章末综合测评2　气体、固体和液体—2020-2021学年新教材人教版（2019）高中物理选择性必修第三册同步检测

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章末综合测评(二)　气体、固体和液体(时间：90分钟　分值：100分)1．(4分)关于理想气体，下列说法正确的是(　　)A．气体对容器的压强是由气体的重力产生的B．气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C．一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体压强也越大D．压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力B　[气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的，选项A错误，B正确；气体的压强与分子的数密度及分子的平均动能大小有关，平均动能越大则温度越高，但如果体积变为很大，压强可能减小，选项C错误；压缩理想气体要用力，克服的是气体的压力(压强)，而不是分子间的斥力，选项D错误。]2．(4分)已知离地面越高大气压强越小，温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起，则大气压强与温度对此气球体积的影响如何(　　)A．大气压强减小有助于气球体积变大，温度降低有助于气球体积增大B．大气压强减小有助于气球体积变小，温度降低有助于气球体积减小C．大气压强减小有助于气球体积变大，温度降低有助于气球体积减小D．大气压强减小有助于气球体积变小，温度降低有助于气球体积增大C　[若温度不变，大气压强减小时，内部气体压强不变，则气体将要膨胀，体积增大，故大气压强减小有助于气球体积增大；若压强不变，温度降低时，根据理想气体状态方程＝C得知，气体的体积将要减小，故温度降低有助于气球体积减小。选项A、B、D错误，C正确。]3．(4分)如图是竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔为A、B两部分，初始温度相同，使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB，对液面压力的变化量为ΔFA、ΔFB，则(　　)A．水银柱向下移动了一段距离B．ΔVA＜ΔVBC．ΔpA＞ΔpBD．ΔFA＝ΔFBC　[假定水银柱不动，升高相同的温度，对气体A：＝得＝，同理知＝，又因pA＞pB，所以pA′－pA＞pB′－pB，即ΔpA′＞ΔpB′，水银柱向上移动。向上移动后，水银柱上、下液面高度差更大，pA－pB＜pA2－pB2，最终ΔpA＞ΔpB，且有ΔFA＞ΔFB，因此选项C正确，A、D错误；因为水银不可压缩，所以ΔVA＝ΔVB，选项B错误。]4．(4分)如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是图乙中的(　　)D　[当把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线将绷紧。因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆的面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状。选项D正确。]5．(4分)对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　)A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构相同A　[晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度保持不变，选项A正确；蜂蜡是非晶体，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡与云母不浸润，选项B错误；具有各向异性的晶体的物质微粒在空间的排列规则，选项C错误；石墨是多晶体，金刚石是单晶体，组成它们的物质微粒结构不同，使得它们的物理性质不同，选项D错误。]6．(4分)如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是(　　)A．h2变长　　　　 B．h2变短C．h1上升 D．h1下降D　[被封闭气体的压强为p＝p0＋ph1，或p＝p0＋ph2，则始终有h1＝h2；当p0增大时，被封闭气体的压强增大，由玻意耳定律知，封闭气体的体积应减小，故水银柱h1下降，D正确。]7．(4分)如图所示，质量为M、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m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．细线的张力增大C．气体的压强增大D．斜面对汽缸的支持力增大C　[设大气压强为p0，封闭气体压强为p，活塞面积为S，斜面倾角为θ，对活塞列受力平衡方程得pS＝p0S－mgsin θ，故当p0增大时，p增大，由玻意耳定律得，气体体积减小，故选项A错误，C正确；由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡，则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系，即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变，故选项B、D错误。]8．(6分)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。③用V­图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________________________________________________________。(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是____________________和____________________。[解析]　(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂活塞保证封闭效果。(2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是抽动活塞缓慢，二要活塞导热性能好。[答案]　(1)用润滑油涂活塞　(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热9．(10分)一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。[解析]　设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2 ①重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3＝V2－V1 ②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3＝p0V0 ③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为N＝ ④联立①②③④式，并代入数据得N＝4天。 ⑤[答案]　4天10．(10分)如图所示，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，汽缸导热。(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。