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第38讲 固体、液体和气体
必备知识自查
核心考点探究
备用习题
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一、固体
1.分类：固体分为晶体和非晶体两类.晶体又分为________和________.
单晶体
多晶体
2.晶体与非晶体的比较
分类 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 ______ 不确定
物理性质 各向异性 __________ 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
确定
各向同性
二、液体
1.液体的表面张力
(1) 作用：液体的表面张力使液面具有______的趋势.
(2) 方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线______.
收缩
垂直
(3)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张
力变小；液体的密度越大，表面张力越大.
2.浸润和不浸润
(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______，不浸润液体在细管中______.
上升
下降
3.液晶的物理性质
(1) 液晶具有______的流动性.
(2) 液晶具有______的光学各向异性.
液体
晶体
(3)在某个方向上看，液晶的分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子
的排列是杂乱无章的.
三、气体实验定律和理想气体状态方程
1.等温变化——玻意耳定律
(1)内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积 成
______.
(2)公式：或 (常量).
(3)微观解释
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定.在这种情况下，
体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大.
反比
2.等容变化——查理定律
(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强 与热力学温
度 成______.
(2)公式： 或 (常量).
(3)推论式： .
(4)微观解释
一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变.在这种情
况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大.
正比
3.等压变化——盖-吕萨克定律
(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积 与热力学
温度 成______.
(2)公式：或 (常量).
(3)推论式： .
(4)微观解释
一定质量的气体，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，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变.
正比
4.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.
(2)理想气体不考虑分子势能，内能取决于温度，与体积无关.
(3)一定质量的某种理想气体状态方程：或(常量).
【辨别明理】
1.晶体一定有规则的外形.( )
×
2.晶体不一定表现为各向异性，单晶体一定表现为各向异性.( )
√
3.液体的表面张力其实质是液体表面分子间的引力.( )
√
4.任何气体都遵从气体实验定律.( )
×
5.理想气体的内能是所有气体分子的动能之和.( )
√
考点一 固体和液体性质的理解
1.晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.
(2)只要是具有各向异性的固体必定是晶体，且是单晶体.
(3)只要是具有确定熔点的固体必定是晶体，反之，必是非晶体.
2.液体表面张力
形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的
相互作用力表现为引力
表面特性 表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像
一层绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能
方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线
效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，
而在体积相同的条件下，球的表面积最小
考向一 晶体和非晶体
例1 [2025·江苏徐州模拟] 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，如图为黑磷的微观结构，其原子以一定的规则
有序排列.下列说法正确的是( )
A.黑磷是非晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度不变
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.黑磷分子在不同方向的导热性一定不同
√
[解析] 根据题图可知，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；
黑磷具有各向异性，但不一定体现在导热性上，D错误.
例2 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针尖接触薄片背面上的
一点,石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示.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,则下列说法中正确的是 ( )
A.甲一定是单晶体
B.乙可能是金属薄片
C.丙在一定条件下有可能转化成乙
D.甲内部的微粒排列是规则的,丙内部的微粒排列是不规则的
√
[解析] 甲固体在导热上显示各向同性且有固定的熔点，也有可能是多晶
体，故A错误；乙固体在导热上显示各向同性且无固定的熔点，一定是非
晶体，金属属于多晶体,故乙不可能是金属薄片,故B错误;丙固体在导热上
显示各向异性且有固定的熔点，一定是单晶体，在一定条件下，有些单晶
体可以转化成非晶体，故C正确；甲和丙都是晶体,所以其内部的微粒排列
都是规则的,故D错误.
考向二 液体
例3 [2025·四川广安期末] 关于液体表面张力，说法
正确的是( )
A.甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果
B.乙图中的液体表面层分子间的距离大于液体内部
分子间的距离，产生表面张力
C.丙图中水黾可以停在水面上，是由于受到水的浮力作用
D.丁图中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了浸润现象
√
[解析] 题图甲中露珠呈球形，这是液体表面张力的结果，故A错误；题图
乙中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现
为引力，从而产生表面张力，故B正确；题图丙中水黾可以停在水面上，
是由于液体表面张力形成水膜，水膜对水黾的弹力与水黾的重力平衡，故
C错误；题图丁中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了不浸润现象，故D错误.
例4 (多选)关于液晶，下列说法中正确的是( )
A.液晶不是液体和晶体的混合物
B.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D.所有物质都具有液晶态
√
√
[解析] 液晶并不是指液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，液晶像
液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，
故A、B正确；当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不
通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化
而变化，液晶并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，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.
例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.液体内深处的总压强， 为液面上方的压强.例如
图甲中虚线处压强相等，有，而 ，所以气
体的压强为 .
(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.例如图乙
中选活塞、图丙中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5(1) 若已知大气压强为 ，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度
均为 ，重力加速度为 ，求被封闭气体的压强.
[答案] 甲： 乙： 丙：
[解析] 设图中液柱的横截面积为
在题图甲中，以高为 的液柱为研究对象，由二力平衡知
,所以
在题图乙中，以高为 的液柱为研究对象，由二力平衡有
，解得
在题图丙中，仍以高为的液柱为研究对象，有 ，
所以
(2) 如图丁、戊中两个汽缸质量均为，内部横截面积均为 ，两个活塞的
质量均为 ，图丁中的汽缸静止在水平面上，图戊中的活塞和汽缸竖直悬
挂在天花板上.两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气、 ，大气压强为
，重力加速度为，求封闭气体、 的压强.
