高中物理高考 2020年物理高考大一轮复习第13章热学第36讲固体液体和气体练习含解析

第36讲 固体、液体和气体

[解密考纲]知道晶体、非晶体的区别；理解表面张力，会解释有关现象；掌握气体的三个实验定律，会用三个实验定律分析气体状态变化问题．

1．(2019·马鞍山一模) (多选)下列说法正确的是(　　)

A．单晶体和多晶体都有确定的熔点

B．气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大

C．温度低的物体分子运动的平均速率小

D．液体的饱和汽压随温度的升高而增大

E．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离

ADE　解析 单晶体和多晶体都是晶体，都有确定的熔点，故选项A正确；气体绝热膨胀的过程中与外界没有热量交换，对外做功，根据热力学第一定律可知，内能一定减小，故选项B错误；温度是分子平均动能的标志，温度低的物体分子运动的平均动能一定小，而平均速率不一定小，还与分子的质量有关，故选项C错误；液体的饱和汽压与温度有关，液体的饱和汽压随温度的升高而增大，故选项D正确；液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间表现为引力，故选项E正确．

2．(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(　　)

A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大

B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多

C．气体分子的总数增加

D．单位体积内的分子数目增加

BD　解析 理想气体经等温压缩，体积减小，单位体积内的分子数目增加，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，压强增大，但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变，故选项B、D正确，A、C错误．

3．(2019·南京一模)如图所示，把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了．产生这一现象的原因是(　　)

A．玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体

B．玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体

C．熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧

D．熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张

C　解析 玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故选项A、B错误；玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作用，即使液体表面绷紧，故选项C正确，D错误．

4．(2019·武汉模拟)(多选)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列判断正确的有(　　)

A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体

B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形

C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性

D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同

E．图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变

ABD　解析 晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，选项A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，选项B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则不一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，选项C错误；固体甲一定是晶体，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体，则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，选项D正确；晶体在熔化时温度不变，但由于晶体吸收热量，内能在增大，选项E错误．

5．(2019·辽宁师范大学附属中学高三期末)(多选)下列说法正确的是(　　)

A．同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按相同的规律排列

B．热量不能自发地从低温物体传到高温物体

C．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动叫分子热运动

D．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离

E．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面

BDE　解析 同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按不同的规律排列，显示出不同的性质，如金刚石和石墨，故选项A错误；根据热力学第二定律知热量只能够自发地从高温物体传到低温物体，但也可以通过热机做功实现从低温物体传递到高温物体，故选项B正确；因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，但它不是分子的热运动，它反映了液体分子无规则的热运动，故选项C错误；利用阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出气体分子间的平均距离，故选项D正确；当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，单位时间内从水中出来的水分子和从空气进入水中的水分子个数相等，达到一种动态平衡，故选项E正确．

6．(2018·江苏卷)如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中．纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度．当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则(　　)

A．空气的相对湿度减小

B．空气中水蒸汽的压强增大

C．空气中水的饱和气压减小

D．空气中水的饱和气压增大

A　解析 温度计示数减小说明蒸发加快，空气中水蒸汽的压强减小，选项B错误；因空气的饱和气压只与温度有关，空气温度不变，所以饱和气压不变，选项C、D错误；根据相对湿度的定义，空气的相对湿度减小，选项A正确．

7．(2019·济南一模)(多选)下列说法正确的是(　　)

A．图甲为氧气分子在不同温度下的速率分布图象，由图可知状态①的温度比状态②的温度高

B．图乙为一定质量的理想气体状态变化的p­V图线，由图可知气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能先增大后减小

C．图丙为分子间作用力的合力与分子间距离的关系可知，当分子间的距离r>r0时，分子势能随分子间的距离增大而减小

D．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大；附着层内液体分子间的距离比液体内部分子间的距离小

E．能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性

ABE　解析 由图可知，①中分子速率大占据的比例较大，则说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故选项A正确；直线AB的斜率k＝，直线AB的方程p＝－＋5，根据pV＝CT，可知C不变，pV越大，T越高，状态在处温度最高，在A和B状态时，pV乘积相等，说明在AB处的温度相等，所以从A到B的过程中，温度先升高，后又减小到初始温度，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中，气体分子的平均动能先增大后减小，故选项B正确；由分子间作用力的合力与分子间距离的关系图象知，r＞r0时分子力表现为引力，分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增加，所以当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间的距离增大而增大，故选项C错误；液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，表现为引力，如果附着层内液体分子间距离小于液体内部分子间的距离，分子力表现为斥力，附着层有扩展的趋势，表现为浸润，如果附着层内液体分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，附着层有收缩的趋势，表现为不浸润，故选项D错误；能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性，故选项E正确．

8．(2019·成都高三诊断)(多选)下列说法正确的是(　　)

A．布朗运动是悬浮在气体或液体中的固体分子的无规则运动

B．100 ℃的水与100 ℃的水蒸气比较，分子的平均动能相同

C．设分子力为零时，分子间距离为r0，则在r<r0的范围内，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化慢

D．密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

E．一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程，温度均由T1升高到T2，则等压过程比等容过程吸收的热量多

