第2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,了解液晶的主要特性。2.了解表面张力现象和毛细现象,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.理解气体实验定律,并能解决简单的气体状态变化问题。
考点1 固体和液体的性质
必|备|知|识
1.固体。
(1)分类:固体分为 和 两类。晶体又分为 和 。
(2)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。
(1)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,球形面积最小。
(2)方向:表面张力跟液面 ,跟这部分液面的分界线垂直。
(3)形成原因:表面层中分子间距离比液体内部分子间距离 ,分子间作用力表现为 。
3.液晶。
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向 ,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 。
(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 的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下 。
(1)晶体的所有物理性质都是各向异性()
(2)液晶是液体和晶体的混合物()
(3)液体的表面张力方向与液体的表面垂直()
关|键|能|力
考向1 晶体和非晶体
【典例1】 甲、乙、丙三种固体薄片涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、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,下列说法正确的是( )
甲乙丙丁
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
C.甲、丙为非晶体,乙是晶体
D.甲、乙、丙都是晶体
考向2 液体
【典例2】 2023年9月21日下午,“天宫课堂”第四课航天员进行太空科普授课,航天员们在空间站进行一场“乒乓球友谊赛”,使用普通球拍时,水球被粘在球拍上;而使用毛巾加工成的球拍,水球不仅没有被吸收,反而弹开了。下列描述不正确的是( )
A.水球形成球形是因为水具有表面张力
B.水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的
C.毛巾的表面布满了疏水的微线毛,对于水是不浸润的
D.用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球对球拍的力使水球弹开
考点2 气体压强的计算及微观解释
必|备|知|识
1.气体压强的计算。
(1)活塞模型。
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
甲 乙
求气体压强的基本方法: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+。
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-=p0-ρ液gh。
(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+ρgh2=pA,
而pA=p0+ρgh1,
所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。
2.气体分子运动的速率分布图像。
气体分子间距离大约是分子直径的10倍,分子间作用力十分微弱,可忽略不计;分子沿各个方向运动的机会均等;分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布,且这个分布状态与温度有关,温度升高时,平均速率会增大,如图所示。
3.气体压强的微观解释。
(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(一定质量的某种理想气体)。
①宏观上:决定于气体的温度和体积。
②微观上:决定于气体分子的平均动能和气体分子的数密度。
(1)液体内部同一深度处压强大小相等,方向不同()
(2)物体的温度升高,物体内所有分子的动能均增大()
(3)气体的温度升高,气体的压强不一定增大()
关|键|能|力
考向1 气体压强的计算
【典例3】 若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,重力加速度为g,求各被封闭气体的压强。
甲 乙 丙 丁
【典例4】 如图中两个汽缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸静止在水平面上,右边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空气A、B,大气压强为p0,重力加速度为g,则封闭气体A的压强为 ,气体B的压强为 。
甲 乙
考向2 气体压强的微观解释
【典例5】 (多选)关于对气体压强的理解,下列说法正确的是( )
A.大气压强是由地球表面空气重力产生的,因此将开口瓶密闭后,瓶内气体脱离大气,它自身重力太小,会使瓶内气体压强远小于外界大气压强
B.密闭容器内气体压强是由气体分子不断撞击器壁而产生的
C.气体压强取决于单位体积内分子数和分子的平均速率
D.单位面积器壁受到空气分子碰撞的平均压力在数值上等于气体对器壁的压强大小
考点3 气体实验定律的理解和应用
必|备|知|识
1.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p与体积V成反比 一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比 一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积V与热力学温度T成正比
表达式 p1V1=p2V2 = 拓展:Δp=ΔT = 拓展:ΔV=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,分子的数密度增大,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,分子的数密度保持不变,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,使分子的数密度减小,才能保持压强不变
