高考物理一轮总复习专题练习33第十二章第2讲固体、液体与气体含答案

第2讲　固体、液体与气体

一、选择题(本题共8小题，1～4题为单选，5～8题为多选)

1．(2022·河南驻马店月考)下列说法中正确的是(　C　)

①当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故

②在显微镜下可观察到水中炭粉的布朗运动，这说明组成炭粉的固体分子在做无规则运动

③高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故

④液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

A．①③④　　　　　　 B．②③④

C．④ D．①②③④

[解析]　本题考查分子间作用力、布朗运动等知识。①当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，反映出水分子和玻璃分子间存在引力作用，但这种引力不是液体表面张力，故①错误；②水中炭粉因为受到水分子频繁碰撞而出现了布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，故②错误；③高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强减小而降低，故③错误；④液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故④正确。综上可知C正确。

2．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属块A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ。金属块的质量为M，不计金属块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被金属块封闭在容器中的气体的压强p为(　D　)

A．p0＋ B．＋

C．p0＋ D．p0＋

[解析]　对金属块进行受力分析，重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力，容器侧壁的作用力F，如图所示。由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强，金属块在竖直方向上合外力为零，有p0S＋Mg＝cosθ，即p＝p0＋。只有D对，选D。

3．(2022·广东兴宁月考)我们在河边会发现有些小昆虫能静止于水面上，这是因为(　D　)

A．小昆虫的重力可忽略

B．小昆虫的重力与浮力平衡

C．小昆虫的重力与表面张力平衡

D．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对小昆虫产生一个向上的支持力，小昆虫的重力和支持力平衡

[解析]　小昆虫静止在水面上是因为小昆虫所受的合外力为零，表面张力不是作用于小昆虫上的力，而是作用于液体表面层中的力。综上所述，只有D选项正确。

4．(2021·全国高三专题练习)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是(　B　)

A．气体的平均动能不变

B．气体的内能增加

C．气体分子的数密度减小

D．气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变

[解析]　从p－V图像中的AB图线看，气体由状态A到状态B为等容升压变化，根据查理定律，一定质量的理想气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，由A到B是压强增大，温度升高，分子平均动能增加，故A错误；理想气体的内能只与温度有关，气体的温度升高，内能增加，故B正确；气体体积不变，气体分子的数密度不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数增加，故C、D错误。

5．下列说法正确的是(　BCD　)

A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体

B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质

C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体

D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体

[解析]　将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确；例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确；晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确。

6．下列说法正确的是(　ABD　)

A．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

B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液

C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体

D．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用

[解析]　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，选项A正确；脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，选项B正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片的物理性质具有各向异性，云母片是单晶体，选项C错误；在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用，选项D正确。

7．(2021·江苏南通一模)下列说法中正确的有(　BCD　)

A．液体表面层分子间的平均距离等于液体内部分子间的平均距离

B．用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，这属于毛细现象

C．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成球形

D．液体内部分子的势能比液体表面层分子的势能小

[解析]　本题考查了毛细现象、液体表面分子排布等知识点。液体表面层分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离r0，故A错误；用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，属于毛细现象，故B正确；完全失重情况下，熔化的金属由于表面张力的收缩作用，以及球形表面积最小，金属最终能够收缩成标准的球形，故C正确；液体表面层的分子比液体内部的分子间的距离大，分子之间的作用力表现为引力，分子间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子势能比液体内部的分子有更多的分子势能，故D正确。

8．(2021·全国高三专题练习)玻璃器皿的制造过程中玻璃液的形成是重要环节，当温度达到1 200  ℃时，大量的气泡分布在玻璃液中，经过一系列工艺后获得澄清的玻璃液，之后可以通过降温到合适温度，然后选择合适大小的玻璃液进行吹泡(即往玻璃液中吹气)制造玻璃器皿，下列与玻璃有关的物理学问题的说法正确的是(　BD　)

A．因为分子间存在着斥力，所以破碎的玻璃不能简单地拼接在一起

B．玻璃从开始熔化到形成玻璃液的过程中，温度不固定

C．玻璃内部的原子是无序分布的，具有各向异性的特点

D．使1 200  ℃的玻璃液继续升温，可能使其中的气泡减少

[解析]　破碎的玻璃不能拼接在一起，是因为分子间距达不到分子作用力的范围，故A错误；玻璃是非晶体，熔化时无固定温度，故B正确；玻璃是非晶体，玻璃内部的原子是无序排列的，具有各向同性的特点，故C错误；温度继续升高，气泡内气体升温，膨胀，气体的密度变小，上浮，从玻璃液中排出，使其中的气泡减少，故D正确。

