高考物理一轮复习第十二章热学第讲固体液体与气体练习含解析新人教版

第2讲固体、液体与气体一、选择题(本题共8小题，1～4题为单选，5～8题为多选)1．(2023·河南驻马店月考)下列说法中正确的是(C)①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②在显微镜下可观察到水中炭粉的布朗运动，这说明组成炭粉的固体分子在做无规则运动③高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故④干湿泡湿度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远⑤液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性A．①③④⑤ B．②③④⑤C．④⑤ D．①②③④⑤[解析]本题考查分子间作用力、布朗运动等知识。①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，反映出水分子和玻璃分子间存在引力作用，但这种引力不是液体表面张力，故①错误；②水中炭粉因为受到水分子频繁碰撞而出现了布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，故②错误；③高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强减小而降低，故③错误；④干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡湿度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，故④正确；⑤液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故⑤正确。综上可知C正确。2．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属块A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ。金属块的质量为M，不计金属块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被金属块封闭在容器中的气体的压强p为(D)A．p0＋eq\f(Mgcosθ,S) B．eq\f(p0,cosθ)＋eq\f(Mg,Scosθ)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S) D．p0＋eq\f(Mg,S)[解析]对金属块进行受力分析，重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力eq\f(pS,cosθ)，容器侧壁的作用力F，如图所示。由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强，金属块在竖直方向上合外力为零，有p0S＋Mg＝eq\f(pS,cosθ)cosθ，即p＝p0＋eq\f(Mg,S)。3．(2023·陕西西航一中检测)下图描绘一定质量的氧气分子分别在0℃和100℃两种情况下速率分布情况，符合统计规律的是(A)[解析]本题考查气体分子的运动速率与温度的关系。温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，故氧气分子的平均速率越大，即速率大的分子数占据总数的比例越大，故A正确，B错误；分子总数是一定的，故图线与横轴包围的面积是100%，故两个图线与横轴包围的面积是相等的，故C、D错误。4．(2023·江苏扬州中学月考)如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变化到状态2，气体温度变化是(B)A．逐渐升高B．逐渐降低C．不变D．先升高后降低[解析]本题考查根据压强与体积的关系图像分析温度的变化。根据理想气体方程知eq\f(pV,T)＝C，即p＝CT·eq\f(1,V)，其p－eq\f(1,V)图像上点到原点连线斜率反应温度的高低，如图知状态1的温度大于状态2的温度，由状态1到状态2温度降低，故选B。5．(2023·重庆南开中学月考)分子在不停地做无规则运动，它们之间存在着相互作用。这两种相互的因素决定了分子的三种不同的聚集形态：固体、液体和气体。下列说法正确(BDE)A．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的B．液体的蒸发现象在任何温度下都能发生C．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的D．有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高E．液体表面层中分子间的相互作用表现为引力[解析]本题考查物态变化的相关知识。不论固体，还是液体与气体，分子均是永不停息地做无规则运动，选项A错误；在任何温度下，液体的蒸发现象都发生，选项B正确；汽化是液体分子，摆脱与其分子间的作用力，与液体分子间相互排斥无关，选项C错误；有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高，如晶体熔化，选项D正确；当分子间距为r0时，分子引力和分子斥力相等，液体表面的分子比较稀疏，分子间距大于r0，所以分子间的相互作用表现为引力，选项E正确。6．(2023·江苏南通一模)下列说法中正确的有(CDE)A．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出B．液体表面层分子间的平均距离等于液体内部分子间的平均距离C．