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(共53张PPT)
第二章　气体、液体和固体
第二节　气体实验定律(Ⅱ)
1.知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式.2.掌握等容变化的p-T图线、物理意义并会应用.3.知道什么是等压变化，理解盖-吕萨克定律的内容和公式.4.掌握等压变化的V-T图线、物理意义并会应用．
课前 · 自主预习
1．等容过程
对一定质量的某种气体，在体积不变时，__________随________变化而变化．
2．查理定律
(1)文字表述：对于一定质量的某种气体，在____________的情况下，__________与________________成正比．
气体等容变化
压强
温度
体积不变
压强p
热力学温度T
cT
(3)图像：从图甲可以看出，在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系．但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了．
甲
乙
(4)热力学温度：图乙的新温度T＝t＋273.15(通常计算时可认为T＝t＋273)，这就是热力学温度，单位为开尔文．简称开，符号为K.图乙原点温度________(绝对温度)是不可能实现的．
(5)适用条件：气体的________一定，气体的________不变．
0 K
质量
体积
1．等压变化
一定质量的某种气体，在__________的条件下，体积随温度的变化.
2．盖-吕萨克定律
(1)文字表述：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．
气体等压变化
压强不变
cT
(3)适用条件：气体__________一定；气体________不变．
(4)等压变化的图像：由V＝cT可知在V-T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2______p1.(填“>”或“<”)
质量
压强
>
课堂 · 重难探究
气体的等容变化
3．等容线
(1)p-T图像．
①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与热力学温度T成正比．
②图像：过原点的直线．
③特点：斜率越大，体积越小．
(2)p-t图像．
①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与摄氏温度t的线性关系．
②图像：倾斜直线，延长线与t轴的交点为－273.15 ℃.
③特点：连接图像中的某点与(－273.15 ℃，0)连线的斜率越大，体积越小．
例1　(2025年中山期末)气垫运动鞋可降低运动时的振荡，可简化为鞋底内设置有可形成气垫的储气腔(腔内气体视为理想气体，忽略漏气).已知当环境温度为27 ℃，鞋子未被穿上时，每只鞋储气腔内气体体积为V0，压强为p0，等效作用面积恒为S，忽略其他结构产生的弹力，大气压强也为p0，假设储气腔内气体与外界温度始终相等，已知重力加速度g.
(1)当质量为m的运动员穿上该运动鞋，双脚直立时，求单只鞋储气腔内气体体积V1；
(2)运动鞋未被穿上时，气温从27 ℃上升到37 ℃，假设储气腔内气体的体积不变，求升温后储气腔内气体的压强．
变式1　某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝1.050×105 Pa.
(1)若温度t′＝37 ℃时，瓶内气压是多大？
(2)保持温度不变，挤压气体，使气压与(1)相同时，气体体积为原来的多少倍？
气体等压变化的规律
3．等压线
(1)V-T图像．
①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与热力学温度T成正比．
②图像：过原点的直线．
③特点：斜率越大，压强越小．
(2)V-t图像．
①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与摄氏温度t呈线性关系．
②图像：倾斜直线，延长线与t轴的交点为－273.15 ℃.
③特点：连接图像中的某点与(－273.15 ℃，0)，连线的斜率越大，压强越小．
例2　一开口向上直立的足够深的气缸，被一质量为m的活塞封住一部分气体(不漏气)，大气压强为p0，当密闭气体的温度由T1升高到T2时，求：
(1)温度为T2时气体的压强；
(2)温度为T2时气体的体积．(气缸的横截面积为S，忽略活塞与气缸间的摩擦，温度为T1时气体的体积为V1)
【答案】D
小练 · 随堂巩固
1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的2倍，则气体温度的变化情况是 (　　)
A．气体的摄氏温度升高到原来的2倍
B．气体的热力学温度升高到原来的2倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
【答案】B
2．如图所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p-t图线．p0表示标准大气压，则在状态B时气体的体积为 (　　)
A．5.6 L B．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L
【答案】D
3．(2025年长沙期中)如图所示，在水平地面上固定一个U形气缸，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体．已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁摩擦不计，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板．现缓慢升高气缸内气体的温度，则图中能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是 (　　)
【答案】D
A
B
C
D
4. 一端开口，另一端封闭的玻璃管内用水银封住一定质量的气体，保持温度不变，将管子以封闭端为圆心，从水平位置逆时针缓慢转到开口向上的竖直位置如图所示．正确描述气体状态变化的图像是 (　　)
A
B
C
D
【答案】C
【解析】玻璃管以封闭端为圆心，从水平位置逆时针转到开口向上的竖直位置过程中，理想气体的压强增大，由理想气体等温变化pV＝c，可知在温度不变的情况下，压强增大，体积会减小，故理想气体做的是等温压缩．结合图像，A、B、D都是膨胀，只有C是等温压缩．
5．(多选)(2025年全国卷)如图，一定量的理想气体先后处于V-T图上a、b、c三个状态，三个状态下气体的压强分别为pa、pb、pc，则 (　　)
A．pa＝pb B．pa＝pc
C．pa>pb D．pa【答案】AD
6．(2025年焦作期末)某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为0.06 m3，胎压为2个标准大气压，温度为27 ℃.已知1个标准大气压为p0＝1×105 Pa，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变．当轮胎内空气温度变为37 ℃，胎内空气的压强将变为多少？(结果保留2位有效数字)
课后提升训练
基础对点练
考点1　气体的等容变化
1．(2025年佛山期中)双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等．双层玻璃中间的密闭空间内会残留一些稀薄气体，密闭空间的体积认为不变．夜晚的温度低于白天，下列说法正确的是 (　　)
A．双层玻璃中间每个分子的速率在夜晚都会相应减小
B．夜晚双层玻璃中间的分子平均速率小于白天的分子平均速率
C．夜晚双层玻璃中间单位体积的分子数小于白天单位体积的分子数
D．白天双层玻璃中间密闭空间的压强比夜晚要小
【答案】B
【答案】C
考点2　气体的等压变化
3．(2024年云南期末)一定质量的理想气体，由状态A经状态B变为状态C，其中状态A到状态B过程为等压变化，状态B到状态C过程为等容变化．已知VA＝0.2 m3，TA＝TC＝280 K，TB＝308 K．气体在状态B时的体积大小VB和气体由状态B到状态C过程中压强p的变化情况是 (　　)
A．VB＝0.22 m3；p增大 B．VB＝0.22 m3；p减小
C．VB＝0.18 m3；p增大 D．VB＝0.18 m3；p减小
【答案】B
4．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 ℃升高到10 ℃，体积的增量为ΔV1；温度由283 K升高到288 K，体积的增量为ΔV2，则 (　　)
A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2
C．ΔV1<ΔV2 D．无法确定
【答案】A
考点3　p-T图像的理解和应用
5．(多选)如图所示是一定质量的气体从状态A经状态B到状态C的p-T图像，由图像可知 (　　)
A．VA＝VB
B．VB＝VC
C．VBD．VA>VC
【答案】AC
【解析】图线AB的延长线过p-T图像的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，故A正确；连接OC，直线OC也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，故C正确．也可以由玻意耳定律来分析B到C的过程，该过程是等温变化，由pV＝c知，压强p减小，体积V必然增大，B、D错误．
6．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是 (　　)
A．甲是等压线，乙是等容线
B．图乙中p-t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V-t线与t轴的交点对应的温度不一定是－273.15 ℃
C．由图乙可知，对于一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成一次函数关系
D．图乙表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同，但甲图表明随温度的升高，压强不变
【答案】AD
【解析】由查理定律p＝cT＝c(t＋273.15 K)及盖-吕萨克定律V＝cT＝c(t＋273.15 K)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错误；查理定律及盖-吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大、温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于图线是直线，故D正确．
综合提升练
7．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温(教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强)，结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管
上标注出温度的刻度值．当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm.B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是 (　　)
A．B管上所刻的温度数值上高下低
B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃
C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的
D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高
【答案】D
9．如图所示，一定质量的某种气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA各是什么过程？已知气体在状态A时体积为1 L，求其在状态B、C、D时的体积各为多少？并把此图改画为p-V图．
解：AB过程是等容升温升压，BC过程是等压升温增容即等压膨胀，CD过程是等温减压增容即等温膨胀，DA过程是等压降温减容即等压压缩．(共48张PPT)
第二章　气体、液体和固体
第四节　液体的表面张力
1.知道液体的微观结构.2.掌握液体的表面张力现象和原因.3.理解浸润和不浸润的概念，会分析其产生的原因.4.学会用分子力解释毛细现象．
课前 · 自主预习
1．微观结构
液体分子之间的距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力____.
