人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体综合与测试课后作业题

第二章　学业质量标准检测

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题　共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．(2021·吉林省吉化一中高二下学期期中)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图，在输液过程中(　A　)

A．A瓶中的药液先用完

B．B瓶中的药液先用完

C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐减小

D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变

解析：药液从B瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，使B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A正确，B错误；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C错误，D错误。

2．一定质量的某种气体，在不同温度下的气体分子热运动速率的统计分布图像如图所示，下列说法正确的是(　B　)

A．状态①的温度高于状态②的温度

B．气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率

C．不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大

D．温度升高时每个分子运动的动能都增大

解析：从图中可看出状态②的温度大于状态①的温度，A错误；温度是分子平均动能的标志，选项B正确，C错误；温度升高时，个别分子的动能可能减小，D错误。

3．(2021·山东省淄川中学高二下学期段考)用打气筒将压强为1  atm空气打进自行车胎内，如果打气筒容积ΔV＝500 cm3，轮胎容积V＝3  L，原来压强p＝1.5  atm。现要使轮胎内压强变为p′＝4  atm，问用这个打气筒要打气几次(设打气过程中空气的温度不变)(　C　)

A．5次　　　　　　　　 B．10次

C．15次  D．20次

解析：打气N次后，空气压强达到4标准大气压，打入的气体在标准大气压下的体积为NΔV。根据玻意耳定律pV＋p0NΔV＝4p0V，解得N＝15次故选C。

4．已知两端开口的“”型管，且水平部分足够长，一开始如右图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封闭的空气柱的长度分别会如何变化(　D　)

A．变大；变小 B．变大；不变

C．不变；不变 D．不变；变大

解析：上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确。

5．(2021·天津市宁河区校级模拟)关于固体、液体和气体，下列说法中正确的是(　B　)

A．晶体一定具有各向异性的特征

B．一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变

C．0 ℃的铁和0 ℃的铜，它们的分子平均速率相同

D．液体表面张力是液体内部分子间的相互作用

解析：单晶体有各向异性的特征，多晶体有各向同性的特征，故A错误；一定质量的理想气体的状态改变时，只要能保持温度不变，则其内能不变，故B正确；温度是分子热运动平均动能的标志，0 ℃的铁和0 ℃的铜，它们的分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，故C错误；液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，不是液体内部分子间的相互作用，故D错误。

6．(2021·湖北省武汉市高二下学期期中)如图，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有(　B　)

A．活塞高度h B．气缸体高度H

C．气体压强p D．弹簧长度L

解析：气体做等压变化，温度升高时，体积变大，所以气缸距地面高度H减小。

7．(2021·陕西省运城市风陵渡中学高二下学期段考)科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件(即失重状态)下制造泡沫金属的实验。把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内，用太阳能将这些金属融化成液体，然后在融化的金属中冲进氢气，使金属内产生大量气泡，金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属。下列说法正确的是(　BD　)

A．失重条件下液态金属呈现球状是由于液体表面分子间只存在引力

B．在失重条件下充入金属液体内的气体气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的结果

C．在金属冷凝过程中，气泡收缩变小，外界对气体做功，气体内能增加

D．若泡沫金属物理性质各向异性，说明它是晶体

解析：失重条件下液态金属呈现球状是由于液体的表面张力，A错；B项所述内容正确；在金属冷凝过程中，气泡收缩变小，温度降低，内能减小，C错；泡沫金属物理性质各向异性，说明它是晶体，D正确。

8．(2021·山东潍坊二模改编)关于固体、液体的性质，下列说法正确的是(　ACD　)

A．唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”句，诗中荷叶和露水表现为不浸润

B．单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点

C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点

D．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于液体表面张力的作用

解析：诗中荷叶和露水表现为不浸润，选项A正确；单晶体和多晶体都有确定的熔点，选项B错误；彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点，选项C正确；把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于液体表面张力的作用，选项D正确。

9．(2021·四川泸县二中高三期末节选)下列说法正确的是(　BC　)

