資源簡介

專題36　　固體、液體和氣體
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 固體與液體的性質；氣體和液體壓強的產生與計算；三大實驗定律的理解和計算；氣體狀態變化的圖像問題；理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的應用 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計27次，主要考查： 固體與液體的性質； 氣體和液體壓強的產生與計算； 三大實驗定律的理解和在圖像中的應用； （4）理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的應用； 【備考策略】理解電容器的充放電現象，并能根據充放電現象判斷電容器的動態變化情況；掌握帶電粒子在電場中的受力分析方法，判斷帶電粒子在電場中的偏轉情況和運動情況；熟練掌握平拋運動的特點和規律，正確應用牛頓第二定律解決類平拋問題。 【命題預測】本節內容題目難度中和中偏下，主要考察對物理觀念的認識，模型構建等物理學科的核心素養。2024年考生務必重視本節內容，題雖然簡單，在高考題中盡可能不丟分。
新高考 2023 重慶卷4題、北京卷1題、湖北卷13題、遼寧卷、江蘇卷9題、江蘇卷3題、海南卷13題、全國乙卷13題、全國甲卷13題、
2022 重慶卷16題、江蘇卷6題、廣東卷6題、河北卷16題、湖南卷16題、山東卷15題、全國甲卷14題、
2021 重慶卷16題、福建卷10題、湖北卷14題、遼寧卷14題、北京卷4題、山東卷4題、 廣東卷16題、全國甲卷13題、全國乙卷14題、河北卷16題、湖南卷15題
【導航窗口】
知識梳理
一、固體 2
二、液體和液晶 2
三、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度 2
四、氣體 3
考點突破
考點一　固體與液體的性質 4
考點二　氣體壓強的產生與計算 6
考點三　氣體狀態變化的圖象問題 8
考點過關
【素質基礎練】 11
【能力提高練】 19
【高考通關練】 29
一、固體
晶體與非晶體的比較
　分類 比較　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 規則 不規則 不規則
熔點 確定 確定 不確定
物理性質 各向異性 各向同性 各向同性
轉化 晶體和非晶體在一定條件下可以轉化
典型物質 石英、云母、明礬、食鹽 玻璃、橡膠
二、液體和液晶
1．液體的表面張力
(1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．
(2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．
2．毛細現象是指浸潤液體在細管中上升的現象，以及不浸潤液體在細管中下降的現象，毛細管越細，毛細現象越明顯．
3．液晶的物理性質
(1)具有液體的流動性．
(2)具有晶體的光學各向異性．
(3)從某個方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．
三、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度
1．飽和汽與未飽和汽
(1)飽和汽：與液體處于動態平衡的蒸汽．
(2)未飽和汽：沒有達到飽和狀態的蒸汽．
2．飽和汽壓
(1)定義：飽和汽所具有的壓強．
(2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關．
3．相對濕度
空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．
即：相對濕度＝.
【深度思考】在悶熱的夏天我們會感到非常的不舒服，是因為空氣的相對濕度大還是小呢？
四、氣體
1．氣體壓強
(1)產生的原因
由于大量分子無規則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強．
(2)決定因素
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．
2．氣體實驗定律
玻意耳定律 查理定律 蓋—呂薩克定律
內容 一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比 一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成正比 一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成正比
表 達 式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝
圖象
3.理想氣體的狀態方程
(1)理想氣體
①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體．
②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，即分子間無分子勢能．
(2)理想氣體的狀態方程
一定質量的理想氣體狀態方程：＝或＝C.
氣體實驗定律可看做一定質量理想氣體狀態方程的特例．
4．氣體實驗定律的微觀解釋
(1)等溫變化
一定質量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能不變．在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大．
(2)等容變化
一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大．
(3)等壓變化
一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大．只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變．
考點一　固體與液體的性質
【典例1】對下列幾種固體物質的認識，正確的有(　　)
A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體
B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
C．天然石英表現為各向異性，是由于該物質的微粒在空間的排列不規則
D．石墨和金剛石的物理性質不同，是由于組成它們的物質微粒排列結構不同
答案　AD
解析　若物體是晶體，則在熔化過程中，溫度保持不變，可見A正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，是由于云母片在不同方向上導熱性能不同造成的，說明云母片是晶體，所以B錯誤；沿晶體的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導致晶體在不同方向的物理性質不同，這就是晶體的各向異性．選項C錯誤，D正確．
【變式1】下列說法中正確的是(　　)
A．空氣中水蒸氣的實際壓強與飽和汽壓相差越大，越有利于水的蒸發
B．布朗運動是液體分子的運動，說明液體分子永不停息地做無規則熱運動
C．水杯里的水面超出杯口但不溢出，是由于水的表面張力作用
D．單晶體具有物理性質各向異性的特征
E．溫度升高，物體所有分子的動能都增大
答案　ACD
【變式2】下列說法中正確的是(　　)
A．物體體積增大時，其分子勢能一定增大
B．只要物體溫度升高，其分子平均動能就一定變大
C．空氣絕對濕度不變時，溫度越高，相對濕度越小
D．給自行車打氣越打越困難，主要是因為氣體分子間斥力越來越大
E．液體表面層分子比內部分子稀疏，因此液體表面有收縮的趨勢
答案　BCE
解析　分子間距離從很小逐漸增大的過程中，分子勢能先減小后增大，要看分子間的距離從何位置增大，所以物體體積增大時，其分子勢能不一定增大．故A錯誤．溫度是分子平均動能的量度，只要物體溫度升高，其分子平均動能就一定變大．故B正確．空氣中水蒸氣的實際壓強與同溫度水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對濕度；空氣絕對濕度不變時，溫度越高，飽和汽壓越大，相對濕度越小．故C正確；氣體間分子間距較大，此時分子間作用力已經接近為零，故自行車打氣越打越困難主要是因為胎內氣體壓強增大而非分子間相互排斥，故D錯誤；因液體分子表面層分子分布比內部稀疏，故分子間作用力表現為引力，液體表面有收縮趨勢，故E正確．
【變式3】關于晶體、液晶和飽和汽的理解，下列說法正確的是(　　)
A．晶體的分子排列都是有規則的
B．液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點
