2019届高考物理一轮复习第12章热学第2讲固体液体与气体习题新人教版
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第2讲固体、液体和气体一、选择题(每小题6分,共60分)1.下列说法中,错误的是(A)A.只要是具有各向异性的物体必定是晶体B.只要是不显示各向异性的物体必定是非晶体C.只要是具有固定熔点的物体必定是晶体D.只要是不具有固定熔点的物体必定是非晶体【解析】多晶体和非晶体都具有各向同性,只有单晶体是各向异性,故B项正确,A项错误;晶体一定有固定的熔点,而非晶体无固定的熔点,故C、D项正确。
2.为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体。
下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是(B)【解析】由一定质量的理想气体状态方程可知温度不变时,pV=C(常量),即p与成正比,B 项正确。
3.(多选)下列说法中正确的是(ACD)A.水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与重力平衡的结果C.喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠D.用力敲击液晶,将在其两极间产生蓝色火花【解析】水黾在水面上站定或行走的过程中,其脚部位置比周围水面稍下陷,但仍在水面上而未陷入水中,就像踩在柔韧性非常好的膜上一样,这是液体表面张力在起作用,A项正确;小木块浮于水面上,已有部分陷入水中,受到浮力的作用而非液体表面张力作用,B项错误;喷射到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于完全失重状态,因此形成球状水珠,C项正确;用力敲击液晶会产生“压电效应”,使得其两极间形成高电压而击穿空气放电形成蓝色火花,D项正确。
4.如图所示,一向右开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸内某位置处有小挡板。
初始时,外界大气压为p0,活塞紧压小挡板。
现缓慢升高缸内气体温度,则下列图中能正确反映缸内气体压强随温度变化情况的是 (B)【解析】缓慢升高缸内气体温度,在活塞开始移动前,气体体积不变,则有=C(常量),压强与热力学温度成正比;当压强增大到等于大气压时,活塞开始移动,气体做等压变化,B项正确。
山东专用高考物理一轮复习第2节固体液体与气体练习含解析新人教版选修33第2节固体、液体与气体1.(2019·河南洛阳质检)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其上的某一点,蜡熔化的范围如图(甲)、(乙)、(丙)所示,甲、乙、丙三种固体在蜡熔化过程中温度T 随加热时间t变化的图像如图(丁)所示,则( B )A.甲、乙为非晶体,丙是晶体B.甲、丙为晶体,乙是非晶体C.甲、丙为非晶体,乙是晶体D.甲为单晶体,乙为非晶体,丙为多晶体解析:单晶体是各向异性的,熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形.非晶体和多晶体是各向同性,则熔化在表面的石蜡是圆形,因此丙为单晶体,甲、乙可能是多晶体与非晶体,根据温度随加热时间变化的关系,可知甲、丙为晶体,乙是非晶体,所以选项B正确,A,C,D错误.2.(多选)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是( AD )A.液体的分子势能与体积有关B.晶体的物理性质都是各向异性的C.温度升高,每个分子的动能都增大D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析:分子势能与分子间距有关,而分子间距与物体的体积有关,则知液体的分子势能和体积有关,选项A正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体物理性质表现为各向异性,多晶体物理性质表现为各向同性,选项B错误;温度升高时,分子的平均动能增大但不是每一个分子动能都增大,选项C错误;露珠由于受到表面张力的作用表面积有收缩到最小的趋势即呈球形,选项D正确.3.(多选)关于空气湿度,下列说法正确的是( AD )A.空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示B.空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比C.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大D.当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小解析:空气的绝对湿度是空气中含有水蒸气的实际压强,相对湿度=,故A正确,B错误.人们感受的干燥或潮湿决定于空气的相对湿度.相对湿度越大,感觉越潮湿;相对湿度越小,感觉越干燥,故C错误,D正确.4.(2018·河南信阳质检)(多选)下列说法正确的是( AC )A.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力的作用B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值C.物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体D.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现解析:竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力产生的现象所致,选项A正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比值,选项B错误;物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体,不一定是非晶体,选项C正确;气体分子之间距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由于气体压强差造成的,并非由于分子之间的斥力造成,选项D错误.5.