BDE　解析 布朗运动是悬浮在气体或液体中固体颗粒的无规则运动，不是固体颗粒分子的运动，故选项A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，故温度相同，分子平均动能一定相同，与物体的状态无关，故选项B正确；分子间的引力和斥力，都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化快，故选项C错误；气体压强的微观解释取决于分子的密集程度即气体的体积，分子的平均动能即温度，所以坚固密闭容器内气体温度升高，气体分子平均动能增大，由于体积不变，所以器壁单位面积受到的压力增大，故选项D正确；一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程温度均由T1升高到T2，内能增量ΔU相同，根据热力学第一定律等容过程Q＝ΔU，等压过程吸收的热量Q＝ΔU＋W，而等压过程气体对外做功W>0，所以等压过程比等容过程吸收的热量多，故选项E正确．

9. (2019·安庆模拟) (多选)下列说法正确的是(　　)

A．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出

B．萘的熔点为80 ℃，质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘具有不同的分子势能

C．车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象

D．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大

E．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性

BCD　解析 液面上方的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，选项A错误；80 ℃时，液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，选项B正确；由毛细现象的定义可知，选项C正确；液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大，故液体表面层分子之间的作用力表现为引力，分子之间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能，选项D正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，选项E错误．

10．(2019·青岛城阳区高三期末)(多选)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，这是由于水面存在表面张力的缘故

B．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

C．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比

D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低

E．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功

ADE　解析 针之所以能浮在水面，是由于水面存在表面张力的作用，故选项A正确；理想气体由于分子间距离大，相互间没有作用力，分子势能不计，内能只与温度有关，与体积无关，故选项B错误；空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和蒸汽压强之比，故选项C错误；温度是分子平均动能的标志，减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故选项D正确；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但会引起其它变化，故选项E正确．

11．(2019·葫芦岛一模)如图所示，粗细相同的导热玻璃A、B由橡皮软管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A管内，气柱长L1＝39 cm.B管上方与大气相通，大气压强p0＝76 cmHg，环境温度T0＝300 K．初始时两管水银面相平，若A管不动，将B管竖直向上缓慢移动一定高度后固定，A管内水银面上升了h1＝1 cm.大气压强不变．求：

(1)B管与A管的水银面高度差；

(2)要使两管内水银面再次相平，环境温度变为多少？(结果取整数)

解析 (1)理想气体第1状态 p1＝p0，V1＝L1S，T1＝T0，

第2状态p2，V2＝(L1－h1)S，T2＝T0，

由理想气体状态方程p1 V1＝p2V2，

解得p2＝78 cmHg；

B管与A管的高度差为Δh＝p2－p0，

解得Δh＝2 cm.

(2)第3状态 p3＝p0，V3＝(L1－h1－Δh )S，T3，

由理想气体状态方程＝，

解得T3＝285 K.

答案 (1)2 cm　(2)285 K

12．(2019·泰安一模)竖直放置粗细均匀的“U”形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米．现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中．已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长．求：

(1)此时右管封闭气体的压强；

(2)左管中需要倒入水银柱的长度．

解析 (1)对右管中的气体，初态有p1＝75 cmHg　V1＝30S，

末态体积V2＝(30－5)S＝25S，

由p1V1＝p2V2，

解得p2＝90 cmHg.

(2)对水平管中的气体，初态压强p＝p0＋15＝90 cmHg

V＝11S；

末态压强p′＝p2＋20＝110 cmHg，

根据pV＝p′V′，

解得V′＝9S，

水平管中的长度变为9 cm，此时原来左侧19 cm水银柱已有11 cm进入到水平管中，所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是p′－p0－8 cm＝27 cm.

答案 (1)90 cmHg　(2)27 cm

13．(2019·广州一模)如图所示，开口向下、粗细均匀的固定导热汽缸内，由两活塞a、b封闭两部分气体A、B(活塞高度不计)．当环境温度为87 ℃、两活塞平衡时，气体A、B高度之比为3∶2、总长为L.当环境温度缓慢地降到27 ℃，两活塞重新平衡时，求活塞a、b各自移动的距离．

解析 设a向上移动的距离为hA，b向上移动的距离为hB，因为两部分气体都做等压变化，由盖－吕萨克定律可知，

对于气体A有 ＝，即＝，

解得hA＝L；

对于气体B有＝，即＝，

解得hB＝L.

答案 hA＝L　hB＝L

14．(2019·南昌二模)如图所示，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的横截面积S＝100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B，A、B的质量均为m＝62.5 kg，两物块与平台间的摩擦因数μ＝0.8.两物块间距为d＝10 cm.开始时活塞距缸底L1＝10 cm，缸内气体压强p1 等于外界大气压强p0＝1×105Pa，温度t1＝27 ℃.现对汽缸内的气体缓慢加热．求：(g＝10 m/s2)

(1)物块A开始移动时，汽缸内的温度；

(2)物块B开始移动时，汽缸内的温度．

解析 (1)物块A开始移动前气体做等容变化，则有

p2＝p0＋ ＝1.5×105Pa，

由查理定律有＝，

解得T2＝450 K.

(2)物块A开始移动后，气体做等压变化，到A与B刚接触时

p3＝p2＝1.5×105 Pa，V3＝(L1＋d)S，

由盖—吕萨克定律有＝，解得T3＝900 K；

之后气体又做等容变化，设物块A和B一起开始移动时气体的温度为T4，

p4＝p0＋＝2.0×105Pa，

V4＝V3，

由查理定律有＝，解得T4＝1200 K.

答案 (1)450 K　(2)1200 K