C．飽和汽壓與溫度和體積都有關
D．相對濕度越大，空氣中水蒸氣越接近飽和
E．對于同一種液體，飽和汽壓隨溫度升高而增大
答案　BDE
考點二　氣體壓強的產生與計算
平衡狀態下氣體壓強的求法
1．液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強．
2．力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強．
3．等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等．液體內深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強．
【典例2】一定質量的理想氣體經歷一系列變化過程，如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．b→c過程中，氣體壓強不變，體積增大
B．a→b過程中，氣體體積增大，壓強減小
C．c→a過程中，氣體壓強增大，體積不變
D．c→a過程中，氣體內能增大，體積變小
E．c→a過程中， 氣體從外界吸熱，內能增大
答案　BCE
解析　b→c過程中，氣體壓強不變，溫度降低，根據蓋—呂薩克定律＝C得知，體積應減小．故A錯誤．a→b過程中氣體的溫度保持不變，即氣體發生等溫變化，壓強減小，根據玻意耳定律pV＝C得知，體積增大．故B正確．c→a過程中，由圖可知，p與T成正比，則氣體發生等容變化，體積不變，故C正確，D錯誤；一定質量的理想氣體的內能只與氣體溫度有關，并且溫度越高氣體的內能越大，則知c→a過程中，溫度升高，氣體內能增大，而體積不變，氣體沒有對外做功，外界也沒有對氣體做功，所以氣體一定吸收熱量．故E正確．
【變式1】下圖為一定質量理想氣體的壓強p與體積V的關系圖象，它由狀態A經等容過程到狀態B，再經等壓過程到狀態C.設A、B、C狀態對應的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關系式中正確的是(　　)
A．TATB，TB＝TC
C．TA>TB，TBTC
答案　C
解析　由題中圖象可知，氣體由A到B過程為等容變化，由查理定律得＝，pA>pB，故TA>TB；由B到C過程為等壓變化，由蓋·呂薩克定律得＝，VB【變式2】如圖，一定量的理想氣體從狀態a沿直線變化到狀態b，在此過程中，其壓強(　　)
逐漸增大 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小
答案　A
解析　由圖象可得，體積V減小，溫度T增大，由公式＝C得壓強p一定增大．故答案選A.
【變式3】(1)在高原地區燒水需要使用高壓鍋，水燒開后，鍋內水面上方充滿飽和汽，停止加熱，高壓鍋在密封狀態下緩慢冷卻，在冷卻過程中，鍋內水蒸氣的變化情況為________．
A．壓強變小 B．壓強不變
C．一直是飽和汽 D．變為未飽和汽
(2)如圖甲所示，在斯特林循環的p－V圖象中，一定質量理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后再回到狀態A，整個過程由兩個等溫和兩個等容過程組成．B→C的過程中，單位體積中的氣體分子數目________(選填“增大”“減小”或“不變”)，狀態A和狀態D的氣體分子熱運動速率的統計分布圖象如圖乙所示，則狀態A對應的是________(選填“①”或“②”)．
(3)如圖甲所示，在A→B和D→A的過程中，氣體放出的熱量分別為4 J和20 J，在B→C和C→D的過程中，氣體吸收的熱量分別為20 J和12 J．求氣體完成一次循環對外界所做的功．
答案　(1)AC　(2)不變　①　(3)8 J
解析　(1)停止加熱后，高壓鍋在密封狀態下緩慢冷卻，此過程中鍋內水蒸氣仍是飽和汽，由p－T關系知，p減小．故A、C項正確．
(2)從B→C的過程中，氣體體積不變，故單位體積中的氣體分子數目不變；因TA(3)完成一次循環氣體內能不變ΔU＝0，吸收的熱量
Q＝(20＋12－4－20) J＝8 J
由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得，W＝－8 J，
氣體對外做功為8 J.
考點三　氣體狀態變化的圖象問題
1．氣體實驗定律圖象對比(質量一定)
定律 變化過程 一定質量氣體的兩條圖線 圖線特點
玻意耳定律 等溫變化 等溫變化在p－V圖象中是雙曲線，由＝常數知，T越大，pV值就越大，故遠離原點的等溫線對應的溫度高，即T1＜T2，等溫變化的p－圖象是通過原點的直線，斜率越大則溫度越高，所以T2＞T1
查理定律 等容變化 等容變化的p－T圖象是通過原點的直線，由＝常數可知，體積大時圖線斜率小，所以V1＜V2
蓋—呂薩克定律 等壓變化 等壓變化的V－T圖象是通過原點的直線，由＝常數可知，壓強大時斜率小，所以p1＜p2
2.利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析同質量、不同溫度的兩條等溫線，不同體積的兩條等容線，不同壓強的兩條等壓線的關系．例如圖5中A、B是輔助線與兩條等容線的交點，可以認為從B狀態通過等溫升壓到A狀態，體積必然減小，所以V2＜V1.
【典例3】如圖所示，足夠長的圓柱形汽缸豎直放置，其橫截面積為S＝1×10－3 m2，汽缸內有質量m＝2 kg的活塞，活塞與汽缸壁封閉良好，不計摩擦．開始時活塞被銷子K銷于如圖位置，離缸底高度L1＝12 cm，此時汽缸內被封閉氣體的壓強p1＝1.5×105 Pa，溫度T1＝300 K，外界大氣壓p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2.
(1)現對密閉氣體加熱，當溫度升到T2＝400 K．其壓強p2多大？
(2)若在此時拔去銷子K，活塞開始向上運動，當它最后靜止在某一位置時，汽缸內氣體的溫度降為T3＝360 K，則這時活塞離缸底的距離L3為多少？
(3)保持氣體溫度為360 K不變，讓汽缸和活塞一起在豎直方向做勻變速直線運動，為使活塞能停留在離缸底L4＝16 cm處，則求汽缸和活塞應做勻加速直線運動的加速度a的大小及方向．
答案　(1)2.0×105 Pa　(2)18 cm　(3)7.5 m/s2，方向向上
解析　(1)等容變化：＝，解得p2＝2.0×105 Pa
(2)活塞受力平衡，故封閉氣體壓強
p3＝p0＋＝1.2×105 Pa
根據理想氣體狀態方程，有＝，又V2＝L1S，V3＝L3S，解得：L3＝18 cm
(3)等溫變化：p3V3＝p4V4，解得p4＝1.35×105 Pa
應向上做勻加速直線運動
對活塞，由牛頓第二定律：p4S－p0S－mg＝ma
解得：a＝7.5 m/s2.
【變式】如圖所示，汽缸開口向右、固定在水平桌面上，汽缸內用活塞(橫截面積為S)封閉了一定質量的理想氣體，活塞與汽缸壁之間的摩擦忽略不計．輕繩跨過光滑定滑輪將活塞和地面上的重物(質量為m)連接．開始時汽缸內外壓強相同，均為大氣壓p0(mg＜p0S)，輕繩處在伸直狀態，汽缸內氣體的溫度為T0，體積為V.現使汽缸內氣體的溫度緩慢降低，最終使得氣體體積減半，求：
(1)重物剛離開地面時汽缸內氣體的溫度T1；
(2)氣體體積減半時的溫度T2；
(3)在如圖乙所示的坐標系中畫出氣體狀態變化的整個過程并標注相關點的坐標值．
答案　(1)T0　(2)T0　(3)見解析圖
解析　(1)p1＝p0，p2＝p0－
等容過程：＝，解得：T1＝T0
(2)等壓過程：＝，解得：T2＝T0
(3)如圖所示
考點過關
【素質基礎練】
1．（2022·浙江湖州·統考一模）下列說法正確的是（　　）
A．受潮后粘在一起的蔗糖沒有固定的形狀，所以蔗糖是非晶體
B．LC振蕩電路中，當電容器極板兩端電壓增大時電路中的電流減小
C．兩端開口的細玻璃管插入水中，已知水浸潤玻璃，則管內的液面低于管外水面
D．把一塊帶負電的鋅板連接在驗電器上，用紫外線燈照射鋅板，驗電器指針張角一直變大
【答案】B
【詳解】A．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖塊看起來沒有確定的幾何形狀，但不是非晶體，而是多晶體，故A錯誤；
B．LC振蕩電路中，當電容器極板兩端電壓增大時屬于電容器的充電過程，該過程中電路中的電流減小，磁場能轉化為電場能，故B正確；
C．兩端開口的細玻璃管插入水中，已知水浸潤玻璃，則管內的液面高于管外水面，故C錯誤；
D．一塊帶負電的鋅板連接在驗電器上，用紫外線燈照射鋅板時會發生光電效應，鋅板上失去電子，所以鋅板的帶電量將先減少后增加，驗電器指針張角先變小后變大，故D錯誤。
故選B。
2．（2023·云南昆明·云南師大附中校考模擬預測）一定質量的理想氣體從狀態a變化到狀態b，其壓強p一定，溫度T升高，用如圖所示的圖像分別表示此變化過程，正確的有（　　）