二、非选择题

9．(2021·湖南高三一模)新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批钢瓶氧气(如图)，每个钢瓶内体积为40 L，在北方时测得钢瓶内氧气压强为1.2×107 Pa，温度为7 ℃，长途运输到武汉方舱医院检测时测得钢瓶内氧气压强为1.26×107 Pa。在方舱医院实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶体积为10 L，分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105 Pa，要求大钢瓶内压强降到2×105 Pa时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，求：

(1)在武汉检测时钢瓶所处环境温度为多少摄氏度。

(2)一大钢瓶可分装多少小瓶供病人使用。

[答案]　(1)21 ℃　(2)124

[解析]　(1)钢瓶的容积一定，从北方到武汉对钢瓶内气体，有＝，

得t＝21 ℃。

(2)在武汉时，设大瓶内氧气由p2、V2等温变化为不分装时的状态p3、V3，则

p2＝1.26×107Pa，V2＝0.04 m3，p3＝2×105Pa，

根据p2V2＝p3V3，得V3＝2.52 m3，

可用于分装小瓶的氧气p4＝2×105 Pa，V4＝(2.52－0.04)m3＝2.48 m3，

分装成小钢瓶的氧气p5＝4×105 Pa，V5＝nV，

其中小钢瓶体积为V＝0.01 m3，根据p4V4＝p5V5，

得n＝124，即一大钢瓶氧气可分装124小瓶。

10．(2021·湖南卷，15(2))小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600 g、截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A点，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1 200 g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0 g时，测得环境温度T1＝300 K。设外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。

(1)当电子天平示数为400.0 g时，环境温度T2为多少？

(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？

[答案]　(1)297 K　(2)309 K

[解析]　(1)由电子天平示数为600.0 g时，则细绳对铁块拉力为

Δmg＝(m2－m示)g＝m1g，

又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强

p1＝p0　①

当电子天平示数为400.0 g时，设此时气缸内气体压强为p2，对m1受力分析有

g＝S　②

由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：

＝　③

联立①②③式解得T2＝297 K。

(2)环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最小为0，即电子天平的示数恰好为1200 g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对m1受力分析有

(p3－p0)S＝m1g　④

又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比

＝　⑤

联立①④⑤式解得Tmax＝309 K。

11．(2021·湖北卷，14)水银气压计上有细且均匀的玻璃管，玻璃管外标识有压强刻度(1 mm刻度对应压强值为1 mmHg)。测量时气压计竖直放置，管内水银柱液面对应刻度即为所测环境大气压强。气压计底部有水银槽，槽内水银体积远大于管内水银柱体积。若气压计不慎混入气体，压强测量值将与实际环境大气压强值不符。如图所示，混入的气体被水银密封在玻璃管顶端。当玻璃管竖直放置时，气柱长度为l1＝100 mm。如果将玻璃管倾斜，水银柱液面降低的高度为h＝20 mm，气柱长度为l2＝50 mm，倾斜过程中水银槽液面高度变化忽略不计。整个过程中温度保持恒定，气体可近似为理想气体。

(1)已知环境大气压强为p0＝760 mmHg，求此时竖直放置气压计的压强测量值p1(以mmHg为单位)；

(2)此后由于环境大气压强变化，竖直放置气压计的压强测量值为p2＝730 mmHg，求此时气柱长度l3和环境大气压强p3(以mmHg为单位，保留3位有效数字)。

[答案]　(1)740 mmHg　(2)110 mm　748 mmHg

[解析]　(1)设玻璃管竖直时，管内水银面的高度为H，此值即为竖直放置气压计的压强测量值p1，空气柱压强为p；倾斜时空气柱压强为p′。

水银槽液面压强与大气压强p0相等，则竖直玻璃管有p＝(p0－H)mmHg①

倾斜玻璃管有p′＝(p0－H＋h)mmHg②

对管内气体由玻意耳定律有pl1S＝p′l2S③

联立①②③代入数据解得H＝740 mm④，即竖直放置气压计的压强测量值p1＝740 mmHg。⑤

(2)环境变化后，竖直时管内气体的压强为p″＝p3－p2＝(p3－730)mmHg⑥

气柱长度l3＝(740＋100－730)mm＝110 mm⑦

对管内气体由玻意耳定律有pl1S＝p″l3S⑧

联立①④⑥⑦⑧解得p3≈748 mmHg。