高中第二章 气体、固体和液体综合与测试学案

这是一份高中第二章 气体、固体和液体综合与测试学案，共6页。学案主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是( )
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
答案 B
解析 单晶体具有各向异性的特征，多晶体具有各向同性的特征，选项A错误；一定质量的某种理想气体只有当温度改变时，内能才一定改变，选项B正确；0 ℃的铁和0 ℃的铜，它们的分子平均动能相同，但是分子的平均速率不相同，选项C错误；液体表面张力是液体表面层分子间的相互作用，选项D错误．
2．(多选)(2019·西安市高二下期末)下列说法正确的是( )
A．处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果
B．液体与固体接触处的附着层都有收缩的趋势
C．液体与气体接触处的表面层都有收缩的趋势
D．毛细管插入浸润液体中管内液面会上升
答案 ACD
解析 处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，故A正确．液体与固体接触附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体表现出扩张的趋势，液体与固体间表现为浸润；附着层内分子间的距离大于r0时，液体表现出收缩的趋势，表现为不浸润，故B错误．液体与气体接触表面层内液体分子间距比液体内部分子间距大，分子间作用力表现为引力，所以液体与气体接触处的表面层都有收缩的趋势，故C正确．毛细管插入跟它浸润的液体中时，管内液面上升，故D正确．
3.如图1所示，活塞质量为M，上表面横截面积为S，上表面水平，下表面与水平面成α角，摩擦不计，外界大气压为p0，则被封闭气体的压强为(重力加速度为g)( )
图1
A.eq \f(p0－Mgcs α,S)
B.eq \f(p0cs αMg,S)
C．p0－eq \f(Mg,S)
D.eq \f(p0－Mgcs2α,S)
答案 C
解析 以活塞为研究对象，对活塞受力分析如图所示
外界对活塞的压力为F＝p0eq \f(S,cs α)，
由平衡条件有Fcs α＝Mg＋pS，
解得p＝p0－eq \f(Mg,S)，C正确．
4．(多选)(2020·山东高二期中)如图2所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的V－t图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是( )
图2
A．气体的内能减小
B．气体的内能增大
C．气体的压强减小
D．气体的压强增大
答案 BC
解析 从状态A到状态B，气体的温度升高，则气体的内能增大，故A错误，B正确；由理想气体的状态方程式eq \f(pV,T)＝C可知，由状态A到状态B，气体的压强减小，故C正确，D错误．
5．(2019·黄冈市高二下期末)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3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( )
图3
A.eq \f(5,4)d B.eq \f(4,5)d C.eq \f(9,4)d D.eq \f(4,9)d
答案 D
解析 以活塞B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向右移动距离d的过程中设活塞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)
代入数据解得：x＝eq \f(4,9)d，故A、B、C错误，D正确．
二、非选择题
6．(2019·镇原县第二中学月考)如图4甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：
图4
(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)在图乙中画出整个过程的p－V图线．
答案 (1)363 K (2)见解析图
解析 (1)活塞离开A处前缸内气体发生等容变化
初态：p1＝0.9p0
T1＝297 K
末态：p2＝p0
根据查理定律得：eq \f(0.9p0,T1)＝eq \f(p0,T2)
解得活塞刚离开A处时缸内气体的温度：
T2＝eq \f(T1,0.9)＝eq \f(297,0.9) K＝330 K
活塞由A移动到B的过程中，缸内气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律得：eq \f(V0,T2)＝eq \f(1.1V0,TB)
解得：TB＝1.1T2＝1.1×330 K＝363 K
(2)p－V图线如图．
7．(2020·全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)．甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为eq \f(1,2)p.现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等．求调配后
(1)两罐中气体的压强；
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比．
答案 (1)eq \f(2,3)p (2)eq \f(2,3)
解析 (1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有
eq \f(1,2)p(2V)＝pV1①
两罐气体压强均为p时，总体积为(V＋V1)．
设调配后两罐中气体的压强为p′，由玻意耳定律有p(V＋V1)＝p′(V＋2V)②
联立①②式可得p′＝eq \f(2,3)p③
(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时，体积为V2，由玻意耳定律有
p′V＝pV2④
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k，由密度的定义有k＝eq \f(V2,V)⑤
联立③④⑤式可得k＝eq \f(2,3).
8.新冠肺炎疫情发生以来，各医院都特别加强了内部环境消毒工作，如图5所示是某医院消毒喷雾器设备．喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为10 L，打气筒每次打次气能向储液桶内压入p0＝1.0×105 Pa的空气V0′＝200 mL，现往储液桶内装入8 L药液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为p＝1.0×105 Pa，打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变，不计储液桶两端连接管以及软细管的容积．
图5
(1)若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到3.0×105 Pa后，求打气筒打气次数至少是多少？
(2)当储液桶内消毒液上方的气体压强达到3.0×105 Pa后，打开喷雾器开关K直至储液桶消毒液上方的气压为2.0×105 Pa，求在这个过程中储液桶喷出药液的体积是多少？
答案 (1)20次 (2)1 L
解析 (1)对储液桶内药液上方的气体
初状态：压强p1＝1.0×105 Pa，体积V1
末状态：压强p2＝3.0×105 Pa，体积V2＝2 L
由玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
解得：V1＝6 L
因为原来气体体积为V0＝2 L，所以打气筒打气次数
n＝eq \f(V1－V0,V0′)＝eq \f(6－2,0.2)次＝20次
(2)对储液桶内药液上方的气体
初状态：压强p1′＝3.0×105 Pa，体积V1′＝2 L
末状态：压强p2′＝2.0×105 Pa，体积V2′
由玻意耳定律得
p1′V1′＝p2′V2′
解得：V2′＝3 L
所以储液桶喷出药液的体积
ΔV＝(3－2) L＝1 L
9.如图6所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热汽缸内的理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分，当在活塞A下方悬挂重物后，整个装置处于静止状态，此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0.已知环境温度、大气压强p0均保持不变，且满足5mg＝p0S，不计一切摩擦．当取走物体后，两活塞重新恢复平衡，活塞A上升的高度为eq \f(7,6)l0，求悬挂重物的质量．
图6
答案 2m
解析 对气体Ⅰ分析，初状态的压强为p1＝p0－eq \f(m＋m′g,S)
末状态的压强为p1′＝p0－eq \f(mg,S)＝eq \f(4,5)p0
由玻意耳定律有p1l0S＝p1′l1S
对气体Ⅱ分析，初状态p2＝p1－eq \f(mg,S)
末状态p2′＝p1′－eq \f(mg,S)＝eq \f(3,5)p0
由玻意耳定律有p2l0S＝p2′l2S
活塞A上升的高度Δl＝(l0－l1)＋(l0－l2)＝eq \f(7,6)l0
联立解得m′＝2m.