物理选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体综合与测试当堂检测题

第二章　气体、固体和液体

本章达标检测

(满分:100分;时间:60分钟)

一、选择题(本题共9个小题,每小题5分,共45分。其中1~6小题只有一个选项正确,7~9小题有多个选项正确,全选对得5分,选对但不全得3分,选错或不选得0分)

1.(2020湖北部分重点高中高二下联考)下列说法中正确的有(　　)

A.物体的温度由本身决定,数值与所选温标无关

B.温度升高了1 ℃就等于升高了1 K

C.摄氏温度与热力学温度都可以取负值

D.-33 ℃与240.15 K表示不同的温度

2.(2019安徽太和一中高二月考)如图所示,用一根竖直放置的弹簧连接一个汽缸的活塞,使汽缸悬空而静止。若不计活塞与汽缸间的摩擦,汽缸导热性能良好,则下列判断正确的是(　　)

A.若大气压强增大,则活塞将上升

B.若大气压强减小,则活塞将上升

C.若气温升高,则汽缸将上升

D.若气温升高,则活塞将上升

3.(2020黑龙江哈尔滨三中高二下月考)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上,其原因是当火罐内的气体(　　)

A.温度不变时,体积减小,压强增大

B.体积不变时,温度降低,压强减小

C.压强不变时,温度降低,体积减小

D.质量不变时,压强增大,体积减小

4.(2019湖北石门二中高二月考)一定质量的气体,从初态(p0、V0、T0)先经等压变化使温度上升到T0,再经等容变化使压强减小到p0,则气体最后状态为(　　)

A.p0、V0、T0　　　　　　　　B.p0、V0、T0

C.p0、V0、T0　　　　　　　　D.p0、V0、T0

5.(2020黑龙江哈尔滨三中高二下月考)如图甲所示,玻璃管上端封闭下端开口,管中通过两段水银柱封闭两段空气柱。轻弹玻璃管,使两段水银柱及被两段水银柱封闭的空气柱合在一起(如图乙所示)。若此过程中温度不变,水银柱与管壁密封很好,则乙图中水银柱的下端面A'与甲图中水银柱的下端面A相比(　　)

A.在同一高度　　　　　　　　B.A'比A稍高

C.A'比A稍低　　　　　　　　D.条件不足,无法判断

6.(2019云南丘北二中高二下月考)一定质量的理想气体经历一系列状态变化,其p-图像如图所示,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab的延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与轴垂直。气体在变化过程中(　　)

A.a→b,压强减小、温度不变、体积增大

B.b→c,压强增大、温度降低、体积减小

C.c→d,压强不变、温度升高、体积减小

D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变

7.(2019湖南长郡中学高考模拟改编)下列说法正确的是　(　　)

A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体

B.液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

C.彩色液晶显示器利用了液晶具有光学各向异性的特点

D.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它的内能增大

8.(2020河南林州一中高二下月考改编)下列说法正确的是(　　)

A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C.玻璃的物理性质沿各个方向都是一样的

D.毛细现象中,毛细管的内径越小,管内的液面越高

9.(2020江苏徐州一中高二下月考)用如图所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律。A、B管下端由软管相连,注入一定量的水银,烧瓶中封有一定量的理想气体,开始时A、B两管中水银面一样高,那么为了保持瓶中气体体积不变(　　)

A.将烧瓶浸入热水中时,应将A管向上移动

B.将烧瓶浸入热水中时,应将A管向下移动

C.将烧瓶浸入冰水中时,应将A管向上移动

D.将烧瓶浸入冰水中时,应将A管向下移动

二、非选择题(共5小题,共55分)

10.(12分)用DIS研究一定质量的气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图甲所示,实验步骤如下:

甲

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处理实验数据,得出如图乙所示的V-图像。

乙

(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　　　　　　　　; 

