浙江专版2023_2024学年新教材高中物理第2章气体固体和液体过关检测新人教版选择性必修第三册

第二章过关检测

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题Ⅰ(本题共8小题,每小题4分,共32分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)

1.关于液体、固体的特性,下列说法不正确的是(　　)

A.叶面上的露珠呈球形是由于液体的表面张力

B.液体具有流动性是因为液体分子间没有相互作用力

C.石墨和金刚石表现出不同的物理特性是由于它们具有不同的晶体结构

D.固体中的绝大多数粒子只在各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动

答案:B

解析:叶面上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故选项A正确;液体没有确定的形状且有流动性,是因为液体分子间作用力较小,分子位置不固定,故选项B错误;金刚石和石墨都是由碳原子组成的,只是排列方式不同,导致两种物质物理性质差异很大,所以石墨和金刚石表现出不同的物理特性是由于它们具有不同的晶体结构,故选项C正确;固体的分子间的距离非常小,相互作用力很大,分子在平衡位置附近做微小的无规则振动,故选项D正确。

2.关于液体的表面张力,下列说法正确的是(　　)

A.表面张力产生在液体表面层,它的方向跟液面垂直

B.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力

C.由于液体表面有收缩的趋势,故液体表面的分子间不存在斥力

D.有些小昆虫能在水面自由行走,这是由于有表面张力

答案:D

解析:表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非与液面垂直,故选项A错误; 表面张力是液体表面层分子间的相互作用力,而不是液体各部分间的相互作用力,故选项B错误;液体表面的分子之间引力和斥力同时存在,故选项C错误;有些小昆虫能在水面自由行走是由于液体有表面张力,故选项D正确。

3.下列说法正确的是(　　)

A.质量相等的铁块和铜块,如果温度相同,则它们的分子平均速率相等

B.液晶的特点与生物组织的特点正好吻合,在多种人体组织中都发现了液晶结构

C.一些昆虫之所以能停在水面上,是因为它们受到水的浮力等于昆虫的重力

D.由分子热运动理论可知,石头的分子可能一会儿飞到了空气中,一会儿又回到石头里

答案:B

解析:质量相等的铁块和铜块,如果温度相同,则它们的平均动能相等,分子平均速率铁的大,故选项A错误。液晶的特点与生物组织的特点正好吻合,在多种人体组织中都发现了液晶结构,符合客观实际,选项B正确。一些昆虫之所以能停在水面上,是因为液体有表面张力,故选项C错误。石头常温下是固体,表面上的分子因受到分子间引力作用,不会飞到空中,只在平衡位置附近振动,故选项D错误。

4.老师用额温枪给小明测量了额温,液晶屏显示36.8 ℃,该温度用热力学温标来表示为(　　)

A.309.8 K B.36.8 K

C.336.8 K D.236.2 K

答案:A

解析:热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=t+273K,所以该温度用热力学温标来表示为T=t+273K=(36.8+273)K=309.8K,选项B、C、D错误,A正确。

5.如图所示,一定量的理想气体从状态A沿直线变化到状态B,在此过程中,其压强(　　)

A.逐渐增大

B.逐渐减小

C.始终不变

D.先增大后减小

答案:A

解析:根据气体状态方程=C,因为沿直线从A到B,V逐渐变小,T逐渐变大,所以p逐渐变大,选项A正确。

6.如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体,气柱长l=20 cm。活塞A上方的水银深h=10 cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,若大气压强p0相当于75 cm高的水银柱产生的压强,则此时气体的压强(　　)

A.相当于100 cm高水银柱产生的压强

B.相当于95 cm高水银柱产生的压强

C.相当于85 cm高水银柱产生的压强

D.相当于75 cm高水银柱产生的压强

答案:B

解析:当有一半的水银被推入细筒中时,由于粗筒横截面积是细筒横截面积的3倍,因此,细筒中水银柱的高度为×3=15cm,活塞A上方水银柱的总高度h'=15cm+=20cm,因活塞A的重力不计,所以气体的压强p=p0+ρ水银gh'=95cm·ρ水银g,故选项B正确。

7.一横截面积为S的汽缸水平放置,固定不动,汽缸壁是导热的。两个活塞A和B将汽缸分隔为1、2两气室,达到平衡时1、2两气室体积之比为5∶4,如图所示,在室温不变的条件下,缓慢推动活塞A,使之向右移动一段距离d,不计活塞与汽缸壁之间的摩擦,则活塞B向右移动的距离为(　　)

