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高中物理人教版 (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堂检测
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这是一份高中物理人教版 (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堂检测，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.(2020北京通州区高三三模)关于固体、液体,下列说法正确的是( )
A.晶体没有确定的熔点,非晶体有确定的熔点
B.液晶既具有液体的流动性,又像某些晶体那样具有光学各向异性
C.表面张力使液体表面具有扩张趋势,使液体表面积趋于最大
D.发生毛细现象时,细管中的液体只能上升不会下降
解析晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,A错误;由液晶的性质知它既具有液体的流动性,又像某些晶体那样有光学各向异性,B正确;表面张力使液体表面具有收缩的趋势,使液体表面积趋于最小,C错误;毛细管插入浸润液体中,管内液面上升,高于管外;毛细管插入不浸润液体中,管内液体下降,低于管外,D错误。
答案B
2.(2020广东广州高二月考)关于以下几幅图中现象的分析,下列说法正确的是( )
A.甲图中水黾停在水面而不沉,是浮力作用的结果
B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后,扩成一个圆孔,是表面张力作用的结果
C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象,低于管外液面的不是毛细现象
D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后,它的尖端会变钝,是一种浸润现象
解析因为液体表面张力的存在,有些小昆虫才能在水面上行走自如,故A错误;将棉线圈中肥皂膜刺破后,扩成一个圆孔,是表面张力作用的结果,故B正确;题图丙中两种现象都属于毛细现象,故C错误;玻璃管的裂口在火焰上烧熔后,它的尖端会变钝,是表面张力的作用,不是浸润现象,故D错误。
答案B
3.
(2020上海长宁区二模)如图所示为医院给病人输液的部分装置,A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,与大气相通。在输液过程中(假设病人保持不动、瓶A液体未流完)( )
A.瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B.瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C.瓶A上方的气体压强增大,滴壶B中的气体压强不变
D.瓶A上方的气体压强减小,滴壶B中的气体压强不变
解析瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差,瓶A中的液体面下降,液体产生的压强就减小,所以瓶A中上方气体的压强会增大,进气管C处的压强为大气压强,不变化,从C到滴壶B之间的液柱高度不变,所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的。故A、B、D错误,C正确。
答案C
4.(2020北京房山区二模)一定质量的理想气体,从一个状态变化到另一个状态,在如图所示的四个图中,描述的变化过程可能相同的是( )
A.甲和乙B.甲和丙
C.乙和丙D.乙和丁
解析图甲所示图像为压强与温度成正比的图像,由理想气体状态方程 QUOTE =C可知,它是一个等容过程;图乙所示图像为双曲线的一支,图线是等温过程;由图丙所示图像可知,气体体积不变,是一个等容过程;由图丁所示图像可知,体积与温度成正比的关系,由理想气体状态方程 QUOTE =C可知,它是一个等压过程;由以上分析可知,甲、丙的过程可能相同,故B正确,A、C、D错误。
答案B
5.(2020北京昌平区二模)如图所示用压强传感器探究气体等温变化的规律,分别记录空气柱的压强p和均匀玻璃管内空气的体积V,实验数据如表所示。数据中p和V的乘积越来越小,造成这一现象的原因可能是( )
A.实验环境温度升高
B.外界大气压强变小
C.注射器内的气体向外发生了泄漏
D.注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大
解析pV乘积变小,根据理想气体状态方程 QUOTE =C,可知实验时环境温度可能降低了,故A错误;根据实验操作图可知,外力作用在活塞上,使得该封闭气体压强与体积发生变化,封闭气体的压强和体积之积与外界大气压强无关,故B错误;理想气体状态方程 QUOTE =C中的常数C与质量有关,若温度不变,质量变小,则pV乘积减小,所以可能是实验时注射器的空气向外发生了泄漏,故C正确;根据实验操作图可知,外力作用使得气体体积和压强发生变化,传感器记录了压强值,实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大不会影响压强与体积的乘积,故D错误。
答案C
6.(2020山东模拟)医用氧气钢瓶的容积V0=40 L,室内常温下充装氧气后,氧气钢瓶内部压强p1=140×105 Pa,释放氧气时瓶内压强不能低于p2=2×105 Pa。病人一般在室内常温下吸氧时,每分钟需要消耗1×105 Pa下2 L的氧气,室内常温下,一瓶氧气能供一个病人吸氧的最长时间为( )
A.23小时B.33.5小时
C.46小时D.80小时
解析根据玻意耳定律可得p1V0=p2V0+p3V,解得V=5520L。每分钟需要消耗1×105Pa下2L的氧气,则吸氧时间t= QUOTE min=2760min=46h,故C正确,A、B、D错误。
答案C
7.(2020山东青岛模拟)
如图所示为一体积不变的绝热容器,现打开排气孔的阀门,使容器中充满与外界大气压强相等的理想气体,然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为T0=300 K。现通过加热丝(未画出)对封闭气体进行加热,使封闭气体的温度升高到T1=350 K,温度升高到T1=350 K后保持不变,打开阀门使容器中的气体缓慢漏出,当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时,容器中剩余气体的质量与原来气体的质量之比为( )
A.3∶4B.5∶6C.6∶7D.7∶8
解析由题意可知气体的加热过程为等容变化,由查理定律得 QUOTE ,则p1= QUOTE p0,打开阀门使容器中的气体缓慢漏出,设容器的容积为V0,膨胀后气体的总体积为V,由玻意耳定律得p1V0=p0V,解得V= QUOTE V0,当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时,容器中剩余气体的质量与原来气体质量之比k= QUOTE ,故C正确,A、B、D错误。
答案C
8.