(3)如果实验操作规范、正确,但图乙所示的V-图线不过原点,则V0代表　　　　　　　　。 

11.(2020山东师范大学附属中学高三测试)(10分)如图所示,用细管把导热容器A与水平固定的导热汽缸B相连,汽缸中活塞的横截面积S=100 cm2。初始时,容器A内为真空,阀门P关闭,阀门Q开启,活塞离缸底距离d=40 cm。现关闭阀门Q,打开阀门P,并缓慢向左推活塞,当活塞刚好到达缸底时,水平力F=1.0×103 N。已知大气压强p0=1.0×105 Pa。不计一切摩擦,环境温度保持不变,整个装置气密性良好。

(1)求容器A的容积VA;

(2)现关闭阀门P,打开阀门Q,把活塞拉回初始位置,然后关闭阀门Q,打开阀门P,并缓慢向左推活塞直至缸底。重复上述步骤n次后,容器A内压强p=4.0×106 Pa,求n。

12.(2020河北冀州中学高三模拟)(10分)如图甲所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置,横截面积为S=2×10-3 m2、质量为m=4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm,在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环,气体的温度为300 K,大气压强p0=1.0×105 Pa。现将汽缸竖直放置,如图乙所示,取g=10 m/s2。求:

(1)活塞与汽缸底部之间的距离;

(2)加热到675 K时封闭气体的压强。

13.(2020江西湘东中学高二下期中)(11分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)。

(1)求烧瓶A中气体压强;

(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。

 14.(2020山东菏泽一中高三模拟)(12分)如图所示,绝热汽缸放在水平地面上,质量为m、横截面积为S的绝热活塞将汽缸分成上下两室。两室中分别充有一定量的氢气A和氮气B(视为理想气体),竖直轻弹簧上端固定,下端与活塞相连。初始时,两室气体的温度均为T0,活塞与汽缸底部的距离为L,与顶部的距离为3L,弹簧劲度系数为(g为重力加速度大小)、原长为2L。现对B缓慢加热,当弹簧处于原长状态时停止加热,此时A的温度为n1T0,B的温度为n2T0。已知n2>3n1,求对B停止加热时A、B的压强。

答案全解全析

1.B　同一温度,在不同的温标下,数值不同,故A错误;根据热力学温度T与摄氏温度t的关系T=273.15 K+t,摄氏温度变化1 ℃,则热力学温度变化1 K,故B正确;热力学温度只能取正值,故C错误;热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=273.15 K+t,当t=-33 ℃时,T=240.15 K,故D错误。

2.C　活塞与汽缸整体受到重力和弹簧的弹力作用,且弹簧的弹力等于重力,故若外界大气压强增大或减小,弹簧压缩量不变,活塞将静止不动,故A、B错误;若气温升高,弹簧压缩量不变,由盖-吕萨克定律=可知,气体的体积增大,汽缸将上升;由于弹簧长度不变,则活塞距地面的高度将不变,选项C正确,D错误。

3.B　把罐扣在皮肤上,罐内空气的体积等于罐的容积,体积不变,气体经过热传递,温度不断降低,气体发生等容变化,由查理定律可知,气体压强减小,火罐内气体压强小于外界大气压,大气压就将罐紧紧地压在皮肤上,故B正确。

4.B　由盖-吕萨克定律=C可知,温度上升到T0时,体积增大到V0,由查理定律=C可知,压强减小到p0时,温度变为T0,故最后的状态为p0、V0、T0,选项B正确。

5.C　两段水银柱合在一起前后的总压强差是相等的,所以最上面的那部分气体的压强始终没变,那么它的体积也保持不变;夹在中间的这部分气体向上移动后,它的压强减小,根据玻意耳定律可知它的体积将增大,所以水银柱的下表面将下降,即A'比A稍低,故A、B、D错误,C正确。

6.A　由图像可知,a→b过程,气体发生等温变化,气体压强减小而体积增大,故A正确;由理想气体的状态方程=C可知=pV=C·T,由题图可知,连接Ob、Oc,斜率kOb<kOc,所以温度Tb<Tc,b→c过程温度升高,又由图可知,b→c过程压强增大,体积增大,故B错误;由图像可知,c→d过程,气体压强不变而体积变小,由理想气体的状态方程=C可知气体温度降低,故C错误;由图像可知,d→a过程,气体体积不变,压强变小,由理想气体的状态方程=C可知,气体温度降低,故D错误。