A．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

B．荷叶上的露珠呈球形是表面张力作用的结果

C．浸润和不浸润现象都是分子间作用力作用的表现

D．晶体具有各向异性，具有各向同性的都是非晶体

解析：PM2.5在空气中的运动是布朗运动不属于分子热运动，故A错误；表面张力形成的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫作表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的作用力表现为引力，即表面张力，它具有使液体表面收缩的趋势，故B正确；浸润和不浸润现象都是分子间作用力作用的表现，故C正确；多晶体和非晶体都是各向同性的，故D错误。

易错警示：在对布朗运动现象的理解中，部分学生对布朗运动的主体认识不清晰，错误地认为布朗运动是分子的运动；实际上布朗运动是固体微粒的运动，反映了分子的无规则运动。从物理性质各向异性的角度判断固体的种类时，部分学生没有认识到只有单晶体才有各向异性。

10．如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞。容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a，空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c，水面下方木块的高度为d。现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F，使活塞下降一小段距离(未碰及玻璃管和木块)，下列说法中正确的是(　AC　)

A．d和b都不变 B．只有b减小

C．只有a减小  D．a和c都减小

解析：活塞下降一小段距离，则容器中的气体体积减小，压强增大，对于木块露出的部分决定于上、下压强差，故c、d不变；对于玻璃管，浮力等于重力，排开水的体积不变，b不变，玻璃管内气体压强增大，又b不变，故a减小，A、C正确。

第Ⅱ卷(非选择题　共60分)

二、填空题(2小题，共14分。把答案直接填在横线上)

11．(6分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置，A为开口薄壁圆筒，排尽其中的空气，倒扣在水中。测量时，被测者尽力吸进空气，再通过B管用力将气体吹入A中，使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。

(1)呼出气体的分子热运动的平均动能__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)设圆筒A的横截面积为S，大气压强为p0，水的密度为ρ，桶底浮出水面的高度为h，桶内外水面的高度差为Δh，被测者的“肺活量”，即V0＝____。

解析：(1)由于温度是分子平均动能大小的标志，因为气体温度不变，所以分子平均动能不变。

(2)设A中气体压强为p，该部分气体在标准大气压下的体积为V0，由于整个过程中温度不变，由玻意耳定律可得：p0V0＝pV，即p0V0＝(p0＋ρgΔh)(h＋Δh)S

被测者的肺活量V0＝

12．(8分)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。

(1)关于该实验，下列说法正确的是__D__。

A．实验前应将注射器的空气完全排出

B．空气柱体积变化应尽可能的快些

C．空气柱的压强随体积的减小而减小

D．作出p－的图像可以直观反映出p与V的关系

(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1__＞__T2(选填“<”“＝”或“＞”)。

(3)另一小组根据实验数据作出的V－图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是__实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体__。

解析：(1)注射器内应封闭一定质量的气体，故A错误；实验操作时应缓慢移动活塞，保持注射器内的气体温度不变，空气柱的体积随压强增大而减小，B、C错误；p－的图像是直线，能直观反映出p与V的关系，D正确。

(2)由图线乙可看出T1＞T2

(3)图线不过原点的原因是：实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体体积。

三、论述、计算题(本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

13．(8分)(2021·河北卷)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×103 Pa。

(1)当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；

(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为1.0×105 Pa。

答案：(1)3.1×103 Pa；(2)

解析：(1)由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知＝

代入数据解得p2＝3.1×103 Pa

(2)当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为V，以静置后的所有气体为研究对象有p0V＝p1V1