(2020海南模拟)如图所示是一定质量的理想气体的压强和摄氏温度的关系图像,气体由状态a变化到状态b的过程中,气体的体积( )
A.一直增大
B.一直减小
C.保持不变
D.先变大后变小
解析如图所示,在p-t图像中,等容线是延长线过-273.15℃的倾斜直线,斜率越大,体积越小,所以气体由状态a变化到状态b的过程中,气体的体积一直减小,故B正确,A、C、D错误。
答案B
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。全部选对得4分,选对但选不全的得2分,有错选的得0分)
9.同一种液体,滴在固体A的表面时,出现如图甲所示的情况;当把毛细管B插入这种液体时,液面又出现图乙的情况。若A固体和B毛细管都很干净,则( )
A.A固体和B管可能是同种材料
B.A固体和B管一定不是同种材料
C.固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层的分子的引力小些
D.液体对B毛细管浸润
解析由所给现象可知该液体对固体A不浸润,对B浸润,故A错,B、C、D正确。
答案BCD
10.(2020河南开封期中)
如图所示,汽缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,到汽缸底部距离为L,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,汽缸导热性能良好。现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂,活塞下移 QUOTE 达到稳定,环境温度保持不变,大气压强为p0,重力加速度为g,则( )
A.细砂质量为 QUOTE +m
B.汽缸内分子平均动能增大
C.汽缸内气体分子密度不变
D.单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多
解析由题意可知,气体发生等温变化,初状态,对活塞受力分析,由平衡条件得p1S=mg+p0S,末状态对细砂和活塞受力分析,由平衡条件得p2S=mg+m0g+p0S,对封闭气体,由等温变化规律得p1SL=p2S× QUOTE L,联立解得m0= QUOTE +m,故A正确;气体温度不变,则分子平均动能不变,故B错误;汽缸内封闭气体被压缩,体积减小,而质量不变,则汽缸内气体分子密度增大,故C错误;温度不变,气体分子的平均动能不变,平均速率不变,等温压缩时,根据玻意耳定律得知,压强增大,则单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多,故D正确。
答案AD
11.
在光滑水平面上有一个内外壁光滑的汽缸,汽缸质量为M,汽缸内有一质量为m的活塞,已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对汽缸施一水平向左的拉力F时,如图甲所示,汽缸的加速度为a1,封闭气体的压强为p1,体积为V1;若用同样大小的力F水平向左推活塞,如图乙所示,汽缸的加速度为a2,封闭气体的压强为p2,体积为V2。设密封气体的质量和温度均不变,则( )
A.a1=a2B.a1V2
解析对汽缸与活塞组成的整体,据牛顿第二定律可得a1=a2。对题图甲,以活塞为研究对象,有p0S-p1S=ma1;对题图乙,以汽缸为研究对象,有p2S-p0S=Ma2;由以上两式可得p1V2。故选项A、C、D正确。
答案ACD
12.
