全程复习构想2018高考物理一轮复习十三章热学2气体固体与液体课时作业
- 格式:pdf
- 大小:334.61 KB
- 文档页数:5
气体、固体与液体一、选择题(每小题均有多个选项符合题目要求)1.下列说法正确的是( )A.水的饱和汽压随温度的升高而减小B.液体的表面张力是由表面层液体分子之间的相互排斥引起的C.控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大D.空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度E.雨水没有透过布雨伞是因为液体有表面张力解析:水的饱和汽压随温度的升高而增大,选项A错误;液体的表面张力是由液体表面层分子之间的相互吸引而引起的,选项B错误.答案:CDE2.(2017·广东第二次大联考)下列说法正确的是( )A.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子间势能之和B.气体的温度变化时,气体分子的平均动能一定改变C.晶体有固定的熔点且物理性质各向异性D.在完全失重的环境中,空中的水滴是个标准的球体E.金属在各个方向具有相同的物理性质,但它是晶体解析:由热力学知识知:气体的内能是分子热运动的动能与分子间势能之和,A错误;气体的温度变化时,气体分子的平均动能变化,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体是各向同性的,C错误;完全失重情况下,液体各方向的力都一样,所以会成为一个标准的球形,D正确;通常金属在各个方向具有相同的物理性质,它为多晶体,E正确.答案:BDE3.下列说法正确的是( )A.理想气体的温度升高时,分子的平均动能一定增大B.一定质量的理想气体体积减小时,单位体积内的分子数增多,气体的压强一定增大C.压缩处于绝热容器中的一定质量的理想气体时,气体的内能一定增加D.理想气体吸收热量的同时体积减小,气体的压强一定增大E.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小解析:理想气体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,选项A正确;对于一定质量的理想气体,当体积减小时,单位体积内的分子数增多,但是气体的压强不一定增大,气体的压强还与分子的平均动能有关,选项B错误;压缩处于绝热容器中的理想气体时,气体不会吸热与放热,由热力学第一定律可知,气体的内能一定增加,选项C正确;气体的体积减小,则外界对气体做功,因气体吸收热量,根据热力学第一定律可知,气体的内能一定增加,则气体的温度升高,由气体状态方程知,气体的压强增大,选项D正确;两分子之间的距离大于r0时,分子力表现为引力,分子力随着分子间距离的增大而先增大后减小,分子势能随着分子间距离的增大而增大,选项E错误.答案:ACD4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体(视为理想气体)封闭在一个可自由压缩的导热容器中,再把容器缓慢移到海水中某深度处,气体的体积减为原来的一半,不计温度的变化,在此过程中,下列说法正确的是( )A.封闭气体对外界做正功B.外界对封闭气体做正功C.封闭气体的分子平均动能不变D.封闭气体从外界吸收热量E.封闭气体向外界放出热量解析:气体的体积减为原来的一半,说明外界对气体做正功,选项A错误,选项B正确;温度不变,所以气体的分子平均动能不变,选项C正确;温度不变,则内能不变,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,封闭气体向外界放出热量,选项D错误,选项E正确.答案:BCE5.下列说法正确的是( )A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故解析:水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,这是不浸润的结果,而干净的玻璃板上不能形成水珠,这是浸润的结果,B错误.玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用,E错误.答案:ACD6.一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则( )A.a→b过程中,气体的体积不断增大B.b→c过程中,气体的体积保持不变C.c→d过程中,气体的体积不断增大D.d→a过程中,气体的体积保持不变E.b→c→d过程中,气体的内能不断减小解析:bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,在b→c过程中,气体的体积保持不变,选项B正确;ab是等温线,在a→b过程中,气体的压强减小,则气体的体积增大,选项A正确;cd是等压线,在c→d过程中,气体的温度降低,则气体的体积减小,选项C错误;连接aO交cd于e点,如图所示,则ae是等容线,V a=V e,因为V d<V e,所以V d<V a,选项D错误;b→c→d过程中,气体的温度不断降低,故理想气体的内能不断减小,选项E正确.答案:ABE二、非选择题7. 如图所示,导热汽缸平放在水平地面上,用横截面积均为S=0.1×10-2m2的A、B 两个光滑活塞封闭Ⅰ、Ⅱ两部分理想气体,活塞A、B的质量分别为m A=2 kg,m B=4 kg,活塞A、B到汽缸底部的距离分别为20 cm和8 cm,活塞的厚度不计.现将汽缸转至开口向上,环境温度不变,外界大气压强p0=1.0×105Pa.待状态稳定时,求活塞A移动的距离.(重力加速度g取10 m/s2)对理想气体Ⅰ,由玻意耳定律得形管倒置于水银槽中,A端下部封闭,内封有其余各段水银柱的长度如图所示,管加热要使两管内上部水银面相平,求两部分气体的状态=20SB=-x S T′A①=(75-)(45-如图,两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑,其下部由体积倍,A上端封闭,。
能力课 气体实验定律的综合应用一、选择题1.对于一定质量的理想气体,在温度不变的条件下,当它的体积减小时,下列说法正确的是( )①单位体积内分子的个数增加 ②在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多 ③在单位时间、单位面积上气体分子对器壁的作用力不变 ④气体的压强增大A .①④B .①②④C .①③④D .①②③④解析:选B 在温度不变的条件下,当它的体积减小时,单位体积内分子的个数增加,气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多,气体压强增大,故B 正确,A 、C 、D 错误.2.(多选)如图所示,一定质量的理想气体,沿状态A 、B 、C 变化,下列说法中正确的是( )A .沿A →B →C 变化,气体温度不变 B .A 、B 、C 三状态中,B 状态气体温度最高 C .A 、B 、C 三状态中,B 状态气体温度最低D .从A →B ,气体压强减小,温度升高E .从B →C ,气体密度减小,温度降低解析:选BDE 由理想气体状态方程pVT=常数可知,B 状态的pV 乘积最大,则B 状态的温度最高,A 到B 的过程是升温过程,B 到C 的过程是降温过程,体积增大,密度减小,选项B 、D 、E 正确,选项A 、C 错误.3.如图所示,U 形汽缸固定在水平地面上,用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体,已知汽缸不漏气,活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦.初始时,外界大气压强为p 0,活塞紧压小挡板.现缓慢升高汽缸内气体的温度,则选项图中能反映汽缸内气体的压强p 随热力学温度T 变化的图象是( )解析:选B 当缓慢升高汽缸内气体温度时,开始一段时间气体发生等容变化,根据查理定律可知,缸内气体的压强p 与汽缸内气体的热力学温度T 成正比,在p T 图象中,图线是过原点的倾斜的直线;当活塞开始离开小挡板时,缸内气体的压强等于外界的大气压,气体发生等压膨胀,在p T 图象中,图线是平行于T 轴的直线,B 正确.二、非选择题4.(2018届宝鸡一模)如图所示,两端开口的汽缸水平固定,A 、B 是两个厚度不计的活塞,面积分别为S 1=20 cm 2,S 2=10 cm 2,它们之间用一根细杆连接,B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M 的重物C 连接,静止时汽缸中的空气压强p =1.3×105Pa ,温度T =540 K ,汽缸两部分的气柱长均为L .已知大气压强p 0=1×105Pa ,取g =10 m/s 2,缸内空气可看作理想气体,不计一切摩擦.求:(1)重物C 的质量M ;(2)逐渐降低汽缸中气体的温度,活塞A 将向右缓慢移动,当活塞A 刚靠近D 处而处于平衡状态时缸内气体的温度.解析:(1)活塞整体受力处于平衡状态,则有pS 1+p 0S 2=p 0S 1+pS 2+Mg代入数据解得M =3 kg.(2)当活塞A 靠近D 处时,活塞整体受力的平衡方程没变,气体压强不变,根据气体的等压变化有S 1+S 2L T =S 2×2LT ′解得T ′=360 K. 答案:(1)3 kg (2)360 K5.(2018届鹰潭一模)如图所示,是一个连通器装置,连通器的右管半径为左管的两倍,左端封闭,封有长为30 cm 的气柱,左右两管水银面高度差为37.5 cm ,左端封闭端下60 cm 处有一细管用开关D 封闭,细管上端与大气联通,若将开关D 打开(空气能进入但水银不会入细管),稳定后会在左管内产生一段新的空气柱.已知外界大气压强p 0=75 cmHg.求:稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少?解析:空气进入后将左端水银柱隔为两段,上段仅30 cm ,初始状态对左端上面空气有p 1=p 0-h 1=75 cmHg -37.5 cmHg =37.5 cmHg末状态左端上面空气柱压强p 2=p 0-h 2=75 cmHg -30 cmHg =45 cmHg 由玻意耳定律p 1L 1S =p 2L 2S 解得L 2=p 1L 1p 2=37.5×3045cm =25 cm 上段水银柱上移,形成的空气柱长为5 cm ,下段水银柱下移,与右端水银柱等高 设下移的距离为x ,由于U 形管右管内径为左管内径的2倍,则右管横截面积为左管的4倍, 由等式7.5-x =x4,解得x =6 cm所以产生的空气柱总长为L =(6+5+25)cm =36 cm. 答案:36 cm6.(2019届河北四市调研)如图,横截面积相等的绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦,两汽缸内都装有理想气体,初始时体积均为V 0、温度为T 0且压强相等,缓慢加热A 中气体,停止加热达到稳定后,A 中气体压强变为原来的1.5倍,设环境温度始终保持不变,求汽缸A 中气体的体积V A 和温度T A .