易错点31 固体、液体和气体-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练学案

易错点31 固体、液体和气体

易错总结

一、封闭气体压强的计算

1．取等压面法

同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强．如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1.

2．力平衡法

选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液体为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强．

说明：容器加速运动时，可由牛顿第二定律列方程求解．

二、玻意耳定律

1．常量的意义

p1V1＝p2V2＝C，该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，则常量C越大．

2．应用玻意耳定律解题的一般步骤

(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．

(2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)．

(3)根据玻意耳定律列方程求解．(注意统一单位)

(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明．

三、两种等温变化图像

四、气体的等压变化

1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程．

2．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成正比．

(2)表达式：V＝CT或＝.

(3)适用条件：气体的质量和压强不变．

(4)图像：如图所示．

V－T图像中的等压线是一条过原点的直线．

五、气体的等容变化

1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程．

2．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成正比．

(2)表达式：p＝CT或＝.

(3)适用条件：气体的质量和体积不变．

(4)图像：如图所示．

①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线．

②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃.

五、应用理想气体状态方程解题的一般步骤

1．明确研究对象，即一定质量的理想气体；

2．确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；

3．由理想气体状态方程列式求解；

4．必要时讨论结果的合理性．

六、晶体和非晶体

1．固体可以分为晶体和非晶体两类．晶体又可以分为单晶体与多晶体．

2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．

3．非晶体

(1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形．

(2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度；

b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)．

4．晶体

(1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状

②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；

b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)．

(2)多晶体：①没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状

②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；

b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)

七、单晶体、多晶体及非晶体的异同比较

八、对单晶体的各向异性的理解

(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能时，测试结果不同．

通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．

(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云母晶体在导热性能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能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．

九．表面张力及其作用

(1)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，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．

(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．

(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示．

【易错跟踪训练】

  易错类型1：对物理概念理解不透彻

1．（2022·山东高三开学考试）25℃室外，氧气贮存罐贮存高压氧气，打开阀门，氧气向外喷出，喷气过程中，关于贮存罐表面温度和贮存罐内气体分子单位时间撞击内表面的次数，下列说法中正确的是（　　）

A．表面温度比室温低，碰撞次数减少

B．表面温度与室温相等，碰撞次数不变

C．表面温度比室温高，碰撞次数减少

D．表面温度比室温低，碰撞次数增加

【答案】A

【详解】

打开气阀，氧气喷出，气体对外做功，温度降低；内部气体分子密度减小，单位时间内气体撞击内表面的次数减小。

故选A。

2．（2021·北京高考真题）比较45C的热水和100C的水蒸汽，下列说法正确的是（　　）

A．热水分子的平均动能比水蒸汽的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸汽的小

C．热水分子的速率都比水蒸汽的小 D．热水分子的热运动比水蒸汽的剧烈

【答案】B

【详解】

A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸汽的小，故A错误；

B．内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸汽，热水变成水蒸汽，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸汽的小，故B正确；

C．温度越高，分子热运动的平均速率越大，45C的热水中的分子平均速率比100C的水蒸汽中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误；

D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。

故选B。

3．（2021·全国高三课时练习）如图是一定质量理想气体状态变化的图像，图中，平行于横轴，平行于纵轴，由图像可知（　　）

A．过程气体压强不变

B．过程气体内能不变

C．过程气体密度不变

D．过程气体对外做功

【答案】B

【详解】

A．在图像中，过坐标原点的直线为等压变化，不过坐标原点，故不是等压变化，故A错误；

B．由题图可知，为等温变化，温度不变，故内能不变，故B正确；

C．到为等压变化，由到体积减小，由于质量不变，故密度增大，故C错误；

D．过程为等容变化，气体对外不做功，故D错误。

故选B。

4．（2021·全国高三课时练习）如图所示，一根竖直的弹簀支持着一倒立汽缸中的活塞，使汽缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，则下列说法中正确的是（　　）

A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些

B．若外界大气压增大，则汽缸上底面距地面的高度将不变

C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小

D．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将增大

【答案】D

【详解】

AC．选择汽缸和活塞为整体，则弹簧弹力始终等于整体重力，弹簧长度不发生变化，则活塞距地面的高度不变，AC错误；

B．选汽缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力，向上受到缸内气体的压力，由平衡条件得

若外界大气压增大，则一定增大，根据玻意耳定律得

（常数）

当压强增大时，气体体积一定减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，B错误；

D．若气温升高，缸内气体做等压变化，根据

可知，当温度升高时，气体体积增大，汽缸上升，则汽缸的上底面距地面的高度将增大，D正确。

故选D 。

5．（2021·南京市雨花台中学高三月考）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。关于玻璃，下列说法正确的是（　　）

A．天然具有规则的几何形状 B．分子在空间上周期性排列

C．沿不同方向的导热性能不同 D．没有固定的熔点

【答案】D

【详解】

由非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈现空间有规则周期性排列的固体，它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上是相同的，即“各向同性”，它没有固定的熔点。

故选D。

6．（2021·渝中·重庆巴蜀中学高三月考）分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内容，下列说法不正确的是（　　）

A．用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象

B．同温度的氧气和氢气，它们的分子平均动能相等

C．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

D．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

【答案】A

【详解】

A．用塑料细管将牛奶吸入口中利用了大气压，不是毛细现象，故A错误；

B．温度是分子平均动能的标志，相同温度下所有分子的平均动能均相同，故B正确；

C．液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体的表面张力，草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故C正确；

