高考物理一轮复习练习：13.2《固体　液体和气体》(含答案详解)

这是一份高考物理一轮复习练习：13.2《固体　液体和气体》(含答案详解)，共11页。试卷主要包含了下列说法正确的是，下列对理想气体的理解正确的是等内容，欢迎下载使用。
A组·基础巩固题
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
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 只有单晶体具有各向异性，而多晶体是各向同性的，故A项错误；内能与物体的温度、体积、分子数等因素有关，内能不同，温度可能相同，则分子热运动的平均动能可能相同，故B项正确；液晶，即液态晶体，像液体一样具有流动性，具有各向异性，故C项正确；随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，故D项错误。
答案 BC
2．堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力。设此过程中气体的温度保持不变。对这一现象的解释正确的是( )
A．气体的密度增大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多
B．气体分子间没有可压缩的间隙
C．气体分子的平均动能增大
D．气体分子间相互作用力表现为斥力
解析 当气体的密度增大时，单位体积的分子数增加，气体分子的密度变大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，故对活塞的压强变大，你会感到越来越费力，故选A项。
答案 A
3．(多选)下列对理想气体的理解正确的是 ( )
A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
B．只要气体压强不是很大就可视为理想气体
C．密闭容器内的理想气体随着温度的升高，其压强增大，内能增大
D．一定质量的理想气体对外界做功时，它的内能有可能增大
E．理想气体的压强是由气体分子间斥力产生的
解析 理想气体实际上并不存在，只是一种理想化的物理模型，故A项正确；实际气体在压强不太高、温度不太低的情况下可以看作理想气体，故B项错误；温度升高，理想气体的分子势能为零，内能等于分子动能，所以温度升高，分子平均动能增大，内能增大，C项正确；根据热力学第一定律，一定质量的理想气体对外界做功时，有可能还从外界吸收热量，内能可能增大，D项正确；理想气体的压强是由于大量分子频繁撞击器壁产生的，理想气体分子作用力为零，E项错误。
答案 ACD
4．(多选)下列说法正确的是( )
A．饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关
B．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
C．液体表面层分子间距离较大，这些液体分子间作用力表现为引力
D．若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则该气体的分子体积为eq \f(V,NA)
E．用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为V，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子直径为eq \f(V,S)
解析 饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关，A项正确；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，B项正确；液体表面层分子间距离较大，这些液体分子间作用力表现为引力，这也是表面张力产生的原因，C项正确；若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则该气体的分子运动占据的空间是eq \f(V,NA)，此值不是分子的体积，D项错误；用“油膜法”估测分子直径时，若滴在水面的油酸酒精溶液中油酸的体积为V，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子直径为eq \f(V,S)，E项错误。故选ABC项。
答案 ABC
5．(多选)将质量相同的同种气体A、B分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，A、B两部分气体的压强随温度t的变化曲线如图所示。则( )
A．A部分气体的体积比B部分小
B．A、B直线的延长线将相交于t轴上的同一点
C．A、B气体温度改变量相同时，压强改变量相同
D．A、B气体温度改变量相同时，A部分气体压强改变量较大
解析 A、B两部分气体都发生等容变化，p—t图线都过t轴上－273 ℃的点——绝对零度。由理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝c知，图象的斜率越大，eq \f(p,T)越大，则气体的体积越小，故有A部分气体的体积比B部分小，故A、B项正确；图中A图线的斜率较大，由数学知识可知温度改变量相同时，A气体压强改变量较大，故C项错误，D项正确。故选ABD项。
答案 ABD
6．如图所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是( )
A．曲线① B．曲线②
C．曲线③D．曲线④
解析 气体分子的速率呈“中间多、两头少”的分布，且速度为零的分子占的百分比也为零，曲线④正确。
答案 D
7．如图所示，容积一定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器。待测物体温度升高时，泡内封闭气体( )
A．内能不变，压强变大
B．体积不变，压强变大
C．温度不变，压强变小
D．温度降低，压强变小
解析 待测物体温度升高时，泡内封闭气体温度升高，内能变大，因体积不变，气体的压强变大，故B正确。
答案 B
8．如图所示，质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞，活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变)，则( )
A．气体的体积增大
B．细线的张力增大
C．气体的压强增大
D．斜面对汽缸的支持力增大