A.d B.d 

C.d D.d

答案:D

解析:以活塞为研究对象,初状态p1S=p2S,气室1、2的体积分别为V1、V2,末状态p1'S=p2'S,气室1、2的体积分别为V1'、V2'

在活塞A向右移动d的过程中活塞B向右移动的距离为x,因温度不变,分别对气室1和气室2的气体运用玻意耳定律,得

p1V1=p1'(V1+xS-dS)

p2V2=p2'(V2-xS)

代入数据可解得x=d,故选项A、B、C错误,D正确。

8.右图为竖直放置的粗细均匀且两端封闭的细管,水银柱将气体分隔成A、B两部分,A的初始温度高于B的初始温度。使A、B升高相同温度达到稳定后,A、B两部分气体压强变化量分别为ΔpA、ΔpB,对液面压力的变化量分别为ΔFA、ΔFB,则(　　)

A.水银柱一定向上移动了一段距离

B.ΔpA=ΔpB

C.ΔpA>ΔpB

D.ΔFA<ΔFB

答案:B

解析:设水银柱高度为h,细管横截面积为S,开始时水银柱平衡,故pB=pA-ph

气体稳定后,依然有pB'=pA'-ph

故ΔpA=ΔpB,选项B正确,C错误;

由于ΔpA=ΔpB,ΔF=ΔpS

故ΔFA=ΔFB,选项D错误;

若两部分气体体积不变,由查理定律得

解得ΔpA'=pA

同理有ΔpB'=pB

由于TA>TB,pA>pB,则无法比较ΔpA'与ΔpB'的大小,又因ΔF'=Δp'S

故无法比较ΔFA'与ΔFB'的大小,无法判断水银柱是否移动,故选项A错误。

二、选择题Ⅱ(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

9.关于液体表面张力和浸润现象,下列说法正确的是(　　)

A.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子比较稀疏,分子间引力大于斥力

B.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子比较稀疏,分子间斥力大于引力

C.图甲是浸润现象,浸润原因是附着层里的分子比液体内部更加密集,附着层分子间表现为排斥力

D.图乙是浸润现象,浸润原因是附着层里的分子比液体内部更加密集,附着层分子间表现为排斥力

答案:AC

解析:液体表面张力的产生原因是液体表面层分子较稀疏,分子间引力大于斥力,合力表现为引力,故选项A正确,B错误。附着层里的液体分子比液体内部分子稀疏,附着层内液体分子间距离大于r0,附着层内分子间作用表现为引力,附着层有收缩的趋势,表现为不浸润;附着层液体分子比液体内部分子密集,附着层内液体分子间距离小于r0,附着层内分子间作用表现为斥力,附着层有扩散趋势,表现为浸润,故选项C正确,D错误。

10.下列说法正确的是(　　)

A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力

B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是由于油脂使水的表面张力增大

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果

D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关

答案:ACD

解析:把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力,故选项A正确;由于油脂将水及玻璃隔开,而水与油脂是不浸润的,故水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,但是并没有增大表面张力,故选项B错误;在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴处于完全失重状态,故水滴由于表面张力的原因而呈球形,故选项C正确;由于不同物质之间的分子作用力性质不同,可能是引力也可能是斥力,故毛细管中的液面有的升高,有的降低,与液体的种类和毛细管的材质有关,故选项D正确。

11.一定质量的理想气体,开始时处于某一初始温度,现要使它的温度经变化后回到初始温度,下列过程中可以实现的是(　　)

A.等容降压后等压膨胀 

B.等压膨胀后等容降压

C.等容增压后等压膨胀 

D.等压膨胀后等容增压

答案:AB

解析:先等容降压后等压膨胀,状态变化如图甲所示,虚线是等温线,故可以回到初始状态的温度,选项A正确;先等压膨胀后等容降压,状态变化如图乙所示,虚线是等温线,故可以回到初始状态的温度,选项B正确;先等容增压后等压膨胀,状态变化如图丙所示,故不能回到初始状态的温度,选项C错误;先等压膨胀后等容增压,状态变化如图丁所示,故不能回到初始状态的温度,选项D错误。

甲

乙

丙

丁

12.一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B,这一过程在V-T图上的表示如图所示,则(　　)

