2024年高考物理第一轮复习讲义：第十四章 第2讲 固体、液体和气体

【A级——夯实基础】

1．下列说法正确的是(　　)

A．金刚石、食盐、玻璃和天然水晶都是晶体

B．质量相等的两种理想气体，温度相同时内能一定相同

C．一切热现象的自发过程，总是沿着分子热运动的无序性减小的方向进行

D．荷叶表面的水珠呈现球形，是由于水对荷叶不浸润，在表面张力的作用下形成的

解析：金刚石、食盐、天然水晶都是晶体，玻璃是非晶体，A错误；温度相同，两气体的分子平均动能相同，虽然质量相同，但气体分子数不一定相同，故内能不一定相同，B错误；根据熵增加原理可知，一切热现象的自发过程，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，C错误；荷叶表面的水珠呈现球形，是由于水对荷叶不浸润，在表面张力的作用下形成的，D正确。

答案：D

2．下列说法正确的是(　　)

A．虽然两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，但这两个系统彼此之间不一定达到热平衡

B．给自行车打气时气筒压下后被反弹，是由于空气分子间存在斥力

C．在不考虑分子势能的情况下，质量和温度相同的氢气和氧气内能相同

D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否能浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系

解析：如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故A错误；给自行车打气时气筒下压后被反弹，是由于空气压强增大，故B错误；质量相等的氢气与氧气比较，氢气的物质的量较多，温度相等则分子的平均动能相等，所以在不考虑分子势能的情况下，质量和温度相等的氢气和氧气，氢气的内能大，故C错误；水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否能浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，故D正确。

答案：D

3．分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力F随分子间距离r的变化图像(斥力以正值表示，引力以负值表示)。将两分子从相距r＝r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是(　　)

A．从r＝r2到r＝r1，分子间引力、斥力都在增大

B．从r＝r2到r＝r1，分子间引力减小，斥力增大

C．当r<r0时，分子间的作用力表现为引力

D．从r＝r2到r＝r0，分子势能先减小后增大

解析：由题图甲可知，随分子间距离减小，分子间的引力和斥力都在增大，故A正确，B错误；由题图乙可知，当r<r0时，分子间的作用力为正，即表现为斥力，故C错误；从r＝r2到r＝r0过程中，分子间的作用力表现为引力，故随着距离的减小，分子力一直做正功，动能增大，分子势能一直减小，故D错误。

答案：A

4．(2022·北京朝阳区检测)对于一定质量的理想气体，下述状态变化过程不可能发生的是(　　)

A．压强增大，分子密集程度减小，分子平均动能减小

B．压强增大，分子密集程度增大，分子平均动能减小

C．压强减小，分子密集程度减小，分子平均动能减小

D．压强减小，分子密集程度增大，分子平均动能减小

解析：压强增大即p增大，分子密集程度减小即V增大，由理想气体状态方程 ＝C得T一定变大，物体的分子平均动能一定增大，故A不可能发生；压强增大即p增大，分子密集程度增大即V减小，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故B可能发生；压强减小即p减小，分子密集程度减小即V增大，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故C可能发生；压强减小即p减小，分子密集程度增大即V减小，故T一定减小，分子平均动能一定减小，故D可能发生。

答案：A

5．下列说法中正确的是(　　)

A．液晶显示器利用了液晶对光具有各向同性的特点

B．气体的体积是指所有分子体积之和

C．布朗运动不是液体分子的运动，但它说明液体分子在永不停息地做无规则运动

D．随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小

解析：液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，故A错误；气体分子间的距离较大，分子间作用力微弱，气体分子能自由运动，气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，由于气体分子间距较大，气体的体积大于该气体所有分子体积之和，故B错误；布朗运动是指悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的间接反映，故C正确；当分子间距离在平衡位置逐渐增大时，分子间作用力表现为引力，且先增大后减小，分子势能增大，故D错误。

答案：C

6．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时(　　)

A．管内空气柱的密度变大

B．管内空气柱的压强变大

C．管内水银柱产生的压强变大

D．管内水银柱的长度变大

解析：管内气体压强为p＝p0－h，假设扶正过程管内水银位置不变，则水银柱高度h增大，气体压强减小，该过程可看成等温变化，由＝C可知，气体体积增大，管内空气柱的密度变小，管内空气柱的压强变小，A、B错误；由于气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确；由于槽内水银面上玻璃管的长度l不变，但气体体积增大，故管内水银柱的长度变小，D错误。

答案：C

7．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：在pt图像中作出过a、b两点的等容线，延长交于同一点－273．15 ℃，根据＝C可知等容线斜率越大，体积越小，所以气体在状态b的体积小于在状态a的体积，所以气体由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积一直在减小，故B正确，A、C、D错误。