解析 对活塞受力分析，沿斜面方向可得pS＋mgsinα＝p0S，所以p＝p0－eq \f(mgsinα,S)，若p0增大，则p增大，根据pV＝常量，可知V减小；对汽缸和活塞的整体而言，细线的张力T＝(M＋m)gsinα；斜面对汽缸的支持力F＝(M＋m)gcsα，与大气压强无关，C项正确。
答案 C
9．(2017·江苏)(多选)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图象如图所示。下列说法正确的有( )
A．A→B的过程中，气体对外界做功
B．A→B的过程中，气体放出热量
C．B→C的过程中，气体压强不变
D．A→B→C的过程中，气体内能增加
解析 由图知A→B的过程中，温度不变，体积减小，故外界对气体做功，所以A项错误；根据热力学定律知，A→B的过程中，气体放出热量，B项正确；B→C的过程为等压变化，气体压强不变，C项正确；A→B→C的过程中，温度降低，气体内能减小，故D项错误。
答案 BC
B组·能力提升题
10．(2017·全国卷Ⅱ)一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。
(1)求该热气球所受浮力的大小。
(2)求该热气球内空气所受的重力。
(3)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。
解析 (1)设1个大气压下质量为m的空气在温度T0时的体积为V0，密度为ρ0＝eq \f(m,V0)，①
温度为T时的体积为VT，密度为
ρ(T)＝eq \f(m,VT)。②
由盖－吕萨克定律可得eq \f(V0,T0)＝eq \f(VT,T)，③
联立①②③解得ρ(T)＝ρ0eq \f(T0,T)，④
气球所受的浮力为f＝ρ(Tb)gV，⑤
联立④⑤解得f＝eq \f(ρ0gVT0,Tb)。⑥
(2)气球内热空气所受的重力为
G＝ρ(Ta)Vg，⑦
联立④⑦解得G＝Vgρ0eq \f(T0,Ta)。⑧
(3)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件可知mg＝f－G－m0g，⑨
联立⑥⑧⑨可得
m＝eq \f(ρ0VT0,Tb)－eq \f(ρ0VT0,Ta)－m0。
答案 (1)eq \f(ρ0gVT0,Tb) (2)eq \f(ρ0gVT0,Ta)
(3)eq \f(ρ0VT0,Tb)－eq \f(ρ0VT0,Ta)－m0
11．(2017·全国卷Ⅲ)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图乙所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：
(1)待测气体的压强。
(2)该仪器能够测量的最大压强。
解析 (1)水银面上升至M的下端使玻璃泡中的气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p。提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中的水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则
V＝V0＋eq \f(πd2l,4)，①
V1＝eq \f(πd2h,4)，②
由力学平衡条件得p1＝p＋ρgh，③
整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pV＝p1V1，④
联立①②③④式得
p＝eq \f(πρgd2h2,4V0＋πd2l－h)。⑤
(2)由题意知h≤l，⑥
联立⑤⑥式有p≤eq \f(πρgd2l2,4V0)，
该仪器能够测量的最大压强为pmax＝eq \f(πρgd2l2,4V0)。
答案 (1)eq \f(πρgd2h2,4V0＋πd2l－h) (2)eq \f(πρgd2l2,4V0)
12．如图所示，质量m＝1 kg的导热汽缸倒扣在水平地面上，A为一T形活塞，汽缸内充有理想气体。汽缸的横截面积S＝2×10－4 m2。当外界温度为t＝27 ℃时，汽缸对地面恰好没有压力，此时活塞位于汽缸中央。不计汽缸壁厚度，内壁光滑，活塞始终在地面上静止不动，大气压强为p0＝1×105 Pa，g＝10 m/s2。求：
(1)汽缸内气体的压强。
(2)环境温度升高时，汽缸缓慢上升，温度至少升高到多少时，汽缸不再上升。
(3)汽缸不再上升后，温度继续升高，从微观角度解释压强变化的原因。
解析 (1)汽缸对地面恰好没有压力，对汽缸进行受力分析，
mg＋p0S＝pS，
解得气体的压强为p＝1.5×105 Pa。
(2)温度升高时，汽缸缓慢上升，缸内气体压强不变，根据盖－吕萨克定律有eq \f(\f(V,2),T1)＝eq \f(V,T2)，解得T2＝600 K。
(3)温度升高，分子平均动能增大，体积不变，分子密集程度不变，所以压强变大。
答案 (1)1.5×105 Pa (2)600 K (3)见解析
【解题技巧】
本题是力学、气体实验定律以及热力学第一定律的综合题目，压强的求解、气体的状态变化过程是本题中考查的重点。
13．如图所示为一简易火灾报警装置。其原理是竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27 ℃时，空气柱长度L1为20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10 cm，管内水银柱的高度h为8 cm，大气压强为75 cm水银柱高。则：
(1)当温度达到多少℃时，报警器会报警？
(2)如果要使该装置在87 ℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？
解析 (1)根据eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)，
V1＝L1S，V2＝(L1＋L2)S，T1＝300 K，解得
T2＝450 K，t＝(450－273)℃＝177 ℃
(2)设应该再往玻璃管内注入x cm高的水银柱，则
V3＝(L1＋L2－x)S，
根据eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p3V3,T3)，T1＝300 K，T3＝360 K，V1＝L1S，p1＝(75＋8) cmHg，p3＝(75＋8＋x) cmHg，
解得x＝8.14 cm。
(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会升高。
答案 (1)177 ℃ (2)8.14 cm (3)升高