人教版新高考物理一轮总复习训练题气体、固体和液体

考点规范练44　气体、固体和液体

一、单项选择题

1.下列说法错误的是(　　)

A.水黾停在水面上,是因为水的表面张力

B.天然石英外形规则,说明石英是晶体

C.墨水在水中扩散,是因为墨水受到重力作用

D.笔尖蘸墨,墨水浸入毛笔内是毛细现象

2.如图所示,质量为m1、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上,汽缸内有一个质量为m2的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气,汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大,温度不变,则(　　)

A.气体的体积增大

B.细线的拉力不变

C.气体的压强减小

D.斜面对汽缸的支持力增大

3.封闭在汽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.气体分子的平均动能减小

D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减小

4.如图所示,一向右开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位置有小挡板。初始时,外界大气压为p0,活塞紧压小挡板处。现缓慢升高缸内气体温度,则下列选项中的p-T图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是(　　)

5.(2020·黑龙江哈尔滨三中月考)如图所示,一端封口的玻璃管开口向下插在水银槽里,管内封有长度分别为l1和l2的两段气体。当将管慢慢地向下按一段距离时,管内气柱的长度将如何变化(　　)

A.l1变小,l2变大 B.l1变大,l2变小

C.l1、l2都变小 D.l1、l2都变大

二、多项选择题

6.如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是(　　)

A.气体从外界吸收热量

B.气体分子的平均动能减少

C.外界对气体做正功

D.气体分子撞击器壁的作用力增大

7.如图所示,U形管内装有一部分水银,通过橡胶软管与玻璃管C相连,C管竖直插入水银槽中。若A、B、C三管内径相同,U形管两侧液面高度差为h,中间封有一段空气,则(　　)

A.C管内外水银面的高度差为h

B.若将C管向下移动少许,则C管内水银面相对水银面上升

C.若往B管注入一些水银,则A管水银面上升的高度大于C管水银面下降的高度

D.若环境温度升高,则A管水银面下降的高度等于C管水银面下降的高度

三、非选择题

8.如图所示,在两端封闭的均匀半圆管道内封闭有理想气体,管内有不计质量可自由移动的活塞P,将管内气体分成两部分,其中P和O点连线与管道水平直径的夹角θ=45°。两部分气体的温度均为T0=300 K,压强均为p0=1.0×105 Pa。现对管道左侧气体缓慢加热,管道右侧气体温度保持不变。求:

(1)可动活塞缓慢移到管道最低点时(不计摩擦),管道右侧气体的压强;

(2)可动活塞缓慢移到管道最低点时(不计摩擦),管道左侧气体的温度。

9.(2020·宁夏吴忠中学期中)如图所示,均匀薄壁U形管左管上端封闭,右管开口且足够长,管内水银柱封住A部分气体。当A气柱的温度为300 K时,左、右两管内水银面等高,A气柱的长度l=10 cm,大气压强与75 cm水银柱产生的压强相同。

(1)现使A气柱的温度缓慢升高,当温度升高到多少K时,左管水银面下降2.5 cm?

(2)如果A气柱的温度在(1)情况下升高后保持不变,在右管内加入多长的水银,可以使左管的水银面重新回到原位置?

10.(2020·山东卷)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气罐,下端开口,上端留有抽气阀门。使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时,罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为450 K,最终降到300 K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气罐,抽气后罐内剩余气体体积变为抽气罐容积的,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体,忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。

11.(2020·黑龙江哈师大青冈实验中学月考)如图所示,竖直放置的足够长的密闭汽缸,缸内封存着一定质量的理想气体(气体质量可忽略不计),缸体质量m1=10 kg,活塞质量m2=2 kg,活塞横截面积S=2×10-3 m2,活塞上部由一根绳悬挂于天花板上;汽缸下部被一个劲度系数k=1×103 N/m的轻弹簧支住,弹簧刚好压缩0.02 m,整个装置处于静止状态。封闭在汽缸内的气柱长l1=0.2 m,外界大气压p0=1×105 Pa,g取10 m/s2,弹簧始终在其弹性限度内。

(1)求此时汽缸内气体的压强。

(2)若将绳剪断,待汽缸和活塞重新平衡后(温度保持不变),汽缸内的气柱长改变了多少?(结果保留两位有效数字)

考点规范练44　气体、固体和液体

1.C　解析:水黾停在水面上,是因为水的表面张力,选项A正确,不符合题意。天然石英外形规则,说明石英是晶体,选项B正确,不符合题意。墨水在水中扩散,是因为墨水颗粒受到水分子的撞击做无规则运动,选项C错误,符合题意。笔尖蘸墨,墨水浸入毛笔内是毛细现象,选项D正确,不符合题意。