[答案] 丁： 戊：
[解析] 题图丁中选活塞为研究对象,受力分析如图甲所示，有
解得
题图戊中选汽缸为研究对象，受力分析如图乙所示，
解得
考点三 气体实验定律 理想气体状态方程
例6 (多选)[2025·云南玉溪模拟] 有一批水果要从昆明空运到北京，为了
在长途运输中保护水果，人们会选择泡沫箱、珍珠棉、瓦楞纸或充气袋等
材料，减少碰撞和挤压.已知昆明的气温为，压强为 ；北京气
温是，压强是 .有一个比较薄的塑料充气袋，在昆明密封且不
受挤压时恰好处于充饱状态，袋内气体可视为理想气体.这个充气袋空运
到北京后发生的现象是( )
A.充气袋将会变瘪 B.充气袋将会更加饱满
C.充气袋内气体内能将会减小 D.充气袋内气体内能将会增大
√
√
[解析] 根据理想气体状态方程有 ，解得 ，气体体
积缩小，充气袋将会变瘪，A正确，B错误；气体温度升高，内能增大，C
错误，D正确.
例7 [2025·湖南卷] 用热力学方法可测量重力加速度.如图所示，粗细均匀
的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为 的空气柱.液
柱长为，密度为 .缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为 ，大气压
强为 .
(1) 若整个过程中温度不变，求重力加速度 的大小；
[答案]
[解析] 竖直放置时封闭气体的压强为
水平放置时封闭气体的压强
由等温过程可得
解得
(2) 考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测
量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等.某次实验测量数据如下，
液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度 .
水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度 时，空气柱长度
与竖直放置时相同.已知, .根据该组
实验数据，求重力加速度 的值.
[答案]
[解析] 由等容过程有
代入数据可得
例8 [2025·广东卷] 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，大气压强为 ，
铸型室底面积为,高度为 ，底面与注气前气室内金属
液面高度差为，柱状气室底面积为 ,注气前气室内气
体压强为，金属液的密度为 ，重力加速度取 ,
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 和气室内
气体压强 .
[答案]
[解析] 根据体积关系有
可得下方液面下降高度为
此时下方气体的压强为
代入数据可得
(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面高度为 时，气室内气体压
强 .
[答案]
[解析] 初始时，上方铸型室内气体的压强为，体积
当上方铸型室内金属液面高为 时,铸型室内气体体积为
根据玻意耳定律有
可得上方铸型室金属液面高为 时，铸型室内的气体压强为
同理根据体积关系
可得
此时下方气室内气体压强为
代入数据可得
[技法点拨]
利用气体实验定律及理想气体状态方程解决问题的基本思路
考点四 理想气体状态变化的图像问题
关于一定质量的气体的不同图像的比较
图线类别 特点 示例
等温过程 (其中为恒量)，即、 之积越大的等温线对应 的温度越高，则线离原 点越远
图线类别 特点 示例
等温过程 ，斜率 ， 即斜率越大，则温度越 高
续表
图线类别 特点 示例
等容过程 ，斜率 ，即 斜率越大，则体积越小
等压过程 ，斜率 ，即 斜率越大，则压强越小
续表
例9 (多选)[2025·新课标卷] 如图所示，一定量的理想气
体先后处于图上、、 三个状态，三个状态下气
体的压强分别为、、 ，则( )
A. B. C. D.
[解析] 根据理想气体的状态方程有 ，变形有
，则 图线上的点与坐标原点连线的斜率代
表，则由题图可知 ，故选A、D.
√
√
例10 [2023·江苏卷] 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态
变化到状态 .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
√
[解析] 根据，可得,则从到为等容线，即从到 气体体积
不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从到 气体的温度升高，
则气体分子的平均动能变大，选项B正确；从到 气体的压强变大，则单
位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力变大，选项C错误；气体分子
的数密度不变，从到 气体分子的平均速率变大，则
单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，
选项D错误.
例11 [2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理
想气体经完成循环过程，和均为等温过程,和 均为等容
过程.已知,,气体在状态的压强 ,
体积,气体在状态的压强 .求：
(1) 气体在状态的压强 ;
[答案]
[解析] 气体从状态到状态 的过程发生等容变化，根据查理定律有
解得
例11 [2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理
想气体经完成循环过程，和均为等温过程,和 均为等容
过程.已知,,气体在状态的压强 ,
体积,气体在状态的压强 .求：
(2) 气体在状态的体积 .
[答案]
[解析] 气体从状态到状态 的过程发生等温变化，根据玻意耳定律有
解得
气体从状态到状态 发生等容变化，因
此气体在状态的体积也为
[技法点拨]
气体状态变化的图像的应用技巧
(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上
的点表示一定质量的理想气体的一个平衡态，它对应着三个状态参量；图像
上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.
(2)明确斜率的物理意义：在图像(或 图像)中，要比较两个状态
的压强(或体积)大小，可以比较表示这两个状态的点与原点连线的斜率的
大小，其规律是：斜率越大，则压强(或体积)越小；斜率越小，则压强
(或体积)越大.
考点一 固体和液体性质的理解
1.(多选)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种
非晶体.下列关于玻璃的说法正确的有( )
A.没有固定的熔点 B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列
[解析] 非晶体没有固定的熔点，晶体有固定的熔点，故选项A正确；非晶
体没有天然的规则的几何形状，单晶体才有，故选项B错误；非晶体具有
各向同性，故选项C正确；非晶体分子在空间上的排列没有规律，故选项
D错误.
√
√
2.关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是( )
A.甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果
B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果
C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是
毛细现象
D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象
√
[解析] 因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上
行走自如，故A错误；将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面
张力作用的结果，故B正确；浸润情况下，容器壁对液体的吸引力较强，
使得容器内液面升高，故浸润液体呈凹液面，而不浸润液体呈凸液面，都
属于毛细现象，故C错误；玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变
钝，是表面张力作用的结果，不是浸润现象，故D错误.