答案：B

8．(2022·北京房山区模拟)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图像如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．B→C的过程中，气体一定放出热量

B．B→C的过程中，气体分子平均动能增加

C．A→B的过程中，气体分子的密集程度变小

D．A→B的过程中，每个分子对器壁的平均撞击力变大

解析：B→C的过程中，体积减小，即外界对气体做功(W为正)，而温度降低，内能减小(ΔU为负)，根据热力学第一定律，气体一定对外放热(Q为负)，故A正确；B→C的过程中，温度降低，分子平均动能减小，故B错误；A→B的过程中，体积减小，而气体质量不变，所以气体分子的密集程度增大，故C错误；A→B的过程中，温度一定，分子的平均动能不变，每个分子对器壁的平均撞击力不变，故D错误。

答案：A

【B级——能力提升】

9．为了测量某不规则小物体的体积，一位同学进行了如下实验：

①将不规则物体装入注射器内。

②将注射器和压强传感器相连，然后推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V，压强传感器自动记录此时气体的压强p。

③重复上述步骤，分别记录活塞在其他位置的刻度V和记录相应气体的压强p。

④根据记录的数据，作出V图像，推测出不规则物体体积。

(1)根据图线，可求得不规则物体的体积约为________mL。

(2)如果在上述实验过程中，注射器内气体的温度升高，那么，所测不规则物体体积值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(3)为提高实验的准确性，操作过程中要注意的事项有_________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)实验测得的体积实际上是不规则物体体积与气体体积之和，对于被封闭的气体，根据理想气体状态方程可知＝C，得＝。当T保持不变，趋向于0时，则气体体积趋向于0，从-V图像知，横轴截距表示不规则物体的体积为5．0 mL。

(2)当气体温度升高，气体的体积趋于膨胀，更难被压缩，所作的-V图线与横轴的交点将向右平移，所测不规则物体体积偏大。

(3)一定质量的气体只有温度保持不变时，体积与压强才成反比，所以完成本实验的基本要求是质量和温度不变。

答案：(1)5．0　(2)偏大　(3)缓慢推动活塞、手不接触含气体部分的注射器、注意气密性检查

10．竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，水银密度为ρ，重力加速度为g，求空气柱a、b的压强各多大。

解析：从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。

答案：p0＋ρg(h2－h1－h3)　p0＋ρg(h2－h1)

11．如图所示，长为L、横截面积为S、质量为m的筒状小瓶，底朝上漂浮在某液体中。平衡时，瓶内空气柱长为0．21L，瓶内、外液面高度差为0．10L；再在瓶底放上一质量也为m的物块，平衡时，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度为g，系统温度不变，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：

(1)液体密度ρ；

(2)大气压强p0。

解析：(1)初态，瓶内气体压强为p1＝p0＋0．1Lρg

瓶处于平衡状态时，有p1S＝p0S＋mg

联立解得液体密度ρ＝。

(2)初态，瓶内气体压强p1＝p0＋

由题意知瓶内气柱长度为L1＝0．21L

末态，设瓶内气柱长度为L2，瓶内气体压强为p2

瓶内气体压强p2＝p0＋ρgL2

瓶和物块整体处于平衡状态，有p2S＝p0S＋2mg

联立解得L2＝0．2L

瓶内气体做等温变化，由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S

联立解得p0＝。

答案：(1)　(2)

12．(2022·辽宁大连模拟)如图所示，将导热汽缸开口向上放置在水平平台上，活塞质量m＝10 kg，横截面积S＝50 cm2，厚度d＝1 cm，汽缸的内筒深度H＝21 cm，汽缸质量M＝20 kg，大气压强为p0＝1×105 Pa，当温度为T1＝300 K时，汽缸内活塞封闭的气柱长为L1＝10 cm。若将汽缸缓慢倒过来开口向下放置在平台上，活塞下方的空气能

通过平台上的缺口与大气相通，不计活塞与汽缸间的摩擦，g取10 m/s2，求：

(1)汽缸开口向下放置时，封闭气柱的长度是多少；

(2)给汽缸缓慢加热，当温度多高时，活塞能刚好接触到平台。

解析：(1)将汽缸缓慢倒置的过程中，封闭气体做等温变化，

p1＝p0＋＝1．2×105 Pa

p2＝p0－＝0．8×105 Pa

p1V1＝p2V2

即p1L1S＝p2L2S

解得L2＝15 cm

此时活塞没有碰到平台。

(2)给汽缸缓慢加热过程中，缸内气体做等压变化，

T2＝T1＝300 K

L2＝15 cm，L3＝H－d＝20 cm

＝

T3＝·T2＝·T2＝×300 K＝400 K

当温度为400 K时，活塞能刚好接触到平台。

答案：(1)15 cm　(2)400 K