2．宏观性质
有一定的体积，不易_____，具有______性，比固体扩散_______．
液体的表面张力
小
压缩
流动
速度快
3．分子力的特点
在液体内部，分子间的距离在______左右，而在表面层，分子比较________，分子间的距离大于______，因此分子间的作用表现为__________．
4．液体的表面张力
(1)定义：液体表面各部分之间相互______的力．
(2)作用效果：使液体表面具有_______的趋势．
(3)表面层：液体跟气体接触的表面存在的一个______.
r0
稀疏
r0
相互吸引
吸引
收缩
薄层
r0
1．浸润和不浸润
(1)一种液体会________某种固体并________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上，这种现象叫作________．
(2)附着层：当液体与______接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层．
(3)浸润和不浸润是________作用的表现．
毛细现象
润湿
附着
浸润
不浸润
固体
分子力
2．毛细现象
(1)毛细现象：浸润液体在细管中________的现象，以及不浸润液体在细管中________的现象，称为毛细现象．
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差________．
上升
下降
越大
课堂 · 重难探究
1．液体分子分布特点
由于蒸发现象，表面层分子的分布比液体内部稀疏，即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大．
2．分子力特点
液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．
3．表面特性
表面层分子之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膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．
液体的微观结构和表面张力
4．表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条线．如图所示．
5．表面张力的特点
(1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现．
(2)表面张力的方向与液面相切，垂直于分界线．
(3)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定．
(4)表面张力的作用是使液体表面积有收缩到最小的趋势．
例1　(2024年江苏联考)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
【答案】A
【解析】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.故选A.
变式1　(多选)下列现象中，关于液体的表面张力说法正确的是 (　　)
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用
B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉是水的表面张力作用的结果
D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
【答案】ACD
【解析】仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用．浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，A、C正确；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，B错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，D正确．
例2　喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂．其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果．水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上．从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示．下列说法正确的是 (　　)
浸润和不浸润、毛细现象
A．水滴呈椭球形的原因是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B．图中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C．水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D．图中水滴表面分子比水滴内部密集
【答案】C
【解析】液体表面张力作用使得水滴呈球形，但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；照片中的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C正确；照片中水滴表面的分子比水滴内部的稀疏，D错误．
变式2　(2024年无锡检测)如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象，管中水会沿管上升一段高度．如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是 (　　)
A
B
C
D
【答案】D
【解析】液柱在管中上升一定高度且液面呈现凹状，可知液体关于玻璃管是浸润的；如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后液面仍呈现凹状，且液体不可能向外喷出．故选D.
浸润现象的分析要点
1．一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系，例如：水银不浸润玻璃，但浸润铅；水浸润玻璃，但不浸润石蜡．
2．浸润和不浸润可以用附着层的液体分子的分布来解释，浸润的本质是扩展，不浸润的本质是收缩．
小练 · 随堂巩固
1．(多选)下列现象中，由液体的表面张力造成的是 (　　)
A．两滴水银相接触，立即会合并到一起
B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形
C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿
D．水珠在荷叶上呈球形
【答案】ABD
【解析】用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.
2．(多选)关于液体表面的张力，下列说法正确的是 (　　)
A．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间的平均距离大于r0
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势
【答案】BD
【解析】在液体与气体接触的表面处形成一个特殊的薄层，称为表面层，在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r>r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势．故B、D项正确．
3．将一洁净的细玻璃管插入某种液体中，下列示意图可能正确的是 (　　)
A
B
C
D
【答案】A
【解析】浸润液体在细管中上升，由于表面张力的作用，管内液面是凹着的，管外的液面与细管接触处的液面也是向上弯曲的，若液体不浸润细玻璃管，在细玻璃管中的液面下降，并形成向上凸的形状，故选A.
4．下列对浸润与不浸润现象的认识，正确的是 (　　)
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C．不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D．不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力
【答案】D
【解析】一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能肯定哪种液体是浸润液体或不浸润液体，A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子表现出相互排斥的力，附着层有扩展的趋势，故B、C错误，D正确．
5．(多选)下列现象中与毛细现象有关的是 (　　)
A．砖块吸水
B．洗净的衣服在太阳下被晒干
C．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，毛巾湿润
D．自来水笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中
【答案】AC
【解析】砖块吸水是因为砖块内部有很多细小的通道，属于毛细现象，A正确；洗净的衣服在太阳下被晒干，是汽化现象，不是毛细现象，B错误；毛巾内有很多细小的缝隙，将毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升使毛巾浸润，是毛细现象，C正确；自来水笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中，是大气压的作用，不是毛细现象，D错误．
6．(多选)下列说法正确的是 (　　)
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于针受到了浮力
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是因为水在油脂上不浸润
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这只与液体的种类有关，与毛细管的材质无关
【答案】BC
【解析】把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是因为水表面存在表面张力的缘故，故A错误；水对油脂表面是不浸润的，所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，故B正确；宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，故C正确；毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，故D错误．
课后提升训练
基础对点练
考点1　液体的微观结构和表面张力
1．关于液体，下列说法正确的是 (　　)
A．液体的性质介于气体和固体之间，更接近气体
B．小液滴成球状，说明液体有一定形状和体积
C．液面为凸形时表面张力使表面收缩，液面为凹形时表面张力使表面伸张
D．液体的扩散比固体的扩散快
【答案】D
【解析】液体性质介于气体和固体之间，更接近于固体，具有不易被压缩，有一定体积，没有一定形状，扩散比固体快等特点，A、B错误，D正确．无论液面为凸面还是凹面，表面张力总是使表面收缩，C错误.
2．如图所示，金属框上阴影部分表示液体肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分，若将液体肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的 (　　)
【答案】D
【解析】肥皂膜未刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状，当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最小，所以棉线被拉成凹的圆弧形状，故选D.
