23版新高考一轮分层练案(三十九)　固体、液体和气体

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一轮分层练案(三十九)　固体、液体和气体1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．石墨和金刚石都是晶体，都是由碳元素组成的单质，但它们的原子排列方式不同B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，温度不变C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变【答案】AD　石墨和金刚石都是晶体，都是由碳元素组成的单质，但它们的原子排列方式不同，选项A正确；晶体在熔化过程中吸收热量，温度不变，非晶体在熔化过程中吸收热量，温度升高，选项B错误；液晶的光学性质与温度的高低无关，其随所加电压的变化而变化，即液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化，由此引起光学性质的改变，选项C错误，D正确。2．(多选)根据所学知识分析，下列说法正确的是(　　)A．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体B．晶体体积增大，其分子势能一定增大C．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力D．人们可以利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，进而了解机体对药物的吸收等生理过程【答案】CD　多晶体和非晶体各个方向的物理性质都相同，金属属于多晶体，A错误；晶体体积增大，若分子力表现为引力，分子势能增大，若分子力表现为斥力，分子势能减小，B错误；水的表面张力的有无与重力无关，所以在宇宙飞船中，水的表面依然存在表面张力，C正确；在现代科技中科学家利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，D正确。3．下面的表格是某年某地区1～6月份的气温与气压的对照表：月　份123456平均气温/℃1.43.910.719.626.730.2平均大气压/(×105 Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.998 4根据上表数据可知：该年该地区从1月份到6月份(　　)A．空气分子无规则热运动剧烈程度呈减小的趋势B．6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在一月时速率大C．单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势D．单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量呈增加的趋势【答案】C　温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，分子无规则热运动越剧烈，从1月到6月，温度逐渐升高，空气分子无规则热运动剧烈程度呈增大的趋势，故A错误；6月温度最高，分子平均动能最大，但分子平均动能是对大量分子的一种统计规律，对于具体的某一个分子并不适应，故B错误；温度升高，气体的分子平均动能增大，而压强p减小，所以单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势，故C正确；根据气体压强的微观意义，气体压强等于单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量，大气压强呈减小的趋势，单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量也呈减小的趋势，故D错误。4．下列说法正确的是(　　)A．分子间同时存在着引力和斥力B．分子间距增大时分子引力减小而分子斥力增大C．对于一定质量的理想气体，当温度升高时其内能可能保持不变D．对于一定质量的理想气体，当体积增大时其内能一定减小【答案】A　根据分子动理论可知，分子间同时存在引力和斥力，故A正确；分子引力和分子斥力都是随着分子距离的增大而减小，故B错误；一定质量的理想气体，其内能仅与温度有关，当温度升高时，内能一定增大，故C错误；对于一定质量的理想气体，当体积增大时不能确定其温度如何变化，则其内能的变化无法判断，故D错误。5.如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持汽缸内的气体温度不变，则对于封闭气体(　　)A．外界对气体做功B．气体分子平均动能不变C．气体压强保持不变D．单位体积内气体分子个数不变【答案】B　气体的体积变大，则气体对外界做功，选项A错误；气体温度不变，则气体分子平均动能不变，选项B正确；根据＝C可知，气体体积变大，温度不变，则气体压强减小，选项C错误；气体体积变大，则单位体积内气体分子个数减小，选项D错误。6.如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和B竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量且温度相同的理想气体，气柱长度H1＜H2，水银柱长度h1＞h2，今使封闭空气降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是(　　)A．均向下移动，A管移动较少B．均向下移动，A管移动较多C．均向下移动，两管移动的一样多D．水银柱的移动距离与管的粗细有关【答案】A　因为大气压保持不变，封闭空气柱均做等压变化，故封闭空气柱下端的水银面高度不变，根据盖—吕萨克定律＝C，可得＝C，则ΔV＝V，即SΔH＝SH，化简得ΔH＝H，则空气柱长度的变化与玻璃管的粗细无关，D错误；因A、B管中的封闭空气柱初温T相同，温度的变化ΔT也相同，则ΔH与H成正比，又ΔT＜0，所以ΔH＜0，即A、B管中空气柱的长度都减小，水银柱均向下移动，因为H1＜H2，所以|ΔH1|＜|ΔH2|，即A管中空气柱长度减小得较少，A正确，B、C错误。