A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
【答案】C
【詳解】根據理想氣體狀態方程
圖①為等壓變化，從狀態a變化到狀態b體積減小，溫度降低；
圖②為等壓變化，從狀態a變化到狀態b溫度升高；
圖③從狀態a變化到狀態b溫度升高，由于保持不變，則壓強不變；
故②③正確。
故選C。
3．（2023·云南昆明·統考二模）如圖所示，兩端開口的“U”形玻璃管豎直放置，其右側水銀柱之間封住一段高的空氣柱。空氣柱下方的水銀面與玻璃管左側水銀面的高度差也為h。已知大氣壓強為75cmHg，空氣柱中的氣體可視為理想氣體，周圍環境溫度保持不變，玻璃管的導熱性良好且玻璃管粗細均勻。下列說法正確的是（　　）

A．右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度小于5cm
B．封閉空氣柱中氣體的壓強為70cmHg
C．從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
D．從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
【答案】C
【詳解】AB．同一液面壓強相等，則封閉氣體的壓強為
p=（75cmHg+5cmHg）=80cmHg
所以右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度等于5cm，故AB錯誤；
C．從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，右側水銀柱的長度增加，水銀柱對空氣柱產生的壓強增大，則空氣柱的壓強一定變大，故C正確；
D．從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，右側水銀柱的長度不變，氣體做等壓變化，即空氣柱的壓強不變，故D錯誤。
故選C。
4．（2023·遼寧沈陽·遼寧實驗中學校考模擬預測）關于氣體、固體和液體，下列說法正確的是（　　）
A．液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內部
B．分子間同時存在著引力和斥力，當引力和斥力相等時，分子勢能最大
C．液晶具有液體的流動性，低溫時會凝固成結晶態，分子取向是有序的
D．容器中氣體分子的數密度越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子越多
【答案】C
【詳解】A．液體表面張力是由于液體表面的分子間距較大，分子間作用力表現為引力，所以液體在完全失重時呈現球形，因此可知液體表面張力的方向與液面相切，A錯誤；
B．分子間同時存在著引力和斥力，當引力和斥力相等時，分子間作用力為零，此時無論分子間距變大還是變小，分子力都做負功，分子勢能都會增加，所以當分子間引力等于斥力時，分子勢能最小，B錯誤；
C．液晶具有液體的流動性，也具有晶體的特性，在低溫時會凝固成結晶態，而結晶態的分子取向是有序的，C正確。
D．單位時間內，與單位面積器壁撞擊的氣體分子數與分子的動能和分子數密度有關，所以容器內氣體分子的數密度越大，不一定在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子越多，D錯誤。
故選C。
5．（2023·上海·統考模擬預測）導熱性能良好，內壁光滑的氣缸開口朝上水平放在桌面上，開口面積為S，輕質活塞封閉了一定質量的氣體，活塞上放置了一個質量為m的砝碼，穩定時活塞距離氣缸底高度為h，以m縱軸，為橫軸，圖線為一條直線，斜率為k，縱軸截距為b，大氣壓為 ，當m = 0時h′ = 。

【答案】
【詳解】【1】由于為輕質活塞，設氣缸內壓強為p1。大氣壓強為p0，則對砝碼做受力分析有
mg＋p0S = p1S
又由于氣缸導熱性能良好，則更換不同的砝碼到穩定過程中氣體經過等溫變化，則有
p1Sh = C
整理有
則可知
【2】當m = 0時p2 = p0，則
p1Sh = p2Sh′
解得
6．（2023·海南·校聯考一模）一定質量的理想氣體，從狀態開始，經歷如圖所示的變化過程，已知狀態的壓強為、體積為、溫度為，狀態的溫度為，狀態的體積為，連線的延長線過原點，da連線平行于縱軸。求：
（1）狀態的體積是多少？
（2）狀態的壓強是多少？

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）ab連線的延長線過原點，所以過程為等壓變化，則有
解得狀態的體積為
（2）da連線平行于縱軸，所以此過程為等溫變化，則有
解得狀態的壓強為
7．（2023·湖北武漢·華中師大一附中校考三模）如圖所示，一絕熱氣缸放置在水平面上，絕熱活塞a下方封閉了一定質量的理想氣體，活塞a、b之間為真空，且用彈簧1連接，彈簧2下端與活塞b連接，上端固定在天花板上。已知兩活塞質量均為m，橫截面積均為S，兩彈簧勁度系數相同，原長均為，大氣壓強為。當缸內氣體溫度為時，彈簧1長度為，彈簧2為原長，活塞a到氣缸底部的距離為。求：
（1）彈簧的勁度系數k；
（2）將氣缸溫度緩慢升高，使活塞b上移，求此時缸內氣體的溫度。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）初始狀態對活塞，有
解得
（2）當溫度為時，封閉氣體的壓強為，對活塞，有
得
當溫度升為時，封閉氣體的壓強為，則對活塞
又
解得
對活塞
解得
對氣缸中氣體，有
其中