解析:设初态压强为p 0,对汽缸A 加热后A 、B 压强相等:p B p 0B 中气体始、末状态温度相等,由玻意耳定律得 p 0V 0p 0V B2V 0=V A +V B 解得V A =43V 0对A 部分气体,由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=错误! 解得T A =2T 0.答案:43V 0 2T 07.(2018年全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气.当U 形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l 1=18.0 cm 和l 2=12.0 cm ,左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边.求U 形管平放时两边空气柱的长度.在整个过程中,气体温度不变.解析:设U 形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p ,此时原左、右两边空气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1=p 2+ρg (l 1-l 2)①式中ρ为水银密度,g 为重力加速度. 由玻意耳定律有p 1l 1=pl 1′② p 2l 2=pl 2′③ l 1′-l 1=l 2-l 2′④由①②③④式和题给条件得l 1′=22.5 cm l 2′=7.5 cm.答案:22.5 cm 7.5 cm8.(2019届福州质检)如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑绝热汽缸,汽缸下面有加热装置.开始时整个装置处于平衡状态,缸内理想气体Ⅰ、Ⅱ两部分高度均为L 0,温度均为T 0.已知活塞A 导热、B 绝热,A 、B 质量均为m 、横截面积为S ,外界大气压强为p 0保持不变,环境温度保持不变.现对气体Ⅱ缓慢加热,当A 上升h 时停止加热,求:(1)此时气体Ⅱ的温度;(2)若在活塞A 上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于m 时,气体Ⅰ的高度. 解析:(1)气体Ⅱ这一过程为等压变化 初状态:温度T 0、体积V 1=L 0S 末状态:温度T 、体积V 2=(L 0+h )S 根据查理定律可得V 1T 0=V 2T解得T =L 0+hL 0T 0. (2)气体Ⅰ这一过程做等温变化 初状态:压强p 1′=p 0+mg S体积V 1′=L 0S末状态:压强p 2′=p 0+2mgS体积V 2′=L 1′S由玻意耳定律得p 1′L 0S =p 2′L 1′S 解得L 1′=p 0S +mgp 0S +2mgL 0.答案:(1)L 0+h L 0T 0 (2)p 0S +mgp 0S +2mgL 0 |学霸作业|——自选一、选择题1.(多选)(2018届兰州一中月考)如图所示,密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同,现对该容器缓慢加热,当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时,则( )A .氢分子的平均动能增大B .氢分子的势能增大C .氢气的内能增大D .氢气的内能可能不变E .氢气的压强增大解析:选ACE 温度是分子的平均动能的标志,氢气的温度升高,则分子的平均动能一定增大,故A 正确;氢气视为理想气体,气体分子势能忽略不计,故B 错误;密闭容器内气体的内能由分子动能决定,氢气的分子动能增大,则内能增大,故C 正确,D 错误;根据理想气体的状态方程pV T=C 可知,氢气的体积不变,温度升高则压强增大,故E 正确.2.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( ) A .压强变大时,分子热运动必然变得剧烈 B .保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈 C .压强变大时,分子间的平均距离必然变小 D .压强变小时,分子间的平均距离可能变小解析:选BD 根据理想气体的状态方程pV T=C 可知,当压强变大时,气体的温度不一定变大,分子热运动也不一定变得剧烈,选项A 错误;当压强不变时,气体的温度可能变大,分子热运动也可能变得剧烈,选项B 正确;当压强变大时,气体的体积不一定变小,分子间的平均距离也不一定变小,选项C 错误;当压强变小时,气体的体积可能变小,分子间的平均距离也可能变小,选项D 正确.V 与温度T 的关系图象,它由状态A 经等温过程到状态B ,再经等容过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的压强分别为p A 、p B 、p C ,则下列关系式中正确的是( )A .p A <pB ,p B <pC B .p A >p B ,p B =p C C .p A >p B ,p B <p CD .p A =p B ,p B >p C解析:选A 由pVT=常量,得A 到B 过程,T 不变,体积减小,则压强增大,所以p A <p B ;B 经等容过程到C ,V 不变,温度升高,则压强增大,即p B <p C ,所以A 正确.二、非选择题4.图甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值;(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p T 图象,并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.解析:(1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V BT B所以T A =V A V BT B =,0.6)×300 K=200 K.(2)由题图甲可知,由B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p C T C所以p C =T C T B p B =400300p B =43p B =43×1.5×105 Pa =2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p T 图象如图所示. 答案:(1)等压变化 200 K (2)见解析5.(2018届商丘一中押题卷)如图所示,用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分A 、B 两部分,初态时已知A 、B 两部分气体的热力学温度分别为330 K 和220 K ,它们的体积之比为2∶1,末态时把A 气体的温度升高70 ℃,把B 气体温度降低20 ℃,活塞可以再次达到平衡.求气体A 初态的压强p 0与末态的压强p 的比值.解析:设活塞原来处于平衡状态时A 、B 的压强相等为p 0,后来仍处于平衡状态压强相等为p .根据理想气体状态方程,对于A 有p 0V A T A =pV A ′T A ′① 对于B 有 p 0V B T B =pV B ′T B ′② 化简得V A ′V B ′=83③ 由题意设V A =2V 0,V B =V 0④ 汽缸的总体积为V =3V 0⑤ 所以可得V A ′=811V =2411V 0⑥将④⑥代入①式得p 0p =910. 答案:9106.(2018年全国卷Ⅱ)如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a 和b ,a 、b间距为h ,a 距缸底的高度为H ;活塞只能在a 、b 间移动,其下方密封有一定质量的理想气体.已知活塞质量为m ,面积为S ,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦.开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p 0,温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b 处.求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功.重力加速度大小为g .解析:开始时活塞位于a 处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动,设此时汽缸中气体的温度为T 1,压强为p 1,根据查理定律有p 0T 0=p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S =p 0S +mg ②联立①②式可得T 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0③ 此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b 处,设此时汽缸中气体的温度为T 2;活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1=V 2T 2④ 式中V 1=SH ⑤ V 2=S (H +h )⑥联立③④⑤⑥式解得T 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为W =(p 0S +mg )h .答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫1+h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0 (p 0S +mg )h 7.(2016年全国卷Ⅲ)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p 0=75.0 cmHg.环境温度不变.解析:设初始时,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=p 0,长度为l 2.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p 1=p 0+(20.0-5.00)cmHg ① l 1′=,2)))cm ②由玻意耳定律得p 1l 1=p 1′l 1′③ 联立①②③式和题给条件得p 1′=144 cmHg ④依题意p 2′=p 1′⑤l 2′=4.00 cm +,2) cm -h ⑥由玻意耳定律得p 2l 2=p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h =9.42 cm. 答案:144 cmHg 9.42 cm8.(2019届沈阳模拟)如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为S ,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长,已知周围环境温度为T 0,大气压强恒为p 0,弹簧的劲度系数k =p 0Sl 0(S 为活塞横截面积),原长为l 0,一段时间后,环境温度降低,在活塞上施加一水平向右的压力,使活塞缓慢向右移动,当压力增大到某一值时保持恒定,此时活塞向右移动了l 0p 0.(1)求此时缸内气体的温度T 1;(2)对汽缸加热,使气体温度缓慢升高,当活塞移动到距汽缸底部l 0时,求此时缸内气体的温度T 2.