2026高考物理复习课件 第十五章第2讲 固体、液体与气体

第十五章热学第2讲固体、液体与气体 目录123教材阅读指导考点一固体和液体考点二气体压强的计算考点三　气体实验定律　理想气体状态方程考点四　气体状态变化的图像问题课时作业456 教材阅读指导(对应人教版选择性必修第三册相关内容及问题) 第二章第1节阅读“状态参量与平衡态”和“热平衡与温度”这两部分内容。第二章第2节[练习与应用]T2。第二章第3节阅读“理想气体”这一部分内容，对一定质量的理想气体，温度升高时其内能一定增大吗？提示：T2大。一定质量的某种气体，体积一定时，分子数密度相同，温度越高，分子平均动能越大，分子平均速率越大，气体压强越大。提示：一定增大，因为温度升高，分子热运动的平均动能增大，理想气体无分子势能。 第二章第3节阅读[拓展学习]“理想气体的状态方程”这一部分内容。第二章阅读“4固体”这一节内容。第二章阅读“5液体”这一节内容。第二章[复习与提高]A组T7。第二章[复习与提高]B组T5。提示：根据题图中状态A、C对应点的p、V坐标，及理想气体状态方程分析。提示：状态A到状态B为等压变化；状态B到状态C为等容变化。 考点一固体和液体 分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体天然外形规则不规则_______熔点确定______不确定物理性质各向异性_________各向同性一、固体的微观结构、晶体和非晶体1．晶体和非晶体确定不规则各向同性 原子排列有规则每个晶粒的排列________无规则转化晶体和非晶体_______________可以相互转化。如天然水晶是晶体，熔化再凝固成的石英玻璃是非晶体典型物质石英、云母、明矾、______玻璃、橡胶2．晶体的微观结构(1)如图所示，金刚石、石墨晶体的晶体微粒________地、_______地在空间排列。无规则在一定条件下食盐有规则周期性 现象原因具有天然规则的外形晶体微粒_______地排列各向异性晶体内部从任一结点出发在不同方向的相等_______上的微粒数_______具有异构性有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，是因为组成它们的微粒能够按照______________在空间分布，如碳原子可以形成石墨和金刚石有规则(2)晶体特性的解释距离不同不同的规则 二、液体的表面张力现象1．液体的表面张力(1)概念：液体表面层内存在的使液体表面_____的力。(2)作用：液体的表面张力使液体的表面具有______的趋势。(3)方向：表面张力的方向总是跟液面______，且与分界线_____。绷紧收缩相切垂直 2．浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作_____。一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作_______。如图所示。3．毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。浸润不浸润 三、液晶1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的________，又在一定程度上具有晶体分子的_________的性质。有些物质在特定的_________之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的_________具有液晶态。2．构成液晶的分子为_________，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子_________排列。流动性规则排列温度范围浓度范围有机分子相互平行 3．在低温时液晶会凝固成_______(如图甲所示)，不仅____________是有序的，而且________________也是有序的。当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使______________的有序性消失，转为液晶态(如图乙所示)。当温度进一步升高时，_________有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态(如图丙所示)。结晶态分子的取向分子重心的位置分子重心位置分子取向 4．__________排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。入射光的______方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。5．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的。6．应用：显示器、人造生物膜。分子取向偏振 1．有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。()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．物理性质各向同性的一定是非晶体。()5．若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管时，液体跟固体接触的面积有扩大的趋势。()√×√√√ 1．液体表面张力形成的原因在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子间的距离r略大于分子间的平衡距离r0，分子间的作用力表现为引力。2．浸润和不浸润的原因浸润和不浸润也是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，液体和与之接触的固体的相互作用可能比液体分子之间的相互作用强，也可能比液体分子之间的相互作用弱，这取决于液体、固体两种物质的性质。如果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，则液体能够浸润固体，反之，则液体不浸润固体。 3．毛细现象的成因分析由于液体浸润管壁，如细玻璃管中的水，液面呈如图形状。液面边缘部分的表面张力如图所示，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高。