新教材2023高中物理第二章气体固体和液体质量评估新人教版选择性必修第三册 试卷

第二章质量评估

 (时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.

1.甲、乙、丙、丁四位同学组成合作学习小组,对晶体和液晶的特点展开了讨论.他们的说法正确的是 (　　)

A.甲说,晶体有单晶体和多晶体,单晶体有天然规则的几何外形

B.乙说,多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的熔点

C.丙说,液晶就是液态的晶体,其光学性质与晶体相似,具有各向异性

D.丁说,液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态,它具有液体的流动性,又像非晶体那样具有光学各向同性

解析:单晶体具有天然规则的几何形状,而多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,无论是多晶体还是单晶体都有确定的熔点,A正确,B错误.液晶像液体一样具有流动性,但不能说它是液态的晶体,它的光学性质具有各向异性,C、D错误.

答案:A

2.在25 ℃左右的室内,将一支温度计从酒精中拿出,观察它的示数变化情况是 (　　)

A.温度计示数上升

B.温度计示数下降

C.温度计示数不变

D.温度计示数先下降后上升

解析:由于温度计上的酒精蒸发,带走热量,故温度计的示数下降,然后再升回25 ℃,所以温度计的示数先下降后上升,选项D正确.

答案:D

3.温度不同的两块金属接触,达到热平衡后,下列物理量一定相同的是 (　　)

A.内能　　　　　　　　B.分子平均动能

C.分子势能           D.分子平均速率

解析:这两块金属质量不一定相同,分子势能和内能不一定相同,故选项A、C错误.温度是分子平均动能的标志.温度不同的两块金属接触,达到热平衡后,温度相同,分子的平均动能相同,但这两块金属的分子质量不确定,所以分子平均速率也不确定,故选项B正确,选项D错误.

答案:B

4.下图是一定质量的某种气体的等压线,比较等压线上的A、B两个状态,下列说法正确的是 (　　)

A.在相同时间内撞在单位面积上的分子数B状态较多

B.在相同时间内撞在单位面积上的分子数A状态较多

C.A状态对应的分子平均动能大

D.单位体积的分子数A状态较少

解析:由题意可知一定质量的某种气体在A、B两个状态的压强相等,而A状态温度低,分子平均动能小,平均每个分子对器壁的撞击力小,而两状态压强相等,则相同时间内撞在单位面积上的分子数A状态一定较多,故A、C错误,B正确.一定质量的气体,分子总数不变,VB>VA,单位体积的分子数A状态较多,D错误.

答案:B

5.一定质量的某种理想气体保持温度不变,当体积膨胀为原来的10倍时,则 (　　)

A.气体分子数变为原来的10倍

B.气体分子的平均动能变为原来的

C.气体分子的数密度变为原来的

D.器壁的同一面积上单位时间所受气体分子的平均作用力增大

解析:气体的质量不变,分子总数是不变的.又因为温度恒定,故分子平均动能不变.体积膨胀为原来的10倍,气体分子的数密度变为原来的,压强变为原来的,故器壁的同一面积上单位时间所受分子的平均作用力也变为原来的,C正确.

答案:C

6.容积V=20 L的钢瓶充满氧气后,压强p=3×106 Pa,打开钢瓶阀门,将氧气分装到容积为V'=5 L的小钢瓶中去,小瓶子已抽成真空.分装完成后,每个小钢瓶的压强p'=2×105 Pa.在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可能装 (　　)

A.4瓶          B.50瓶         C.56瓶     D.60瓶

解析:设最多可装的瓶数为n,由等温变化公式得pV=p'V+np'V',解得n==56,C正确.

答案:C

7.如图所示,一端封闭的玻璃管,开口向下竖直插在水银槽里,管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体.外界温度和大气压均不变,当将管慢慢地向上提起时,管内气柱的长度 (　　)

A.l1变小,l2变大        B.l1变大,l2变小

C.l1、l2都变小        D.l1、l2都变大

解析:假设上段空气柱长度不变,则下段空气柱长度变大,下段封闭气体体积变大,其产生的压强减小,导致上段空气柱产生的压强减小,而pV为恒量,得l1也变大.

答案:D

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.

8.一定质量的某种理想气体,从图示A状态开始,经历了B、C状态,最后到D状态,下列判断正确的是(　　)

A.A→B温度升高,压强不变

B.B→C体积不变,压强变大

C.C→D体积变小,压强变大

D.D状态的压强比A状态的压强小

解析:在V-T图像中,A→B为等压变化过程,A正确.B→C为等容变化过程,温度降低,压强变小,B错误.C→D为等温变化过程,体积变小,压强变大,C正确.再根据=,VD>VA,TD<TA,可得pD<pA,D正确.

答案:ACD

9.如图所示,开口端足够长的U形管内用水银封有长度分别为l1、l2的两部分气体柱,下列说法正确的是(　　)

A.只对A加热,h减小,若气柱B温度不变,则气柱B长度不变

B.只对A加热,h减小,若气柱B温度不变,则气柱B长度减小

C.若在右管中注入一些水银,则l1将增大

D.使A、B同时升高相同的温度,l1增大,h减小

解析:只对A加热,假设A体积不变,则压强增大,所以l1增大,h减小,气柱B温度、压强均不变,所以长度不变,A正确,B错误.若在右管中注入一些水银,B产生的压强增大,假设A的体积不变,A的压强与h长度水银柱产生的压强之和随之增大,A的压强增大,根据玻意耳定律得l1将减小,故C错误.使A、B同时升高相同的温度,假设气体体积不变,A的压强增大,B的压强不变,则l1增大,h减小,D正确.