解析:(1)汽缸内的气体,初态时:压强为p 0,体积为V 0=Sl 0,温度为T 0末态时:压强为p 1p 0,体积为V 1=S (l 0l 0) 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=p 1V 1T 1解得T 1T 0.(2)当活塞移动到距汽缸底部l 0时,体积为V 2Sl 0,设气体压强为p 2 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=p 2V 2T 2此时活塞受力平衡方程为p 0S +F -p 2S +k (l 0-l 0)=0l 0后压力F 保持恒定,活塞受力平衡 p 0S +Fp 0S -k (l 0)=0解得T 2T 0. 答案:T 0 T 09.(2017年全国卷Ⅱ)一热气球体积为V ,内部充有温度为T a 的热空气,气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压,温度T 0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m 0,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 的空气在温度为T 0时的体积为V 0,密度为ρ0=mV 0① 在温度为T 时的体积为V T ,密度为ρ(T )=m V T② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0=V TT③ 联立①②③式得ρ(T )=ρ0T 0T④气球所受到的浮力为f =ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f =Vgρ0T 0T b.⑥(2)气球内热空气所受的重力为G =ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G =Vg ρ0T 0T a.⑧ (3)设该气球还能托起的最大质量为m ,由力的平衡条件得mg =f -G -m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨式得m =Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b -1T a -m 0. 答案:(1)Vgρ0T 0T b (2)Vgρ0T 0T a(3)Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b -1T a -m 0。
课时提能练(三十六) 固体、液体和气体(限时:40分钟)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1325A .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V T 图象中等压过程是通过原点的倾斜直线,由pV T =C ,得p =C ·1V T =C ·1k,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1326A .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p 0=75.0 cmHg.环境温度不变.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p 1,长度为l 1;左管中空气柱的压强为p 2=p 0,长度为l 2.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p 1=p 0+(20.0-5.00) cmHg① l ′1=⎝ ⎛⎭⎪⎫20.0-20.0-5.002 cm ②由玻意耳定律得p 1l 1=p ′1l ′1③ 联立①②③式和题给条件得p ′1=144 cmHg④ 依题意p ′2=p ′1 ⑤l ′2=4.00 cm +20.0-5.002 cm -h ⑥由玻意耳定律得p 2l 2=p ′2l ′2 ⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h =9.42 cm⑧ 【答案】 (1)CDE (2)144 cmHg 9.42 cm6.(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m 1=2.50 kg ,横截面积为S 1=80.0 cm 2;小活塞的质量为m 2=1.50 kg ,横截面积为S 2=40.0 cm 2;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 =1.00×105Pa ,温度为T =303 K .初始时大活塞与大圆筒底部相距l 2,两活塞间封闭气体的温度为T 1=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/s 2.求:图1328①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V 1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V 2,温度为T 2.由题给条件得V 1=S 1⎝ ⎛⎭⎪⎫l 2+S 2⎝ ⎛⎭⎪⎫l -l 2 ① V 2=S 2l ②在活塞缓慢下移的过程中,用p 1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S 1(p 1-p )=m 1g +m 2g +S 2(p 1-p ) ③故缸内气体的压强不变.由盖—吕萨克定律有V 1T 1=V 2T 2④联立①②④式并代入题给数据得 T 2=330 K . ⑤②在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p 1.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p ′T =p 1T 2⑥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 Pa7.(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T 1.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p 0时,活塞下方气体的体积为V 1,活塞上方玻璃管的容积为2.6 V 1,活塞因重力而产生的压强为0.5p 0.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1.8T 1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V V 1=p 0+0.5p 00.5p 0气体等压膨胀过程,由盖—吕萨克定律有2.6V 1+V 1V =T ′T 1解得T ′=1.2T 1②等容升温过程,由查理定律有1.8T 1T ′=p 20.5p 0解得P 2=0.75p 0【答案】 ①1.2T 1 ②0.75p 08.(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l 1=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?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。
第二讲 固体、液体与气体[A 组·基础题]一、单项选择题1.关于液晶,下列说法中正确的有( )A .液晶是一种晶体B .液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C .液晶的光学性质不随温度的变化而变化D .液晶的光学性质随光照的变化而变化解析:液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,A 、B 错误;外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质,温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,C 错误,D 正确.答案:D2.已知湖水深度为20 m ,湖底水温为4 ℃,水面温度为17 ℃,大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时,其体积约为原来的(g 取10 m/s 2,ρ水=1.0×103 kg/m 3)( )A .12.8倍B .8.5倍C .3.1倍D .2.1倍 解析:p 1=p 0+ρgh =3.0×105 Pa ,由p 1V 1T 1=p 0V 0T 0,解得V 0≈3.1V 1,C 正确. 答案:C二、多项选择题3.对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( )A .压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B .保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C .压强变大时,分子间的平均距离必然变小D .压强变小时,分子间的平均距离可能变小解析:对一定量的稀薄气体,压强变大,温度不一定升高,因此分子热运动不一定变得剧烈,A 项错误;在保持压强不变时,如果气体体积变大则温度升高,分子热运动变得剧烈,选项B 正确;在压强变大或变小时气体的体积可能变大,可能变小,也可能不变,因此选项C 错误,D 正确.答案:BD4.(2017·湖南十校联考)如图,固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体,汽缸置于温度不变的环境中.现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化.下列图象中p 、V 和U 分别表示该气体的压强、体积和内能,E -k 表示该气体分子的平均动能,n 表示单位体积内气体的分子数,a 、d 为双曲线,b 、c 为直线.能正确反映上述过程的是( )解析:汽缸置于温度不变的环境中说明气体做等温变化,其p V 图象是双曲线,A 正确;理想气体的内能由分子平均动能决定,温度不变,分子的平均动能不变,气体的内能不变,B 正确,C 错误;单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数,容器内分子总数不变,D 正确.答案:ABD三、非选择题5.(2017·湖北优质高中联考)如图所示,两容器A 、B 中分别装有同种理想气体,用粗细均匀的U 形管连通两容器,管中的水银滴把两容器隔开,两容器A 、B 的容积(包括连接它们的U 形管部分)均为174 cm 3,U 形管的横截面积为S =1 cm 2.容器A 中气体的温度为7 ℃,容器B 中气体的温度为27 ℃,水银滴恰在玻璃管水平部分的中央保持平衡.调节两容器的温度,使两容器温度同时升高10 ℃,水银滴将向何方移动?移动距离为多少?