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备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十五章热学第2讲固体液体和气体
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这是一份备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十五章热学第2讲固体液体和气体，共6页。试卷主要包含了[新题型等内容，欢迎下载使用。
1.[回归教材]如图，工匠烧制玻璃制品时，将玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝，下列说法正确的是（ C ）
A.玻璃是非晶体，高温熔化冷却后转变成了晶体
B.玻璃是晶体，导热性表现为各向同性
C.熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力使其表面收缩
D.熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为斥力使其表面扩张
解析 玻璃是非晶体，高温熔化冷却后还是非晶体，导热性表现为各向同性，A、B错误；熔化后的玻璃表面层分子间作用力表现为引力，使其表面有收缩到最小面积的趋势，C正确，D错误.
2.[科技情境/2023江苏徐州统考]石墨烯中碳原子呈单层六边形结构.南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍.下列说法正确的是（ D ）
A.新材料属于非晶体
B.新材料没有固定的熔点
C.低温下新材料中碳原子停止运动
D.层间相邻碳原子间作用力表现为引力
解析 新材料由多层石墨烯叠加而成，可知结构规则的新材料为晶体，晶体具有固定的熔点，故A、B错误；由分子动理论可知，分子在不停地做无规则运动，故C错误；层与层间距约为六边形边长的两倍，大于原子间距离，由分子力的特点可知，层间相邻碳原子间作用力表现为引力，故D正确.
3.[2024河北邢台模拟/多选]下列叙述正确的是（ BD ）
A.晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能增大，内能增加
B.液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点
C.用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为气体分子之间斥力变大
D.机械能自发地转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
解析 晶体熔化时吸收热量，内能增加，但温度不变，分子的平均动能不变，故A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点，故B正确；用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为车轮胎内气体的压强变大，故C错误；机械能自发地转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，故D正确.
4.将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，现象如图所示，则下列说法正确的是（ D ）
A.容器中的液体可能是水银
B.若在“问天”实验舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高
C.若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差相同
D.毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部
解析 水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中呈现凸形液面，故容器中的液体不可能是水银，故A错误；在“问天”实验舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管上端，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管上端齐平，故B错误；在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差不一定相同，故C错误；毛细管内液体呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层内的液体分子密度将会大于液体内部的分子密度，此时附着层内的分子间相互作用表现为斥力，附着层呈现扩展的趋势，便形成了浸润现象，故D正确.
5.如图所示，一定质量的理想气体从A状态开始，经历了B、C状态，最后到达D状态，下列说法正确的是（ D ）
A.A→B气体温度升高，压强变大
B.B→C气体体积不变，压强变大
C.B→C气体体积不变，压强不变
D.C→D气体体积变小，压强变大
解析 由图可知，在A→B的过程中，气体温度升高，体积变大，且体积与温度成正比，气体压强不变，故A错误；在B→C的过程中，气体体积不变，温度降低，由pVT＝C(常量)可知，压强减小，故B、C错误；在C→D的过程中，气体温度不变，体积减小，由pVT＝C(常量)可知，压强增大，故D正确.
6.[2023江苏]如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中（ B ）
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减少
解析 理想气体状态方程pVT＝C→p＝CV·T气体从A到B，体积V不变→分子的数密度ρ数＝nVρ数不变，A错
气体的温度T↑压强p↑
深入讲解 气体压强的微观解释：气体压强是由大量分子与容器壁的频繁碰撞产生的.它的大小取决于两个因素：①气体分子平均动量的大小；②单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子个数.当气体分子数密度不变时，温度升高，不仅气体分子的平均动量增大了，而且由于气体分子速率的增大，器壁在单位时间、单位面积上受到气体分子碰撞的次数也增加了.
7.[多选]氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是（ ABC ）
A.图中两条曲线下的面积相等
B.图中虚线对应氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应氧气分子在100℃时的情形
D.与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
解析 两条曲线下的面积均表示各单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比之和，即均为100％，故A项正确；温度越高，分子平均动能越大，对同一种分子也可以说分子平均速率越大，即速率大的分子数占比越多，故B、C项正确；与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，D项错.
8.[新题型：图形转换/2023辽宁]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量.“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示.该过程对应的p－V图像可能是（ B ）
解析
9.[2024福建三明模拟]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，一段水银柱将气体分开成上、下两部分，两部分气体的长度分别为l1、l2，且l1＝l2.下列说法正确的是（ B ）
A.将玻璃管转至水平方向，稳定后两部分气体长度l1'＞l2'
B.将玻璃管转至水平方向，稳定后两部分气体长度l1'＜l2'
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'
解析 设上方气体为a，下方气体为b，初状态时b气体压强大，a气体压强小，将玻璃管转至水平方向，b气体压强减小，a气体压强增大，则b气体体积增大、长度增加，a气体长度减小，故l1'＜l2'，则A错误，B正确；假设水银柱不动，则两部分气体做等容变化，对a气体应用查理定律有p1T ＝Δp1ΔT，解得Δp1＝ΔTTp1，同理对b气体由查理定律有p2T＝Δp2ΔT，可得Δp2＝ΔTTp2，由于p1＜p2，可得Δp2＞Δp1，故假设不成立，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'＜l2'，故C、D错误.