图像
2.理想气体状态方程。
(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
①在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气体。
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
(2)理想气体状态方程:=或=C(质量一定的理想气体)。
(1)压强极大的实际气体不遵从气体实验定律()
(2)一定质量的理想气体,当温度升高时,压强一定增大 ()
(3)一定质量的理想气体,当温度升高时,压强和体积的乘积一定增大()
关|键|能|力
1.解题基本思路。
2.分析气体状态变化的问题要抓住三点。
(1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段。
(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。
(3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律。
【典例6】 (2023·海南卷)如图所示,某饮料瓶内密封一定质量的理想气体,t=27 ℃时,压强p=1.050×105 Pa,则
(1)t'=37 ℃时,气压是多大
(2)保持温度不变,挤压气体,使之压强与(1)相同时,气体体积变为原来的多少倍
【典例7】 (2024·湖南卷)一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p、体积为V,气球内空气可视为理想气体。
(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0,求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示)。
(2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小,但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上,示数为m=8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p和体积V还满足:(p-p0)(V-VB0)=C,其中p0=1.0×105 Pa为大气压强,VB0=0.5×10-3 m3为气球无张力时的最大容积,C=18 J为常数。已知该气球自身质量为m0=8.40×10-3kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m3,求气球内气体体积V的大小。
第2讲 固体 液体和气体
考点1
必备知识
1.(1)晶体 非晶体 单晶体 多晶体
2.(2)相切 (3)大 引力 3.(1)异性 流动性 (2)液体 晶体 (3)杂乱无章 (4)发生改变
微点辨析 (1)× (2)× (3)×
关键能力
【典例1】 B 解析 单晶体是各向异性,在其表面熔化的蜡是椭圆形。非晶体和多晶体是各向同性,则在其表面熔化的蜡是圆形,因此丙为单晶体,甲、乙可能是多晶体与非晶体。根据温度随加热时间变化的关系可知,甲、丙为晶体,乙是非晶体,B项正确。
【典例2】 D 解析 在完全失重的状态下,因为水具有表面张力的作用从而使得水球形成球形,A项正确;水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的,B项正确;毛巾的表面布满了疏水的微线毛,是因为其对于水是不浸润的,C项正确;根据牛顿第三定律可知,用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球对球拍的力,D项错误。
考点2
必备知识
微点辨析 (1)× (2)× (3)√
关键能力
【典例3】 答案 甲:p0-ρgh 乙:p0-ρgh 丙:p0-ρgh 丁:p0+ρgh1
解析 在题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件知
p甲S+ρghS=p0S,
所以p甲=p0-ρgh,
在题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件知p乙S+ρghS=p0S,
p乙=p0-ρgh,
在题图丙中,以液柱为研究对象,由平衡条件有p丙S+ρghsin 60°·S=p0S,
所以p丙=p0-ρgh,
在题图丁中,以液面A为研究对象,由平衡条件得p丁S=(p0+ρgh1)S,
所以p丁=p0+ρgh1。
【典例4】 答案 p0+ p0-
解析 题图甲中选活塞为研究对象,有pAS=p0S+mg,得pA=p0+,题图乙中选汽缸为研究对象,有p0S=pBS+Mg,得pB=p0-。
【典例5】 BCD 解析 大气压强是由地球表面空气重力产生的,而被密封在某种容器中的气体,其压强是大量的无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的,它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的,A项错误;密闭容器内的气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的,B项正确;气体压强取决于分子的数密度与分子的平均速率,即为单位体积内分子数和分子的平均速率,C项正确;根据公式p=可知单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上就等于气体压强的大小,D项正确。
考点3
必备知识
微点辨析 (1)√ (2)× (3)√
关键能力
【典例6】 答案 (1)1.085×105 Pa (2)
解析 (1)分析可知,瓶内气体做等容变化,由查理定律有=,
代入数据解得p'=1.085×105 Pa。
(2)瓶内气体温度不变,由玻意耳定律有pV=p'V',代入数据解得=。
【典例7】 答案 (1) (2)5×10-3 m3
解析 (1)理想气体做等温变化,根据玻意耳定律有pV=p0V0,
解得V0=。
(2)设气球内气体质量为m气,则
m气=ρ0V0,
对气球及气球内部气体组成的系统进行受力分析如图所示,
根据气球的受力平衡,有mg+ρ0gV=m气g+m0g,
结合题中p和V满足的关系为
(p-p0)(V-VB0)=C,
解得V=5×10-3 m3。(共39张PPT)
第2讲
固体 液体和气体