[解析]　(1)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②联立①②式得V1＝ ③p1＝2p0。 ④(2)打开K3后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤由⑤式得p2＝p0  ⑥由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p′2＝p0。(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容过程中，由查理定律得＝ ⑦将有关数据代入⑦式得p3＝1.6p0。 ⑧[答案]　(1)　2p0　(2)上升直到B的顶部  (3)1.6 p011．(4分)(多选)下列说法中正确的是(　　)A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力B．夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故C．喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水球是表面张力的结果D．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征ABC　[雨水不能透过布雨伞，是因为液体表面存在张力，故A正确；荷叶上小水珠与喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水珠均呈球状，是液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，故B、C正确；单晶体一定具有规则形状，且单晶体有各向异性的特征，多晶体的物理性质为各向同性，故D错误。]12．(4分)(多选)如图所示，表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强变化情况是(　　)A．从状态c到状态d，压强减小B．从状态d到状态e，压强增大C．从状态e到状态a，压强减小D．从状态a到状态b，压强不变AC　[在V ­T图像中等压线是过坐标原点的倾斜直线。由理想气体状态方程知＝。可见，当压强增大，等压线的斜率k＝＝变小。由题图可确定pa<pe＜pd＜pc＜pb。]13．(4分)(多选)如图所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说法正确的是(　　)A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多C．a状态对应的分子平均动能小D．单位体积的分子数a状态较多BCD　[由题图可知一定质量的气体a、b两个状态的压强相等，而a状态温度低，分子平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A错误，B、C正确；一定质量的气体，分子总数不变，Vb>Va，单位体积的分子数a状态较多，故D正确。]14．(4分)(多选)如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(　　)A．B管内水银面比管外水银面高hB．B管内水银面比管外水银面高hcos θC．B管内水银面比管外水银面低hcos θD．管内封闭气体的压强比大气压强小hcos θ高度的汞柱BD　[以A管中的水银为研究对象，则有pS＋hcos θ·S＝p0S，B管内压强p＝p0－hcos θ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出hcos θ。故B、D正确。]15．(4分)(多选)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，AB、BC、CD、DA这四段过程在p­T图上都是直线段，其中AB的延长线通过坐标原点O，BC垂直于AB，而CD平行于AB，由图可以判断(　　)A．AB过程中气体体积不断减小B．AB过程中气体体积不变C．BC过程中气体体积不断增大D．CD过程中气体体积不断增大BD　[AB的延长线通过坐标原点O，即AB位于同一等容线，所以VA＝VB，A错误，B正确；连线CO与DO，则C和O、D和O分别位于同一等容线，比较斜率可知VA＝VB＞VD＞VC，D正确，C错误。]16．(6分)在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标。如图所示为两同学研究相同质量的同种气体做等容变化的规律时得到的p­t图像。(1)图线与横轴交点的横坐标表示__________________________________；(2)图中1、2两图线斜率不同的原因是_____________________________；(3)气体做等容变化过程中，压强变化量为Δp，温度变化量为Δt，则下列Δp­Δt图像正确的是________。A　　　　B　　　　 C　 　　D[解析]　(1)根据理想气体状态方程＝C得p＝(t＋273 K)，可知当p＝0时，t＝－273 ℃，即绝对零度。(2)根据理想气体状态方程＝C得p＝(t＋273 K)，可知斜率越大，体积越小，所以斜率不同表示气体体积不同。(3)根据查理定律得＝＝CV，又ΔT＝Δt，得Δp＝Δt＝CVΔt，即Δp与Δt成正比，故A、B、D错误，C正确。[答案]　(1)绝对零度　(2)气体体积不同　(3)C17．(10分)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。[解析]　设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2。由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)　 ①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1＝pl1′　 ②p2l2＝pl2′　 ③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′　 ④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm　 ⑤l2′＝7.5 cm。　 ⑥[答案]　22.5 cm　7.5 cm18．(10分)如图所示，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间。(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a上升。当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强。[解析]　(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气做等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为，由题中数据和盖—吕萨克定律得V1＝V0＋×＝V0 ①V2＝V0＋V0＝V0 ②＝ ③由①②③式和题中数据得T2＝320 K。(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的时，活塞a上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为V′1，压强为p′1，末态体积为V′2，压强为p′2，由题中数据和玻意耳定律得V′1＝V0，p′1＝p0，V′2＝V0 ④p′1V′1＝p′2V′2 ⑤由④⑤式得p′2＝p0。[答案]　(1)320 K　(2)p0