(2020山东肥城模拟)如图所示,足够长U形管竖直放置,左右两侧分别用水银封有L1、L2两部分气体,则下列陈述中正确的是( )
A.只对气柱L1加热,则气柱L1长度增大,气柱L2长度不变
B.只对气柱L2加热,则h不变,气柱L2长度减小
C.只在右管中注入一些水银,气柱L1长度将增大
D.对气柱L1、L2同时加热,则气柱L1、L2长度均增大
解析只对L1加热,则L1长度增大,气柱L2压强不变,温度不变,故长度不变,故A正确;只对L2加热,气体L2做等压变化,压强不变,温度升高,体积增大,故气柱L2长度增大,故B错误;只在右管中注入一些水银,L2压强增大,L1的压强与h长度的水银柱产生的压强之和随之增大,可知L1的长度将减小,故C错误;使L1、L2同时升温,L2压强不变,则L1、L2长度均增大,故D正确。
答案AD
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)(2020北京通州区一模)某同学利用如图1所示传感器装置做“探究气体等温变化的规律”实验,按如下操作步骤进行实验:
a.将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0;
b.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
c.读出注射器刻度表示的气体体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p;
d.重复b、c两步操作,记录6组数据,作p-V图。
结合上述步骤,请你完成下列问题:
(1)该同学对器材操作的错误是 ,因为该操作通常会影响气体的 (选填“温度”“压强”或“体积”)。
(2)一定质量气体等温变化的p-V图线如图2所示,图线的形状为双曲线。一定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的,如图3所示。请判断图3中的两条等温线的温度T1 T2(选填“>”“<”“=”)。
图1
解析(1)在进行该实验室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。
(2)在p-V图像中,根据 QUOTE =C,得pV=CT,离坐标原点越远的等温线温度越高,故T1答案(1)用手握住注射器前端 温度 (2)<
14.(10分)(2020山东模拟)某小组制作了一个电子温度计,并通过实验将电压表表盘改为指示温度的表盘,实验原理图如图甲所示。其测温部分是插在细玻璃管底端的玻璃泡内(内含水银)的电极A、插在玻璃管内的电极B,电极A、B材料相同,粗细均匀且电阻率不随温度变化。实验时,将玻璃泡和标准温度计(图中未画出)置于恒温油槽中,水银温度升高,水银上升,稳定后读出油的温度t、玻璃管内水银的长度L、电压表的示数U;改变油的温度,重复实验,将对应数据填入表格。(水银电阻率较小,电阻可不计)
甲
乙
(1)玻璃管内水银能够上升的最大长度如放大图所示,则L0= mm;
(2)根据表中数据,在t-L图(图乙)中描点并画出t-L图线;
(3)根据t-L图线,该温度计能测量的最低温度为 ℃,最高温度为 ℃。
解析(1)玻璃管内水银能够上升的最大长度L0=138.0mm
(2)通过描点,作出t-L图线如图所示。
(3)由图像可得最低温度为-25℃,t=0℃时,水银的长度为50.0mm,即每升高1℃水银柱上升2mm,水银高度从50.0mm到138.0mm上升的高度为88mm,故温度升高到44℃。
答案(1)138.0 (2)如解析图所示 (3)-25 44
15.(8分)(2020内蒙古包头一模)高原地区大气压强较低,在高原地区使用高压锅有助于提高水的沸点。某同学设计了一个简陋的高压锅,结构如图所示。锅体内部半径为R,深度为H,锅盖圆心处有一圆孔。安全阀及配重的质量为m,底面半径为r,顶面半径为R',恰好能封闭锅盖上的圆孔,且只要安全阀向上移动,即可产生缝隙对外放气。大气压强为p0,环境温度为T0,重力加速度为g,锅内全为空气(可视为理想气体)。刚盖上锅盖时,锅内气体压强为大气压强,气体温度为环境温度。求:
(1)安全阀恰要排气时,锅内气体的压强p;
(2)安全阀恰要排气时,锅内气体的温度T2。
解析(1)安全阀恰要排气时,对安全阀受力分析,则p0·πR'2+mg=p·πr2
解得p= QUOTE p0+ QUOTE 。
(2)高压锅内的气体做等容变化,
初态:p1=p0,T1=T0
末态:p2=p,T2待求
根据查理定律可得 QUOTE
解得T2= QUOTE T0。
答案(1) QUOTE p0+ QUOTE (2) QUOTE T0
16.(8分)(2020山东济南一模)为抗击疫情,社区等公共场所加强了消毒措施,如图所示为喷洒消毒液的某喷雾器示意图。储液桶与打气筒用软细管相连,已知储液桶容积为V0(不计储液桶两端连接管体积),初始时桶内消毒液上方气体压强为2p0,体积为 QUOTE V0,打开阀门K喷洒消毒液,一段时间后关闭阀门停止喷洒,此时气体压强降为 QUOTE p0。喷洒过程中桶内气体温度与外界温度相同且保持不变,p0为外界大气压强,求:
(1)停止喷洒时剩余的药液体积;
(2)为使桶内气体压强恢复为2p0,需打入压强为p0的气体体积(不考虑打气过程中温度变化)。
解析(1)以桶内消毒液上方的气体为研究对象,发生的是等温变化,根据玻意耳定律得p0V0= QUOTE p0V1
解得V1= QUOTE V0
剩余药液的体积V2=V0- QUOTE V0= QUOTE V0。
(2)设打入的气体体积为V3,以原气体和打入的气体整体为研究对象,根据玻意耳定律得
QUOTE p0· QUOTE V0+p0V3=2p0· QUOTE V0
解得V3= QUOTE V0。
答案(1) QUOTE V0 (2) QUOTE V0
17.