3.2022年3月23日下午，中国空间站“天宫课堂”开展第二次太空授课活动，
航天员王亚平在“天宫课堂”液桥演示实验中，用两滴水珠在两个板间，搭
起一座约 长的液体桥.关于这一现象，下列说法正确的是( )
A.水和液桥板间是不浸润的
B.液体表面张力的方向跟液面垂直
C.液体表面层的分子间距大于液体内部的分子间距
D.日常生活中我们在指间用水拉出的液桥最多几毫米，
是因为液体表面张力比在太空小
√
[解析] 水和液桥板间是浸润的，若不浸润，则水将不会附着在板上，从
而无法形成液桥，故A错误；液体表面张力使液体表面具有收缩的趋势，
它的方向跟液面相切，故B错误；由于液体表面层的分子间距大于液体内
部的分子间距，从而使液体表面存在张力，故C正确；日常生活中我们在
指间用水拉出的液桥最多几毫米，是因为液体受到自身重力的影响较大，
并不是表面张力比在太空小的原因，故D错误.
考点二 气体压强的计算
4.若已知大气压强为 ，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度
均为 ，重力加速度为 ，则( )
A.图甲中被封闭气体的压强为
B.图乙中被封闭气体的压强为
C.图丙中被封闭气体的压强为
D.图丁中被封闭气体的压强为
√
[解析] 在图甲中,以高为 的液柱为研究对象,由二力平衡知
，所以；在图乙中,以 液面为研究对象,
由平衡条件得，即，所以 ；在
图丙中,以液面为研究对象,有 ，所以
；在图丁中,以液面 为研究对象,由二力平衡得
，所以 ，选项D正确.
5.求汽缸中气体的压强.(大气压强为，重力加速度为，活塞的质量为 ，
横截面积为，汽缸、物块的质量均为 ，活塞与汽缸间均无摩擦，均处
于平衡状态)
甲________ 乙_ _______ 丙____________
[解析] 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件
知，可得 ；题图乙中选汽缸为研究对象，受
力分析如图乙所示，由平衡条件知，可得 ；
题图丙中选活塞为研究对象，受力分析如图丙所示，由平衡条件得
，其中，， ，
联立可得 .
考点三 气体实验定律 理想气体状态方程
6.为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药
瓶里后再抽取药液，如图所示.某种药瓶的容积为，内装有 的
[答案]
药液，瓶内气体压强为 .护士把注射器内横截面积为
、长度为、压强为 的气体注入药瓶，若瓶
内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的
压强.
[解析] 对注射器内的气体及药瓶内气体整体
初态：压强为 ，体积为
末态：体积为，压强为
由玻意耳定律可得，解得
7.为了监控锅炉外壁的温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开
口向上的圆柱形导热汽缸，汽缸内有一质量不计、横截面积 的
活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物.当缸内
温度为时，活塞与缸底相距 、与重物相
距.已知锅炉房内空气压强 ，重力
加速度大小取 ，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的
摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度.
(1) 当活塞刚好接触重物时，求锅炉外壁的温度 .
[答案]
[解析] 活塞上升过程中，缸内气体发生等压变化，，
由盖-吕萨克定律有
解得
7.为了监控锅炉外壁的温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开
口向上的圆柱形导热汽缸，汽缸内有一质量不计、横截面积 的
活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物.当缸内
(2) 当锅炉外壁的温度为 时，轻绳拉力刚好为零，警
报器开始报警，求重物的质量 .
[答案]
温度为时，活塞与缸底相距 、与重物相
距.已知锅炉房内空气压强 ，重力
加速度大小取 ，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的
摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度.
[解析] 活塞刚好接触重物到轻绳拉力为零的过程中，缸内气体发生等容
变化，
由平衡条件有
由查理定律有
解得
考点四 理想气体状态变化的图像问题
8.如图所示，一定质量的理想气体经历、、 、
四个过程，下列说法中正确的是( )
A.过程中气体压强减小 B. 过程中气体压强减小
C.过程中气体压强减小 D. 过程中气体压强减小
√
[解析] 根据理想气体状态方程可知,在
图像中，图线上各点与坐标原点连线的斜率与压强有关，
斜率越大则压强越小. 过程中图线的延长线过 图像坐
标原点，为等压线，所以压强不变，故A错误； 过程中图线上各点与坐标
原点的连线斜率越来越大，则压强越来越小，故B正确； 过程中图线上各
点与坐标原点的连线斜率越来越小，则压强越来越大，故C错误； 过程中
图线上各点与坐标原点的连线斜率越来越小，则压强越来越大，故D错误.
9.(多选)如图所示为一定质量理想气体的三种变化过程,
则下列说法正确的是( )
A. 过程气体体积增加
B. 过程气体体积不变
C. 过程气体体积增加
D.
√
√
[解析] 根据一定质量的理想气体状态方程可得,可见
图像中某点与坐标原点的连线斜率越大，体积越小， 过程中,图像
上的点与坐标原点的连线斜率减小,则气体体积增加,故A正确; 过程,
图像上的点与坐标原点的连线斜率不变,则气体体积不变,故B正确;
过程,图像上的点与坐标原点 的连线斜率增大,则气体
体积减小,故C错误; 根据A和B的分析可知, ,
,则 ,故D错误.
10.如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、和 后再回
到状态.其中，和为等温过程，为等压过程， 为
等容过程.关于该循环过程，下列说法正确的是( )
A. 过程中，气体密度减小
B. 过程中，气体分子的平均动能减小
C. 过程中，气体分子间平均距离增大
D. 过程中，气体分子的热运动变剧烈
√
[解析] 过程中，气体体积减小，质量不变，所以密度增大，故A错
误； 过程中，气体经历等压过程，体积增大，根据盖-吕萨克定律可
知，气体温度升高，分子的平均动能增大，故B错误； 过程中，气
体体积增大，所以分子间平均距离增大，故C
正确； 过程中，气体经历等容过程，压
强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，
所以分子的热运动变平和，故D错误.