3．(2025年辽阳期末)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
【答案】B
【解析】荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，A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正确，C、D错误．
考点2　浸润和不浸润、毛细现象
4．(2024年浙江开学考)“天宫课堂”中，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
【答案】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正确；球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的，B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错误．
5．图甲是吹肥皂泡游戏的场景，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出肥皂泡，下列说法正确的是 (　　)
A．肥皂水不浸润玻璃杯壁
B．肥皂泡表面张力方向和表面垂直
C．肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关
D．肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力
【答案】C
【解析】由题图乙可知，肥皂水可以浸润玻璃，A错误；肥皂泡表面张力方向和表面平行，B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，C正确；肥皂泡表面液体分子间既存在引力也存在斥力，合力表现为引力，D错误．
6．(2025年宜昌期中)两支玻璃管中分别装有水和水银，其上表面发生弯曲现象如图所示，下列说法正确的是 (　　)
A．只有水表面存在着表面张力
B．不论水还是水银表面层分子分布都比内部稀疏
C．水是浸润液体，水银是不浸润液体
D．若将两头开口的玻璃管插入装有水银的槽中，则玻璃管中的水银面高于槽中的水银面
【答案】B
【解析】不论水还是水银其表面都具有收缩趋势，都存在表面张力，A错误；液体表面存在张力的原因是液体表面分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，表面层分子比内部稀疏，分子力表现为引力，B正确；浸润或不浸润要看固体和液体两者，不能说某液体是浸润液体或不浸润液体，C错误；由图可知，水银不浸润玻璃，则由毛细现象原理可知，玻璃管中水银面应低于槽中水银面，D错误．
综合提升练
7．(2025年河源期中)关于液体相关性质，下列说法正确的是 (　　)
A．在玻璃试管中，液体不浸润细管壁就不能产生毛细现象
B．滴入水中的红墨水很快散开是液体表面张力的作用
C．“池塘中的溜冰者”水黾能在水面上行走靠的是液体表面张力的作用
D．天鹅羽毛上有一层很薄的脂肪，使水能浸润羽毛
【答案】C
【解析】在玻璃试管中，不论液体是否浸润细管壁都能产生毛细现象，A错误；滴入水中的红墨水很快散开，是分子的无规则运动的结果，与表面张力无关，B错误；水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用，C正确；天鹅的羽毛上有一层油脂，使水不能浸润羽毛，D错误．
8．如图所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中 (　　)
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现小于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
【答案】D
【解析】根据题意可知，当玻璃板与水面接触时，玻璃板与水分子之间存在作用力，玻璃板被拉起时，要克服水分子之间的作用力，则拉力大于玻璃板的重力，与压强无关，D正确．
9．(2025年山东名校段考)如图为某同学外出旅游时给盆栽设置的自动浇水装置，棉线一端放入盛水容器，另一端放入盆栽，水会持续经过细线到达盆栽，下列说法正确的是 (　　)
A．水不浸润棉线
B．该装置利用了毛细现象
C．细线与水接触的附着层内，水分子间的作用力表现为引力
D．在完全失重的环境下，该装置将不会对盆栽浇水
【答案】B
【解析】水能从盛水容器通过棉线到盆栽，水浸润棉线，A错误；该装置通过棉线把水从低处引到高处，利用了毛细现象，B正确；细线与水接触的附着层内，由于棉线分子对水分子的吸引力，水分子比较密集，水分子间的作用力表现为斥力，C错误；在完全失重的环境下，分子间作用力仍然存在，毛细现象更明显，该装置仍会对盆栽浇水，D错误．(共46张PPT)
第二章　气体、液体和固体
提升课一　气体实验定律和理想气体模型的综合应用
课堂 · 重难探究
1．液柱因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为液柱的竖直高度).
2．不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力．
3．有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处的压强相等．
4．当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程更简洁．
例1　如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长h1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长h2＝25.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度h3＝60 cm.已知大气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管内下部空气柱长度变为20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，则活塞下推的距离为 (　　)
A．20 cm B．15 cm
C．10 cm D．35 cm
【答案】A
【解析】活塞未下推之前，液柱下端封闭气体的压强p1＝p0＋ρgh＝100 cmHg，液柱下端封闭气体，根据玻意耳定律可知p1V1＝p2V2，其中V1＝25S，V2＝20S，联立解得p2＝125 cmHg.活塞下推后，管上端气体的压强为p3＝p2－ρgh＝100 cmHg，对管上端气体，根据玻意耳定律有p0V0＝p3V3，其中V0＝60S，V3＝LS，联立解得管上端气体的长度L＝45 cm，活塞下推的距离为h＝(60.0－L＋25.0－20.0) cm＝20.0 cm，故选A.
变式1　(2024年遵义模拟)如图所示的玻璃管粗细均匀，右侧的玻璃管封闭、左侧开口端竖直向上，现在玻璃管中注入一定量的水银，平衡时右侧封闭气柱的长度为L1＝15 cm，左侧液面比右侧液面低h＝5 cm.已知外界大气压强p0＝75 cmHg，外界温度不变，求：
(1)右侧封闭气体的压强；
(2)要使两侧水银面等高，要从左侧管口注入多长的水银柱．
解：(1)令右侧封闭气体的压强为p1，则有
p0＝p1＋ph，
解得p1＝70 cmHg.
(2)若两侧水银面等高，则右侧气体压强与大气压强相等，根据玻意耳定律有
p1L1S＝p0L2S，
解得L2＝14 cm.
令注入水银柱长度为L3，则有
L3＝h＋2(L1－L2)，
解得L3＝7 cm .
解决“气缸”类问题的一般思路
1．弄清题意，确定研究对象．研究对象一般分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(气缸、活塞或某系统).
2．分析清楚题目所述的物理过程，对研究对象的初、末状态及状态变化过程要掌握，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程．
3．注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程．
4．多个方程联立求解，对求解的结果注意分析其合理性．
“气缸”类问题
例2　(2025年东莞检测)气体弹簧是山地自行车常用的一种减震装置，其简化结构如图所示．直立圆柱形密闭气缸导热性能良好，横截面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接．初始时，气缸内密闭一段长度为L0、压强为p1的气柱(可视为理想气体)，环境温度为T0，气体温度与环境温度保持一致．气缸与活塞间的摩擦忽略不计．在气缸顶部加一个物体A，稳定时气缸下降了0.2L0，此过程环境温度保持不变．
(1)求物体A的重力大小．
(2)若环境温度缓慢升高，气缸刚好回到初始状态所在位置时，环境温度升高了多少？
解：(1)设气缸下降0.2L0后，气体压强为p2，由玻意耳定律得p1L0S＝0.8p2L0S，
解得p2＝1.25p1，
气体对气缸上表面的压力增加量等于物体A的重力大小，即G＝p2S－p1S，
解得G＝0.25p1S.
解得T1＝1.25T0，
故ΔT＝T1－T0＝0.25T0.
多系统问题的处理技巧
多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析．要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等物理量的有效关联，若活塞可自由移动，一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系．
关联气体的状态变化问题
例3　(2025年江苏检测)如图所示，两端封闭的倾斜玻璃管内，有一段水银柱将管内气体分为两部分．在保持玻璃管与水平面间角度不变的情况下，将玻璃管整体浸入较热的水中，重新达到平衡．水银柱的位置变化情况是 (　　)
A．上移 B．下移
C．不动 D．无法确定
【答案】A
变式3　(2024年茂名检测)活塞把密闭气缸分成左、右两个气室，每室各与U形管压强计的一臂相连．压强计的两臂截面处处相同，U形管内盛有水银．开始时左、右两气室的体积相等，气压都为p0＝75 cmHg，且水银面处在同一高度，如图所示．现缓缓向左推进活塞，直到液体在U形管中的高度差为h＝40 cm.求此时右气室气体的压强．假定两气室的温度保持不变．不计U形管和连接管道中气体的体积．
1．打气问题
向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题．只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题．
2．抽气问题
从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看作是膨胀的过程．
理想气体的“变质量”问题
3．灌气问题
将一个大容器中的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题．分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看作是一个整体来研究，可将变质量问题转化为定质量问题．
4．漏气问题
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解．如果选容器内剩余气体与漏出的气体为研究对象，便可使问题变成定质量的气体状态变化的问题，可用理想气体状态方程求解．
例4　(2025年石家庄调研)司机李师傅跑长途前有检查汽车胎压的习惯，如图所示为他车内的胎压监测界面，图中胎压单位为bar(1 bar＝0.987 atm)，左前轮的胎压较小(2.0 bar).李师傅马上通过充气机给轮胎充气直到和其他轮胎胎压相同．已知轮胎的容积为30 L，充气机每分钟可以将压强为1 bar、体积为5 L的空气充入轮胎，忽略充气过程中轮胎温度和体积的变化，则李师傅需要充气的时间为 (　　)
A．1 min
B．2 min
C．3 min
D．4 min
【答案】C
变式4　小张想研究一只7号篮球的容积有多大．他先用气嘴将篮球内的气体全部排出，然后连接一支带气压表的打气筒开始给篮球打气．打气筒每打一次气能将体积为0.25 L、压强为1 atm的空气打入球内，该过程不漏气，当他打气56次后，气压表的示数为2 atm.已知环境温度为27 ℃，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273 K.