7．(多选)热学中有很多图像，如图所示对一定质量的理想气体图像的分析，正确的是(　　)A．甲图中理想气体的体积一定不变B．乙图中理想气体的温度一定不变C．丙图中理想气体的压强一定不变D．丁图中理想气体从P到Q，可能经过了温度先降低后升高的过程【答案】AC　由理想气体状态方程＝C可知，A、C正确；若温度不变，p­V图像应该是双曲线的一支，题图乙不一定是双曲线的一支，B错误；题图丁中理想气体从P到Q，经过了温度先升高后降低的过程，D错误。8.如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K。现缓慢加热汽缸内的气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上移了4 cm。g取10 m/s2，求活塞的质量和物体A的体积。解析：设物体A的体积为ΔV，状态1时：T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40 cm3－ΔV状态2时：T2＝330 K，p2＝Pa，V2＝V1状态3时：T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40 cm3－ΔV由状态1到状态2为等容过程，则＝，代入数据得m＝4 kg由状态2到状态3为等压过程，则＝，代入数据得ΔV＝640 cm3。【答案】4 kg　640 cm39.竖直放置的粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平管部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米。现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使右侧的水银全部进入右管中，已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长。求：(1)此时右侧管封闭气体的压强；(2)左侧管中需要倒入水银柱的长度。解析：(1)设右侧玻璃管的横截面积为S，对右管中的气体，初态压强p1＝75 cmHg，体积V1＝40S，末态体积V2＝(40－10)S＝30S由p1V1＝p2V2解得p2＝100 cmHg。(2)对水平管中的气体，初态压强p＝p0＋15 cmHg＝90 cmHg，体积V＝15S，末态压强p′＝p2＋25 cmHg＝125 cmHg根据pV＝p′V′解得V′＝10.8S，水平管中的气体长度变为10.8 cm所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是ΔL＝125 cm－75 cm＋10 cm－10.8 cm＝49.2 cm。【答案】(1)100 cmHg　(2)49.2 cm10．如图所示，新冠肺炎期间消毒用的喷雾器的容积为10 L，打气筒的容积为250 cm3。某次使用时，装入了8 L药液，然后关闭所有阀门及加水口，并通过打气筒打气使筒内上方气体压强达到3 atm时，停止打气并打开喷雾阀门开始喷雾，当气体压强降为1.2 atm时，喷雾器不能正常喷雾。要使喷雾器能再次喷雾，需要用打气筒向里打气，提高桶内的压强。外界大气压为1 atm，不考虑桶内药液产生的压强，整个过程可视为等温变化。(1)喷雾器从开始喷雾，到不能正常喷雾，桶内剩余药液有多少？(2)要把桶内剩余药液全部喷完，需用打气筒至少再打多少次气？解析：(1)对喷雾器内的气体，初态时p1＝3 atm，V1＝2 L到不能正常喷雾时p2＝1.2 atm根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得不能喷雾时V2＝＝5 L，则喷雾器内剩余药液的体积V3＝V－V2＝10 L－5 L＝5 L。(2)要把桶内药液全喷完，则对喷雾器内的气体和待打入的气体有p2V2＋p0V4＝p2V，V4＝nV0其中V0＝250 cm3，解得n＝24需用打气筒至少再打24次气。【答案】(1)5 L　(2)2411.潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H≥h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。(1)求进入圆筒内水的高度l；(2)保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。解析：(1)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V0和V1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有p1V1＝p0V0 ①V0＝hS ②V1＝(h－l)S ③p1＝p0＋ρg(H－l) ④联立以上各式并考虑到H≥h>l，解得l＝ h。 ⑤(2)设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有p2V0＝p0V3 ⑥其中p2＝p0＋ρgH ⑦设需压入筒内的气体体积为V，依题意V＝V3－V0 ⑧联立②⑥⑦⑧式得V＝。【答案】(1) h　(2)12．甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后(1)两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。解析：(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有p(2V)＝pV1 ①现两罐气体压强均为p，总体积为(V＋V1)。设调配后两罐中气体的压强为p′，由玻意耳定律有p(V＋V1)＝p′(V＋2V) ②联立①②式可得p′＝p。 ③(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时，体积为V2，由玻意耳定律有p′V＝pV2 ④设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k，由密度的定义有k＝ ⑤联立③④⑤式可得k＝。【答案】(1)p　(2)2∶3