作业手册
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.(多选)[2025·河北承德期末] “天宫课堂”第二课中，宇航员在中国空间站
生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、“液桥”演示实验(如图所示)、
水油分离实验、太空抛物实验等，下列说法正确的是( )
A.只有在太空中才能进行“液桥”实验
B.图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表
面张力
C.塑料制成的液桥板是非晶体
D.冰是晶体
√
√
√
[解析] “液桥”实验靠的是液体的表面张力，在地面也可以完成该实验，故
A错误，B正确；塑料制成的液桥板是非晶体，不具有晶体的典型特征，
故C正确；冰具有晶体的典型特征，是晶体，故D正确.
3.[2025·江西宜春模拟] 如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管
相连，左管内封有一段长为 的气体，右管开口，左管水银面比右管
内水银面高，大气压强为 .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. B. C. D.
√
[解析] 设玻璃管的横截面积为 ，移动右侧玻璃管前，左侧玻璃管内封闭
气体的压强为 ，封闭气
体的体积为 ，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，则气体体积为 ，气体压
强为，由玻意耳定律有，解得 ，
A正确.
4.[2025·重庆卷] 易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击.若某次
撞击过程中，气袋被压缩(无破损)，不计袋内气体与外界的热交换，则该
过程中袋内气体(视为理想气体)( )
A.分子热运动的平均动能增加 B.内能减小
C.压强减小 D.对外界做正功
[解析] 气袋被压缩且绝热(无热交换)，袋内气体可视为理想气体.绝热压缩
时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分
子热运动的平均动能增加，故A正确，B错误；根据理想气体状态方程
，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C错误；气体体积减小，
外界对气体做功，气体对外界做负功，故D错误.
√
5.[2025·湖北黄冈模拟] 一定质量的理想气体经一系列等温、等压或等容
过程后回到了初始状态，该过程中气体的压强随热力学温度 变化的规
律如图所示，则四个选项的图像中，能正确描述该过程中气体的压强 随
其体积 变化的规律的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 过程，气体压强不变，温度升高，由 可知气体体积增
加，过程，图像为过原点的倾斜直线，则有 ，可知气体
体积不变，过程，气体温度不变，根据可知 图像为反比
例函数图像(双曲线)，故选D.
6.[2025·广东深圳模拟] 如图甲所示，一内壁光滑的横截面积为
的玻璃管内装有长为 的水银，竖直放置平衡时水银柱下端与玻
璃管底部的距离为，水银柱上端与管口的距离为 ，
外界大气温度为，已知大气压强为 .(气体视为理想气体)
(1) 把该装有气体和水银的玻璃管水平放置(水银柱如图乙所示)，固定在
静止的小车上，求此时水银柱与玻璃管底部的距离 ；
[答案]
[解析] 水平放置，气体发生了等温变化，根据玻意耳定律有
解得
,则小银柱未流出
(2) 在(1)条件下让小车以水平恒定加速度 向右加速运动，稳定时发现水
银柱相对于玻璃管底部移动的距离为 .设此时水银柱质量为
，大气压强可视为 ，整个过程温度保持不变，
求小车加速度 的大小.
[答案]
[解析] 小车做匀加速运动时，根据玻意耳定律有
对水银柱受力分析有
解得
7.(多选)[2025·山东德州三模] 一定质量的理想气体从状态经过状态、
又回到状态，该过程的图像如图所示，与横轴平行、 与纵轴
平行、的延长线经过坐标原点 .下列说法正确的是( )
A.在 过程中，外界对气体做正功
B.在 过程中，气体分子热运动的平均动能增大
C.在 过程中，气体从外界吸收热量
D.在 一个循环过程中，气体吸收的热量大
于放出的热量
√
√
[解析] 在 过程中，体积增大，气体对外界做功，即外界对气体做负
功，故A错误；在 过程中，压强不变，体积减小，则温度降低，故
气体分子热运动的平均动能减小，故B错误；在 过程中，体积不变，
外界对气体不做功，压强增大，则温度升高，气体的内能增大，故气体从
外界吸收能量，故C正确；气体经全过程，内能不变，
但由于全过程中气体体积增大过程 中气体对
外界做的功大于体积减小过程 中外界对气体
做的功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量
大于放出的热量，故D正确.
8.[2025·江苏徐州二模] 如图所示，地面附近有一热气球，球的下端有一
开口，开口处的燃烧器可调节热气球内气体的温度.已知热气球充满气体
后球囊的体积为 ，热气球(不含气体)与吊篮及人的总质量为
，地面附近空气温度为、压强为 、
空气密度为.调节球内气体温度，当其温度升高到 时，热
气球在浮力作用下恰好能够从地面开始上升.热气球内的气体可看作理想
气体，重力加速度取 ，且不随高度的变化而
变化，热气球内气体压强始终不变，不考虑吊篮和人
的体积.求：
(1) 当热气球恰好能够从地面上升时，球内气体的密度 ；
[答案]
[解析] 由题意可知，热气球在浮力作用下恰好能够上升，此时热气球受
力平衡，根据平衡条件有
解得
(2) 当热气球恰好能够从地面上升时，球内气体的温度 .