(2018·湖北宜昌一模)(多选)下面的表格是某地区1~7月份气温与气压的对照表:月份 1 2 3 4 5 6 7平均最高1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8气温/℃平均大1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0气压/×105 Pa7月份与1月份相比较( AD )A.空气分子无规则热运动加剧B.空气分子无规则热运动减弱C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了D.单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了解析:温度越高,分子无规则热运动越剧烈.7月份与1月份相比较,平均气温升高了,所以分子无规则热运动加剧,选项A正确,B错误;温度升高,分子的平均动能变大,但是压强减小,可知气体分子的密集程度减小,则单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少,选项C 错误,D正确.6.(多选)一定质量的理想气体经历一系列变化过程,如图所示,下列说法正确的是( BC )A.b→c过程中,气体压强不变,体积增大B.a→b过程中,气体体积增大,压强减小C.c→a过程中,气体压强增大,体积不变D.c→a过程中,气体内能增大,体积变小解析:b→c过程中,气体压强不变,温度降低,根据盖—吕萨克定律=C得知,体积应减小,故A错误.a→b过程中气体的温度保持不变,即气体发生等温变化,压强减小,根据玻意耳定律pV=C得知,体积增大,故B正确.c→a 过程中,由图可知p与T成正比,则气体发生等容变化,体积不变,故C正确,D错误.7.(多选)下列说法正确的是( BCD )A.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小B.一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加C.对于一定质量的气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热D.物体内热运动速率大的分子数占总分子数的比例与温度有关解析:分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,故A错误;一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,由液态变成了气态,分子间距增大,分子力做负功,其分子之间的势能增加,故B正确;对于一定质量的气体,由盖—吕萨克定律可知,如果压强不变,体积增大,那么它的温度一定升高,同时又对外做功,需要从外界吸收热量,故C正确;物体内热运动速率大的分子数占总分子数的比例与温度有关,故 D 正确.8.(2019·山西临汾模拟)如图所示,一根上细下粗、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端开口、下端封闭,上端足够长,下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体.现对气体缓慢加热,气体温度不断升高,水银柱上升,则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近图中的( A )解析:根据=C(常数)得V=T,则V T图线的斜率为.在水银柱升入细管前,封闭气体先做等压变化,图线的斜率不变,图线为直线;水银柱部分进入细管后,气体压强增大,图线的斜率减小;当水银柱全部进入细管后,气体的压强又保持不变,V T图线又为直线,只是斜率比原来的小,选项A正确.9.(2019·山东桓台二中月考)一足够高的直立汽缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱,活塞的横截面积为0.01 m2,活塞与汽缸间的摩擦不计,汽缸侧壁通过一个开口与U形管相连.开口离汽缸底部的高度为70 cm,开口管内及U形管内的气体体积忽略不计.已知如图所示状态时气体的温度为7 ℃,U形管内水银面的高度差h1=5 cm,大气压强p0=1.0×105 Pa保持不变,水银的密度ρ=13.6×103 kg/m3,取g=10 m/s2.求(1)活塞的质量;(2)现在活塞上添加铁砂,同时对汽缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到47 ℃时,U形管内水银面的高度差为多少?解析:(1)由题意知气体图示状态压强p0+=p0+ρgh1代入数据得活塞质量m=6.8 kg.(2)添铁砂加热时,气体发生等容变化,由查理定律得=代入数据得h2=0.162 m.答案:(1)6.8 kg (2)0.162 m10.(2017·全国Ⅱ卷,33)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的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为ρ0=①在温度为T时的体积为V T,密度为ρT=②由盖—吕萨克定律得=③联立①②③式得ρT=ρ0④气球所受到的浮力为F=ρb gV ⑤联立④⑤式得F=Vgρ0. ⑥(2)气球内热空气所受的重力为G=ρa Vg ⑦联立④⑦式得G=Vgρ0. 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-m0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m=Vρ0T0(-)-m0.答案:(1)Vgρ0(2)Vgρ0(3)Vρ0T0(-)-m011.(2018·四川成都经开区实验中学高三月考)如图所示,内壁光滑、截面积不相等的圆柱形汽缸竖直放置,汽缸上、下两部分的横截面积分别为2S和S.在汽缸内有A,B两活塞封闭着一定质量的理想气体,两活塞用一根长为l的细轻杆连接,两活塞导热性能良好,并能在汽缸内无摩擦地移动.