解得
8．（2023·遼寧沈陽·沈陽二中校考模擬預測）下端帶有閥門的氣缸內封閉有一定質量的理想氣體，開始時缸內氣體的壓強等于大氣壓強，溫度為。
（1）關閉氣缸底部的閥門，使缸內氣體溫度升高至，試計算此時缸內氣體的壓強；
（2）保持缸內氣體溫度始終為，打開氣缸底部的閥門，緩慢放出部分氣體，使缸內氣體的壓強再次等于大氣壓強，試計算缸內剩余氣體的質量與原來氣體總質量的比值。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）缸內氣體發生等容變化，根據查理定律得
其中
解得，此時缸內氣體的壓強為
（2）將放出的氣體與氣缸內的氣體整體為研究對象，發生等溫變化，根據玻意耳定律有
其中
聯立解得
缸內剩余氣體質量與原來氣體總質量比為
9．（2023·江西南昌·統考三模）某可顯示溫度的水杯容積為，倒入熱水后，擰緊杯蓋，此時顯示溫度為，壓強與外界相同。已知，外界大氣壓強為，溫度為。杯中氣體可視為理想氣體，不計水蒸氣產生的壓強。（結果保留三位有效數字）
（i）求杯內溫度降到時，杯內氣體的壓強；
（ⅱ）杯內溫度降到時稍擰松杯蓋，外界空氣進入杯中，直至穩定。求此過程中外界進入水杯中的空氣體積。
【答案】（i）；（ⅱ）
【詳解】（ⅰ）杯內氣體做等容變化
代入
解得
（ⅱ）設打開杯蓋后進入杯內的氣體在大氣壓強下的體積為，以杯內原有氣體為研究對象
解得
10．（2023·河北衡水·校聯考二模）如圖所示，導熱良好的密閉容器內封閉有壓強為的空氣，現用抽氣筒緩慢從容器底部的閥門處（只出不進）抽氣兩次。已知抽氣筒每次抽出空氣的體積為容器容積的，空氣可視為理想氣體，求：
（1）容器內剩余空氣的壓強p；
（2）容器內剩余空氣和抽出空氣的質量之比k。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）設容器的容積為，則每次抽出空氣的體積為，設第一次抽氣后容器內剩余空氣的壓強為，有
解得
（2）假設將容器內剩余氣體等溫壓縮到壓強為時的體積為，則
解得
【能力提高練】
1．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）一定質量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度由升高到，體積的增量為；溫度由283K升高到288K，體積的增量為，則（　　）
A． B．
C． D．無法確定
【答案】A
【詳解】在壓強不變的情況下，由蓋-呂薩克定律
得
所以
因為、分別是氣體在和283K時的體積，而
所以
故選A。
2．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）現利用固定在潛水器體外的一個密閉氣缸做驗證性實驗：如圖，氣缸內封閉一定質量的理想氣體，輕質導熱活塞可自由移動。在潛水器緩慢下潛的過程中，海水溫度逐漸降低，則此過程中理論上被封閉的氣體（　　）

A．單位時間內氣體分子撞擊單位面積器壁的次數增多
B．壓強與潛水器下潛的深度成正比
C．體積與潛水器下潛的深度成反比
D．分子的平均動能變大
【答案】A
【詳解】A．在潛水器緩慢下潛的過程中，溫度降低，分子運動的平均速率減小，由于壓強增大，則單位時間內氣體分子撞擊單位面積器壁的次數增多，故A正確；
B．氣體壓強為
壓強與潛水器下潛的深度成一次函數關系，不成正比關系，故B錯誤；
C．根據理想氣體狀態方程有
結合上述解得
可知體積與潛水器下潛的深度不成反比，故C錯誤；
D．溫度降低，氣體分子的平均動能減小，故D錯誤。
故選A。
3．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）歷史上因為陰極射線管真空度不高，高速電子運動時受空氣阻力的影響，沒有觀察到電子的有效偏轉，人們一度認為電子不帶電，后來盧瑟福改進儀器，才發現電子在電場中的偏轉，進而說明電子是帶負電的另一種新粒子. 某同學為了自制真空管，采用抽氣裝置對某一體積為V的玻璃管進行抽氣，初始時，氣體的壓強等于大氣壓，已知每次能從玻璃管中抽走氣體的體積為，，抽氣過程溫度不變，經過n次抽氣后，玻璃管中氣體的壓強p和剩余氣體的質量與原有氣體質量的比值分別為（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【詳解】抽氣過程溫度不變，第一次抽氣根據理想氣體狀態方程有
又
解得
同理第二次抽氣根據理想氣體狀態方程有
解得
第n次抽氣后
設未抽氣時氣體質量為，第一次抽氣后玻璃管中的氣體與抽氣裝置中的氣體密度相同，兩部分氣體質量和與初始狀態相同，則剩余氣體的質量與原有氣體質量的比值為
同理第二次抽氣后剩余氣體的質量與原有氣體質量的比值為
第n次抽氣后剩余氣體的質量與原有氣體質量的比值為
故選A。
4．（2023·湖南長沙·長沙一中校考一模）如圖所示，將一個鐵桶倒扣在水面上，平衡時鐵桶內外水面高度差為，桶內空氣柱長度為。已知水的密度為，鐵桶的橫截面積為，不計桶壁厚度，忽略封閉氣體的質量，設封閉氣體的溫度不變，水足夠深，下列說法正確的是（　　）
A．鐵桶的質量為
B．鐵桶的質量為
C．將鐵桶下壓的距離后，桶將自動下沉
D．桶受到重力、大氣對桶的壓力，封閉氣體對桶的壓力、水對桶的壓力和浮力
【答案】A
【詳解】AB．鐵桶平衡時，有
解得鐵桶的質量
選項A正確、B錯誤；
C．將桶下壓到桶內氣體體積為時，再略下沉，氣體體積將進一步減小，桶將自動下沉，但此時不止將桶下壓的距離，因為下壓過程中，桶內液面也會下降，所以將鐵桶下壓 (l h) 的距離后，桶不會自動下沉，故C錯誤；
D．桶只受大氣對它的壓力、封閉氣體對它的壓力及重力，故D錯誤。
故選A。
二、多選題
5．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）有一種測量氣溫的簡易裝置，其結構如圖所示，大玻璃泡A內封閉有一定量的空氣，與A相連的B管插在水銀槽中，管內水銀面的高度x可反映玻璃泡內空氣的溫度（即環境溫度），已知該溫度計是按照標準大氣壓進行溫度刻度的。當溫度為27℃時，B管內水銀面的高度為16cm。B管的體積與大玻璃泡A的體積相比可忽略不計，下列說法正確的是（　　）

A．該測溫裝置利用了氣體的等容變化的規律
B．當溫度為27℃時，封閉氣體的壓強相當于91cm高的水銀柱產生的壓強
C．若把該溫度計置于高山頂進行測溫，已知高山頂的大氣壓低于標準大氣壓，則溫度的測量值偏大
D．若該溫度計因某種原因漏掉一部分氣體，則溫度的測量值偏大
【答案】AC
【詳解】A．根據題意，B管的體積與大玻璃泡A的體積相比可忽略不計，可知在B中液面移動時，可近似認為氣體體積不變，即該測溫裝置利用了氣體的等容變化的規律，故A正確；
B．溫度為27℃時，封閉氣體的壓強
即封閉氣體的壓強相當于59cm高的水銀柱產生的壓強，故B錯誤；
C．根據查理定律有
其中
即有
可知，溫度升高，管內水銀面的高度x降低，即管中刻度從上往下，表示的溫度逐漸升高，若把該溫度計置于高山頂進行測溫，由于高山頂的大氣壓低于標準大氣壓，對管中氣體有
溫度一定時，管中氣體壓強運動，大氣壓強減小，可知管內液面的高度比山底的低一些，則溫度的測量值偏高，故C正確；
D．根據
可知，若該溫度計因某種原因漏掉一部分氣體，管中氣體的壓強減小，可知管內液面上升，根據上述，溫度的測量值偏小，故D錯誤。
故選AC。
6．（2023·四川達州·統考二模）下列有關熱學說法正確的是（　　）
A．氣體的內能包括氣體分子的重力勢能
B．布朗運動是液體中懸浮微粒的無規則運動
C．如果兩個系統分別與狀態確定的第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定達到熱平衡
D．液體中的擴散現象是由于液體的對流形成的
E．由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
【答案】BCE
【詳解】A．氣體的內能等于氣體內所有分子動能和分子勢能之和，但不包括分子的重力勢能。故A錯誤；
B．布朗運動是液體中懸浮微粒的無規則運動。故B正確；
C．由熱平衡定律可知：如果兩個系統分別與狀態確定的第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定達到熱平衡。故C正確；
D．液體中的擴散現象是液體分子的無規則運動形成的。故D錯誤；
E．由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，如石墨和金剛石。故E正確。
故選BCE。
三、解答題
7．（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學校考模擬預測）水平放置的汽缸用活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動且不漏氣，平衡時活塞與汽缸底的距離，離汽缸口的距離，如圖甲所示。現將汽缸緩慢轉動到開口向下并豎直懸掛，如圖乙所示，此過程中封閉氣體的溫度始終為。已知活塞的質量，橫截面積，大氣壓強，取重力加速度大小。
（1）求圖乙中活塞下表面離汽缸口的距離L；
（2）若對缸內的氣體加熱，使圖乙中活塞下表面剛好與汽缸口相平，求此時汽缸內氣體的熱力學溫度T。