第十五章 热学
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，了解液晶的主要特性。2.了解表面张力现象和毛细现象，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.理解气体实验定律，并能解决简单的气体状态变化问题。
考点1 固体和液体的性质
考点2 气体压强的计算及微观解释
内容
索引
考点3 气体实验定律的理解和应用
固体和液体的性质
考点1
必|备|知|识
1.固体。
(1)分类：固体分为 和 两类。晶体又分为 和
。
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
(2)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。
(1)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，球形面积最小。
(2)方向：表面张力跟液面 ，跟这部分液面的分界线垂直。
(3)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离 ，分子间作用力表现为 。
相切
大
引力
3.液晶。
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向 ，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 。
(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 的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下 。
异性
流动性
液体
晶体
杂乱无章
发生改变
(1)晶体的所有物理性质都是各向异性( )
(2)液晶是液体和晶体的混合物( )
(3)液体的表面张力方向与液体的表面垂直( )
考向1
晶体和非晶体
【典例1】 甲、乙、丙三种固体薄片涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、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，下列说法正确的是( )
关|键|能|力
A.甲、乙为非晶体，丙是晶体
B.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
C.甲、丙为非晶体，乙是晶体
D.甲、乙、丙都是晶体
单晶体是各向异性，在其表面熔化的蜡是椭圆形。非晶体和多晶体是各向同性，则在其表面熔化的蜡是圆形，因此丙为单晶体，甲、乙可能是多晶体与非晶体。根据温度随加热时间变化的关系可知，甲、丙为晶体，乙是非晶体，B项正确。
解析
考向2
液体
【典例2】 2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课航天员进行太空科普授课，航天员们在空间站进行一场“乒乓球友谊赛”，使用普通球拍时，水球被粘在球拍上；而使用毛巾加工成的球拍，水球不仅没有被吸收，反而弹开了。下列描述不正确的是( )
A.水球形成球形是因为水具有表面张力
B.水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的
C.毛巾的表面布满了疏水的微线毛，对于水是不浸润的
D.用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球对球拍的力使水球弹开
在完全失重的状态下，因为水具有表面张力的作用从而使得水球形成球形，A项正确；水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的，B项正确；毛巾的表面布满了疏水的微线毛，是因为其对于水是不浸润的，C项正确；根据牛顿第三定律可知，用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球对球拍的力，D项错误。
解析
气体压强的计算及微观解释
考点2
必|备|知|识
1.气体压强的计算。
(1)活塞模型。
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
求气体压强的基本方法：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+。
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-=p0-ρ液gh。
(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+ρgh2=pA，
而pA=p0+ρgh1，
所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。
2.气体分子运动的速率分布图像。
气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示。
3.气体压强的微观解释。
(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(一定质量的某种理想气体)。
①宏观上：决定于气体的温度和体积。
②微观上：决定于气体分子的平均动能和气体分子的数密度。
(1)液体内部同一深度处压强大小相等，方向不同( )
(2)物体的温度升高，物体内所有分子的动能均增大( )
(3)气体的温度升高，气体的压强不一定增大( )
考向1
气体压强的计算
【典例3】 若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强。
关|键|能|力
在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件知
p甲S+ρghS=p0S，
所以p甲=p0-ρgh，
在题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件知
p乙S+ρghS=p0S，
p乙=p0-ρgh，
解析
在题图丙中，以液柱为研究对象，由平衡条件有
p丙S+ρghsin 60°·S=p0S，
所以p丙=p0-ρgh，
在题图丁中，以液面A为研究对象，由平衡条件得
p丁S=(p0+ρgh1)S，
所以p丁=p0+ρgh1。
解析