已知活塞A的质量是2m,活塞B的质量是m.当外界大气压强为p0、温度为T0时,两活塞静止于如图所示位置.重力加速度为g.(1)求此时汽缸内气体的压强;(2)若用一竖直向下的拉力作用在B上,使A,B一起由图示位置开始缓慢向下移动的距离,又处于静止状态,求这时汽缸内气体的压强及拉力F的大小.设整个过程中气体温度不变. 解析:(1)以两活塞整体为研究对象,设此时汽缸内气体压强为p1,根据平衡条件有p0·2S+3mg+p1S=p1·2S+p0S解得p1=p0+.(2)初态:p1=p0+,V1=2lS末态:p2待求,V2=lS根据玻意耳定律有(p0+)·2lS=p2·lS解得p2=(p0+)以两活塞整体为研究对象,根据平衡条件有F+p0·2S+3mg+p2S=p2·2S+p0S解得F=+mg.答案:(1)p0+(2)(p0+) +mg12.(2019·湖北高三调考)如图所示,一钢筒竖直放置在水平桌面上,筒内有一与底面平行可上、下无摩擦滑动的活塞K,活塞导热性及密封性良好.在筒的顶部有一块与活塞K质量相等的金属盖,金属盖与筒的上端边缘接触良好(无漏气缝隙).当筒内温度t=27 ℃时,A,B两部分理想气体的体积之比为=,压强分别为p A=1.00×105P a, p B=1.20×105Pa.已知大气压强p0=1.05×105Pa,不考虑活塞的体积,现对筒内气体缓慢加热.求:(1)金属盖恰好被顶开时气体的温度t1;(2)当筒内气体温度达到t2=252 ℃时,B部分气体体积占汽缸总体积的百分之几?解析:(1)设钢筒体积为V,活塞和金属盖的质量均为m,活塞横截面积为S;理想气体温度达到t1时,两部分气体的压强分别为p A1和p B1.对活塞,由平衡条件=p B-p A=0.20×105 Pa当金属盖恰好被顶开时p A1=p0+=1.25×105 Pap B1=p A1+=1.45×105 PaV A+V B=V A1+V B1=V,且=由理想气体状态方程,对A,B两部分气体分别有==解得T1≈366.7 K,即t1=93.7 ℃.(2)当筒内气体的温度达到t2=252 ℃时,金属盖被顶开,气体A将会泄漏,而B部分气体则继续做等压变化.对气体B,由盖—吕萨克定律=解得V B2=V所以×100%=95.5%.答案:(1)93.7 ℃(2)95.5%。
2019届高考物理一轮复习第12章第2课固体、液体与气体练习物体必定是非晶体解析:多晶体和非晶体都具有各向同性,只有单晶体是各向异性,故B错,A对;晶体一定有固定的熔点,而非晶体无固定的熔点,故C、D均正确.答案:B5.下列说法中正确的是( )A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并最终达到绝对零度B.用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙C.分子间的距离r存在某一值r0,当r大于r0时,分子间斥力大于引力;当r小于r0时,分子间斥力小于引力D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势解析:根据热力学第三定律可知,绝对零度不可能达到,选项A错误;选项B中是因为面包微粒(分子的集合体)之间存在空隙造成的,不能说明分子之间存在空隙,选项B错误;当r大于r0时,分子间引力大于斥力,选项C错误.答案:D6.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ,则( ) A.TⅠ>TⅡ>TⅢB.TⅢ>TⅡ>TⅠC.TⅡ>TⅠ,TⅡ>TⅢD.TⅠ=TⅡ=TⅢ解析:根据温度越高,气体速率大的分子增多,进而可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的温度关系是TⅢ>TⅡ>TⅠ,B项对.答案:B7.如图,一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b,在此过程中,其压强( ) A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小解析:连接Oa、Ob,则分别是两条等压线,根据等压线斜率越小压强越大,知从状态a 沿直线变化到状态b过程中,压强逐渐变大,A项正确.答案:A8.开口向下的竖直玻璃管内,有一段水银柱将管内气体与外界隔开,今将玻璃管缓慢地倾斜一小角度θ时,如图所示,则水银柱将( )A.不发生移动B.沿着管壁向上移动一小段距离C.沿着管壁向下移动一小段距离D.无法确定解析:假设水银柱不动,气体原先的压强为p0-h(设外界大气压强为p0),当玻璃管倾斜一小角度θ时,封闭气体的压强为p0-h cos θ可见压强增大,根据玻意耳定律知气体体积应减小,所以水银柱要向上移动.故答案为B.答案:B二、双项选择题9.由饱和汽和饱和汽压的概念,选出下列哪些结论是正确的( )A.饱和汽和液体之间的动态平衡,是指汽化和液化同时进行的过程,且进行的速率相等B.一定温度下饱和汽的密度为一定值,温度升高,饱和汽的密度增大C.一定温度下的饱和汽压,随饱和汽的体积增大而增大D.饱和汽压跟绝对温度成正比解析:由动态平衡概念可知A正确;在一定温度下,饱和汽的密度是一定的,它随着温度升高而增大,故B正确;一定温度下的饱和汽压与体积无关,C错.饱和汽压随温度升高而增大,原因是:温度升高时,饱和汽的密度增大;温度升高时,水蒸气分子平均速率增大.理想气体状态方程不适用于饱和汽,饱和汽压和绝对温度的关系不成正比,D错.答案:AB10.下列叙述中正确的是( )A.晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列B.单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列C.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D.石墨的硬度与金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布解析:晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同;也正是由于它的微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何形状.