2020版高考物理一轮复习 第十四章 热学 课后分级演练36 固体 液体和气体

2020版高考物理一轮复习 第十四章 热学 课后分级演练36 固体 液体和气体

课后分级演练(三十六) 固体 液体和气体 ‎【A级——基础练】‎ ‎1．(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：BD　根据理想气体的状态方程＝C，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．‎ ‎2．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)‎ A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 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 解析：BC　金刚石、水晶和食盐是晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体的分子排列规则，且有固定的熔点，非晶体的分子排列不规则，且没有固定的熔点，故B、C正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故D错误．‎ ‎3．(2017·漳州模拟)下列现象中，不能说明液体存在表面张力的有(　　)‎ A．吹出的肥皂泡成球形 B．硬币能漂浮于水面上 C．滴入水中的红墨水很快散开 D．在完全失重的环境下，熔化的金属能收缩成标准的球形 解析：C　吹出的肥皂泡成球形，硬币能漂浮于水面上，在完全失重的环境下，熔化的金属能收缩成标准的球形，都是由于表面张力的作用；滴入水中的红墨水很快散开，是自由扩散的结果，与表面张力无关；故选C.‎ ‎4.(多选)(2017·武汉模拟)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列判断正确的有(　　)‎ 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 8‎ 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 解析：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，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体，则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确；晶体在熔化时温度不变，但由于晶体吸收热量，内能在增大，故E错误．‎ ‎5.如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是(　　)‎ A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小 解析：A　根据压强关系，外部气压等于内部气压加上水柱压强，即p0＝p＋ρgh，当外界大气压强p0增大时，由于玻璃泡内空气体积、温度、压强都不变，所以水柱上升；当外界温度降低时，由于玻璃泡中的空气体积V不变，内部气体压强p减小，所以也会导致水柱上升．因此，选项A正确．‎ ‎6．(多选)一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么使用下列哪些过程可以实现(　　)‎ A．先将气体等温膨胀，再将气体等容降温 B．先将气体等温压缩，再将气体等容降温 C．先将气体等容升温，再将气体等温压缩 D．先将气体等容降温，再将气体等温压缩 解析：BD　根据理想气体状态方程可知，将气体等温膨胀，压强减小，再将气体等容降温，压强继续减小，故A错．将气体等温压缩，压强增大，再将气体等容降温，压强减小，故B对．将气体等容升温，压强增大，再将气体等温压缩，压强继续增大，故C错．将气体等容降温，压强减小，再将气体等温压缩，压强增大，故D对．‎ ‎7.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p0，活塞紧压小挡板．现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列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(　　)‎ 8‎ 解析：B　当缓慢升高汽缸内气体温度时，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．‎ ‎8．(2017·临沂质检)如图所示两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．不计活塞与汽缸壁间的摩擦，两个汽缸内分别封闭有一定质量的气体A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？‎ 解析：题图甲中选活塞m为研究对象．‎ pAS＝p0S＋mg 得pA＝p0＋ 题图乙中选汽缸M为研究对象得 pB＝p0－.‎ 答案：p0＋　p0－ ‎9．一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示，p－T和V－T图各记录了其部分变化过程，试求：‎ ‎(1)温度为600 K时气体的压强；‎ 8‎ ‎(2)在p－T图象上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整．‎ 解析：(1)由p－T图可知，气体由200 K→400 K的过程中做等容变化，由U－T图可知，气体由400 K→500 K仍做等容变化，‎ 对应p－T图可得出：T＝500 K时，气体的压强为1.25×105 Pa，‎ 由V－T图可知，气体由500 K→600 K做等压变化，故T＝600 K时，气体的压强仍为1.25×105 Pa.‎ ‎(2)在p－T图象上补充画出400 K→600 K的气体状态变化图象，如图所示．‎ 答案：(1)1.25×105 Pa　(2)见解析图 ‎10.(2017·安徽六安教研会质检)如图所示，在长为l＝‎57 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用‎4 cm高的水银柱封闭着‎51 cm长的理想气体，管内外气体的温度均为‎33 ℃‎.现将水银徐徐注入管中，直到水银面与管口相平，此时管中气体的压强为多少？接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时，管中刚好只剩下‎4 cm高的水银柱？(大气压强为p0＝76 cmHg)‎ 解析：设玻璃管的横截面积为S，‎ 初态时，管内气体的温度为T1＝306 K，体积为V1＝51S cm3，‎ 压强为p1＝p0＋h＝80 cmHg.