高考物理一轮复习 第13章 第2节 课时提能练36　固体、液体和气体

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A级 基础过关练
1．(2014·全国卷Ⅱ)下列说法正确的是( )
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
BCE [悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，A项错误；空中的小雨滴呈球形是由于水的表面张力作用，使得小雨滴表面积最小而呈球形，B项正确；彩色液晶中的染料分子利用液晶具有光学各向异性的特点，与液晶分子结合而定向排列，当液晶中电场强度不同时，染料分子对不同颜色的光吸收强度不同而显示各种颜色，C项正确；高原地区水的沸点较低是由于高原地区大气压强较小，D项错误；由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热而使其显示的温度低于干泡显示的温度，E项正确．]
2．下列说法正确的是( )
A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化
B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，虽然温度升高，但单位时间内撞击单位面积上的分子数不变
ACD [晶体有固定的熔点，冰糖磨碎后熔点不会发生变化，A项正确；足球充气后难以被压缩，是气体压强增大的缘故，B项错误；等容过程气体不对外界做功，外界也不对气体做功，故吸收热量，其内能一定增加，C项正确；据热力学第二定律的微观意义，一切自发过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，D项正确；温度升高，分子运动的平均速率增加，单位时间内撞击单位面积上的分子数也增大，E项错误．]
3．(2017·洛阳模拟)一定质量理想气体的状态变化如图13­2­5所示，则该气体( )
图13­2­5
A．状态b的压强大于状态c的压强
B．状态a的压强大于状态b的压强
C．从状态c到状态d，体积减小
D．从状态a到状态c，温度升高
E．从状态b到状态d，体积增大
ADE [在V­T图象中等压过程是通过原点的倾斜直线，由eq \f(pV,T)＝C，得p＝C·eq \f(1,\f(V,T))＝C·eq \f(1,k)，压强p大时斜率小，所以A项正确，B项错误；从状态c到状态d，气体体积增大，C项错误；从状态a到状态c，气体体积不变，温度升高，D项正确；从状态b到状态d，温度不变，体积增大，E项正确．]
4．(2017·武汉模拟)固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图13­2­6所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列判断正确的有( )
图13­2­6
A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体
B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形
C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性
D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同
E．图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变
ABD [晶体具有固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则不一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确；晶体在熔化时具有一定的熔点，但由于晶体吸收热量，内能在增大，故E错误．]
B级 题型组合练
5．(2016·全国丙卷)(1)关于气体的内能，下列说法正确的是( )
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
(2)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图13­2­7所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变.
【导学号：92492416】
图13­2­7
【解析】 (1)气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，说法A错误．内能与物体的运动速度无关，说法B错误．气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，说法C正确．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，说法D正确．根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，说法E正确．
(2)设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p′1，长度为l′1；左管中空气柱的压强为p′2，长度为l′2.以cmHg为压强单位．由题给条件得
p1＝p0＋(20.0－5.00) cmHg①
l′1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(20.0－\f(20.0－5.00,2))) cm②
由玻意耳定律得p1l1＝p′1l′1③
联立①②③式和题给条件得
p′1＝144 cmHg④
依题意p′2＝p′1⑤
l′2＝4.00 cm＋eq \f(20.0－5.00,2) cm－h⑥
由玻意耳定律得p2l2＝p′2l′2⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42 cm⑧
【答案】 (1)CDE (2)144 cmHg 9.42 cm
6．(2015·全国卷Ⅰ)(1)下列说法正确的是( )
A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
(2)如图13­2­8所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距eq \f(l,2)，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求：
图13­2­8
①在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；
②缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．
【解析】 (1)将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确；例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确；晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确；熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误．
(2)①设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得
V1＝S1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(l,2)))＋S2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(l－\f(l,2)))①
V2＝S2l②
在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得
S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③
故缸内气体的压强不变．由盖—吕萨克定律有
eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)④
联立①②④式并代入题给数据得
T2＝330 K．⑤
②在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有
eq \f(p′,T)＝eq \f(p1,T2)⑥
联立③⑤⑥式并代入题给数据得
p′＝1.01×105 Pa.