【答案】（1）；（2）
【分析】本題考查理想氣體狀態方程，目的是考查學生的推理論證能力。
【詳解】（1）當汽缸水平放置時，封閉氣體的壓強為，當汽缸口朝下時，設封閉氣體的壓強為p，有
由玻意耳定律有
解得
（2）此過程為等壓變化，有
解得
8．（2023·河北唐山·遷西縣第一中學校考二模）如圖所示，一豎直放置的汽缸被輕活塞AB和固定隔板CD分成兩個氣室，CD上安裝一單向閥K，單向閥只能向下開啟（當氣室2中氣壓大于氣室1中氣壓時，單向閥開啟）；氣室1內氣體壓強為，氣室2內氣體壓強為，兩氣柱長度均為L，活塞面積為S，活塞與汽缸間無摩擦，汽缸導熱性能良好。現在活塞上方緩慢放上質量為m的細砂，重力加速度大小為g，大氣壓強為。
（1）若，求活塞下移的距離。
（2）若，求氣室1內氣體的壓強。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）若，對活塞AB有
解得
單向閥未打開，所以氣室2內的氣體質量不變，氣室1內氣體的質量不變，壓強也不變。根據玻意耳定律，有
解得此時氣室2內氣柱長度
所以活塞下移的距離
（2）若，對活塞AB有
解得
單向閥打開，如果氣室2中的氣體未完全進入氣室1，則有
解得
假設不成立，所以氣體完全進入氣室1，則有
解得
9．（2024·陜西寶雞·校聯考模擬預測）如圖所示，將一汽缸倒放在水平面上，汽缸與地面間密封性能良好，開始時汽缸內氣體的溫度為T1=300K、壓強與外界大氣壓相等為p0；現將汽缸內的氣體逐漸加熱到T2=330K，汽缸對水平面剛好沒有作用力；如果此時將汽缸頂部的抽氣閥門打開放出少量的氣體后，汽缸內氣體的壓強再次與外界大氣壓相等，然后關閉抽氣閥門，將汽缸內氣體的溫度冷卻到T1=300K，已知汽缸的橫截面積為S，重力加速度為g，假設氣體為理想氣體.求：
①打開抽氣閥門前瞬間，氣體的壓強為多少？汽缸的質量為多少？
②關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到T1=300K時，氣體的壓強為多少？至少用多大的力才能將汽缸拉起？

【答案】（1），；（2），
【詳解】（1）以汽缸的氣體為研究對象，設溫度為T2時氣體的壓強為p2，由查理定律得
解得
由力的平衡條件可知
解得
（2）關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到T1=300K時，氣體的壓強為p3
解得
設剛好用F的拉力恰好將氣缸拉起，由力的平衡條件可知
解得
即至少用的拉力才能將氣缸拉起。
10．（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學校考三模）某充氣式座椅簡化模型如圖所示，導熱良好的兩個相同汽缸C、D通過活塞封閉兩部分質量相等的同種氣體A、B，活塞通過輕彈簧相連，整個裝置靜等在水平面上。已知汽缸的質量為，封閉氣體柱的初始高度均為，初始環境溫度為，輕彈簧的勁度系數為、原長為，大氣壓強為，重力加速度大小為，活塞的橫截面積為S，活塞的質量和厚度不計，汽缸壁厚度及汽缸內氣體的重力均可忽略不計，彈簧的形變始終在彈性限度內。
（1）求初始時氣體A的壓強。
（2）若環境溫度緩慢降至，求穩定后活塞離水平面的高度。

【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）設彈簧的彈力為，則有
設氣體的壓強為，對活塞，有
解得
（2）氣體B發生等壓變化，則有
對彈簧，有
解得
所以活塞離水平面的高度
【高考通關練】
1．（2023·遼寧·統考高考真題）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應的p-V圖像可能是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】B
【詳解】根據
可得
從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c態的體積大于b態體積。
故選B。
2．（2023·江蘇·統考高考真題）在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（ ）

A．把柱塞快速地向下壓
B．把柱塞緩慢地向上拉
C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞
D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞
【答案】B
【詳解】因為該實驗是要探究氣體等溫變化的規律；實驗中要緩慢推動或拉動活塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態變化過程中的溫度不變；為了方便讀取封閉氣體的體積不需要在橡膠套處接另一注射器。
故選B。
3．（2023·江蘇·統考高考真題）如圖所示，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B。該過程中（ ）

A．氣體分子的數密度增大
B．氣體分子的平均動能增大
C．單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D．單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小
【答案】B
【詳解】A．根據
可得，則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數密度不變，選項A錯誤；
B．從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動能變大，則選項B正確；
C．從A到B氣體的壓強變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時間內氣體分子對單位面積的器壁的碰撞力變大，選項C錯誤；
D．氣體的分子密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數變大，選項D錯誤。
故選B。
4．（2023·湖北·統考高考真題）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面積分別為S、，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相連。初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長。現往右側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子，直至右側活塞下降，左側活塞上升。已知大氣壓強為，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內。求：
（1）最終汽缸內氣體的壓強。
（2）彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。
【答案】（1）；（2）；
【詳解】（1）對左右氣缸內所封的氣體，初態壓強p1=p0
體積
末態壓強p2，體積
根據玻意耳定律可得
解得
（2）對右邊活塞受力分析可知
解得
對左側活塞受力分析可知
解得
5．（2023·海南·統考高考真題）某飲料瓶內密封一定質量理想氣體，時，壓強。
（1）時，氣壓是多大？
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？