(1)若认为篮球内部气体的温度与环境温度相同，则篮球的容积为多少？
(2)若打气结束时篮球内部气体的实际温度为57 ℃，则篮球的实际容积为多少？
解：(1)由题可知，气体的初状态
p1＝1 atm，V1＝0.25 L，
气体的末状态
p2＝2 atm，T1＝T2＝300 K，
由于整个过程温度不变，根据玻意耳定律可知
p1·nV1＝p2V2，
代入数据解得V2＝7 L，即篮球的容积为7 L.
课后提升训练
1．(2025年江门检测)如图所示为模拟气体压强产生机理的实验，在一定时间内将大量沙粒从秤盘上方某一高度处均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动情况．关于该实验下列说法正确的是 (　　)
A．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟温度降低对气体压强的影响
B．仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟体积增大对气体压强的影响
C．仅将倒沙的位置升高，可模拟温度升高对气体压强的影响
D．仅将倒沙的位置升高，指针示数不变
【答案】C
【解析】因气体体积减小时，气体的分子数密度增加，则单位时间内撞击器壁的分子数增加，则仅增加单位时间内倒下沙粒数量，可模拟体积减小时对气体压强的影响，A、B错误；因气体温度升高时，分子平均速率增加，气体分子对器壁的碰撞力变大，则仅将倒沙的位置升高，可模拟温度升高对气体压强的影响，C正确；仅将倒沙的位置升高，则沙粒落到秤盘上时对秤盘的碰撞力变大，则指针示数变大，D错误．
2．(2025年中山段考)竖直放置的粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图所示．已知两部分气体A和B的体积关系是VB＝3VA，将玻璃管温度均升高相同温度的过程中，水银将 (　　)
A．向A端移动
B．向B端移动
C．始终不动
D．以上三种情况都有可能
【答案】D
3．(2025年梅州模拟)如图所示，一定质量的理想气体从状态a，先后到达状态b和c，pa＝pb＝p，Ta＝Tc，Vc＝Vb＝4Va＝4V.则 (　　)
A．a→b过程气体分子平均动能减小
B．b→c过程气体分子数密度减小
C．a→b过程气体吸热比b→c过程气体放热多3pV
D．状态a、b、c的压强大小关系为pa＝pb＝3pc
【答案】C
4．(多选)(2024年新疆卷)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程．上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程．下列说法正确的是 (　　)
A．1→2过程中，气体内能增加
B．2→3过程中，气体向外放热
C．3→4过程中，气体内能不变
D．4→1过程中，气体向外放热
【答案】AD
【解析】1→2为绝热过程，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知此时气体体积减小，外界对气体做功，故内能增加，A正确；2→3为等压过程，根据盖-吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气体体积增大，气体对外界做功，有W<0，故气体吸收热量，B错误；3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，有W<0，根据热力学第一定律可知气体内能减小，C错误；4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，有W＝0，故可知气体向外放热，D正确．
5．(2025年惠州检测)一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，V-T图像如图所示，下列说法正确的是 (　　)
A．a状态的压强小于b状态的压强
B．b状态的压强大于c状态的压强
C．a状态的压强等于c状态的压强
D．c状态每个分子的动能都比a状态的大
【答案】C
7．(2024年全国卷)如图，一竖直放置的气缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在气缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与气缸底部的距离bc＝10ab，活塞的面积为1.0×10-2 m2.初始时，活塞在卡销a处，气缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1.0×105 Pa和300 K．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200 N并保持不变．
(1)求外力增加到200 N时，卡销b对活塞支持力的大小；
(2)再将气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．
解：(1)活塞从位置a到b过程中，气体做等温变化，初态
p1＝1.0×105 Pa、V1＝S·11ab，
末态V2＝S·10ab，
根据p1V1＝p2V2，
解得p2＝1.1×105 Pa.
此时对活塞根据平衡条件
F＋p1S＝p2S＋N，
解得卡销b对活塞支持力的大小N＝100 N.
8．(2025年安徽开学考)工作时将玉米粒倒入铁质容器后，将容器封闭，对容器加热，当内外气体压强之差Δp达到一定数值时，将容器打开即爆出爆米花．已知大气压强为p0、容器内的初始温度为27 ℃，Δp＝3.5p0，假设加热过程中，容器内玉米粒的体积不变，气体看成理想气体，T＝t＋273 K．求：
(1)为使玉米粒炸成爆米花，容器内的最低温度；
(2)将容器打开爆出爆米花，当容器内温度变为327 ℃时，容器内剩余气体与加热前气体的质量之比．(假设容器内剩余爆米花的体积与玉米粒的体积相同)(共65张PPT)
第二章　气体、液体和固体
第一节　气体实验定律(Ⅰ)
1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系.2.学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程.3.理解气体等温变化的p-V图像的物理意义.4.学会用玻意耳定律计算有关问题．
课前 · 自主预习
1．实验器材
铁架台、________、________、压力表(气压计)等．注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，这段________是我们的研究对象．
2．数据收集
空气柱的压强p由上方的________读出，体积V等于________读出的空气柱的长度l乘以空气柱的横截面积S.用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值．
探究气体等温变化规律
注射器
橡胶塞
空气柱
压力表
刻度尺
正比
反比
1．内容
一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，其压强p与体积V成________．
2．公式
__________(常量)或_____________．
3．适用条件
(1)气体质量不变、________不变．
(2)气体温度不太低、压强不太大．
玻意耳定律
反比
pV＝c
p1V1＝p2V2
温度
1．等温过程
气体在温度不变的情况下发生的状态变化过程．
2．p-V图像
等温变化中，一定质量气体的p-V图像为___________________，如图甲所示．
等温图像(p-V图像
双曲线中的一支
甲
乙
倾斜直线
课堂 · 重难探究
实验探究气体等温变化的规律
例1　用图甲所示的实验装置探究气体等温变化的规律．
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的________和________．
(2)关于该实验，下列说法正确的是 (　　)
A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B．改变气体体积时应快速推拉柱塞
C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
乙
丙
【解析】(1)探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度．
(2)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，A正确；实验时为防止气体温度变化，应慢慢推拉柱塞，B错误；实验时为防止温度发生变化，则不能用手握注射器推拉柱塞，C错误；只需关注图像斜率的变化即可探究压强和体积的关系，注射器旁的刻度尺只需要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，D正确．
变式1　某班级各实验小组利用如图甲所示装置进行“探究一定质量的气体等温变化规律”的实验，步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间某位置，将注射器与导气管、压强传感器逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值，同时记录对应的由压强传感器显示的气体压强值p；
③用V-图像处理实验数据．
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是____________________；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_____________和________________．
【答案】(1)在注射器活塞上涂一些润滑油　手不能握住注射器的封闭气体部分　缓慢推动活塞　(2)注射器与压强传感器连接处的气体体积
1．成立条件
玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立．
2．理解
玻意耳定律的数学表达式pV＝c中的常量c不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量c越大．
玻意耳定律的理解及应用
3．应用玻意耳定律的思路和方法
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件．
(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2).