[答案]
[解析] 将开始时热气球内气体作为研究对象，设其质量为 ，由题意可知，
气体做等压变化，当气体温度为时，其体积膨胀为 ，根据盖-吕萨克
定律有
气体质量不变，则有，
联立解得
9.[2025·河南郑州联考] 一定质量的理想气体经状态 循环一
次的过程中，其压强与密度 的关系图像如图所示，图中与 轴平
行，与 轴平行，若已知气体在状态时温度为 ，则下列说法正确的
是( )
A.气体在 过程中，内能增大
B.状态时，气体的温度为
C.状态时，气体的压强为
D.气体在 过程中，单位时间内与器壁单位
面积撞击的分子个数增加
√
[解析] 根据、可得 ，由题图可知气体在 过
程中，气体温度不变，内能不变，故A错误；对比、 状态可得
，可得状态时，气体的温度为 ，故B正
确；因为过程中，气体温度不变，对比 、
状态可得， ，可得状
态时，气体的压强为 ，故C错误；
气体在过程中，气体压强不变，密度减小，根据 可知气
体温度升高，分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，单位时间内
与器壁单位面积撞击的分子个数减少，故D错误.
10.[2025·安徽合肥模拟] 如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放置在
水平地面上，中间有卡环，质量为、横截面积为 的活塞放在卡环上，
活塞离缸底的距离为 ，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气 (视为理想气体)，
(1) 汽缸未倒立时活塞对卡环的作用力大小；
[答案]
将汽缸倒立后，活塞移动的距离为 .已知大气压强
为，环境温度为，重力加速度为 ，求：
[解析] 将汽缸倒立时活塞受力平衡，则有
解得
气体体积为
汽缸未倒立时，气体体积为
由玻意耳定律有
解得
设卡环对活塞的作用力大小为，由活塞受力平衡有
解得
由牛顿第三定律可知汽缸未倒立时活塞对卡环的作用力大小为
10.[2025·安徽合肥模拟] 如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放置在
水平地面上，中间有卡环，质量为、横截面积为 的活塞放在卡环上，
活塞离缸底的距离为 ，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气 (视为理想气体)，
(2) 若汽缸未倒立，将环境温度缓慢升高，当活塞上
升 高度时的环境温度.
[答案]
将汽缸倒立后，活塞移动的距离为 .已知大气压强
为，环境温度为，重力加速度为 ，求：
[解析] 汽缸未倒立时将环境温度缓慢升高，当活塞上升 高度时，由活
塞受力平衡有
解得
由理想气体状态方程有
解得
必备知识自查
一、1.单晶体 多晶体 2.确定 各向同性
二、1.(1)收缩 (2)垂直 2.上升 下降 3.(1)液体 (2)晶体
三、1.(1)反比 2.(1)正比 3.(1)正比
【辨别明理】
1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√
核心考点探究
例1.B 例2.C 例3.B 例4.AB 例5.(1)甲： 乙：
丙： (2)丁： 戊： 例6.AD 例7.(1)
(2) 例8.(1) (2) 例9.AD
例10.B 例11.(1) (2)
基础巩固练
1.C 2.BCD 3.A 4.A 5.D 6.(1) (2)
综合提升练
7.CD 8.(1) (2)
拓展挑战练
9.B 10.(1) (2)第38讲　固体、液体和气体
例1　B　[解析] 根据题图可知,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;黑磷具有各向异性,但不一定体现在导热性上,D错误.
例2　C　[解析] 甲固体在导热上显示各向同性且有固定的熔点,也有可能是多晶体,故A错误;乙固体在导热上显示各向同性且无固定的熔点,一定是非晶体,金属属于多晶体,故乙不可能是金属薄片,故B错误;丙固体在导热上显示各向异性且有固定的熔点,一定是单晶体,在一定条件下,有些单晶体可以转化成非晶体,故C正确;甲和丙都是晶体,所以其内部的微粒排列都是规则的,故D错误.
例3　B　[解析] 题图甲中露珠呈球形,这是液体表面张力的结果,故A错误;题图乙中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,从而产生表面张力,故B正确;题图丙中水黾可以停在水面上,是由于液体表面张力形成水膜,水膜对水黾的弹力与水黾的重力平衡,故C错误;题图丁中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了不浸润现象,故D错误.
例4　AB　[解析] 液晶并不是指液体和晶体的混合物,而是一种特殊的物质,液晶像液体一样具有流动性,液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故A、B正确;当液晶通电时导通,排列变得有秩序,使光线容易通过,不通电时排列混乱,阻止光线通过,所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,液晶并不发光,故C错误;不是所有的物质都有液晶态,故D错误.
例5　(1)甲:p0-ρgh　乙:p0-ρgh　丙:p0-ρgh　(2)丁:p0+　戊:p0-
[解析] (1)设图中液柱的横截面积为S
在题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p甲S=-ρghS+p0S,所以p甲=p0-ρgh
在题图乙中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡有p乙S+ρghS=p0S,解得p乙=p0-ρgh
在题图丙中,仍以高为h的液柱为研究对象,有p丙S+ρghSsin 60°=p0S,所以p丙=p0-ρgh
(2)题图丁中选活塞为研究对象,受力分析如图甲所示,有pAS=p0S+mg
解得pA=p0+
题图戊中选汽缸为研究对象,受力分析如图乙所示,pBS=p0S-Mg
解得pB=p0-
例6　AD　[解析] 根据理想气体状态方程有= ,解得V2≈0.82V1 ,气体体积缩小,充气袋将会变瘪,A正确,B错误;气体温度升高,内能增大,C错误,D正确.
例7　(1)　(2)9.5 m·s-2
[解析] (1)竖直放置时封闭气体的压强为p1=p0+ρgh
水平放置时封闭气体的压强p2=p0
由等温过程可得p1L1S=p2L2S
解得g=
(2)由等容过程有=
代入数据可得g=9.5 m·s-2
例8　(1)0.05 m　1.2×105 Pa　(2)1.35×105 Pa
[解析] (1)根据体积关系有S1h1=S2h2
可得下方液面下降高度为h2=0.05 m
此时下方气体的压强为
p1=p0+ρg(h1+H+h2)
代入数据可得p1=1.2×105 Pa
(2)初始时,上方铸型室内气体的压强为p0,体积V=S1h1
当上方铸型室内金属液面高为h3=0.04 m时,铸型室内气体体积为V'=S1(h1-h3)
根据玻意耳定律有p0V=p'V'
可得上方铸型室金属液面高为h3=0.04 m时,铸型室内的气体压强为p'=1.25×105 Pa
同理根据体积关系S1h3=S2h4
可得h4=0.01 m
此时下方气室内气体压强为
p2=p'+ρg(H+h3+h4)
代入数据可得p2=1.35×105 Pa
例9　AD　[解析] 根据理想气体的状态方程有pV=CT,变形有V=T,则V T图线上的点与坐标原点连线的斜率代表,则由题图可知pc > pb = pa,故选A、D.