用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，这属于毛细现象D．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成球形E．液体内部分子的势能比液体表面层分子的势能小[解析]本题考查了毛细现象、液体表面分子排布等知识点。液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故A错误；液体表面层分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离r0，故B错误；用磙子压紧土壤，可以把地下的水引上来，属于毛细现象，故C正确；完全失重情况下，熔化的金属由于表面张力的收缩作用，以及球形表面积最小，金属最终能够收缩成标准的球形，故D正确；液体表面层的分子比液体内部的分子间的距离大，分子之间的作用力表现为引力，分子间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子势能比液体内部的分子有更多的分子势能，故E正确。7．(2023·天津七校期中)一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是(AD)A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝2T2B．p1＝p2，V1＝eq\r(2)V2，T1＝2T2C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2D．T1＝T2，p1＝2p2，V1＝eq\f(1,2)V2[解析]本题考查理想气体状态方程的应用。对于一定质量的理想气体，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)。若p1＝p2，V1＝2V2，得T1＝2T2，A正确；若p1＝p2，V1＝eq\r(2)V2，得T1＝eq\r(2)T2，B错误；若p1＝2p2，V1＝2V2，得T1＝4T2，C错误；若T1＝T2，p1＝2p2，得V1＝eq\f(1,2)V2，D正确。故选A、D。8．在一定温度下，当一定质量的气体的体积增大时，气体的压强减小，关于其原因下列说法正确的是(ABE)A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B．气体分子的密集程度变小，分子的平均动能不变，单位面积器壁上受到的分子平均作用力减小C．每个分子对器壁的平均撞击力变小D．气体分子的密集程度变小，分子势能变小E．气体分子的密集程度变小，分子势能增大[解析]气体温度不变，分子的平均动能不变，气体分子对器壁的平均撞击力不变，当气体的体积增大时，气体分子的密集程度减小，气体压强减小，故A、B正确，C错误；气体的体积增大，分子势能增大，故D错误，E正确。二、非选择题9．如图所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25℃时，油柱离管口10cm。(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀；(2)估算这个气温计的测量范围。[答案](1)刻度是均匀的(2)23.4℃～26.6℃。[解析](1)由于罐内气体压强始终不变，所以eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，eq\f(V1,T1)＝eq\f(ΔV,ΔT)，ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT＝eq\f(362,298)ΔT，ΔT＝eq\f(298,362)·SΔL由于ΔT与ΔL成正比，刻度是均匀的。(2)ΔT＝eq\f(298,362)×0.2×(20－10)K≈1.6K故这个气温计可以测量的温度范围为(25－1.6)℃～(25＋1.6)℃，即23.4～26.6℃。10．(2023·山东潍坊模拟)如图甲所示，质量为M的长方体汽缸放在光滑水平地面上，汽缸用导热性能良好的材料制成，内壁光滑，内有质量为m的活塞，横截面积为S，不计汽缸和活塞的厚度。环境温度为T0时，活塞恰好在汽缸的最右端，外界大气压强恒为p0。(1)若环境温度缓慢降低，求活塞移动到汽缸正中间时的环境温度T；(2)若使环境温度T0保持不变，给汽缸施加水平向右的推力，最终活塞稳定到汽缸正中间并随汽缸一起向右做匀加速直线运动，如图乙所示，求此时推力F的大小。[答案](1)eq\f(T0,2)(2)eq\f(M＋mp0S,m)[解析]本题考查气体实验定律与力学的综合问题。(1)活塞从右端缓慢移动到正中间的过程中气体发生等压变化，遵循盖—吕萨克定律，设汽缸总长为L，由eq\f(LS,T0)＝eq\f(LS,2T)，得降温后的温度为T＝eq\f(T0,2)；(2)气体发生等温变化，根据玻意耳定律有peq\f(LS,2)＝p0LS，得稳定时气体压强p＝2p0，对活塞受力分析，由牛顿第二定律得pS－p0S＝ma，对活塞和汽缸整体受力分析，由牛顿第二定律得F＝(M＋m)a，由以上各式得F＝eq\f(M＋mp0S,m)。11．竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中，两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为cm。现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中。已知大气压强p0＝75cmHg，环境温度不变，左管足够长。求：(1)此时右管封闭气体的压强；(2)左管中需要倒入水银柱的长度。[答案](1)90cmHg(2)27cm[解析](1)设玻璃管的横截面积为S，对右管中的气体，初态p1＝75cmHg，V1＝30S末态体积：V2＝(3