【典例4】 如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边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空气A、B，大气压强为p0,重力加速度为g，则封闭气体A的压强为
，气体B的压强为 。
p0+
p0-
题图甲中选活塞为研究对象，有pAS=p0S+mg，得pA=p0+，题图乙中选汽缸为研究对象，有p0S=pBS+Mg，得pB=p0-。
解析
考向2
气体压强的微观解释
【典例5】 (多选)关于对气体压强的理解，下列说法正确的是 ( )
A.大气压强是由地球表面空气重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强
B.密闭容器内气体压强是由气体分子不断撞击器壁而产生的
C.气体压强取决于单位体积内分子数和分子的平均速率
D.单位面积器壁受到空气分子碰撞的平均压力在数值上等于气体对器壁的压强大小
大气压强是由地球表面空气重力产生的，而被密封在某种容器中的气体，其压强是大量的无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的，它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的，A项错误；密闭容器内的气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的，B项正确；气体压强取决于分子的数密度与分子的平均速率，即为单位体积内分子数和分子的平均速率，C项正确；根据公式p=可知单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上就等于气体压强的大小，D项正确。
解析
气体实验定律的理解和应用
考点3
必|备|知|识
1.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p与体积V成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比
表达式 p1V1=p2V2 = 拓展：Δp=ΔT =
拓展：ΔV=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，分子的数密度增大，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，分子的数密度保持不变，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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变
图像
2.理想气体状态方程。
(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
(2)理想气体状态方程：=或=C(质量一定的理想气体)。
(1)压强极大的实际气体不遵从气体实验定律( )
(2)一定质量的理想气体，当温度升高时，压强一定增大 ( )
(3)一定质量的理想气体，当温度升高时，压强和体积的乘积一定增大( )
关|键|能|力
1.解题基本思路。
2.分析气体状态变化的问题要抓住三点。
(1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段。
(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。
(3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律。
【典例6】 (2023·海南卷)如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t=27 ℃时，压强p=1.050×105 Pa，则
(1)t'=37 ℃时，气压是多大
分析可知，瓶内气体做等容变化，由查理定律有=，
代入数据解得p'=1.085×105 Pa。
解析
瓶内气体温度不变，由玻意耳定律有pV=p'V'，代入数据解得
=。
解析
(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍
【典例7】 (2024·湖南卷)一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V，气球内空气可视为理想气体。
(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示)。
理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有pV=p0V0，
解得V0=。
解析
(2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m=8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足：(p-p0)(V-VB0)=C，其中p0=1.0×105 Pa为大气压强，VB0=0.5×10-3 m3为气球无张力时的最大容积，C=18 J为常数。已知该气球自身质量为m0=8.40×10-3kg，外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m3，求气球内气体体积V的大小。
设气球内气体质量为m气，则m气=ρ0V0，
对气球及气球内部气体组成的系统进行受力分析
如图所示，
根据气球的受力平衡，有mg+ρ0gV=m气g+m0g，
结合题中p和V满足的关系为(p-p0)(V-VB0)=C，
解得V=5×10-3 m3。
解析微练51 固体 液体和气体
梯级Ⅰ基础练
1.如图所示，水黾静止在水面上。主要原因是( )
A.水面的支持力
B.水的浮力
C.水的表面张力
D.以上三个都有
2.(2025·威海模拟)如图所示，折线abcd是某种固体物质在一定压强下的熔化过程特征图，其中纵坐标表示热力学温度T，横坐标表示时间t，下列说法正确的是( )
A.ab段表示液态，bc段表示固液共存状态，cd段表示固态
B.该固体物质一定是单晶体
C.a到b过程中，物质中每个分子的速率都增大
D.b到c过程中，物质分子的平均动能不变，分子势能增大
3.(2025·辽阳模拟)春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是( )
A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D.在水珠表面层，水分子间的作用力为零
4.下列关于固体、液体、气体的说法正确的是( )