(3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位).
(4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程．
(5)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去．
(6)统一单位：列方程时，由于等式两边是对应的，因此各物理量的单位可以不是国际单位，但等式两边必须用相同单位．例如，体积可以都用L，压强可以都用cmHg.
例2　(2024年佛山模拟)有一质量为M的圆柱形气缸，用质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体．当气缸静置在水平面开口向上时，气缸内空气柱长为L(图甲).现把活塞按如图乙那样悬挂，气缸悬在空中保持静止，求此时气缸内空气柱长度为多少？(已知大气压为p0，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，它与气缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变)
变式2　空气悬挂减震(气体弹簧)正在广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性．某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示．导热良好的直立圆筒形气缸内用横截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度T＝297 K，长度L1＝0.12 m、压强p1＝5.0×105 Pa.当车辆载重时，相当于在气缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定后封闭气体长度为L2＝0.08 m，
此过程中气体温度保持不变，求：(g取10 N/kg)
(1)稳定后封闭气体的压强p2；
(2)物体A的质量m.
对气体等温变化的图像的理解
例3　(多选)如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列关于气体的温度和分子平均速率的变化情况的说法，错误的是 (　　)
A．都一直保持不变
B．温度先升高后降低
C．温度先降低后升高
D．平均速率先增大后减小
【答案】AC
【解析】由图像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p-V图上作出几条等温线，如图所示．由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，A、C错误，B、D正确．
变式3　(多选)如图所示是一定质量的某气体状态变化的p-V图像，则下列说法正确的是 (　　)
A．气体做的是等温变化
B．气体的压强从A到B一直减小
C．气体的体积从A到B一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
【答案】BCD
【解析】一定质量的气体的等温过程的p-V图像即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，A错误；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，B、C正确；又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，D正确．
小练 · 随堂巩固
1．(多选)一定质量的气体，在等温变化的过程中，下列物理量一定不发生变化的是 (　　)
A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数
C．气体的压强 D．分子总数
【答案】AD
【解析】由于气体等温变化，温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率不发生变化，A正确；由于是针对一定质量的气体，所以气体的分子总数不变，D正确；在等温变化中，p和V在发生变化，单位体积内的分子数由于体积V的变化而变化，故B、C错误．
2．(2025年大连检测)将水杯开口向下倒置在水盆中，可在杯中封闭一段气体．现将水杯缓慢向上提起一段高度(杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出)，设环境温度保持不变，此过程中杯中封闭气体 (　　)
A．体积变小，压强变小
B．体积变大，压强变大
C．体积变小，压强变大
D．体积变大，压强变小
【答案】D
【解析】将水杯缓慢向上提起一段高度，由于水杯上升，水杯内水面与杯口水面的高度差减小，则杯内气体压强变小，气体做等温变化，根据pV＝c，可知此过程中杯中封闭气体体积变大．故选D.
3．(多选)如图所示是一定质量气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法中正确的是(A、B、C、D为四种状态) (　　)
A．tA＝tB B．tB＝tC
C．tC>tD D．tD>tA
【答案】AD
【解析】根据图像的变化规律可知tC＝tD>tA＝tB.故A、D正确．
4．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，则管内气体 (　　)
A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小
【答案】B
【解析】试管竖直放置时，封闭的气体压强为p＝p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p＝p0，根据玻意耳定律pV＝c，压强增大，则体积减小，故B正确．
5．(多选)如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，下列对气泡内气体分子的描述正确的有 (　　)
A．气体分子的平均速率不变
B．气体分子数密度增加
C．气体分子数密度不变
D．气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小
【答案】AD
【解析】在气泡缓慢浮起时，温度不变，而压强减小，气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小，D正确．由玻意耳定律知，体积增大，所以分子数密度减小，B、C错误．温度不变时，分子的平均动能不变，A正确．
6．(2025年佛山检测)如图所示，每个医用氧气钢瓶内体积为40 L，测得钢瓶内氧气压强为1.26×107 Pa.在医院实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用．小钢瓶体积为10 L，分装后每个小钢瓶内氧气压强均为4×105 Pa，要求大钢瓶内压强降到2×105 Pa时就停止分装．不计分装过程中氧气的泄漏，求一大钢瓶氧气可分装多少个小瓶供病人使用？(分装过程温度不变)
解：设大钢瓶内氧气由p1、V1等温变化为停止分装时的状态p2、V2，则
p1＝1.26×107 Pa，V1＝0.04 m3，p2＝2×105 Pa，
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，
解得V2＝2.52 m3.
可用于分装小瓶的氧气
p3＝2×105 Pa，V3＝(2.52－0.04) m3＝2.48 m3，
分装成小钢瓶的氧气p4＝4×105 Pa，V4＝nV，
其中小钢瓶体积为V＝0.01 m3，
根据玻意耳定律p3V3＝p4V4，
解得n＝124，即1大钢瓶氧气可分装124小瓶．
课后提升训练
基础对点练
考点1　探究气体等温变化规律的实验
1．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律．关于该实验的操作，下列说法正确的是 (　　)
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦，便于推拉柱塞
B．柱塞与注射器之间的摩擦会影响压强的测量
C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．实验中，探究体积与压强的关系时，不需要测量柱塞的横截面积
【答案】D
【解析】在柱塞上涂油的目的既是为了减小摩擦，也是为了避免漏气，A错误；因为有压力表测量气体的压强，则柱塞与注射器之间的摩擦对气体压强的测量无影响，B错误；手握紧注射器会改变气体的温度，不符合实验条件，C错误；实验中要验证p1V1＝p2V2，由于快速推拉柱塞前后柱塞横截面积不变，因此只需验证p1L1＝p2L2，无需测量柱塞的横截面积，D正确．
2．用图示装置探究气体等温变化的规律．实验室提供容积为5 mL和20 mL的两种注射器．用该装置测得多组压强p和体积V，作出图像甲，发现图像向下弯曲；为减少实验误差，改用软管连通注射器和压强传感器，作出图像乙，发现图像不过原点．下列对于实验的分析和改进措施正确的是 (　　)
A．图甲图线弯曲是因为快速推动柱塞
B．图甲图线弯曲的是因为没有把注射器固定在竖直平面内
C．图乙应该选用容积较大的注射器进行实验
D．图乙应该用很长的软管做实验
【答案】C
【解析】由图甲可知，p与V的乘积变小，可能的原因是漏气或者是温度降低，若是快速推动活塞，气体的温度会升高，则p与V的乘积会增大，直线会向上弯曲，A错误；由于测量的是气体压强与体积之间的关系，与重力无关，且压强是由压力表测的，因此注射器可以水平放置，B错误；图乙不过原点的原因是由于软管中存在一部分气体，计算时没有把这部分气体加进去，导致所作图线不过原点，因此应该采用大体积的注射器，从而使软管的那一部分气体可以被忽略，而用很长的软管做实验，则软管中气体占比会更大，影响也更大，C正确，D错误．
考点2　实验创新
3．(2025年苏州检测)如图所示，竖直插入水银槽的细长玻璃管内外两个水银面高度差为68 cm，当时大气压为75 cmHg.现保持温度不变，将玻璃管向上提起10 cm，管内 (　　)
A．气柱长度不变
B．气柱长度变短
C．水银柱上移
D．水银柱下降
【答案】C
【解析】将玻璃管向上提起10 cm，假设水银柱不动，封闭气体的体积会增大，根据玻意耳定律pV＝c(温度不变)，可知封闭气体压强会减小．而外界大气压不变，此时封闭气体压强小于大气压与管内水银柱产生压强之差，水银柱会向上移动，气柱长度会变长．所以，玻璃管向上提起10 cm后，水银柱上移．故选C.
