2021届高考物理一轮复习核心素养测评三十七固体液体与气体含解析

固体、液体与气体

(45分钟　100分)

一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分)

1.(多选)下列说法中正确的是 (　　)

A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积

B.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显

C.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势

D.液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性

【解析】选B、D。气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数的商是每个分子所占的体积，而气体分子所占的体积远大于每个分子的体积，选项A错误；悬浮在液体中的固体微粒越小，在液体分子撞击下的运动越明显，选项B正确；分子之间既有引力又有斥力，液面分子间距离较大，使得引力大于斥力，总体表现为引力，所以液体表面有收缩趋势，选项C错误；液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，选项D正确。

2.(多选)关于液体的表面张力，下列说法正确的是 (　　)

A.液体与大气相接触的表面层内，分子间的作用表现为相互吸引

B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

C.布雨伞能够遮雨，其原因之一是液体表面存在张力

D.荷叶上的露珠呈球形的主要原因是液体的表面张力

E.露珠由空气中的水蒸气凝结而成，凝结过程中分子间的引力、斥力都减小

【解析】选A、C、D。液体与大气相接触，液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，选项A正确；表面张力产生在液体表面层，它的方向与液体表面相切，而非与液面垂直，选项B错误；布雨伞能够遮雨，其原因之一是液体表面存在张力，选项C正确；荷叶上的露珠呈球形的主要原因是液体的表面张力，选项D正确；根据分子力的特点可知，空气中的水蒸气凝结而形成露珠的过程中分子之间的距离减小，则此过程中分子间引力、斥力都增大，选项E错误。

3.(多选)下列说法正确的是 (　　)

A.只要减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低

B.随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能也一定减小

C.同种物质要么是晶体，要么是非晶体，不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现

D.在温度不变的情况下，减小液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的压强不变

E.温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同

【解析】选A、D、E。温度是分子热运动的标志，则只要减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，选项A正确；随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小；若分子力表现为引力，则随分子间距离增大，分子力做负功，分子势能也增大；若分子力表现为斥力，则随分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小，选项B错误；同种物质可能是晶体，也可能是非晶体，故C错误；饱和汽压仅与温度有关，在温度不变的情况下，减小液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的压强不变，故D正确；温度是分子热运动的平均动能的标志，则温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同，选项E正确。

4.(多选)(2019·岳阳模拟)下列关于热现象的叙述，正确的是 (　　)

A.液晶与多晶体一样具有各向同性

B.空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近该温度下水的饱和汽压

C.雨水不能透过布雨伞是因为液体表面存在张力

D.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

E.当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小

【解析】选B、C、E。液晶的某些性质具有各向异性，故A错误；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近该温度下水的饱和汽压，故B正确；由于液体表面存在张力，故雨水不能透过布雨伞，故C正确；理想气体的分子势能不计，只与温度有关，与体积无关，故D错误；当r>r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，则分子势能增大，当r<r0时，分子力表现为斥力，当r减小时，分子力做负功，则分子势能增大，所以当r=r0时，分子势能最小，故E正确。

5.(2020·海口检测)不同条件下理想气体的密度ρ随压强p变化的下列五种图线中，属等温变化的是              (　　)

【解析】选A。理想气体做等温变化，由玻意耳定律pV=C判断出p∝。根据ρ=得到ρ∝，故ρ∝p，即ρ=kp，选项A正确。

6.(多选)运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是 (　　)

A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内分子数有关

B.某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA=

C.阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动

D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

E.降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱

【解析】选C、D、E。气体分子单位时间与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，选项A错误；由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，选项B错误；布朗运动的微粒非常小，肉眼是看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是机械运动，不是布朗运动，选项C正确；扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D正确；根据温度是分子平均动能的标志可知，降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱，选项E正确。

7.(多选)(2019·十堰模拟)热学中有很多图象，对图中一定质量的理想气体图象的分析，正确的是              (　　)

A.甲图中理想气体的体积一定不变

B.乙图中理想气体的温度一定不变

C.丙图中理想气体的压强一定不变

D.丁图中理想气体从P到Q，可能经过了温度先降低后升高的过程

E.戊图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度

【解析】选A、C、E。由理想气体状态方程=C可知，选项A、C正确；若温度不变，p-V图象应该是双曲线的一支，题图乙不一定是双曲线的一支，选项B错误；题图丁中理想气体从P到Q，经过了温度先升高后降低的过程，选项D错误；温度升高平均动能增大，平均速率增大，所以题图戊实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度，选项E正确。

8.(多选)(2020·开封模拟)封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是              (　　)

A.气体的密度变大

B.气体的压强增大

C.分子的平均动能减小

D.气体在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多

E.气体内能增加

【解析】选B、D、E。气体的质量和体积都不发生变化，故密度不变，A项错；温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动能增大，C项错；分子数不变，体积不变，但分子运动的剧烈程度加剧了，所以单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多，气体压强增大，故B、D正确；温度升高，气体内能增加，故E正确。

【加固训练】 (多选)如图所示是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是              (　　)

A.水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大

B.在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的

C.当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发

D.在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压

【解析】选A、B。当液体处于饱和汽状态时，液体与气体达到了一种动态平衡，液体蒸发现象不会停止，选项C错误；在实际问题中，水面上方含有水分子、空气中的其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，选项D错误。

9.(多选)(2020·南昌模拟)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的

是 (　　)

A.若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定增大

B.若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变

C.若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加

D.若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变

E.气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定

【解析】选A、C、E。单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故选项A正确，B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体的体积减小，则单位体积内分子个数一定增加，故选项C正确，D错误；气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，选项E正确。