解析:设水银滴向右移动的距离为x ,则对于容器A 有 p A V A T A =p A V A +xS T A ′, 对于容器B 有p B V B T B =p B V B -xS T B ′, 开始时水银滴保持平衡,则有p A =p B ,V A =V B =174 cm 3,温度升高后水银滴保持平衡,则有p A ′=p B ′,联立则有x =0.2 cm.答案:水银滴向右移动0.2 cm[B 组·能力题]非选择题6.(2017·山东临沂模拟)如图是一种气压保温瓶的结构示意图.其中出水管很细,体积可忽略不计,出水管口与瓶胆口齐平,用手按下按压器时,气室上方的小孔被堵塞,使瓶内气体压强增大,水在气压作用下从出水管口流出.最初瓶内水面低于出水管口10 cm ,此时瓶内气体(含气室)的体积为2.0×102 cm 3,已知水的密度为1.0×103 kg/m 3,按压器的自重不计,大气压强p 0=1.01×105 Pa ,取g =10 m/s 2.求:(1)要使水从出水管口流出,瓶内水面上方的气体压强的最小值;(2)当瓶内气体压强为1.16×105Pa 时,瓶内气体体积的压缩量.(忽略瓶内气体的温度变化)解析:(1)由题意知,瓶内、外气体压强以及水的压强存在以下关系: p 内=p 0+p 水=p 0+ρgh 水代入数据得p 内=1.02×105 Pa.(2)当瓶内气体压强为p =1.16×105 Pa 时,设瓶内气体的体积为V .由玻意耳定律为p 0V 0=pV ,压缩量为ΔV =V 0-V ,已知瓶内原有气体体积V 0=2.0×102 cm 3,解得ΔV =25.9 cm 3.答案:(1)1.02×105 Pa (2)25.9 cm 37.(2015·高考全国卷Ⅰ)如图,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m 1=2.50 kg ,横截面积为S 1=80.0 cm 2;小活塞的质量为m 2=1.50 kg ,横截面积为S 2=40.0 cm 2;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l 2,两活塞间封闭气体的温度为T 1=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/s 2.求:(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)设初始时气体体积为V 1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V 2,温度为T 2,由题给条件得 V 1=S 2(l -l 2)+S 1(l 2) ① V 2=S 2l ②在活塞缓慢下移的过程中,用p 1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S 1(p 1-p )=m 1g +m 2g +S 2(p 1-p )③故缸内气体的压强不变.由盖—吕萨克定律有V 1T 1=V 2T 2④ 联立①②④式并代入题给数据得T 2=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p 1.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p ′T =p 1T 2⑥ 联立③⑤⑥式并代入题给数据得p ′=1.01×105 Pa.⑦答案:(1)330 K (2)1.01×105 Pa。
课时作业43[双基过关练]1.(多选)铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等.所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6 m ,列车固有振动周期为0.315 s .下列说法正确的是( )A .列车的危险速率为20 m/sB .列车的危险速率为40 m/sC .列车过桥需要减速,是为了防止发生共振现象D .列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的E .增加钢轨的长度有利于列车高速运行解析:对于受迫振动,当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象,所以列车的危险速率v =LT=40 m/s ,A 错误、B 正确;为了防止共振现象发生,列车过桥需要减速,C 正确;列车运行的振动频率等于做受迫振动的驱动力的频率,与列车的固有频率无关,D 项错;由v =LT知L 增大时,T 不变,v 变大,E 正确.答案:BCE2.(2020·西安部分学校联考)(多选)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x 随时间变化的关系式为x =Asin ωt,如图所示,则( )A .弹簧在第1 s 末与第5 s 末的长度相同B .简谐运动的频率为18 HzC .第3 s 末,弹簧振子的位移大小为22A D .第3 s 末至第5 s 末,弹簧振子的速度方向不变 E .第5 s 末,弹簧振子的速度和加速度均为正值解析:在水平方向上做简谐运动的弹簧振子,其位移x 的正、负表示弹簧被拉伸或压缩,所以弹簧在第1 s 末与第5 s 末时,虽然位移大小相同,但方向不同,弹簧长度不同,选项A 错误;由题图可知,T=8 s ,故频率为f =18 Hz ,选项B 正确;ω=2πT =π4 rad/s ,则将t =3 s 代入x =Asin π4t ,可得弹簧振子的位移大小x =22A ,选项C 正确;第3 s 末至第5 s 末弹簧振子沿同一方向经过平衡位置,速度方向不变,选项D 正确;第5 s 末,弹簧振子位移为负值,并正远离平衡位置,此时弹簧振子的速度为负值,加速度为正值,选项E 错误.答案:BCD3.(多选)如图所示为在同一地点的甲、乙两单摆的振动图象,下列说法中正确的是( )A .甲、乙两单摆的摆长相等B .甲摆球的振幅比乙摆球的大C .甲摆球的机械能比乙摆球的大D .在t =0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆球E .在t =1.0 s 时有正向最大速度的是甲摆球解析:由图可知,甲摆的振幅大,B 正确.由图可知,两摆的周期相等,则摆长相等,因两摆球的质量关系不明确,故无法比较它们的机械能的大小,A 正确、C 错误.t =0.5 s 时乙摆球在负的最大位移处,故有正向最大加速度,D 正确.t =1.0 s 时,甲摆球在负的最大位移处,速度为零,而乙摆球在平衡位置处且向正方向运动,故乙摆球有正向最大速度,E 错误.答案:ABD4.(多选)劲度系数为20 N/cm 的弹簧振子的振动图象如图所示,则( )A .在图中A 点对应的时刻振子所受的弹力大小为0.5 N ,方向指向x 轴负方向B .在图中A 点对应的时刻振子的速度方向指向x 轴正方向C .在0~4 s 内,振子做了2次全振动D .在0~4 s 内,振子通过的路程为0.35 cm ,位移为0E .在0~4 s 内,振子通过的路程为4 cm ,位移为0解析:由图可知,A 点在t 轴上方,此时振子的位移x =0.25 cm ,所以振子所受的弹力F =-kx =-5 N ,即弹力大小为5 N ,方向指向x 轴负方向,A 错误;过A 点作图象的切线,该切线斜率为正值,即振子的速度方向指向x 轴正方向,B 正确;由图可知,周期为2 s ,振幅为0.5 cm ,故在0~4 s 内,振子完成2次全振动,由于t =0时刻和t =4 s 时刻振子都在最大位移处,所以在0~4 s 内,振子的位移为零,振子通过的路程为2×4×0.5 cm=4 cm ,D 错误,C 、E 正确.答案:BCE5.(2020·广东顺德一模)(多选)弹簧振子在光滑水平面上振动,其位移时间图象如图所示,则下列说法正确的是( )A .10秒内振子的路程为2 mB .动能变化的周期为2.0 sC .在t =0.5 s 时,弹簧的弹力最大D .在t =1.0 s 时,振子的速度反向E .振动方程是x =0.10sinπt(m)解析:根据振动图象可知周期T =2.0 s ,振幅A =10 cm ,t =10 s =5T ,一个周期通过的路程为4A ,则10 s 内通过的路程s =5×4A=20×10 cm=200 cm =2 m ,故A 正确;每次经过平衡位置动能最大,在最大位移处动能为0,在振子完成一个周期的时间内,动能完成2个周期的变化,故动能变化的周期为1 s ,故B 错误;t =0.5 s 时,振子处于最大位移处,弹簧的弹力最大,故C 正确;在t =0.5 s 到t =1.5 s 时间内振子沿x 负方向运动,在t =0.1 s 时,振子的速度未反向,故D 错误;由振动图象知T =2.0 s ,角速度ω=2πT =2π2rad/s =π rad/s,振动方程x =0.10sinπt(m),故E 正确.答案:ACE6.(2020·广东深圳一调)(多选)一个质点经过平衡位置O ,在A 、B 间做简谐运动,如图(a)所示,它的振动图象如图(b)所示,设向右为正方向,下列说法正确的是( )A .OB =5 cmB .第0.2 s 末质点的速度方向是A→OC .第0.4 s 末质点的加速度方向是A→OD .第0.7 s 末时质点位置在O 点与A 点之间E .在4 s 内完成5次全振动解析:由图(b)可知振幅为5 cm ,则OB =OA =5 cm ,A 项正确;由图可知0~0.2 s 内质点从B 向O 运动,第0.2 s 末质点的速度方向是B→O,B 项错误;由图可知第0.4 s 末质点运动到A 点处,则此时质点的加速度方向是A→O,C 项正确;由图可知第0.7 s 末时质点位置在O 与B 之间,D 项错误;由图(b)可知周期T =0.8 s ,则在4 s 内完成全振动的次数为4 s0.8 s=5,E 项正确.答案:ACE7.如图甲是一个单摆振动的情形,O 是它的平衡位置,B 、C 是摆球所能到达的最远位置.设向右为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.根据图象回答:(1)单摆振动的频率是多大? (2)开始时摆球在何位置?(3)若当地的重力加速度为10 m/s 2,试求这个摆的摆长是多少?(计算结果保留两位有效数字)解析:(1)由题图乙知周期T =0.8 s ,则频率f =1T=1.25 Hz.(2)由题图乙知,t =0时摆球在负向最大位移处,因向右为正方向,所以开始时摆球在B 点.(3)由T =2πl g ,得l =gT24π2≈0.16 m.答案:(1)1.25 Hz (2)B 点 (3)0.16 m [能力提升练]8.(多选)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y =0.1sin(2.5πt)m.t=0时刻,一小球从距物块h 高处自由落下;t=0.6 s 时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g =10 m/s 2.以下判断正确的是( )A .h =1.7 mB .简谐运动的周期是0.8 sC .0.6 s 内物块运动的路程是0.2 mD .t =0.4 s 时,物块与小球运动方向相反E .t =0.4 s 时,物块与小球运动方向相同解析:由小物块的运动方程可知,2πT =2.5π,T =0.8 s ,故B 正确.0.6 s 内物块运动了34个周期,故路程应为0.3 m ,C 错.t =0.4 s 时物块运动了半个周期,正向下运动,与小球运动方向相同,故D 错、E 正确.t =0.6 s 时,物块的位移y =-0.1 m ,小球下落距离H =12gt 2=1.8 m ,由题图可知,h =H +y =1.7 m ,故A 正确.