答案:AD

10.如图所示,在柱形容器中装有部分水,容器上方有一可自由移动的活塞.水面漂浮着一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管,玻璃管中有部分空气,系统稳定时,玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a,空气柱在管外水面下方的长度为b,水面上方木块的高度为c,水面下方木块的高度为d.现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F,使活塞下降一小段距离(未接触玻璃管或木块),下列说法正确的是 (　　)

A.d和b都不变       B.只有b减小

C.只有a减小             D.a和c都减小

解析:活塞下降一小段距离,容器中的气体体积减小,压强增大,木块露出水面的多少取决于上、下表面受到的压强差,故c、d不变;对于玻璃管,浮力等于重力,排开水的体积不变,b不变,玻璃管内气体压强增大,又b不变,故a减小.A、C正确.

答案:AC

三、非选择题:共54分.

11.(8分)在验证玻意耳定律的实验中,

(1)某同学列出所需要的实验器材有带框架的注射器、橡皮帽、钩码(同一规格若干个)、弹簧测力计、天平(带砝码)、铁架台(带铁夹)、润滑油.该同学漏选的实验器材是　　　　、　　　　. 

(2)某同学做了两次实验,操作完全正确,在同一p-图上得到了两条不同的直线,那么两图线斜率不同的可能原因是　　　　　　　　　. 

解析:(1)由刻度尺来测出封闭气体的长度,还需要气压计测量封闭气体的压强.

(2)图线斜率不同的可能原因是被研究气体的质量不同(或温度不同).

答案:(1)气压计　刻度尺

(2)两次实验时封闭气体质量不同(或两次实验时温度不同)

12.(10分)如图所示,试管内由水银封有一定质量的理想气体,静止时气柱长为l0,大气压强为p0,其他尺寸如图所示.当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内匀速转动时气柱长变为l,假设温度不变,试管横截面积为S,水银密度为ρ.求转动时气体产生的压强.

解析:选取水银柱为研究对象,转动所需向心力由水银柱两侧气体压力差提供,根据牛顿第二定律得

(p-p0)S=mω2R,

m=ρl1S,R=l2+(l0-l)+,

解得p=p0+ρl1ω2.

答案:p0+ρl1ω2

13.(10分)圆柱形汽缸直立在地面上,具有质量而无摩擦的绝热活塞把汽缸分成容积相同的A、B两部分,如图所示.两部分气体温度相同,都是T0=300 K,A部分气体压强=1.0×105 Pa,B部分气体压强=2.0×105 Pa.现对B部分的气体加热,使活塞上升,A部分气体体积减小为原来的.求此时:

(1)A部分气体的压强pA;

(2)B部分气体的温度TB.

解析:(1)A部分气体等温变化,

由玻意耳定律得V=pA·V,所以pA=,

把=1.0×105 Pa代入得pA=1.5×105 Pa.

(2)将B部分气体看作理想气体,分析可知

初态:=2.0×105 Pa,=V,=T0=300 K,

末态:pB=pA+(-)=2.5×105 Pa,VB=V+V=V,由状态方程得=,

TB==500 K.

答案:(1)1.5×105 Pa　(2)500 K

14.(12分)右下图为内径均匀的、一端开口的U形管的示意图,U形管内部盛有水银,右端被水银封闭的空气柱长为12 cm,左端被一重力不计的轻质活塞封闭一段长10 cm的空气柱,当环境温度t1=27 ℃时,两侧水银面的高度差为2 cm.当环境温度变为t2时,两侧水银面的高度相等.已知大气压强p0相当于高度为75 cm高的水银柱产生的压强,T=t+273 K,不计摩擦,求:

(1)温度t2的数值;

(2)温度变为t2时左端活塞移动的距离.

解析:(1)设U形管的横截面积为S,对右端封闭空气柱有

p1=p0,V1=12 cm·S,T1=300 K,

p2=p0,V2=11 cm·S,

由=,

代入数据解得T2=268 K,即t2=-5 ℃.

(2)对左端封闭空气柱有

V1'=10 cm·S,T1'=300 K,

T2'=268 K,V2'=l2'S,

由盖-吕萨克定律得=,

代入数据解得l2'=8.9 cm,

左端活塞移动的距离

s=(10+1-8.9) cm=2.1 cm.

答案: (1)-5 ℃　(2)2.1 cm

15.(14分)热等静压设备广泛应用于材料加工中.该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能.一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中.已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa;室温为27 ℃.氩气可视为理想气体.

(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;

(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强.

解析:(1)设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0;使用后瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时,其体积膨胀为V1.由玻意耳定律可得

p0V0=p1V1①,

每瓶被压入炉腔的气体在p1条件下的体积为

V1'=V1-V0②,

设10瓶气体压入炉腔后的压强为p2,体积为V2.由玻意耳定律可得

p2V2=10p1V1'③,

联立①②③式并代入题给数据得

p2=3.2×107 Pa④.

(2)设加热前炉腔的温度为T0,加热后炉腔的温度为T1,气体压强为p3,由查理定律得

=⑤,

联立④⑤式并代入数据得p3=1.6×108 Pa.

答案:(1)3.2×107 Pa　(2)1.6×108 Pa