(14分)(2020河南模拟)如图所示,质量为2m的汽缸(厚度不计)倒扣在地面上,质量为m的活塞在缸内封闭了一段气体,汽缸下部有一小孔与外界相通。已知活塞的横截面积为S,下部中心用轻弹簧与地面相连,活塞静止时弹簧的压缩量为 QUOTE h,活塞到缸底的距离为h,大气压强为p0,缸内被封闭气体的温度为T0,弹簧的劲度系数为k= QUOTE ,活塞与汽缸内壁无摩擦且气密性良好。
(1)求缸内封闭气体的压强大小及汽缸对地面的压力大小;
(2)若给缸内气体加热,使汽缸对地面的压力刚好为零,求此时缸内气体的温度。
解析(1)设缸内气体的压强为p1,对活塞进行受力分析,由平衡条件得
p1S+mg=k· QUOTE h+p0S
弹簧的劲度系数k= QUOTE
联立解得缸内封闭气体的压强大小为p1= QUOTE +p0
设地面对汽缸的支持力为F,对汽缸和活塞整体受力分析,由平衡条件得
F+k· QUOTE =(2m+m)g
由牛顿第三定律得汽缸对地面的压力大小为
F'=F=mg。
(2)当汽缸对地面的压力为零时,设缸内气体的压强为p2,对汽缸体受力分析,
由平衡条件得p2S=2mg+p0S
解得p2=p0+ QUOTE
设此时弹簧的压缩量为x,对汽缸和活塞整体受力分析,由平衡条件得kx=3mg
此时活塞离汽缸底部的距离
h1=h+x- QUOTE h= QUOTE h
根据理想气体的状态方程得 QUOTE
解得缸内气体的温度为T= QUOTE T0。
答案(1) QUOTE +p0 mg
(2) QUOTE T0
18.
(14分)(2020辽宁一模)如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,上管足够长,图中细管的截面积S1=1 cm2,粗管的截面积S2=2 cm2,管内水银长度h1=h2=2 cm,封闭气体长度L=8 cm,大气压强p0=76 cmHg,气体初始温度为320 K,若缓慢升高气体温度,求:
(1)粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;
(2)气体的温度达到533 K时,水银柱上端距粗玻璃管底部的距离。
解析(1)以封闭的气体为研究对象,
初态:V1=LS2,T1=320K,
p1=80cmHg
由于水银总体积保持不变,设水银全部进入细管水银长度为x,
V=S1h1+S2h2
x= QUOTE cm=6cm
末状态气体:p2=82cmHg,V2=(L+h1)S2
从初状态到末状态,由理想气体状态方程 QUOTE
代入数据解得T2=410K。
(2)气体温度达到533K时,设水银柱上端距玻璃管底部的距离为H,
则:V3=(L+h1)S2+(H-L-h1-x)S1
气体发生等压变化,则有 QUOTE
解得H=22cm。
答案(1)410 K (2)22 cm
序号
V/mL
p/105 Pa
pV/105 Pa·mL
1
20.0
1.001
20.020
2
18.0
1.095
19.710
3
16.0
1.231
19.696
4
14.0
1.403
19.642
5
12.0
1.635
19.620
实验次数
1
2
3
4
5
6
t/℃
5
10
15
20
25
30
L/mm
59.9
70.0
80.2
89.8
100.0
109.9
一、单项选择题
1.(2020北京通州区高三三模)关于固体、液体,下列说法正确的是( )
A.晶体没有确定的熔点,非晶体有确定的熔点
B.液晶既具有液体的流动性,又像某些晶体那样具有光学各向异性
C.表面张力使液体表面具有扩张趋势,使液体表面积趋于最大
D.发生毛细现象时,细管中的液体只能上升不会下降
解析晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,A错误;由液晶的性质知它既具有液体的流动性,又像某些晶体那样有光学各向异性,B正确;表面张力使液体表面具有收缩的趋势,使液体表面积趋于最小,C错误;毛细管插入浸润液体中,管内液面上升,高于管外;毛细管插入不浸润液体中,管内液体下降,低于管外,D错误。
答案B
2.(2020广东广州高二月考)关于以下几幅图中现象的分析,下列说法正确的是( )
A.甲图中水黾停在水面而不沉,是浮力作用的结果
B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后,扩成一个圆孔,是表面张力作用的结果
C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象,低于管外液面的不是毛细现象
D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后,它的尖端会变钝,是一种浸润现象
解析因为液体表面张力的存在,有些小昆虫才能在水面上行走自如,故A错误;将棉线圈中肥皂膜刺破后,扩成一个圆孔,是表面张力作用的结果,故B正确;题图丙中两种现象都属于毛细现象,故C错误;玻璃管的裂口在火焰上烧熔后,它的尖端会变钝,是表面张力的作用,不是浸润现象,故D错误。