答案:ABE9.(多选)如图所示,在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸,一带有铅笔的弹簧振子在B 、C 两点间做机械振动,可以在白纸上留下痕迹.已知弹簧的劲度系数为k =10 N/m ,振子的质量为0.5 kg ,白纸移动速度为2 m/s ,弹簧弹性势能的表达式为E p =12ky 2,不计一切摩擦.在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线,则下列说法中正确的是( )A .该弹簧振子的振幅为1 mB .该弹簧振子的周期为1 sC .该弹簧振子的最大加速度为10 m/s 2D .该弹簧振子的最大速度为2 m/sE .该弹簧振子的最大速度为 5 m/s解析:弹簧振子振幅为振子偏离平衡位置的最大距离,所以该弹簧振子的振幅为A =0.5 m ,即50 cm ,选项A 错误;由题图所示振子振动曲线可知,白纸移动x =2 m ,振动一个周期,所以弹簧振子的周期为T =x v =1 s ,选项B 正确;该弹簧振子所受最大回复力F =kA =10×0.5 N=5 N ,最大加速度为a =F m=10 m/s 2,选项C 正确;根据题中弹簧弹性势能的表达式E p =12ky 2,弹簧振子振动过程中机械能守恒,由12mv 2m =12kA 2可得该弹簧振子的最大速度为v max =kmA = 5 m/s ,选项D 错误、E 正确.答案:BCE10.(2020·温州十校联考)弹簧振子以O 点为平衡位置,在B 、C 两点间做简谐运动,在t =0时刻,振子从O 、B 间的P 点以速度v 向B 点运动;在t =0.2 s 时,振子速度第一次变为-v ;在t =0.5 s 时,振子速度第二次变为-v.(1)求弹簧振子振动周期T ;(2)若B 、C 之间的距离为25 cm ,求振子在4.0 s 内通过的路程;(3)若B 、C 之间的距离为25 cm ,从平衡位置计时,写出弹簧振子位移表达式,并画出弹簧振子的振动图象.解析:(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示,由对称性可得:T =0.5×2 s=1.0 s.(2)若B 、C 之间距离为25 cm ,则振幅A =12×25 cm=12.5 cm ,振子4.0 s 内通过的路程s =4T×4×12.5cm =200 cm.(3)根据x =Asin ωt,A =12.5 cm ,ω=2πT=2π得x =12.5sin 2πt(cm).振动图象为答案 (1)1.0 s (2)200 cm(3)x =12.5sin2πt(cm) 图象见解析图高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
课时规范练39 固体液体气体一、基础对点练1.(多选)(固体和液体的性质、分子动理论)(河南高三月考)下列说法正确的是( )A.液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性B.当水蒸气达到饱和时,仍有水分子不断从液体中飞出C.晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点D.给车胎打气打到最后会比较吃力,是因为分子间存在斥力E.液体表面张力的方向为液体表面的切向2.(多选)(气体压强的微观解释)(山西太原高三)关于容器内理想气体的压强,下列说法正确的是( )A.气体压强的大小等于分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小B.气体压强的大小等于单位时间内,分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小C.气体压强的大小等于单位时间内,分子作用在器壁单位面积上的平均冲量的大小D.若温度不变,单位时间内、单位面积上与器壁碰撞的分子数越多,压强越大E.分子的平均动能增大时,压强一定增大3.(多选)(气体分子动理论)(广东广州高三模拟)表中数据是某地区1~6月份气温与气压的对照表:6月份与1月份相比较,下列说法正确的是( )A.空气中每个气体分子无规则热运动速度加快了B.空气中气体分子的平均动能增加了C.单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数增加了D.单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数减少了E.速率大的空气分子比例较多4.(多选)(气体状态变化的图象问题)(甘肃临夏中学高三期中)下图是一定质量的理想气体的p-V图线,若其状态由A→B→C→A,且A→B等容,B→C等压,C→A等温,则气体在A、B、C三个状态时( )A.气体的内能U A=U C>U BB.气体分子的平均速率v A>v B>v CC.气体分子对器壁单位面积的平均作用力F A>F B=F CD.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数是N A>N B,N A>N CE.单位体积内气体的分子数n A=n B=n C5.(多选)(气体实验定律和理想气体状态方程的应用)(河南高三月考)下图为伽利略设计的一种测温装置示意图,细玻璃管的上端与导热良好的薄玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定质量的理想气体。
根底课 2 固体、液体和气体一、选择题1.(2018年江苏卷)如下列图,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.当空气温度不变,假设一段时间后发现该温度计示数减小,如此( )A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大解析:选A 一段时间后发现该温度计示数减小,说明纱布巾的水蒸发加快,说明空气的相对湿度减小,水蒸气的压强减小,选项A正确,B错误;温度不变,空气中水的饱和汽压不变,选项C、D错误.2.(2018届南京一模)如下列图,把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就变钝了.产生这一现象的原因是( )A.玻璃是非晶体,熔化再凝固后变成晶体B.玻璃是晶体,熔化再凝固后变成非晶体C.熔化的玻璃外表分子间表现为引力使其外表绷紧D.熔化的玻璃外表分子间表现为斥力使其外表扩张解析:选C 玻璃是非晶体,熔化再凝固后仍然是非晶体,故A、B错误;玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝,是外表张力的作用,因为外表张力具有减小外表积的作用,即使液体外表绷紧,故C正确,D错误.3.(多项选择)对如下几种固体物质的认识,正确的有( )A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规如此D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同解析:选AD 晶体在熔化过程中温度保持不变,食盐具有这样的特点,如此说明食盐是晶体,选项A正确;蜂蜡的导热特点是各向同性的,烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形,说明云母片的导热特点是各向异性的,故云母片是晶体,选项B错误;天然石英表现为各向异性,如此该物质微粒在空间的排列是规如此的,选项C错误;石墨与金刚石皆由碳原子组成,但它们的物质微粒排列结构是不同的,选项D正确.4.(多项选择)(2019届武汉模拟)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如下列图,横轴表示时间t,纵轴表示温度T.如下判断正确的有( )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一样E.图线甲中ab段温度不变,所以甲的内能不变解析:选ABD 晶体具有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,所以固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体,故A正确;固体甲假设是多晶体,如此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假设是多晶体,如此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,有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体,如此固体甲和固体乙的化学成分有可能一样,故D正确;晶体在熔化时温度不变,但由于晶体吸收热量,内能在增大,故E错误.5.(多项选择)(2017年全国卷Ⅰ)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.如下说法正确的答案是( )A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比拟大解析:选ABC 根据气体分子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曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A正确;题图中虚线占百分比拟大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;题图中实线占百分比拟大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形,选项C正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D错误;由分子速率分布图可知,与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比拟小,选项E错误.6.(多项选择)如下说法正确的答案是( )A.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子势能之和B.气体的温度变化时,气体分子的平均动能一定也变化C.晶体有固定的熔点且物理性质具有各向异性D.在完全失重的环境中,空中的水滴是个标准的球体E.金属在各个方向具有一样的物理性质,为多晶体解析:选BDE 由热力学知识知,气体的内能是分子热运动的动能与分子势能之和,A 错误;气体的温度变化时,气体分子的平均动能也变化,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性,C错误;完全失重情况下,液体各方向的力都一样,所以会成为一个标准的球体,D正确;通常金属在各个方向具有一样的物理性质,为多晶体,E正确.7.(多项选择)(2019届贵阳摸底)以下说法正确的答案是( )A.金刚石、食盐都有确定的熔点B.饱和汽的压强与温度无关C.