4．“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强．下列说法正确的是 (　　)
A．实验时各实验小组间被封闭气体的质量和温度必须相同
B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
C．在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强的测量更准确
【答案】D
考点3　气体等温变化定律的图像及应用
5．如图是一定质量的某种气体在p-V图中的等温线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则 (　　)
A．S1＞S2 B．S1＝S2
C．S1＜S2 D．无法比较
【答案】B
6．(多选)如图所示为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的是 (　　)
A．tA＝tB B．tB＝tC
C．tC>tA D．tD>tA
【答案】ACD
【解析】两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，故A正确；
两条等温线比较，tD>tA，tC>tA，故B错误，C、D正确．
7．如图，气缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的 (　　)
A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小
C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小
【答案】B
【解析】设活塞和沙漏的总质量为m，则对活塞分析可知pS＋mg＝p0S，则当m减小时，p增大；根据玻意耳定律pV＝c，可知体积减小， B正确．
8．(多选)某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是 (　　)
实验次序 1 2 3 4 5
p/(×105 Pa) 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66
V/mL 33.2 37.8 43.8 50.4 69.2
pV/(×105 Pa·mL) 40.2 40.1 40.7 40.3 45.7
A.温度升高 B．温度降低
C．漏入气体 D．漏出气体
【答案】AC
【解析】若pV值变大，可能是温度升高使p增大；当温度一定时，也可能是气体变多使p变大，即气体质量变大．温度升高，与结论相符，A正确；温度降低，与结论不相符，B错误；漏入气体，与结论相符，C正确；D漏出气体，与结论不相符，D错误．
综合提升练
9．某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律．
(1)(多选)在实验中，下列操作正确的是______．
A．用橡胶塞密封注射器
B．用游标卡尺测量柱塞的直径
C．读取刻度尺上显示的空气柱长度
D．气体的压强和体积必须用国际单位
(2)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是______．
A
B
C
D
【答案】(1)AC　(2)C　(3)实验过程中存在漏气现象(或者温度降低)
【解析】(1)为了保证实验过程的气密性，确保气体质量不变，实验时，需要用橡胶塞密封注射器，A正确；由于注射器的直径均匀恒定，根据V＝LS可知，气体体积和空气柱的长度成正比，因此不需要利用游标卡尺测量柱塞的直径，只需要读取刻度尺上显示的空气柱长度，B错误，C正确；根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，其中体积的单位可用mL，也可以用cm3，dm3，m3，压强单位可以用国际单位Pa，也可以用单位cmHg，D错误．
10．开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示．气缸与活塞间的摩擦忽略不计．现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是 (　　)
A
B
C
D
【答案】D
【解析】由于气缸导热性能良好，气缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体压强增大，由玻意耳定律得知，气体体积减小，气体体积与压强成反比，A、B、C错误，D正确．(共57张PPT)
第二章　气体、液体和固体
第五节　晶体
第六节　新材料
1.知道晶体和非晶体、单晶体和多晶体的异同点.2.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别.3.知道各向异性和各向同性的物理现象和性质.4.学会用单晶体的微观结构特点来解释单晶体外形的规则性和物理性质的各向异性，理解液晶的微观结构．
课前 · 自主预习
1．固体分类
固体可以分为_______和_______两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是_______，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是_________.
2．晶体
单晶体具有______的几何形状，多晶体和非晶体没有______的几何形状，晶体________________的熔点，非晶体________．
晶体和非晶体
晶体
非晶体
晶体
非晶体
确定
确定
有确定
没有确定的熔点
3．晶体特点
有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为____________．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作____________.由于多晶体是许多________杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是___________的．
各向异性
各向同性
单晶体
各向同性
1．规则性
单晶体的原子(分子、离子)都是按照各自的规则排列，具有_________的周期性．
2．变化或转化
在不同条件下，同种物质的微粒按照___________在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石．有些晶体______________可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃．
晶体的微观结构、液晶
空间上
不同规则
在一定条件下
3．液晶
(1)液晶：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有__________的物质叫液晶．这是介于液态和固态间的一种中间态．
(2)出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，有些物质在特定的________范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定________范围内具有液晶态．
(3)液晶的微观结构：通常________分子、________分子和________分子的物质容易具有液晶态．
(4)应用：除用作__________外，在生物医学、电子工业、航空工业等领域都有重要的应用．
各向异性
温度
浓度
棒状
碟状
碟状
显示器
1．半导体材料：半导体的导电性能可通过________来控制．
2．纳米材料：纳米材料是指三维空间中至少有一维处于_______尺度范围或由它们作为重要单元构成的材料．
3．超材料：典型的超材料包括____________、____________、____________等．
新材料
掺杂
纳米
左手材料
光子晶体
超磁性材料
课堂 · 重难探究
1．晶体与非晶体的区别
探究晶体和非晶体
固体分类 宏观外形 物理性质
非晶体 没有确定的几何形状 ①没有确定的熔点
②导电、导热、光学性质表现为各向同性
晶体 单晶体 有天然规则的形状 ①有确定的熔点
②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体 一个个小晶体粒粘在一起，没有确定的几何形状 ①有确定的熔点
②导热、导电、光学等性质表现为各向同性
2．正确理解单晶体的各向异性
(1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的.
①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时，测试结果不同．
②通常所说的物理性质包括弹性、导热性能、导电性能、机械强度和折射率等．
(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：
①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．
例1　(2024年扬州期中)如图所示为方解石的双折射现象的照片，关于方解石的说法正确的是 (　　)
A．是多晶体
B．具有固定的熔点
C．导电性能也是各向异性
D．没有规则的几何形状
【答案】B
【解析】光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以图中方解石的双折射现象说明方解石是单晶体，A错误；方解石是单晶体，具有固定的熔点，B正确；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，该方解石属于单晶体，具有规则的几何形状，D错误；单晶体具有各向异性，但不是所有性能都具有各向异性，虽然光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，但是不能确定导电等性能也有各向异性，C错误．
变式1　在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触蜡上的一点，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，以下说法正确的是 (　　)
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、乙为晶体，丙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
【答案】D
【解析】由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，D正确．
变式2　如图所示，ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板，AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好)，关于圆板，下列说法正确的是 (　　)
A．圆板是非晶体
B．圆板是多晶体
C．圆板是单晶体
D．不知有无固定熔点，无法判定是晶体还是非晶体
【答案】C
【解析】电流表示数发生变化，说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同，即各向异性，所以圆板是单晶体．故选C.
1．对单晶体各向异性的解释
如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同．
探究晶体的微观结构
2．对晶体具有一定熔点的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．
3．对多晶体特征的微观解释
晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有.