10.[2024“宜荆荆恩”起点考试]如图，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的横截面积相等的绝热活塞与两汽缸内壁间均无摩擦.两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0，温度均为T0.缓慢加热A中气体，停止加热并达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍.已知环境温度始终保持不变，求：
（1）汽缸B中气体的体积VB；
（2）汽缸A中气体的温度TA.
答案 （1）VB＝56V0 （2）TA＝1.4T0
解析 （1）由题意可知停止加热并稳定后，活塞处于静止状态，则A、B中气体的压强相等，即pA＝pB＝1.2p0
由于环境温度始终不变且汽缸B为导热汽缸，所以B中的气体发生等温变化，由玻意耳定律有p0V0＝pBVB
联立解得VB＝56V0
（2）由题意可知VA＋VB＝2V0
对A中的气体由理想气体状态方程有p0V0T0＝pAVATA
联立解得TA＝1.4T0.
11.[生活实际/2023山东青岛统考]如图是泡茶常用的茶杯，某次茶艺展示中往杯中倒入适量热水，水温为87℃，盖上杯盖，杯内气体与茶水温度始终相同.已知室温为27℃，杯盖的质量为m＝0.1kg，杯身与茶水的总质量为M＝0.5kg，杯盖的面积约为S＝50cm2，大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2.忽略汽化、液化现象，杯中气体可视为理想气体.
（1）若杯盖和杯身间气密性很好，请计算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温；
（2）实际上杯盖和杯身间有间隙，求当水温降到室温时，从外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量之比.
答案 （1）83.4℃ （2）1∶5
解析 （1）杯中气体做等容变化，有p0T0＝p1T1
末态对杯身和茶水受力分析如图
由平衡条件有p1S＋Mg＝p0S
联立解得T1＝356.4K
所以此时水温为t1＝83.4℃
（2）杯中气体降为室温过程中，全
部气体都做等压变化，对全部气体有V1T0＋V2T2＝V1T2
解得进入杯中的空气在室温下体积为V2＝16V1
所以杯中原有气体在室温下体积为V原＝56V1
所以外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量之比为
Δm∶m原＝V2∶V原＝1∶5.
1.[回归教材]如图，工匠烧制玻璃制品时，将玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝，下列说法正确的是（ C ）
A.玻璃是非晶体，高温熔化冷却后转变成了晶体
B.玻璃是晶体，导热性表现为各向同性
C.熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力使其表面收缩
D.熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为斥力使其表面扩张
解析 玻璃是非晶体，高温熔化冷却后还是非晶体，导热性表现为各向同性，A、B错误；熔化后的玻璃表面层分子间作用力表现为引力，使其表面有收缩到最小面积的趋势，C正确，D错误.
2.[科技情境/2023江苏徐州统考]石墨烯中碳原子呈单层六边形结构.南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍.下列说法正确的是（ D ）
A.新材料属于非晶体
B.新材料没有固定的熔点
C.低温下新材料中碳原子停止运动
D.层间相邻碳原子间作用力表现为引力
解析 新材料由多层石墨烯叠加而成，可知结构规则的新材料为晶体，晶体具有固定的熔点，故A、B错误；由分子动理论可知，分子在不停地做无规则运动，故C错误；层与层间距约为六边形边长的两倍，大于原子间距离，由分子力的特点可知，层间相邻碳原子间作用力表现为引力，故D正确.
3.[2024河北邢台模拟/多选]下列叙述正确的是（ BD ）
A.晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能增大，内能增加
B.液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点
C.用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为气体分子之间斥力变大
D.机械能自发地转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
解析 晶体熔化时吸收热量，内能增加，但温度不变，分子的平均动能不变，故A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点，故B正确；用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为车轮胎内气体的压强变大，故C错误；机械能自发地转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，故D正确.
4.将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，现象如图所示，则下列说法正确的是（ D ）
A.容器中的液体可能是水银
B.若在“问天”实验舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高
C.若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差相同
D.毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部
解析 水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中呈现凸形液面，故容器中的液体不可能是水银，故A错误；在“问天”实验舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管上端，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管上端齐平，故B错误；在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差不一定相同，故C错误；毛细管内液体呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层内的液体分子密度将会大于液体内部的分子密度，此时附着层内的分子间相互作用表现为斥力，附着层呈现扩展的趋势，便形成了浸润现象，故D正确.