答案B
3.
(2020上海长宁区二模)如图所示为医院给病人输液的部分装置,A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,与大气相通。在输液过程中(假设病人保持不动、瓶A液体未流完)( )
A.瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B.瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C.瓶A上方的气体压强增大,滴壶B中的气体压强不变
D.瓶A上方的气体压强减小,滴壶B中的气体压强不变
解析瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差,瓶A中的液体面下降,液体产生的压强就减小,所以瓶A中上方气体的压强会增大,进气管C处的压强为大气压强,不变化,从C到滴壶B之间的液柱高度不变,所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的。故A、B、D错误,C正确。
答案C
4.(2020北京房山区二模)一定质量的理想气体,从一个状态变化到另一个状态,在如图所示的四个图中,描述的变化过程可能相同的是( )
A.甲和乙B.甲和丙
C.乙和丙D.乙和丁
解析图甲所示图像为压强与温度成正比的图像,由理想气体状态方程 QUOTE =C可知,它是一个等容过程;图乙所示图像为双曲线的一支,图线是等温过程;由图丙所示图像可知,气体体积不变,是一个等容过程;由图丁所示图像可知,体积与温度成正比的关系,由理想气体状态方程 QUOTE =C可知,它是一个等压过程;由以上分析可知,甲、丙的过程可能相同,故B正确,A、C、D错误。
答案B
5.(2020北京昌平区二模)如图所示用压强传感器探究气体等温变化的规律,分别记录空气柱的压强p和均匀玻璃管内空气的体积V,实验数据如表所示。数据中p和V的乘积越来越小,造成这一现象的原因可能是( )
A.实验环境温度升高
B.外界大气压强变小
C.注射器内的气体向外发生了泄漏
D.注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大
解析pV乘积变小,根据理想气体状态方程 QUOTE =C,可知实验时环境温度可能降低了,故A错误;根据实验操作图可知,外力作用在活塞上,使得该封闭气体压强与体积发生变化,封闭气体的压强和体积之积与外界大气压强无关,故B错误;理想气体状态方程 QUOTE =C中的常数C与质量有关,若温度不变,质量变小,则pV乘积减小,所以可能是实验时注射器的空气向外发生了泄漏,故C正确;根据实验操作图可知,外力作用使得气体体积和压强发生变化,传感器记录了压强值,实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大不会影响压强与体积的乘积,故D错误。
答案C
6.(2020山东模拟)医用氧气钢瓶的容积V0=40 L,室内常温下充装氧气后,氧气钢瓶内部压强p1=140×105 Pa,释放氧气时瓶内压强不能低于p2=2×105 Pa。病人一般在室内常温下吸氧时,每分钟需要消耗1×105 Pa下2 L的氧气,室内常温下,一瓶氧气能供一个病人吸氧的最长时间为( )
A.23小时B.33.5小时
C.46小时D.80小时
解析根据玻意耳定律可得p1V0=p2V0+p3V,解得V=5520L。每分钟需要消耗1×105Pa下2L的氧气,则吸氧时间t= QUOTE min=2760min=46h,故C正确,A、B、D错误。
答案C
7.(2020山东青岛模拟)
如图所示为一体积不变的绝热容器,现打开排气孔的阀门,使容器中充满与外界大气压强相等的理想气体,然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为T0=300 K。现通过加热丝(未画出)对封闭气体进行加热,使封闭气体的温度升高到T1=350 K,温度升高到T1=350 K后保持不变,打开阀门使容器中的气体缓慢漏出,当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时,容器中剩余气体的质量与原来气体的质量之比为( )
A.3∶4B.5∶6C.6∶7D.7∶8
解析由题意可知气体的加热过程为等容变化,由查理定律得 QUOTE ,则p1= QUOTE p0,打开阀门使容器中的气体缓慢漏出,设容器的容积为V0,膨胀后气体的总体积为V,由玻意耳定律得p1V0=p0V,解得V= QUOTE V0,当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时,容器中剩余气体的质量与原来气体质量之比k= QUOTE ,故C正确,A、B、D错误。
答案C
8.