石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同,石墨的层状结构决定了它的质地柔软,而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很大的硬度.答案:AB11.人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程,以下说法正确的是( ) A.液晶的分子势能与体积有关B.晶体的物理性质都是各向异性的C.温度升高,每个分子的动能都增大D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析:液体的分子势能与分子之间的距离有关,而分子之间的距离影响物体的体积,因而分子势能与体积有关,选项A正确;有些晶体在某些物理性质上表现为各向异性,选项B 错误;温度越高,分子的平均动能越大,但并非每个分子的动能都增大,选项C错误;由于液体表面张力的作用,液体的表面有收缩到最小的趋势,因同等体积的物体,以球面的表面积最小,所以露珠呈球状,选项D正确.答案:AD三、非选择题12.(1)随着科技的迅猛发展和人们生活水平的提高,下列问题一定能够实现或完成的是( )A.假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数,每人每小时可以数5 000个,不间断地数,则大约20年能数完(阿伏加德罗常数N A取6.0×1023个/mol)B.热量可以从低温物体传到高温物体C.热机的效率达到100%D.太阳能的利用普及到老百姓的日常生活中(2)某学校研究性学习小组组织开展一次探究活动,想估算地球周围大气层空气的分子个数和早晨同中午相比教室内的空气的变化情况.一学生通过网上搜索,查阅得到以下几个物理量数据:地球的半径R=6.4×106m,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,大气压强p0=1.0×105Pa,空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023个/mol.另一个同学用温度计测出早晨教室内的温度是7 ℃,中午教室内的温度是27 ℃.①第一位同学根据上述几个物理量能估算出地球周围大气层空气的分子数吗?若能,请说明现由;若不能,也请说明理由.②根据上述几个物理量能否估算出中午跑到教室外的空气是早晨教室内的空气的几分之几?解析:(1)可估算需要10万年才能数完,所以A错误;热力学第二定律告诉我们B正确;热机是把内能转化为机械能的机器,根据热力学第二定律可知C错误;太阳能的开发和利用是人类开发新能源的主要思路,完全可以实现全民普及太阳能,所以D正确.正确的答案为B、D.(2)①能.因为大气压强是由大气重力产生的,由p 0=mg S =mg 4πR 2,得m =4πR 2p 0g.把查阅得到的数据代入上式得m ≈5.2×1018kg.大气层空气的分子数为:N =m M N A =5.2×10182.9×10-2×6.0×1023个 ≈1.1×1044个.②可认为中午同早晨教室内的压强不变,根据等压变化规律V 2V 1=T 2T 1, 将T 1=280 K 、T 2=300 K ,代入得:V 2=300280V 1, 故跑到室外的空气体积ΔV =V 2-V 1=20280V 1.所以跑到室外空气占早晨室内的比例为: ΔV V 2=20280V 1300280V 1=115. 答案:(1)BD (2)①能,理由见解析 ②11513.如图,体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体.p 0和T 0分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U 与温度T 的关系为U =αT ,α为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1;(2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q.解析:(1)在气体由压缩p =1.2p 0下降到p 0的过程中,气体体积不变,温度由T =2.4T 0变为T 1,由查理定律得:T 1T =p 0p,①在气体温度由T 1变为T 0的过程中,体积由V 减小到V 1,气体压强不变,由盖·吕萨克定律得:V V 1=T 1T 0,②由①②式得:V 1=12V .③(2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为: W =p 0(V -V 1),④在这一过程中,气体内能的减少为: ΔU =α(T 1-T 0),⑤由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为: Q =W +ΔU ,⑥由②③④⑤⑥式得:Q =12p 0V +αT 0.⑦答案:(1)V 1=12V (2)Q =12p 0V +αT 0。
2019年高考物理一轮复习第12章热学第2讲固体、液体与气体习题新人教版1.(2017·全国卷Ⅰ)(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。
下列说法正确的是导学号 21992788( ABC )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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大[解析]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,A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,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,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,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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,E错误。