D．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各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故正确。

此题选择不正确的选项，故选A。

7．（2021·全国高三专题练习）下列关于热学中的相关说法正确的是（　　）

A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性

B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减小

C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，故气体的压强一定增大

D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝

【答案】A

【详解】

A．根据液晶的特点和性质可知，液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，A正确；

B．燃气由液态变为气态的过程中要吸收热量，故分子的分子势能增加，B错误；

C．若气体温度升高的同时，体积膨胀，压强可能不变，C错误；

D．根据热力学第二定律可知，混合气体不能自发地分离，D错误。

故选A。

8．（2021·重庆市綦江中学高三月考）下列说法正确的是（　　）

A．液体不浸润固体的原因是附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏

B．运送沙子的卡车停于水平面，在缓慢卸沙的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体对外界放热

C．叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果

D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为

【答案】A

【详解】

A．液体不浸润固体的原因是因受到固体分子的吸引比较弱，附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏，在附着层内就出现与表面张力相似的收缩力，这时附着层有缩小的趋势，形成不浸润现象，A正确；

B．在缓慢卸沙时，若车胎不漏气，胎内气体的压强减小，温度不变，由玻意耳定律pV=C，可知气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体从外界吸热，B错误；

C．叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用的结果，C错误；

D．某固体或液体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏伽德罗常数可表示为，而气体分子所占据的空间，要远大于分子的实际体积，因此对某气体的阿伏伽德罗常数不能用此式表示，D错误。

故选A。

  易错类型2：不明白规律内涵、外延

1．（2021·全国高三专题练习）一房间，上午10时的温度为 ，下午2时的温度为 ，假定大气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的（　　）

A．空气密度增大 B．空气分子的平均速率增大

C．空气分子的速率增大 D．空气质量增大

【答案】B

【详解】

温度升高了，空气分子的平均速率增大，而大气压不变，气体体积会增大，所以房间里气体会向外跑，故房间内空气质量会减少，空气密度会减小。

故选B。

2．（2021·全国高三专题练习）关于气体分子的运动情况，下列说法正确的是（　　）

A．某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的

B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的

C．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化

D．分子的速率分布毫无规律

【答案】B

【详解】

AD．具有不同速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计规律分布，故AD错误；

B．由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己的运动状态，因此在某一时刻，一个分子速度的大小和方向是偶然的，故B正确；

C．某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C错误。

故选B。

3．（2021·全国）如图所示为两端开口的形直管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右侧直管中再注入一些水银，则平衡后（外界温度恒定）（　　）

A．两侧水银面A、高度差减小 B．两侧水银面A、高度差增大

C．右侧封闭气柱体积变大 D．两侧水银面A、高度差不变

【答案】B

【详解】

设大气压为，由题图可知，右侧封闭气体压强

向右管内注入一些水银，变大，则变大，不变，由

可知，变大，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积减小，故ACD错误，B正确。

故选B。

4．（2021·北京延庆·高三）一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．气体的体积不变，当温度升高时其压强一定增大

B．气体温度降低，分子的平均动能可能不变

C．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变

D．气体体积减小，气体分子运动的剧烈程度一定增大

【答案】A

【详解】

A．如果保持其体积不变，温度升高，则由，可知气体的压强增大，故A正确；

B．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能一定变小，故B错误；

C．物体放出热量，同时对外做功，其内能一定减小，故C错误；

D．压缩气体使体积减小，同时对外放热，气体温度不一定升高，气体分子运动的剧烈程度不一定增大，故D错误。

故选A。

5．（2021·全国高三专题练习）石墨和金刚石性质有很大差异，是由于（　　）

A．石墨是各向异性的，而金刚石是各向同性的

B．它们的化学成分不同

C．它们都是各向同性的

D．组成它们的物质微粒按不同的规则排列

【答案】D

【详解】

石墨和金刚石都由碳分子组成，但它们的物理性质不同，石墨是各向同性的，而金刚石是各向异性的，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同。

故选D。

6．（2021·全国高三专题练习）关于液体表面的特征，下列说法正确的是（　　）

A．液体表面层的分子分布比内部密

B．液体有使其体积收缩到最小的趋势

C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力

D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势

【答案】D

【详解】

A．液体表面层的分子分布比内部稀疏，A错误；

BD．液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势， B错误D正确；

C．液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，表现为引力，C错误。

故选D。

7．（2021·河北衡水中学）将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是（　　）

A．几何形状不规则的冰块不是晶体

B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能增加

C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为斥力

D．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大

【答案】D

【详解】

A．单晶体有规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有规则的天然外形，几何形状不规则的冰块具有确定的熔点，属于多晶体，故A错误；

B．温度是分子平均动能变化的标志，冰融化成水的过程中，温度不变，水分子的平均动能不变，故B错误；

C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间距大于分子间的平衡距离，分子作用力表现为引力，故C错误；

D．水变成水蒸气，分子间距增大，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。

故选D。

8．（2021·山东）把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧压在一起，几年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象的解释下列说法正确的是（　　）

A．是由于扩散现象，原因是金分子和铅分子的运动

B．是由于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中

C．是因为分子间存在引力使小铅颗粒进入了金块中

D．是因为铅和金之间存在表面张力的原因

【答案】A

【详解】

分子永不停息的做无规则运动，金的分子和铅的分子彼此进入对方的现象就是扩散现象，这是金中有铅，铅中有金的原因。

故选A。