一些小昆虫可以停在水面上是由于液体外表张力的作用D.多晶体的物理性质表现为各向异性E.当人们感觉空气枯燥时,空气的相对湿度一定较小解析:选ACE 金刚石、食盐都是晶体,有确定的熔点,选项A正确;饱和汽的压强与温度有关,选项B错误;因为液体外表张力的存在,有些小昆虫能停在水面上,选项C正确;多晶体的物理性质表现为各向同性,选项D错误;在一定温度条件下,相对湿度越小,水蒸发得也就越快,人就越感到枯燥,故当人们感到枯燥时,空气的相对湿度一定较小,选项E 正确.8.(多项选择)如下说法正确的答案是( )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外表张力作用的结果C.液体的饱和汽压只与液体的性质和温度有关,而与体积无关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解析:选BCE 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规如此热运动,故A错误;空中的小雨滴呈球形是水的外表张力作用的结果,故B正确;饱和汽压的大小取决于物质的性质和温度,而与体积无关,故C正确;高原地区水的沸点较低,是由于高原地区气压低,故水的沸点也较低,故D错误;干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量,从而温度会降低的缘故,故E正确.9.(多项选择)如下说法正确的答案是( )A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水外表存在外表张力B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的外表张力增大C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是外表张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有外表张力解析:选ACD 水的外表张力托起针,A正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B错误;当宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,里面的所有物体均处于完全失重状态,此时自由飘浮的水滴在外表张力作用下呈现球形,C正确;对于浸润液体,在毛细管中上升,对于非浸润液体,在毛细管中下降,D正确;在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开,是大气压力的作用,E错误.10.(多项选择)(2018届河北唐山统考)如下关于物态或物态变化中的现象,表述正确的答案是( )A.晶体在熔化过程中,温度保持不变,不需继续加热B.非晶体与晶体的区别之一是非晶体都没有固定的熔点C.不浸润液体在毛细管内下降,主要是附着层内局部子稀疏使液面凸起,凸起局部重力使液面下降D.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大E.假设干湿泡处于饱和汽压下,干湿泡湿度计上两支温度计的读数一定一样解析:选BCE 晶体熔化时需要继续加热,A错误;非晶体都没有固定的熔点,B正确;不浸润液体在毛细管内下降是附着层分子的作用,C正确;温度不变时饱和汽压与饱和汽体积无关,D错误;饱和汽压下,干湿泡湿度计上两只温度计读数一样,E正确.11.(多项选择)对于物质固体、液体、气体的认识,如下说法正确的答案是( ) A.液晶具有晶体的光学各向异性B.绝对湿度的单位是Pa,相对湿度没有单位C.液体外表张力的方向与液面垂直并指向液体内部D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的E.液体的饱和汽压与温度有关,温度越高饱和汽压越大,但饱和汽压与饱和汽的体积无关解析:选ABE 液晶既有液体的流动性,又有光学的各向异性,A正确;绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强,空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示,单位是Pa;而空气的相对湿度是空气中水蒸气的绝对湿度与同温度水的饱和汽压的比值,所以空气的相对湿度没有单位,B正确;外表张力产生在液体外表层,它的方向平行于液体外表,而非与液面垂直,C错误;单晶体物理性质是各向异性的,非晶体和多晶体是各向同性的,D错误;饱和汽压是物质的一个重要性质,它的大小取决于物质的本性和温度,而与体积无关,E正确.12.(多项选择)如下说法正确的答案是( )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.在适宜的条件下,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,内能也保持不变解析:选BCD 将一晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,应当选项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,应当选项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,应当选项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,应当选项D正确;熔化过程中,晶体的温度不变,但内能改变,应当选项E错误.13.如下列图,一开口向下导热均匀的直玻璃管,通过细绳悬挂在天花板上,玻璃管下端浸没在固定水银槽中,管内外水银面高度差为h,如下情况中能使细绳拉力增大的是( )A.大气压强增加B.环境温度升高C.向水银槽内注入水银D.略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移解析:选A 根据题意,设玻璃管内的封闭气体的压强为p,玻璃管质量为m,对玻璃管受力分析,由平衡条件可得T+pS=mg+p0S,解得T=(p0-p)S+mg=ρghS+mg,即绳的拉力等于玻璃管的重力和管中高出液面局部水银的重力.选项A中,大气压强增加时,水银柱上移,h增大,所以拉力T增加,A正确;选项B中,环境温度升高,封闭气体压强增加,水银柱高度h减小,故拉力T减小,B错误;选项C中,向水银槽内注入水银,封闭气体的压强增大,平衡时水银柱高度h减小,故拉力减小,C错误;选项D中,略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移,封闭气体的体积减小、压强增大,平衡时水银柱高度h减小,故细绳拉力T 减小,D 错误.二、非选择题14.如下列图,内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m 、面积为S 的活塞.容器固定放置在倾角为θ的斜面上.一定质量的气体被密封在容器内,温度为T 0,活塞底面与容器底面平行,距离为h .大气压强为p 0,重力加速度为g .容器内气体压强为多大?解析:容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关.活塞对气体产生的压强为p ′=mg cos θS ,如此容器内气体的压强p =p 0+p ′=p 0+mg cos θS. 答案:p 0+mg cos θS。
第2节 固体、液体和气体知识点1 固体和液体 1.固体(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.(2)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点.(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为各向异性,非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的,这叫做各向同性.2.液体(1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多;液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小;液体内部分子间的距离在10-10m 左右.(2)液体的表面张力液体表面层分子间距离较大,因此分子间的作用力表现为引力;液体表面存在表面张力,使液体表面绷紧,浸润与不浸润也是表面张力的表现.3.液晶液晶是一种特殊的物质,它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性,液晶在显示器方面具有广泛的应用.知识点2 饱和汽、饱和汽压和相对湿度 1.饱和汽与饱和汽压与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽;没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽.在一定温度下,饱和汽的分子数密度是一定的,因而饱和汽的压强也是一定的,这个压强叫做这种液体的饱和汽压,饱和汽压随温度升高而增大.2.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度. 即:相对湿度=――――――――――→水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压⎝ ⎛⎭⎪⎫B =p p s ×100%. 知识点3 气体分子动理论和气体压强1.气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计.2.气体分子的速率分布,表现出“中间多,两头少”的统计分布规律. 3.气体分子向各个方向运动的机会均等.4.温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大.5.气体压强 (1)产生的原因由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定气体压强大小的因素①宏观上:决定于气体的温度和体积.②微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度. 知识点4 气体实验定律和理想气体状态方程 1.气体实验定律(1)等温变化——玻意耳定律:①内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比. ②公式:p 1V 1=p 2V 2或pV =C (常量). (2)等容变化——查理定律:①内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比. ②公式:p 1p 2=T 1T 2或pT=C (常数). (3)等压变化——盖—吕萨克定律:①内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比. ②公式:V 1V 2=T 1T 2或V T=C (常数). 2.理想气体及其状态方程 (1)理想气体:①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体.