对于不浸润液体在细管中下降，也可作类似分析。 例1(人教版选择性必修第三册·第二章第4节[实验]改编)(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触石蜡层背面上一点，石蜡熔化的范围分别如图(1)、(2)、(3)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(4)所示。下列判断正确的是()A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，乙是晶体D．甲可能为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 解析由图(1)、(2)、(3)可知：在导热性能上甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由图(4)可知：甲、丙有固定的熔点，乙无固定的熔点，所以甲、丙为晶体，乙是非晶体，其中甲可能为多晶体，丙为单晶体，故B、D正确，A、C错误。 例2(2025·江苏省泰州市高三调研)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的缘故，故A错误；水银的表面张力比较大，同时水银和玻璃之间的相互作用力比较小，这就导致了水银在接触到玻璃时，会尽可能地减少表面积，从而呈球形，故B正确；当一根内径很细的管垂直插入液体中，浸润管壁的液体在管内液面上升，而不浸润管壁的液体在管内液面下降，故C错误；拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减少水分流失，故D错误。 考点二气体压强的计算 1．平衡状态下气体压强的求法(1)液面法：选取合理的液面为研究对象，分析液面两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液面两侧压强相等的方程，求得气体的压强。如图甲中选与虚线等高的左管中液面为研究对象。(2)等压面法：在底部连通的容器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等，且液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，其中p0为液面上方气体的压强，ρ为液体密度。如图甲中虚线处压强相等，则有pB＋ρgh2＝pA。而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2)。 (3)平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞、汽缸)的受力平衡方程，求得气体的压强。如图乙选活塞、图丙选液柱进行受力分析。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、汽缸)为研究对象，进行受力分析(特别注意内、外气体的压力)，利用牛顿第二定律列方程求解。 例3(粤教版选择性必修第三册·第二章第一节[练习]T1改编)若已知大气压强为p0，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，则各图中被封闭气体的压强分别为p甲气＝________；p乙气＝________；p丙气＝________；p丁气＝________。p0－ρghp0－ρghp0＋ρgh1 例4求汽缸中气体的压强。(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，汽缸厚度不计，活塞与汽缸间均无摩擦，均处于平衡状态)甲：________；乙：________；丙：_________________。 考点三　气体实验定律　理想气体状态方程 1．温度和温标(1)温度的热力学意义：一切达到________的系统都具有相同的温度。(2)两种温标：摄氏温标和热力学温标的关系：T＝____________。2．气体实验定律(1)等温变化——玻意耳定律①内容：一定质量的某种气体，在______不变的情况下，压强p与体积V成_______。②公式：_______＝p2V2，或pV＝C(C是常量)。热平衡t＋273．15K温度反比p1V1 压强正比 体积正比 压强理想化不太低 4．气体实验定律的微观解释(1)玻意耳定律的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_______。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强_______。(2)盖－吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能_____；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_____。是一定的就增大增大不变 (3)查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度_________。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强________。保持不变就增大 利用气体实验定律、理想气体状态方程解决问题的基本思路(1)选对象：确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：①热学研究对象(一定质量的理想气体)；②力学研究对象(汽缸、活塞、液柱或某系统)。(2)找参量：①分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程；②对力学研究对象往往需要进行受力分析，依据力学规律(平衡条件或牛顿第二定律)确定压强。(3)列方程：①依据气体实验定律或理想气体状态方程列出气体状态变化方程；②根据力学规律列出力学方程；③挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 例5(2023·海南高考)某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27℃时，压强p＝1．050×105Pa。(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，气体体积为原来的多少倍？ 