(2020海南模拟)如图所示是一定质量的理想气体的压强和摄氏温度的关系图像,气体由状态a变化到状态b的过程中,气体的体积( )
A.一直增大
B.一直减小
C.保持不变
D.先变大后变小
解析如图所示,在p-t图像中,等容线是延长线过-273.15℃的倾斜直线,斜率越大,体积越小,所以气体由状态a变化到状态b的过程中,气体的体积一直减小,故B正确,A、C、D错误。
答案B
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。全部选对得4分,选对但选不全的得2分,有错选的得0分)
9.同一种液体,滴在固体A的表面时,出现如图甲所示的情况;当把毛细管B插入这种液体时,液面又出现图乙的情况。若A固体和B毛细管都很干净,则( )
A.A固体和B管可能是同种材料
B.A固体和B管一定不是同种材料
C.固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层的分子的引力小些
D.液体对B毛细管浸润
解析由所给现象可知该液体对固体A不浸润,对B浸润,故A错,B、C、D正确。
答案BCD
10.(2020河南开封期中)
如图所示,汽缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,到汽缸底部距离为L,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,汽缸导热性能良好。现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂,活塞下移 QUOTE 达到稳定,环境温度保持不变,大气压强为p0,重力加速度为g,则( )
A.细砂质量为 QUOTE +m
B.汽缸内分子平均动能增大
C.汽缸内气体分子密度不变
D.单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多
解析由题意可知,气体发生等温变化,初状态,对活塞受力分析,由平衡条件得p1S=mg+p0S,末状态对细砂和活塞受力分析,由平衡条件得p2S=mg+m0g+p0S,对封闭气体,由等温变化规律得p1SL=p2S× QUOTE L,联立解得m0= QUOTE +m,故A正确;气体温度不变,则分子平均动能不变,故B错误;汽缸内封闭气体被压缩,体积减小,而质量不变,则汽缸内气体分子密度增大,故C错误;温度不变,气体分子的平均动能不变,平均速率不变,等温压缩时,根据玻意耳定律得知,压强增大,则单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多,故D正确。
答案AD
11.
在光滑水平面上有一个内外壁光滑的汽缸,汽缸质量为M,汽缸内有一质量为m的活塞,已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对汽缸施一水平向左的拉力F时,如图甲所示,汽缸的加速度为a1,封闭气体的压强为p1,体积为V1;若用同样大小的力F水平向左推活塞,如图乙所示,汽缸的加速度为a2,封闭气体的压强为p2,体积为V2。设密封气体的质量和温度均不变,则( )
A.a1=a2B.a1
解析对汽缸与活塞组成的整体,据牛顿第二定律可得a1=a2。对题图甲,以活塞为研究对象,有p0S-p1S=ma1;对题图乙,以汽缸为研究对象,有p2S-p0S=Ma2;由以上两式可得p1
答案ACD
12.