实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.(2)状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pV T=C (常数).1.(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性. (2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体. (3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体. (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化. 2.液体表面张力(1)形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力.(2)表面特性:表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜.(3)表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线.(4)表面张力的效果:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小.[题组通关]1.(2017·安顺模拟)以下说法中正确的是( ) A .金刚石、食盐都有确定的熔点 B .饱和汽的压强与温度无关C .一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用D .多晶体物理性质表现为各向异性E .当人们感觉空气干燥时,空气的相对湿度一定较小ACE [金刚石、食盐都是晶体,有确定的熔点,选项A 对;饱和汽的压强与温度有关,故B 错;因为液体表面张力的存在,有些小昆虫才能在水面上行走自如,故C 对;多晶体物理性质表现为各向同性,故D 错;在一定温度条件下,大气中相对湿度越小,水蒸发越快,人就越感到干燥,故当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小,但绝对湿度不一定小,E 对.]2.下列说法正确的是( )A .把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面.这是由于水表面存在表面张力的缘故B .水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能.这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C .在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形.这是表面张力作用的结果D .在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E .当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开.这是由于水膜具有表面张力的缘故ACD [水的表面张力托起针,A 正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B 错误,C 、D 正确;在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用,E 错误.]晶体理解的四点提醒1.单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性. 2.不能从形状上区分晶体与非晶体. 3.晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化. 4.液晶既不是晶体也不是液体.p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pV T=C . 2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系 (1)当m 不变、T 1=T 2时,p 1V 1=p 2V 2(玻意耳定律). (2)当m 不变、V 1=V 2时,p 1T 1=p 2T 2(查理定律). (3)当m 不变、p 1=p 2时,V 1T 1=V 2T 2(盖—吕萨克定律). [多维探究]●考向1 气体实验定律的应用1.(2016·全国甲卷)一氧气瓶的容积为0.08 m 3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.【解析】 设氧气开始时的压强为p 1,体积为V 1,压强变为p 2(2个大气压)时,体积为V 2.根据玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2 ①重新充气前,用去的氧气在p 2压强下的体积为V 3=V 2-V 1 ②设用去的氧气在p 0(1个大气压)压强下的体积为V 0 则有p 2V 3=p 0V 0 ③设实验室每天用去的氧气在p 0下的体积为ΔV ,则氧气可用的天数为N =V 0ΔV④联立①②③④式,并代入数据得N =4(天).⑤【答案】 4天●考向2 理想气体状态方程的应用2.(2017·贵州七校高三联考)如图1321所示,水平放置一个长方体的封闭气缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A 、B 两部分.初始时两部分气体压强均为p 、热力学温度均为T .使A 的温度升高ΔT 而保持B 部分气体温度不变.则A 部分气体的压强增加量为多少?图1321【解析】 设温度升高后,A 、B 压强增加量都为ΔpA 部分气体升高温度后体积为V A由理想气体状态方程得:pV T =p +Δp V AT +ΔT对B 部分气体,升高温度后体积V B ,由玻意耳定律得:pV =(p +Δp )V B两部分气体总体积不变:2V =V A +V B 解得:Δp =p ΔT2T. 【答案】p ΔT2T3.如图1322所示,有两个不计质量的活塞M 、N 将两部分理想气体封闭在绝热气缸内,温度均是27 ℃.M 活塞是导热的,N 活塞是绝热的,均可沿气缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S =2 cm 2,初始时M 活塞相对于底部的高度为H =27 cm ,N 活塞相对于底部的高度为h =18 cm.现将一质量为m =400 g 的小物体放在M 活塞的上表面上,活塞下降.已知大气压强为p 0=1.0×105 Pa.图1322(1)求下部分气体的压强多大;(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为127 ℃,求稳定后活塞M 、N 距离底部的高度.【解析】 (1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得:pS =mg +p 0S 解得p =1.2×105Pa.(2)对下部分气体进行分析,由理想气体状态方程可得:p 0hS T 1=ph 2ST 2得:h 2=20 cm ,故活塞N 距离底部的距离为h 2=20 cm 对上部分气体进行分析,根据玻意耳定律可得:p 0(H -h )S =pLS 得:L =7.5 cm故此时活塞M 距离底端的距离为H 2=20+7.5=27.5 cm. 【答案】 (1)1.2×105Pa (2)27.5 cm 20 cm利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路1.(多选)(2016·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a 开始,经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态,其p T 图象如图1323所示,其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是( )图1323A .气体在a 、c 两状态的体积相等B .气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C .在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D .在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E .在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功ABE [由ac 的延长线过原点O 知,直线Oca 为一条等容线,气体在a 、c 两状态的体积相等,选项A 正确;理想气体的内能由其温度决定,故在状态a 时的内能大于在状态c 时的内能,选项B 正确;过程cd 是等温变化,气体内能不变,由热力学第一定律知,气体对外放出的热量等于外界对气体做的功,选项C 错误;过程da 气体内能增大,从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,选项D 错误;由理想气体状态方程知:p a V a T a =p b V b T b =p c V c T c =p d V dT d=C ,即 p a V a =CT a ,p b V b =CT b ,p c V c =CT c ,p d V d =CT d .设过程bc 中压强为p 0=p b =p c , 过程da 中压强为p ′0=p d =p a . 由外界对气体做功W =p ·ΔV 知,过程bc 中外界对气体做的功W bc =P 0(V b -V c )=C (T b -T c ),过程da 中气体对外界做的功W da =P ′0(V a -V d )=C (T a -T d ),T a =T b ,T c =T d ,故W bc =W da ,选项E 正确(此选项也可用排徐法直接判断更快捷).]2.图1324甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.图1324(1)说出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值;(2)请在图1324乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p T 图象,并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.【导学号:92492415】【解析】 (1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V BT B所以T A =V A V B T B =0.40.6×300 K=200 K.(2)由题图甲可知,由B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p CT C所以p C =T C T B p B =400300p B =43p B =43×1.5×105 Pa =2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p T 图象如图所示. 【答案】 (1)等压变化 200 K (2)见解析1.要清楚等温、等压、等容变化在p V 图象、p T 图象、V T 图象中的特点. 2.若题中给出了图象,则从中提取相关的信息,如物态变化的特点、已知量、待求量等.3.若需作出图象,则分析物态变化特点,在特殊点处,依据题给已知量、解得待求量,按要求作图象.若从已知图象作相同坐标系的新图象,则在计算后也可以应用“平移法”.。