2.(2017·全国Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。
已知室温为27℃,汽缸导热。
导学号 21992789(1)打开K 2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; (2)接着打开K 3,求稳定时活塞的位置;(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。
练案[34]固体、液体与气体一、选择题(本题共8小题,1~3题为单选,4~8题为多选)1.下列说法中正确的是导学号 21993300( C )A . 物体温度升高,物体内所有分子的动能都增大B . 温度高的物体内能大C . 当分子间的引力与斥力大小相等时,分子势能最小D . 液体的饱和气压与饱和汽的体积有关[解析] 物体温度升高,分子的平均动能增大,但物体内所有分子的动能不是都增大,选项A 错误;温度高的物体内能不一定大,因内能的大小与物体的温度、体积、物质的量等因素都有关系,选项B 错误;当分子间的引力与斥力大小相等时,分子势能最小,选项C 正确;液体的饱和气压与饱和汽的体积无关,选项D 错误;故选C 。
2.(2018·上海崇明区质检)如图,玻璃管下端开口插入水银槽中,上端封有一定质量的气体,当玻璃管绕顶端转过一个角度时,水银面的高度h 和空气柱的长度l 的变化情况是导学号 21993301( A )A .h 增大,l 增大B .h 增大,l 减小C .h 减小,l 增大D .h 减小,l 减小[解析] 当玻璃管绕顶端转过一个角度时,假设管内水银不动,则管内水银的竖直高度增大,根据p =p 0-p h 知,管内气体的压强减小,根据pV T=C 知气体的体积将增大,则l 增大;最终稳定时气体的压强减小,所以根据p =p 0-p h 知,管内液面升高,所以h 增大。
故A 正确。
3.(上海青浦区月考)如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知导学号 21993302( A )A.同一温度下,氧气分子呈现“中间多,两头少”的分布规律B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D.①状态的温度比②状态的温度高[解析] 同一温度下,中等速率的氧气分子数所占的比例大,即氧气分子呈现“中间多,两头少”的分布规律,故A正确;温度升高使得氧气分子的平均速率增大,不一定每一个氧气分子的速率都增大,B错误;随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例增大,从而使分子平均动能增大,故C错误;由图可知,②中速率大的分子占据的比例较大,则说明②对应的平均动能较大,故②对应的温度较高,故D错误。
第2讲 固体、液体和气体A组 基础题组1.(2016湖北襄阳保康一中期中)下列说法正确的是( )A.各种固体都有一定的熔点和凝固点B.液体表面层中分子间距小于液体内部分子间距C.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的D.如果把0 ℃的冰放到0 ℃的房间里,冰可能熔化,也可能不熔化2.(2015山东威海一模)(多选)下列说法正确的是( ) A.某种液体的饱和汽压与温度有关B.物体内所有分子热运动动能的总和就是物体的内能C.气体的温度升高,每个分子的动能都增大D.不是所有晶体都具有各向异性的特点3.下列关于液体表面现象的说法中正确的是( )A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力的缘故B.在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会成球状,是因为液体内分子间有相互吸引力C.玻璃管裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面积要收缩到最小的缘故D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性的缘故4.[2015江苏单科,12A(1)](多选)对下列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则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5.[2015课标Ⅰ,33(1),5分](多选)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6.[2014课标Ⅱ,33(1),5分](多选)下列说法正确的是 。
第十二章第2讲固体、液体与气体
1.(2017·全国卷Ⅰ)(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。
下列说法正确的是导学号 21992788( ABC )
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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
[解析]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,A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,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,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,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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,E错误。
2.(2017·全国Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。