4．对非晶体特征的微观解释
在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性．
5．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．
例2　(2024年南通月考)白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷，图为黑磷微观结构，其分子以一定的规则有序排列．下列说法中正确的是 (　　)
A．黑磷是非晶体材料
B．黑磷熔化过程中温度保持不变
C．黑磷中每个分子都是固定不动的
D．黑磷的各种物理性质均为各向同性
【答案】B
【解析】根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误、B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷为单晶体，它的物理性质表现为各向异性，D错误．
变式3　(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是 (　　)
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
【答案】CD
【解析】石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．
各向异性和各向同性的原因
1．单晶体的物理性质不同取决于其微观结构，单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着，有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性．
2．多晶体是由许许多多晶粒组成的，晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，无规则的几何外形，多晶体在物理性质上表现为各向同性．
小练 · 随堂巩固
1．(多选)下列说法正确的是 (　　)
A．显示各向异性的物体必定是晶体
B．不显示各向异性的物体必定是非晶体
C．具有确定熔点的物体必定是晶体
D．不具有确定熔点的物体必定是非晶体
【答案】ACD
【解析】单晶体具有各向异性，故只要具有各向异性的固体必定是晶体，故A正确；非晶体和多晶体均显示各向同性，故不显示各向异性的物体不一定是非晶体，还可能是多晶体，故B错误；晶体均具有确定的熔点，非晶体不具有确定的熔点，所以具有确定熔点的物体必是晶体，不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体，故C、D正确．
2．(多选)如图所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是 (　　)
A．甲是晶体 B．乙是晶体
C．甲是非晶体 D．乙是非晶体
【答案】AD
【解析】在晶体熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体.
3．下雪了，晶莹的雪花像轻盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形状如图所示．下列关于雪花的说法正确的是(　　)
A．是多晶体
B．是非晶体
C．具有各向异性
D．雪花飞舞时，说明分子在做无规则运动
【答案】C
【解析】单片雪花会呈现六度旋转对称结构，体现了雪花凝结时各向异性，是单晶体，A、B错误，C正确；雪花飞舞是因为空气流动大的作用，并不能说明分子在做无规则运动，D错误．
4．有的物质在不同方向上的性能不同，如热传导性、导电性、透光率、弹性、强度等，这种特点广泛应用于太阳能电池、半导体元件、电力传输、航空航天等．那么，具有这种在不同方向上性能不同特性的物质 (　　)
A．可能是多晶体 B．一定是多晶体
C．一定是单晶体 D．可能是非晶体
【答案】C
【解析】多晶体和非晶体是各向同性，单晶体各向异性．具有这种在不同方向上性能不同特性的物质一定是单晶体．故选C.
5．(2025年南通期中)我国发现的“铌包头矿”获得国际矿物协会新矿物命名．“铌包头矿”是一种富含Ba、Nb、Ti、Fe、Cl的硅酸盐矿物，微观结构如图，则“铌包头矿”颗粒 (　　)
A．是非晶体 B．有固定的熔点
C．没有规则的外形 D．各向性质均相同
【答案】B
【解析】由图可知，该颗粒属于晶体，其有规则的外形，
且有固定的熔点，表现为各向异性．故选B.
6．玻璃管裂口尖端非常尖锐，如图甲所示，将其在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝，如图乙所示．该现象说明 (　　)
A．玻璃在导热时具有各向异性
B．烧熔使玻璃由晶体变为非晶体
C．玻璃烧熔为液态时表面分子间的作用力表现为斥力
D．玻璃烧熔为液态时表面存在张力
【答案】D
【解析】玻璃是非晶体，高温熔化冷却凝固后仍然是非晶体，导热性表现为各向同性，A、B错误；玻璃管裂口尖端在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝，是表面张力的作用，因熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力使其表面收缩，C错误，D正确．
7．(多选)关于液晶，下列说法中正确的有 (　　)
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
【答案】CD
【解析】液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，A、B错误．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C、D正确．
8．(多选)关于液晶的特点及应用正确的是 (　　)
A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点
【答案】BCD
【解析】通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，A错误，B、C、D正确．
课后提升训练
基础对点练
考点1　晶体与非晶体的特性
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 (　　)
A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
【答案】BC
【解析】金刚石、食盐、水晶是晶体，玻璃是非晶体，A错误；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B、C正确．
2．(多选)云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图所示.那么(　　)
A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片
B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片
C．实验说明玻璃片有各向同性，
可能是非晶体
D．实验说明云母有各向同性，是晶体
【答案】AC
【解析】(单)晶体在导热这一物理性质上具有各向异性，而非晶体则是各向同性．
考点2　液晶的性质和微观结构
3．液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中．下列四幅图哪个是液晶态分子排列图 (　　)
A
B
C
D
【答案】B
【解析】液晶在某个方向上看，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，A、D中分子排列非常有序，不符合液晶分子的排列规律，A、D错误；分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶分子的排列规律，B正确；分子排列是完全无序的，不符合液晶分子的排列规律，C错误．
4．通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域．如图所示，通电雾化玻璃是将液体高分子晶膜固化在两片玻璃之间，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．是液态的晶体
B．具有光学性质的各向同性
C．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
D．通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
【答案】D
【解析】液态是介于晶体和液体之间的中间状态，具有液体流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B错误；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，所以像毛玻璃不透明．通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C错误，D正确．
5．(多选)一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品，边长AB是宽AC的两倍，如图所示．若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻，阻值关系为R1＝2R2，则这块样品可能是 (　　)
A．单晶体 B．多晶体
C．非晶体 D．以上说法全错
【答案】BC
综合提升练
6．如图所示，表示一个平面上晶体物质微粒的排列情况，图上画出了三条等长线AB、AC和AD，在这三条线上物质微粒的数目均________(填“相同”或“不同”)，可以得出结论：晶体的物理性质是________(填“各向同性”或“各向异性”)的．
【答案】不同　各向异性
【解析】晶体和非晶体的重要区别是：晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点；同时晶体中单晶体具有各向异性，而非晶体都各向同性．因此这三条线上物质微粒的数目均不同，从而得出结论为：晶体的物理性质是各向异性的．
7．(多选)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列判断正确的有 (　　)
A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体
B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形
C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性
D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同
【答案】ABD
【解析】晶体具有固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则不一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确．
8．“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球．探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——压电效应．如图所示，石英晶体上下表面间的压电效应与对应侧面间的不同．则石英晶体 (　　)
A．没有确定的熔点
B．制成的传感器可测定压力大小
C．是各向同性的
D．是多晶体
【答案】B
【解析】由题意知，石英晶体具有各向异性的压电效应，制成的传感器可测定压力大小，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，B正确．
9．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的构成规律．如图所示的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：
(1)____________________________________________________.
(2)____________________________________________________.
【答案】(1)在确定方向上原子有规律地排列；在不同方向上原子的排列规律一般不同
(2)原子的排列具有一定的对称性
【解析】从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体，具有晶体的特点．(共65张PPT)
第二章　气体、液体和固体
第三节　气体实验定律的微观解释
1.理解气体压强产生的微观原因，知道影响压强的微观因素.2.学会用分子动理论和统计规律的观点解释三个气体实验定律.3.知道理想气体的特点．
课前 · 自主预习
1．产生原因
大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个__________的压力，从而产生压强．
2．压强特点
气体内部压强____________．
3．决定因素
(1)气体的________．(2)____________内的分子数．
气体压强的微观解释
稳定
处处相等
温度
单位体积
气体实验定律的微观解释
1．玻意耳定律
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定，体积减小时，分子的____________增大，气体的压强就________.
2．查理定律
一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的____________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的____________增大，气体的________就增大．
密集程度
增大
密集程度
平均动能
压强
3．盖-吕萨克定律
一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的__________增大．只有气体的________同时增大，使分子的____________减小，才能保持压强不变．
平均动能
体积
密集程度
1．理想气体
在任何温度、任何压强下都遵循______________的气体．
2．理想气体与实际气体
在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当作理想气体来处理．
3．理想气体状态方程
理想气体的压强、体积和热力学温度满足的关系式为____________.