【答案】（1）；（2）0.97
【詳解】（1）瓶內氣體的始末狀態的熱力學溫度分別為
，
溫度變化過程中體積不變，故由查理定律有
解得
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有
解得
21世紀教育網(www.21cnjy.com)專題36　　固體、液體和氣體
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 固體與液體的性質；氣體和液體壓強的產生與計算；三大實驗定律的理解和計算；氣體狀態變化的圖像問題；理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的應用 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計27次，主要考查： 固體與液體的性質； 氣體和液體壓強的產生與計算； 三大實驗定律的理解和在圖像中的應用； （4）理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的應用； 【備考策略】理解電容器的充放電現象，并能根據充放電現象判斷電容器的動態變化情況；掌握帶電粒子在電場中的受力分析方法，判斷帶電粒子在電場中的偏轉情況和運動情況；熟練掌握平拋運動的特點和規律，正確應用牛頓第二定律解決類平拋問題。 【命題預測】本節內容題目難度中和中偏下，主要考察對物理觀念的認識，模型構建等物理學科的核心素養。2024年考生務必重視本節內容，題雖然簡單，在高考題中盡可能不丟分。
新高考 2023 重慶卷4題、北京卷1題、湖北卷13題、遼寧卷、江蘇卷9題、江蘇卷3題、海南卷13題、全國乙卷13題、全國甲卷13題、
2022 重慶卷16題、江蘇卷6題、廣東卷6題、河北卷16題、湖南卷16題、山東卷15題、全國甲卷14題、
2021 重慶卷16題、福建卷10題、湖北卷14題、遼寧卷14題、北京卷4題、山東卷4題、 廣東卷16題、全國甲卷13題、全國乙卷14題、河北卷16題、湖南卷15題
【導航窗口】
知識梳理
一、固體 2
二、液體和液晶 2
三、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度 2
四、氣體 3
考點突破
考點一　固體與液體的性質 4
考點二　氣體壓強的產生與計算 6
考點三　氣體狀態變化的圖象問題 8
考點過關
【素質基礎練】 11
【能力提高練】 19
【高考通關練】 29
一、固體
晶體與非晶體的比較
　分類 比較　 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 規則 不規則 不規則
熔點 確定 確定 不確定
物理性質 各向異性 各向同性 各向同性
轉化 晶體和非晶體在一定條件下可以轉化
典型物質 石英、云母、明礬、食鹽 玻璃、橡膠
二、液體和液晶
1．液體的表面張力
(1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．
(2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．
2．毛細現象是指浸潤液體在細管中上升的現象，以及不浸潤液體在細管中下降的現象，毛細管越細，毛細現象越明顯．
3．液晶的物理性質
(1)具有液體的流動性．
(2)具有晶體的光學各向異性．
(3)從某個方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．
三、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度
1．飽和汽與未飽和汽
(1)飽和汽：與液體處于動態平衡的蒸汽．
(2)未飽和汽：沒有達到飽和狀態的蒸汽．
2．飽和汽壓
(1)定義：飽和汽所具有的壓強．
(2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關．
3．相對濕度
空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．
即：相對濕度＝.
【深度思考】在悶熱的夏天我們會感到非常的不舒服，是因為空氣的相對濕度大還是小呢？
四、氣體
1．氣體壓強
(1)產生的原因
由于大量分子無規則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強．
(2)決定因素
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．
2．氣體實驗定律
玻意耳定律 查理定律 蓋—呂薩克定律
內容 一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比 一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成正比 一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成正比
表 達 式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝
圖象
3.理想氣體的狀態方程
(1)理想氣體
①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體．
②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，即分子間無分子勢能．
(2)理想氣體的狀態方程
一定質量的理想氣體狀態方程：＝或＝C.
氣體實驗定律可看做一定質量理想氣體狀態方程的特例．
4．氣體實驗定律的微觀解釋
(1)等溫變化
一定質量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能不變．在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強增大．
(2)等容變化
一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大．
(3)等壓變化
一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大．只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變．
考點一　固體與液體的性質
【典例1】對下列幾種固體物質的認識，正確的有(　　)
A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體
B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
C．天然石英表現為各向異性，是由于該物質的微粒在空間的排列不規則
D．石墨和金剛石的物理性質不同，是由于組成它們的物質微粒排列結構不同
【變式1】下列說法中正確的是(　　)
A．空氣中水蒸氣的實際壓強與飽和汽壓相差越大，越有利于水的蒸發
B．布朗運動是液體分子的運動，說明液體分子永不停息地做無規則熱運動
C．水杯里的水面超出杯口但不溢出，是由于水的表面張力作用
D．單晶體具有物理性質各向異性的特征
E．溫度升高，物體所有分子的動能都增大
【變式2】下列說法中正確的是(　　)
A．物體體積增大時，其分子勢能一定增大
B．只要物體溫度升高，其分子平均動能就一定變大
C．空氣絕對濕度不變時，溫度越高，相對濕度越小
D．給自行車打氣越打越困難，主要是因為氣體分子間斥力越來越大
E．液體表面層分子比內部分子稀疏，因此液體表面有收縮的趨勢
【變式3】關于晶體、液晶和飽和汽的理解，下列說法正確的是(　　)
A．晶體的分子排列都是有規則的
B．液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點
C．飽和汽壓與溫度和體積都有關
D．相對濕度越大，空氣中水蒸氣越接近飽和
E．對于同一種液體，飽和汽壓隨溫度升高而增大
考點二　氣體壓強的產生與計算
平衡狀態下氣體壓強的求法
1．液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強．
2．力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強．
3．等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等．液體內深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強．
【典例2】一定質量的理想氣體經歷一系列變化過程，如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．b→c過程中，氣體壓強不變，體積增大
B．a→b過程中，氣體體積增大，壓強減小
C．c→a過程中，氣體壓強增大，體積不變
D．c→a過程中，氣體內能增大，體積變小
E．c→a過程中， 氣體從外界吸熱，內能增大
【變式1】下圖為一定質量理想氣體的壓強p與體積V的關系圖象，它由狀態A經等容過程到狀態B，再經等壓過程到狀態C.設A、B、C狀態對應的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關系式中正確的是(　　)
A．TATB，TB＝TC
C．TA>TB，TBTC
【變式2】如圖，一定量的理想氣體從狀態a沿直線變化到狀態b，在此過程中，其壓強(　　)
逐漸增大 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小
【變式3】(1)在高原地區燒水需要使用高壓鍋，水燒開后，鍋內水面上方充滿飽和汽，停止加熱，高壓鍋在密封狀態下緩慢冷卻，在冷卻過程中，鍋內水蒸氣的變化情況為________．
A．壓強變小 B．壓強不變
C．一直是飽和汽 D．變為未飽和汽
(2)如圖甲所示，在斯特林循環的p－V圖象中，一定質量理想氣體從狀態A依次經過狀態B、C和D后再回到狀態A，整個過程由兩個等溫和兩個等容過程組成．B→C的過程中，單位體積中的氣體分子數目________(選填“增大”“減小”或“不變”)，狀態A和狀態D的氣體分子熱運動速率的統計分布圖象如圖乙所示，則狀態A對應的是________(選填“①”或“②”)．
(3)如圖甲所示，在A→B和D→A的過程中，氣體放出的熱量分別為4 J和20 J，在B→C和C→D的過程中，氣體吸收的熱量分別為20 J和12 J．求氣體完成一次循環對外界所做的功．
考點三　氣體狀態變化的圖象問題
1．氣體實驗定律圖象對比(質量一定)
定律 變化過程 一定質量氣體的兩條圖線 圖線特點
玻意耳定律 等溫變化 等溫變化在p－V圖象中是雙曲線，由＝常數知，T越大，pV值就越大，故遠離原點的等溫線對應的溫度高，即T1＜T2，等溫變化的p－圖象是通過原點的直線，斜率越大則溫度越高，所以T2＞T1
查理定律 等容變化 等容變化的p－T圖象是通過原點的直線，由＝常數可知，體積大時圖線斜率小，所以V1＜V2
蓋—呂薩克定律 等壓變化 等壓變化的V－T圖象是通過原點的直線，由＝常數可知，壓強大時斜率小，所以p1＜p2
2.利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析同質量、不同溫度的兩條等溫線，不同體積的兩條等容線，不同壓強的兩條等壓線的關系．例如圖5中A、B是輔助線與兩條等容線的交點，可以認為從B狀態通過等溫升壓到A狀態，體積必然減小，所以V2＜V1.
【典例3】如圖所示，足夠長的圓柱形汽缸豎直放置，其橫截面積為S＝1×10－3 m2，汽缸內有質量m＝2 kg的活塞，活塞與汽缸壁封閉良好，不計摩擦．開始時活塞被銷子K銷于如圖位置，離缸底高度L1＝12 cm，此時汽缸內被封閉氣體的壓強p1＝1.5×105 Pa，溫度T1＝300 K，外界大氣壓p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2.
(1)現對密閉氣體加熱，當溫度升到T2＝400 K．其壓強p2多大？
(2)若在此時拔去銷子K，活塞開始向上運動，當它最后靜止在某一位置時，汽缸內氣體的溫度降為T3＝360 K，則這時活塞離缸底的距離L3為多少？
(3)保持氣體溫度為360 K不變，讓汽缸和活塞一起在豎直方向做勻變速直線運動，為使活塞能停留在離缸底L4＝16 cm處，則求汽缸和活塞應做勻加速直線運動的加速度a的大小及方向．
【變式】如圖所示，汽缸開口向右、固定在水平桌面上，汽缸內用活塞(橫截面積為S)封閉了一定質量的理想氣體，活塞與汽缸壁之間的摩擦忽略不計．輕繩跨過光滑定滑輪將活塞和地面上的重物(質量為m)連接．開始時汽缸內外壓強相同，均為大氣壓p0(mg＜p0S)，輕繩處在伸直狀態，汽缸內氣體的溫度為T0，體積為V.現使汽缸內氣體的溫度緩慢降低，最終使得氣體體積減半，求：
(1)重物剛離開地面時汽缸內氣體的溫度T1；
(2)氣體體積減半時的溫度T2；
(3)在如圖乙所示的坐標系中畫出氣體狀態變化的整個過程并標注相關點的坐標值．
考點過關
【素質基礎練】
1．（2022·浙江湖州·統考一模）下列說法正確的是（　　）
A．受潮后粘在一起的蔗糖沒有固定的形狀，所以蔗糖是非晶體
B．LC振蕩電路中，當電容器極板兩端電壓增大時電路中的電流減小
C．兩端開口的細玻璃管插入水中，已知水浸潤玻璃，則管內的液面低于管外水面
D．把一塊帶負電的鋅板連接在驗電器上，用紫外線燈照射鋅板，驗電器指針張角一直變大
2．（2023·云南昆明·云南師大附中校考模擬預測）一定質量的理想氣體從狀態a變化到狀態b，其壓強p一定，溫度T升高，用如圖所示的圖像分別表示此變化過程，正確的有（　　）