A.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，这是由于高温使分子无规则热运动加剧的缘故
B.用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
D.某种液体是否浸润固体，仅由液体性质决定，与固体的性质无关
5.(2025·济南模拟)光滑地面上水平放置一个质量为M、导热性能良好的容器，用一个质量为m、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为S0、S，容器内部气体的长度为L，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分别作用在活塞和容器上，且F1=F2=F，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为p0，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为( )
A.L B.L
C.L D.L
6.(2025·镇江模拟)如图所示为方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方解石的说法正确的是( )
A.是非晶体
B.具有固定的熔点
C.所有的物理性质都是各向异性
D.是由许多单晶体杂乱无章地排列组成的
7.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
梯级Ⅱ能力练
8.(2025·襄阳模拟)将密闭着一定质量的理想气体的导热汽缸按如图两种方式放置。图甲中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连;图乙中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计汽缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是( )
A.两图中弹簧弹力均变大
B.图甲中气体压强变大，图乙中气体压强变小
C.相对于地面，图甲中汽缸位置下降，图乙中汽缸位置上升
D.相对于地面，图甲中活塞位置下降，图乙中活塞位置上升
9.如图，导热性能良好、粗细均匀的长直U形细玻璃管竖直放置在桌面上，左管封闭、右管开口且足够长，两段水银柱C、D封闭着A、B两段理想气体，两段理想气体的长度l1=l2=10 cm，水银柱C的长度h1=15 cm，水银柱D左、右两管高度差h2=20 cm，U形管水平长度L=19 cm。水银柱D在右管中的长度h大于l2，大气压强保持p0=75 cmHg不变，环境温度不变。求:
(1)A、B两段理想气体的压强;
(2)现将U形管缓慢顺时针转动90°，稳定后水银柱C移动的距离大小。
10.水平地面上放有一内壁光滑的圆柱形汽缸(顶部有卡扣)，内部的轻质活塞封闭一定质量的空气，当封闭空气的热力学温度T0=300 K时，活塞封闭空气的高度为3L，活塞上侧到汽缸顶部的距离为L，如图所示。现对封闭空气缓慢加热，活塞在上升过程中始终保持水平，外界大气压恒为p0=1×105 Pa，封闭空气可视为理想气体，求:
(1)活塞刚到达汽缸顶部时封闭空气的热力学温度T1;
(2)封闭空气的热力学温度T=480 K时的压强p。
梯级Ⅲ创新练
11.如图所示，铁丝环上布满肥皂液的薄膜，系在环上的棉线呈现松弛状态，细线上A点受到右侧薄膜张力F的方向可能正确的是( )
A.① B.② C.③ D.④
微练51 固体 液体和气体
1.C 解析 水黾没有沉入水中的主要原因是水的表面张力,C项正确。
2.D 解析 该图像是晶体熔化的图像,ab段表示固态,bc段表示固液共存状态,cd段表示液态,A项错误;该固体物质一定是晶体,可能是单晶体,也可能是多晶体,B项错误;a到b过程中,物质中分子平均速率变大,但不是每个分子的速率都增大,C项错误;b到c过程中,温度不变,则物质分子的平均动能不变,但是由于吸收热量,则分子势能增大,D项正确。
3.B 解析 荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力,A项错误;在水珠表面层,水分子相对于水珠内部分布比较稀疏,水分子间的作用力表现为引力,B项正确,C、D两项错误。
4.C 解析 玻璃管的裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故,A项错误;用磙子压紧土壤,使土壤中的毛细管变得更细,增强毛细现象,使地下水到地面上来,B项错误;液晶既具有液体的流动性,又像某些晶体那样具有光学各向异性,C项正确;浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关,水可以浸润玻璃,但是不能浸润石蜡,这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系,D项错误。
5.D 解析 由题意可知气体做等温变化,设容器内部气体缩短的长度为x,根据玻意耳定律可知p0LS=p0+(L-x)S,整理得x=,D项正确。
6.B 解析 方解石的双折射现象说明方解石具有各向异性,可知方解石是单晶体,具有固定的熔点,A项错误,B项正确;单晶体具有各向异性,但并非所有的物理性质都是各向异性,C项错误;而多晶体是由许多小的晶体杂乱无章地排列在一起组成的,使得多晶体不再具有规则的几何外形,而且也看不出各向异性的特点,D项错误。
7.D 解析 甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的,乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的,A、B两项错误;液体中A、B处的压强分别为pA=p0+ρghA,pB=p0+ρghB,由于hA>hB,所以pA>pB;气体分子间距离很大,C、D处气体分子平均碰撞情况一致,乙容器中pC=pD,C项错误;当温度升高时,pA、pB不变,乙容器中分子平均动能增大,分子热运动更剧烈,与器壁碰撞次数增多,故pC、pD都变大,D项正确。
8.C 解析 把汽缸和活塞当作整体,状态变化前后均满足平衡条件F=(M+m)g,故弹簧弹力保持不变,两活塞位置保持不变,A、D两项错误;题图甲中以汽缸为研究对象,由平衡条件得Mg+p0S=p1S,p0增大,故p1增大,又由于温度保持不变,由玻意耳定律可知,气体体积缩小,故汽缸位置下降;题图乙中以汽缸为研究对象,由平衡条件得Mg+p2S=p0S,p0增大,故p2增大,又由于温度保持不变,由玻意耳定律可知,气体体积缩小,故汽缸位置上升,B项错误,C项正确。