理想气体
气体实验定律
温度
压强
课堂 · 重难探究
1．气体压强的决定因素
对气体压强微观解释的理解
宏观因素 微观因素 温度 体积 气体分子密度 气体分子平均速率
在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大 在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大 气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多 气体的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞 (可视作弹性碰撞)给器壁的撞击力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，平均撞击力就大
2.气体压强与大气压强的区别与联系
比较 气体压强 大气压强
区别 (1)因密闭容器的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生． (2)压强大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关. (3)气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 (1)由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强.如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强.
(2)地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值．
(3)大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强
联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的 例1　(多选)封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是 (　　)
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加
【答案】BD
【解析】气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大．所以B、D正确，A、C错误．
变式1　(多选)在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是 (　　)
A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力
B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
C．容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变
D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等
【答案】BCD
【解析】气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无关．故A错误，B、C、D正确．
1．玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
气体实验定律的微观解释
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子越密集，单位时间内撞到器壁单位面积上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示．
2．查理定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小．
(2)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁单位面积的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示．
3．盖-吕萨克定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小．
(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要保持压强不变，则影响压强的另一个因素需改变，即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大，如图所示．
例2　对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则 (　　)
A．当体积减小时，N必定增加
B．当温度升高时，N必定增加
C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D．当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变
【答案】C
【解析】气体的体积减小时，压强和温度是怎样变化的并不清楚，不能判断N是必定增加的，A、B错误；当压强不变而体积和温度变化时，存在两种变化的可能性：一是体积增大时，温度升高，分子的平均动能变大，即分子对器壁碰撞的力度增大，因压强不变，因此对器壁碰撞的频率降低，就是N减小；二是体积减小时，温度降低，同理可推知N增大，C正确，D错误．
变式2　(多选)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，对于它的状态变化的说法，不正确的是 (　　)
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体的分子平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
【答案】ACD
【解析】从p-V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误．
1．理想气体
理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理想模型，实际并不存在．
理想气体
2．特点
(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程．
(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点．
(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力．
(4)理想气体分子无分子势能，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关．
例3　(多选)关于理想气体，下列说法正确的是 (　　)
A．理想气体能严格遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
【答案】AC
【解析】理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A正确．理想气体是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，故B、D错误，C正确．
【答案】C
气体实验定律的综合应用
3．利用气体实验定律解决问题的基本思路
例4　汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全．发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生大量的氮气快速充入气囊．充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70 L，温度为300 K，压强为p1，囊内氮气的密度ρ＝1.25 kg/m3；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50 L、温度降为280 K、压强变为0.8p1时，不再排气，将气体视为理想气体．求：
(1)充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；(已知氮气的摩尔质量M＝28 g/mol，阿伏伽德罗常数NA＝6×1023 mol-1)
(2)驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来气囊内气体总质量的百分比(结果保留2位有效数字).
【答案】C
小练 · 随堂巩固
1．(多选)下面对气体压强的理解，正确的是 (　　)
A．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
B．气体压强取决于单位体积内的分子数和气体的温度
C．单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力就是气体对器壁的压强
D．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
【答案】ABC
2．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.则该过程中 (　　)
A．气体的内能减小
B．单位体积内的气体分子数增大
C．气体分子对器壁单位面积的作用力减小
D．单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数减小
【答案】D
3．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，则下列说法中正确的是(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变大，pC、pD也要变大
【答案】C
【解析】甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错误；液体产生的压强p＝ρgh，由hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD，C正确；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错误．
4．在做托里拆利实验时，玻璃管内有些残存的空气(可视为理想气体)，此时玻璃管竖直放置．假如环境温度增加，而大气压强不变，则 (　　)
A．空气柱的长度将减小
B．空气柱的压力将减小
C．空气柱的压强将减小
D．试管中水银柱的长度将减小
【答案】D
【解析】在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压．假如环境温度增加，则管内水银柱上方空气的压强增大，则管内空间的压强p＝p0－ρgh，因为管内空气压强变大，大气压不变，所以h变小，即管内水银柱长度变小，空气柱的长度将增大，故A、B、C错误，D正确．
5．如图所示，一定质量的理想气体用质量为M的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接触，在图示三种稳定状态下的温度分别为T1、T2、T3，则T1、T2、T3的大小关系为 (　　)
A．T1＝T2＝T3
B．T1＜T2＜T3
C．T1＞T2＞T3
D．T1＜T2＝T3
【答案】B
6．(2025年南京模拟)气缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气体的温度从T1迅速升高至T2.下列各图中，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，图线Ⅰ、Ⅱ分别为缸内气体在T1、T2两种温度下的分子速率分布曲线，其中正确的是 (　　)
A
B
C
D
【答案】A
【解析】温度越高，分子平均动能越大，图像的峰值越靠右，两图线与横轴所围面积相等．故选A.
课后提升训练
基础对点练
考点1　气体压强的微观解释
1．(2025年惠州检测)容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体，当温度升高时，下列说法正确的是 (　　)
A．气体分子的密度增大
B．每个气体分子的速率都增大
C．单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数不变
D．气体分子在单位时间内作用于单位面积器壁的作用力增大
【答案】D
【解析】因气体质量不变，体积不变，所以气体分子的密度不变，A错误；气体的温度升高时，气体分子的热运动加剧，这是大量分子热运动的集中体现，但对单个分子而言，讨论它的温度与速率之间的联系是没有意义的，每个气体分子的速率不一定都增大，B错误；理想气体的温度升高，分子的热运动加剧，使分子每秒钟内与单位面积的器壁碰撞的次数增多，因为分子的平均动能增加，所以分子在单位时间内对单位面积器壁的作用力也增大，C错误，D正确．
2．(多选)一定质量的气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为 (　　)
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C．气体分子的总数增加
D．气体分子数的密度增大
【答案】BD
【解析】气体经等温压缩，压强增大，体积减小，气体分子的总数不变，气体分子数的密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变．A、C错误，B、D正确．
考点2　理想气体模型
3．我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪录．若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体) (　　)
A．吸收热量 B．压强增大
C．内能减小 D．对外做负功
【答案】C
4．如图是一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是 (　　)
A．b状态在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两个状态一
样多
D．单位体积的分子数两个状态一样多
【答案】B
【解析】b状态比a状态体积大，故单位体积分子数b比a少，b状态比a状态温度高，其分子平均动能大，而a、b压强相等，故相同时间内a状态撞到单位面积上的分子数较多，B正确．
5．一定质量的理想气体状态变化如p-V图像所示，图中p1＝3p2，V2＝4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2.由状态1变化到状态2的过程中，下列说法正确的是 (　　)
A．气体内能不变
B．气体对外做功并放热
C．气体分子热运动平均动能增大
D．单位时间内器壁单位面积上受气体分子撞击的次数增加
【答案】C
综合提升练
6．(多选)如图所示为一定质量的理想气体在不同体积时的两条等容线，a、b、c、d表示四个不同状态，则 (　　)
A．气体由状态a变到状态c，其内能减少
B．气体由状态a变到状态d，其内能增加
C．气体由状态d变到状态c，其内能增加
D．气体由状态b变到状态a，其内能减少
【答案】ABD
7．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度．存放食物之前，该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电．若大气压为1.0×105 Pa，则通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为6 ℃，则此时冷藏室中气体的压强是 (　　)
A．2.2×104 Pa B．9.3×105 Pa
C．1.0×105 Pa D．9.3×104 Pa
【答案】D
8．(2025年上海期中)某研究性学习小组在做“研究等容情况下气体压强随温度的变化关系”实验的过程中，先后用了大、小不同的两个试管甲、乙，封闭了质量不同但温度和压强都相同的同种气体，将测得的实验数据在同一p-T坐标系中作图，得到的图像是 (　　)
A
B
C
D
【答案】C

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