【答案】 (1)BCD (2)①330 K ②1.01×105 Pa
7．(1)(2017·唐山模拟)下列说法正确的是( )
A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力
B．液体的表面层就像张紧的橡皮膜而表现出表面张力，是因为表面层的分子数比液体内部稀疏
C．液晶的光学性质不随所加电场的变化而变化
D．构成液晶的物质微粒只能在其各自的平衡位置两侧做微小振动
E．物体处于固态时，分子排列整齐，而处于液晶态时较松散
ABE [根据表面张力的成因及液面分子的稀疏程度，选项A、B正确；液晶的光学性质表现为各向异性，随所加电场的变化而变化，C项错误；液晶像液体一样具有流动性，而液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置振动一小段时间后，又会转移到另一个平衡位置去振动，即液体分子可以在液体中移动，D项错误；根据液晶分子的特点，E项正确．]
(2)如图13­2­9所示，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔．管内下部被活塞封住一定质量的气体(可视为理想气体)，气体温度为T1.开始时，将活塞上方的气体缓慢抽出，当活塞上方的压强达到p0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6 V1，活塞因重力而产生的压强为0.5p0.继续将活塞上方抽成真空并密封，且整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变，最后将密封的气体缓慢加热．求：
①活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；
②当气体温度达到1.8T1时，气体的压强．
图13­2­9
【解析】 ①抽气过程为等温过程，由玻意耳定律有
eq \f(V,V1)＝eq \f(p0＋0.5p0,0.5p0)
气体等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律有
eq \f(2.6V1＋V1,V)＝eq \f(T′,T1)
解得T′＝1.2T1
②等容升温过程，由查理定律有eq \f(1.8T1,T′)＝eq \f(p2,0.5p0)
解得P2＝0.75p0
【答案】 ①1.2T1 ②0.75p0
8．(1)(2017·柳州模拟)下列说法正确的是( )
A．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
B．一定质量的理想气体，体积减小时，单位体积的分子数增多，气体的压强一定增大
C．利用液晶来检查肿瘤，是利用了液晶的温度效应
D．当分子间的相互作用力为引力时，其分子间没有斥力
E．在水平玻璃板上，散落的水银呈球形或椭球形是由于水银的表面张力使之收缩
ACE [潮湿时空气的相对湿度较大，干燥时空气的相对湿度较小，A项正确；一定质量的理想气体，体积减小时，由于温度变化不确定，则气体的压强不一定增大，B项错误；由于肿瘤组织的温度与周围组织的温度不一样，因此将液晶涂在怀疑有肿瘤处的皮肤上，由于温度效应，液晶会显示不同的颜色，C项正确；分子间同时存在引力和斥力，二力同时存在，D项错误；散落在水平玻璃板上的水银呈球形或椭球形是表面张力的作用，E项正确．]
(2)如图13­2­10所示，一根长l＝75 cm、一端封闭的粗细均匀的玻璃管，管内有一段长h＝25 cm的水银柱，当玻璃管开口向上竖直放置时，管内水银柱封闭气柱的长度l1＝36 cm.已知外界大气压强p＝75 cmHg，管内、外气体的温度不变．如果将玻璃管倒置，使开口竖直向下，问水银柱长度将是多少厘米？
【导学号：92492417】
图13­2­10
【解析】 若水银没有流出管外，设管倒置后管内空气柱的长度为x0，管的横截面积为S，则倒置前有：p0＝100 cmHg，V0＝l1S；倒置后有：p0′＝50 cmHg，V0′＝x0S
由玻意耳定律得：p0V0＝p0′V0′
解得：x0＝72 cm
因为x0＋h>l＝75 cm，可知倒置后有水银从管口流出
设管倒置后空气柱长为x′，则剩下的水银柱的长度必为75 cm－x′，有：
初态：p1＝100 cmHg，V1＝l1S
末态：p1′＝[75－(75－x′)](cmHg)＝x′(cmHg)
V1′＝x′S
由玻意耳定律得：p1V1＝p1′V1′
解得：x1′＝60 cm，x2′＝－60 cm(舍去)
即水银柱长度是：(75－60) cm＝15 cm.
【答案】 15 cm