2.B　解析:如果大气压强增大,温度不变,外界大气压对气体做功,气体的体积减小,压强增大,选项A、C错误。对活塞和汽缸整体分析受力,由平衡条件可知,细线的拉力不变,斜面对汽缸的支持力不变,选项B正确,D错误。

3.B　解析:等容变化温度升高时,压强一定增大,分子密度不变,分子平均动能增大,单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多,B正确,A、C、D错误。

4.B　解析:初始时刻,活塞紧压小挡板,说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强;在缓慢升高汽缸内气体温度时,气体先做等容变化,温度升高,压强增大,当压强等于大气压时活塞离开小挡板,气体做等压变化,温度升高,体积增大,A、D错误。在p-T图像中,等容线为通过原点的直线,C错误,B正确。

5.C　解析:将管慢慢地向下按一段距离时,假设l1、l2的长度不变,则l1、l2内气体的压强都会增大,根据玻意耳定律可得l1、l2的长度都减小,故A、B、D错误,C正确。

6.AD　解析:从a到b,理想气体的温度升高,气体分子的平均动能增大,内能增大,气体从外界吸收热量,选项A正确,B错误。a→b气体体积增大,气体对外界做正功,选项C错误。a→b气体压强增大,气体分子撞击器壁的作用力增大,选项D正确。

7.AC　解析:U形管内气体压强等于大气压加上h高水银柱产生的压强,所以C管内外水银面的高度差为h,A正确。若将C管向下移动少许,U形管内气体体积减小,压强增大,则C管内水银面相对槽内水银面下降,B错误。若往B管注入一些水银,U形管内气体体积减小,压强增大,则A管水银面上升的高度大于C管水银面下降的高度 ,C正确。若环境温度升高,U形管内气体体积增大,压强增大,A管水银面下降的高度等于C管水银面下降的高度的,D错误。

8.解析:(1)对于管道右侧气体,由于气体做等温变化,有

p0V1=p2V2

V2=V1

解得p2=1.5×105 Pa。

(2)对于管道左侧气体,根据理想气体状态方程,有

V2'=2V1'

当活塞P移动到最低点时,对活塞P受力分析可得出两部分气体对活塞的压强相等,则有

p2'=p2

解得T=900 K。

答案:(1)1.5×105 Pa　(2)900 K

9.解析:(1)初始时,A气柱的压强等于大气压强,气柱的体积为Sl,温度升高到T2时,左管水银面下降h=2.5 cm,则A气柱的压强为p2=p0+ρ水银g·2h,气柱的体积为S(l+h),根据理想气体状态方程

解得T2=400 K。

(2)温度升高后,A气柱的体积是S(l+h),压强是p2,加水银后,A气柱的体积是Sl,压强是p3=p0+ρ水银gΔl,根据玻意耳定律

p2V2=p3V1

需加入的水银长度为Δl=25 cm。

答案:(1)400 K　(2)25 cm

10.解析:设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1,温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2,罐的容积为V0,由题意知p1=p0、T1=450 K、V1=V0、T2=300 K、V2=              ①

由理想气体状态方程得

 ②

代入数据得p2=0.7p0 ③

对于抽气罐,设初态气体状态参量分别为p3、V3,末态气体状态参量分别为p4、V4,罐的容积为V0'

由题意知p3=p0、V3=V0'、p4=p2 ④

由玻意耳定律得p0V0'=p2V4 ⑤

联立②⑤式,代入数据得V4=V0' ⑥

设抽出的气体的体积为ΔV,由题意知ΔV=V4-V0' ⑦

故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为

⑧

联立②⑤⑦⑧式,代入数据得。 ⑨

答案:

11.解析:(1)对汽缸进行受力分析,有重力m1g、大气向上的压力p0S、缸内气体向下的压力p1S、弹簧向上的弹力kx

列平衡方程p1S+m1g=p0S+kx

解得p1=

代入数据得p1=6.0×104 Pa。

(2)将绳剪断后,对活塞受力分析,有重力m2g、大气向下的压力p0S、缸内气体向上的压力p2S

列平衡方程p2S=m2g+p0S

所以p2=

代入数据解得p2=1.1×105 Pa

缸内的气体原状态压强为p1,体积V1=l1S;后来气体的压强为p2,体积V2=l2S

根据玻意耳定律p1V1=p2V2

所以l2=l1

代入数据解得l2=0.109 m

则气柱长度减少了Δl=l2-l1=0.091 m。

答案:(1)6.0×104 Pa　(2)0.091 m