解得V1＝V，则增加空气的体积为ΔV＝V1－V＝V

所以增加的空气质量与原有空气质量之比为＝＝。

14．(12分)(2021·全国甲卷) 如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。

(1)求A的体积和B的压强；

(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。

答案：(1)VA＝0.4V，pB＝2p0；

(2)V′A＝(－1)V，p′B＝p0

解析：(1)对B气体分析，等温变化，根据玻意耳定律有p0V＝pBV

解得pB＝2p0，对A气体分析，根据玻意耳定律有p0V＝pAVA，pA＝pB＋0.5p0

联立解得VA＝0.4V；

(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为V，由玻意耳定律可得p0V＝p′×V

则A此情况下的压强为p′＝p0<pB－0.5p0

则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为V′A、压强为p′A，气体B的体积为V′B、 压强为p′B，根据等温变化有p0V＝p′AV′A，p0V＝p′BV′B

V′A＋V′B＝2V，p′A＝p′B－0.5p0

联立解得p′B＝p0 (舍去)，p′B＝p0，V′A＝(－1)V

15．(12分)(2021·山西省临汾市高三下学期3月模拟三)如图甲所示，绝热气缸平放在水平面上，气缸底部是边长为d＝10 cm的正方形，气缸长为L＝20 cm。用绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，稳定时活塞恰好位于气缸的正中间，封闭气体的温度为T0。可通过电阻丝给气体缓慢加热，活塞可沿气缸壁无摩擦的缓慢滑动，当活塞移动到气缸口时停止加热，此时气体的温度为T。假设在最初状态时，用一根原长为L，劲度系数为k＝1 000 N/m的轻弹簧连接气缸底部和活塞，如图乙所示。再用电阻丝给气体缓慢加热，当气体温度又为T时，求活塞移动的距离及气体的压强为多少？(大气压强p0＝1.0×105 Pa，结果保留两位有效数字)

答案：8.5 cm；1.1×105 Pa

解析：甲图情景中，活塞缓慢移动，气体压强始终等于大气压强，气体做等压变化，有＝得：T＝2T0。

乙图情景中，设温度为T时，气体压强为p，活塞向右移动x距离，由理想气体状态方程有＝

对活塞由平衡条件有pd2＝p0d2＋kx，联立解得x＝8.5 cm，p＝1.1×105 Pa。

16．(14分)(2021·辽宁师大附中高二下学期期中)如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸固定不动，内壁光滑，下端与大气相连，A、B两活塞的面积分别为SA＝20 cm2、SB＝10 cm2，它们通过一条细绳连接，活塞B又与另一条细绳连接，绳子跨过两个光滑定滑轮与重物C连接。已知A、B两活塞的质量分别为mA＝2mB＝1 kg，当活塞静止时，汽缸中理想气体压强p1＝1.2×105 Pa，温度T1＝800  K，活塞A距地面的高度为L＝10 cm，上、下汽缸内气体的长度分别为2L、L，大气压强为p0＝1×105 Pa，上汽缸足够长，重力加速度g＝10 m/s2。

(1)求重物C的质量M；

(2)缓慢降低汽缸内气体的温度直至210  K，请在p－V图上画出缸内气体状态变化的图线，并计算出拐点处气体的温度及最终活塞B离地面的高度。

答案：(1)3.5 kg　(2)38 cm

解析：(1)设活塞A、B间的细绳张力为T，则对活塞A、B受力分析有p1SA＋mAg＝p0SA＋T

p0SB＋mBg＋T＝p1SB＋Mg

联立解得M＝3.5 kg。

(2)刚开始降温时汽缸内气体做等压变化，活塞A、B均向上缓慢运动，直到A不能再上升，设此时气体温度为T2，则由盖－吕萨克定律有＝

解得T2＝600  K＞210  K

此后气体再降温时，A、B间细绳张力逐渐减小至零，气体做等容变化。设细绳张力为零时，气体压强为p2，温度为T3，则此时对活塞B受力分析有

Mg＋p2SB＝p0SB＋mBg

解得p2＝7×104 Pa

由查理定律有＝

解得T3＝350  K＞210  K

之后气体做等压变化，活塞A不动，活塞B下降，设B与A距离为x时，温度变化为T4＝210  K，

由盖－吕萨克定律有

＝解得x＝18 cm

故B离地面的高度为

H＝2L＋x＝38 cm

汽缸内气体状态变化的图线如图所示。