A.在过程AC中,气体的压强不断变大

B.在过程CB中,气体的压强不断变小

C.在状态A时,气体的压强最大

D.在状态B时,气体的压强最大

答案:AD

解析:气体在过程AC中发生等温变化,由pV=C可知,体积减小,压强增大,故选项A正确;在CB变化过程中,气体的体积不发生变化,为等容变化,由=C可知,温度升高,压强增大,故选项B错误;综上所述,在ACB过程中气体的压强始终增大,所以气体在状态B时的压强最大,故选项C错误,D正确。

三、非选择题(本题共4小题,共52分)

13.(12分)用气体压强传感器探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所示,实验步骤如下:

A.将注射器活塞移动到适当的位置,逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机;

B.手握住注射器筒的空气柱部分,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;

C.记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1;

D.多测几组V、p数据,记录并作出相应图像,分析得出结论。

(1)该同学对器材操作错误的步骤是　　　　,因为该操作会直接影响气体的　　　　(选填“温度”“压强”或“体积”)。 

(2)某小组在一次实验过程中,环境温度明显升高,其他操作均规范,则该小组最后得到的p-关系图像可能是(　　)

(3)在不同温度环境下,某小组重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2,可能正确反映相关物理量之间关系的是(　　)

答案:(1)B　温度　(2)C　(3)AC

解析:(1)在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化,所以实验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化,所以错误操作是B,因为该操作直接影响气体的温度。

(2)根据p=CT·可知,某小组在一次实验过程中,环境温度升高,则p-图像的斜率将增大,得到的图像如C所示。

(3)气体温度不同,由理想气体状态方程=C可知,气体温度越高,pV乘积越大,常数C越大,由理想气体状态方程=C可知,p=CT·,气体温度越高,p-图像斜率越大,故选项A、C符合题意。

14.(10分)运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,装置示意图和测量数据如图和表所示,实验步骤如下:

Ⅰ.取适量小晶体,装入注射器内;

Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1;

Ⅲ.重复步骤Ⅱ,记录活塞在另一位置的容积刻度V2和读取相应的气体的压强p2;

Ⅳ.再重复步骤Ⅱ,处理记录的3组数据,得到小晶体的体积。

(1)实验中缓慢推动活塞,是为了保持　　　　不变。 

(2)为了减小实验误差,采用作直线图线的方法来处理实验数据,下边方格图的纵坐标应标明的物理量是　　　　,横坐标则应标明　　　。 

(3)如果图线的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p的关系表达式为V0=　　　　。 

(4)采用作图法处理实验数据,则本次数据的不足之处是　　　　　　　　　　。

答案:(1)温度

(2)V　

(3)V-

(4)测量5组或5组以上数据

解析:(1)由于运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,所以注射器中的气体发生的是等温变化,所以实验中缓慢推动活塞,是为了保持温度不变。

(2)根据玻意耳定律有pV=C,为了减小实验误差,采用作直线图线的方法来处理实验数据,故作V-图像,图像的纵坐标应标明的物理量是V,横坐标则应标明(或V)。

(3)注射器中的气体发生的是等温变化,根据玻意耳定律,pV=C,所以气体体积趋向于0时,p趋向于无穷大;横轴截距表示固体的体积,故有k==p(V-V0),解得V0=V-。

(4)采用作图法处理实验数据应当要多组数据,而本次实验数据为3组,所以本次数据的不足之处是实验数据测量次数少,应当测量5组或5组以上数据。

15.(14分)用真空泵抽出某容器中的空气,若容器的容积为V0,真空泵一次抽出空气的体积为ΔV,设抽气时气体温度不变,容器内原来空气的压强为p0。求抽气n次后容器中气体的压强。

答案:p0

解析:以容器内气体为研究对象,对第一次抽气过程由玻意耳定律得p0V0=p1(V0+ΔV)

解得p1=

对于第二次抽气过程,同理可得

p1V0=p2(V0+ΔV)

解得p2=p0

故抽气n次后容器中气体的压强

pn=p0。

16.(16分)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图乙所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g,求:

(1)待测气体的压强;

(2)该仪器能够测量的最大压强。

答案:(1)　(2)

解析:(1)M中气体等温变化,初态为p1=px,V1=V0+πl

末态为p2=px+ρgh,V2=πh

由等温变化有p1V1=p2V2

解得px=。

(2)气体等温变化,初态为p3=pmax,V3=V0+πl

末态为p4=pmax+ρgl,V4=πl

有p3V3=p4V4

解得pmax=。