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备战2025届新高考物理一轮总复习练习第15章热学第2讲固体液体气体
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这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习练习第15章热学第2讲固体液体气体，共7页。试卷主要包含了下列关于物理现象的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
题组一 固体液体性质
1.(2024河南校联考模拟)下列关于物理现象的说法正确的是( )
A.水黾和轮船都能漂浮在水面上而不会沉入水中,都是因为液体表面张力的作用
B.在空间站内可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,是因为在微重力环境下水的表面张力明显增大
C.插入水中的细玻璃管,管内水面会比管外水面高并稳定在一定的高度,说明表面张力方向垂直液面向上
D.液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势
2.(2024广东广州统考期末)关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是( )
A.图(1)中水黾停在水面上是因为浮力作用
B.图(2)中石英晶体像玻璃一样,没有固定的熔点
C.图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃
D.图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向同性
题组二 气体的压强
3.(2024广东江门第一中学校考)模拟气体压强产生机理的演示实验如图所示。操作步骤如下:①把一颗豆粒从距秤盘20 cm处松手让它落到秤盘上,观察指针摆动的情况;②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上,观察指针摆动的情况;③使100颗左右的豆粒从40 cm的位置均匀连续倒在秤盘上,观察指针摆动的情况。下列说法正确的是( )
A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系
B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系
C.步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律
D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因
题组三 气体实验定律
4.(2023上海二模)一定质量的气体保持体积不变,温度由0 ℃升高到10 ℃时,其压强的增加量为Δp1;当温度由100 ℃升高到110 ℃时,其压强的增加量为Δp2。则Δp1与Δp2之比是( )
A.1∶1B.1∶10
C.10∶110D.273∶283
5.如图所示,两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置,管内充有理想气体,一段汞柱将气体封闭成上下两部分,两部分气体的长度分别为l1、l2,且l1=l2,下列判断正确的是( )
A.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'>l2'
B.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'C.保持玻璃管竖直,使两部分气体升高相同温度,稳定后两部分气体长度l1'>l2'
D.保持玻璃管竖直,使两部分气体升高相同温度,稳定后两部分气体长度l1'=l2'
题组四 理想气体状态方程的理解和应用
6.某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示,导热性能良好的汽缸固定在水平地面上,汽缸横截面积S为0.01 m2。质量m为5 kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器,传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力,传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为7 ℃时,力传感器的示数F为50 N。整个装置静止,大气压p0恒为1.0×105 Pa,g取10 m/s2,0 ℃取273 K。
(1)环境温度为多少时,传感器示数恰好为零?
(2)将轻杆替换为轻弹簧,环境温度为7 ℃时,力传感器的示数仍为50 N,此时活塞与汽缸底部距离L为20 cm。环境温度由7 ℃缓慢上升为27 ℃的过程中,活塞缓慢上升的距离d为1 cm,则27 ℃时力传感器示数为多少?
综合提升练
7.(2024广东佛山模拟)“奋斗号”潜水器2020年成功坐底马里亚纳海沟,标志着我国载人深潜技术已达世界领先水平。现利用固定在潜水器体外的一个密闭汽缸做验证性实验:如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,则此过程中理论上被封闭的气体( )
A.从外界吸热
B.压强与潜水器下潜的深度成正比
C.体积与潜水器下潜的深度成反比
D.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多
8.(2023广东梅州三模)小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象:在热力学温度恒为300 K的室内,向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖,吸管上端封闭,杯盖与杯体未拧紧,这时有大量气泡从吸管底逸出,过了一会儿,吸管底端不再有气泡逸出,此时水与吸管内气体热力学温度均为367.2 K,测得杯体水面与吸管顶端的高度差h=2 cm,吸管总长L=22 cm。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同,外界大气压强p0=1.0×105 Pa,吸管内气体可视为理想气体,重力加速度g取10 m/s2,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,求:
(1)吸管底端不再有气泡逸出时,吸管内气体的压强;
(2)从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。
9.如图所示,热气球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等。球内有温度调节器,以便调节球内空气的温度,使热气球可以上升或下降。设热气球的总体积V0=500 m3(忽略球壳体积),除球内空气外,热气球的装备及人的总质量M=200 kg。已知地球表面大气温度为27 ℃,密度ρ=1.2 kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化而变化,重力加速度g取10 m/s2。
(1)当热气球内气体剩余质量为多少时,解开气球固定装置的瞬间,气球可悬浮在地面附近?
