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  • 2021-05-13 发布

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

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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