例10　B　[解析] 根据=C,可得p=T,则从A到B为等容线,即从A到B气体体积不变,则气体分子的数密度不变,选项A错误;从A到B气体的温度升高,则气体分子的平均动能变大,选项B正确;从A到B气体的压强变大,则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力变大,选项C错误;气体分子的数密度不变,从A到B气体分子的平均速率变大,则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大,选项D错误.
例11　(1)2.0×105 Pa　(2)2.0 m3
[解析] (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化,根据查理定律有=
解得pD=2.0×105 Pa
(2)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
pCV2=pDV1
解得V2=2.0 m3
气体从状态B到状态C发生等容变化,因此气体在状态B的体积也为V2=2.0 m3第38讲　固体、液体和气体
1.C　[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.BCD　[解析] “液桥”实验靠的是液体的表面张力,在地面也可以完成该实验,故A错误,B正确;塑料制成的液桥板是非晶体,不具有晶体的典型特征,故C正确;冰具有晶体的典型特征,是晶体,故D正确.
3.A　[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=75 cmHg-25 cmHg=50 cmHg,封闭气体的体积为V1=30 cm·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=75 cmHg,由玻意耳定律有p1V1=p2V2,解得L=20 cm,A正确.
4.A　[解析] 气袋被压缩且绝热(无热交换),袋内气体可视为理想气体.绝热压缩时外界对气体做功,内能增加,温度升高,分子平均动能由温度决定,分子热运动的平均动能增加,故A正确,B错误;根据理想气体状态方程=C,体积减小,温度升高,可知压强增大,故C错误;气体体积减小,外界对气体做功,气体对外界做负功,故D错误.
5.D　[解析] a→b过程,气体压强不变,温度升高,由=C可知气体体积增加,b→c过程,p T图像为过原点的倾斜直线,则有=C,可知气体体积不变,c→a过程,气体温度不变,根据pV=C可知p V图像为反比例函数图像(双曲线),故选D.
6.(1)34 cm　(2)50 m/s2
[解析] (1)水平放置,气体发生了等温变化,根据玻意耳定律有p1L1S=p3L3S
p3=p0
p1=p0+ρgh=85 cmHg
解得L3=34 cm
L3(2)小车做匀加速运动时,根据玻意耳定律有
p4(L3-d)S=p3L3S
对水银柱受力分析有p4S-p0S=ma
解得a=50 m/s2
7.CD　[解析] 在A→B过程中,体积增大,气体对外界做功,即外界对气体做负功,故A错误;在B→C过程中,压强不变,体积减小,则温度降低,故气体分子热运动的平均动能减小,故B错误;在C→A过程中,体积不变,外界对气体不做功,压强增大,则温度升高,气体的内能增大,故气体从外界吸收能量,故C正确;气体经全过程,内能不变,但由于全过程中气体体积增大过程(A→B)中气体对外界做的功大于体积减小过程(B→C)中外界对气体做的功,由热力学第一定律可知,气体吸收的热量大于放出的热量,故D正确.
8.(1)1.0 kg/m3　(2)360 K
[解析] (1)由题意可知,热气球在浮力作用下恰好能够上升,此时热气球受力平衡,根据平衡条件有m0g+ρ2gV=ρ1gV
解得ρ2=1.0 kg/m3
(2)将开始时热气球内气体作为研究对象,设其质量为m,由题意可知,气体做等压变化,当气体温度为T2时,其体积膨胀为V2,根据盖 吕萨克定律有=
气体质量m不变,则有V=,V2=
联立解得T2=360 K
9.B　[解析] 根据m=ρV、=C可得p=·ρ,由题图可知气体在A→B过程中,气体温度不变,内能不变,故A错误;对比A、C状态可得p0=·ρ0=·2ρ0,可得状态C时,气体的温度为TC=T0,故B正确;因为A→B过程中,气体温度不变,对比A、B状态可得p0=·ρ0,pB=·2ρ0,可得状态B时,气体的压强为pB=2p0,故C错误;气体在C→A过程中,气体压强不变,密度减小,根据p=·ρ可知气体温度升高,分子的平均动能增大,根据压强微观意义可知,单位时间内与器壁单位面积撞击的分子个数减少,故D错误.
10.(1)mg　(2)2T0
[解析] (1)将汽缸倒立时活塞受力平衡,则有p2S+mg=p0S
解得p2=
气体体积为V2=S=hS
汽缸未倒立时,气体体积为V1=hS
由玻意耳定律有p1V1=p2V2
解得p1=
设卡环对活塞的作用力大小为FN,由活塞受力平衡有p1S+FN=mg+p0S
解得FN=mg
由牛顿第三定律可知汽缸未倒立时活塞对卡环的作用力大小为FN'=FN=mg
(2)汽缸未倒立时将环境温度缓慢升高,当活塞上升h高度时,由活塞受力平衡有p3S=mg+p0S
解得p3=
由理想气体状态方程有=
解得T=2T0第38讲　固体、液体和气体
　　　　　 　　　　　 　　　　　
一、固体
1.分类:固体分为晶体和非晶体两类.晶体又分为　　　　和　　　　.