(2020山东肥城模拟)如图所示,足够长U形管竖直放置,左右两侧分别用水银封有L1、L2两部分气体,则下列陈述中正确的是( )
A.只对气柱L1加热,则气柱L1长度增大,气柱L2长度不变
B.只对气柱L2加热,则h不变,气柱L2长度减小
C.只在右管中注入一些水银,气柱L1长度将增大
D.对气柱L1、L2同时加热,则气柱L1、L2长度均增大
解析只对L1加热,则L1长度增大,气柱L2压强不变,温度不变,故长度不变,故A正确;只对L2加热,气体L2做等压变化,压强不变,温度升高,体积增大,故气柱L2长度增大,故B错误;只在右管中注入一些水银,L2压强增大,L1的压强与h长度的水银柱产生的压强之和随之增大,可知L1的长度将减小,故C错误;使L1、L2同时升温,L2压强不变,则L1、L2长度均增大,故D正确。
答案AD
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)(2020北京通州区一模)某同学利用如图1所示传感器装置做“探究气体等温变化的规律”实验,按如下操作步骤进行实验:
a.将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0;
b.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
c.读出注射器刻度表示的气体体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p;
d.重复b、c两步操作,记录6组数据,作p-V图。
结合上述步骤,请你完成下列问题:
(1)该同学对器材操作的错误是 ,因为该操作通常会影响气体的 (选填“温度”“压强”或“体积”)。
(2)一定质量气体等温变化的p-V图线如图2所示,图线的形状为双曲线。一定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的,如图3所示。请判断图3中的两条等温线的温度T1 T2(选填“>”“<”“=”)。
图1
解析(1)在进行该实验室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。
(2)在p-V图像中,根据 QUOTE =C,得pV=CT,离坐标原点越远的等温线温度越高,故T1
14.(10分)(2020山东模拟)某小组制作了一个电子温度计,并通过实验将电压表表盘改为指示温度的表盘,实验原理图如图甲所示。其测温部分是插在细玻璃管底端的玻璃泡内(内含水银)的电极A、插在玻璃管内的电极B,电极A、B材料相同,粗细均匀且电阻率不随温度变化。实验时,将玻璃泡和标准温度计(图中未画出)置于恒温油槽中,水银温度升高,水银上升,稳定后读出油的温度t、玻璃管内水银的长度L、电压表的示数U;改变油的温度,重复实验,将对应数据填入表格。(水银电阻率较小,电阻可不计)
甲
乙
(1)玻璃管内水银能够上升的最大长度如放大图所示,则L0= mm;
(2)根据表中数据,在t-L图(图乙)中描点并画出t-L图线;
(3)根据t-L图线,该温度计能测量的最低温度为 ℃,最高温度为 ℃。
解析(1)玻璃管内水银能够上升的最大长度L0=138.0mm
(2)通过描点,作出t-L图线如图所示。
(3)由图像可得最低温度为-25℃,t=0℃时,水银的长度为50.0mm,即每升高1℃水银柱上升2mm,水银高度从50.0mm到138.0mm上升的高度为88mm,故温度升高到44℃。
答案(1)138.0 (2)如解析图所示 (3)-25 44
15.(8分)(2020内蒙古包头一模)高原地区大气压强较低,在高原地区使用高压锅有助于提高水的沸点。某同学设计了一个简陋的高压锅,结构如图所示。锅体内部半径为R,深度为H,锅盖圆心处有一圆孔。安全阀及配重的质量为m,底面半径为r,顶面半径为R',恰好能封闭锅盖上的圆孔,且只要安全阀向上移动,即可产生缝隙对外放气。大气压强为p0,环境温度为T0,重力加速度为g,锅内全为空气(可视为理想气体)。刚盖上锅盖时,锅内气体压强为大气压强,气体温度为环境温度。求:
(1)安全阀恰要排气时,锅内气体的压强p;
(2)安全阀恰要排气时,锅内气体的温度T2。
解析(1)安全阀恰要排气时,对安全阀受力分析,则p0·πR'2+mg=p·πr2
解得p= QUOTE p0+ QUOTE 。
(2)高压锅内的气体做等容变化,
初态:p1=p0,T1=T0
末态:p2=p,T2待求
根据查理定律可得 QUOTE
解得T2= QUOTE T0。
答案(1) QUOTE p0+ QUOTE (2) QUOTE T0
16.(8分)(2020山东济南一模)为抗击疫情,社区等公共场所加强了消毒措施,如图所示为喷洒消毒液的某喷雾器示意图。储液桶与打气筒用软细管相连,已知储液桶容积为V0(不计储液桶两端连接管体积),初始时桶内消毒液上方气体压强为2p0,体积为 QUOTE V0,打开阀门K喷洒消毒液,一段时间后关闭阀门停止喷洒,此时气体压强降为 QUOTE p0。喷洒过程中桶内气体温度与外界温度相同且保持不变,p0为外界大气压强,求:
(1)停止喷洒时剩余的药液体积;
(2)为使桶内气体压强恢复为2p0,需打入压强为p0的气体体积(不考虑打气过程中温度变化)。
解析(1)以桶内消毒液上方的气体为研究对象,发生的是等温变化,根据玻意耳定律得p0V0= QUOTE p0V1
解得V1= QUOTE V0
剩余药液的体积V2=V0- QUOTE V0= QUOTE V0。
(2)设打入的气体体积为V3,以原气体和打入的气体整体为研究对象,根据玻意耳定律得
QUOTE p0· QUOTE V0+p0V3=2p0· QUOTE V0
解得V3= QUOTE V0。
答案(1) QUOTE V0 (2) QUOTE V0
17.