二、实验题(16分)

10.如图所示为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被封闭于烧瓶内。开始时B、C内的水银面等高。

(1)若气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，应将C管_________(选填“向上”或“向下”)移动，直至______　。 

(2)实验中多次改变气体温度，用Δt表示气体升高的温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是图中的              (　　)

【解析】(1)气体温度升高，封闭气体压强变大，为使封闭气体压强不变，应将C管向下移动，直至B、C两管内水银面等高。

(2)由于气体压强不变，则=k，

故有=k，k、S为定值，故选项A正确。

答案：(1)向下　B、C两管内水银面等高　(2)A

11.(8分)如图所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40 cm，气体温度为27 ℃。将左管竖直插入水银槽中，整个过程温度不变，稳定后右管内水银面和中管内水银面出现

4 cm的高度差。已知大气压强p0=76 cmHg，气体可视为理想气体。

(1)求左管A端插入水银槽的深度d；

(2)为使右管内水银面和中管内水银面再次相平，需使气体温度降为多少摄氏度？

【解析】(1)插入水银槽后封闭气体发生等温变化，

由玻意耳定律得p1L1S=p2L2S

插入水银槽后封闭气体的长度为

L2== cm=38 cm

由题意知，中管水银面下降2 cm，

左管下端水银进入管中的长度为

40 cm+2 cm-38 cm=4 cm，

管外水银面比管内高4 cm，故左管A端插入水银槽的深度为：d=4 cm+4 cm=8 cm。

(2)由理想气体状态方程得：=

当右管内水银面和中管内水银面再次相平时，封闭气柱的长度为：L3=L2-4 cm

-2 cm=32 cm，

压强p3=p0=76 cmHg

则气体温度降为：

T3== K=240 K

即t3=T3-273 ℃=-33 ℃。

答案：(1)8 cm　(2)-33 ℃

【加固训练】 (2019·烟台模拟)

有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃瓶A内封有一定量气体，与瓶A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x即可反映瓶内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A瓶的体积相比可略去不计。

(1)B管刻度线是在1个标准大气压下制作的(1个标准大气压相当于76 cm水银柱的压强)。已知当温度t=27 ℃时的刻度线在x=16 cm处，问t=0 ℃的刻度线在x为多少厘米处？

(2)若大气压已变为相当于75 cm水银柱的压强，利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 ℃，问此时实际温度为多少？

【解析】(1)p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg，

T1=(273+27) K=300 K，T2=(273+0) K=273 K，

气体发生等容变化，由查理定律可得：

=，即=，

解得：p2=54.6 cmHg，

则x=76 cm-54.6 cm=21.4 cm。

(2)此时A瓶内气体压强为：

p3=75 cmHg-16 cmHg=59 cmHg，

气体发生等容变化，由查理定律：=，即：=

解得：T3=295 K，t3=22 ℃。

答案：(1)21.4厘米处　(2)22 ℃

12.(10分)(2019·长沙模拟)如图，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA∶SB=1∶2。两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。初始时，A、B中气体的体积皆为V0，温度皆为T0=300 K，A中气体压强pA=1.5p0，p0是汽缸外的大气压强。现对A加热，使其中气体的压强升到pA′=2.0p0，同时保持B中气体的温度不变。求此时A中气体的温度TA′。

【解析】活塞平衡时，由平衡条件得：

pASA+pBSB=p0(SA+SB)

pA′SA+pB′SB=p0(SA+SB)

已知SB=2SA

B中气体初、末态温度相等，设末态体积为VB，

由玻意耳定律得：pB′VB=pBV0

设A中气体末态的体积为VA，因为两活塞移动的距离相等，故有=

对A中气体由理想气体状态方程得：

=

解得：TA′==500 K。

答案：500 K

【加固训练】如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长。粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体)，气柱长L=20 cm。活塞A上方的水银深H=15 cm，两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直至水银的被推入细筒中，求活塞B上移的距离。(设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p0相当于75 cm的水银柱产生的压强。)

【解析】初态封闭气体压强：

p1=pH+p0

当的水银上升到细筒中时，设粗筒横截面积为S，

则HS=h1·，HS=h2S

此时封闭气体压强：

p2=++p0

V1=LS，V2=L′S

由玻意耳定律得p1V1=p2V2

解得L′=18 cm

活塞B上升的距离为：

d=H+L-L′-H=7 cm。

答案：7 cm

13.(12分)如图所示，圆柱形喷雾器高为h，内有高度为的水，上部封闭有压强为p0、温度为T0的空气。将喷雾器移到室内，一段时间后打开喷雾阀门K，恰好有水流出。已知水的密度为ρ，大气压强恒为p0，喷雾口与喷雾器等高。忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体。(室内温度不变)

(1)求室内温度。

(2)在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气，直到水完全流出，求充入空气与原有空气的质量比。

【解析】(1)设喷雾器的横截面积为S，室内温度为T1，喷雾器移到室内一段时间后，封闭气体的压强

p1=p0+ρg·，V0=S·

气体做等容变化：=

解得：T1=(1+)T0

(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象，排完水后，压强为p2，体积为V2=hS。此气体经等温变化，压强为p1时，体积为V3

则p2=p0+ρgh，p1V3=p2V2

即(p0+ρg·)V3=(p0+ρgh)hS

同温度下同种气体的质量比等于体积比，

设充入气体的质量为Δm

则=

解得：=

答案：(1)(1+)T0　(2)