2.晶体与非晶体的比较
分类 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 　　　 不确定
物理性质 各向异性 　　　　 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
二、液体
1.液体的表面张力
(1)作用:液体的表面张力使液面具有　　　　的趋势.
(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线　　　　.
(3)大小:液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大.
2.浸润和不浸润
(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　　　　 ,不浸润液体在细管中　　　　 .
3.液晶的物理性质
(1)液晶具有　　　　的流动性.
(2)液晶具有　　　　的光学各向异性.
(3)在某个方向上看,液晶的分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.
三、气体实验定律和理想气体状态方程
1.等温变化——玻意耳定律
(1)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　　　　.
(2)公式:p1V1=p2V2或pV=C(常量).
(3)微观解释
一定质量的气体,温度保持不变时,分子的平均动能一定.在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强就增大.
2.等容变化——查理定律
(1)内容: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　　　　.
(2)公式:= 或=C(常量).
(3)推论式:Δp=·ΔT.
(4)微观解释
一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强就增大.
3.等压变化——盖 吕萨克定律
(1)内容: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　　　　.
(2)公式:=或=C(常量).
(3)推论式:ΔV=·ΔT.
(4)微观解释
一定质量的气体,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,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变.
4.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.
(2)理想气体不考虑分子势能,内能取决于温度,与体积无关.
(3)一定质量的某种理想气体状态方程:=或=C(常量).
【辨别明理】
1.晶体一定有规则的外形. (　)
2.晶体不一定表现为各向异性,单晶体一定表现为各向异性. (　)
3.液体的表面张力其实质是液体表面分子间的引力. (　)
4.任何气体都遵从气体实验定律. (　)
5.理想气体的内能是所有气体分子的动能之和. (　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
　固体和液体性质的理解
1.晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.
(2)只要是具有各向异性的固体必定是晶体,且是单晶体.
(3)只要是具有确定熔点的固体必定是晶体,反之,必是非晶体.
2.液体表面张力
形成 原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力
表面 特性 表面层分子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弹性薄膜,分子势能大于液体内部的分子势能
方向 和液面相切,垂直于液面上的各条分界线
效果 表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球的表面积最小
考向一　晶体和非晶体
例1　[2025·江苏徐州模拟] 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,如图为黑磷的微观结构,其原子以一定的规则有序排列.下列说法正确的是 (　)
A.黑磷是非晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度不变
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.黑磷分子在不同方向的导热性一定不同
[反思感悟] 　


例2　在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针尖接触薄片背面上的一点,石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示.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,则下列说法中正确的是 (　)
A.甲一定是单晶体
B.乙可能是金属薄片
C.丙在一定条件下有可能转化成乙
D.甲内部的微粒排列是规则的,丙内部的微粒排列是不规则的
[反思感悟] 　

考向二　液体
例3　[2025·四川广安期末] 关于液体表面张力,说法正确的是 (　)
A.甲图中露珠呈球形,这是地球引力作用的结果
B.乙图中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,产生表面张力
C.丙图中水黾可以停在水面上,是由于受到水的浮力作用
D.丁图中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了浸润现象
[反思感悟] 　


例4　(多选)关于液晶,下列说法中正确的是 (　)
A.液晶不是液体和晶体的混合物
B.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下,能够发光
D.所有物质都具有液晶态
[反思感悟] 　


　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.例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.液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强.例如图甲中虚线处压强相等,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.例如图乙中选活塞、图丙中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5　(1)若已知大气压强为p0,图中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,求被封闭气体的压强.
(2)如图丁、戊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,图丁中的汽缸静止在水平面上,图戊中的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板上.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,求封闭气体A、B的压强.
　气体实验定律　理想气体状态方程
例6　(多选)[2025·云南玉溪模拟] 有一批水果要从昆明空运到北京,为了在长途运输中保护水果,人们会选择泡沫箱、珍珠棉、瓦楞纸或充气袋等材料,减少碰撞和挤压.已知昆明的气温为27 ℃,压强为80 kPa;北京气温是37 ℃,压强是101 kPa.有一个比较薄的塑料充气袋,在昆明密封且不受挤压时恰好处于充饱状态,袋内气体可视为理想气体.这个充气袋空运到北京后发生的现象是 (　)
A.充气袋将会变瘪
B.充气袋将会更加饱满
C.充气袋内气体内能将会减小
D.充气袋内气体内能将会增大
[反思感悟] 　

例7　[2025·湖南卷] 用热力学方法可测量重力加速度.如图所示,粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内用液柱封闭了一段长度为L1的空气柱.液柱长为h,密度为ρ.缓慢旋转细管至水平,封闭空气柱长度为L2,大气压强为p0.
(1)若整个过程中温度不变,求重力加速度g的大小;
(2)考虑到实验测量中存在各类误差,需要在不同实验参数下进行多次测量,如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等.某次实验测量数据如下,液柱长h=0.200 0 m,细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1=305.7 K.水平放置时调控空气柱温度,当空气柱温度T2=300.0 K时,空气柱长度与竖直放置时相同.已知ρ=1.0×103 kg/m3,p0=1.0×105 Pa.根据该组实验数据,求重力加速度g的值.
例8　[2025·广东卷] 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,大气压强为p0=1.0×105 Pa,铸型室底面积为S1=0.2 m2,高度为h1=0.2 m,底面与注气前气室内金属液面高度差为H=0.15 m,柱状气室底面积为S2=0.8 m2,注气前气室内气体压强为p0,金属液的密度为ρ=5.0×103 kg/m3,重力加速度g取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.
(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面高度为h3=0.04 m时,气室内气体压强p2.