9.答案 (1)90 cmHg 70 cmHg (2)4.5 cm
解析 (1)A段理想气体的压强
p1=p0+ph1=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg,
B段理想气体的压强
p2=p1-ph2=90 cmHg-20 cmHg=70 cmHg。
(2)平放后p1'=p0=75 cmHg,
p2'=p1'-pL=75 cmHg-19 cmHg=56 cmHg,
根据玻意耳定律有
p1l1=p1'l1',p2l2=p2'l2',
解得l1'=12 cm,l2'=12.5 cm,
则有Δx=l1'-l1+l2'-l2,
解得Δx=4.5 cm。
10.答案 (1)400 K (2)1.2×105 Pa
解析 (1)活塞刚到达汽缸顶部时,气体发生等压变化,则有=,
解得T1=400 K。
(2)当封闭空气的热力学温度达到T1后,气体发生等容变化,则有=,
解得p=1.2×105 Pa。
11.A 解析 作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一层薄膜,叫做表面层,表面层里的分子比液体里的分子稀疏,分子间距离比液体内部大一些,分子间的相互作用力表现为引力。所以由于薄膜分子间的相互作用力表现为引力,使右侧薄膜产生收缩效果,则细线上A点受到右侧薄膜张力F的方向可能是①,A项正确。(共26张PPT)
微练51
固体 液体和气体
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1.如图所示，水黾静止在水面上。主要原因是( )
A.水面的支持力
B.水的浮力
C.水的表面张力
D.以上三个都有
梯级Ⅰ 基础练
水黾没有沉入水中的主要原因是水的表面张力，C项正确。
解析
2.(2025·威海模拟)如图所示，折线abcd是某种固体物质在一定压强下的熔化过程特征图，其中纵坐标表示热力学温度T，横坐标表示时间t，下列说法正确的是( )
A.ab段表示液态，bc段表示固液共存状态，cd段表示固态
B.该固体物质一定是单晶体
C.a到b过程中，物质中每个分子的速率都增大
D.b到c过程中，物质分子的平均动能不变，分子势能增大
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该图像是晶体熔化的图像，ab段表示固态，bc段表示固液共存状态，cd段表示液态，A项错误；该固体物质一定是晶体，可能是单晶体，也可能是多晶体，B项错误；a到b过程中，物质中分子平均速率变大，但不是每个分子的速率都增大，C项错误；b到c过程中，温度不变，则物质分子的平均动能不变，但是由于吸收热量，则分子势能增大，D项正确。
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3.(2025·辽阳模拟)春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是( )
A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D.在水珠表面层，水分子间的作用力为零
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荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，A项错误；在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，B项正确，C、D两项错误。
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4.下列关于固体、液体、气体的说法正确的是( )
A.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，这是由于高温使分子无规则热运动加剧的缘故
B.用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
D.某种液体是否浸润固体，仅由液体性质决定，与固体的性质无关
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玻璃管的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，A项错误；用磙子压紧土壤，使土壤中的毛细管变得更细，增强毛细现象，使地下水到地面上来，B项错误；液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，C项正确；浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关，水可以浸润玻璃，但是不能浸润石 蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，D项错误。
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5.(2025·济南模拟)光滑地面上水平放置一个质量为M、导热性能良好的容器，用一个质量为m、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为S0、S，容器内部气体的长度为L，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分别作用在活塞和容器上，且F1=F2=F，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为p0，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为( )
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由题意可知气体做等温变化，设容器内部气体缩短的长度为x，根据玻意耳定律可知p0LS=(p0+)(L-x)S，整理得x=，D项正确。
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6.(2025·镇江模拟)如图所示为方解石形成的双折射现象实验的照 片，下列关于方解石的说法正确的是( )
A.是非晶体
B.具有固定的熔点
C.所有的物理性质都是各向异性
D.是由许多单晶体杂乱无章地排列组成的