高考物理人教版第一轮复习课时作业固体液体和气体Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】第2课时固体、液体和气体基本技能练1.(多选)如图1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( )图1A.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,液体会停止蒸发现象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,A、B 正确。
答案AB2.(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有 nm的石墨烯,是碳的二维结构。
如图2所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据以上信息和已学知识判断,下列说法中正确的是( )图2A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体B.石墨是单质,石墨烯是化合物C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的解析晶体分子在空间分布具有规则性,故石墨、石墨烯都是晶体,也都是单质,故C项正确,A、B项错误;获取石墨烯的方法为物理方法,故D项正确。
答案CD3.(多选) (2014·湖南十校联考)如图3,固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体,气缸置于温度不变的环境中。
现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化。
下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能,E k表示该气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,a、d为双曲线,b、c为直线。
第2讲固体、液体和气体一、固体晶体与非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性转化晶体和非晶体在一定条件下可以转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶二、液体和液晶1.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.2.毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,毛细管越细,毛细现象越明显.3.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽.(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽.2.饱和汽压(1)定义:饱和汽所具有的压强.(2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关.3.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即:相对湿度=错误!.[深度思考]在闷热的夏天我们会感到非常的不舒服,是因为空气的相对湿度大还是小呢?答案相对湿度大.四、气体1.气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定因素①宏观上:决定于气体的温度和体积.②微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度.2.气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比表达式p1V1=p2V2错误!=错误!或错误!=错误!错误!=错误!或错误!=错误!图象3。
气体、固体与液体
一、选择题(每小题均有多个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是()
A.水的饱和汽压随温度的升高而减小
B.液体的表面张力是由表面层液体分子之间的相互排斥引起的
C.控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大
D.空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度
E.雨水没有透过布雨伞是因为液体有表面张力
解析:水的饱和汽压随温度的升高而增大,选项A错误;液体的表面张力是由液体表面层分子之间的相互吸引而引起的,选项B错误.
答案:CDE
2.(2017·广东第二次大联考)下列说法正确的是()
A.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子间势能之和
B.气体的温度变化时,气体分子的平均动能一定改变
C.晶体有固定的熔点且物理性质各向异性
D.在完全失重的环境中,空中的水滴是个标准的球体
E.金属在各个方向具有相同的物理性质,但它是晶体
解析:由热力学知识知:气体的内能是分子热运动的动能与分子间势能之和,A错误;气体的温度变化时,气体分子的平均动能变化,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体是各向同性的,C错误;完全失重情况下,液体各方向的力都一样,所以会成为一个标准的球形,D正确;通常金属在各个方向具有相同的物理性质,它为多晶体,E正确.
答案:BDE
3.下列说法正确的是()
A.理想气体的温度升高时,分子的平均动能一定增大
B.一定质量的理想气体体积减小时,单位体积内的分子数增多,气体的压强一定增大C.压缩处于绝热容器中的一定质量的理想气体时,气体的内能一定增加
D.理想气体吸收热量的同时体积减小,气体的压强一定增大
E.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小
解析:理想气体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,选项A正确;对于一定质量的理想气体,当体积减小时,单位体积内的分子数增多,但是气体的压强不一定增大,气体的压强还与分子的平均动能有关,选项B错误;压缩处于绝热容器中的理想气体时,气体不会吸热与放热,由热力学第一定律可知,气体的内能一定增加,选项C正确;气体的体积减小,则外界对气体做功,因气体吸收热量,根据热力学第一定律可知,气体的内能一定增加,则气体的温度升高,由气体状态方程知,气体的压强增大,选项D正确;两分子之间的距离时,分子力表现为引力,分子力随着分子间距离的增大而先增大后减小,分子势能大于r
随着分子间距离的增大而增大,选项E错误.
答案:ACD
4.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体(视为理想气体)封闭在一个可自由压缩的导热容器中,再把容器缓慢移到海水中某深度处,气体的体积减为原来的一半,不计温度的变化,在此过程中,下列说法正确的是()
A.封闭气体对外界做正功
B.外界对封闭气体做正功
C.封闭气体的分子平均动能不变
D.封闭气体从外界吸收热量
E.封闭气体向外界放出热量
解析:气体的体积减为原来的一半,说明外界对气体做正功,选项A错误,选项B正确;
温度不变,所以气体的分子平均动能不变,选项C 正确;温度不变,则内能不变,根据热力学第一定律ΔU =W +Q 可知,封闭气体向外界放出热量,选项D 错误,选项E 正确.
答案:BCE
5.下列说法正确的是()
A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故
B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关
E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故
解析:水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,这是不浸润的结果,而干净的玻璃板上不能形成水珠,这是浸润的结果,B 错误.玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用,E 错误.
答案:ACD 6.
一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程,其中bc 的延长线通过原点,cd 垂直于ab 且与水平轴平行,da 与bc 平行,则()
A.a →b 过程中,气体的体积不断增大B.b →c 过程中,气体的体积保持不变C.c →d 过程中,气体的体积不断增大D.d →a 过程中,气体的体积保持不变E.b →c →d 过程中,气体的内能不断减小解析:
bc 的延长线通过原点,所以bc 是等容线,在b →c 过程中,气体的体积保持不变,选项B 正确;ab 是等温线,在a →b 过程中,气体的压强减小,则气体的体积增大,选项A 正确;cd 是等压线,在c →d 过程中,气体的温度降低,则气体的体积减小,选项C 错误;连接aO 交cd 于e 点,如图所示,则ae 是等容线,V a =V e ,因为V d <V e ,所以V d <V a ,选项D 错误;b →c →d 过程中,气体的温度不断降低,故理想气体的内能不断减小,选项E 正确.
答案:ABE 二、非选择题
7.如图所示,导热汽缸平放在水平地面上,用横截面积均为S =0.1×10-2m 2
的A 、B 两个光滑活塞封闭Ⅰ、Ⅱ两部分理想气体,活塞A 、B 的质量分别为m A =2kg,m B =4kg,活塞A 、B 到汽缸底部的距离分别为20cm 和8cm,活塞的厚度不计.现将汽缸转至开口向上,环境温度不变,外界大气压强p 0=1.0×105Pa.待状态稳定时,求活塞A 移动的距离.(重
力加速度g 取10m/s 2
)
对理想气体Ⅰ,由玻意耳定律得对理想气体Ⅱ,由玻意耳定律得+L 2)-(L ′1+L ′2)=0.05m 形管倒置于水银槽中,A 端下部封闭,内封有cm,其余各段水银柱的长度如图所示,管加热要使两管内上部水银面相平,求两部分气体的状态=20S 加热后由于两管内上部水银面相平,可得两部分气体的压强相等,即气柱下端水银面的高度差为x ,
=(35+20-10-x )S =(45-x )S =?
对B 部分气体根据玻意耳定律列方程75-x 20S T ′A
①=(75-x )(45-x )S ②
cm,将此结果代入①,解得T ′A =470K 9.(2014·课标全国Ⅱ)如图,两汽缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁光滑,其下部由体积。