(2)调节球内加热装置,若解开气球固定装置的瞬间,气球上升的加速度是2 m/s2,则此时球内气体的温度是多少?
参考答案
第2讲 固体 液体 气体
1.D 解析 水黾能漂浮在水面上是表面张力的作用,轮船能漂浮在水面上是水的浮力作用,故A错误;在空间站微重力环境下,重力的影响很小,可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,并非表面张力增大的原因,故B错误;水浸润玻璃,水面上升到一定高度,液体表面张力方向跟液面相切,液体表面张力形成向上的拉力,与管内高出管外水面部分水的重力平衡,故C错误;液体表面层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离,表面层内分子间表现为引力,使液面有收缩的趋势,故D正确。
2.C 解析 图(1)中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用,选项A错误;图(2)中石英晶体有固定的熔点,而玻璃是非晶体,没有固定的熔点,选项B错误;图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃,选项C正确;图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向异性,选项D错误。
3.D 解析 步骤①和②都从相同的高度下落,不同的是豆粒的个数,故模拟的是气体压强与分子密集程度的关系,也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力,即反映了气体压强产生的原因,A错误,D正确;步骤②和③的豆粒个数相同,让它们从不同的高度落下,豆粒撞击的速率不同,所以模拟的是气体压强与分子的速率的关系,或者说是气体的分子压强与气体平均动能的关系,B、C错误。
4.A 解析 一定质量的气体保持体积不变,根据查理定律的推论式有,两种情况温度变化量相同,故可得Δp1=Δp2,所以Δp1∶Δp2=1∶1,故选A。
5.B 解析 设上方气体为a、下方气体为b,初状态时,b内气体压强大,a内气体压强小,将玻璃管转至水平,b内的气体压强减小,a内的气体压强增大,则b内气体体积增大、长度增加,a内气体长度减小,故l1'Δp1,故b气体的压强增加量较大,水银柱将向上移动,稳定后两部分气体的长度l1'6.答案 (1)294 K (2)30 N
解析 (1)传感器示数F=50N
对活塞而言F=mg
故7℃时封闭气体的压强p1=p0,T1=280K
当传感器示数为0,封闭气体的压强p2=p0+=1.05p0
由查理定律
得T2=1.05T1=294K。
(2)环境温度为7℃时,力传感器的示数仍为50N,此时封闭气体的压强
p1=p0,T1=280K,V1=LS
温度上升至27℃时T3=300K,V3=(L+d)S
根据
得p3=1.02p0
对活塞受力分析p3=p0+
解得F'=30N。
7.D 解析 在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,活塞导热,压强增大,则气体被压缩,外界对气体做正功,根据热力学定律可知此过程中理论上被封闭的气体向外界放热,故A错误;气体压强p=p0+ρgh,压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系,故B错误;根据pV=nRT,得V=,可知体积与潜水器下潜的深度不成反比,故C错误;压强增大,温度降低,则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多,故D正确。
8.答案 (1)1.02×105 Pa (2)1∶6
解析 (1)设吸管内气体压强为p1,则有p1=p0+ρg(L-h)
解得p1=1.02×105Pa。
(2)吸管中的气体初始状态为p0=1.0×105Pa,V0=LS,T0=300K
假设温度升高时,吸管中的气体没有逸出,而是膨胀成一个整体,该整体的状态为
p1=1.02×105Pa,V2=V0+V1,T1=367.2K
则有
逸出气体的体积为V1=V2-V0
则从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值
联立解得m∶M=1∶6。
9.答案 (1)400 kg (2)600 K
解析 (1)热气球未升温前球内气体的质量m0=ρV0=600kg
热气球受到的空气浮力F浮=ρgV0=6000N
气球悬浮在空中则受力平衡,设球内剩余气体质量为m1时气球可悬浮在地面附近,则F浮=(M+m1)g
解得m1=400kg。
(2)设温度为T时,球内气体剩余质量为m2,对整体由牛顿第二定律得
F浮-(M+m2)g=(M+m2)a,解得m2=300kg=
因此该质量气体在原来温度下体积为V1=
升温后该质量气体在整个热气球内,故升温后该质量气体体积为V2=V0
气球内气体初始温度T0=300K
由盖-吕萨克定律得
解得T=600K。
题组一 固体液体性质
1.(2024河南校联考模拟)下列关于物理现象的说法正确的是( )
A.水黾和轮船都能漂浮在水面上而不会沉入水中,都是因为液体表面张力的作用
B.在空间站内可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,是因为在微重力环境下水的表面张力明显增大
C.插入水中的细玻璃管,管内水面会比管外水面高并稳定在一定的高度,说明表面张力方向垂直液面向上
D.液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势
2.(2024广东广州统考期末)关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是( )
A.图(1)中水黾停在水面上是因为浮力作用