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方解石的双折射现象说明方解石具有各向异性，可知方解石是单晶体，具有固定的熔点，A项错误，B项正确；单晶体具有各向异性，但并非所有的物理性质都是各向异性，C项错误；而多晶体是由许多小的晶体杂乱无章地排列在一起组成的，使得多晶体不再具有规则的几何外形，而且也看不出各向异性的特点，D项错误。
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7.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
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甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中 C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，A、B两项错误；液体中A、B处的压强分别为pA=p0+ρghA，pB=p0+ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；气体分子间距离很大，C、D处气体分子平均碰撞情况一致，乙容器中pC=pD，C项错误；当温度升高时，pA、pB不变，乙容器中分子平均动能增大，分子热运动更剧烈，与器壁碰撞次数增多，故pC、pD都变大，D项正确。
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8.(2025·襄阳模拟)将密闭着一定质量的理想气体的导热汽缸按如图两种方式放置。图甲中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连；图乙中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计汽缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是( )
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梯级Ⅱ 能力练
A.两图中弹簧弹力均变大
B.图甲中气体压强变大，图乙中气体压强变小
C.相对于地面，图甲中汽缸位置下降，图乙中汽缸位置上升
D.相对于地面，图甲中活塞位置下降，图乙中活塞位置上升
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把汽缸和活塞当作整体，状态变化前后均满足平衡条件F=(M+ m)g，故弹簧弹力保持不变，两活塞位置保持不变，A、D两项错误；题图甲中以汽缸为研究对象，由平衡条件得Mg+p0S=p1S，p0增大，故p1增大，又由于温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故汽缸位置下降；题图乙中以汽缸为研究对象，由平衡条件得Mg+p2S=p0S，p0增大，故p2增大，又由于温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故汽缸位置上升，B项错误，C项正确。
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9.如图，导热性能良好、粗细均匀的长直U形细玻璃管竖直放置在桌面上，左管封闭、右管开口且足够长，两段水银柱C、D封闭着A、B两段理想气体，两段理想气体的长度l1=l2=10 cm，水银柱C的长度h1=15 cm，水银柱D左、右两管高度差h2=20 cm，U形管水平长度
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L=19 cm。水银柱D在右管中的长度h大于l2，大气压强保持p0=75 cmHg不变，环境温度不变。求:
(1)A、B两段理想气体的压强；
A段理想气体的压强
p1=p0+ph1=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg，
B段理想气体的压强
p2=p1-ph2=90 cmHg-20 cmHg=70 cmHg。
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(2)现将U形管缓慢顺时针转动90°，稳定后水银柱C移动的距离大 小。
平放后p1'=p0=75 cmHg，
p2'=p1'-pL=75 cmHg-19 cmHg=56 cmHg，
根据玻意耳定律有p1l1=p1'l1'，p2l2=p2'l2'，
解得l1'=12 cm，l2'=12.5 cm，
则有Δx=l1'-l1+l2'-l2，
解得Δx=4.5 cm。
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10.水平地面上放有一内壁光滑的圆柱形汽缸(顶部有卡扣)，内部的轻质活塞封闭一定质量的空气，当封闭空气的热力学温度T0=300 K时，活塞封闭空气的高度为3L，活塞上侧到汽缸顶部的距离为L，如图所示。现对封闭空气缓慢加热，活塞在上升过程中始终保持水 平，外界大气压恒为p0=1×105 Pa，封闭空气可视为理想气体，求:
(1)活塞刚到达汽缸顶部时封闭空气的热力学温度T1；
活塞刚到达汽缸顶部时，气体发生等压变化，则有=，
解得T1=400 K。
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(2)封闭空气的热力学温度T=480 K时的压强p。
当封闭空气的热力学温度达到T1后，气体发生等容变化，则有
=，
解得p=1.2×105 Pa。
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11.如图所示，铁丝环上布满肥皂液的薄膜，系在环上的棉线呈现松弛状态，细线上A点受到右侧薄膜张力F的方向可能正确的是( )
A.① B.② C.③ D.④
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梯级Ⅲ 创新练
作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一层薄膜，叫做表面层，表面层里的分子比液体里的分子稀疏，分子间距离比液体内部大一些，分子间的相互作用力表现为引力。所以由于薄膜分子间的相互作用力表现为引力，使右侧薄膜产生收缩效果，则细线上A点受到右侧薄膜张力F的方向可能是①，A项正确。
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