5.如图所示，一定质量的理想气体从A状态开始，经历了B、C状态，最后到达D状态，下列说法正确的是（ D ）
A.A→B气体温度升高，压强变大
B.B→C气体体积不变，压强变大
C.B→C气体体积不变，压强不变
D.C→D气体体积变小，压强变大
解析 由图可知，在A→B的过程中，气体温度升高，体积变大，且体积与温度成正比，气体压强不变，故A错误；在B→C的过程中，气体体积不变，温度降低，由pVT＝C(常量)可知，压强减小，故B、C错误；在C→D的过程中，气体温度不变，体积减小，由pVT＝C(常量)可知，压强增大，故D正确.
6.[2023江苏]如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中（ B ）
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减少
解析 理想气体状态方程pVT＝C→p＝CV·T气体从A到B，体积V不变→分子的数密度ρ数＝nVρ数不变，A错
气体的温度T↑压强p↑
深入讲解 气体压强的微观解释：气体压强是由大量分子与容器壁的频繁碰撞产生的.它的大小取决于两个因素：①气体分子平均动量的大小；②单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子个数.当气体分子数密度不变时，温度升高，不仅气体分子的平均动量增大了，而且由于气体分子速率的增大，器壁在单位时间、单位面积上受到气体分子碰撞的次数也增加了.
7.[多选]氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是（ ABC ）
A.图中两条曲线下的面积相等
B.图中虚线对应氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应氧气分子在100℃时的情形
D.与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
解析 两条曲线下的面积均表示各单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比之和，即均为100％，故A项正确；温度越高，分子平均动能越大，对同一种分子也可以说分子平均速率越大，即速率大的分子数占比越多，故B、C项正确；与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，D项错.
8.[新题型：图形转换/2023辽宁]“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量.“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示.该过程对应的p－V图像可能是（ B ）
解析
9.[2024福建三明模拟]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，一段水银柱将气体分开成上、下两部分，两部分气体的长度分别为l1、l2，且l1＝l2.下列说法正确的是（ B ）
A.将玻璃管转至水平方向，稳定后两部分气体长度l1'＞l2'
B.将玻璃管转至水平方向，稳定后两部分气体长度l1'＜l2'
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'
解析 设上方气体为a，下方气体为b，初状态时b气体压强大，a气体压强小，将玻璃管转至水平方向，b气体压强减小，a气体压强增大，则b气体体积增大、长度增加，a气体长度减小，故l1'＜l2'，则A错误，B正确；假设水银柱不动，则两部分气体做等容变化，对a气体应用查理定律有p1T ＝Δp1ΔT，解得Δp1＝ΔTTp1，同理对b气体由查理定律有p2T＝Δp2ΔT，可得Δp2＝ΔTTp2，由于p1＜p2，可得Δp2＞Δp1，故假设不成立，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'＜l2'，故C、D错误.
10.[2024“宜荆荆恩”起点考试]如图，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的横截面积相等的绝热活塞与两汽缸内壁间均无摩擦.两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0，温度均为T0.缓慢加热A中气体，停止加热并达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍.已知环境温度始终保持不变，求：
（1）汽缸B中气体的体积VB；
（2）汽缸A中气体的温度TA.
答案 （1）VB＝56V0 （2）TA＝1.4T0
解析 （1）由题意可知停止加热并稳定后，活塞处于静止状态，则A、B中气体的压强相等，即pA＝pB＝1.2p0
由于环境温度始终不变且汽缸B为导热汽缸，所以B中的气体发生等温变化，由玻意耳定律有p0V0＝pBVB
联立解得VB＝56V0
（2）由题意可知VA＋VB＝2V0
对A中的气体由理想气体状态方程有p0V0T0＝pAVATA
联立解得TA＝1.4T0.
11.[生活实际/2023山东青岛统考]如图是泡茶常用的茶杯，某次茶艺展示中往杯中倒入适量热水，水温为87℃，盖上杯盖，杯内气体与茶水温度始终相同.已知室温为27℃，杯盖的质量为m＝0.1kg，杯身与茶水的总质量为M＝0.5kg，杯盖的面积约为S＝50cm2，大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2.忽略汽化、液化现象，杯中气体可视为理想气体.
（1）若杯盖和杯身间气密性很好，请计算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温；
（2）实际上杯盖和杯身间有间隙，求当水温降到室温时，从外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量之比.
答案 （1）83.4℃ （2）1∶5
解析 （1）杯中气体做等容变化，有p0T0＝p1T1
末态对杯身和茶水受力分析如图
由平衡条件有p1S＋Mg＝p0S
联立解得T1＝356.4K
所以此时水温为t1＝83.4℃
（2）杯中气体降为室温过程中，全
部气体都做等压变化，对全部气体有V1T0＋V2T2＝V1T2
解得进入杯中的空气在室温下体积为V2＝16V1
所以杯中原有气体在室温下体积为V原＝56V1
所以外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量之比为
Δm∶m原＝V2∶V原＝1∶5.
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