B.图(2)中石英晶体像玻璃一样,没有固定的熔点
C.图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃
D.图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向同性
题组二 气体的压强
3.(2024广东江门第一中学校考)模拟气体压强产生机理的演示实验如图所示。操作步骤如下:①把一颗豆粒从距秤盘20 cm处松手让它落到秤盘上,观察指针摆动的情况;②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上,观察指针摆动的情况;③使100颗左右的豆粒从40 cm的位置均匀连续倒在秤盘上,观察指针摆动的情况。下列说法正确的是( )
A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系
B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系
C.步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律
D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因
题组三 气体实验定律
4.(2023上海二模)一定质量的气体保持体积不变,温度由0 ℃升高到10 ℃时,其压强的增加量为Δp1;当温度由100 ℃升高到110 ℃时,其压强的增加量为Δp2。则Δp1与Δp2之比是( )
A.1∶1B.1∶10
C.10∶110D.273∶283
5.如图所示,两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置,管内充有理想气体,一段汞柱将气体封闭成上下两部分,两部分气体的长度分别为l1、l2,且l1=l2,下列判断正确的是( )
A.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'>l2'
B.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'
D.保持玻璃管竖直,使两部分气体升高相同温度,稳定后两部分气体长度l1'=l2'
题组四 理想气体状态方程的理解和应用
6.某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示,导热性能良好的汽缸固定在水平地面上,汽缸横截面积S为0.01 m2。质量m为5 kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器,传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力,传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为7 ℃时,力传感器的示数F为50 N。整个装置静止,大气压p0恒为1.0×105 Pa,g取10 m/s2,0 ℃取273 K。
(1)环境温度为多少时,传感器示数恰好为零?
(2)将轻杆替换为轻弹簧,环境温度为7 ℃时,力传感器的示数仍为50 N,此时活塞与汽缸底部距离L为20 cm。环境温度由7 ℃缓慢上升为27 ℃的过程中,活塞缓慢上升的距离d为1 cm,则27 ℃时力传感器示数为多少?
综合提升练
7.(2024广东佛山模拟)“奋斗号”潜水器2020年成功坐底马里亚纳海沟,标志着我国载人深潜技术已达世界领先水平。现利用固定在潜水器体外的一个密闭汽缸做验证性实验:如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,则此过程中理论上被封闭的气体( )
A.从外界吸热
B.压强与潜水器下潜的深度成正比
C.体积与潜水器下潜的深度成反比
D.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多
8.(2023广东梅州三模)小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象:在热力学温度恒为300 K的室内,向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖,吸管上端封闭,杯盖与杯体未拧紧,这时有大量气泡从吸管底逸出,过了一会儿,吸管底端不再有气泡逸出,此时水与吸管内气体热力学温度均为367.2 K,测得杯体水面与吸管顶端的高度差h=2 cm,吸管总长L=22 cm。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同,外界大气压强p0=1.0×105 Pa,吸管内气体可视为理想气体,重力加速度g取10 m/s2,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,求:
(1)吸管底端不再有气泡逸出时,吸管内气体的压强;
(2)从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。
9.如图所示,热气球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等。球内有温度调节器,以便调节球内空气的温度,使热气球可以上升或下降。设热气球的总体积V0=500 m3(忽略球壳体积),除球内空气外,热气球的装备及人的总质量M=200 kg。已知地球表面大气温度为27 ℃,密度ρ=1.2 kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化而变化,重力加速度g取10 m/s2。
(1)当热气球内气体剩余质量为多少时,解开气球固定装置的瞬间,气球可悬浮在地面附近?
