到大量氣體分子頻繁地碰撞而產生的平均作用力的結果，氣體壓強不變，單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力不變，故B錯誤；氣體的溫度升高，氣體分子平均動能增大，壓強不變，則氣體分子的密集程度減小，故體積增大，密度減小，故D正確。3.下列四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是（

）A.圖甲說明可以通過是否存在固定的熔點來判斷固體是晶體或非晶體B.圖乙液晶顯示器是利用液晶光學性質具有各向同性的特點制成的C.圖丙水黽可以在水面自由活動，說明其受到的浮力大于重力D.圖丁中的醬油與左邊材料不浸潤，與右邊材料浸潤解析：A

晶體和非晶體的最大區(qū)別是：是否有固定的熔點，因此可以通過是否存在固定的熔點來判斷固體是晶體或非晶體，A正確；液晶顯示器是利用液晶光學性質具有各向異性的特點制成的，B錯誤；水黽可以在水面自由活動，是由于液體的表面張力造成的，與浮力無關，C錯誤；醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤，D錯誤。4.一定質量理想氣體的壓強p與體積V的關系如圖所示。該氣體由狀態(tài)A經等容過程到狀態(tài)B，再經等壓過程到狀態(tài)C。設A、B、C狀態(tài)對應的溫度分別為TA、TB、TC，下列關系式正確的是（

）A.TA＜TB，TB＜TCB.TA＞TB，TB＝TCC.TA＞TB，TB＜TCD.TA＝TB，TB＜TC

5.如圖所示是一定質量理想氣體狀態(tài)由A依次經過B、C到D變化的p－T圖像，對應的轉換圖像中可能正確的是（

）

6.（多選）如圖所示，一定質量的理想氣體，沿狀態(tài)A、B、C變化，下列說法中正確的是（

）A.沿A→B→C變化，氣體溫度不變B.A、B、C三狀態(tài)中，B狀態(tài)氣體溫度最高C.A、B、C三狀態(tài)中，B狀態(tài)氣體溫度最低D.從A→B，氣體壓強減小，溫度升高

7.如圖所示，一端封閉粗細均勻的U形導熱玻璃管豎直放置，封閉端空氣柱的長度L＝50cm，管兩側水銀面的高度差為h＝19cm，大氣壓強恒為76cmHg。（1）若初始環(huán)境溫度為27℃，給封閉氣體緩慢加熱，當管兩側水銀面齊平時，求封閉氣體的溫度；

答案：（1）203℃

（2）若保持環(huán)境溫度27℃不變，緩慢向開口端注入水銀，當管兩側水銀面平齊時，求注入水銀柱的長度x。解析：（2）設管兩側水銀面平齊時空氣柱的長度為H，對氣體，由玻意耳定律得p1V1＝p2HS代入數(shù)據(jù)解得H＝37.5

cm注入水銀柱的長度

x＝2（L－H）＋h＝2×（50－37.5）cm＋19

cm＝44

cm。答案：（2）44cm?8.（2022·湖南高考）如圖，小贊同學設計了一個液體拉力測量儀。一個容積V0＝9.9L的導熱汽缸下接一圓管，用質量m1＝90g、橫截面積S＝10cm2的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞與圓管壁間摩擦不計?；钊露擞幂p質細繩懸掛一質量m2＝10g的U形金屬絲，活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸入待測液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲從液體中拉出，活塞在圓管中的最低位置為B。已知A、B間距離h＝10cm，外界大氣壓強p0＝1.01×105Pa，重力加速度g取10m/s2，環(huán)境溫度保持不變。求：（1）活塞處于A位置時，汽缸中的氣體壓強p1；解析：（1）選活塞與金屬絲整體為研究對象，根據(jù)平衡條件有p0S＝p1S＋（m1＋m2）g代入數(shù)據(jù)解得p1＝105

Pa。答案：（1）105Pa

（2）活塞處于B位置時，液體對金屬絲拉力F的大小。解析：（2）當活塞在B位置時，設汽缸內的壓強為p2，根據(jù)玻意耳定律有p1V0＝p2（V0＋Sh）代入數(shù)據(jù)解得p2＝