7.ACD　晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变,有固定的熔点,因食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体,A正确;液面表面张力的方向与液面相切,B错误;彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质各向异性的特点,C正确;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,根据=C知,气体温度升高,故内能增大,D正确。

8.BC　悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动,而不是反映花粉分子的热运动,选项A错误;由于表面张力的作用,液体表面收缩,小雨滴呈球形,选项B正确;玻璃是非晶体,具有各向同性,它的物理性质在各个方向上都是一样的,选项C正确;毛细管插入跟它浸润的液体中时,管内液面上升,毛细管的内径越小,管内的液面越高;插入跟它不浸润的液体中时,管内液面降低,毛细管的内径越小,管内的液面越低,故D错误。

9.AD　将烧瓶浸入热水中时,气体的温度升高,由于气体的体积不变,所以气体的压强要变大,应将A管向上移动,所以A正确,B错误;将烧瓶浸入冰水中时,气体的温度降低,由于气体的体积不变,所以气体的压强要减小,应将A管向下移动,所以C错误,D正确。

10.答案　(1)在注射器活塞上涂润滑油(3分)

(2)移动活塞要缓慢(3分)　不能用手握住注射器封闭气体部分(3分)

(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积(3分)

解析　(1)通过涂润滑油可使注射器不漏气,从而保持其质量不变。

(2)缓慢移动活塞是为了有足够的时间使封闭气体与外界进行热交换,不用手握住注射器是为了不使手上的热量传递给封闭气体,从而保持气体温度不变。

(3)注射器与压强传感器连接部位有气体,从而使图线不过原点,V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。

11.答案　(1)2 L　(2)19

解析　(1)压缩前p1=p0,V1=dS(1分)

压缩后p2=p0+,V2=VA(2分)

气体做等温变化,由玻意耳定律有p1V1=p2V2(2分)

解得VA=2 L(1分)

(2)依题意有p1(n+1)V1=pVA(3分)

解得n=19。(1分)

12.答案　(1)20 cm　(2)1.5×105 Pa

解析　(1)初状态有p1=p0=1.0×105 Pa,T1=300 K,V1=24 cm×S

末状态有p2=p0+=1.2×105 Pa,T2=T1,V2=HS(2分)

由玻意耳定律有p1V1=p2V2(3分)

解得H=20 cm。(1分)

(2)假设活塞能到达卡环处,则

状态参量T3=675 K,V3=36 cm×S

由理想气体的状态方程有=(3分)

解得p3=1.5×105 Pa>p2=1.2×105 Pa(1分)

所以活塞到达卡环处,气体压强为1.5×105 Pa。

13.答案　(1)160 kPa　(2)48 cm

解析　(1)由题意知:A中气体压强pA不变,且与B中气体末态压强pB'相等,即pA=pB'(1分)

B中气体初状态压强pB=pA-ph(1分)

对B中气体由玻意耳定律有pBVB=pB'·VB(2分)

代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160 kPa(1分)

(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律有=(2分)

解得pA'= kPa(1分)

橡胶气囊B恢复原状,其压强为pB=pA-ph= kPa

设U形管两侧水银柱的高度差为Δh,则

pA'=+pB(2分)

解得=64 kPa

则Δh=×75 cm=48 cm(1分)

14.答案　　

解析　设初始时,A、B的压强分别为pA1、pB1,停止加热时A、B的压强分别为pA2、pB2

开始时,根据胡克定律有

F=·(3L-2L)=mg(2分)

活塞受力平衡,则

初状态有pB1S+F=pA1S+mg(2分)

末状态有pB2S=pA2S+mg(2分)

根据理想气体的状态方程,则

对A有=(2分)

对B有=(2分)

解得pA2=,pB2=。(2分)