A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
3．（2023·云南昆明·統考二模）如圖所示，兩端開口的“U”形玻璃管豎直放置，其右側水銀柱之間封住一段高的空氣柱。空氣柱下方的水銀面與玻璃管左側水銀面的高度差也為h。已知大氣壓強為75cmHg，空氣柱中的氣體可視為理想氣體，周圍環境溫度保持不變，玻璃管的導熱性良好且玻璃管粗細均勻。下列說法正確的是（　　）

A．右側玻璃管中空氣柱上方的水銀柱高度小于5cm
B．封閉空氣柱中氣體的壓強為70cmHg
C．從玻璃管右側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
D．從玻璃管左側管口緩慢注入少量水銀，空氣柱的壓強一定變大
4．（2023·遼寧沈陽·遼寧實驗中學校考模擬預測）關于氣體、固體和液體，下列說法正確的是（　　）
A．液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內部
B．分子間同時存在著引力和斥力，當引力和斥力相等時，分子勢能最大
C．液晶具有液體的流動性，低溫時會凝固成結晶態，分子取向是有序的
D．容器中氣體分子的數密度越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子越多
5．（2023·上海·統考模擬預測）導熱性能良好，內壁光滑的氣缸開口朝上水平放在桌面上，開口面積為S，輕質活塞封閉了一定質量的氣體，活塞上放置了一個質量為m的砝碼，穩定時活塞距離氣缸底高度為h，以m縱軸，為橫軸，圖線為一條直線，斜率為k，縱軸截距為b，大氣壓為 ，當m = 0時h′ = 。

6．（2023·海南·校聯考一模）一定質量的理想氣體，從狀態開始，經歷如圖所示的變化過程，已知狀態的壓強為、體積為、溫度為，狀態的溫度為，狀態的體積為，連線的延長線過原點，da連線平行于縱軸。求：
（1）狀態的體積是多少？
（2）狀態的壓強是多少？

7．（2023·湖北武漢·華中師大一附中校考三模）如圖所示，一絕熱氣缸放置在水平面上，絕熱活塞a下方封閉了一定質量的理想氣體，活塞a、b之間為真空，且用彈簧1連接，彈簧2下端與活塞b連接，上端固定在天花板上。已知兩活塞質量均為m，橫截面積均為S，兩彈簧勁度系數相同，原長均為，大氣壓強為。當缸內氣體溫度為時，彈簧1長度為，彈簧2為原長，活塞a到氣缸底部的距離為。求：
（1）彈簧的勁度系數k；
（2）將氣缸溫度緩慢升高，使活塞b上移，求此時缸內氣體的溫度。

8．（2023·遼寧沈陽·沈陽二中校考模擬預測）下端帶有閥門的氣缸內封閉有一定質量的理想氣體，開始時缸內氣體的壓強等于大氣壓強，溫度為。
（1）關閉氣缸底部的閥門，使缸內氣體溫度升高至，試計算此時缸內氣體的壓強；
（2）保持缸內氣體溫度始終為，打開氣缸底部的閥門，緩慢放出部分氣體，使缸內氣體的壓強再次等于大氣壓強，試計算缸內剩余氣體的質量與原來氣體總質量的比值。

9．（2023·江西南昌·統考三模）某可顯示溫度的水杯容積為，倒入熱水后，擰緊杯蓋，此時顯示溫度為，壓強與外界相同。已知，外界大氣壓強為，溫度為。杯中氣體可視為理想氣體，不計水蒸氣產生的壓強。（結果保留三位有效數字）
（i）求杯內溫度降到時，杯內氣體的壓強；
（ⅱ）杯內溫度降到時稍擰松杯蓋，外界空氣進入杯中，直至穩定。求此過程中外界進入水杯中的空氣體積。
10．（2023·河北衡水·校聯考二模）如圖所示，導熱良好的密閉容器內封閉有壓強為的空氣，現用抽氣筒緩慢從容器底部的閥門處（只出不進）抽氣兩次。已知抽氣筒每次抽出空氣的體積為容器容積的，空氣可視為理想氣體，求：
（1）容器內剩余空氣的壓強p；
（2）容器內剩余空氣和抽出空氣的質量之比k。