【技法点拨】
利用气体实验定律及理想气体状态方程解决问题的基本思路
　理想气体状态变化的图像问题
关于一定质量的气体的不同图像的比较
图线类别 特点 示例
等温 过程 p V pV=CT(其中C为恒量),即p、V之积越大的等温线对应的温度越高,则线离原点越远
p p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,则温度越高
等容 过程 p T p=T,斜率k=,即斜率越大,则体积越小
等压 过程 V T V=T,斜率k=,即斜率越大,则压强越小
例9　(多选)[2025·新课标卷] 如图所示,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[反思感悟] 　

例10　[2023·江苏卷] 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
[反思感悟] 　

例11　[2024·江西卷] 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=1200 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;
(2)气体在状态B的体积V2.
【技法点拨】
气体状态变化的图像的应用技巧
(1)明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡态,它对应着三个状态参量;图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.
(2)明确斜率的物理意义:在V T图像(或p T图像)中,要比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较表示这两个状态的点与原点连线的斜率的大小,其规律是:斜率越大,则压强(或体积)越小;斜率越小,则压强(或体积)越大.
一、1.单晶体　多晶体　2.确定　各向同性
二、1.(1)收缩　(2)垂直　2.(2)上升　下降　
3.(1)液体　(2)晶体
三、1.(1)反比　2.(1)正比　3.(1)正比
【辨别明理】
1.×　2.√　3.√　4.×　5.√第38讲　固体、液体和气体 (限时40分钟)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
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
2.(多选)[2025·河北承德期末] “天宫课堂”第二课中,宇航员在中国空间站生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、“液桥”演示实验(如图所示)、水油分离实验、太空抛物实验等,下列说法正确的是 (　)
A.只有在太空中才能进行“液桥”实验
B.图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表面张力
C.塑料制成的液桥板是非晶体
D.冰是晶体
3.[2025·江西宜春模拟] 如图所示,两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连,左管内封有一段长为30 cm的气体,右管开口,左管水银面比右管内水银面高25 cm,大气压强为75 cmHg.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.20 cm B.25 cm
C.40 cm D.45 cm
4.[2025·重庆卷] 易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击.若某次撞击过程中,气袋被压缩(无破损),不计袋内气体与外界的热交换,则该过程中袋内气体(视为理想气体) (　)
A.分子热运动的平均动能增加
B.内能减小
C.压强减小
D.对外界做正功
5.[2025·湖北黄冈模拟] 一定质量的理想气体经一系列等温、等压或等容过程后回到了初始状态,该过程中气体的压强p随热力学温度T变化的规律如图所示,则四个选项的图像中,能正确描述该过程中气体的压强p随其体积V变化的规律的是 (　)
A
B
C
D
6.[2025·广东深圳模拟] 如图甲所示,一内壁光滑的横截面积为S=1 cm2的玻璃管内装有长为h=10 cm的水银,竖直放置平衡时水银柱下端与玻璃管底部的距离为L1=30 cm,水银柱上端与管口的距离为L2=10 cm,外界大气温度为T0,已知大气压强为p0=75 cmHg.(气体视为理想气体)
(1)把该装有气体和水银的玻璃管水平放置(水银柱如图乙所示),固定在静止的小车上,求此时水银柱与玻璃管底部的距离L3;
(2)在(1)条件下让小车以水平恒定加速度a向右加速运动,稳定时发现水银柱相对于玻璃管底部移动的距离为d=14 cm.设此时水银柱质量为m=0.14 kg,大气压强可视为p0=1×105 Pa,整个过程温度保持不变,求小车加速度a的大小.
7.(多选)[2025·山东德州三模] 一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A,该过程的p 图像如图所示,BC与横轴平行、AC与纵轴平行、AB的延长线经过坐标原点O.下列说法正确的是 (　)
A.在A→B过程中,外界对气体做正功
B.在B→C过程中,气体分子热运动的平均动能增大
C.在C→A过程中,气体从外界吸收热量
D.在A→B→C→A一个循环过程中,气体吸收的热量大于放出的热量
8.[2025·江苏徐州二模] 如图所示,地面附近有一热气球,球的下端有一开口,开口处的燃烧器可调节热气球内气体的温度.已知热气球充满气体后球囊的体积为V=2000 m3,热气球(不含气体)与吊篮及人的总质量为m0=400 kg,地面附近空气温度为T1=300 K、压强为p0=1.0×105 Pa、空气密度为ρ1=1.2 kg/m3.调节球内气体温度,当其温度升高到T2时,热气球在浮力作用下恰好能够从地面开始上升.热气球内的气体可看作理想气体,重力加速度g取10 m/s2,且不随高度的变化而变化,热气球内气体压强始终不变,不考虑吊篮和人的体积.求:
(1)当热气球恰好能够从地面上升时,球内气体的密度ρ2;
(2)当热气球恰好能够从地面上升时,球内气体的温度T2.
9.[2025·河南郑州联考] 一定质量的理想气体经状态A→B→C→A循环一次的过程中,其压强p与密度ρ的关系图像如图所示,图中BC与p轴平行,AC与ρ轴平行,若已知气体在状态A时温度为T0,则下列说法正确的是 (　)
A.气体在A→B过程中,内能增大
B.状态C时,气体的温度为T0
C.状态B时,气体的压强为1.8p0
D.气体在C→A过程中,单位时间内与器壁单位面积撞击的分子个数增加
10.[2025·安徽合肥模拟] 如图所示,导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上,中间有卡环,质量为m、横截面积为S的活塞放在卡环上,活塞离缸底的距离为h,活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气(视为理想气体),将汽缸倒立后,活塞移动的距离为h.已知大气压强为p0=,环境温度为T0,重力加速度为g,求:
(1)汽缸未倒立时活塞对卡环的作用力大小;
(2)若汽缸未倒立,将环境温度缓慢升高,当活塞上升h高度时的环境温度.

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