‎ 当水银面与管口相平时，设水银柱高为H，‎ 则管内气体的体积为V2＝(57－H)S cm3，‎ 压强为p2＝p0＋H＝(76＋H)cmHg.‎ 由玻意耳定律得，p1V1＝p2V2，‎ 代入数据，‎ 解得H＝‎9 cm，‎ 所以p2＝85 cmHg.‎ 设温度升至T时，水银柱刚好高为‎4 cm，管内气体的体积为V3＝53S cm3，压强为p3＝p0＋h＝80 cmHg.‎ 由盖－吕萨克定律得＝，‎ 代入数据，解得T＝318 K.‎ 答案：85 cmHg　318 K 8‎ ‎【B级——提升练】‎ ‎11.(多选)图示是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体．假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体(　　)‎ A．内能增大　　　　　 B．体积增大 C．压强增大 D．温度升高 E．分子间作用力增大 解析：ACD　当向下压活塞a时，压力对气体做功，气体与外界又没有热交换，由热力学第一定律得瓶内气体的内能增大，故A正确；向下压a的过程中，气体的体积减小，故B错误；一定质量的气体，内能增大，温度升高，体积减小，根据理想气体状态方程＝C得知气体的压强增大，故C、D正确；据题瓶内气体为理想气体，则气体分子间的作用力为零，不变，故E错误．‎ ‎12.(多选)一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上A、B两点表示气体的两个状态，则(　　)‎ A．温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大 B．A到B的过程中，气体内能增加 C．A到B的过程中，气体从外界吸收热量 D．A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少 解析：ACD　由题图可知，当体积相同时，有p1>p2.根据＝得，T1>T2，故A正确；对于理想气体，其内能仅由温度决定，A到B的过程是等温变化的过程，所以气体的温度不变，内能不变，故B错误；A到B的过程中，气体的体积增大，对外做功而内能不变，由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q可得，气体一定从外界吸收热量，故C正确；A到B的过程中，气体温度不变，则分子运动的剧烈程度不变，而气体的体积增大，分子数密度减小，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D正确．所以选A、C、D.‎ ‎13.一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p0＝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p1′，长度为l1‎ 8‎ ‎′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位．由题给条件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg①‎ l1′＝(20.0－)cm②‎ 由玻意耳定律得p‎1l1＝p1′l1′③‎ 联立①②③式和题给条件得p1′＝144 cmHg④‎ 依题意p2′＝p1′⑤‎ l2′＝‎4.00 cm＋ cm－h⑥‎ 由玻意耳定律得p‎2l2＝p2′l2′⑦‎ 联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝‎9.42 cm⑧‎ 答案：144 cmHg　‎‎9.42 cm ‎14．(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K1和K2.K1长为l，顶端封闭，K2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K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图(b)所示．设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变．已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：‎ ‎(1)待测气体的压强；‎ ‎(2)该仪器能够测量的最大压强．‎ 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.提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则 V＝V0＋πd‎2l①‎ V1＝πd2h②‎ 由力学平衡条件得 p1＝p＋ρgh③‎ 8‎ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④‎ 联立①②③④式得 p＝⑤‎ ‎(2)由题意知 h≤l⑥‎ 联立⑤⑥式有 p≤⑦‎ 该仪器能够测量的最大压强为 pmax＝⑧‎ 答案：(1)　(2) ‎15．如图所示，内壁光滑、长度均为‎4l、横截面积均为S的汽缸A、B，A水平、B竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度为‎27 ℃‎、大气压为p0的环境中，活塞C、D的质量及厚度均忽略不计．原长‎3l、劲度系数k＝的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点．开始活塞D距汽缸B的底部‎3l.后在D上放一质量为m＝的物体．求：‎ ‎(1)稳定后活塞D下降的距离；‎ ‎(2)改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置，则气体的温度应变为多少？‎ 解析：(1)由于活塞的质量不计，所以初始状态汽缸A、B中的气体压强都为大气压p0，弹簧弹力为零，‎ 所以活塞C到汽缸A底部的距离为x1＝l 放上物体稳定后汽缸A、B中气体的压强都为p1，对D活塞有p1S＝mg＋p0S 对活塞C有p1S＝F1＋p0S F1为弹簧的弹力，F1＝kΔx1＝Δx1‎ 联立以上三式可求得弹簧被压缩Δx1＝ 8‎ 此时活塞C距汽缸底部的距离为x2＝ 初态下气体的总体积V0＝4lS，末态总体积为V1，由玻意耳定律p0V0＝p1V1，解得V1＝2lS 由此可知活塞D下降的距离为x＝‎3l－(‎2l－)＝ ‎(2)改变气体温度使活塞D回到初位置，气体为等压变化，所以弹簧位置不变．V2＝lS 由盖－吕萨克定律＝ 解得T2＝650 K，所以气体此时的温度为t＝‎377 ℃‎.‎ 答案：(1)　(2)377 ℃‎ 8‎