已知室温为27℃,汽缸导热。
导学号 21992789
(1)打开K 2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;
(2)接着打开K 3,求稳定时活塞的位置;
(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。
答案:(1)V 2
2p 0 (2)B 的顶部 (3)1.6p 0 [解析] (1)设打开K 2后,稳定时活塞上方气体的压强为p 1,体积为V 1。
依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。
由玻意耳定律得 p o V =p 1V 1
① (3p 0)V =p 1(2V -V 1)
②
联立①②式得 V 1=V 2
③ p 1=2p 0
④ (2)打开K 3后,由④式知,活塞必定上升。
设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V )时,活塞下气体压强为p 2。
由玻意耳定律得(3p 0)V =p 2V 2
⑤ 由⑤式得
p 2=3V V 2p 0 ⑥
由⑥式知,打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止;此时p 2为p ′2=32
p 0 (3)设加热后活塞下方气体的压强为p 3,气体温度从T 1=300K 升高到T 2=320K 的等容过程中,由查理定律得
p ′2T 1=p 3T 2
⑦
将有关数据代入⑦式得 p 3=1.6p 0
3.(2017·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、温度为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 。
导学号 21992790
(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。
答案:(1)=Vg ρ0T 0T b (2)Vg ρ0T 0T a (3)V ρ0T 0(1T b -T a
)-m 0 [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=m
V 0
①
在温度为T 时的体积为V T ,密度为ρT =m V T ②
由盖—吕萨克定律得V 0T 0=V T T
③ 联立①②③式得
ρT =ρ0T 0T ④ 气球所受到的浮力为
f =ρT b gV
⑤
联立④⑤式得 f =Vg ρ0T 0T b ⑥
(2)气球内热空气所受的重力为
G =ρT 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 =V ρ0T 0(1T b -1T a
)-m 0 4.(2017·全国卷Ⅲ)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2。
K 1长为l ,顶端封闭,K 2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K 2相通;逐渐提升R ,直到K 2中水银面与K 1顶端等高,此时水银已进入K 1,且K 1中水银面比顶端低h ,如图(b)所示。
设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变。
已知K 1和K 2的内径均为d ,M 的容积为V 0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g 。
求:导学号 21992791
(1)待测气体的压强;
(2)该仪器能够测量的最大压强。
答案:(1)ρπgh 2d 24V 0+πd 2l -h (2)πρgl 2d 2
4V 0
[解析] (1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,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 0,提升R ,直到K 2中水银面与K 1顶端等高时,K 1中水银面比顶端低h ;设此时封闭气体的压强为p 1,体积为V 1,则 V =V 0+14πd 2l
① V 1=14πd 2h
②
由力学平衡条件得 p 1=p +ρgh
③
整个过程为等温过程,由玻意耳定律得 pV =p 1V 1
④ 联立①②③④式得
p =ρπgh 2d 24V 0+πd 2l -h
⑤
(2)由题意知 h ≤l
⑥ 联立⑤⑥式有
p ≤πρgl 2d 24V 0
⑦
该仪器能够测量的最大压强为
p max =πρgl 2d 24V 0 5.(2016·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。
导学号 21992792
答案:144cmHg 9.42cm
[解析] 设初始时,右管中空气柱压强为p 1,长度为l 1;左管中空气柱压强为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′=(20.0-20.0-5.002)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′=144cmHg ④
依题意p 2′=p 1′ ⑤
l 2′=4.00cm +20.0-5.002cm -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 =9.42cm
6.(2016·全国卷Ⅱ)一氧气瓶的容积为0.08m 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0.36m 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。
导学号 21992793
答案:4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压强下的体积为ΔV ,则氧气可用的天数为
N=V0/ΔV④联立①②③④式,并代入数据得N=4(天)。