(14分)(2020河南模拟)如图所示,质量为2m的汽缸(厚度不计)倒扣在地面上,质量为m的活塞在缸内封闭了一段气体,汽缸下部有一小孔与外界相通。已知活塞的横截面积为S,下部中心用轻弹簧与地面相连,活塞静止时弹簧的压缩量为 QUOTE h,活塞到缸底的距离为h,大气压强为p0,缸内被封闭气体的温度为T0,弹簧的劲度系数为k= QUOTE ,活塞与汽缸内壁无摩擦且气密性良好。
(1)求缸内封闭气体的压强大小及汽缸对地面的压力大小;
(2)若给缸内气体加热,使汽缸对地面的压力刚好为零,求此时缸内气体的温度。
解析(1)设缸内气体的压强为p1,对活塞进行受力分析,由平衡条件得
p1S+mg=k· QUOTE h+p0S
弹簧的劲度系数k= QUOTE
联立解得缸内封闭气体的压强大小为p1= QUOTE +p0
设地面对汽缸的支持力为F,对汽缸和活塞整体受力分析,由平衡条件得
F+k· QUOTE =(2m+m)g
由牛顿第三定律得汽缸对地面的压力大小为
F'=F=mg。
(2)当汽缸对地面的压力为零时,设缸内气体的压强为p2,对汽缸体受力分析,
由平衡条件得p2S=2mg+p0S
解得p2=p0+ QUOTE
设此时弹簧的压缩量为x,对汽缸和活塞整体受力分析,由平衡条件得kx=3mg
此时活塞离汽缸底部的距离
h1=h+x- QUOTE h= QUOTE h
根据理想气体的状态方程得 QUOTE
解得缸内气体的温度为T= QUOTE T0。
答案(1) QUOTE +p0 mg
(2) QUOTE T0
18.
(14分)(2020辽宁一模)如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,上管足够长,图中细管的截面积S1=1 cm2,粗管的截面积S2=2 cm2,管内水银长度h1=h2=2 cm,封闭气体长度L=8 cm,大气压强p0=76 cmHg,气体初始温度为320 K,若缓慢升高气体温度,求:
(1)粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;
(2)气体的温度达到533 K时,水银柱上端距粗玻璃管底部的距离。
解析(1)以封闭的气体为研究对象,
初态:V1=LS2,T1=320K,
p1=80cmHg
由于水银总体积保持不变,设水银全部进入细管水银长度为x,
V=S1h1+S2h2
x= QUOTE cm=6cm
末状态气体:p2=82cmHg,V2=(L+h1)S2
从初状态到末状态,由理想气体状态方程 QUOTE
代入数据解得T2=410K。
(2)气体温度达到533K时,设水银柱上端距玻璃管底部的距离为H,
则:V3=(L+h1)S2+(H-L-h1-x)S1
气体发生等压变化,则有 QUOTE
解得H=22cm。
答案(1)410 K (2)22 cm
序号
V/mL
p/105 Pa
pV/105 Pa·mL
1
20.0
1.001
20.020
2
18.0
1.095
19.710
3
16.0
1.231
19.696
4
14.0
1.403
19.642
5
12.0
1.635
19.620
实验次数
1
2
3
4
5
6
t/℃
5
10
15
20
25
30
L/mm
59.9
70.0
80.2
89.8
100.0
109.9
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