【能力提高練】
1．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）一定質量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度由升高到，體積的增量為；溫度由283K升高到288K，體積的增量為，則（　　）
A． B．
C． D．無法確定
2．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）現利用固定在潛水器體外的一個密閉氣缸做驗證性實驗：如圖，氣缸內封閉一定質量的理想氣體，輕質導熱活塞可自由移動。在潛水器緩慢下潛的過程中，海水溫度逐漸降低，則此過程中理論上被封閉的氣體（　　）

A．單位時間內氣體分子撞擊單位面積器壁的次數增多
B．壓強與潛水器下潛的深度成正比
C．體積與潛水器下潛的深度成反比
D．分子的平均動能變大
3．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）歷史上因為陰極射線管真空度不高，高速電子運動時受空氣阻力的影響，沒有觀察到電子的有效偏轉，人們一度認為電子不帶電，后來盧瑟福改進儀器，才發現電子在電場中的偏轉，進而說明電子是帶負電的另一種新粒子. 某同學為了自制真空管，采用抽氣裝置對某一體積為V的玻璃管進行抽氣，初始時，氣體的壓強等于大氣壓，已知每次能從玻璃管中抽走氣體的體積為，，抽氣過程溫度不變，經過n次抽氣后，玻璃管中氣體的壓強p和剩余氣體的質量與原有氣體質量的比值分別為（ ）
A． B．
C． D．
4．（2023·湖南長沙·長沙一中校考一模）如圖所示，將一個鐵桶倒扣在水面上，平衡時鐵桶內外水面高度差為，桶內空氣柱長度為。已知水的密度為，鐵桶的橫截面積為，不計桶壁厚度，忽略封閉氣體的質量，設封閉氣體的溫度不變，水足夠深，下列說法正確的是（　　）
A．鐵桶的質量為
B．鐵桶的質量為
C．將鐵桶下壓的距離后，桶將自動下沉
D．桶受到重力、大氣對桶的壓力，封閉氣體對桶的壓力、水對桶的壓力和浮力
二、多選題
5．（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）有一種測量氣溫的簡易裝置，其結構如圖所示，大玻璃泡A內封閉有一定量的空氣，與A相連的B管插在水銀槽中，管內水銀面的高度x可反映玻璃泡內空氣的溫度（即環境溫度），已知該溫度計是按照標準大氣壓進行溫度刻度的。當溫度為27℃時，B管內水銀面的高度為16cm。B管的體積與大玻璃泡A的體積相比可忽略不計，下列說法正確的是（　　）

A．該測溫裝置利用了氣體的等容變化的規律
B．當溫度為27℃時，封閉氣體的壓強相當于91cm高的水銀柱產生的壓強
C．若把該溫度計置于高山頂進行測溫，已知高山頂的大氣壓低于標準大氣壓，則溫度的測量值偏大
D．若該溫度計因某種原因漏掉一部分氣體，則溫度的測量值偏大
6．（2023·四川達州·統考二模）下列有關熱學說法正確的是（　　）
A．氣體的內能包括氣體分子的重力勢能
B．布朗運動是液體中懸浮微粒的無規則運動
C．如果兩個系統分別與狀態確定的第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定達到熱平衡
D．液體中的擴散現象是由于液體的對流形成的
E．由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
三、解答題
7．（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學校考模擬預測）水平放置的汽缸用活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動且不漏氣，平衡時活塞與汽缸底的距離，離汽缸口的距離，如圖甲所示。現將汽缸緩慢轉動到開口向下并豎直懸掛，如圖乙所示，此過程中封閉氣體的溫度始終為。已知活塞的質量，橫截面積，大氣壓強，取重力加速度大小。
（1）求圖乙中活塞下表面離汽缸口的距離L；
（2）若對缸內的氣體加熱，使圖乙中活塞下表面剛好與汽缸口相平，求此時汽缸內氣體的熱力學溫度T。

8．（2023·河北唐山·遷西縣第一中學校考二模）如圖所示，一豎直放置的汽缸被輕活塞AB和固定隔板CD分成兩個氣室，CD上安裝一單向閥K，單向閥只能向下開啟（當氣室2中氣壓大于氣室1中氣壓時，單向閥開啟）；氣室1內氣體壓強為，氣室2內氣體壓強為，兩氣柱長度均為L，活塞面積為S，活塞與汽缸間無摩擦，汽缸導熱性能良好。現在活塞上方緩慢放上質量為m的細砂，重力加速度大小為g，大氣壓強為。
（1）若，求活塞下移的距離。
（2）若，求氣室1內氣體的壓強。

9．（2024·陜西寶雞·校聯考模擬預測）如圖所示，將一汽缸倒放在水平面上，汽缸與地面間密封性能良好，開始時汽缸內氣體的溫度為T1=300K、壓強與外界大氣壓相等為p0；現將汽缸內的氣體逐漸加熱到T2=330K，汽缸對水平面剛好沒有作用力；如果此時將汽缸頂部的抽氣閥門打開放出少量的氣體后，汽缸內氣體的壓強再次與外界大氣壓相等，然后關閉抽氣閥門，將汽缸內氣體的溫度冷卻到T1=300K，已知汽缸的橫截面積為S，重力加速度為g，假設氣體為理想氣體.求：
①打開抽氣閥門前瞬間，氣體的壓強為多少？汽缸的質量為多少？
②關閉抽氣閥門，氣體的溫度回到T1=300K時，氣體的壓強為多少？至少用多大的力才能將汽缸拉起？

10．（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學校考三模）某充氣式座椅簡化模型如圖所示，導熱良好的兩個相同汽缸C、D通過活塞封閉兩部分質量相等的同種氣體A、B，活塞通過輕彈簧相連，整個裝置靜等在水平面上。已知汽缸的質量為，封閉氣體柱的初始高度均為，初始環境溫度為，輕彈簧的勁度系數為、原長為，大氣壓強為，重力加速度大小為，活塞的橫截面積為S，活塞的質量和厚度不計，汽缸壁厚度及汽缸內氣體的重力均可忽略不計，彈簧的形變始終在彈性限度內。
（1）求初始時氣體A的壓強。
（2）若環境溫度緩慢降至，求穩定后活塞離水平面的高度。

【高考通關練】
1．（2023·遼寧·統考高考真題）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應的p-V圖像可能是（　　）

A． B． C． D．
2．（2023·江蘇·統考高考真題）在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（ ）

A．把柱塞快速地向下壓
B．把柱塞緩慢地向上拉
C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞
D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞
3．（2023·江蘇·統考高考真題）如圖所示，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B。該過程中（ ）

A．氣體分子的數密度增大
B．氣體分子的平均動能增大
C．單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D．單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小
4．（2023·湖北·統考高考真題）如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面積分別為S、，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相連。初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長。現往右側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子，直至右側活塞下降，左側活塞上升。已知大氣壓強為，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內。求：
（1）最終汽缸內氣體的壓強。
（2）彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。
5．（2023·海南·統考高考真題）某飲料瓶內密封一定質量理想氣體，時，壓強。
（1）時，氣壓是多大？
（2）保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與（1）時相同時，氣體體積為原來的多少倍？

21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