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单元测试习题

第二章　气体、固体和液体

(时间：90分钟　满分：100分)

一、单项选择题(本题共6小题，每题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得4分，选错或不答的得0分)

1．三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是(　　)

A．它们的温度可以有较大的差别

B．它们的温度可以有微小的差别

C．它们的温度一定相同

D．无法判断温度的关系

答案：C　解析：当三个系统处于热平衡状态时，它们有相同的状态参量，即具有相同的温度，故C项正确．

2．液体表面具有收缩趋势的原因是(　　)

A．液体可以流动

B．液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离

C．与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有吸引力

D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离

答案：D　解析：由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以表面层分子间的相互作用表现为引力，这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力)，表面张力使液体表面具有收缩的趋势，故D正确．

3．在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是(　　)

A B

C D

答案：D　解析：根据p­V、p­T、V­T图像的意义可以判断，其中D项显示的是理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意相符．

4．下列说法中正确的是(　　)

A．液晶的分子排列与固态相同

B．液晶的分子排列与液态相同

C．液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变

D．所有物质都具有液晶体

答案：C　解析：液晶是介于固态和液态之间的中间态，其分子排列介于二者之间，并且排列是不稳定的，容易在外界影响下发生改变，经研究发现不是所有物质都具有液晶态，故A、B、D错误，C正确．

5. 两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管连通，如图所示，A、B所装气体的温度分别为17 ℃和27 ℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10 ℃，则水银柱将(　　)

A．向右移动   B．向左移动

C．不动   D．条件不足，不能确定

答案：A　解析：假设水银柱不动，A、B气体都做等容变化：由Δp＝p知 Δp∞，因为TA<TB，所以ΔpA>ΔpB，所以水银柱向右移动．

6．如图所示为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶．在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞．在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小ΔV时，压强增大20%.若使瓶内气体体积减小2ΔV，则其压强增大(　　)

A．20%  B．30%  C．40%  D．50%

答案：D　解析：气体做的是等温变化，所以有：pV＝1.2p(V－ΔV)和pV＝p′(V－2ΔV)，联立两式得p′＝1.5p，故D项正确．

二、多项选择题(本题共4小题，每题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)

7．(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体．下列关于玻璃的说法正确的有(　　)

A．没有固定的熔点 

B．天然具有规则的几何形状

C．沿不同方向的导热性能相同 

D．分子在空间上周期性排列

答案：AC　解析：玻璃是一种非晶体，没有固定的熔点，没有天然的规则的几何形状，在物理性质上表现为各向同性，故沿不同方向的导热性能相同，故A、C正确，B错误．只有组成晶体的物质微粒才有规则地、周期性地空间排列，玻璃是一种非晶体，其分子在空间上并不是周期性排列，故D错误．

8. 如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(　　)

A．B管内水银面比管外水银面高h

B．B管内水银面比管外水银面高hcos θ

C．B管内水银面比管外水银面低hcos θ

D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcos θ高度的汞柱

答案：BD　解析：以A管中的水银为研究对象，则有pS＋ρghcos θ·S＝p0S，则B管内压强p＝p0－ρghcos θ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出hcos θ.故B、D正确．

9．如图所示为一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强的变化是(　　)

A．从状态c到状态d，压强减小

B．从状态d到状态a，压强不变

C．从状态a到状态b，压强增大

D．从状态b到状态c，压强增大

答案：AC　解析：在V­T图上，等压线是延长线过原点的倾斜直线，对一定量的气体，图线的斜率表示压强的倒数，斜率大的，压强小，因此A、C正确，B、D错误．

10．如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是(　　)

A．环境温度升高

B．大气压强升高

C．沿管壁向右管内加水银

D．U形玻璃管自由下落

答案：ACD　解析：对左管被封气体：p＝p0＋ph，由＝k，可知当温度T升高，p增大，大气压p0不变时，则h增加，故A正确；大气压升高，p不变，则h减小，B错误；向右管加水银时，由温度T不变，p0不变，V变小，p增大，即h变大，C正确；U形管自由下落，水银完全失重，气体体积增加，h变大，D正确．

三、填空、实验题(本题共2小题，共16分)

11．(8分)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：

甲

乙

①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接．

②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p.

③用V­图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线．

(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是________________________________________．

(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和________________．

答案：(1)用润滑油涂活塞　(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热

解析：(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂活塞保证封闭效果．

(2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是抽动活塞缓慢，二要活塞导热性能好．

12．(8分)在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标．如图所示为两同学研究相同质量的同种气体做等容变化的规律时得到的p­t图像．

(1)图线与横轴交点的横坐标表示___________________________________．

(2)图中1、2两图线斜率不同的原因是_____________________________________．

(3)气体做等容变化过程中，压强变化量为Δp，温度变化量为Δt，则下列Δp­Δt图像正确的是________．

A B

C D

答案：(1)绝对零度　(2)气体体积不同　(3)C

解析：(1)根据理想气体状态方程＝C得p＝(t＋273 K)，可知当p＝0时，t＝－273 ℃，即绝对零度．

(2)根据理想气体状态方程＝C得p＝(t＋273 K)，可知斜率越大，体积越小，所以斜率不同表示气体体积不同．

(3)根据查理定律得＝＝CV，又因为ΔT＝Δt，得Δp＝Δt＝CΔt，即Δp与Δt成正比，故A、B、D错误，C正确．

四、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位)

13．(8分)如图所示为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h，瓶内密封空气体积为V，设水的密度为ρ，大气压强为p0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV至少为多少？(设瓶内弯曲管的体积不计，压缩前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)

答案：

解析：压缩前：p1＝p0，V1＝V，

压缩后水刚流出时：p2＝p0＋ρgh，V2＝V－ΔV，

由玻意耳定律p1V1＝p2V2，

即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)，

解得ΔV＝.

14．(10分)如图所示，一定质量的某种理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时，活塞下降了.再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度．

答案：h

解析：设大气和活塞对气体的总压强为p0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p，活塞的面积为S，由玻意耳定律得

p0Sh＝(p0＋p)S①

由①式得p＝p0②

再加一小盒沙子后，气体的压强变为p0＋2p.设第二次加沙子后，活塞的高度为h′，则

p0Sh＝(p0＋2p)Sh′③

联立②③式解得h′＝h.

15．(10分)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．

答案：22.5 cm　7.5 cm

解析：设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′.由力的平衡条件有

p1＝p2＋ρg(l1－l2)①

式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．

由玻意耳定律有

p1l1＝pl1′②

p2l2＝pl2′③

两边气柱长度的变化量大小相等

l1′－l1＝l2－l2′④

由①②③④式和题给条件得

l1′＝22.5 cm⑤

l2′＝7.5 cm.⑥

16．(12分)(2020·山东卷)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病．常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门．使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上．抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强．某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的.若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同．罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化．求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值．

答案：

解析：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知

p1＝p0、T1＝450 K、V1＝V0，T2＝300 K、V2＝①

由理想气体状态方程得

＝②

代入数据得p2＝0.7p0　③

对于抽气拔罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V′0，由题意知

p3＝p0、V3＝V′0，p4＝p2④

由玻意耳定律得

p0V′0＝p2V4⑤

联立③⑤式，代入数据得

V4＝V′0⑥

设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知

ΔV＝V4－V′0⑦

故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为

＝⑧

联立⑥⑦⑧式，代入数据得＝.⑨