例6(2024·甘肃省天水市高三下二模)某实验小组受酒店烟雾报警器原理启发，设计了如图所示的温度报警装置，在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝5cm2、质量m＝0．5kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，整个装置倒贴在水平天花板上，开始时房间的热力学温度T0＝300K，活塞与容器顶部的距离l0＝20cm，在活塞下方d＝4cm处有一压力传感器制成的卡口，环境温度缓慢升高时容器内气体温度也随之升高，当传感器受到的压力大于5N时，就会启动报警装置。已知大气压强恒为p0＝1．0×105Pa，取重力加速度大小g＝10m/s2，求：(1)封闭气体开始的压强p1；(2)触发报警装置的热力学温度T。答案(1)9×104Pa(2)400K 考点四气体状态变化的图像问题 例7(2023·辽宁高考)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的pT图像如图所示。该过程对应的pV图像可能是() 课时作业 [A组　基础巩固练]1．如图所示，工匠烧制玻璃制品时，将玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝，下列说法正确的是()A．玻璃是非晶体，高温熔化冷却后转变成了晶体B．玻璃是晶体，导热性表现为各向同性C．熔化后的玻璃表面的分子间作用力表现为引力，使其表面收缩D．熔化后的玻璃表面的分子间作用力表现为斥力，使其表面扩张 解析：玻璃是非晶体，高温熔化冷却凝固后仍然是非晶体，玻璃导热性表现为各向同性，故A、B错误；玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝，是因为液体表面张力的作用，即熔化后的玻璃表面的分子间作用力表现为引力，使其表面收缩，故C正确，D错误。 2．(2022·上海高考)如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为()A．20cmB．25cmC．40cmD．45cm解析：设玻璃管的横截面积为S，移动右侧玻璃管前，左侧玻璃管内封闭气体的压强为p1＝p0－ρgΔh＝75cmHg－25cmHg＝50cmHg，封闭气体的体积为V1＝30cm·S；当移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平时，设左侧玻璃管内气体柱的长度为L，则气体体积为V2＝LS，气体压强为p2＝p0＝75cmHg；由玻意耳定律有p1V1＝p2V2，解得L＝20cm，A正确。 3．(2025·八省联考河南卷)汽车轮胎压力表的示数为轮胎内部气体压强与外部大气压强的差值。一汽车在平原地区行驶时，压力表示数为2．6p0(p0是1个标准大气压)，轮胎内部气体温度为315K，外部大气压强为p0。该汽车在某高原地区行驶时，压力表示数为2．5p0，轮胎内部气体温度为280K。轮胎内部气体视为理想气体，轮胎内体积不变且不漏气，则该高原地区的大气压强为()A．0．6p0B．0．7p0C．0．8p0D．0．9p0 4．湖底温度为7℃，有一球形气泡从湖底升到水面(气体质量恒定)时，其直径扩大为原来的2倍。已知水面温度为27℃，大气压强p0＝1．0×105Pa，水的密度为1g/cm3，重力加速度取10m/s2。则湖水深度约为()A．65mB．55mC．45mD．25m 5．(2025·安徽省马鞍山市高三上月考)如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1＞H2，水银柱长度h1＞h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()A．A管向上移动，B管向下移动B．A管向下移动，B管向上移动C．均向下移动，A管移动较多D．均向上移动，A管移动较多 6．(2024·江西高考)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＝1200K，T2＝300K，气体在状态A的压强pA＝8．0×105Pa，体积V1＝1.0m3，气体在状态C的压强pC＝1．0×105Pa。求：(1)气体在状态D的压强pD；(2)气体在状态B的体积V2。答案：(1)2．0×105Pa(2)2．0m3 7．(2024·全国甲卷)如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离＝10，活塞的面积为1．0×10－2m2。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1．0×105Pa和300K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到200N并保持不变。(1)求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力的大小；(2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。答案：(1)100N(2)327K [B组　综合提升练]8．(2023·江苏高考)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中()A．气体分子的数密度增大B．气体分子的平均动能增大C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小 9．(2024·海南高考)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330cm3，薄吸管底面积为0．5cm2，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，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 (2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化；(3)画出封闭气体等温变化的pV图像，并通过计算标出a、b处坐标值。答案：(1)50N(2)见解析(3)如图所示