(2)调节球内加热装置,若解开气球固定装置的瞬间,气球上升的加速度是2 m/s2,则此时球内气体的温度是多少?
参考答案
第2讲 固体 液体 气体
1.D 解析 水黾能漂浮在水面上是表面张力的作用,轮船能漂浮在水面上是水的浮力作用,故A错误;在空间站微重力环境下,重力的影响很小,可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,并非表面张力增大的原因,故B错误;水浸润玻璃,水面上升到一定高度,液体表面张力方向跟液面相切,液体表面张力形成向上的拉力,与管内高出管外水面部分水的重力平衡,故C错误;液体表面层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离,表面层内分子间表现为引力,使液面有收缩的趋势,故D正确。
2.C 解析 图(1)中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用,选项A错误;图(2)中石英晶体有固定的熔点,而玻璃是非晶体,没有固定的熔点,选项B错误;图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃,选项C正确;图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向异性,选项D错误。
3.D 解析 步骤①和②都从相同的高度下落,不同的是豆粒的个数,故模拟的是气体压强与分子密集程度的关系,也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力,即反映了气体压强产生的原因,A错误,D正确;步骤②和③的豆粒个数相同,让它们从不同的高度落下,豆粒撞击的速率不同,所以模拟的是气体压强与分子的速率的关系,或者说是气体的分子压强与气体平均动能的关系,B、C错误。
4.A 解析 一定质量的气体保持体积不变,根据查理定律的推论式有,两种情况温度变化量相同,故可得Δp1=Δp2,所以Δp1∶Δp2=1∶1,故选A。
5.B 解析 设上方气体为a、下方气体为b,初状态时,b内气体压强大,a内气体压强小,将玻璃管转至水平,b内的气体压强减小,a内的气体压强增大,则b内气体体积增大、长度增加,a内气体长度减小,故l1'
解析 (1)传感器示数F=50N
对活塞而言F=mg
故7℃时封闭气体的压强p1=p0,T1=280K
当传感器示数为0,封闭气体的压强p2=p0+=1.05p0
由查理定律
得T2=1.05T1=294K。
(2)环境温度为7℃时,力传感器的示数仍为50N,此时封闭气体的压强
p1=p0,T1=280K,V1=LS
温度上升至27℃时T3=300K,V3=(L+d)S
根据
得p3=1.02p0
对活塞受力分析p3=p0+
解得F'=30N。
7.D 解析 在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,活塞导热,压强增大,则气体被压缩,外界对气体做正功,根据热力学定律可知此过程中理论上被封闭的气体向外界放热,故A错误;气体压强p=p0+ρgh,压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系,故B错误;根据pV=nRT,得V=,可知体积与潜水器下潜的深度不成反比,故C错误;压强增大,温度降低,则单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多,故D正确。
8.答案 (1)1.02×105 Pa (2)1∶6
解析 (1)设吸管内气体压强为p1,则有p1=p0+ρg(L-h)
解得p1=1.02×105Pa。
(2)吸管中的气体初始状态为p0=1.0×105Pa,V0=LS,T0=300K
假设温度升高时,吸管中的气体没有逸出,而是膨胀成一个整体,该整体的状态为
p1=1.02×105Pa,V2=V0+V1,T1=367.2K
则有
逸出气体的体积为V1=V2-V0
则从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值
联立解得m∶M=1∶6。
9.答案 (1)400 kg (2)600 K
解析 (1)热气球未升温前球内气体的质量m0=ρV0=600kg
热气球受到的空气浮力F浮=ρgV0=6000N
气球悬浮在空中则受力平衡,设球内剩余气体质量为m1时气球可悬浮在地面附近,则F浮=(M+m1)g
解得m1=400kg。
(2)设温度为T时,球内气体剩余质量为m2,对整体由牛顿第二定律得
F浮-(M+m2)g=(M+m2)a,解得m2=300kg=
因此该质量气体在原来温度下体积为V1=
升温后该质量气体在整个热气球内,故升温后该质量气体体积为V2=V0
气球内气体初始温度T0=300K
由盖-吕萨克定律得
解得T=600K。
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